Summary

Detrusor underaktivitetsmodel hos rotter af Conus medullaris transektion

Published: August 28, 2020
doi:

Summary

Vi præsenterer en metode til etablering af en detrusor underaktivitetsmodel ved conus medullaris transektion hos rotter. Detrusor underaktivitet blev med succes stimuleret hos disse dyr. Modellen kan bruges til at studere urinvejsfunktion.

Abstract

Målet med den præsenterede protokol var at etablere en detrusorunderaktivitetsmodel (DU) i rotten gennem conus medullaris transektion. Laminektomi blev udført på i alt 40 Wistar-hunrotter (kontrolgruppe: 10 rotter; testgruppe: 30 rotter), der vejede 200-220 g, og conus medullaris blev transekteret på L4-2012L5-niveau i testgruppen. Alle rotterne blev opstaldet og fodret under de samme miljøforhold i seks uger. I testgruppen blev urintømning udført to gange dagligt i seks uger, og det gennemsnitlige resterende urinvolumen blev registreret. Et cystometrogram blev udført i begge grupper. Maksimal cystometrisk kapacitet (MCC), detrusoråbningstryk (DOP) og blærens overholdelse blev registreret og beregnet. Testgruppen viste signifikant urinretention efter operationen, både under og efter rygmarvschokket. Der blev imidlertid ikke observeret nogen abnormitet i kontrolgruppen. Sammenlignet med kontrolgruppen var MCC og blærens overensstemmelse i testgruppen signifikant højere end testgruppens (3,24 ± 2,261 ml versus 1,04 ± 0,571 ml; 0,43 ± 0,578 ml / cmH 2 O versus 0,032 ± 0,016 ml / cmH 2 O), mensDOP i testgruppen var lavere end kontrol (20,28 ± 14,022 cmH 2 O versus 35 ± 13,258 cmH2 O). Denne metode til etablering af en dyremodel af DU ved conus medullaris transektion giver en glimrende mulighed for at forstå DU’s patofysiologi på en bedre måde.

Introduction

Detrusorunderaktivitet (DU) er en typisk dysfunktion i de nedre urinveje, der er forblevet under undersøgelse. Selvom DU er defineret af International Continence Society (ICS)1, bruges mange forskellige terminologier til at henvise til denne sygdom, f.eks. “detrusorsvigt”, “akontraktil blære”, “detrusor areflexia”2. DU, som defineret af International Continence Society (ICS) i 2002, er en sammentrækning af reduceret styrke og varighed, hvilket resulterer i langvarig stigning i tiden til blæretømning, hvilket resulterer i manglende opnåelse af fuldstændig blæretømning inden for en normal periode.

DU kan forekomme hos 48 % af mændene og 12 % af kvinderne (>70 år)3 med symptomer på de nedre urinveje. Det ser ud til at være multifaktorielt, og der findes ingen effektiv behandling. Det rapporteres, at DU er allestedsnærværende hos patienter med neurogen blæredysfunktion, såsom multipel sklerose4, diabetes mellitus5, Parkinsons sygdom6 eller cerebral slagtilfælde7. DU kan også være forårsaget af iatrogen nerveskade, såsom laparoskopisk hysterektomi, prostatektomi eller andre kirurgiske indgreb i det lille bækken8. Patofysiologiændringerne og tilgængelige behandlinger af DU er stadig forvirrende på grund af manglen på en passende dyremodel til undersøgelse.

Miktureringsrefleksen styres af spino-bulbospinale veje, der kombinerer pontine miktureringscenter, sakral parasympatisk kerne og mere senior cortex centre9. Aktivering og vedligeholdelse af miktureringsrefleksen afhænger hovedsageligt af den regelmæssige transport af sensoriske signaler fra blæren til mere senior cortex centre. Det kan postuleres, at sensorisk dysfunktion bidrager til DU.

De fleste eksperimentelle dyreforsøg relateret til lavere urinvejsdysfunktioner har fokuseret på OAB-modeller (overaktiv blære)10. Disse modeller giver en rimelig forståelse af OAB patofysiologi og prognose. Imidlertid er der kun rapporteret om få DU-modeller, f.eks. supraspinal skade (lokale læsioner, decerebration og midterste cerebral arterieokklusion), rygmarvstranssektion eller kontusionsskade, systemisk (f.eks. cyclophosphamid) eller intravesikal administration af irriterende eller inflammatoriske midler (f.eks. syre, acrolein og lipopolysaccharid)11,12,13,14 . Blandt disse metoder kan kun rygmarvstranssektion eller kontusionsskademetoden anvendes til at etablere en dyremodel af DU13. Forsøg, der involverede skade på pontine miktureringscentret og højere cortex centre, blev opgivet på grund af det alvorlige traume. Så der lægges øget vægt på at finde en nøjagtig placering i miktureringsreflekscentret for at fremkalde DU med minimale bivirkninger.

Som tidligere nævnt er en af mekanismerne til at inducere DU at skade rygmarven for at beskadige signalvejen for miktureringsrefleksen. Allens vægttabsmetode blev udviklet til at etablere forsøgsdyr med skadede rygmarv15. Der foreligger imidlertid ingen yderligere eksperimentelle data om denne metode. Da dele af dyrene genvandt rygsøjlefunktionen efter slagtilfælde uden DU, kan det desuden ikke betragtes som en perfekt metode til generering af en DU-dyremodel16.

I 1987 eksogiterede Bregman en proces med transektering af rygmarven til generering af DU-dyremodellen og erhvervede eksperimentelle data17. Ikke desto mindre blev denne metode ikke anvendt til at etablere DU-dyremodellen. På det tidspunkt var forskere stadig forvirrede over patogenesen af DU. Da placeringer i rygmarven forbundet med induktion af OAB eller DU støder op til hinanden, kunne de ikke finde det nøjagtige sted for skade på rygmarven for at inducere DU17. OAB og DU blev indført enten sammen eller hver for sig ved denne metode. Så selvom denne metode introducerede DU, var den upræcis og kunne ikke bruges til forståelse af DU’s forekomst og behandling.

Som nævnt ovenfor er manglen på en passende dyremodel af DU en af de største hindringer for undersøgelsen af DU. Forskere leder løbende efter en nøjagtig og håndterbar model, der kan simulere DU’s patologi. Selv behandlingsmulighederne for DU er ikke væsentligt forbedret i løbet af de sidste 20 år. Samlet set er der et stort behov for at beskrive en standardprotokol til etablering af en dyremodel for DU.

Så i dette papir beskriver vi en metode til succesfuldt at etablere en rottemodel af DU ved conus medullaris transektion. Transsektion blev udført på L4-L5 niveau for at adskille conus medullaris. Den maksimale cystometriske kapacitet (MCC), detrusoråbningstryk (DOP) og blærens overholdelse blev registreret og analyseret for at validere protokollen. Protokollen nedenfor kombinerer både gennemførlighed og pålidelighed på en standardiseret måde for at etablere DU-dyremodellen, der simulerer forekomsten og behandlingen af DU. Protokollen kan bruges som en teknik til videre undersøgelse af DU.

Protocol

Alle rotter blev brugt i henhold til protokoller godkendt af Animal Experimental Committee of Beijing Friendship Hospital, Capital Medical University. 1. Kirurgisk forberedelse, bedøvelse og kirurgiske teknikker BEMÆRK: I alt 40 Wistar-hunrotter, der vejer 200-220 g, blev kommercielt opnået til denne undersøgelse. Af de 40 rotter blev 10 tilfældigt udvalgt som kontrolgruppe, og resten blev behandlet som testgruppe. Alle dyr blev anbragt i et sterilt miljø i dyre…

Representative Results

Hele proceduren for conus medullaris transektion kan afsluttes inden for 45 minutter af erfarne kirurger. Vores laboratorium har udført over 100 tilfælde af conus medullaris transsektionsoperationer. Succesraten er over 95%, som defineret ved rotternes overlevelse og vellykkede induktion af DU. Den urodynamiske test bekræftede induktionen af DU. Baseret på vores erfaring kan induktionen af DU foreløbigt evalueres af det resterende urinvolumen. Tilbageholdelsen af urin blev observeret umid…

Discussion

DU er en almindelig årsag til nedre urinvejssymptomer hos både mænd og kvinder. Det er en kompleks konstellation af symptomer med få behandlingsmuligheder, der kan reducere livskvaliteten (Qol) hos de berørte18. Selvom det antages, at DU er multifaktoriel, forbliver forståelsen af dets patogenese rudimentær. Undersøgelser har vist, at patogenesen af DU kan være relateret til myogene og neurogene faktorer.

I de myogene hypoteser blev det observeret, at personer …

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ingen.

Materials

0.9% saline Wuhan Prosai Company EY-C1178 pump for urodynamic measurement
10% chloral hydrate Shandong Yulong Co., Ltd H37022673 3mL/kg,administered intraperitoneally
Buprenorphine Hydrochloride Injection Tianjin Pharmaceutical Research Institute Pharmaceutical Co. LTD H12020275 0.05mg/kg subcutaneously 24h and 48h postoperation
Epidural Catheter Shandong Xinghua Co, Ltd VABR3L for urodynamic measurement
Penicillin G Alta Technology Co., Ltd 1ST5637 50,000 unit/ml per animal
pentobarbital Beijing solabo Technology Co., Ltd NK-WF0001 40 mg/kg, administered intraperitoneally
Suture line(4-0) ETHICON VCP422H suture the injury
Three-limb tube Shandong Xinghua Co, Ltd VAB3T for urodynamic measurement
Trace infusion pump Zhejiang Smith Medical Instrument Co., Ltd 20162540335 Pump the saline at a speed of 0.2ml/min for urodynamic measurement
Urodynamic measurement equipment Medical Measurement SystemsB.V. 08-0467 urodynamic measurement equipment can not only help the diagnosis of dysuria, but also provide objective materials for treatment and therapeutic effect. It is the most commonly used examination method in clinical diagnosis and treatment of lower urinary tract functional diseases
Wistar Rats HFK Biotechnology Co.Ltd,Beijing ,China SCXK2012-0023 200-220g

Referenzen

  1. van Koeveeringe, G. A., et al. Detrusor underactivity: Pathophysiological considerations, models and proposals for future research. Neurourology and Urodynamics. 33 (5), 591-596 (2014).
  2. Osman, N. I., Esperto, F., Chapple, C. R. Detrusor Underactivity and the Underactive Bladder: A Systematic Review of Preclinical and Clinical Studies. European Urology. 74 (5), 633-643 (2018).
  3. Osman, N. I., Chapple, C. R. Contemporary concepts in the aetiopathogenesis of detrusor underactivity. Nature Reviews. Urology. 11 (11), 639-648 (2014).
  4. Panicker, J. N., Nagaraja, D., Kovoor, J. M. E., Nair, K. P. S., Subbakrishna, D. K. Lower urinary tract dysfunction in acute disseminated encephalomyelitis. Multiple Sclerosis. 15 (9), 1118-1122 (2009).
  5. Lee, W. C., Wu, H. P., Tai, T. Y., Yu, H. J., Chiang, P. H. Investigation of urodynamic characteristics and bladder sensory function in the early stages of diabetic bladder dysfunction in women with type 2 diabetes. The Journal of Urology. 181 (1), 198-203 (2009).
  6. Araki, I., Kitachara, M., Oida, T., Kuno, S. Voiding dysfunction and Parkinson’s disease: urodynamic abnormalities and urinary symptoms. The Journal of Urology. 164 (5), 1640-1643 (2000).
  7. Meng, N. H., et al. Incomplete bladder emptying in patients with stroke: is detrusor external sphincter dyssynergia a potential cause. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 91 (7), 1105-1109 (2010).
  8. FitzGerald, M. P., Brubaker, L. The etiology of urinary retention after surgery for genuine stress incontinence. Neurourology and Urodynamics. 20 (1), 13-21 (2001).
  9. Rahman, M., Siddik, A. B. Neuroanatomy, Pontine Micturition Center. StatPearls. , (2020).
  10. Wrobel, A., Lancut, M., Rechberger, T. A. A new model of detrusor overactivity in conscious rats induced by retinyl acetate instillation. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 74 (7), 16 (2015).
  11. Rosenzweig, E. S., McDonald, J. W. Rodent models for treatment of spinal cord injury: research trends and progress toward useful repair. Current Opinion in Neurology. 17 (2), 121-131 (2004).
  12. Yoo, K. H., Lee, S. J. Experimental animal models of neurogenic bladder dysfunction. International Neurourology Journal. 14 (1), 1-6 (2010).
  13. Kanai, A., et al. Sophisticated models and methods for studying neurogenic bladder dysfunction. Neurourology and Urodynamics. 30 (5), 658-667 (2011).
  14. Nomiya, M., et al. Progressive vascular damage may lead to bladder underactivity in rats. The Journal of Urology. 191 (5), 1462-1469 (2014).
  15. Seki, T., Hida, K., Tada, M., Koyanagi, I., Iwasaki, Y. Graded contusion model of the mouse spinal cord using a pneumatic impact device. Neurosurgery. 50 (5), 1075-1081 (2002).
  16. Yeo, S. J., et al. Development of a rat model of graded contusive spinal cord injury using a pneumatic impact device. Journal of Korean Medical Science. 19 (4), 574-580 (2004).
  17. Bergman, B. S. Spinal cord transplants permit the growth of serotonergic axons across the site of neonatal spinal cord transection. Brain Research. 431 (2), 265-279 (1987).
  18. Chancellor, M. B., et al. Underactive bladder; Review of progress and impact from the International CURE-UAB Initiative. International Neurourology Journal. 24 (1), 3-11 (2020).
  19. Pfisterer, M. H. D., Griffiths, D. J., Schaefer, W., Resnick, N. M. The effect of age on lower urinary tract function: a study in women. Journal of the American Geriatrics Society. 54 (3), 405-412 (2006).
  20. Duchen, L. W., Anjorin, A., Watkins, P. J., Mackay, J. D. Pathology of autonomic neuropathy in diabetes mellitus. Annals of Internal Medicine. 92 (2), 301-303 (1980).
  21. Schneider, T., Hein, P., Bai, J., Michel, M. C. A role for muscarinic receptors or rho-kinase in hypertension associated rat bladder dysfunction. The Journal of Urologoy. 173 (6), 2178-2181 (2005).
  22. Drake, M. J., Harvey, I. J., Gillespie, J. I., Van Duyl, W. A. Localized contractions in the normal human bladder and in urinary urgency. BJU International. 95 (7), 1002-1005 (2005).
  23. Suskind, A. M., Smith, P. P. A new look at detrusor underactivity: impaired contractility versus afferent dysfunction. Current Urology Reports. 10 (5), 347-351 (2009).
  24. Osman, N. I., et al. Detrusor underactivity and the underactive bladder: A new clinical entity? A review of current terminology, definitions, epidemiology, aetiology, and diagnosis. European Urology. 65 (2), 389-398 (2014).
check_url/de/61576?article_type=t

Play Video

Diesen Artikel zitieren
Zheng, X., Wu, M., Song, J., Zhao, J. Detrusor Underactivity Model in Rats by Conus Medullaris Transection. J. Vis. Exp. (162), e61576, doi:10.3791/61576 (2020).

View Video