Detrusor underaktivitetsmodell hos råttor av Conus medullaris transektion
Summary
Vi presenterar en metod för att etablera en detrusorunderaktivitetsmodell genom conus medullaris-transsektion hos råttor. Detrusor underaktivitet stimulerades framgångsrikt hos dessa djur. Modellen kan användas för att studera urinvägarnas funktion.
Abstract
Målet med det presenterade protokollet var att etablera en detrusorunderaktivitet (DU) modell i råttan genom conus medullaris transektion. Laminektomi utfördes på totalt 40 Wistar-honråttor (kontrollgrupp: 10 råttor; testgrupp: 30 råttor) som vägde 200–220 g, och conus medullaris transekterades på L4\u2012L5-nivå i testgruppen. Alla råttor inhystes och matades under samma miljöförhållanden i sex veckor. I testgruppen utfördes urintömning två gånger dagligen i sex veckor och genomsnittlig kvarvarande urinvolym registrerades. Ett cystometrogram utfördes i båda grupperna. Maximal cystometrisk kapacitet (MCC), detrusoröppningstryck (DOP) och blåsans överensstämmelse registrerades och beräknades. Testgruppen visade signifikant urinretention efter operationen, både under och efter ryggmärgschocken. Ingen avvikelse observerades dock i kontrollgruppen. Jämfört med kontrollgruppen var MCC och överensstämmelsen för urinblåsan i testgruppen signifikant högre än testgruppens (3,24 ± 2,261 ml jämfört med 1,04 ± 0,571 ml; 0,43 ± 0,578 ml / cmH 2 O jämfört med 0,032 ± 0,016 ml / cmH 2 O), medan DOP i testgruppen var lägre än kontrollen (20,28 ± 14,022 cmH 2 O mot 35 ± 13,258 cmH2 O). Denna metod för att etablera en djurmodell av DU genom conus medullaris-transektion erbjuder ett utmärkt tillfälle att förstå DU: s patofysiologi på ett bättre sätt.
Introduction
Detrusorunderaktivitet (DU) är en typisk dysfunktion i nedre urinvägarna som har förblivit under studien. Även om DU har definierats av International Continence Society (ICS)1, används många olika terminologier för att hänvisa till denna sjukdom, t.ex. “detrusorfel”, “akontraktil blåsa”, “detrusor areflexia”2. DU, enligt definitionen av International Continence Society (ICS) 2002, är en sammandragning av minskad styrka och varaktighet, vilket resulterar i långvarig ökning av tiden för tömning av urinblåsan, vilket resulterar i misslyckande med att uppnå fullständig tömning av urinblåsan inom en normal period.
DU kan förekomma hos 48 % av männen och 12 % av kvinnorna (>70 år)3 med symtom i nedre urinvägarna. Det verkar vara multifaktoriellt, och ingen effektiv behandling finns. Det rapporteras att DU är allestädes närvarande hos patienter med neurogen blåsdysfunktion, såsom multipel skleros4, diabetes mellitus5, Parkinsons sjukdom6 eller cerebral stroke7. DU kan också orsakas av iatrogen nervskada, såsom laparoskopisk hysterektomi, prostatektomi eller andra kirurgiska ingrepp i det lilla bäckenet8. Patofysiologiska förändringar och tillgängliga behandlingar av DU är fortfarande förvirrande på grund av bristen på en lämplig djurmodell för studier.
Micturitionsreflexen styrs av spino-bulbospinalvägar som kombinerar pontinmikrofonitionscentret, sakral parasympatisk kärna och mer seniora cortexcentra9. Aktivering och underhåll av micturitionsreflexen beror huvudsakligen på regelbunden transport av sensoriska signaler från blåsan till mer seniora cortexcentra. Det kan antas att sensorisk dysfunktion bidrar till DU.
De flesta experimentella djurstudier relaterade till dysfunktioner i nedre urinvägarna har fokuserat på modeller av överaktiv blåsa (OAB)10. Dessa modeller ger en rimlig förståelse för OAB patofysiologi och prognos. Endast ett fåtal modeller med utarmat uran har dock rapporterats, t.ex. supraspinal skada (lokala lesioner, decerebration och ocklusion i mellersta cerebrala artärer), ryggmärgstranssektion eller kontusionsskada, systemisk (t.ex. cyklofosfamid) eller intravesikal administrering av irriterande eller inflammatoriska medel (t.ex. syra, akrolein och lipopolysackarid)11,12,13,14 . Bland dessa metoder kan endast ryggmärgstranssektion eller kontusionsskademetod användas för att fastställa en djurmodell av DU13. Försök som involverade skada på pontinmikrofonitionscentret och högre cortexcentra övergavs på grund av det allvarliga traumat. Så, ökad uppmärksamhet ägnas åt att hitta en exakt plats i micturition reflex center för att inducera DU med minimala biverkningar.
Som tidigare nämnts är en av mekanismerna för att inducera DU att skada ryggmärgen för att skada signalvägen för micturitionsreflexen. Allens viktminskningsmetod utvecklades för att etablera försöksdjur med skadade ryggmärg15. Det finns dock inga ytterligare experimentella data tillgängliga om denna metod. Eftersom delar av djuren återfick ryggradsfunktionen efter stroke utan DU, kan det inte heller betraktas som en perfekt metod för att generera ett DU-djur modell16.
1987 excogiterade Bregman en process för att transektera ryggmärgen för att generera DU-djurmodellen och förvärvade experimentella data17. Denna metod tillämpades dock inte för att fastställa djurmodellen med utarmat uran. Vid den tiden var forskare fortfarande förvirrade över patogenesen av DU. Eftersom platser i ryggmärgen i samband med induktion av OAB eller DU ligger intill varandra, kunde de inte hitta den exakta platsen för skador på ryggmärgen för att inducera DU17. OAB och DU introducerades antingen tillsammans eller separat med denna metod. Så även om denna metod introducerade DU, var den oprecis och kunde inte användas för att förstå DU: s förekomst och bearbetning.
Som nämnts ovan är bristen på en lämplig djurmodell av DU ett av de största hindren för studier av DU. Forskare letar kontinuerligt efter en exakt och hanterbar modell som kan simulera patologin för DU. Även behandlingsalternativen för DU har inte förbättrats avsevärt under de senaste 20 åren. Sammantaget finns det ett stort behov av att beskriva ett standardprotokoll för att upprätta en djurmodell av DU.
Så i det här dokumentet beskriver vi en metod för att framgångsrikt etablera en råttmodell av DU genom conus medullaris-transektion. Transsektion utfördes på L4\u2012L5-nivå för att separera conus medullaris. Den maximala cystometriska kapaciteten (MCC), detrusoröppningstrycket (DOP) och blåsans överensstämmelse registrerades och analyserades för att validera protokollet. Protokollet som anges nedan kombinerar både genomförbarhet och tillförlitlighet på ett standardiserat sätt för att fastställa DU-djurmodellen, simulera förekomst och bearbetning av DU. Protokollet kan användas som en teknik för vidare studier av DU.
Protocol
Representative Results
Discussion
DU är en vanlig orsak till symtom i nedre urinvägarna hos både män och kvinnor. Det är en komplex konstellation av symtom med få behandlingsalternativ som avsevärt kan minska livskvaliteten (Qol) hos de drabbade18. Även om man tror att DU är multifaktoriell, förblir förståelsen av dess patogenes rudimentär. Studier har visat att patogenesen av DU kan vara relaterad till myogena och neurogena faktorer.
I de myogena hypoteserna observerades att individer med …
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
- van Koeveeringe, G. A., et al. Detrusor underactivity: Pathophysiological considerations, models and proposals for future research. Neurourology and Urodynamics. 33 (5), 591-596 (2014).
- 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).
- Osman, N. I., Chapple, C. R. Contemporary concepts in the aetiopathogenesis of detrusor underactivity. Nature Reviews. Urology. 11 (11), 639-648 (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- FitzGerald, M. P., Brubaker, L. The etiology of urinary retention after surgery for genuine stress incontinence. Neurourology and Urodynamics. 20 (1), 13-21 (2001).
- Rahman, M., Siddik, A. B. Neuroanatomy, Pontine Micturition Center. StatPearls. , (2020).
- 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).
- 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).
- Yoo, K. H., Lee, S. J. Experimental animal models of neurogenic bladder dysfunction. International Neurourology Journal. 14 (1), 1-6 (2010).
- Kanai, A., et al. Sophisticated models and methods for studying neurogenic bladder dysfunction. Neurourology and Urodynamics. 30 (5), 658-667 (2011).
- Nomiya, M., et al. Progressive vascular damage may lead to bladder underactivity in rats. The Journal of Urology. 191 (5), 1462-1469 (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
