Modello di sottoattività del detrusore nei ratti mediante transezione di Conus medullaris
Summary
Presentiamo un metodo per stabilire un modello di sottoattività del detrusore mediante transezione del conus medullaris nei ratti. La sottoattività del detrusore è stata stimolata con successo in questi animali. Il modello può essere utilizzato per studiare la funzione del tratto urinario.
Abstract
L’obiettivo del protocollo presentato era quello di stabilire un modello di sottoattività del detrusore (DU) nel ratto attraverso la transezione del cono midollare. La laminectomia è stata eseguita in un totale di 40 ratti Wistar femmina (gruppo di controllo: 10 ratti; gruppo di test: 30 ratti) del peso di 200-220 g, e il cono midollare è stato transettato al livello L4-L5 nel gruppo di test. Tutti i ratti sono stati alloggiati e nutriti nelle stesse condizioni ambientali per sei settimane. Nel gruppo di test, lo svuotamento delle urine è stato eseguito due volte al giorno per sei settimane ed è stato registrato il volume medio residuo di urina. Un cistometrogramma è stato eseguito in entrambi i gruppi. Sono stati registrati e calcolati la capacità cistometrica massima (MCC), la pressione di apertura del detrusore (DOP) e la conformità della vescica. Il gruppo di test ha mostrato una significativa ritenzione urinaria dopo l’intervento chirurgico, sia durante che dopo lo shock spinale. Tuttavia, nessuna anomalia è stata osservata nel gruppo di controllo. Rispetto al gruppo di controllo, l’MCC e la conformità della vescica nel gruppo di prova erano significativamente superiori a quelli del gruppo di prova (3,24 ± 2,261 ml contro 1,04 ± 0,571 ml; 0,43 ± 0,578 ml / cmH 2 O contro 0,032 ± 0,016 ml / cmH 2 O), mentre il DOP nel gruppo di prova era inferiore al controllo (20,28 ± 14,022 cmH 2 O contro 35 ± 13,258 cmH2 O). Questo metodo per stabilire un modello animale di uranio impoverito mediante la transezione del cono midollare offre un’eccellente opportunità per comprendere meglio la fisiopatologia dell’uranio impoverito.
Introduction
L’underactivity del detrusore (DU) è una tipica disfunzione del tratto urinario inferiore che è rimasta sotto studiata. Anche se l’uranio impoverito è stato definito dall’International Continence Society (ICS)1, vengono utilizzate numerose terminologie diverse per riferirsi a questa malattia, ad esempio “insufficienza del detrusore”, “vescica acontrattile”, “areflessia del detrusore”2. L’uranio impoverito, come definito dall’International Continence Society (ICS) nel 2002, è una contrazione di forza e durata ridotte, che si traduce in un aumento prolungato del tempo per lo svuotamento della vescica, con conseguente incapacità di raggiungere lo svuotamento completo della vescica entro un periodo normale.
L’uranio impoverito può colpire il 48% degli uomini e il 12% delle donne (di età compresa >70 anni)3 con sintomi del tratto urinario inferiore. Sembra essere multifattoriale e non esiste un trattamento efficace. È stato riportato che l’uranio impoverito è onnipresente nei pazienti con disfunzione neurogena della vescica, come la sclerosi multipla4, il diabete mellito5, il morbo di Parkinson6 o l’ictus cerebrale7. L’uranio impoverito può anche essere causato da danni ai nervi iatrogeni, come l’isterectomia laparoscopica, la prostatectomia o altri interventi chirurgici nella piccola pelvi8. I cambiamenti fisiopatologici e i trattamenti disponibili dell’uranio impoverito sono ancora confusi a causa della mancanza di un modello animale appropriato per lo studio.
Il riflesso della minzione è controllato da vie spino-bulbospinali che combinano il centro di minzione pontina, il nucleo parasimpatico sacrale e i centri della corteccia più anziani9. L’attivazione e il mantenimento del riflesso della minzione dipendono principalmente dal trasporto regolare dei segnali sensoriali dalla vescica ai centri della corteccia più anziani. Si può postulare che la disfunzione sensoriale contribuisca all’uranio impoverito.
La maggior parte degli studi sperimentali sugli animali relativi alle disfunzioni del tratto urinario inferiore si sono concentrati su modelli di vescica iperattiva (OAB)10. Questi modelli forniscono una ragionevole comprensione della fisiopatologia e della prognosi dell’OAB. Tuttavia, sono stati riportati solo pochi modelli di uranio impoverito, ad esempio lesioni sopraspinali (lesioni locali, decerebrazione e occlusione dell’arteria cerebrale media), trassezione del midollo spinale o lesione da contusione, somministrazione sistemica (ad es. ciclofosfamide) o intravescicale di agenti irritanti o infiammatori (ad es. acido, acroleina e lipopolisaccaride)11,12,13,14 . Tra questi metodi, solo il metodo di transezione del midollo spinale o lesione da contusione può essere utilizzato per stabilire un modello animale di DU13. I tentativi di lesione del centro di minzione pontino e dei centri della corteccia superiore sono stati abbandonati a causa del grave trauma. Quindi, viene prestata maggiore attenzione per trovare una posizione accurata nel centro del riflesso della minzione per indurre l’uranio impoverito con effetti collaterali minimi.
Come accennato in precedenza, uno dei meccanismi di induzione dell’uranio impoverito è quello di danneggiare il midollo spinale per danneggiare la via di segnalazione del riflesso della minzione. Il metodo di caduta del peso di Allen è stato sviluppato per stabilire animali da laboratorio con midollo spinale ferito15. Tuttavia, non sono disponibili ulteriori dati sperimentali su questo metodo. Inoltre, poiché parti degli animali hanno recuperato la funzione spinale dopo l’ictus senza DU, non può essere considerato un metodo perfetto per generare un modello animale di uranio impoverito16.
Nel 1987, Bregman ha escogitato un processo di transetto del midollo spinale per generare il modello animale all’uranio impoverito e ha acquisito dati sperimentali17. Tuttavia, questo metodo non è stato applicato per stabilire il modello animale all’uranio impoverito. A quel tempo, i ricercatori erano ancora confusi sulla patogenesi dell’uranio impoverito. Poiché le posizioni nel midollo spinale associate all’induzione di OAB o DU sono adiacenti l’una all’altra, non sono state in grado di trovare il sito preciso del danno al midollo spinale per indurre DU17. OAB e DU sono stati introdotti insieme o separatamente con questo metodo. Quindi, sebbene questo metodo abbia introdotto l’uranio impoverito, era impreciso e non poteva essere utilizzato per la comprensione dell’occorrenza e dell’elaborazione dell’uranio impoverito.
Come detto sopra, la mancanza di un modello animale adatto di uranio impoverito è uno dei principali ostacoli per lo studio dell’uranio impoverito. I ricercatori sono continuamente alla ricerca di un modello accurato e gestibile in grado di simulare la patologia dell’uranio impoverito. Anche le opzioni di trattamento per l’uranio impoverito non sono migliorate significativamente negli ultimi 20 anni. Collettivamente, c’è un grande bisogno di descrivere un protocollo standard per stabilire un modello animale di uranio impoverito.
Quindi, in questo articolo, descriviamo un metodo per stabilire con successo un modello di ratto di uranio impoverito mediante transezione del cono midollare. La transezione è stata eseguita a livello L4\u2012L5 per separare il cono midollare. La capacità cistometrica massima (MCC), la pressione di apertura del detrusore (DOP) e la conformità della vescica sono state registrate e analizzate per convalidare il protocollo. Il protocollo indicato di seguito combina fattibilità e affidabilità in modo standardizzato per stabilire il modello animale di uranio impoverito, simulando la presenza e l’elaborazione dell’uranio impoverito. Il protocollo può essere utilizzato come tecnica per ulteriori studi sull’uranio impoverito.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’uranio impoverito è una causa comune di sintomi del tratto urinario inferiore sia negli uomini che nelle donne. È una costellazione complessa di sintomi con poche opzioni di trattamento che possono ridurre significativamente la qualità della vita (Qol) delle persone colpite18. Sebbene si ritenga che l’uranio impoverito sia multifattoriale, la comprensione della sua patogenesi rimane rudimentale. Gli studi hanno dimostrato che la patogenesi dell’uranio impoverito potrebbe essere correlata a fa…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nessuno.
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).
