Optimalisatie van urodynamische technieken van muizen voor verbeterde nauwkeurigheid
Summary
Dit protocol biedt een richtlijn voor het waterdicht maken van de huid met cyanoacrylaat om opname van urine door vacht en huid te voorkomen. Het bevat instructies voor het aanbrengen van de lijm op de huid, het implanteren van een blaaskatheter en elektroden voor cystometrie en elektromyografie-opnamen van externe urethrale sluitspier bij wakkere muizen.
Abstract
Nauwkeurige meting van urineparameters bij wakkere muizen is cruciaal voor het begrijpen van disfunctie van de lagere urinewegen (LUT), met name bij aandoeningen zoals posttraumatisch ruggenmergletsel (SCI) van de neurogene blaas. Het uitvoeren van cystometrie-opnames bij muizen brengt echter opmerkelijke uitdagingen met zich mee. Wanneer muizen zich tijdens opnamesessies in een liggende en beperkte positie bevinden, heeft urine de neiging om door de vacht en huid te worden geabsorbeerd, wat leidt tot een onderschatting van het geledigde volume (VV). Het doel van deze studie was om de nauwkeurigheid van cystometrie en externe urethrale sluitspierelektromyografie (EUS-EMG) bij wakkere muizen te verbeteren. We hebben een unieke methode ontwikkeld met behulp van cyanoacrylaatlijm om een waterdichte huidbarrière rond de urethrale meatus en buik te creëren, waardoor urineabsorptie wordt voorkomen en nauwkeurige metingen worden gegarandeerd. De resultaten tonen aan dat na het aanbrengen van het cyanoacrylaat de som van VV en RV consistent bleef met het geïnfuseerde zoutoplossingvolume en dat er na het experiment geen natte gebieden werden waargenomen, wat wijst op een succesvolle preventie van urineabsorptie. Bovendien stabiliseerde de methode tegelijkertijd de elektroden die verbonden waren met de externe urethrale sluitspier (EUS), zorgde voor stabiele elektromyografie (EMG) -signalen en minimaliseerde artefacten veroorzaakt door de beweging van de ontwaakte muis en manipulatie van de experimentator. Methodologische details, resultaten en implicaties worden besproken, waarbij het belang van het verbeteren van urodynamische technieken in preklinisch onderzoek wordt benadrukt.
Introduction
De opslag en afgifte van urine zijn afhankelijk van de gecoördineerde activiteit van de urineblaas en de externe urethrale sluitspier (EUS). Bij sommige pathologieën, zoals de neurogene blaas, kunnen zowel de detrusorspieren van de blaas als de sluitspier disfunctioneel worden, wat leidt tot aanzienlijke blaasproblemen, vooral na traumatisch ruggenmergletsel1.
Kleine knaagdieren worden vaak gebruikt als experimenteel model om de preklinische functie van de lagere urinewegen (LUT) te bestuderen2. Registratietechnieken voor vulcystommetrie (FC) en EUS-elektromyografie (EUS-EMG) kunnen nauwkeurige objectieve informatie opleveren, afhankelijk van de keuze van de methoden, nauwkeurige metingen en interpretatie van de resultaten3. Urodynamische tests worden vaak gebruikt om het ledigingsvolume (VV), de mictie-efficiëntie (VE) en de blaascapaciteitte evalueren 4. VE meet hoe effectief de blaas zichzelf kan legen. Het wordt berekend door het geledigde volume te delen door de som van de geledigde en resterende volumes (VV+RV). Aan de andere kant wordt de blaascapaciteit berekend door de VV (de hoeveelheid urine die tijdens het plassen wordt uitgestoten) op te tellen bij de RV (de hoeveelheid urine die na het plassen in de blaas achterblijft)5. Daarom zijn de meting van VV en RV de sleutels tot het afleiden van andere parameters.
Het nauwkeurig meten van VV bij muizen tijdens urodynamische tests brengt verschillende uitdagingen met zich mee. De urine van knaagdieren, wanneer fysiek in buikligging in bedwang gehouden, heeft de neiging om door de ventrale buikwand naar beneden te worden getrokken als gevolg van de invloed van de zwaartekracht6. Dit fenomeen kan leiden tot de opname van urine door de buikvacht en -huid, wat op zijn beurt het volume van de uitgescheiden urine onderschat. Gezien de kleine hoeveelheid urine die door muizen wordt geproduceerd, is de impact van deze absorptie op de nauwkeurigheid van de resultaten nog meer uitgesproken7. Bovendien is VV in modellen van SCI vaak lager dan bij normale muizen vanwege de impact van de dyssynergie van de detrusorsluitspierdyssynergie (DSD), die het risico op lekpuntdruk en urineabsorptie door de vacht verhoogt8. Deze factoren hebben een aanzienlijke invloed op de resultaten. Daarom is nauwkeurige meting van VV en RV tijdens terminale urodynamische studies bij muizen cruciaal9. Momenteel is er een gebrek aan details in de methodologieën in de gepubliceerde literatuur over hoe het urinevolume nauwkeurig kan worden gemeten in muismodellen.
Cyanoacrylaatlijm is een type lijm dat vaak wordt gebruikt bij chirurgische ingrepen in mens- en diermodellen vanwege de snelle en effectieve hechtingseigenschappen 10,11,12. Deze lijm is vooral handig voor het sluiten van wonden en snijwonden, omdat het een sterke en flexibele verbinding vormt wanneer het op de huid wordt aangebracht13. Bovendien kan het een grote barrière zijn tegen urine en nattigheid die in contact kunnen komen met vacht en wonden11.
In dit artikel hebben we een nieuwe en kosteneffectieve techniek ontwikkeld die gebruik maakt van cyanoacrylaatlijm om nauwkeurige resultaten te bereiken bij cystometrie en EUS-EMG-opnames bij wakkere muizen. Deze methode zal nuttig zijn bij het begrijpen van de onderliggende oorzaken van blaasdisfunctie en het bedenken van effectievere behandelingen voor LUT-stoornissen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Deze urodynamische techniek beschrijft een verbeterde procedure voor het meten van het urinevolume en het EUS-EMG-signaal bij wakkere en ingetogen muizen. De aanwezigheid van vacht rond de urethrale meatus en de buikstreek kan de nauwkeurigheid van de VV-meting verstoren door urine te absorberen. Hoewel de vacht rond de urethrale meatus en de buik vóór de operatie zorgvuldig was geschoren, absorbeerden de resterende kleine vachten in deze gebieden en de huid nog steeds urine, waardoor er meestal een nat gebied in de bu…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd ondersteund door NIH-NINDS (R21NS130241), IND DEPT HLTH (55051, 74247, 74244) en US ARMY (HT94252310700).
Materials
| Accelerator | BOB SMITH INDUSTRIES | BSI-152 | |
| Cyanoacrylate | TED PELLA, Inc | 14478 | |
| Disposable base mold | TED PELLA, Inc | 27147-4 | |
| Infusion pump | Harvard Apparatus PHD ULTRA | 70-3006 | |
| Isoflurane | Henry Schein Inc | 1182097 | |
| PIN | World Precision Instruments | 5482 | |
| Polyethylene Tubing 30 | Braintree Scientific Inc | PE30 | |
| Sterile Weighing Boat | HEATHROW SCIENTIFIC | 797CK2 | |
| Windaq/Lite | DATAQ INSTRUMENTS | 249022 |
References
- Leslie, S. W., Tadi, P., Tayyeb, M. Neurogenic bladder and neurogenic lower urinary tract dysfunction. Statpearls. , (2024).
- Doelman, A. W., Streijger, F., Majerus, S. J., Damaser, M. S., Kwon, B. K. Assessing neurogenic lower urinary tract dysfunction after spinal cord injury: Animal models in preclinical neuro-urology research. Biomedicines. 11 (6), 1539 (2023).
- Fraser, M. O., et al. Best practices for cystometric evaluation of lower urinary tract function in muriform rodents. Neurourol Urodyn. 39 (6), 1868-1884 (2020).
- Hashimoto, M., et al. Sex differences in lower urinary tract function in mice with or without spinal cord injury. Neurourol Urodyn. 43 (1), 267-275 (2024).
- Kadekawa, K., et al. Characterization of bladder and external urethral activity in mice with or without spinal cord injury-a comparison study with rats. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 310 (8), R752-R758 (2016).
- Lee, J., et al. The effects of periurethral muscle-derived stem cell injection on leak point pressure in a rat model of stress urinary incontinence. Int Urogynecol J. 14, 31-37 (2003).
- Mann-Gow, T. K., et al. Evaluating the procedure for performing awake cystometry in a mouse model. J Vis Exp. (123), e55588 (2017).
- Saito, T., et al. Time-dependent progression of neurogenic lower urinary tract dysfunction after pinal cord injury in the mouse model. Am J Physiol Renal Physioly. 321 (1), F26-F32 (2021).
- Schneider, M. P., et al. A novel urodynamic model for lower urinary tract assessment in awake rats. BJU Int. 115, 8-15 (2015).
- Habib, A., Mehanna, A., Medra, A. Cyanoacrylate: A handy tissue glue in maxillofacial surgery: Our experience in alexandria, egypt. J Maxillofac Oral Surg. 12, 243-247 (2013).
- Sunjic Roguljic, V., Roguljic, L., Jukic, I., Kovacic, V. The influence of wound closure techniques after surgical decompression in patients with carpal tunnel syndrome on sleep disturbance and life quality: A prospective comparison of surgical techniques. Clin Pract. 14 (2), 546-555 (2024).
- Sohn, J. J., Gruber, T. M., Zahorsky-Reeves, J. L., Lawson, G. W. Comparison of 2-ethyl-cyanoacrylate and 2-butyl-cyanoacrylate for use on the calvaria of cd1 mice. J Am Assoc Lab Anim Sci. 55 (2), 199-203 (2016).
- Ren, H., et al. Injectable, self-healing hydrogel adhesives with firm tissue adhesion and on-demand biodegradation for sutureless wound closure. Sci Adv. 9 (33), eadh4327 (2023).
- Ito, H., Pickering, A. E., Kanai, A., Fry, C. H., Drake, M. J. Muro-neuro-urodynamics; a review of the functional assessment of mouse lower urinary tract function. Front Physiol. 8, 240395 (2017).
- Abdelkhalek, A. S., Youssef, H. A., Saleh, A. S., Bollen, P., Zvara, P. Anesthetic protocols for urodynamic studies of the lower urinary tract in small rodents-a systematic review. PloS One. 16 (6), e0253192 (2021).
- Saab, B. J., et al. Short-term memory impairment after isoflurane in mice is prevented by the α5 γ-aminobutyric acid type a receptor inverse agonist l-655,708. J Am Soc Anesthesiol. 113 (5), 1061-1071 (2010).
- Cannon, T. W., Damaser, M. S. Effects of anesthesia on cystometry and leak point pressure of the female rat. Life Sci. 69 (10), 1193-1202 (2001).
- Weiss, D. A., et al. Morphology of the external genitalia of the adult male and female mice as an endpoint of sex differentiation. Mol Cell Endocrinol. 354 (1-2), 94-102 (2012).
- Leggat, P. A., Kedjarune, U., Smith, D. R. Toxicity of cyanoacrylate adhesives and their occupational impacts for dental staff. Ind Health. 42 (2), 207-211 (2004).
.