Оптимизация уродинамических методов мыши для повышения точности
Summary
Этот протокол содержит руководство по гидроизоляции кожи цианоакрилатом для предотвращения впитывания мочи шерстью и кожей. Он включает в себя инструкции по нанесению клея на кожу, имплантации катетера мочевого пузыря, а также электроды для цистометрии и записи электромиографии наружного сфинктера уретры у бодрствующих мышей.
Abstract
Точное измерение параметров мочи у бодрствующих мышей имеет решающее значение для понимания дисфункции нижних мочевыводящих путей (СНМП), особенно при таких состояниях, как нейрогенное посттравматическое повреждение спинного мозга (ТСМ) мочевого пузыря. Тем не менее, проведение записи цистометрии у мышей представляет собой заметную проблему. Когда мыши находятся в положении лежа и ограничены во время сеансов записи, моча имеет тенденцию поглощаться шерстью и кожей, что приводит к недооценке объема мочеиспускания (VV). Целью данного исследования было повышение точности регистрации цистометрии и электромиографии наружного сфинктера уретры (ЭУС-ЭМГ) у бодрствующих мышей. Мы разработали уникальный метод с использованием цианоакрилатного клея для создания водонепроницаемого кожного барьера вокруг уретрального прохода и брюшной полости, предотвращая всасывание мочи и обеспечивая точные измерения. Результаты показывают, что после применения цианоакрилата сумма VV и RV оставалась в соответствии с объемом введенного физиологического раствора, и после эксперимента не наблюдалось влажных участков, что указывает на успешную профилактику абсорбции мочи. Кроме того, метод одновременно стабилизировал электроды, соединенные с наружным сфинктером уретры (ЭУС), обеспечил стабильные сигналы электромиографии (ЭМГ) и минимизировал артефакты, вызванные движением пробужденной мыши и манипуляциями экспериментатора. Обсуждаются методологические детали, результаты и последствия, что подчеркивает важность совершенствования уродинамических методов в доклинических исследованиях.
Introduction
Накопление и выделение мочи зависят от скоординированной деятельности мочевого пузыря и наружного сфинктера уретры (ЭУЗ). При некоторых патологиях, таких как нейрогенный мочевой пузырь, мышцы детрузора мочевого пузыря и сфинктер могут стать дисфункциональными, что приводит к значительным проблемам с мочевым пузырем, особенно после травматического повреждения спинного мозга (ТСМ)1.
Мелкие грызуны обычно используются в качестве экспериментальной модели для изучения доклинической функции нижних мочевыводящих путей (СНМП)2. Методы записи заполняющей цистометрии (ФК) и электромиографии ЭУС (ЭУС-ЭМГ) могут предоставить точную объективную информацию в зависимости от выбора методов, точного измерения и интерпретации результатов3. Уродинамические тесты обычно используются для оценки объема мочеиспускания (VV), эффективности мочеиспускания (VE) и емкости мочевого пузыря4. VE измеряет, насколько эффективно мочевой пузырь может опорожняться. Он рассчитывается путем деления аннулированного объема на сумму аннулированных и остаточных объемов (VV+RV). С другой стороны, емкость мочевого пузыря рассчитывается путем прибавления ВВ (количество мочи, выделяемой во время мочеиспускания) к ВВ (количество мочи, оставшейся в мочевом пузыре после мочеиспускания)5. Таким образом, измерение VV и RV является ключом к выведению других параметров.
Точное измерение ВВ у мышей во время уродинамических тестов сопряжено с различными проблемами. Моча грызунов, когда ее физически удерживают в положении лежа, имеет тенденцию оттягиваться вниз через вентральную брюшную стенку под действием силы тяжести6. Это явление может привести к поглощению мочи мехом и кожей живота, что, в свою очередь, занижает объем выделяемой мочи. Учитывая небольшое количество мочи, выделяемой мышами, влияние этой абсорбции на точность результатов еще более выражено7. Кроме того, в моделях ТСМ VV часто ниже, чем у нормальных мышей, из-за влияния диссинергии детрузорного сфинктера (DSD), что увеличивает риск давления в точках утечки и абсорбции мочи мехом8. Эти факторы оказывают существенное влияние на результаты. Таким образом, точное измерение ВВ и ПЖ во время терминальных уродинамических исследований у мышей имеет решающее значение9. В настоящее время в методологиях, представленных в опубликованной литературе, отсутствует подробная информация о том, как точно измерить объем мочи на мышиных моделях.
Цианоакрилатный клей – это тип клея, который обычно используется в хирургических процедурах на моделях человека и животных благодаря его быстрым и эффективным склеивающим свойствам 10,11,12. Этот клей особенно полезен для закрытия ран и рваных ран, так как при нанесении на кожу он образует прочное и гибкое соединение13. Кроме того, он может быть отличным барьером против мочи и влаги, которые могут соприкасаться с шерстью и ранами11.
В этой статье мы разработали новую и экономически эффективную методику, в которой используется цианоакрилатный адгезив для достижения точных результатов в цистометрии и регистрации EUS-EMG у бодрствующих мышей. Этот метод будет полезен для понимания основных причин дисфункции мочевого пузыря и разработки более эффективных методов лечения расстройств СНМП.
Protocol
Representative Results
Discussion
Этот уродинамический метод описывает усовершенствованную процедуру измерения объема мочи и сигнала ЭУС-ЭМГ у бодрствующих и удерживаемых мышей. Наличие шерсти вокруг уретрального прохода и области живота может мешать точности измерения ВВ из-за поглощения мочи. Хотя шерсть вокруг ур…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было поддержано NIH-NINDS (R21NS130241), IND DEPT HLTH (55051, 74247, 74244) и 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).
.