מודל תת-פעילות של דטרוזור בחולדות מאת קונוס מדולאריס טרנסקציה
Summary
אנו מציגים שיטה לביסוס מודל תת-פעילות של detrusor על ידי טרנסקציה של conus medullaris בחולדות. תת-פעילות של Detrusor עוררה בהצלחה אצל בעלי חיים אלה. המודל יכול לשמש לחקר תפקוד דרכי השתן.
Abstract
מטרת הפרוטוקול המוצג הייתה לבסס מודל תת-פעילות של דטרוזור (DU) בחולדה באמצעות טרנסקציה של conus medularis. Laminectomy בוצע בסך הכל 40 נקבות חולדות Wistar (קבוצת ביקורת: 10 חולדות; קבוצת בדיקה: 30 חולדות) במשקל 200-220 גרם, ואת conus medullaris הוחלף ברמת L4\u2012L5 בקבוצת הבדיקה. כל החולדות שוכנו והוזנו באותם תנאים סביבתיים במשך שישה שבועות. בקבוצת הבדיקה, ריקות שתן בוצעה פעמיים ביום במשך שישה שבועות, ונרשם נפח שתן שיורי ממוצע. ציסטומטוגרמה בוצעה בשתי הקבוצות. קיבולת ציסטומטרית מרבית (MCC), לחץ פתיחת דטרוזור (DOP) ותאימות של שלפוחית השתן נרשמו וחושבו. קבוצת הבדיקה הראתה אצירת שתן משמעותית לאחר הניתוח, הן במהלך ההלם בעמוד השדרה והן לאחריו. עם זאת, לא נצפתה חריגה בקבוצת הביקורת. בהשוואה לקבוצת הביקורת, ה-MCC והתאימות של שלפוחית השתן בקבוצת הבדיקה היו גבוהים משמעותית מאלה של קבוצת הבדיקה (3.24 ± 2.261 מ”ל לעומת 1.04 ± 0.571 מ”ל; 0.43 ± 0.578 מ”ל/סמ”ח 2 O לעומת 0.032 ± 0.016 מ”ל/סמ”ח 2 O), ואילו DOP בקבוצת הבדיקההיה נמוך יותר מהביקורת (20.28 ± 14.022 סמ”ח2O לעומת 35 ± 13.258סמ”מ2 O). שיטה זו של הקמת מודל חייתי של DU על ידי טרנסקציה conus medullaris מציעה הזדמנות מצוינת להבין את הפתופיזיולוגיה של DU בצורה טובה יותר.
Introduction
תת-פעילות של Detrusor (DU) היא הפרעה אופיינית בדרכי השתן התחתונות שנותרה תחת מחקר. אף על פי ש-DU הוגדר על-ידי האגודה הבינלאומית לרציפות (ICS)1, טרמינולוגיות רבות ושונות משמשות להתייחסות למחלה זו, למשל “כשל דטרוזור”, “שלפוחית שתן אכנזילית”, “דטרוזור ארפלקסיה”2. DU, כפי שהוגדר על ידי החברה הבינלאומית לרציפות (ICS) בשנת 2002, הוא כיווץ של כוח ומשך מופחתים, מה שמביא לעלייה ממושכת בזמן לריקון שלפוחית השתן, ובכך גורם לכישלון להשיג התרוקנות מלאה של שלפוחית השתן תוך פרק זמן נורמלי.
DU עשוי להשפיע על 48% מהגברים ו-12% מהנשים (בגילאי >70 שנים)3 עם תסמינים בדרכי השתן התחתונות. נראה שהוא רב-גורמי, ולא קיים טיפול יעיל. הוא דיווח כי DU נמצא בכל מקום בחולים עם תפקוד לקוי של שלפוחית השתן נוירוגנית, כגון טרשת נפוצה4, סוכרת5, מחלת פרקינסון6, או שבץ מוחי7. DU יכול להיגרם גם על ידי נזק עצבי iatrogenic, כגון כריתת רחם לפרוסקופית, כריתת ערמונית, או התערבויות כירורגיות אחרות באגן הקטן8. השינויים הפתופיזיולוגיים והטיפולים הזמינים ב- DU עדיין מבלבלים בגלל היעדר מודל בעלי חיים מתאים למחקר.
רפלקס המיטוריציה נשלט על ידי מסלולים ספינו-בולבוספינליים המשלבים את מרכז המיטוריציה הפונטיני, גרעין הפאראסימפתטי העצה, ומרכזי קליפת המוח הבכירים יותר9. הפעלה ותחזוקה של רפלקס המיקטוריציה תלויים בעיקר בהובלה סדירה של אותות חושיים משלפוחית השתן למרכזי קליפת המוח הבכירים יותר. ניתן להניח כי תפקוד חושי לקוי תורם ל- DU.
רוב המחקרים הניסיוניים בבעלי חיים הקשורים להפרעות בדרכי השתן התחתונות התמקדו במודלים של פעילות יתר של שלפוחית השתן (OAB)10. מודלים אלה מספקים הבנה סבירה של פתופיזיולוגיה ופרוגנוזה של OAB. עם זאת, רק מודלים מעטים של DU דווחו, למשל, פגיעה על-ספינלית (נגעים מקומיים, דטרברציה וחסימת עורק מוחי אמצעי), טרנסקציה של חוט השדרה או פגיעה בקונטוזיה, סיסטמי (למשל, ציקלופוספמיד) או מתן תוך-ורידי של חומרים מגרים או דלקתיים (למשל, חומצה, אקרוליין וליפופוליסכריד)11,12,13,14 . מבין השיטות הללו, ניתן להשתמש רק בשיטת ההעברה של חוט השדרה או בפגיעה בחבלה בהקמת מודל חייתי של DU13. ניסיונות הכרוכים בפגיעה של מרכז המיקוריטציה הפונטיני ומרכזי קליפת המוח הגבוהים יותר ננטשו בגלל הטראומה הקשה. לכן, תשומת לב מוגברת מוקדשת כדי למצוא מיקום מדויק במרכז רפלקס micturition כדי לגרום DU עם מינימום תופעות לוואי.
כאמור, אחד המנגנונים של גרימת DU הוא לפצוע את חוט השדרה כדי לפגוע במסלול האיתות של רפלקס micturition. שיטת הטלת המשקולות של אלן פותחה כדי להקים חיות מעבדה עם חוט שדרה פצוע15. עם זאת, אין נתונים ניסיוניים נוספים זמינים על שיטה זו. יתר על כן, מכיוון שחלקים מבעלי החיים התאוששו מתפקוד עמוד השדרה לאחר שבץ ללא DU, לא ניתן לראות בכך שיטה מושלמת ליצירת מודל DU של חיה16.
בשנת 1987, ברגמן ביצע תהליך של מעבר חוט השדרה ליצירת מודל החיות DU ורכש נתונים ניסיוניים17. עם זאת, שיטה זו לא יושמה כדי להקים את מודל החיות DU. באותו זמן, החוקרים עדיין היו מבולבלים לגבי הפתוגנזה של DU. מכיוון שמיקומים בחוט השדרה הקשורים לאינדוקציה של OAB או DU סמוכים זה לזה, הם לא הצליחו למצוא את האתר המדויק של נזק לחוט השדרה כדי לגרום ל- DU17. OAB ו- DU הוצגו יחד או בנפרד בשיטה זו. לכן, למרות ששיטה זו הציגה את DU, היא לא הייתה מדויקת ולא ניתן היה להשתמש בה להבנת המופע והעיבוד של DU.
כאמור, היעדר מודל בעלי חיים מתאים של DU הוא אחד המכשולים העיקריים לחקר DU. חוקרים מחפשים ללא הרף מודל מדויק וניתן לניהול שיכול לדמות את הפתולוגיה של DU. אפילו אפשרויות הטיפול ב- DU לא השתפרו באופן משמעותי במהלך 20 השנים האחרונות. באופן קולקטיבי, יש צורך גדול לתאר פרוטוקול סטנדרטי להקמת מודל בעלי חיים של DU.
לכן, במאמר זה, אנו מתארים שיטה להקים בהצלחה מודל חולדה של DU על ידי טרנסקציה conus medularis. הטרנסקציה בוצעה ברמת L4\u2012L5 כדי להפריד בין הקונוס מדולאריס. הקיבולת הציסטומטרית המרבית (MCC), לחץ פתיחת הדטרוזור (DOP) והתאימות של שלפוחית השתן תועדו ונותחו כדי לאמת את הפרוטוקול. הפרוטוקול המפורט להלן משלב הן היתכנות והן אמינות באופן סטנדרטי כדי לבסס את מודל החיות DU, המדמה את המופע והעיבוד של DU. הפרוטוקול יכול לשמש כטכניקה למחקר נוסף של DU.
Protocol
Representative Results
Discussion
DU הוא גורם נפוץ לתסמינים בדרכי השתן התחתונות אצל גברים ונשים כאחד. זוהי קונסטלציה מורכבת של סימפטומים עם מעט אפשרויות טיפול שיכולות להפחית באופן משמעותי את איכות החיים (Qol) של אלה שנפגעו18. למרות שהוא האמין כי DU הוא multifactorial, ההבנה של הפתוגנזה שלה נשאר בסיסי. מחקרים הראו כי הפתוג?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ללא.
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 |
References
- 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).
