精度向上のためのマウス尿流動態技術の最適化
Summary
このプロトコルは、毛皮や皮膚による尿の吸収を防ぐために、シアノアクリレートで皮膚を防水するためのガイドを提供します。これには、接着剤を皮膚に塗布する方法、膀胱カテーテルを埋め込む方法、覚醒マウスの膀胱内測定および外部尿道括約筋電図記録用の電極の手順が含まれています。
Abstract
覚醒マウスの尿パラメータの正確な測定は、特に神経因性膀胱、心的外傷後脊髄損傷(SCI)などの状態における下部尿路(LUT)機能障害を理解するために重要です。しかし、マウスで膀胱測定の記録を行うことには、顕著な課題があります。録音セッション中にマウスがうつ伏せで制限された姿勢にあると、尿が毛皮や皮膚に吸収される傾向があり、排尿量(VV)が過小評価されます。この研究の目的は、覚醒マウスにおける膀胱測定および体外尿道括約筋電図(EUS-EMG)記録の精度を高めることでした。シアノアクリレート接着剤を使用して、尿道口と腹部の周囲に防水性の皮膚バリアを作成し、尿の吸収を防ぎ、正確な測定を保証する独自の方法を開発しました。結果は、シアノアクリレートを適用した後、VVとRVの合計が注入された生理食塩水の量と一致したままであり、実験後に濡れた領域が観察されなかったことを示しており、尿の吸収が成功したことを示しています。さらに、この方法は、外部尿道括約筋(EUS)に接続された電極を同時に安定化し、安定した筋電図(EMG)信号を確保し、覚醒したマウスの動きと実験者の操作によって引き起こされるアーチファクトを最小限に抑えました。方法論の詳細、結果、および影響について議論し、前臨床研究における尿流動態技術の改善の重要性を強調しています。
Introduction
尿の貯蔵と放出は、膀胱と外尿道括約筋(EUS)の協調活動に依存します。神経因性膀胱などの一部の病状では、膀胱排尿筋と括約筋の両方が機能不全になり、特に外傷性脊髄損傷(SCI)1後に重大な膀胱の問題を引き起こす可能性があります。
小型のげっ歯類は、下部尿路(LUT)2の前臨床機能を研究するための実験モデルとして一般的に使用されます。充填膀胱測定法(FC)およびEUS筋電図法(EUS-EMG)記録技術は、方法の選択、正確な測定、および結果の解釈に応じて、正確な客観的情報を提供することができます3。尿流動態テストは、排尿量(VV)、排尿効率(VE)、および膀胱容量4を評価するために一般的に使用されます。VEは、膀胱がどれだけ効果的に自己を空にできるかを測定します。これは、ボイドボリュームをボイドボリュームと残余ボリュームの合計(VV + RV)で割ることによって計算されます。一方、膀胱容量は、RV(排尿後に膀胱に残る尿の量)にVV(排尿時に排出される尿の量)を足して算出されます5。したがって、VVとRVの測定は、他のパラメータを推論するための鍵となります。
尿流動態試験中にマウスのVVを正確に測定するには、さまざまな課題があります。げっ歯類の尿は、腹臥位で物理的に拘束されているとき、重力6の影響により腹側腹壁を通って下方に引き込まれる傾向がある。この現象は、腹部の毛皮や皮膚による尿の吸収につながる可能性があり、その結果、排泄される尿の量が過小評価されます。マウスが産生する尿の量が少ないことを考えると、この吸光度が結果の精度に与える影響はさらに顕著です7。さらに、SCIのモデルでは、排尿筋括約筋の相乗障害(DSD)の影響により、VVは正常なマウスよりも低くなることが多く、これにより漏れ点の圧力と毛皮8による尿の吸収のリスクが増加します。これらの要因は、結果に大きな影響を与えます。したがって、マウスの終末尿流動態研究中のVVとRVの正確な測定は非常に重要です9。現在、マウスモデルで尿量を正確に測定する方法について、公開された文献で提供されている方法論には詳細が不足しています。
シアノアクリレート接着剤は、その迅速かつ効果的な接着特性10,11,12のために、人間および動物モデルの外科的処置で一般的に使用される接着剤の一種です。この接着剤は、皮膚13に塗布すると強力で柔軟な結合を形成するため、創傷や裂傷を閉じるのに特に有用である。さらに、それは毛皮や傷と接触する可能性のある尿や湿気に対する大きな障壁となり得る11。
この記事では、シアノアクリレート接着剤を利用して、覚醒マウスの膀胱測定およびEUS-EMG記録で正確な結果を達成する、新しく費用対効果の高い技術を開発しました。この方法は、膀胱機能障害の根本的な原因を理解し、LUT障害のより効果的な治療法を考案するのに有益です。
Protocol
Representative Results
Discussion
この尿力学技術は、覚醒マウスと拘束されたマウスの尿量とEUS-EMG信号を測定するための改善された手順を説明しています。尿道口や腹部の周囲に毛皮が存在すると、尿を吸収してVV測定の精度に支障をきたすことがあります。尿道口と腹部の周囲の被毛は手術前に慎重に剃られていましたが、これらの領域と皮膚に残った小さな被毛はまだ尿を吸収しており、通常は記録後に腹部に濡れた部?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、NIH-NINDS(R21NS130241)、IND DEPT HLTH(55051、74247、74244)、およびUS ARMY(HT94252310700)の支援を受けました。
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).
.