Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

نحن نصف استخدام الموجات فوق الصوتية عالية التردد مع التصوير على النقيض من ذلك كوسيلة لقياس حجم المثانة، سمك جدار المثانة، سرعة البول، حجم الفراغ، مدة الفراغ، وقطر مجرى البول. ويمكن استخدام هذه الاستراتيجية لتقييم خلل الفراغ وفعالية العلاج في نماذج الماوس المختلفة من خلل في المسالك البولية السفلى (LUTD).

Abstract

ويتزايد حدوث تضخم البروستاتا الحميد السريري (BPH) وانخفاض أعراض المسالك البولية (LUTS) بسبب شيخوخة السكان، مما يؤدي إلى عبء اقتصادي ونوعية حياة كبيرين. وقد وضعت نماذج المعدلة وراثيا وغيرها من نماذج الماوس لإعادة مختلف جوانب هذا المرض متعدد العوامل; ومع ذلك، تفتقر طرق التكميم المسالك البولية بدقة وفعالية الخيارات العلاجية الجديدة. هنا، ونحن نصف الطريقة التي يمكن استخدامها لقياس حجم المثانة وسمك الجدار detrusor، وسرعة البولية، وحجم الفراغ ومدة الفراغ، وقطر مجرى البول. وهذا من شأنه أن يسمح بتقييم تطور المرض وفعالية العلاج مع مرور الوقت. تم التخدير الفئران مع isoflurane، وكان تصور المثانة بالموجات فوق الصوتية. للتصوير غير التباين، تم التقاط صورة ثلاثية الأبعاد للمثانة لحساب الحجم وتقييم الشكل. تم قياس سمك جدار المثانة من هذه الصورة. للتصوير المعزز على النقيض من ذلك، تم وضع قسطرة من خلال قبة المثانة باستخدام إبرة قياس 27 متصلة بحقنة بواسطة الأنابيب PE50. تم غرس بولوس من 0.5 مل من التباين في المثانة حتى حدث التبول. تم تحديد قطر مجرى البول عند نقطة نافذة عينة سرعة دوبلر خلال الحدث الأول للفراغ. تم قياس السرعة لكل حدث لاحق مما أسفر عن معدل تدفق. في الختام، أثبتت الموجات فوق الصوتية عالية التردد أن تكون وسيلة فعالة لتقييم قياسات المثانة ومجرى البول أثناء الوظيفة البولية في الفئران. قد تكون هذه التقنية مفيدة في تقييم العلاجات الجديدة لBPH/LUTS في بيئة تجريبية.

Introduction

تضخم البروستاتا الحميد (BPH) هو مرض يتطور لفي الرجال مع التقدم في السن ويؤثر على ما يقرب من 90٪ من الرجال فوق سن 80 سنة من العمر1،2. على الرغم من أن تطوير BPH يرتبط عموما مع الشيخوخة, عوامل أخرى بما في ذلك السمنة ومتلازمة التمثيل الغذائي يمكن أن يؤدي إلى BPH في الرجال الأصغر سنا نسبيا3,4. يصاب العديد من الرجال المصابين بـ BPH بأعراض المسالك البولية السفلية (LUTS) التي تقلل بشكل كبير من نوعية حياتهم، ويعاني البعض من مضاعفات قد تشمل النزيف والعدوى وانسداد مخرج المثانة (BOO) وحصوات المثانة والفشل الكلوي. تكلفة العلاج لBPH تتجاوز 4مليارات دولار سنويا 5،6،7. تشخيص LUTS الناجمة عن BPH يعتمد عموما على استخدام مؤشر أعراض AUA (AUASI) درجة، قياس تدفق المسالك البولية، وتقييم حجم البروستاتا8. مسببات BPH / LUTS معقدة ومتعددة العوامل، وقد ارتبط تطور المرض والتقدم مع تضخم البروستاتا (انتشار البروستاتا)، انقباض العضلات على نحو سلس، والتليف. وتشمل العلاجات الحالية استخدام حاصرات α-الأدرينالية لتنظيم العضلات الملساء لهجة داخل المثانة والبروستاتا لتخفيف LUTS و / أو مثبطات 5α-reductase لتقليل التمثيل الغذائي الاندروجين وتقليل حجم البروستاتا. نماذج المرض أفضل، المورين وغيرها، للسماح لدراسة دقيقة لآثار العوامل المسببة والعلاجية المتنوعة في هذه العملية المرض مع مرور الوقت هو مرغوب فيه للغاية9.

وقد استخدمت نماذج القوارض على نطاق واسع لدراسة الديناميات البولية; ومع ذلك، تركز معظم الدراسات على الميكاتوريتيون الإناث والمرض10. من أجل دراسة كاملة لجميع جوانب LUTS الذكور، وقد وضعت نماذج القوارض واستخدامها لدراسة جوانب مختلفة من BPH بما في ذلك التغيرات في الانتشار الخلوي، وظيفة العضلات الملساء، ترسب الكولاجين، والتهاب11، 12 , 13 , 14.ومع ذلك، القوارض وتشريح البروستاتا البشرية تختلف. في حين أن البروستاتا البشرية مدمجة ومغلفة بطبقة عضلية ليفية مكثفة، فإن البروستاتا القوارض هي الفصية. وهذه الاختلافات تعقد المقارنات المباشرة لتطور المرض وفعالية العلاج. بالإضافة إلى ذلك، LUTS من الصعب تقييم في الفئران، لأنه ليس من الممكن لقياس عناء مباشرة. بدلاً من ذلك، ترتبط الطرق الحالية لدراسة المرض بين السمات النسيجية والسمات الفسيولوجية (أي حجم المثانة وسمك الجدار مع قياس تدفق المسالك البولية، واختبارات البقعة الفارغة، وبيانات نقطة نهاية قياس الخلايا) التي تقارن مستوى البول الخلل بين نموذج BPH والحيوانات السيطرة12،15،16،17،18. يتم تقييم السمات الفسيولوجية في كثير من الأحيان كنقاط نهاية necropsy ما بعد الوفاة، وهناك عدم قدرة داخل نفس الحيوان لمراقبة BOO عبر الزمن. في الآونة الأخيرة، حددنا تقسيم مجرى البول الحوض (مجرى البول البروستاتا) حيث يزرع هرمون خارجي يسبب تضييق استنادا إلى تقييمات necropsy ما بعد الوفاة12. الطرق الحالية لا تسمح مباشرة، في تقييم الجسم الحي من ضيق مجرى البول أثناء الإبطال.

الموجات فوق الصوتية هي تقنية تشخيص وتقييم غير غازية تم استخدامها بنجاح في نماذج الأمراض الأخرى. يتم استخدامه لتحديد حجم الجهاز وتقييم تدفق الأوعية الدموية19،20،21. كما يستخدم الموجات فوق الصوتية لتصور وتوجيه الحقن المجهرية، مما يسمح للحقن المستهدفة من الخلايا الجذعية أو غيرها من الأدوية، وتقييم وظيفة القلب الانقباضي والانبساطي.

يصف هذا البروتوكول استخدام الموجات فوق الصوتية عالية التردد لتقييم تشريح المسالك البولية السفلى وتقييم علم وظائف الأعضاء البولية في الفئران التخدير. نحن نصف استخدام الموجات فوق الصوتية لقياس حجم المثانة وسمك الجدار. كما نقوم بوصف استخدام الموجات فوق الصوتية المعززة على النقيض لقياس سرعة البول، وحجم البول، ومدة الفراغ، وقطر الإحليل. استخدام الموجات فوق الصوتية يوفر فهما أكثر شمولا للمسالك البولية السفلى في الجسم الحي، ويحدد كيف يغير المرض وظيفة الفراغ العادي، ويعطينا الأدوات لتقييم أفضل لفعالية الخيارات العلاجية الجديدة. وفي الوقت الحالي، يكون بروتوكول التصوير غير المتناقض غير طرفي، في حين أن بروتوكول التصوير المحسن للتباين الحالي هو إجراء طرفي.

Protocol

وقد وافقت اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها في جامعة ويسكونسن - ماديسون على الإجراءات المتعلقة بالمواضيع الحيوانية.

1. إعداد الحيوانات

  1. ضع فأر ذكر يبلغ من العمر 24 شهرًا، C57Bl6/J في غرفة مشحونة مسبقًا مع isoflurane بنسبة 3-5% حتى يتم فقدان رد الفعل الصحيح وتباطؤ معدل التنفس.
  2. إذا لزم الأمر، استخدم كليبرز لحلاقة شعر البطن من الحيوان لإجراء عملية جراحية و/ أو التصوير. إزالة جميع الشعر المتبقية باستخدام كريم مزيل الشعر.
  3. ضع الماوس في وضع السوبين في مخروط الأنف مع 2٪ isoflurane على منصة ساخنة للحفاظ على التخدير. تأكيد عمق التخدير عن طريق فقدان الحركة من الحيوان ردا على رد فعل دواسة الانسحاب (الشكل1ب).

2. الموجات فوق الصوتية الإعداد

  1. توصيل مسبار MV707 مع تردد مركز 30 ميغاهيرتز إلى المنفذ النشط، مع التطبيق مسبقا إلى "التصوير البطني" (الشكل1A).
  2. وضع التحقيق الموجات فوق الصوتية موازية للمحور الطويل من المثانة (الشكل1C).
  3. يتم إجراء صور المحور الطويل والقصير للمثانة والبروستاتا والإحليل في الوضع B (الشكل1D).
  4. استخدام "س ص" مصغرة المتلاعبين لتحريك الماوس.

3. بروتوكول التصوير غير المتناقض

  1. قياس سمك جدار المثانة باستخدام أداة قياس المسافة الخطية وتتبع الحافة الخارجية إلى الحافة الداخلية من جدار المثانة ب وضع آخر اكتساب.
  2. قياس حجم المثانة 3D مع أداة الحجمية على الحصول على وضع 3D عن طريق تتبع داخل جدران المثانة لخلق كفاف. ثم يتم إنشاء ملامح متعددة من خلال سمك المثانة لحساب حجم.

4. Microbubble على النقيض من إعادة تعليق / تفعيل

  1. تفعيل عامل التباين (على سبيل المثال، DEFINITY) عن طريق الهز في خلاط دوامة لمدة 45 ق لتغليف microbubbles في الحل. هذه الخطوة حاسمة لتعزيز التباين الأمثل.

5. إدخال القسطرة

  1. مع تخدير الماوس وتسجيله على منصة ساخنة، فضح المثانة مع شق خط الوسط باستخدام مقص حادة / حادة على التوالي من خلال الجلد وجدار البطن.
  2. أدخل إبرة قياس 27 متصلة بحقنة بواسطة أنابيب البولي إثيلين المرنة (PE 50) في المثانة. قم بملء الأنابيب بمحلول ملحي لضمان عدم حقن فقاعات الهواء في المثانة.

6. بروتوكول التصوير المعزز على النقيض

  1. لتأكيد وضع إبرة، غرس 10 ميكرولتر من المالحة في المثانة أثناء ملاحظتها عن طريق الموجات فوق الصوتية.
  2. استبدال حقنة ملحية مع حقنة تحتوي على النقيض لتحسين التصور من جدران مجرى البول وإبطال الأحداث، لأن مجرى البول ينهار عادة. بمجرد الحصول على عرض محور طويل كامل من مجرى البول وحفظ صورة، تدوير التحقيق 90 درجة للحصول على عرض محور قصيرة وصورة وضع M.
  3. غرس بولوس من الفقاعات الدقيقة في 0.5 مل لكل 3 ثوان في المثانة حتى يحدث حدث التبول.
  4. خلال حدث الإبطال الأول، قم بقياس قطر مجرى البول عند نقطة نافذة عينة سرعة دوبلر باستخدام أداة المسافة الخطية وقياس الحافة إلى الحافة.
  5. مع مجرى البول يقع بشكل صحيح، زاوية التحقيق فيما يتعلق مجرى البول لتصبح أكثر موازية لتدفق البول.
  6. غرس بولوس الثانية من microbubbles في المثانة، وقياس سرعة الحدث باستخدام سرعة الوقت لا يتجزأ (VTI) أداة.
  7. بعد جمع البيانات، قتل الماوس مع خلع عنق الرحم.

7. حساب البيانات وتحليلها

  1. حدد أداة VTI لقياس السرعة عن طريق تتبع الصور المسجلة.
  2. قياس قطر مجرى البول من وضع B أو صورة وضع M باستخدام الحافة الرائدة إلى اتفاقية الحافة الرائدة.
  3. حساب المنطقة المقطعية (CSA) باستخدام الصيغة التالية (CSA) باستخدام قياسات الصورة التي تم الحصول عليها أعلاه.
  4. حساب حجم الفراغ باستخدام CSA من مجرى البول وضرب ذلك حسب المنطقة تحت تتبع دوبلر (سرعة الوقت لا يتجزأ) (CSA x VTI = حجم).
  5. حساب حجم البول الباطل الفعلي على افتراض غرام واحد لكل كثافة سنتيمتر مكعب.

النتائج

يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية مع أو بدون تعزيز التباين اعتمادا على التصميم التجريبي وقياس نقطة النهاية. يتم التخدير الفئران مع isoflurane وحلق وجميع آثار الشعر إزالتها مع كريم مزيل الشعر. يتم وضع الحيوانات التخدير على منصة ساخنة مع التحقيق الموجات فوق الصوتيةالمتمركزة على ...

Discussion

التقنيات الحالية لتقييم المسالك البولية السفلى من القوارض محدودة من خلال قدرتها على ربط التغيرات مباشرة في إلغاء علم وظائف الأعضاء مع التغيرات في الأنسجة البروستاتا الناجمة عن تطور المرض. يمكن استخدام الاختبارات الفارغة وقياس تدفق المسالك البولية لتقييم أحداث التبول العفوي في القوارض،...

Disclosures

أصحاب البلاغ ليس لديهم ما يكشفون عنه

Acknowledgements

نود أن نشكر إميلي ريكي، كريستين أوشتمان، ومختبر ريكي على مساعدتهم في تربية الحيوانات والتغذية المرتدة على هذه المخطوطة. نود أن نشكر NIDDK وNIEHS لدعمهم المالي لهذه الدراسات: U54 DK104310 (الحرب، جام، PCM، CMV، DEB)، R01 ES001332 (الحرب، CMV)، K12 DK100022 (TTL، AR-A، DH). والمحتوى هو المسؤولية الوحيدة للمؤلفين ولا يمثل الآراء الرسمية للمعهد الوطني للصحة.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
21mm Clear TubingSupera Anesthesia Innov301-150
27 gauge needleBDZ192376
4 port ManifoldSupera Anesthesia InnovRES536
DEFINITYLantheus Medical ImagingDE4
F/AIR CanisterSupera Anesthesia Innov80120
Graefe forceps (Serrated, Straight)F.S.T.11050-10
Inlet/Outlet FittingsSupera Anesthesia InnovVAP203/4
IsofluraneMidwest Vet Supply193.33161.3
Isoflurane VaporizerSupera Anesthesia InnovVAP3000
MV707 probeFujifilm VisualSonics Inc
Oxygen FlowmeterSupera Anesthesia InnovOXY660
Polyethylene 50 tubingBD427516
Pressure Reg/GaugeSupera Anesthesia InnovOXY508
Rebreathing CircuitsSupera Anesthesia InnovCIR529
Small Mice Nose ConeSupera Anesthesia InovACC526
Sterile salineMidwest Vet Supply193.74504.3NaCl 0.9%, Injectable
Straight Sharp/Blunt ScissorsFine Scientific Tools (F.S.T)14054-13
SyringeBD3096465mL
Vevo 770Fujifilm VisualSonics Inc
VIALMIXLantheus Medical ImagingVMIX

References

  1. Kirby, R. S. The natural history of benign prostatic hyperplasia: what have we learned in the last decade. Urology. 5, 3-6 (2000).
  2. Berry, S. J., Coffey, D. S., Walsh, P. C., Ewing, L. L. The development of human benign prostatic hyperplasia with age. Journal of Urology. 132 (3), 474-479 (1984).
  3. Lotti, F., et al. Elevated body mass index correlates with higher seminal plasma interleukin 8 levels and ultrasonographic abnormalities of the prostate in men attending an andrology clinic for infertility. Journal of Endocrinological Investigation. 34 (10), 336-342 (2011).
  4. Lotti, F., et al. Metabolic syndrome and prostate abnormalities in male subjects of infertile couples. Asian Journal of Andrology. 16 (2), 295-304 (2014).
  5. Chute, C. G., et al. The prevalence of prostatism: a population-based survey of urinary symptoms. Journal of Urology. 150 (1), 85-89 (1993).
  6. Isaacs, J. T., Coffey, D. S. Etiology and disease process of benign prostatic hyperplasia. Prostate Supplemental. 2, 33-50 (1989).
  7. Kortt, M. A., Bootman, J. L. The economics of benign prostatic hyperplasia treatment: a literature review. Clinical Therapeutics. 18 (6), 1227-1241 (1996).
  8. Abrams, P., et al. Evaluation and treatment of lower urinary tract symptoms in older men. Journal of Urology. 181 (4), 1779-1787 (2009).
  9. Roehrborn, C. G. Benign prostatic hyperplasia: an overview. Reviews Urology. 7, 3-14 (2005).
  10. Andersson, K. E., Soler, R., Fullhase, C. Rodent models for urodynamic investigation. Neurourology and Urodynamics. 30 (5), 636-646 (2011).
  11. Nicholson, T. M., et al. Estrogen receptor-alpha is a key mediator and therapeutic target for bladder complications of benign prostatic hyperplasia. Journal of Urology. 193 (2), 722-729 (2015).
  12. Nicholson, T. M., et al. Testosterone and 17beta-estradiol induce glandular prostatic growth, bladder outlet obstruction, and voiding dysfunction in male mice. Endocrinology. 153 (11), 5556-5565 (2012).
  13. Ricke, W. A., et al. In Utero and Lactational TCDD Exposure Increases Susceptibility to Lower Urinary Tract Dysfunction in Adulthood. Toxicological Sciences. 150 (2), 429-440 (2016).
  14. Bell-Cohn, A., Mazur, D. J., Hall, C. C., Schaeffer, A. J., Thumbikat, P. Uropathogenic Escherichia coli-Induced Fibrosis, leading to Lower Urinary Tract Symptoms, is associated with Type-2 cytokine signaling. American Journal of Physiology Renal Physiology. , (2019).
  15. Wegner, K. A., et al. Void spot assay procedural optimization and software for rapid and objective quantification of rodent voiding function, including overlapping urine spots. American Journal of Physiology Renal Physiology. , (2018).
  16. Bjorling, D. E., et al. Evaluation of voiding assays in mice: impact of genetic strains and sex. American Journal of Physiology Renal Physiology. 308 (12), 1369-1378 (2015).
  17. Leung, Y. Y., Schwarz, E. M., Silvers, C. R., Messing, E. M., Wood, R. W. Uroflow in murine urethritis. Urology. 64 (2), 378-382 (2004).
  18. Fry, C. H., et al. Animal models and their use in understanding lower urinary tract dysfunction. Neurourology and Urodynamics. 29 (4), 603-608 (2010).
  19. Khoo, S. W., Han, D. C. The use of ultrasound in vascular procedures. Surgical Clinics of North America. 91 (1), 173-184 (2011).
  20. Hunter, L. E., Simpson, J. M. Prenatal screening for structural congenital heart disease. Nature Reviews Cardiology. 11 (6), 323-334 (2014).
  21. Hammoud, G. M., Ibdah, J. A. Utility of endoscopic ultrasound in patients with portal hypertension. World Journal of Gastroenterology. 20 (39), 14230-14236 (2014).
  22. Sikes, R. A., Thomsen, S., Petrow, V., Neubauer, B. L., Chung, L. W. Inhibition of experimentally induced mouse prostatic hyperplasia by castration or steroid antagonist administration. Biology of Reproduction. 43 (2), 353-362 (1990).
  23. Mizoguchi, S., et al. Effects of Estrogen Receptor beta Stimulation in a Rat Model of Non-Bacterial Prostatic Inflammation. Prostate. 77 (7), 803-811 (2017).
  24. Pandita, R. K., Fujiwara, M., Alm, P., Andersson, K. E. Cystometric evaluation of bladder function in non-anesthetized mice with and without bladder outlet obstruction. Journal of Urology. 164 (4), 1385-1389 (2000).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

150

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved