El uso de la cistometría en pequeños roedores: un estudio de la vejiga chemosensation
21 de agosto de 2012
Cystometry es una técnica eficaz para medir la función de la vejiga de animales pequeños In vivo. La vejiga se infundió continuamente a velocidades controladas a través de un catéter intravesical, mientras que la uretra se deja libre para la micción. Esto permite repetitivo de llenado y vaciado de la vejiga, mientras que la presión intravesical y volumen evacuado se registran.
El objetivo de este procedimiento es determinar la influencia de compuestos químicos sobre las funciones de almacenamiento y vaciamiento de la vejiga. Esto se logra primero implantando un catéter en la vejiga. Tras un breve período de recuperación, se infunde una solución control a través del catéter durante 30 minutos.
Mientras se registran la presión intravesical y el volumen emitido durante otros 30 minutos, se infunde al animal un compuesto de interés. En última instancia, los resultados pueden mostrar cómo los productos químicos irritantes también afectan el patrón de micción mediante el análisis de la frecuencia miccional. La principal ventaja de esta técnica frente a los métodos existentes, como el registro de la contractilidad de la vejiga aislada, es que la función de este órgano puede estudiarse en condiciones más fisiológicas.
Por ejemplo, se conservan las acciones regulatorias del sistema nervioso central. La demostración visual de este método es fundamental, ya que los pasos quirúrgicos son difíciles de aprender debido a que existen numerosos detalles técnicos y maniobras que deben observarse para garantizar el éxito del experimento. Para preparar el tubo que desea implantar en la vejiga primero, corte un tubo PE 50 a la longitud deseada y coloque un pequeño trozo blanco de catéter de calibre 18 sobre el catéter principal.
Luego, cree una pequeña manga en el extremo calentando uno de los extremos del tubo y enjuáguelo con solución salina para eliminar cualquier aire. Ahora induzca anestesia en una rata hembra de 10 a 12 semanas de edad con isoflurano. Tras inducir la anestesia, ajuste el nivel de mantenimiento de isoflurano.
Coloque al animal en decúbito dorsal y coloque una pequeña máscara de anestesia hecha a partir de una jeringa de 10 cc. Después de afeitar el abdomen y desinfectar el dermis, continúe con la cirugía. La siguiente cirugía se realiza en ratas y ratones de la misma manera.
Comience realizando una laparotomía media inferior para exponer la vejiga. A continuación, comienza la parte más crítica de la cirugía. Bajo un microscopio quirúrgico, coloque una sutura en bolsa de tabaco en el domo de la vejiga utilizando un hilo monofilamento no absorbible de calibre seis cero.
A continuación, utilizando una aguja, realice una cistostomía pequeña dentro del punto de sutura en bolsa de tabaco. Introduzca el catéter con manguito de PE 50 a través de este orificio. Los tubos de catéter más delgados, como el PE 10, pueden tener una resistencia mayor y más variable, por lo que no se recomiendan.
Asegure el punto de sutura alrededor del tubo utilizando un nudo quirúrgico. Luego, extraiga suavemente el catéter hacia afuera hasta que la punta con manguito quede directamente debajo de la sutura. El fragmento de catéter de calibre 18 se empuja hacia la sutura para evitar fugas.
Revise posibles fugas entre el catéter y la vejiga. Con una infusión suave de solución salina, apriete cualquier fuga con puntos de sutura adicionales.
Ahora, cierre los músculos abdominales utilizando suturas de monofilamento, dejando un paso para el catéter en la parte superior de la incisión. Pase el catéter hacia la región interescapular utilizando una varilla metálica hueca, evitando así que los animales muerdan el tubo. Después de la cirugía, la varilla metálica debe colocarse bajo la piel y por encima de los músculos abdominales y dorsales.
Introduzca la varilla subcutáneamente a través del animal hasta la región interescapular. Finalice la cirugía cerrando los músculos abdominales y la piel con suturas monofilamento no absorbibles. Ahora es muy importante verificar la permeabilidad y estabilidad del catéter implantado lavándolo con solución salina.
La solución de infusión debe salir de la vejiga y atravesar la uretra. Después de administrar el analgésico por vía subcutánea, cierre el extremo externo del catéter con una película de plástico y sujete el catéter a la piel de la parte baja de la espalda de la rata. Finalmente, permita que el animal se recupere durante 30 minutos.
Antes de comenzar la citometría, asegúrese de que los instrumentos hayan sido calibrados adecuadamente. Coloque la rata en una jaula metabólica sobre un recipiente que contenga aceite y que esté colocado sobre una balanza digital. El siguiente paso consiste en conectar el catéter implantado a una llave de tres vías mediante un conector tipo aguja.
La cánula debe conectarse al transductor de presión y a una bomba de infusión. El transductor de presión está conectado además, mediante un amplificador, al sistema de adquisición de datos y a una computadora que utiliza un software de acceso público para iniciar las mediciones de control activando la bomba de infusión, con lo cual se introduce solución salina en la vejiga. Durante un período de 30 minutos, la jaula metabólica se suspende sobre una balanza digital, que se utiliza para estimar el volumen miccionado por la rata.
Se registra la presión intravesical mientras la vejiga se llena y vacía. En el siguiente paso, se pueden administrar fármacos por vía sistémica o intravesical durante otros 30 minutos de recopilación de datos. Cuando el experimento haya finalizado, el animal debe ser sacrificado.
Un trazado típico de presión en una rata muestra que durante la infusión de líquido, se produce una acumulación lenta de presión en la vejiga hasta que se alcanza un umbral determinado. Entonces, la vejiga se contraerá y el esfínter urinario se abrirá, permitiendo el paso de la solución instilada a través de la uretra. De este modo, la vejiga se vacía.
La contracción se detendrá y la presión volverá a descender al nivel basal. Los datos recopilados de un ratón presentan todas las mismas características. Se utilizó citometría para identificar los blancos moleculares del aceite de mostaza o mo. El MO es un compuesto altamente reactivo que se ha utilizado ampliamente en modelos experimentales de inflamación e hiperalgesia de órganos viscerales como la vejiga urinaria.
Como era de esperar, una infusión intravesical de 10 milimolares de MO indujo una fuerte disminución en el intervalo contráctil en ratones de tipo salvaje. Curiosamente, los ratones deficientes en el receptor de MO T RPA A uno tuvieron un resultado similar al de los tipos salvajes bajo las mismas condiciones. En contraste, MO indujo un cambio mucho más débil en los parámetros sistémicos en un ratón knockout de TRP V uno que en un ratón de tipo salvaje; los dobles knockout de TRPA uno y TRP V uno fueron casi irresponsivos a la dosis de M mo.
Los datos sugieren que TRP V1 podría desempeñar un papel clave en la irritación visceral inducida por MO. La frecuencia promedio de micción instantánea antes y durante la infusión intravesical de MO respalda estos datos. La frecuencia promedio es relativa a una infusión de solución salina.
Al realizar este procedimiento, es importante asegurarse de que el catéter permanezca firmemente unido a la vejiga para que no haya fuga de la solución de infusión hacia el abdomen. Después de ver este video, se deberá tener una buena comprensión de cómo medir la presión intravesical, lo que implica la implantación de un catéter en la vejiga y la colocación de animales despiertos o anestesiados en una plataforma de citometría bajo perfusión controlada de la vejiga.
Vea la transcripción completa y acceda a miles de videos científicos
Descripción general
La cistometría es una técnica utilizada para evaluar la función vesical en animales pequeños in vivo mediante la medición de la presión intravesical y el volumen eliminado. Este método permite estudiar el llenado y vaciamiento de la vejiga bajo condiciones fisiológicas.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Urología
- Fisiología
Antecedentes
- La cistometría implica la infusión continua de una solución en la vejiga.
- La uretra se deja libre para la micción durante el procedimiento.
- Esta técnica proporciona información sobre la función vesical en comparación con estudios de órganos aislados.
- Permite evaluar los efectos de compuestos químicos sobre el comportamiento de la vejiga.
Objetivo del estudio
- Determinar la influencia de compuestos químicos en las funciones de almacenamiento y micción de la vejiga.
- Analizar cómo los productos químicos irritantes afectan los patrones de micción.
- Proporcionar una comprensión más fisiológica de la función vesical.
Métodos Utilizados
- Implantación de un catéter en la vejiga.
- Infusión de una solución control durante 30 minutos.
- Registro de la presión intravesical y del volumen eliminado.
- Infusión de un compuesto de interés para su análisis.
Resultados principales
- Los resultados indican cambios en la frecuencia de micción debido a sustancias químicas irritantes.
- La técnica permite mediciones repetidas de la función vesical.
- Los datos pueden revelar respuestas fisiológicas a diversos compuestos.
- Los hallazgos contribuyen al entendimiento de la salud y enfermedad de la vejiga.
Conclusiones
- La cistometría es una herramienta valiosa para estudiar la función vesical in vivo.
- El método mejora la comprensión de las respuestas de la vejiga a productos químicos.
- Ofrece ventajas frente a los estudios tradicionales de contractilidad vesical aislada.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La cistometría en roedores pequeños permite la eliminación mecanicista de riesgos en las vías de quimiosensación vesical mediante la cuantificación de la presión intravesical y el volumen eliminado bajo perfusión controlada. Este enfoque apoya la validación de dianas en modelos preclínicos al vincular estímulos químicos con respuestas funcionales de micción, mejorando la confianza predictiva para indicaciones de vejiga neurogénica y vejiga hiperactiva. La técnica conecta la biología del descubrimiento con relevancia traslacional al preservar la regulación autónoma ausente en ensayos con tejidos aislados.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Examina hipótesis terapéuticas respecto a los papeles de los receptores TRPV1 y TRPA1 en las vías vesicales quimio- y mecanosensoriales.
- Valor operativo: Permite la validación funcional del blanco mediante cambios dependientes de la dosis en la frecuencia de micción y los intervalos contractiles.
- Valor predictivo: Facilita la selección de carteras al identificar los factores moleculares responsables de la irritación visceral y de los fenotipos de hiperactividad vesical.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Listo para ensayo: Prepara sistemas biológicos validados para la selección de compuestos mediante el establecimiento de relaciones presión-volumen basales.
- Resultados cuantitativos: Proporciona mediciones reproducibles del volumen eliminado y de los umbrales de presión intravesical para la confirmación de resultados positivos.
- Escalabilidad del cribado: Permite la reutilización de la plataforma en bibliotecas de compuestos quimiosensoriales mediante etapas cistométricas estandarizadas.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Relevancia para la enfermedad: Modela la fisiopatología de la vejiga en entornos preclínicos, aunque con valor translacional directo limitado debido a diferencias entre especies en el control de la micción.
- Reducción de riesgos mecanicistas: Clarifica las contribuciones de nuevas moléculas implicadas en vías específicas, como TRPV1, en la hipersensibilidad visceral inducida por aceite de mostaza.
- Avance ajustado al riesgo: Orienta las decisiones de continuar o no continuar al vincular la interacción con el objetivo terapéutico con resultados funcionales de la vejiga in vivo.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
La cistometría se integra en el continuo de descubrimiento, desde la prueba de hipótesis sobre dianas hasta la identificación de compuestos prometedores y la validación preclínica, al proporcionar lecturas fisiológicas de las funciones de almacenamiento y micción de la vejiga.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis sobre mecanismos quimiosensoriales mediante infusión química controlada y seguimiento de presión-volumen.
- Selección: Proporciona disponibilidad para ensayos mediante la cuantificación estandarizada y reproducible de patrones de micción bajo desafío con compuestos.
- Análisis: Permite el análisis comparativo de la frecuencia de micción y los intervalos contractiles como puntos finales cuantitativos para evaluar los efectos de los compuestos.
- Investigación Traductiva: Se conecta con la continuidad preclínica al modelar la farmacología de la vejiga en sistemas relevantes para la enfermedad, a pesar de las limitaciones entre especies.
- Reutilización Empresarial: Funciona como una capacidad reutilizable para evaluar compuestos activos sobre la vejiga en múltiples programas terapéuticos.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Reduce la ambigüedad mecanicista en la quimiosensación vesical al vincular la actividad del receptor con salidas funcionales de micción.
- Valor operativo: Asegura la estandarización y la reproducibilidad mediante la transducción de presión calibrada y la medición de volumen.
- Valor estratégico: Mejora las decisiones de avance o interrupción al proporcionar datos funcionales in vivo que reducen los riesgos en la selección de dianas para indicaciones vesicales.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización ajustada al riesgo de compuestos según sus efectos sobre la dinámica de micción y la sensibilidad vesical.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en cirugía de roedores, implante de catéteres y cuidados posoperatorios para garantizar la estabilidad del catéter y prevenir fugas.
- Depende de transductores de presión, bombas de infusión, sistemas de adquisición de datos y jaulas metabólicas para la cuantificación del volumen eliminado.
- Necesita estandarización entre equipos de trabajo en cuanto a tasas de perfusión, dosificación de compuestos y definiciones de umbrales de presión en diferentes centros.
- Implica consideraciones de adaptación al trasladar protocolos entre ratones y ratas debido a diferencias anatómicas y fisiológicas.
- Limitado por la naturaleza invasiva de la cirugía y los requisitos de recuperación posoperatoria, lo que restringe el rendimiento y el cumplimiento de las normas de bienestar animal.
