模擬人體尿道插管法行小鼠尿動(dòng)力學(xué)檢測(cè)*

陳　林，　楊　進(jìn)△，　胡海峰，　邢莎莎，　張漢超，　喻　備，　楊亞飛

(成都大學(xué)附屬醫(yī)院1泌尿外科，2中心實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610081)

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·實(shí)驗(yàn)技術(shù)·

模擬人體尿道插管法行小鼠尿動(dòng)力學(xué)檢測(cè)*

陳林1，楊進(jìn)1△，胡海峰1，邢莎莎2，張漢超1，喻備1，楊亞飛1

(成都大學(xué)附屬醫(yī)院1泌尿外科，2中心實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610081)

[摘要]目的： 國(guó)際上傳統(tǒng)的小鼠尿動(dòng)力學(xué)檢測(cè)方法為膀胱造瘺法。該傳統(tǒng)方法破壞膀胱連續(xù)性，與臨床上廣泛采用的經(jīng)尿道法有明顯的差異。本研究尋找到合適的小鼠導(dǎo)尿管材，擬探討模擬人體經(jīng)尿道插管法行小鼠尿動(dòng)力學(xué)檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值。方法: 雌性小鼠8只，選擇小兒留置針軟芯進(jìn)行導(dǎo)尿，并作為測(cè)壓管和膀胱灌注管，經(jīng)三通外接微量泵以及壓力感受器。直腸測(cè)壓采用硬膜外麻醉導(dǎo)管，外套乳膠手套小指末端一截制成球囊，然后導(dǎo)入小鼠直腸。結(jié)果: 該方法成功收集到以下尿動(dòng)力學(xué)指標(biāo)：膀胱基礎(chǔ)壓力(BBP)、膀胱漏尿點(diǎn)壓(BLPP)、最大排尿壓(MVP)、膀胱最大容量(MBC)、殘余尿量(PVR)、排尿量(VV)、排尿效率(EV)和膀胱順應(yīng)性(BC)。結(jié)論: 本研究首次成功模擬人體經(jīng)尿道插管法，實(shí)現(xiàn)小鼠尿動(dòng)力學(xué)檢測(cè)，成功避免膀胱造瘺對(duì)小鼠尿動(dòng)力學(xué)的影響，檢測(cè)后的小鼠能夠長(zhǎng)期生存，可以順利進(jìn)行后續(xù)分子和基因?qū)嶒?yàn)。

[關(guān)鍵詞]小鼠； 尿動(dòng)力學(xué)； 膀胱造瘺術(shù)； 尿道插管術(shù)

目前國(guó)際上關(guān)于尿動(dòng)力學(xué)的研究已經(jīng)深入到基因和分子水平，小鼠因其基因敲除方法成熟而成為研究者通常選擇的研究對(duì)象[1]，但小鼠的尿道較細(xì)，缺乏精細(xì)的管材進(jìn)行導(dǎo)尿測(cè)壓，國(guó)際上傳統(tǒng)的小鼠尿動(dòng)力學(xué)檢測(cè)方法為膀胱造瘺法[2-4]。該傳統(tǒng)方法破壞膀胱連續(xù)性，且與人體的經(jīng)尿道插管法有明顯的差異。最新的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)膀胱造瘺法與尿道插管法檢測(cè)大鼠尿動(dòng)力時(shí)，膀胱最大放電頻率、膀胱壓力以及膀胱最大容量(maximum bladder capacity，MBC)等重要指標(biāo)有顯著差異[5]。本課題擬在前期尋找到適合小鼠導(dǎo)尿的管材基礎(chǔ)上，探討模擬人體經(jīng)尿道插管法行小鼠尿動(dòng)力學(xué)檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值。

材料和方法

1研究對(duì)象

雌性SPF級(jí)C57BL/6J小鼠8只，8～10周齡，體重22～25 g，購(gòu)自成都達(dá)碩實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司，合格證號(hào)SCXK(川)2015-030。

2主要試劑和儀器

小鼠導(dǎo)尿管為小兒留置針(26G)；測(cè)壓導(dǎo)管為連續(xù)硬膜外麻醉導(dǎo)管及三通轉(zhuǎn)換接頭；尿動(dòng)力學(xué)檢查儀為L(zhǎng)aborie產(chǎn)品；微量注射泵(長(zhǎng)沙健源醫(yī)療科技有限公司JZB-1800D型)；麻醉藥烏拉坦為Sigma產(chǎn)品。

3尿動(dòng)力學(xué)檢測(cè)方法

小鼠稱(chēng)重后， 腹腔注射25%尿烷(1.0 g/kg)麻醉[6]，仰臥位平放小鼠。將小兒留置針去除針芯，注射生理鹽水排氣，丁卡因膠漿潤(rùn)滑表面后行小鼠導(dǎo)尿。導(dǎo)尿手法為：一手拿顯微鑷，鉗夾尿道外口，向上提起以繃直尿道，另一手拿留置針輕輕插入尿道，進(jìn)針約1～1.2 cm。導(dǎo)尿成功后，空針抽吸排空小鼠膀胱，聯(lián)接延長(zhǎng)管及三通，三通外接測(cè)壓管和微量注射泵。直腸測(cè)壓參考國(guó)內(nèi)鄺兆進(jìn)等[7]的方法， 采用硬膜外麻醉導(dǎo)管，外套乳膠手套小指末端制成球囊，然后導(dǎo)入小鼠直腸1.5 cm(圖1)。管道連接成功后體內(nèi)置零，然后開(kāi)啟微量注射泵向膀胱內(nèi)灌注生理鹽水，泵水速度為1 mL/h。觀察膀胱和直腸壓力變化，記錄膀胱基礎(chǔ)壓力(basal bladder pressure，BBP)，同時(shí)檢查小鼠有無(wú)尿液溢出，此時(shí)的壓力為膀胱漏尿點(diǎn)壓(bladder leak point pressures，BLPP)。停止灌注并記錄灌注時(shí)間及最大膀胱排尿壓(maximum voiding pressure，MVP)。排尿結(jié)束后以1 mL注射器抽出膀胱內(nèi)殘余尿。腹壓漏尿點(diǎn)壓(abdomen leak point pressure，ALPP)的檢測(cè)方法是在灌注至膀胱最大容量一半時(shí)，緩緩按壓小鼠上腹部以模擬Valsalva動(dòng)作，觀察有無(wú)尿液溢出，若有尿液溢出，記錄此時(shí)的膀胱壓力。若沒(méi)有尿液溢出，繼續(xù)灌注并測(cè)壓，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)3次。檢測(cè)完畢后，用碘伏消毒尿道外口及肛門(mén)。

4膀胱測(cè)壓指標(biāo)

BBP；BLPP；ALPP；最大排尿壓(maximum voiding pressure，MVP)；膀胱最大容量(maximum bladder capacity，MBC)，即灌注量(infused volume)=灌注時(shí)間×灌注速度；殘余尿量(post-void residual urine volu-me，PVR);排尿量(voiding volume, VV) =MBC-PVR;排尿效率(efficiency of voiding，EV)=VV/MBC×100%;膀胱順應(yīng)性(bladder compliance，BC)= MBC/BLPP。

Figure 1.Urethral catheterization and anal intubation on the mouse.

圖1小鼠尿道和直腸插管測(cè)壓

5統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

用EXCEL軟件對(duì)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示。

結(jié)果

1經(jīng)尿道插管法對(duì)小鼠膀胱壓力曲線(xiàn)的影響

經(jīng)尿道插管法檢測(cè)到小鼠膀胱壓力曲線(xiàn)如圖2，在充盈到膀胱容量一半時(shí)按壓小鼠上腹部模擬Valsalva動(dòng)作，腹腔壓力仍然呈一水平曲線(xiàn)，提示腹腔壓力檢測(cè)不靈敏。相反，膀胱壓力卻有明顯升高，但始終無(wú)尿液溢出，提示未到達(dá)排尿所需壓力水平。此時(shí)繼續(xù)灌注膀胱，當(dāng)灌注壓力達(dá)到最大膀胱容量時(shí)，逼尿肌開(kāi)始收縮，膀胱壓力明顯升高，達(dá)到BLPP水平后即有尿液排出，膀胱壓力隨之逐漸下降，壓力曲線(xiàn)呈周期性峰型。繼續(xù)灌注膀胱，進(jìn)入下一個(gè)排尿周期。

2經(jīng)尿道插管法測(cè)定小鼠尿動(dòng)力指標(biāo)及結(jié)果

8只小鼠均采用尿道插管法完成尿動(dòng)力指標(biāo)檢測(cè)，除ALPP未測(cè)出，其余指標(biāo)均良好收集。實(shí)驗(yàn)測(cè)得小鼠BBP介于8～15 cmH2O，BLPP介于35～46 cmH2O，MVP介于42～62 cmH2O，MBC介于0.10～0.14 mL，PVR介于0.04～0.06 mL，VV介于0.06～0.10 mL，EV介于53.85%～71.43%，BC介于2.17～4.00 mL/cmH2O。上述尿動(dòng)力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。

Figure 2.Urodynamic curves of the mouse.

圖2小鼠尿動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)

表1經(jīng)尿道插管法測(cè)得小鼠尿動(dòng)力學(xué)指標(biāo)

Table 1.The mouse urodynamic indexes tested by urethral catheterization method (Mean±SD.n=8)

UrodynamicindexDataBBP(cmpO)11.13±2.59BLPP(cmpO)40.62±4.17MVP(cmpO)51.13±6.53MBC(mL)0.121±0.012PVR(mL)0.046±0.007VV(mL)0.075±0.007EV(%)62.5±5.89BC(mL/cmpO)3.09±0.22

BBP: basal bladder pressure; BLPP: bladder leak point pressure; MVP: maximum voiding pressure; MBC: maximum bladder capacity; PVR: post-void residual urine volume; VV: voiding volume; EV: efficiency of voiding; BC: bladder compliance.

討論

以往有關(guān)尿動(dòng)力學(xué)的研究多選擇兔或大鼠作為研究對(duì)象，因?yàn)樯源蟮膭?dòng)物其尿道直徑更大，方便導(dǎo)尿行尿動(dòng)力學(xué)檢測(cè)[8-10]，但缺點(diǎn)是兔和大鼠購(gòu)買(mǎi)及飼養(yǎng)成本高，造模周期長(zhǎng)，且缺乏一些深入研究的成熟模型，如基因敲除模型。因此，研究者們把目光投向更小的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物小鼠，小鼠基因敲除方法成熟可以進(jìn)行更加深入的研究[1]，但小鼠的尿道較細(xì)，缺乏精細(xì)的管材進(jìn)行導(dǎo)尿測(cè)壓，國(guó)際上傳統(tǒng)的小鼠尿動(dòng)力學(xué)檢測(cè)方法為膀胱造瘺法[2-4]。該傳統(tǒng)方法破壞膀胱連續(xù)性，與人體的經(jīng)尿道插管法有明顯的差異。賴(lài)煥玲等[5]對(duì)2組大鼠行膀胱造瘺法或尿道插管法檢測(cè)尿動(dòng)力學(xué)和膀胱放電頻率，發(fā)現(xiàn)造瘺法測(cè)得的膀胱最大放電頻率明顯低于插管法，MBC也顯著下降，但膀胱壓力指標(biāo)比插管法高。由此可見(jiàn)，2種方法的檢測(cè)結(jié)果存在較大差異，如果用膀胱造瘺法的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果指導(dǎo)臨床研究無(wú)疑會(huì)產(chǎn)生較大偏差，在臨床上不可能讓患者做膀胱造瘺手術(shù)后再行尿動(dòng)力學(xué)檢查。

因此，本文在學(xué)者們深入基因水平研究時(shí)鐘愛(ài)的研究對(duì)象小鼠身上模擬人體經(jīng)尿道插管法行尿動(dòng)力學(xué)檢測(cè)。經(jīng)檢索國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，未發(fā)現(xiàn)可借鑒的實(shí)驗(yàn)方法。本研究經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)和探索，發(fā)現(xiàn)小兒留置針為可用之材，結(jié)合臨床上使用的微量泵，可成功模擬人體尿道插管法行小鼠尿動(dòng)力學(xué)檢測(cè)，檢測(cè)指標(biāo)包括膀胱基礎(chǔ)壓力、膀胱漏尿點(diǎn)壓、最大排尿壓、膀胱容量、殘余尿量、順應(yīng)性等，其中膀胱容量指標(biāo)MBC和壓力指標(biāo)MVP較國(guó)外學(xué)者Franken等[3]采用膀胱造瘺法測(cè)定11～13周齡C57BL/6J小鼠高。分析原因，可能與膀胱造瘺時(shí)結(jié)扎造瘺管導(dǎo)致膀胱壁部分缺損有關(guān)，小鼠膀胱容量本屬微量，這部分容量損失不容忽視。同時(shí)，膀胱造瘺損傷膀胱頂部，該區(qū)域是膀胱起搏細(xì)胞Cajal間質(zhì)細(xì)胞集中的區(qū)域，它們的損傷必然會(huì)影響膀胱逼尿肌的協(xié)調(diào)性和收縮力[11-12]。這從膀胱壓力曲線(xiàn)的區(qū)別也能證明，國(guó)外學(xué)者Aro等[4]測(cè)得膀胱周期內(nèi)壓力曲線(xiàn)存在雙峰或多峰，表明逼尿肌存在不穩(wěn)定收縮，而本研究均為單峰(圖2)。

但是，本研究測(cè)得的排尿效率較低，最低值甚至僅為53.85%，最高值也只有71.43%，提示殘余尿量較高。國(guó)際上普遍認(rèn)為，殘余尿量超過(guò)膀胱容量的20%就證明存在膀胱出口梗阻[13]。顯然，本研究中所使用的小兒留置針軟芯作為小鼠導(dǎo)尿管材，仍然存在明顯缺陷，更加精細(xì)的小鼠導(dǎo)尿管材有待開(kāi)發(fā)。本研究的另一不足之處是，當(dāng)按壓小鼠上腹部模擬Valsalva動(dòng)作時(shí)，膀胱壓力有波動(dòng)，但直腸測(cè)壓并無(wú)變化，提示該測(cè)壓裝置靈敏度差。人工自制的直腸測(cè)壓管不能滿(mǎn)足精細(xì)實(shí)驗(yàn)的需要，尚需進(jìn)一步改進(jìn)。

綜上所述，采用小兒留置針軟芯能夠?qū)崿F(xiàn)小鼠尿動(dòng)力學(xué)的檢測(cè)。經(jīng)文獻(xiàn)分析，這是在國(guó)際上屬首次模擬人體尿道插管法檢測(cè)小鼠尿動(dòng)力，該方法的微創(chuàng)性與可重復(fù)性顯而易見(jiàn)，值得在未來(lái)尿控領(lǐng)域的研究嘗試使用。但是目前的小鼠導(dǎo)尿管和直腸測(cè)壓裝置還有待改進(jìn)，相信未來(lái)會(huì)有工業(yè)化產(chǎn)品出現(xiàn)。

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(責(zé)任編輯： 陳妙玲， 羅森)

Simulation of human urethral catheterization to implement urodynamic testing in miceCHEN Lin1, YANG Jin1, HU Hai-feng1, XING Sha-sha2, ZHANG Han-chao1, YU Bei1, YANG Ya-fei1

(1DepartmentofUrology,2CentralLaboratory,AffiliatedHospitalofChengduUniversity,Chengdu610081,China.E-mail: 360273177@qq.com)

[ABSTRACT]AIM: Cystostomy is the traditionary method for detecting urodynamic indexes in mice, which destroys the continuity of the bladder, and there are significant differences between this method and the clinically used trans-urethral method. This study aims to develop an appropriate urethral catheter to investigate the advantages and application value of transurethral method for urodynamic test. METHODS: A pediatric intravenous catheter was used for urethral catheterization on 8 female mice, and linked to connect the catheter to baroreceptor and micropump. The epidural catheter was also used as manometry tube. RESULTS: Using this method, the following urodynamic indicators has been successfully captured: basal bladder pressure (BBP), bladder leak point pressure (BLPP), maximum voiding pressure (MVP), maximum bladder capacity (MBC), post-void residual urine volume (PVR), voiding volume (VV), efficiency of voiding (EV) and bladder compliance (BC). CONCLUSION: This is the first successful simulation used in human body to achieve mouse urodynamic testing through the urethra catheter, which avoids the impact of cystostomy on urodynamics in mice, and the mice are able to keep long-term survival after tests for the follow-up molecular and genetic experiments.

[KEY WORDS]Mice; Urodynamics; Cystostomy; Urethral catheterization

doi:10.3969/j.issn.1000- 4718.2016.02.032

[中圖分類(lèi)號(hào)]R33-33

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

通訊作者△Tel: 028-86432662; E-mail: 360273177@qq.com

*[基金項(xiàng)目]國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 (No. 81500577); 四川省衛(wèi)生廳課題(No. 090112; No. 100073); 成都大學(xué)青年基金資助項(xiàng)目(No. 2080515062)

[收稿日期]2015- 09- 02[修回日期] 2015- 10- 27

[文章編號(hào)]1000- 4718(2016)02- 0381- 04