المثانة العضلات الملساء قطاع انقباض كوسيلة لتقييم المسالك البولية السفلى الصيدلة
Summary
تقدم هذه المخطوطة بسيطة، لكنها قوية، في طريقة المختبر لتقييم انقباض العضلات الملساء ردا على وكلاء الدوائية أو تحفيز العصب. التطبيقات الرئيسية هي فحص المخدرات والأنسجة علم وظائف الأعضاء فهم، والصيدلة، وعلم الأمراض.
Abstract
وصفنا طريقة في المختبر لقياس المثانة انقباض العضلات الملساء، واستخدامه للتحقيق في الخصائص الفسيولوجية والدوائية من العضلات الملساء وكذلك التغيرات الناجمة عن الأمراض. وهذه الطريقة توفر المعلومات الهامة لفهم وظيفة المثانة في حين التغلب على الصعوبات المنهجية الرئيسية التي تعترض في التجارب المجراة، مثل التلاعب الجراحية والدوائية التي تؤثر على الاستقرار والبقاء للاستعدادات، واستخدام الأنسجة البشرية، و / أو استخدام المواد الكيميائية باهظة الثمن. كما يوفر وسيلة لتحقيق خصائص كل مكون المثانة (أي العضلات الملساء، الغشاء المخاطي، والأعصاب) في ظروف صحية ومرضية.
تتم إزالة المثانة البولية من حيوان تخدير، وضعت في حل كريبس ومقطعة إلى شرائح. توضع شرائح في غرفة مليئة حل كريبس الدافئ. ويرد أحد طرفيه إلى التوتر السطحي متساوي القياسن محول لقياس قوة الانكماش، ويرد الطرف الآخر إلى قضيب ثابت. يتم تحفيز الأنسجة بإضافة مركبات مباشرة إلى الحمام أو عن طريق الأقطاب الكهربائية التحفيز المجال التي تنشط الأعصاب، مشابهة لاثار تقلصات المثانة في الجسم الحي. نحن لشرح استخدام هذا الأسلوب لتقييم عفوية انقباض العضلات الملساء خلال التنمية وبعد إصابة الحبل الشوكي التجريبية، وطبيعة العصبي (أجهزة الإرسال ومستقبلات المعنية)، العوامل التي تدخل في تعديل نشاط العضلات الملساء، ودور المكونات الفردية المثانة، والأنواع والاختلاف الجهاز ردا على وكلاء الدوائية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامها للتحقيق في مسارات الخلايا المشاركة في الانكماش و / أو الاسترخاء في العضلات الملساء، والعلاقات هيكل النشاط المخدرات وتقييم الافراج الارسال.
وقد استخدم في المختبر السلس طريقة انقباض العضلات على نطاق واسع FOص أكثر من 50 عاما، وقدمت البيانات التي ساهمت بشكل كبير في فهمنا وظيفة المثانة وكذلك لتطوير المستحضرات الصيدلانية من المركبات المستخدمة حاليا سريريا لإدارة المثانة.
Introduction
يرتاح العضلات الملساء للسماح المثانة تخزين البول، والعقود للحصول القضاء البول. وبوساطة من الاسترخاء الجوهرية خصائص العضلات الملساء والافراج منشط بافراز (NE) من الأعصاب متعاطفة، والذي ينشط مستقبلات بيتا الأدرينالية (β 3 AR في الإنسان) في النافصة. ويتحقق عن طريق تثبيط يفرغ مدخلات متعاطف وتفعيل الأعصاب الحركية التي تطلق أدن تشافيز / ATP للتعاقد المثانة العضلات الملساء 1. العديد من الحالات المرضية، بما في ذلك الدماغ و / أو إصابة الحبل الشوكي والأمراض العصبية، مرض السكري، وانسداد مخرج المثانة أو التهاب المثانة الخلالي، يمكن أن يغير بشكل عميق وظيفة المثانة، مع تأثير شديد على نوعية حياة المريض 2. هذه الظروف تغير انقباض العضلات الملساء التي تؤثر على واحد أو أكثر من مكونات المثانة: العضلات الملساء، وارد أو أعصاب صادرة و / أوالغشاء المخاطي.
عدة في الجسم الحي وطرق المختبر لدراسة وظيفة المثانة وضعت. في الجسم الحي، قياس المثانة هو القياس الأساسي من وظيفة المثانة. وإن كان هذا هو إعداد سليمة تسمح جمع المعلومات تحت بالقرب من الظروف الفسيولوجية، هناك عدد من الظروف التي يفضل استخدام شرائط العضلات الملساء. وتشمل هذه الحالات عندما الجراحية و / أو التلاعب الدوائية شأنه أن يؤثر على بقاء واستقرار إعداد في الجسم الحي، أو عندما تتطلب الدراسات استخدام الأنسجة البشرية أو المواد الكيميائية باهظة الثمن. هذه الطريقة تسهل أيضا دراسة آثار المخدرات والعمر وعلم الأمراض في كل مكون من المثانة، أي العضلات الملساء، الغشاء المخاطي، وارد والأعصاب صادرة.
وقد استخدمت شرائط المثانة على مر السنين العديد من المجموعات للإجابة على عدد من الأسئلة العلمية. كانت تستخدم لإيفاالتغييرات luate في النشاط العفوي عضلي الناجمة عن الأمراض. ويعتقد أن هذا النشاط إلى المساهمة في الاستعجال والتردد أعراض فرط نشاط المثانة (OAB)، وبالتالي فهي هدف للمخدرات التي يجري تطويرها لOAB 3-9. استخدمت شرائط المثانة أيضا للتحقيق في العوامل المنشأ العضلي والعصبية التي تعدل نبرة العضلات الملساء بهدف اكتشاف القنوات الأيونية و / أو مستقبلات و / أو المسارات داخل الخلايا التي يمكن أن تكون مستهدفة للحث إما الاسترخاء أو تقلص العضلات الملساء 3،10- 13. وقد ركزت دراسات أخرى على طبيعة العصبي، بما في ذلك أجهزة الإرسال ومستقبلات المعنية والتغيرات الناجمة عن أمراض 14،15. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام أسلوب المقارنات بين الأنسجة من مختلف الأنواع 16- 18، بين الأجهزة 19-21، وتقييم العلاقات المخدرات هيكل النشاط 22-24. وقد استخدم امتدادا لهذا الأسلوب لقياس آثافةالبريد تأثير المخدرات على الإفراج الارسال من أعصاب صادرة 25. وعلاوة على ذلك، مجموعة متنوعة من الأنسجة (المثانة ومجرى البول والجهاز الهضمي، GI) تحصد من الحيوانات أو البشر (من العمليات الجراحية أو الأنسجة المانحة الجهاز وافق لأبحاث) ومن مجموعة متنوعة من النماذج الحيوانية بما في ذلك إصابات الحبل الشوكي (النخاع الشوكي)، منفذ المثانة العرقلة (BOO)، أو التهاب المثانة الخلالي (IC) يمكن التحقيق باستخدام هذه التقنية.
نحن في هذه الورقة توضيح استخدام هذه الطريقة مع البروتوكولات التجريبية اللازمة، لمعالجة العديد من المسائل العلمية المذكورة أعلاه.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذه الورقة وصفنا بسيطة في المختبر السلس طريقة انقباض العضلات التي يمكن استخدامها لمعالجة عدد من المسائل العلمية المهمة المتعلقة المثانة علم وظائف الأعضاء وعلم الأمراض، وكذلك تساعد على اكتشاف أدوية جديدة لعلاج اختلالات المثانة. لقد يتضح استخدام هذه الطريقة …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذه الدراسة من قبل المعاهد الوطنية للصحة R37 R01 DK57284 DK54824 ومنح لLB.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Equipment | |||
| Tissue Bath System with Reservoir | Radnoti, LLC | 159920 | isolated tissue baths |
| Warm water recirculator pump | Kent Scientific Corporation | TPZ-749 | to keep tissue baths to 37 C |
| Computer | |||
| Data Acquisiton System | DataQ Instruments | DI-710-UH | To view, record and analyze data |
| Transbridge Transducer Amplifier | World Precision Instruments | SYS-TBM4M | Transducer amplifier |
| Grass stimulator | Grass Technologies | Model S88 | Stimulator |
| Anesthesia System | Kent Scientific Corporation | ACV-1205S | To anesthetesize the animal |
| Anesthetizing Box | Harvard Apparatus | 500116 | To anesthetesize the animal |
| Anesthesia Masks | Kent Scientific Corporation | AC-09508 | To anesthetesize the animal |
| Materials and surgical instruments | |||
| sylgard | Dow Corning Corp | 184 SIL ELAST KIT | To pin, dissect & cut tissue |
| Petri Dish | Corning | 3160-152 | To dissect/cut tissue |
| Insect Pins | ENTOMORAVIA Austerlitz Insect Pins | Size 5 | To pin tissue |
| Bench Pad | VWR International | 56617-014 | Absorbent bench underpads |
| Rat surgical Kit | Kent Scientific Corporation | INSRATKIT | To remove and dissect tissue |
| 2 Dumont #3 Forceps | Kent Scientific Corporation | INS500064 | To remove and dissect tissue |
| Tissue Forceps | Kent Scientific Corporation | INS500092 | To remove and dissect tissue |
| Scalpel | Kent Scientific Corporation | INS500236 | To remove and dissect tissue |
| Scalpel blade | Kent Scientific Corporation | INS500239 | To remove and dissect tissue |
| Professional Clipper | Braintree Scientific, Inc. | CLP-223 45 | To remove fur |
| Suture Thread | Fine Science Tools | 18020-50 | Tie tissue |
| Tissue Clips | Radnoti, LLC | 158802 | Attach tissue to rod/transducer |
| 1g weight | Mettler Toledo | 11119525 | For transducer calibration |
| Chemicals | |||
| Krebs Solution: Sodium Chloride Potassium Chloride Monobasic Potassium Phosphate Magnesium Sulfate Dextrose Sodium Bicarbonate Calcium Chloride Magnesium Chloride |
Sigma Fisher Fisher Fisher Fisher Sigma EMD Baker |
S7653 P217-500 P285-3 M65-500 D16-500 S5761 CX0130-2 2444 |
To prepare Krebs solution |
| Isoflurane | Henry Schein | 029405 | To anesthetesize the animal |
| Oxygen tank | Matheson Tri Gas | ox251 | To use with anesthesia system |
| Carbogen Tank (95% Oxygen; 5% Carbon Dioxide) | Matheson Tri Gas | Moxn00hn36D | To aerate Krebs solutions |
Referências
- Fowler, C. J., Griffiths, D., de Groat, W. C. The neural control of micturition. Nat Rev Neurosci. 9, 453-466 (2008).
- Andersson, K. E. Detrusor myocyte activity and afferent signaling. Neurourol Urodyn. 29, 97-106 (2010).
- Artim, D. E., et al. Developmental and spinal cord injury-induced changes in nitric oxide-mediated inhibition in rat urinary bladder. Neurourology and urodynamics. 30, 1666-1674 (2011).
- Kita, M., et al. Effects of bladder outlet obstruction on properties of Ca2+-activated K+ channels in rat bladder. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 298, 1310-1319 (2010).
- Barendrecht, M. M., et al. The effect of bladder outlet obstruction on alpha1- and beta-adrenoceptor expression and function. Neurourol Urodyn. 28, 349-355 (2009).
- Maggi, C. A., Santicioli, P., Meli, A. Postnatal development of myogenic contractile activity and excitatory innervation of rat urinary bladder. The American journal of physiology. 247, 972-978 (1984).
- Ng, Y. K., de Groat, W. C., Wu, H. Y. Smooth muscle and neural mechanisms contributing to the downregulation of neonatal rat spontaneous bladder contractions during postnatal development. American journal of physiology. Regulatory, integrative and comparative physiology. 292, 2100-2112 (2007).
- Szell, E. A., Somogyi, G. T., de Groat, W. C., Szigeti, G. P. Developmental changes in spontaneous smooth muscle activity in the neonatal rat urinary bladder. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 285, 809-816 (2003).
- Szigeti, G. P., Somogyi, G. T., Csernoch, L., Szell, E. A. Age-dependence of the spontaneous activity of the rat urinary bladder. J Muscle Res Cell Motil. 26, 23-29 (2005).
- Frazier, E. P., Braverman, A. S., Peters, S. L., Michel, M. C., Ruggieri, M. R. Does phospholipase C mediate muscarinic receptor-induced rat urinary bladder contraction. The Journal of pharmacology and experimental therapeutics. 322, 998-1002 (2007).
- Xin, W., Soder, R. P., Cheng, Q., Rovner, E. S., Petkov, G. V. Selective inhibition of phosphodiesterase 1 relaxes urinary bladder smooth muscle: role for ryanodine receptor-mediated BK channel activation. American journal of physiology. Cell physiology. 303, 1079-1089 (2012).
- Frazier, E. P., Peters, S. L., Braverman, A. S., Ruggieri, M. R., Michel, M. C. Signal transduction underlying the control of urinary bladder smooth muscle tone by muscarinic receptors and beta-adrenoceptors. Naunyn-Schmiedeberg’s archives of pharmacology. 377, 449-462 (2008).
- Svalo, J., et al. The novel beta3-adrenoceptor agonist mirabegron reduces carbachol-induced contractile activity in detrusor tissue from patients with bladder outflow obstruction with or without detrusor overactivity. European journal of pharmacology. 699, 101-105 (2013).
- Yokota, T., Yamaguchi, O. Changes in cholinergic and purinergic neurotransmission in pathologic bladder of chronic spinal rabbit. J Urol. 156, 1862-1866 (1996).
- Bayliss, M., Wu, C., Newgreen, D., Mundy, A. R., Fry, C. H. A quantitative study of atropine-resistant contractile responses in human detrusor smooth muscle, from stable, unstable and obstructed bladders. J Urol. 162, 1833-1839 (1999).
- Kullmann, F. A., McKenna, D., Wells, G. I., Thor, K. B. Functional bombesin receptors in urinary tract of rats and human but not of pigs and mice, an in vitro study. Neuropeptides. 47, 305-313 (2013).
- Sadananda, P., Kao, F. C., Liu, L., Mansfield, K. J., Burcher, E. Acid and stretch, but not capsaicin, are effective stimuli for ATP release in the porcine bladder mucosa: Are ASIC and TRPV1 receptors involved. European journal of pharmacology. 683, 252-259 (2012).
- Maggi, C. A., et al. Species-related variations in the effects of capsaicin on urinary bladder functions: relation to bladder content of substance P-like immunoreactivity. Naunyn-Schmiedeberg’s archives of pharmacology. 336, 546-555 (1987).
- Kullmann, F. A., et al. Effects of the 5-HT4 receptor agonist, cisapride, on neuronally evoked responses in human bladder, urethra, and ileum. Autonomic neuroscience : basic & clinical. 176, 70-77 (2013).
- Warner, F. J., Miller, R. C., Burcher, E. Human tachykinin NK2 receptor: a comparative study of the colon and urinary bladder. Clin Exp Pharmacol Physiol. 30, 632-639 (2003).
- Zoubek, J., Somogyi, G. T., De Groat, W. C. A comparison of inhibitory effects of neuropeptide Y on rat urinary bladder, urethra, and vas deferens. The American journal of physiology. 265, 537-543 (1993).
- Warner, F. J., Miller, R. C., Burcher, E. Structure-activity relationship of neurokinin A(4-10) at the human tachykinin NK(2) receptor: the effect of amino acid substitutions on receptor affinity and function. Biochem Pharmacol. 63, 2181-2186 (2002).
- Warner, F. J., Mack, P., Comis, A., Miller, R. C., Burcher, E. Structure-activity relationships of neurokinin A (4-10) at the human tachykinin NK(2) receptor: the role of natural residues and their chirality. Biochem Pharmacol. 61, 55-60 (2001).
- Dion, S., et al. Structure-activity study of neurokinins: antagonists for the neurokinin-2 receptor. Pharmacology. 41, 184-194 (1990).
- Somogyi, G. T., Zernova, G. V., Yoshiyama, M., Yamamoto, T., de Groat, W. C. Frequency dependence of muscarinic facilitation of transmitter release in urinary bladder strips from neurally intact or chronic spinal cord transected rats. British journal of pharmacology. 125, 241-246 (1998).
- Andersson, K. E., Wein, A. J. Pharmacology of the lower urinary tract: basis for current and future treatments of urinary incontinence. Pharmacological reviews. 56, 581-631 (2004).
- D’Agostino, G., Condino, A. M., Gallinari, P., Franceschetti, G. P., Tonini, M. Characterization of prejunctional serotonin receptors modulating [3H]acetylcholine release in the human detrusor. The Journal of pharmacology and experimental therapeutics. 316, 129-135 (2006).
- Hawthorn, M. H., Chapple, C. R., Cock, M., Chess-Williams, R. Urothelium-derived inhibitory factor(s) influences on detrusor muscle contractility in vitro. British journal of pharmacology. 129, 416-419 (2000).
- Chaiyaprasithi, B., Mang, C. F., Kilbinger, H., Hohenfellner, M. Inhibition of human detrusor contraction by a urothelium derived factor. J Urol. 170, 1897-1900 (2003).
- Testa, R., et al. Effect of different 5-hydroxytryptamine receptor subtype antagonists on the micturition reflex in rats. BJU international. 87, 256-264 (2001).
- Craggs, M. D., Rushton, D. N., Stephenson, J. D. A putative non-cholinergic mechanism in urinary bladders of New but not Old World primates. J Urol. 136, 1348-1350 (1986).
- Fry, C. H., Bayliss, M., Young, J. S., Hussain, M. Influence of age and bladder dysfunction on the contractile properties of isolated human detrusor smooth muscle. BJU international. 108, 91-96 (2011).
- Kennedy, C., Tasker, P. N., Gallacher, G., Westfall, T. D. Identification of atropine- and P2X1 receptor antagonist-resistant, neurogenic contractions of the urinary bladder. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 27, 845-851 (2007).
- Levin, R. M., Danek, M., Whitbeck, C., Haugaard, N. Effect of ethanol on the response of the rat urinary bladder to in vitro ischemia: protective effect of alpha-lipoic acid. Molecular and cellular biochemistry. 271, 133-138 (2005).
- Malysz, J., Afeli, S. A., Provence, A., Petkov, G. V. Ethanol-mediated relaxation of guinea pig urinary bladder smooth muscle: Involvement of BK and L-type Ca2+ channels. American journal of physiology. Cell physiology. 306, 45-58 (2013).
- Longhurst, P. A., Briscoe, J. A., Rosenberg, D. J., Leggett, R. E. The role of cyclic nucleotides in guinea-pig bladder contractility. British journal of pharmacology. 121, 1665-1672 (1997).
- Takahashi, R., Yunoki, T., Naito, S., Yoshimura, N. Differential effects of botulinum neurotoxin A on bladder contractile responses to activation of efferent nerves, smooth muscles and afferent nerves in rats. J Urol. 188, 1993-1999 (2012).
- Sadananda, P., Chess-Williams, R., Burcher, E. Contractile properties of the pig bladder mucosa in response to neurokinin A: a role for myofibroblasts. British journal of pharmacology. 153, 1465-1473 (2008).
- Liu, G., Daneshgari, F. Alterations in neurogenically mediated contractile responses of urinary bladder in rats with diabetes. American journal of physiology. Renal physiology. 288, 1220-1226 (2005).
