荊 強(qiáng),王東文,高宏飛,劉 沖,史 驍
(1.山西醫(yī)科大學(xué),太原山西 030001;2.山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院泌尿外科,太原山西 030001)
雄性大鼠膀胱出口梗阻兩種模型制作方法的比較研究
荊 強(qiáng)1,王東文2,高宏飛2,劉 沖1,史 驍1
(1.山西醫(yī)科大學(xué),太原山西 030001;2.山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院泌尿外科,太原山西 030001)
目的通過采用恥骨后膀胱頸和會陰途徑球部尿道部分結(jié)扎兩種方法,建立雄性大鼠膀胱出口部分梗阻(paritial bladder outlet obstraction,pBOO)模型,并對所建模型進(jìn)行鑒定和比較,為pBOO后膀胱重構(gòu)(bladder reconstruction)的深入研究提供一種成活率高,復(fù)制性和穩(wěn)定性較好的動(dòng)物模型。方法80只健康雄性Wistar大鼠隨機(jī)分為三組:I組為假手術(shù)組(對照組),20只;II組為恥骨后途徑膀胱頸部分結(jié)扎組,30只;III組為會陰途徑球部尿道部分結(jié)扎組,30只。依據(jù)梗阻時(shí)間分別將I組、II組、III組大鼠隨機(jī)分為2周組和4周組,于術(shù)后2周和4周對大鼠行尿動(dòng)力學(xué)檢測后,完整切除膀胱測其重量,將精囊腺組織和部分膀胱用4%甲醛固定,HE染色觀察組織學(xué)變化。結(jié)果II組和III組成活率分別為73.3%和80.0%,二者無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;I組、II組、III組建模手術(shù)時(shí)間分別為(9.75±2.29)、(17.33±3.54)、(10.77±2.44)min,II組與I組和III組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;I組、II組、III組的2周組和4周組逼尿肌漏尿點(diǎn)壓(detrusor leak point pressure,DLPP)分別為(26.31±2.32)、(27.34±3.93)、(24.68±2.39)mmHg和(26..42±2.41)、(34.23±3.01)、(32.63±3.20)mmHg,I組與II組和III組的4周組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,II組和III組的2周組和4周組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論恥骨后途經(jīng)膀胱頸部分結(jié)扎和會陰途徑球部尿道部分結(jié)扎兩種方法都能成功建立雄性大鼠pBOO模型,與恥骨后途徑相比,會陰途徑成活率高,手術(shù)操作時(shí)間短,復(fù)制性和穩(wěn)定性好。
膀胱出口部分梗阻;恥骨后途徑;會陰途徑;模型,動(dòng)物
膀胱出口部分梗阻(paritial bladder outlet obstraction,pBOO)是泌尿外科常見的疾病,尤其是男性患者,如良性前列腺增生(benign prostatic hyperplasia,BPH)、尿道狹窄及先天性尿道畸形等都會導(dǎo)致pBOO。越來越多的研究證實(shí)pBOO患者伴隨的下尿路癥狀(lower urinary tract symptoms,LUTS)與尿路梗阻后導(dǎo)致的膀胱組織結(jié)構(gòu)和功能改變密切相關(guān)。而且臨床上約35%~45%的pBOO/LUTS患者通過手術(shù)解除梗阻后,并不能有效的緩解儲尿/排尿期癥狀,表明尿路梗阻并非完全是致病原因[1]。目前對于pBOO/LUTS的病理生理機(jī)制仍然缺乏足夠的認(rèn)識,因此有必要通過建立一種存活率高,復(fù)制性和穩(wěn)定性較好的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型,進(jìn)一步探究其中的潛在機(jī)制,為尋求pBOO/LUTS更合理的治療方法提供依據(jù)。
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
健康雄性Wistar大鼠80只,SPF級,體重200g~250g,由中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供(實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量合格證號SCXK-(軍)2012-0004)。山西醫(yī)科大學(xué)生理實(shí)驗(yàn)中心動(dòng)物房飼養(yǎng),自由進(jìn)水、飲食,保持動(dòng)物籠具清潔干燥。大鼠在動(dòng)物房適應(yīng)3~5d后采用隨機(jī)分組的辦法將其分為三組:I組為假手術(shù)組(對照組),20只;II組為恥骨后途徑膀胱頸部分結(jié)扎組,30只;III組為會陰途徑球部尿道部分結(jié)扎組,30只。依據(jù)梗阻時(shí)間分別隨機(jī)將三組分為pBOO 2周組和pBOO 4周組。
1.2 pBOO動(dòng)物模型的構(gòu)建
1.2.1 恥骨后途徑膀胱頸部分結(jié)扎組:10%水合氯醛(0.3mL/100g)腹腔內(nèi)注射麻醉后將Wistar大鼠仰臥位固定,下腹部備皮,碘伏消毒后取下腹部正中(1.5~2.0)cm垂直切口,于腹直肌旁鈍性分離后打開腹腔,暴露膀胱,小心鈍性分離出膀胱頸,緊貼膀胱頸放置1mm硬膜外導(dǎo)管,于膀胱頸處穿過3-0絲線,以硬膜外導(dǎo)管為支撐,結(jié)扎膀胱頸。結(jié)扎標(biāo)準(zhǔn):結(jié)扎程度盡可能松,線圈輕輕靠近即可,拔出硬膜外導(dǎo)管時(shí)結(jié)扎周圍組織不被牽動(dòng)。然后拔出導(dǎo)管,逐層關(guān)閉切口。動(dòng)物放入蘇醒室觀察,蘇醒后放回動(dòng)物房。
1.2.2 會陰途徑球部尿道部分結(jié)扎組:準(zhǔn)備工作如上所述,會陰消毒后取陰莖陰囊聯(lián)合處到陰囊中部長約1cm大小的正中垂直切口,鈍性分離出球部尿道后將尿道與海綿體分離,于此處穿過3-0絲線,緊貼尿道放置1mm硬膜外導(dǎo)管作為支撐,結(jié)扎尿道[2]。結(jié)扎標(biāo)準(zhǔn)同上,拔出導(dǎo)管,關(guān)閉切口。
1.2.3 假手術(shù)組:為了減少因感染導(dǎo)致大鼠死亡的數(shù)量,采用會陰切口,尿道分離如上所述,但不結(jié)扎,然后關(guān)閉切口。三組動(dòng)物均完整記錄手術(shù)時(shí)間,于實(shí)驗(yàn)當(dāng)天開始以硫酸慶大霉素0.3mL~0.4mL于大腿內(nèi)側(cè)肌肉注射,連用3d。術(shù)后第1天開始自由飲水,限制飲食,保持籠具清潔干燥,所有實(shí)驗(yàn)大鼠均在相同條件下飼養(yǎng)。
1.3 尿動(dòng)力學(xué)檢查
術(shù)后分別對pBOO 2周組和pBOO 4周組通過恥骨上膀胱造瘺途徑行尿動(dòng)力學(xué)檢測,以20%烏拉坦(1g/kg體重)腹腔麻醉,大鼠仰臥位固定,碘伏消毒下腹部后取正中切口,暴露膀胱,用眼科剪在膀胱頂部剪一小口,將備好的兩根硬膜外導(dǎo)管(提前用膠帶將兩根導(dǎo)管捆綁在一起,將進(jìn)入膀胱的一端剪成斜面)插入,穿過2-0絲線結(jié)扎,使導(dǎo)管固定于膀胱且不漏尿,結(jié)扎時(shí)被結(jié)扎膀胱組織盡可能少。擠壓排空膀胱尿液后,兩根導(dǎo)管分別連接BL-420生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的壓力傳感器和微量灌注泵,啟動(dòng)灌注泵,以0.2mL/min的速度灌注37℃生理鹽水并開始測壓。當(dāng)尿道口出現(xiàn)第一滴尿液時(shí),記錄的即刻壓力為漏尿點(diǎn)壓力(leak point pressure,LPP)。大鼠行尿動(dòng)力學(xué)檢查前已被麻醉,無應(yīng)力動(dòng)作出現(xiàn),因此LPP可以被視為逼尿肌漏尿點(diǎn)壓(detrusor leak point pressure,DLPP)[3]。
1.4 膀胱標(biāo)本稱重
尿動(dòng)力檢測完畢后,仔細(xì)分離膀胱周圍組織,暴露膀胱頸后,自結(jié)扎線近端處切取膀胱,去除脂肪組織,用生理鹽水沖洗膀胱表面血漬,濾紙吸干表面液體,測膀胱濕重。
1.5 組織學(xué)檢查
部分膀胱、精囊腺組織4%甲醛液固定12h后常規(guī)脫水,石蠟包埋,3.0μm厚切片,置70℃烤箱15h,低溫保存,HE染色,光鏡觀察。
1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
2.1 動(dòng)物模型的成活率
恥骨后膀胱頸部分結(jié)扎組和會陰途徑球部尿道部分結(jié)扎組各30只,分別死亡8只和6只,兩組的成活率分別為73.3%和80.0%,χ2檢驗(yàn)P>0.05,兩種pBOO動(dòng)物模型成活率無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在死亡的15只wistar大鼠中,結(jié)扎過緊6只,其中Ⅱ組2只,Ⅲ組4只;輸尿管損傷2只全部為Ⅱ組;感染4只,Ⅱ組3只,Ⅲ組1只;切口裂開2只,Ⅱ組、Ⅲ組各1只;麻醉過深1只為sham組(圖1)。
2.2 模型制作手術(shù)時(shí)間
恥骨后膀胱頸部分結(jié)扎組、會陰途徑球部尿道部分結(jié)扎組和假手術(shù)組的模型制作手術(shù)時(shí)間分別為(9.75±2.29),(17.33±3.54)和(10.77±2.44)min,單因素方差分析檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Ⅰ組和Ⅲ組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型制作的手術(shù)時(shí)間顯著低于Ⅱ組(P<0.05)。
2.3 尿動(dòng)力學(xué)結(jié)果
各組DLPP結(jié)果見表1,II組與III組的2周組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),I組的4周組顯著低于II組和III組的4周組(P<0.01),II組和III組的2周組和4周組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。II組的2周組DLPP比I組稍高,4周組顯著高于I組,說明梗阻4周后膀胱重構(gòu)明顯。III組的2周組DLPP較I組輕度下降,原因是在膀胱測壓過程中,部分尿液返流入精囊腺,壓力經(jīng)其分流,出現(xiàn)膀胱壓力輕度下降。梗阻4周后膀胱重構(gòu)進(jìn)展,DLPP增加,但低于恥骨后途徑4周組,這也與壓力返流有關(guān)(圖2)。
表1 各組在不同時(shí)間點(diǎn)DLPP測定結(jié)果(mmHg,n=65)Tab.1 Measrements of detrusor leak point pressure in the 2-week and 4-week subgroups(mmHg,n=65)
2.4 膀胱濕重
各組膀胱濕重結(jié)果見表2,Ⅰ組和Ⅱ組在2周時(shí)間點(diǎn)上的膀胱濕重有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05),Ⅰ組和Ⅱ組、Ⅲ組在4周時(shí)間點(diǎn)上的膀胱濕重差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),II組和Ⅲ組分別在2周和4周不同時(shí)間點(diǎn)上的膀胱濕重有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性差異(P<0.05)。
圖1 手術(shù)并發(fā)癥死亡大鼠Fig.1 Summary of operative complications and death in the rats
圖2 各組不同時(shí)間點(diǎn)DLPP柱狀圖Fig.2 Histogram of detrusor leak point pressure in the 2-week and 4-week subgroups
表2 各組在不同時(shí)間點(diǎn)的膀胱濕重(g,n=65)Tab.2 Bladder wet weights in the 2-week and 4-week subroups(g,n=65)
2.5 組織學(xué)檢查
梗阻2周后膀胱組織結(jié)構(gòu)尚未發(fā)生明顯變化,4周后逼尿肌細(xì)胞增生、肥大,逼尿肌層變厚,平滑肌細(xì)胞之間及肌束之間膠原纖維增生(圖3)。精囊腺HE染色可見恥骨后途徑無明顯擴(kuò)張,而會陰途徑腺腔明顯擴(kuò)張(圖4)(圖3,4見彩插5,6)。
pBOO模型目前主要的建模方法是通過手術(shù)結(jié)扎的方法人為的造成動(dòng)物膀胱流出道部分梗阻,盡管文獻(xiàn)報(bào)道雄性和雌性均可制作模型,但以雌性大鼠制作pBOO模型較多。雌性大鼠模型存在致命性的弊端,因性別差異體內(nèi)激素的不同,男女患者的病因、發(fā)病機(jī)制、治療也不盡相同,臨床上pBOO/LUTS的患者大部分為男性,并有文獻(xiàn)指出膀胱逼尿?。╠etrusor)是激素敏感性組織[4],因此采用雌性大鼠pBOO動(dòng)物模型研究pBOO后膀胱重構(gòu)的機(jī)制不甚合理。雄性大鼠尿道中部陰莖懸韌帶將尿道固定在腹壁上,陰莖由此向后彎曲成銳角,解剖結(jié)構(gòu)的特殊性導(dǎo)致其行導(dǎo)尿時(shí)導(dǎo)尿管不能通過折角處,反而極易損傷尿道[5]。另一個(gè)原因是雄性大鼠存在精囊腺,在充盈性膀胱測壓過程中因腺體壓力返流而導(dǎo)致壓力不穩(wěn)定,以上兩方面的原因限制了雄性大鼠制作pBOO動(dòng)物模型的應(yīng)用。有文獻(xiàn)報(bào)道雄性大鼠采用恥骨后途徑膀胱頸部分結(jié)扎法能成功制作pBOO動(dòng)物模型[6,7],但樣本量少。本實(shí)驗(yàn)采用恥骨后途徑膀胱頸和會陰途徑球部尿道部分結(jié)扎法制作模型,并對所建模型進(jìn)行鑒定和比較,為pBOO后膀胱重構(gòu)(bladder reconstruction)的深入研究提供一種成活率高,復(fù)制性和穩(wěn)定性較好的動(dòng)物對象。
模型制作過程中普遍采用一根校準(zhǔn)棒作為支撐,絲線結(jié)扎后去除校準(zhǔn)棒。然而校準(zhǔn)棒外徑不一,如18gauge、20gauge的血管導(dǎo)管,1mm的硬膜外導(dǎo)管等[8-10]。但也有文獻(xiàn)報(bào)道體重在300~350g的雄性SD大鼠利用1.7mm校準(zhǔn)棒作為支撐成功建立膀胱出口梗阻動(dòng)物模型[11-12]。校準(zhǔn)棒有內(nèi)塞和外壓兩種方法,文獻(xiàn)多以內(nèi)塞為主,本課題組采用1mm硬膜外導(dǎo)管外壓造成梗阻,這樣既避免了尿道損傷,又保證了大鼠排尿時(shí)膀胱頸受到限制,而且操作相對簡單。結(jié)扎的松緊度是建立梗阻模型和模型成活率的關(guān)鍵因素,結(jié)扎過松不能形成有效梗阻,過緊成活率太低。本實(shí)驗(yàn)中80只雄性Wistar大鼠,死亡15只:其中6只因嚴(yán)重尿潴留死亡,分析原因系結(jié)扎過緊,解剖后發(fā)現(xiàn)膀胱破裂,腹腔大量腹水或膀胱極度充盈,內(nèi)含透明清亮尿液或膀胱呈紫葡萄外觀,切開后溢出血性膿液。本課題組的心得是暴露膀胱頸或者球部尿道后,放置1mm硬膜外導(dǎo)管作為支撐結(jié)扎,結(jié)扎程度盡可能松,線圈輕輕靠近即可,拔出硬膜外導(dǎo)管時(shí)結(jié)扎周圍組織不被牽動(dòng)為準(zhǔn)。2只因損傷輸尿管死亡,術(shù)后解剖發(fā)現(xiàn)被損傷輸尿管近端擴(kuò)張積水,積水稍渾濁,腎周可見積膿。分析原因系出血致解剖層次不清,未分離出輸尿管,盲目結(jié)扎。4只因切口、尿道口感染死亡,2只因切口裂開,大鼠咀咬死亡,這歸因于縫合技術(shù)原因,進(jìn)針點(diǎn)距切緣近,加上切口周圍皮膚和皮下水腫疏松,當(dāng)膀胱充盈過大時(shí),將縫合切口撐開。1只因麻醉過深死亡。
恥骨后途徑膀胱頸部分結(jié)扎組需切開下腹部,分離尿道,于膀胱頸處部分結(jié)扎尿道,此法操作繁瑣,易損傷輸尿管及膀胱周圍血管叢。恥骨后途徑切口約為1.5~2cm,比會陰途徑切口大,易引起感染[13]。本實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這種觀點(diǎn),感染死亡的大鼠總共4只,其中恥骨后途徑3只。會陰途徑僅需會陰一大小約1cm的垂直切口即可,手術(shù)創(chuàng)傷小,涉及的解剖結(jié)構(gòu)少,操作簡單,手術(shù)時(shí)間短。兩組的成活率相比,雖無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但會陰途徑手術(shù)并發(fā)癥少,成活率高于恥骨后途徑。通過兩種方法手術(shù)時(shí)間、成活率的比較和手術(shù)并發(fā)癥的統(tǒng)計(jì),會陰途徑比恥骨后途徑具有明顯優(yōu)勢。
行充盈行膀胱測壓時(shí),目前主要有兩種方法:一種是經(jīng)原切口切開皮膚,松解尿道結(jié)扎線,經(jīng)尿道口置入膀胱測壓管進(jìn)行測壓[14]。該法理論上可行,但實(shí)際操作中難以完成,主要原因是長時(shí)間梗阻后結(jié)扎處已形成瘢痕狹窄,即使去除結(jié)扎線,導(dǎo)管也難以通過狹窄處。另一種方法是通過恥骨上膀胱造瘺進(jìn)行膀胱測壓。部分研究者的做法是暴露膀胱后,用頭皮針穿刺膀胱,直接做膀胱測壓。本研究發(fā)現(xiàn)隨著膀胱壓增加,頭皮針極易脫出膀胱而使測壓失敗。也有部分研究者在膀胱頂部采用荷包縫合,將測壓管固定,這種方法最主要的問題是縫扎的膀胱組織較多,膀胱有效容量相對減少,加大實(shí)驗(yàn)誤差[15]。文獻(xiàn)報(bào)道測壓時(shí)尿動(dòng)力儀與微量灌注泵是通過一個(gè)三通管相連,進(jìn)入膀胱的灌注管和測壓管是一根單腔導(dǎo)管,影響測壓的真實(shí)數(shù)據(jù)[16]。本課題組在測壓時(shí)進(jìn)行改良:暴露膀胱后,用眼科剪在膀胱頂部剪一小口,將備好的兩根硬膜外導(dǎo)管插入,絲線結(jié)扎,使導(dǎo)管固定于膀胱,結(jié)扎時(shí)被結(jié)扎膀胱組織盡可能少。這樣做既保證導(dǎo)管固定牢靠,又避免了單根單腔導(dǎo)管對測壓結(jié)果的影響。充盈性膀胱測壓結(jié)果顯示:恥骨后途徑2周組DLPP比假手術(shù)組稍高,4周組DLPP顯著高于假手術(shù)組,說明梗阻2周后膀胱組織結(jié)構(gòu)尚未發(fā)生明顯改變,4周后膀胱組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,逼尿肌平滑肌細(xì)胞增生、肥大,逼尿肌層變厚,平滑肌細(xì)胞之間及肌束之間膠原纖維增生。會陰途徑2周組DLPP較假手術(shù)組輕度下降,原因是在膀胱測壓過程中,發(fā)生逼尿肌收縮排尿時(shí),部分尿液返流入精囊腺,壓力經(jīng)其分流,出現(xiàn)膀胱壓力輕度下降[17]。梗阻4周后膀胱重構(gòu)[18]進(jìn)展,DLPP增加,但低于恥骨后途徑4周組,這也與精囊腺體壓力返流有關(guān)。
基礎(chǔ)研究開展的前提是動(dòng)物模型的建立,目前pBOO動(dòng)物模型存在的主要問題是盡管選擇了一個(gè)校準(zhǔn)棒作為結(jié)扎松緊的標(biāo)準(zhǔn),直徑多浮動(dòng)在1mm的范圍內(nèi),但文獻(xiàn)中大鼠的體重不一致,較難形成較一致的梗阻表現(xiàn)。因此還需要進(jìn)一步標(biāo)化模型,建立一個(gè)成活率更高,復(fù)制性和穩(wěn)定性更好,操作更簡單的雄性大鼠pBOO動(dòng)物模型。
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Comparison of two methods to establish male rat model of partial bladder outlet obstruction
JIN Qiang1,WANG Dong-Wen2,GAO Hong-Fei2,LIU Chong1,SHI Xiao1
(1.Shanxi Medical University,Taiyuan 030001,China;2.Department of Urology,the First Hospital Affiliated to Shanxi Medical University,Taiyuan 030001)
ObjectivesTo compare the retropubic and perineal approaches in establishing partial bladder outlet obstruction in male rats,and provide an effective and reliable method to prepare the rat model to serve researches on mechanism of bladder reconstruction.MethodsEighty healthy male Wistar rats were used in this study,and randomly divided into three groups.Group I:Twenty rats were used for sham operation with a perineal incision.Group II:Thirty rats were chosen for midprostatic obstruction using a retropubic approach.Group III:Thirty rats were used for bulbous urethral obstruction through a perineal incision.The groups II and III were further randomly divided into 2-week and 4-week subgroups.After 2 and 4 weeks,respectively,all experimental rats were anesthetized and underwent cystometricevaluation.Then the rats were sacrificed,and the organs including bladder and seminal vesicle were removed.The bladder body was weighted and recorded,and then a portion of the bladder body and the seminal vesicle were fixed in 4%paraformaldehyde solution.Remaining bladder tissue was saved in the liquid nitrogen.ResultsThe survival rate of group II and III was 73.3%and 80.0%,respectively(P>0.05).The operation time in the three groups was(9.75±2.29),(17.33±3.54)and(10.77±2.44)min,respectively.The operation times of groups I andⅢ were significantly shorter than that of the group II(P>0.05).DLPP of the group 1-and 2-week and 4-week subgroups of Groups II and III were(26.31±2.32),(27.34±3.93),(24.68±2.39)mmHg and(26.42±2.41),(34.23±3.01),(32.63±3.20) mmHg,respectively,showing a significant difference between the group I and the 4-week sbugroups of Group II and III,and between the 2-week and 4-week subgroups of groups II and III(P<0.05).ConclusionsBoth the retropubic and perineal approaches can be used to successfully establish a partial bladder outlet obstruction in male rats.Compared with the retropubic approach,the perineal approach has advantages such as shorter operation time,a higher survival rate,better reproducibility and stability of the animal models,and that this rat model better resembles the progress of human male partial bladder outlet obstruction.
Partial bladder outlet obstruction;Retropubic approach;Perineal approach;Animal mode;Rat
R33
A
1671-7856(2014)02-0052-05
10.3969.j.issn.1671.7856.2014.002.004
山西省回國留學(xué)人員科研資助項(xiàng)目(No.2007-47);山西省青年科技研究基金租住項(xiàng)目(No.2012021034-1)。
荊強(qiáng)(1986-),男,研究方向:尿動(dòng)力基礎(chǔ)與臨床。E-mail:jq0310urology@126.com。
王東文(1964-),男,博士生導(dǎo)師,研究方向:尿動(dòng)力基礎(chǔ)與臨床,泌尿系腫瘤和微創(chuàng)泌尿外科學(xué)。E-mail:urology2007@126.com。
2013-12-31