Effects of Denervation and Infravesical Obstruction in the Rat Urinary Bladder

Abstract

Median micturition volume decreased early after partial outlet obstruction, 24 hrs total obstruction and hemidenervation. Degeneration release of transmitter may explain this, assuming that bladder wall distension causes nerve degeneration. Micturition pressure decreased simultaneously in the partially denervated and 24 hrs obstructed groups, probably due to the reduced number of functionally intact nerve terminals.



Atropine resistance, not present in man, except in pathological conditions, increased early in all groups, but returned to normal with time, except in the 24 hrs obstructed group where it finally reached subnormal levels. Persistingly increased micturition volumes were found from 7 and 10 days after hemidenervation and 24 hrs total obstruction. This may be attributed to a non-recovery of afferent, sensory nerves after initial damage. However, micturition pressure normalized with time for both groups, suggesting a recovery of motor function.



A 50% increase was found in ganglion cell volume 7 weeks after contralateral ganglionectomy and an 80% increase 6 - 8 weeks after inducing partial obstruction. The latter process was found to be reversible after removing the obstruction. It seems that there exists a maximal size of the ganglion cells.



Heavy staining of LDH was found in pelvic ganglion neurons of both control and obstructed animals. A high capacity for glycolysis in anoxia could be expected in the nerves of the bladder under normal conditions as well as under obstruction.



AVP concentration was decreased, but total AVP content increased in the partially obstructed bladder. Also, maximal response to AVP in vitro was significantly decreased and cystometry showed decreased excitability by AVP. These phenomena are parallel to those of substance P.



Both partial obstruction and total denervation caused an increase in total amounts of actin and myosin and a higher desmin/actin ratio after 10 days. Even a limited bladder lesion, unilateral ganglionectomy, induced g a net syntesis of contractile proteins. The extent of growth, rather than the functional status, seems to determine the degree of net synthesis of contractile and cytoskeletal proteins.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Råttans urinblåsa har studerats ur olika aspekter, sedan antingen ett standardiserat avflödeshinder åstadkommits eller hälften av urinblåsans nervförsörjning avlägsnats. Avflödeshindret har åstadkommits genom att en silkestråd knutits runtom urinröret så att det försnävats. Genom att en knappt mm-vid metallstav knutits om samtidigt och sedan avlägsnats, har graden av avflödeshinder blivit densamma för alla djur. Hälften av nerverna till just råttans urinblåsa kan lätt avlägsnas, då alla nerver till urinblåsan kopplas om i, eller i några fall går rätt igenom, ganglier, kallade pelvicusganglierna, belägna strax utanför urinblåsan, där de lätt kan identifieras i operationsmikroskop och avlägsnas kirugiskt eller med kvävefrysning . Avläsnande av hela nervförsörjningen till urinblåsan, liksom totalt avflödeshinder under 24 timmar har åstadkommits i var sin studie. I en studie har det partiella avflödeshindret avlägsnats efter några veckor, innan effekterna av detta studerats ytterligare några veckor senare.



I artiklarna I - III har försöksdjuren undersökts med vattenbelastning och cystometri vid ett flertal tidpunkter efter åstadkommet avflödeshinder eller denervering. Vattenbelastning innebär att vatten i en mängd av 7% av råttans vikt via en tunn slang sprutas ned i råttans mage. Detta medför en maximal urinproduktion de närmaste timmarna. Urinvolymerna och intervallerna mellan varje urinering har därefter noga uppmätts. För cystometri har en tunn slang opererats in i råttans urinblåsa och kopplats dels till en tryckmätare dels till en pump med koksaltlösning utanför djuret. Därefter har urinblåsan fyllts med koksalt samtidigt som trycket i urinblåsan registrerats. Inte bara de kastade urinvolymerna har åter uppmätts utan också den urinvolym som inte tömts ur urinblåsan (residualurinen). Undersökningen har genomförts utan och efter intravenös tillförsel av atropin som hämmar blåsmuskulaturen. Vattenbelastning har utförts vid flera tidpunkter på samma djur, men cystometri kan bara göras en gång per djur.



I artikel IV har effekten av arginin vasoppressin på urinblåsans funktion undersökts hos normala råttor och hos råttor med avflödeshinder. Detta protein, uppbyggt av nio aminosyror, har påvisats i urinblåsa hos råtta och visats ha stimulerande effekt på urinblåsans glatta muskulatur. Koncentrationsbestämningar, cystometrier och undersökningar av isolerad glatt muskulatur för dos-responskurvor har utförts. -



I artikel V har undersökts vad som händer morfologiskt med nervcellerna i pevicusganglierna efter avflödeshinder, avflödeshinder under en period följt av undanröjande av avflödeshindret samt i kvarvarande ganglion sedan ett ganglion avlägsnats. Ganglierna har seriesnittats, varje nervcell följts igenom samtliga snitt och den största tvärsnittsytan bestämts. En storleksfördelning av samtliga celler i gangliet vid olika tillstånd hos urinblåsan har kunnat fastställas.



I artikel VI har förekomsten av laktatdehydrogenas i nervcellerna i pelvicusganglier undersökts. Enzymet är nödvändigt för att cellerna ska kunna tillgodogöra sig energi utan tillgång på syre. Mängden och koncentrationen laktatdehydrogenas, liksom koncentrationen av enzymets olika isoformer har bestämts i ganglier hos normala och diabetiska råttor liksom hos råttor med avflödeshinder i de nedre urinvägarna.



I artikel VII har mängden och koncentrationen av de viktigaste muskelproteinerna aktin och myosin, ansvariga för muskelcellernas förmåga att dra sig samman samt desmin, som man tror ger stadga åt muskelcellen, bestämts i urinblåsor som antingen denerverats helt eller till hälften och i urinblåsor med avflödeshinder från urinblåsan. Det visade sig att intervallet mellan varje urinering liksom varje kastad urinvolym i genomsnitt minskade under tre dagar efter både partiellt avflödeshinder, totalt avflödeshinder under 24 timmar och denervering till hälften av urinblåsan. Vid denervering degenererar utifrån det borttagna gangliet sprungen, kvarvarande nervvävnad i urinblåsans vägg och nervtransmittorer som acetylcholin frisätts och bidrar till muskelcellernas sammandragning. Detta kan också vara en förklaring vid olika grader av avflödeshinder, då man kan tänka sig att nerver i urinblåseväggen tar skada och degenererar till följd av att urinblåsan är kraftigt utspänd. Trycket i urinblåsan minskar också de första dagarna i urinblåsor som antingen denerverats till hälften eller utsatts för avflödeshinder under 24 timmar, sannolikt på grund av ett reducerat antal intakta nerv-muskelterminaler.



Atropinresistens, definierat som vattenkastningtryck efter tillförsel av atropin delat med vattenkastningstryck utan atropin, ökade i alla tre grupperna, men återvände senare i tidsförloppet till normala värden, utom i gruppen med 24 timmars totalt avflödeshinder, där den stannade vid nivåer under det normala.



Ökade kastade urinvolymer konstaterades i gruppen med denervering till hälften och med totalt avflödeshinder under 24 timmar. Detta inträffade 7 respektive 10 dagar efter ingreppen och kvarstod under hela observationsperioden. En permanent störning i reflexsystemet som kontrollerar blåsfyllnad tycks ha uppstått, kanske därför att frånförande känselnerver från blåsan inte hämtade sig efter den ursprungliga skadan. Vattenkastningtrycket hämtade sig dock i båda grupperna, efter 10 dagar respektive 6 veckor, vilket tyder på att nervernas motoriska funktion återställts.



10 dagar sedan partiellt avflödeshinder åstadkommits, var vattenkastningsvolym och -tryck normala. Emellertid var tensionen i väggen, som en följd av närvaron av residualurin och Laplace lag, mycket högre än hos kontroller. Efter 6 veckor förelåg en stor residualvolym och ett mycket högt vattenkastningstryck, vilka tycktes ha ökat linjärt under observationperioden.



Nervcellerna i det kvarvarande pelvicusgangliet ökade i volym med 50% 7 veckor efter avlägsnande av ett gangion och med 80%, sedan man åstasdkommit avflödeshinder från urinblåsan. Sedan avflödeshindret undanröjts, återgick ganglievolymen snart till nästan normala värden. Det tycks finnas en maximal storlek för gangliecellerna. Gangliecellerna kan således växa avsevärt, när den muskelvävnad de försörjer tillväxer till följd av avflödeshinder och denna tillväxt är reversibel precis som muskelcellernas tillväxt. Tillväxt av nervceller i ganglierna sker också, när mängden muskel som ska försörjas av gangliet ökar, som t. ex. när ett ganglion avlägsnas.



Nervcellerna i pelvicusgangliet färjades kraftigt för laktatdehydrogenas både hos normala råttor och hos råttor med avflödeshinder från urinblåsan. 80% av enheterna som bygger upp de olika isoformerna av enzymet var av M-typen, troligen mest effektivt vid syrebrist, och 20 % av H-typen. Både normal urinblåsor och blåsor med avflödeshinder kan således förväntas bilda energi effektivt under förhållanden med syrebrist.



Argininvasopressinkoncentrationen minskade, men det totala argininvasopressininnehållet ökade i urinblåsor med partiellt avflödeshinder. Maximalt muskelsvar för argininvasopressin minskade och cystometri visade minskad retbarhet för argininvasopressin hos urinblåsan vid avflödeshinder. Dessa fenomen är parallella med en annan transmittor i urinblåsans glatta muskultur, nämligen substans P.



Både partiellt avflödeshinder och total denervering orsakade en ökning av den totala mängden aktin och myosin i samma utsträckning efter 10 dagar. Förhållandet mellan mängden desmin och mängden aktin ökade och ökade också lika mycket i dessa grupper. Även en mer begränsad nervskada på urinblåsan, såsom denervering till hälften, orsakade en nettosyntes av muskelproteiner. Den funktionella belastningen tycks inte bestämma hur stor nettosyntesen av muskelproteiner blir, utan denna snarare speglar urinblåsans allmänna tillväxt.

• author: Berggren, Tord
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Professor Longhurst, Penelope, Albany College of Pharmacy, Albany, NY, USA
• organization: Urology (research group)
• publishing date: 1997
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Urology and Nephrology
• keywords: Infravesical obstruction, Lactate dehydrogenase, Atropine, Hypertrophy, Vasopressin, Ultrastructure, Parasympathetic nerves, Smooth muscle, Pelvic Ganglion, Rat Urinary Bladder, Ganglionectomy, Cystometry, Denervation.truction, Urology, nephrology, Urologi, nefrologi
• pages: 112 pages
• defense location: F 1, Lund University Hospital, Lund
• defense date: 1997-12-12 13:00:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW7MEUS-1014-SE
• ISBN: 91-628-2755-3
• language: Swedish
• LU publication?: yes
• id: c55e3035-ad25-42c0-84bd-e37bf538fc54 (old id 29696)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:01:29
• date last changed: 2018-11-21 21:02:10