Etapas quirúrgicas de aumento de la vejiga se describen utilizando en 3-D andamios en modelos murinos y la rata. Para probar la eficacia de las configuraciones de biomateriales para su uso en aumento de la vejiga, las técnicas para cistometría tanto despierto y anestesiado se presentan.
La función renal y la continencia de la orina son críticamente dependientes del correcto funcionamiento de la vejiga urinaria, que almacena la orina a baja presión y lo expulsa con una precisión orquestado contracción. Una serie de anomalías urológicas congénitas y adquiridas, incluyendo las válvulas uretrales posteriores, la hiperplasia benigna de próstata y la vejiga neurogénica secundaria a espina bífida / lesión de la médula espinal pueden dar lugar a la remodelación del tejido patológico que lleva al cumplimiento de deterioro y la disminución de la capacidad 1. Obstrucción funcional o anatómica del tracto urinario se asocia con frecuencia a estas condiciones, y puede llevar a la incontinencia urinaria y daño renal causado por aumento en el almacenamiento y las presiones de vaciado 2. La implantación quirúrgica de segmentos del tracto gastrointestinal para ampliar la capacidad de órganos y reducir las presiones intravesicales representa la principal opción de tratamiento quirúrgico para estos trastornos cuando el tratamiento médico falla 3. Sin embargo, este enfoque es obstaculizared por la limitación de tejido de un donante disponible, y se asocia con complicaciones importantes, como la infección crónica del tracto urinario, la perturbación del metabolismo, formación de cálculos urinarios, y malignidad secundaria 4,5.
La investigación actual en la ingeniería del tejido de vejiga está muy centrado en la identificación de las configuraciones de biomateriales que pueden apoyar la regeneración de los tejidos en los sitios de defectos. Convencional en 3-D andamios derivado a partir de polímeros naturales y sintéticos, tales como la submucosa del intestino delgado y el ácido poli-glicólico han demostrado algún éxito a corto plazo en el apoyo de la regeneración del músculo liso y urotelial así como facilitar una mayor capacidad de almacenamiento de órganos en ambos modelos animales y en el clínica de 6,7. Sin embargo, las deficiencias en la integridad mecánica y la biocompatibilidad de andamio a menudo resultan en la fibrosis nocivo 8, contractura del injerto 9, 10 y calcificación, lo que aumenta el riesgo de fracaso del implante y la necesidad de for procedimientos quirúrgicos secundarios. Además, la restauración de las características de la micción normal estándar que utilizan las construcciones de biomateriales para la cistoplastia de aumento aún no se ha logrado, y por lo tanto, la investigación y el desarrollo de matrices nuevas que pueden cumplir esta función es necesario.
Con el fin de desarrollar y evaluar los biomateriales óptimas para el aumento de la vejiga clínica, la investigación de eficacia debe llevarse a cabo en modelos animales estándar que utilizan los métodos quirúrgicos detallados y evaluaciones de resultado funcionales. Hemos informado anteriormente el uso de un modelo de aumento de la vejiga en ratones para determinar el potencial de seda fibroína basados en andamios para mediar en la regeneración del tejido y las características funcionales miccionales. 11,12 análisis cistométricos de este modelo han demostrado que las variaciones en las propiedades estructurales y mecánicas del implante puede influir en las características resultantes del estudio urodinámico en las vejigas de ingeniería tisular 11,12. Correlación positivaciones entre el grado de regeneración de los tejidos matriz mediada determinó histológicamente y el cumplimiento funcional y capacidad evaluada por cistometría se demostraron en este modelo 11,12. Estos resultados sugieren que por lo tanto, las evaluaciones funcionales de las configuraciones de biomateriales en los sistemas de roedores ampliación vesical puede ser un formato útil para la evaluación de las propiedades de los andamios y el establecimiento de la viabilidad in vivo antes de que los estudios en animales grandes y la implementación clínica. En el estudio actual, vamos a presentar varias etapas quirúrgicas de aumento de vejiga en ratas y ratones usando andamios de seda y demostrar las técnicas de cistometría despierto y anestesiado.
Evaluaciones cistométricos de configuraciones después de la implantación de biomateriales y el aumento de la vejiga en animales pequeños, representa un paso importante en la identificación de validación óptimas características estructurales y mecánicas de los diseños de la matriz para su uso en situaciones clínicas. En este estudio, se describen los métodos quirúrgicos para llevar a cabo el aumento de la vejiga en ratones y ratas, así como técnicas para determinar las propiedades cistométricos urodinámicos de los órganos de ingeniería para las evaluaciones funcionales. Hemos utilizado estas técnicas en múltiples experimentos que involucran tanto en ratones y ratas, con cada experimento que consta de 30 roedores + sin problemas significativos. Nuestro laboratorio de investigación es un conglomerado diverso de científicos básicos y médicos cirujanos y cirujanos con al menos 5-6 años de formación de postgrado quirúrgico que se realiza a los aspectos procedimentales de estos experimentos.
Independientemente del tipo de biomaterial utilizado, la mayor diferenc entre aumentar la vejiga en ratas frente a ratones es el tamaño de la vejiga. Debido al tamaño pequeño de vejiga, la disección y la incorporación del biomaterial es técnicamente más difícil en el ratón. Para ayudar en la visualización, un microscopio quirúrgico puede ser utilizado. Dado que el tamaño de la vejiga en ratas es mayor, es más susceptible a las situaciones donde más de un procedimiento tiene que ser realizado en la vejiga (por ejemplo, el aumento y la colocación de catéter cistostomía). Además, el protocolo anterior describe el uso de tubos de PE-50 para la rata 13, sin embargo, incluso los catéteres grandes de tamaño, hasta PE-100 se han utilizado, especialmente para estudios a largo plazo 14. En ratones, un calibre más pequeño, tales como PE-10 tubo puede ser utilizado 15,16, pero se debe tener en cuenta que más pequeño, más tubos flexibles no pueden transmitir los cambios de presión al transductor con precisión. Además, el método alternativo de asegurar el catéter en el dorso (paso 8 * supra) se realiza en millasdebido a su menor tamaño corporal y la aguja de punta roma y la tapa IV CE son demasiado engorrosos. La desventaja de esto es la necesidad de anestesia para extraer el extremo del catéter en la bolsa subcutánea antes de cistometría.
Los estudios han demostrado que en los días iniciales de los primeros (0-4 días) después de la colocación de los catéteres, cistometría reveló altas presiones de la vejiga y la hiperactividad con los volúmenes miccionales bajos. Estos hallazgos parecen estabilizarse en torno al sexto y el séptimo día 14,17 y por lo tanto, es probablemente el momento ideal para la evaluación cistométrica. Sin embargo, la mayoría de los informes en la literatura realizar cistometría en los primeros 3 días de cateterización de 18 años, y las cuentas de estos para la amplia variación en los parámetros anteriores en relación con el tiempo. Dejar el catéter suprapúbico para una mayor duración de 3 días lleva consigo la morbilidad como el riesgo de piedras, desplazamiento, infección, hematuria y la oclusión del catéter de escombros.
<clase p = "jove_content"> Diferentes tasas de infusión durante la cistomanometría se han descrito de 1-3mL/hr para los ratones y 15,16 para las ratas 10-11mL/hr 13,19,20. Las tasas de suprafisiológicas de infusión puede causar presiones falsamente elevadas 14. Utilizamos una velocidad de infusión de 12,5 l / min (0,75 ml / h) para ratones y 100 l / min (6 ml / h) para las ratas en nuestra configuración, pero menores tasas también puede ser utilizada. La temperatura de la solución salina fisiológica debe ser por lo menos a temperatura ambiente, aunque tibia (37 °) de solución salina es más óptima con el fin de evitar hiperactividad de la vejiga provocada con infundir solución fría. En la cistometría despierto, es crucial para permitir la estabilización del patrón de la micción cuando el animal se convierte en ajustarse a la jaula, que en nuestra experiencia requiere un período de ~ 10-20 minutos. Después de esto, los ciclos regulares de la micción puede ser grabado para 45-120 minutos o, como mínimo, los ciclos de vaciamiento 3-4. El animal debe ser observado en tiempo real ya que el animal es de libre Moving, y complicaciones como torsión o retorcimiento del catéter puede alterar el análisis cistométrica. Limitar el ruido ambiental durante la cistomanometría se desea disminuir el movimiento de los animales y artefactos posteriores. Cistometría inconsciente no tiene los problemas concomitantes como la cistometría despierto, pero varios anestésicos se ha demostrado que inhibir las contracciones espontáneas de vejiga. Esta inhibición se corresponde directamente con la duración prevista de la acción de los fármacos anestésicos, es decir, cuando desaparece el efecto anestésico, las contracciones espontáneas reanudar la 14. Por otra parte, las presiones medidas cuando la vejiga se desbordó, eran estadísticamente mayor en ratas anestesiadas, ambos vivos y post mortem, lo que indica un efecto sobre las propiedades de cumplimiento pasivos de la pared de la vejiga. Este efecto se ve con pentobarbital 21, ketamina, y cloralosa AI / IP, además de halotano inhalado e intratecal nesacaine 14. Un estudio más amplio de las diversas confirmación anestésicosm este hallazgo con la supresión del reflejo de micción de los anestésicos inhalatorios tanto (isoflurano y metoxiflurano) y barbitúricos (pentobarbital y thiobutabarbital) en los niveles de anestesia moderada 17. Este efecto se observó con los niveles de luz uniforme o sedantes de la anestesia con medicamentos como el fentanilo-droperidol y la ketamina-diazepam, y como en el estudio anterior, ya que el efecto de la anestesia disminuido, al igual que la inhibición de la 17. Para este procedimiento, uretano inyecciones intraperitoneales se puede utilizar ya que se ha demostrado que la micción reflejo se conserva, además de facilitar una anestesia adecuada 17,22. Además, no hay efecto se observa con respecto a las presiones de micción 23. Colocación de un catéter suprapúbico para la cistometría se describe aquí, ya que el cateterismo intrauretral se ha demostrado que tienen mayores curvas de presión de la vejiga y menores tasas de flujo constante en relación con la obstrucción del tracto urinario inferior 24.Por otra parte, el cateterismo intrauretral sólo es factible en animales anestesiados, y aún así, el cateterismo puede ser difícil, especialmente en los roedores machos y ratones.En conclusión, la elección de cuál es el modelo a utilizar para el aumento de la vejiga y / o análisis cistométrica depende de los objetivos del estudio específico. Desde un punto de vista técnico el modelo de rata con claridad tiene la ventaja por las razones expuestas anteriormente. Sin embargo, el modelo de ratón puede ser utilizado en los estudios que evalúan las funciones específicas de los productos finales de genes codificados en las enfermedades de las vías urinarias, debido a su susceptibilidad a la manipulación genética. Esto no es generalmente factible en la rata.
Cistometría despierto la mayor parte reproduce con precisión el estado fisiológico normal en el que dichos animales se sometan a sus ciclos de micción, y por lo tanto, es probable que dé una determinación fisiológica más fiable de la función de la vejiga. Por otra parte, la variable de confusión de los efectos directos de unanesthetics en función de la vejiga se evita.
The authors have nothing to disclose.
Estos estudios fueron financiados, en parte, por el Fondo del Hospital Infantil de Boston, los ingresos de Urología Fundación y los Institutos Nacionales de Salud subvenciones NIBIB P41-EB002520 (Kaplan); NIDDK T32-DK60442 (Freeman); NIDDK 1K99-DK083616 (Mauney). Reconocemos el Dr. Peter Zvara de la Universidad de Vermont para la asistencia en el establecimiento de la técnica de colocación de la sonda de cistostomía y cistometría.
Materials: | Description/Use: | |||
Shaving shears | Preparation of rat/mouse for surgery | |||
Sterile drapes, betadine, 70% ethanol, sterile gauze | Preparation of sterile surgical field | |||
Instruments: | ||||
Scalpel blade | Skin incision | |||
forceps with teeth | Manipulating skin | |||
Fine forceps | Atraumatic (no teeth), no serrations or with fine serrations to manipulate | |||
Small needle driver | Sharp tissue dissection | |||
Metzenbaum scissors | Bldder incision | |||
Tenotomy scissors | For retraction sutures and to develop subcutaneous tunnel (cystostomy catheter) | |||
Small curved clamps | Subcutaneous tunnel (cystostomy catheter) | |||
Sutures: | ||||
6-0 polypropylene sutures | Bladder stay sutures and pursestring suture | |||
7-0 polyglactin suture | Anastomosis of scaffold to bladder | |||
4-0 polyglactin suture | Closure of muscle/skin | |||
3-0 or 4-0 Silk suture | Securing catheter tip to skin | |||
Needles and syringes: | ||||
18 Gauge needle | Piercing the bladder for cystostomy catheter | |||
25 and 30 Gauge needles | Testing bladder for leakage | |||
1 mL saline filled syringe | ||||
22 Gauge blunt tip needle | ||||
Cystostomy catheter: | ||||
PE-50 tubing | ||||
Lighter | Flaring PE-50 tubing | |||
Small curved clamp | Developing subcutaneous tunnel | |||
Cystometry: | ||||
MLT844 ADInstruments data capture and LabChart software | Pressure data acquisition | |||
Harvard 22 syringe pump (Harvard Apparatus, Holliston, MA) | Fluid infusion pump | |||
Anesthetics (Unconscious cystometry): | ||||
Isoflurane | Induction/maintenance of general anesthesia | |||
Urethane | Unconconscious cystometry | |||
Bupivicaine or equivalent | Local anesthesia | |||
Meloxicam | Post-operative analgesia | |||
Buprenorphine | Post-operative analgesia |