Chirurgische stadia van de blaas augmentatie worden beschreven met behulp van 3-D steigers in de muis en rat modellen. Om de effectiviteit van biomateriaal configuraties voor gebruik in de blaas augmentatie te testen, worden technieken voor zowel wakker en verdoofd cystometry gepresenteerd.
De nierfunctie en de continentie van urine zijn sterk afhankelijk van de goede werking van de urineblaas, die urine slaat bij lage druk en verdrijft het met een nauwkeurig georkestreerd contractie. Een aantal van aangeboren en verworven urologische afwijkingen waaronder achterste urethra kleppen, goedaardige prostaatvergroting, en neurogene blaas secundair aan spina bifida / dwarslaesie kan leiden tot pathologische weefsel hermodellering leidend tot een verminderde compliance en een verminderde capaciteit 1. Functionele of anatomische obstructie van de urinewegen wordt vaak geassocieerd met deze voorwaarden, en kan leiden tot urine-incontinentie en schade aan de nieren van de toegenomen opslag krijgen en kan de druk 2. Chirurgische implantatie van gastro-intestinale segmenten orgel capaciteit uit te breiden en te verminderen intravesicale druk staat voor de primaire chirurgische behandeling optie voor deze stoornissen wanneer medische beheer 3 mislukt. Echter, deze benadering is de weg staaned door de beperking van de beschikbare donor weefsel, en wordt geassocieerd met een aanzienlijke complicaties, waaronder chronische infectie van de urinewegen, metabole verstoringen, urine-steenvorming, en secundaire maligniteit 4,5.
Het huidige onderzoek in de blaas tissue engineering is sterk gericht op het identificeren van biomateriaal configuraties die de regeneratie van weefsels kunnen ondersteunen bij gebrek sites. Conventionele 3-D scaffolds afgeleid van natuurlijke en synthetische polymeren zoals de dunne darm submucosa en poly-glycolzuur is enige succes op korte termijn in de ondersteuning van urotheliale en gladde spieren regeneratie alsmede het vergemakkelijken van verhoogde orgel opslagcapaciteit zowel in diermodellen en in de kliniek 6,7. Echter, gebreken in de steiger mechanische integriteit en biocompatibiliteit vaak leiden tot schadelijke fibrose 8, graft contractuur 9 en verkalking 10, waardoor het risico van falen van het implantaat en de noodzaak for secundaire chirurgische ingrepen. Bovendien, het herstel van de normale plassen kenmerken gebruik te maken van standaard biomateriaal constructen voor vergroting cystoplasty moet nog worden bereikt, en dus onderzoek en ontwikkeling van nieuwe matrices die deze rol kan vervullen nodig is.
Om met succes te ontwikkelen en te evalueren optimale biomaterialen voor klinische blaas augmentatie, moet de werkzaamheid onderzoek eerst worden uitgevoerd in gestandaardiseerde diermodellen met behulp van gedetailleerde chirurgische methoden en functionele uitkomst evaluaties. Wij hebben recent de toepassing van een blaas vergroting model in muizen mogelijke zijde fibroin gebaseerde steigers om weefselregeneratie en functionele eigenschappen urinelozing bemiddelen bepalen. 11,12 Cystometrische analyse van dit model hebben aangetoond dat variaties in structurele en mechanische eigenschappen implantaat kan invloed hebben op de resulterende urodynamische kenmerken van de weefselmanipulatieproducten blazen 11,12. Positieve correlatieties tussen de mate van matrix-gemedieerde weefselregeneratie bepaald histologisch en functionele naleving en capaciteit geëvalueerd door cystometry werden aangetoond in dit model 11,12. Deze resultaten stellen daarom voor dat de functionele evaluaties van biomateriaal configuraties in knaagdier blaas augmentatiesystemen kan een bruikbaar format voor de beoordeling van steiger eigenschappen en tot vaststelling van in vivo haalbaarheid voorafgaand aan de grote dierstudies en klinische implementatie zijn. In de huidige studie, zullen we presenteren verschillende chirurgische stadia van de blaas augmentatie bij muizen en ratten met behulp van zijde steigers en demonstreren technieken voor het wakker en verdoofd cystometry.
Cystometrische evaluaties van biomateriaal configuraties na implantatie en blaas augmentatie in kleine diermodellen is een belangrijke validatie stap in het identificeren van een optimale structurele en mechanische eigenschappen van matrix ontwerpen voor gebruik in klinische situaties. In deze studie beschrijven we chirurgische methoden voor het uitvoeren van de blaas vergroting bij muizen en ratten maar ook Cystometrische technieken om urodynamisch eigenschappen van gemanipuleerde organen voor functionele evaluatie te bepalen. We hebben gebruik gemaakt van deze technieken in meerdere experimenten met muizen en ratten, waarbij elk experiment bestaat uit 30 + knaagdieren zonder noemenswaardige problemen. Ons onderzoek laboratorium is een divers conglomeraat van fundamentele wetenschappers en arts chirurgen en chirurgen met minstens 5-6 jaar van de post-graduate chirurgische opleiding voerde de procedurele aspecten van deze experimenten.
Ongeacht de gebruikte type biomateriaal, grote difference tussen het verhogen van de blaas bij ratten ten opzichte van muizen is de grootte van de blaas. Door kleinere blaas grootte dissectie en verwerking van de biomateriaal is technisch moeilijk in de muis. Om te helpen bij visualisatie, kan een chirurgische microscoop gebruikt worden. Aangezien de grootte van de blaas in ratten groter is beter geschikt voor gevallen waarin meer dan een procedure moet worden uitgevoerd op de blaas (bijvoorbeeld vergroting en plaatsing van cystostomy catheter). Bovendien beschrijft het protocol bovengenoemde gebruik van PE-50 buis voor de rat 13 echter nog grotere catheters tot PE-100 werden gebruikt, vooral voor langdurige studie 14. Bij muizen, kan een kleiner kaliber, zoals PE-10 buizen worden gebruikt 15,16, maar het moet in gedachten worden gehouden dat kleinere, meer plooibare buizen niet onder druk kan veranderingen nauwkeurig doorgeven aan de transducer. Ook de andere vastzetten van de katheter op de rug (stap 8 * hierboven) wordt uitgevoerd in mice als gevolg van hun kleinere body en de stompe punt naald en IV cap te omslachtig zijn. Het nadeel hiervan is de noodzaak voor anesthesie het einde van de katheter in het subcutaan zakje voor cystometry extraheren.
Studies hebben aangetoond dat in de eerste eerste dagen (0-4 dagen) na plaatsing van de katheters, cystometry hoge druk en blaas overactiviteit onthuld met lage volumes plassen. Deze bevindingen bleken rond de zesde stabiliseren zevende dag 14,17 en daarom is waarschijnlijk de ideale timing voor Cystometrische evaluatie. Echter, de meeste meldingen in de literatuur te voeren cystometry binnen de eerste 3 dagen van catheterisatie 18, en dit verklaart de grote variatie in de bovenstaande parameters ten opzichte van de tijd. Het verlaten van de suprapubische katheter met een looptijd langer dan 3 dagen met zich morbiditeit, zoals het risico van stenen, losraken, infectie, hematurie en occlusie van de katheter met puin.
<p class = "jove_content"> Verschillende infusiesnelheden tijdens cystometry zijn beschreven van 1-3mL/hr voor muizen 15,16 en 10-11mL/hr voor ratten 13,19,20. Supraphysiologic infusiesnelheden kan leiden tot vals verhoogde druk 14. We gebruiken infusie van 12,5 pl / min (0,75 ml / hr) voor muizen en 100 ul / min (6 ml / hr) voor ratten in opstelling, maar lagere kunnen ook worden gebruikt. De temperatuur van de fysiologische zoutoplossing ten minste kamertemperatuur, hoewel warm (37 °) zout is optimaal om overactieve blaas veroorzaakt met prenten koude oplossing voorkomen. In wakker cystometry, is het cruciaal om voor de stabilisatie van het plassen patroon als het dier wordt aangepast aan de kooi, die in onze ervaring is een periode van ~ 10-20 minuten. Na deze, kan regelmatig urineren cycli worden opgenomen voor 45 tot 120 minuten of minimaal 3-4 plassen cycli. Het dier dient te worden opgemerkt in real-time sinds het dier vrij moving en complicaties zoals draaien of knikken van de katheter kan veranderen cystometrisch analyse. Het beperken van omgevingslawaai tijdens cystometry gewenst is om de verplaatsing van dieren en de daarop volgende artefacten te verminderen. Onbewuste cystometry niet de bijbehorende problemen wakker cystometry, maar meerdere anesthetica is gebleken spontane blaascontracties remmen. Deze remming komt rechtstreeks overeen met de verwachte duur van de werking van de anesthetica, dat wil zeggen wanneer de verdoving effect afneemt, spontane weeën te hervatten 14. Bovendien is de druk gemeten wanneer de blaas overstroomde, waren statistisch groter in verdoofde ratten, zowel levend als post-mortem, hetgeen wijst op een effect op de passieve naleving eigenschappen van de blaaswand. Dit effect is met pentobarbital 21 ketamine en chloralose IM / IP naast inhalatie halothaan en intrathecale nesacaine 14. Een meer uitgebreide studie van verschillende anesthetica bevestigingm deze bevinding met een onderdrukking van de mictie reflex voor zowel inhalatie (isofluraan en) en barbituraten (pentobarbital en thiobutabarbital) anesthetica onder matige anesthesie niveau 17. Dit effect werd waargenomen met nog licht of kalmerend middel niveaus van anesthesie met medicijnen zoals fentanyl-droperidol en ketamine-diazepam, en net als in de vorige studie, als de verdoving effect verdwenen, zo ook de remming 17. Voor deze procedure kan urethaan intraperitoneale injecties worden gebruikt, omdat is aangetoond dat de reflex mictie behouden en daarbij tevens voor een adequate verdoving 17,22. Bovendien wordt geen effect waargenomen met betrekking tot urinelozing druk 23. Suprapubische katheter voor cystometry hier beschreven, aangezien intra katheter is gebleken hogere blaasdruk bochten en lagere stroomsnelheden overeenstemming met relatief obstructie van de blaas 24 hebben.Bovendien, intra-katheterisatie is alleen mogelijk in verdoofde dieren, en zelfs dan, katheterisatie kan moeilijk zijn, vooral bij mannelijke knaagdieren en muizen.Kortom, de keuze van het model te gebruiken voor blaas vergroting en / of cystometrisch analyse afhankelijk van de doelstellingen van de specifieke studie. Vanuit een technisch oogpunt de rat-model geldt duidelijk het voordeel om de redenen die hierboven zijn beschreven. Echter, de muismodel worden gebruikt studies waarin de rollen van specifieke gen gecodeerde eindproducten in ziekten van de urinewegen, vanwege hun gevoeligheid voor genetische manipulatie. Dit is in het algemeen niet mogelijk in de rat.
Awake cystometry meest nauwkeurig bootst de normale fysiologische staat waarin deze dieren ondergaan hun mictie cycli, en ja, is waarschijnlijk een meer betrouwbare bepaling van de fysiologische functie van de blaas te geven. Bovendien is de storende variabele directe effecten van eennesthetics op de blaasfunctie wordt vermeden.
The authors have nothing to disclose.
Deze studies werden gefinancierd, voor een deel, door de Children's Hospital Boston Urologie Endowment omzet Fonds en de National Institutes of Health subsidies NIBIB P41-EB002520 (Kaplan); NIDDK T32-DK60442 (Freeman), NIDDK 1K99-DK083616 (Mauney). Wij erkennen dr. Peter Zvara van de Universiteit van Vermont voor hulp bij het vaststellen van de techniek voor cystostomy buis plaatsing en cystometry.
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 |