Chirurgische Stadien der Blase Augmentation beschrieben mit 3-D-Gerüste in Maus-und Ratten-Modellen. Um die Wirksamkeit der Biomaterial-Konfigurationen für den Einsatz in Blasenaugmentation zu testen, werden Techniken für beide wach und betäubt Zystometrie vorgestellt.
Die Nierenfunktion und Kontinenz von Urin hängen entscheidend von der richtigen Funktion der Harnblase, die den Urin speichert bei niedrigem Druck und treibt es mit einer genau orchestrierten Kontraktion. Eine Reihe von angeborenen und erworbenen urologischen Anomalien einschließlich Urethralklappen, benigner Prostatahyperplasie und sekundären neurogenen Blase an Spina bifida / Verletzungen des Rückenmarks kann in pathologischen Gewebeumbildung führt zu einer Beeinträchtigung der Compliance und reduzierter Kapazität 1 zur Folge. Funktioneller oder anatomischer Obstruktion der Harnwege wird häufig mit diesen Bedingungen verbunden und kann zu Harninkontinenz und Nierenschäden von der erhöhten Speicher-und Entleerungsdruck 2 führen. Chirurgische Implantation von Magen-Darm-Segmenten zu Orgel zu erweitern und reduzieren intravesikale Druck stellt die primäre chirurgische Behandlungsoption für diese Störungen, wenn medizinische Behandlung 3 ausfällt. Allerdings ist dieser Ansatz behindernED durch die Begrenzung der verfügbaren Spendergewebe, und ist mit erheblichen Komplikationen wie chronische Harnwegsinfektionen, metabolische Störung, Harnsteinbildung und sekundären Malignomen 4,5 assoziiert.
Aktuelle Forschung in der Blase des Tissue Engineering ist stark auf die Identifizierung Biomaterial-Konfigurationen, die Regeneration von Geweben an defekten Stellen unterstützen können konzentriert. Herkömmliche 3-D-Gerüste aus natürlichen und synthetischen Polymeren wie Dünndarmsubmukosa und Poly-Glykolsäure abgeleitet habe einige kurzfristige Erfolge bei der Unterstützung von Urothel-und glatten Muskelzellen Regeneration sowie zur Erleichterung der Orgel erhöhte Speicherkapazität sowohl im Tiermodell und in der Abbildung gezeigt Klinik 6,7. Jedoch Mängel in Schafott mechanische Integrität und Biokompatibilität oft schädlichen Fibrose 8, Transplantat Kontraktur 9, 10 und Verkalkung führen, wodurch das Risiko des Versagens des Implantats und brauchen for sekundären chirurgischen Eingriffen. Darüber hinaus hat die Wiederherstellung der normalen Entleerung Eigenschaften unter Verwendung von Standard Biomaterial-Konstrukte für die Augmentation cystoplasty noch erreicht werden, und damit der Forschung und Entwicklung von neuartigen Matrizen, die diese Aufgabe erfüllen kann, wird benötigt.
Um erfolgreich zu entwickeln und zu evaluieren optimale Biomaterialien für die klinische Blasenaugmentation, muss die Wirksamkeit der Forschung zunächst in standardisierten Tiermodellen unter Verwendung detaillierter chirurgischen Methoden und funktionelle Ergebnis Assessments durchgeführt werden. Wir haben zuvor die Verwendung eines Blasenaugmentation in Mäusen berichtet, um das Potenzial von Seidenfibroin-basierten Gerüsten Geweberegeneration und funktionellen Eigenschaften zu vermitteln Entleerung zu bestimmen. 11,12 Zystometrische Analysen dieses Modell haben gezeigt, dass Variationen in strukturellen und mechanischen Eigenschaften Implantat können die daraus resultierenden Eigenschaften der urodynamischen Gewebezüchtungen Blasen 11,12 beeinflussen. Positive Korrelationgen zwischen dem Grad der Matrix-vermittelte Regeneration der Gewebe bestimmt histologisch und funktionell Compliance und Leistungsfähigkeit von Zystometrie ausgewertet wurden in diesem Modell 11,12 demonstriert. Diese Ergebnisse legen nahe, dass deshalb funktionale Auswertungen von Biomaterial-Konfigurationen in Nagetieren Blasenaugmentation Systeme können ein nützliches Format für die Beurteilung der Eigenschaften und zur Errichtung Gerüst in vivo Machbarkeit vor dem großen Tier-Studien und klinischen Einsatz sein. In der aktuellen Studie, werden wir verschiedene chirurgische Stadien der Blase Augmentation in beiden Mäusen und Ratten mit Seide Gerüste präsentieren und zeigen Techniken zur Narkose wach und Zystometrie.
Zystometrische Auswertungen von Biomaterial-Konfigurationen nach der Implantation und Augmentation Blase in kleinen Tiermodellen stellt einen wichtigen Schritt bei der Identifizierung Validierung optimalen strukturellen und mechanischen Eigenschaften der Matrix-Designs für den Einsatz in klinischen Situationen. In dieser Studie beschreiben wir chirurgische Verfahren für die Durchführung Blasenaugmentation bei Mäusen und Ratten sowie zystometrischen Techniken zur urodynamischen Eigenschaften von technischen Organe für funktionelle Beurteilungen zu bestimmen. Wir haben diese Techniken in mehreren Experimenten mit Mäusen und auch Ratten verwendet, wobei jedes Experiment, bestehend aus 30 + Nagetiere ohne nennenswerte Probleme. Unsere Forschungs-Labor ist ein Konglomerat von verschiedenen Grundlagenforscher und Ärzte Chirurgen und Chirurgen mit mindestens 5-6 Jahren von Post-Graduate-chirurgische Ausbildung erfolgen die verfahrensrechtlichen Aspekte dieser Experimente.
Unabhängig von der Art der Biomaterial, das wichtigste difference zwischen Vermehrung der Blase bei Ratten im Vergleich zu Mäusen ist die Größe der Blase. Aufgrund der kleineren Größe Blase, eine Präparation und Eingliederung des Biomaterials mehr technisch schwierig in der Maus. Um die Visualisierung zu unterstützen, kann ein chirurgisches Mikroskop verwendet werden. Da die Größe der Blase bei Ratten größer ist, ist es daher einfacher, wenn mehr als eine Prozedur muss auf die Blase (zB Verstärkung und die Platzierung der Zystostomie Katheter) durchgeführt werden. Zusätzlich kann die Protokoll oberhalb beschreibt die Verwendung von PE-50-Schlauch für die Ratten-13, jedoch auch größere Katheter, bis PE-100 wurden verwendet, insbesondere für Langzeitstudien 14. Bei Mäusen, kann ein kleineres Kaliber wie PE-10-Schlauch 15,16 verwendet werden, aber es sollte beachtet werden, dass kleinere, biegsamer Röhrchen es nicht gestattet, Druckänderungen an den Wandler genau. Auch die alternative Methode zur Sicherung des Katheters auf dem Rücken (Schritt 8 * oben) wird in mi getanCE aufgrund ihrer geringeren Körpergröße und der stumpfen Spitze Nadel und Kappe IV sind zu schwerfällig. Der Nachteil dieser Methode ist die Notwendigkeit für die Anästhesie, um das Ende des Katheters in dem subkutanen Beutel vor Zystometrie extrahieren.
Studien haben gezeigt, dass in den ersten ersten Tagen (0-4 Tage) nach der Platzierung der Katheter, Blase Zystometrie hohe Drücke und Überaktivität zeigte mit niedrigen Volumina Blasenentleerung. Diese Befunde erschien in der sechsten bis siebten Tag 14,17 stabilisieren und daher wahrscheinlich die optimalen Zeitpunkt zystometrischen Evaluierung. Allerdings führen die meisten Berichte in der Literatur Zystometrie innerhalb der ersten 3 Tagen nach der Katheterisierung 18, und das erklärt die großen Unterschiede in den oben genannten Parametern in Bezug auf Zeit. Verlassen des suprapubischen Katheter für eine Dauer länger als 3 Tage mit sich bringt wie das Risiko von Steinen, Umsiedlungen, Infektion, Hämaturie und Okklusion des Katheters mit Schutt Begleiterkrankungen.
<p class = "jove_content"> Verschiedene Infusionsraten während Zystometrie haben aus 1-3mL/hr wurde für Mäuse und 15,16 10-11mL/hr für Ratten 13,19,20 beschrieben. Supraphysiologischen Infusionsraten kann zu falsch erhöhten Drucks 14. Wir verwenden eine Infusionsgeschwindigkeit von 12,5 ul / min (0,75 ml / h) für Mäuse und 100 &mgr; l / min (6 ml / h) für Ratten in unserem Setup, aber niedrigere Sätze können ebenfalls verwendet werden. Die Temperatur der physiologischen Kochsalzlösung mindestens Raumtemperatur, obwohl warm (37 °) Kochsalzlösung ist optimal, um Blasenüberaktivität mit Einträufeln kalte Lösung hervorgerufen vermeiden. In Zystometrie wach, ist es entscheidend, für die Stabilisierung der für ungültig erklären lassen Muster wie das Tier wird angepasst, um den Käfig, die nach unserer Erfahrung erfordert einen Zeitraum von ~ 10-20 Minuten. Im Anschluss daran können regelmäßig Miktionszyklen für 45-120 Minuten oder bei mindestens 3-4 Entleerung Zyklen aufgezeichnet werden. Das Tier muss in Echtzeit überwacht werden, da das Tier frei moving und Komplikationen wie Verdrehen oder Knicken des Katheters kann verändern zystometrischen Analyse. Die Begrenzung Umgebungslärm während Zystometrie gewünscht wird, Tier-Bewegung und die anschließende Artefakte zu verringern. Unbewusste Zystometrie nicht über die damit verbundenen Probleme wie wach Zystometrie, sondern mehrere Anästhetika haben gezeigt, dass spontane Kontraktionen der Blase zu verhindern. Diese Hemmung entspricht direkt der voraussichtlichen Dauer der Wirkung der Anästhetika, dh wenn die betäubende Wirkung nachlässt, spontane Kontraktionen 14 wieder aufzunehmen. Darüber hinaus waren Drücke gemessen, wenn die Blase übergelaufen, statistisch größer an narkotisierten Ratten, die beide am Leben und post mortem, was auf einen Effekt auf die passiven Eigenschaften Einhaltung der Blasenwand. Dieser Effekt wird mit Pentobarbital 21, Ketamin gesehen, und Chloralose IM / IP, zusätzlich zu inhalativen Halothan und intrathekale nesacaine 14. Eine weitergehende Untersuchung verschiedener Anästhetika Bestätigungm dieser Befund mit Unterdrückung des Miktionsreflexes sowohl für inhalative (Isofluran und Methoxyfluran) und Barbiturat (Pentobarbital und thiobutabarbital) Anästhetika unter moderatem Niveau Anästhesie 17. Dieser Effekt wurde auch mit Licht-oder Beruhigungsmittel Ebenen der Narkose mit Medikamenten wie Fentanyl-Droperidol und Ketamin-Diazepam beobachtet, und wie in der vorherigen Studie, als die Narkose nachließ Wirkung, so auch die Hemmung 17. Für dieses Verfahren können Urethan intraperitoneale Injektionen verwendet werden, da nachgewiesen wurde, dass Reflex Miktion erhalten bleibt während gleichzeitig eine adäquate Anästhesie 17,22 werden. Außerdem wird kein Effekt hinsichtlich der Miktion Druck 23 beobachtet. Suprapubische Platzierung des Katheters für Zystometrie wird hier beschrieben, da Intraurethral Katheterisierung gezeigt wurde, dass höhere Blasendruck Kurven und niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten im Einklang mit relativ Blasenauslassobstruktion 24 aufweisen.Darüber hinaus ist intraurethrale Katheterisierung nur möglich in narkotisierten Tieren, und selbst dann, Katheterisierung kann schwierig sein, vor allem bei männlichen Nagetieren und Mäuse.Im Ergebnis ist die Wahl, für welches Modell für Blasenaugmentation und / oder zystometrischen Analyse verwenden abhängig von den Zielen des spezifischen Studie. Aus technischer Sicht das Rattenmodell klar hält den Vorteil, für den oben erörterten Gründen. Jedoch kann die Maus wurde in Studien, die die Funktion bestimmter Gen kodierten Endprodukte bei Erkrankungen der Harnwege, die aufgrund ihrer Empfindlichkeit für die genetische Manipulation verwendet werden. Dies ist im Allgemeinen nicht möglich bei der Ratte.
Awake Zystometrie am genauesten imitiert die normalen physiologischen Zustand, in dem diese Tiere zu unterziehen ihre Miktionszyklen, und so dürfte sich eine zuverlässigere physiologische Bestimmung der Funktion der Blase geben. Darüber hinaus ist die verwirrende Variable der direkte Wirkung einernesthetics auf die Blasenfunktion wird vermieden.
The authors have nothing to disclose.
Diese Studien wurden finanziert, zum Teil von der Kinderklinik Boston Urologie Endowment Fund Umsatz und den National Institutes of Health Zuschüsse NIBIB P41-EB002520 (Kaplan); NIDDK T32-DK60442 (Freeman); NIDDK 1K99-DK083616 (Mauney). Wir danken Dr. Peter Zvara von der University of Vermont um Unterstützung bei der Gründung der Technik für Zystostomieröhrchen Platzierung und Zystometrie.
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 |