Fasi chirurgiche di aumento della vescica vengono descritte utilizzando 3-D scaffold in modelli murini e di ratto. Per verificare l'efficacia di configurazioni biomateriale per uso in aumento vescica, tecniche per cistometria sia sveglio e anestetizzati sono presentati.
La funzione renale e la continenza delle urine dipende in modo cruciale il corretto funzionamento della vescica urinaria, che memorizza le urine a bassa pressione e la espelle con un proprio orchestrato contrazione. Un certo numero di anomalie urologiche congenite ed acquisite incluse le valvole uretrali posteriori, iperplasia prostatica benigna e della vescica neurogena secondaria a spina bifida / lesioni del midollo spinale può causare nel rimodellamento del tessuto patologico che porta al rispetto compromessa e ridotta capacità 1. Ostruzione anatomica o funzionale delle vie urinarie è frequentemente associata a queste condizioni, e può portare a incontinenza urinaria e danni renali dallo stoccaggio aumentata e le pressioni di svuotamento 2. Impianto chirurgico di segmenti gastrointestinali per espandere la capacità degli organi e ridurre la pressione intravescicale rappresenta la principale opzione di trattamento chirurgico per questi disturbi, quando il trattamento medico fallisce 3. Tuttavia, questo approccio è ostacolareed dalla limitazione di tessuto dei donatori disponibili, ed è associata a complicanze significative, comprese infezioni croniche delle vie urinarie, perturbazione metabolica, formazione di calcoli delle vie urinarie, e malignità secondaria 4,5.
La ricerca attuale nel campo dell'ingegneria dei tessuti della vescica è fortemente incentrato sull'identificazione di configurazioni biomateriale in grado di supportare la rigenerazione dei tessuti presso le sedi dei difetti. Convenzionale 3-D scaffold derivati da polimeri naturali e sintetiche come piccolo submucosa intestinale e poli-acido glicolico hanno mostrato un certo successo a breve termine per sostenere la rigenerazione muscolare uroteliale e liscio, oltre a facilitare aumentata capacità di stoccaggio di organi sia in modelli animali e nella clinica 6,7. Tuttavia, le carenze di integrità impalcatura meccanica e biocompatibilità spesso sfociano in fibrosi deleterio 8, contrattura innesto 9, e calcificazione 10, aumentando così il rischio di fallimento dell'impianto e hanno bisogno di for procedure chirurgiche secondarie. Inoltre, il ripristino delle caratteristiche di svuotamento che utilizzano normali standard di costrutti biomateriale per cistoplastica aumento deve ancora essere raggiunto, e quindi ricerca e sviluppo di nuove matrici in grado di assumersi questo ruolo è necessario.
Al fine di sviluppare con successo e valutare biomateriali ottimali per l'ampliamento vescicale ricerca clinica, l'efficacia deve essere eseguita prima in modelli animali standardizzati dettagliati metodiche chirurgiche e valutazioni risultato funzionale. Abbiamo precedentemente riportato l'uso di un modello di aumento della vescica in topi per determinare il potenziale di seta fibroina basati su impalcature per mediare la rigenerazione dei tessuti e la minzione caratteristiche funzionali. 11,12 cistometrici analisi di questo modello hanno dimostrato che le variazioni nelle proprietà implantari strutturali e meccaniche possono influenzare le caratteristiche risultanti urodinamici delle vesciche di ingegneria tessutale 11,12. Correlazione positivazioni tra il grado di matrice mediata rigenerazione dei tessuti determinato istologicamente e compliance funzionale e capacità valutata cistometria sono state dimostrate in questo modello 11,12. Questi risultati suggeriscono quindi che le valutazioni funzionali di configurazioni biomateriale in sistemi di potenziamento della vescica roditori può essere un formato utile per la valutazione delle proprietà delle impalcature e stabilire la fattibilità in vivo prima di studi sugli animali di grandi dimensioni e distribuzione clinica. In questo studio, presenteremo varie fasi chirurgiche di aumento della vescica nei topi e nei ratti utilizzando impalcature di seta e dimostrare le tecniche per cistometria sveglio e anestetizzato.
Valutazioni cistometrici di configurazioni biomateriale dopo l'impianto e ampliamento vescicale in modelli animali di piccole dimensioni rappresenta un passo importante di convalida per identificare ottime caratteristiche strutturali e meccaniche di disegni a matrice per l'uso in situazioni cliniche. In questo studio, si descrivono i metodi chirurgici per l'esecuzione di ampliamento vescicale in topi e ratti, nonché le tecniche per determinare le proprietà cistometrici urodinamici di organi ingegnerizzati per le valutazioni funzionali. Abbiamo utilizzato queste tecniche in diversi esperimenti che coinvolgono entrambi i topi e ratti, con ogni esperimento composto da 30 + roditori senza problemi significativi. Il nostro laboratorio di ricerca è un conglomerato eterogeneo di scienziati di base e medici chirurghi, chirurghi e con almeno 5-6 anni di formazione post-laurea chirurgica eseguita gli aspetti procedurali di questi esperimenti.
Indipendentemente dal tipo di biomateriale utilizzato, la maggiore difference tra aumentando la vescica nel ratto rispetto topi è la dimensione della vescica. A causa delle dimensioni più piccole della vescica, la dissezione e incorporazione del biomateriale è tecnicamente più difficile nel topo. Per facilitare la visualizzazione, un microscopio chirurgico può essere utilizzato. Poiché la dimensione della vescica nel ratto è più grande, è più suscettibile di situazioni in cui più di una procedura deve essere eseguita sulla vescica (aumento esempio e posizionamento del catetere cistostomia). Inoltre, il protocollo descritto sopra impiego di PE-50 tubo per il ratto 13, tuttavia, cateteri dimensioni ancora più grandi, fino a PE-100 sono stati utilizzati, in particolare per studi a lungo termine 14. Nei topi, un calibro inferiore come PE-10 tubo può essere utilizzata 15,16, ma va tenuto presente che i tubi flessibili minore, più non possono trasmettere variazioni di pressione al trasduttore precisione. Inoltre, il metodo alternativo di fissaggio del catetere sul dorso (passo 8 * sopra) è fatto in micausa delle loro dimensioni corpo più piccolo e l'ago punta smussata e il tappo IV ce sono troppo ingombranti. Lo svantaggio di questo è la necessità di anestesia per estrarre l'estremità del catetere nella tasca sottocutanea prima cistometria.
Studi hanno dimostrato che nei primi giorni primi (0-4 giorni) dopo il posizionamento dei cateteri, cistometria rivelato pressioni elevate e iperattività della vescica con volumi bassi svuotamento. Questi risultati sembravano stabilizzarsi intorno al sesto settimo giorno 14,17 e, pertanto, è probabilmente il momento ideale per la valutazione cistometrica. Tuttavia, la maggior parte delle segnalazioni in letteratura cistometria eseguire entro i primi 3 giorni di cateterizzazione 18, e questo rappresenta per l'ampiezza dei suddetti parametri in funzione del tempo. Lasciando il catetere sovrapubico per una durata superiore a 3 giorni porta con sé patologie come il rischio di pietre, dislocazione, infezioni, ematuria e l'occlusione del catetere di detriti.
<p class = "jove_content"> velocità di infusione differenti durante cistometria sono stati descritti da 1-3mL/hr per topi 15,16 e 13,19,20 10-11mL/hr per i ratti. Velocità di infusione soprafisiologiche può causare pressioni falsamente elevati 14. Usiamo una velocità di infusione 12,5 pL / min (0,75 mL / h) per topi e 100 pl / min (6 mL / h) per ratti nella nostra configurazione, ma tassi inferiori possono anche essere utilizzati. La temperatura della soluzione salina fisiologica dovrebbe essere almeno temperatura ambiente, sebbene calda (37 °) salina è più ottimale per evitare iperattività vescicale provocato con instillando soluzione fredda. In cistometria sveglio, è fondamentale per consentire la stabilizzazione del pattern come annullando l'animale è regolato alla gabbia, che nella nostra esperienza richiede un periodo di circa 10-20 minuti. A seguito di questa, i cicli della minzione regolari possono essere registrate per 45-120 minuti oa cicli minimi di svuotamento 3-4. L'animale deve osservare in tempo reale poiché l'animale è liberamente moving e complicazioni come torsioni o attorcigliamento del catetere può alterare l'analisi cistometrica. La limitazione del rumore ambientale durante cistometria si vuole diminuire il movimento degli animali e artefatti successive. Cistometria Inconscio non ha i problemi che ne conseguono come cistometria sveglio, ma anestetici multipli hanno dimostrato di inibire le contrazioni della vescica spontanee. Questa inibizione corrisponde direttamente alla durata prevista di azione dei farmaci anestetici, cioè quando a remissione dei sintomi anestetici, contrazioni spontanee riprendere il 14. Inoltre, le pressioni misurate quando la vescica traboccato, erano statisticamente maggiore nei ratti anestetizzati, sia vivo e post-mortem, indicando un effetto sulle proprietà di conformità passivi della parete della vescica. Questo effetto si vede con 21 pentobarbital, ketamina, e cloralosio IM / IP, oltre a alotano per via inalatoria e intratecale nesacaine 14. Uno studio più ampio di vari anestetici confermam questo risultato con soppressione del riflesso della minzione per anestesiologia sia inalatoria (isoflurano e metossiflurano) e barbiturici (pentobarbital e thiobutabarbital) sotto i livelli di anestesia moderati 17. Questo effetto è stato osservato anche con livelli di luce o sedativi di anestesia con farmaci come il fentanil, droperidolo e ketamina-diazepam, e come nello studio precedente, come l'effetto dell'anestesia calmata, così ha fatto l'inibizione 17. Per questa procedura, uretano iniezioni intraperitoneali può essere utilizzato poiché è stato dimostrato che la minzione riflesso viene mantenuto consentendo anche l'anestesia adeguata 17,22. Inoltre, nessun effetto è stato osservato rispetto alla pressione minzione 23. Posizionamento del catetere sovrapubica per cistometria è descritto qui, poiché il cateterismo intrauretrale ha dimostrato di avere maggiori curve di pressione della vescica e le portate più basse in linea con ostruzione relativa uscita della vescica 24.Inoltre, il cateterismo intrauretrale è possibile solo in animali anestetizzati, e anche allora, il cateterismo può essere difficile, specialmente nei roditori maschi e sui topi.In conclusione, la scelta del modello da utilizzare per il riempimento della vescica e / o analisi cistometrica dipende dagli obiettivi dello studio specifico. Dal punto di vista tecnico il modello di ratto contiene chiaramente il vantaggio per i motivi di cui sopra. Tuttavia, il modello di topo può essere utilizzato in studi che valutano i ruoli di specifici geni codificati prodotti finali nelle malattie delle vie urinarie, a causa della loro suscettibilità per la manipolazione genetica. Questo non è generalmente possibile nel ratto.
Cistometria Awake più accurato imita il normale stato fisiologico in cui questi animali subiscono i loro cicli della minzione, e così, è suscettibile di fornire una determinazione più affidabile fisiologica della funzione vescicale. Inoltre, le variabili di confondimento effetti diretti di unanesthetics sulla funzione della vescica è evitata.
The authors have nothing to disclose.
Questi studi sono stati finanziati, in parte, Ospedale dei Bambini Revenue Boston Urologia Fondo di dotazione e il National Institutes of Health sovvenzioni NIBIB P41-EB002520 (Kaplan); NIDDK T32-DK60442 (Freeman); NIDDK 1K99-DK083616 (Mauney). Noi riconosciamo il dottor Peter Zvara presso la University of Vermont per l'assistenza nello stabilire la tecnica per il posizionamento del tubo cistostomia e cistometria.
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 |