Il prolasso degli organi pelvici colpisce milioni di donne in tutto il mondo e tuttavia alcuni interventi chirurgici comuni hanno tassi di fallimento fino al 40%. La mancanza di modelli animali standard per studiare questa condizione impedisce il progresso. Proponiamo il seguente protocollo come modello per la sospensione del legamento uterosacrale e il test di trazione in vivo .
Il prolasso degli organi pelvici (POP) è un disturbo comune del pavimento pelvico (PFD) con il potenziale di avere un impatto significativo sulla qualità della vita di una donna. Circa il 10% -20% delle donne subisce un intervento chirurgico di riparazione del pavimento pelvico per trattare il prolasso negli Stati Uniti. I casi di PFD comportano un costo annuale complessivo di 26,3 miliardi di dollari solo negli Stati Uniti. Questa condizione multifattoriale ha un impatto negativo sulla qualità della vita e tuttavia le opzioni di trattamento sono diminuite solo nel recente passato. Un’opzione chirurgica comune è la sospensione del legamento uterosacrale (USLS), che viene tipicamente eseguita fissando la volta vaginale al legamento uterosacrale nel bacino. Questa riparazione ha una minore incidenza di complicanze rispetto a quelle con aumento della rete, ma è notevole per un tasso di fallimento relativamente alto fino al 40%. Considerando la mancanza di modelli animali standard per studiare la disfunzione del pavimento pelvico, vi è un’urgente necessità clinica di innovazione in questo campo con particolare attenzione allo sviluppo di modelli animali economici e accessibili. In questo manoscritto, descriviamo un modello di ratto di USLS che coinvolge un’isterectomia completa seguita dalla fissazione della volta vaginale rimanente al legamento uterosacrale. L’obiettivo di questo modello è quello di imitare la procedura eseguita sulle donne per poter utilizzare il modello per poi indagare strategie riparative che migliorino l’integrità meccanica dell’attacco legamentoso. È importante sottolineare che descriviamo anche lo sviluppo di una procedura di prova di trazione in situ per caratterizzare l’integrità dell’interfaccia in punti temporali scelti dopo l’intervento chirurgico. Nel complesso, questo modello sarà uno strumento utile per studi futuri che studiano le opzioni di trattamento per la riparazione POP tramite USLS.
Il prolasso degli organi pelvici (POP) è un disturbo comune del pavimento pelvico che colpisce milioni di donne in tutto il mondo con il potenziale di avere un impatto significativo su molti aspetti della vita di una donna, in particolare con l’etàdi 1 anno. In particolare, circa il 13% delle donne negli Stati Uniti subirà un intervento chirurgico per prolasso o incontinenza urinaria2. Una condizione più comune dopo la gravidanza e il parto, il prolasso è caratterizzato dalla discesa degli organi pelvici, prevalentemente i vari compartimenti della vagina e / o dell’utero, oltre la loro normale posizione nella cavità peritoneale. Ciò porta a fastidiosi sintomi di rigonfiamento vaginale o pressione, intestino, vescica e disfunzione sessuale e una qualità della vita complessivamente ridotta. Altri fattori di rischio per POP includono obesità, uso del tabacco, tosse cronica e costipazione3.
Nelle donne sane, gli organi del pavimento pelvico sono supportati dai muscoli elevatori ani, dai legamenti uterosacrali (USL), dai legamenti cardinali, dagli attacchi del tessuto connettivo al fianco pelvico e dalle strutture distali del corpo perineale 4,5. Le USL sono tra le più importanti strutture di supporto apicale sia per l’utero che per la vagina apicale e, quindi, sono spesso utilizzate nella correzione chirurgica del POP (Figura 1). Il supporto strutturale dell’USL deriva dal denso tessuto connettivo collagenoso nella regione sacrale che passa alla muscolatura liscia strettamente imballata. A causa di questo gradiente compositivo, l’USL si intreccia con la muscolatura uterina e vaginale per fornire un supporto robusto agli organi pelvici 6,7. Nella sospensione del legamento uterosacrale (USLS), le USL sono fissate alla volta vaginale a seguito di un’isterectomia, ripristinando la vagina e le strutture circostanti nella loro posizione anatomica nel compartimento addominale. Tuttavia, indipendentemente da una via transvaginale o laparoscopica, la procedura USLS è afflitta da un tasso di fallimento relativamente alto fino al 40% in alcuni studi 8,9. Il tasso di recidiva dei fastidiosi sintomi del rigonfiamento vaginale a 5 anni dopo la riparazione per il prolasso del compartimento apicale, come gli USL, è stato di circa il 40% in un ampio studio multicentrico randomizzato controllato9. Nello stesso studio, il ritrattamento per prolasso ricorrente a 5 anni è stato di circa il 10%. Il meccanismo di questo alto tasso di fallimento non è stato studiato, ma il ripristino della vagina e delle strutture circostanti nella loro posizione anatomica richiede il posizionamento della sutura nella regione collagenosa densa dell’USL10,11 piuttosto che nella regione della muscolatura liscia. Pertanto, l’alto tasso di fallimento potrebbe essere dovuto alla mancata corrispondenza meccanica e compositiva dell’interfaccia vagina-USL formata chirurgicamente rispetto alla completa integrazione osservata nell’attacco nativo cervicale-USL.
Anche l’impatto economico del trattamento di questi disturbi è notevole, con circa 300 milioni di dollari spesi ogni anno negli Stati Uniti per l’assistenza ambulatoriale12 e oltre 1 miliardo di dollari spesi ogni anno in costi diretti per le procedure chirurgiche13. Nonostante le vaste risorse economiche dedicate al trattamento di queste condizioni, le complicanze derivanti da molti interventi chirurgici al prolasso rimangono scoraggianti. Ad esempio, le riparazioni di prolasso apicale a base di rete in polipropilene, come la sacrocolpopessi, offrono tassi di successo più elevati rispetto alle riparazioni di tessuti nativi14, ma al costo di potenziali complicazioni come l’esposizione alla rete o l’erosione. La FDA ha ricevuto quasi 3.000 reclami relativi a complicazioni della rete solo tra il 2008 e il 2010. Ciò è culminato in un ordine della FDA di interrompere la produzione e la vendita di tutti i prodotti a rete transvaginale per POP nell’aprile 201915. Pertanto, vi è una forte necessità clinica di materiali diversi dal polipropilene e modelli con cui testarli, che possono aumentare le riparazioni del prolasso dei tessuti nativi e aumentare le percentuali di successo rispetto alle tecniche tradizionali con la sola sutura.
Dall’annuncio della FDA nel 2019, la maggior parte dei chirurghi pelvici ha smesso di usare la rete transvaginale per le riparazioni del prolasso, spingendo i ricercatori a cercare nuovi approcci di ingegneria tissutale per aumentare le riparazioni dei tessuti nativi16,17,18 come con le cellule stromali mesenchimali (MSC)9,20 . Con questo spostamento di attenzione, c’è un urgente bisogno di perfezionare i modelli animali che possono aiutare con lo sviluppo di nuovi materiali; La sfida in questo processo è bilanciare la rilevanza clinica con i costi. A tal fine, la scienza di base e i ricercatori clinici che studiano il prolasso degli organi pelvici hanno finora sfruttato diversi modelli animali, tra cui ratti, topi, conigli, pecore, suini e primati non umani19. Il processo di identificazione di un modello animale ottimale è impegnativo, poiché gli esseri umani sono bipedi, non hanno coda e hanno un processo di nascita traumatico rispetto ad altre specie di mammiferi20. I suini21 sono stati utilizzati per simulare la sacrocolpopessi robotica, mentre le pecore sono state utilizzate per simulare le riparazioni del prolasso vaginale22. Questi modelli animali, sebbene clinicamente rilevanti, sono limitati in termini di fattibilità dai costi e dalla manutenzione. I primati non umani sono stati utilizzati per studiare la patogenesi del prolasso; Le scimmie scoiattolo in particolare sono una delle poche specie diverse dall’uomo che possono sviluppare prolasso spontaneo, rendendole uno dei modelli animali più rilevanti20. I primati non umani sono stati utilizzati anche per studiare procedure chirurgiche ginecologiche come la sacrocolpopessi23 e il trapianto uterino24. Analogamente alle loro controparti ovine e suine, la limitazione principale dei primati non umani come modello animale di prolasso è il costo di manutenzione, cura e imbarco19.
Sebbene il bacino del roditore sia orientato orizzontalmente con un rapporto dimensioni del canale testa-nascita molto più piccolo rispetto agli esseri umani19, i ratti sono adatti per studi su piccoli animali di chirurgia USLS poiché hanno anatomia, cellularità, architettura istologica e composizione della matrice USL simili rispetto all’USL25 umano. Inoltre, sono vantaggiosi in termini di manutenzione e imbarco. Nonostante questi attributi benefici, non ci sono rapporti pubblicati di un modello di ratto di riparazione USLS. Pertanto, l’obiettivo è quello di descrivere un protocollo per l’isterectomia e USLS nel ratto Lewis multipare. Questo protocollo sarà utile per i ricercatori che mirano a studiare la fisiopatologia e le componenti chirurgiche del POP utilizzando questo modello animale accessibile.
Figura 1: Prolasso degli organi pelvici . (A) Il normale orientamento degli organi nella cavità peritoneale e (B) la drammatica descenza degli organi quando si verifica il prolasso. Dopo l’isterectomia, la sospensione del legamento uterosacrale (C) ripristina la vagina e le strutture circostanti nella loro corretta posizione anatomica. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Il protocollo è notevole per diversi vantaggi. Per quanto ne sappiamo, è la prima descrizione pubblicata di USLS nel modello di ratto e fornirà ai futuri ricercatori passaggi riproducibili per eseguire questa procedura nel contesto della ricerca. In secondo luogo, includiamo un nuovo protocollo per i test di trazione dell’interfaccia nativa e chirurgica dell’USL. Il protocollo di test di trazione potrebbe essere utilizzato in studi simili che studiano nuovi approcci di ingegneria tissutale per aumentare le riparazioni dei tessuti nativi come USLS. Inoltre, il modello di ratto stesso è utile per lo studio dei disturbi del pavimento pelvico a causa della facilità di movimentazione / imbarco, della breve durata della vita e dell’efficienza dei costi rispetto ai modelli animali più grandi. I limiti del protocollo includono l’incapacità di valutare una delle principali complicanze dell’USLS, il kinking ureterale. Nonostante questo, non abbiamo avuto casi di presunta lesione ureterale in questo studio. Un’altra considerazione è che l’orientamento orizzontale del bacino, il piccolo rapporto testa-canale fetale e la mancanza di prolasso spontaneo nel modello di ratto limitano una certa applicabilità dei risultati agli esseri umani. Tuttavia, l’uso di ratti multipare è un punto di forza di questo studio poiché rappresenta il principale fattore di rischio nello sviluppo di POP3.
L’istituzione di un protocollo di successo per l’isterectomia e l’USLS nel ratto Lewis sarà uno strumento utile per i futuri ricercatori che studiano i componenti chirurgici del POP, riducendo al minimo la variabilità nel testare il comportamento meccanico dell’USL. I modelli animali chirurgici sono utili in quanto consentono ai ricercatori di progettare esperimenti clinicamente rilevanti che controllano la parità, la massa corporea, la malattia e la nutrizione34, mitigando al contempo il rischio etico dello studio iniziale negli esseri umani. Inoltre, i modelli standardizzati per POP consentono ai ricercatori di aggirare i limiti della raccolta di tessuti umani. In particolare, i metodi di prova di trazione descritti in questo protocollo consentiranno la coerenza tra gli studi. I precedenti modelli di roditori hanno testato le proprietà meccaniche dell’intera regione pelvica, che comprende la cervice, la vagina e i legamenti di supporto pelvico multipli29,42. I metodi qui descritti consentono la misurazione dell’USL in modo da mantenere gli attaccamenti spinali e cervicali nativi. Va notato che i metodi di prova di trazione non valutano solo l’USL, ma piuttosto l’USL in combinazione con la sua inserzione nel sacro e nella cervice. Questo è un punto di forza dello studio in quanto riflette le solite forze in situ a cui è sottoposto il legamento. Riconosciamo che il comportamento meccanico del legamento isolato sarebbe diverso se fosse testato ex vivo senza i suoi attacchi nativi. Ciò è particolarmente vero in quanto le strutture dei ratti sono piccole e limitano la fattibilità della raccolta di un campione adatto per i test ex vivo. Le USL sperimentano il caricamento in più direzioni in situ, quindi la natura uniassiale del test è una limitazione, ma l’uso di questo metodo consente confronti significativi tra studi precedenti sulla meccanica USL del ratto29,42. Sebbene attualmente non esista un protocollo di test meccanico standard ampiamente accettato, questo modello sarà uno strumento utile per futuri studi di ingegneria tissutale sul campo.
Diversi passaggi descritti in questo protocollo sono fondamentali per la salute e il benessere degli animali, nonché per la riproducibilità della chirurgia USLS e dei successivi test di trazione. In primo luogo, è essenziale ottenere sia i farmaci analgesici che quelli antinfiammatori descritti come analgesici da soli sono risultati inadeguati per la gestione del dolore. L’antibiotico profilattico riduce il rischio di infezione del sito chirurgico ed è lo standard di cura nella chirurgia umana. Per quanto riguarda la procedura chirurgica USLS, evitare danni alle ovaie e ridurre al minimo la perdita di sangue sono essenziali per un intervento chirurgico di successo. I passaggi 1.3.3 e 1.3.4 descrivono la separazione della parte superiore del corno uterino dall’ovaio adiacente; Bisogna fare attenzione a mantenere questa dissezione sul lato del corno uterino per prevenire la rottura dei vasi delicati intorno all’ovaio, che può causare un eccessivo sanguinamento. Da notare, altri ricercatori hanno dimostrato che la funzione ovarica è preservata dopo la rimozione delle corna uterine43. Inoltre, se le ovaie vengono interrotte o rimosse, l’architettura complessiva della fibrilla di collagene sarà disturbata, alterando le proprietà meccaniche dei suoi tessuti44,45. Una volta che il corno uterino è separato in modo sicuro dall’ovaio, c’è un chiaro piano di dissezione che consente l’isolamento del corno uterino dai cuscinetti adiposi circostanti e dal sistema vascolare. Nonostante il chiaro piano di dissezione, i peduncoli lungo il corno uterino devono essere fissati con un morsetto prima della transezione con micro forbici. Contrariamente alla pratica chirurgica nell’uomo, abbiamo scoperto che la legatura della sutura dei peduncoli dell’isterectomia non è necessaria, poiché il bloccaggio del peduncolo prima della transezione garantisce un’emostasi adeguata. Il passo 1.3.6 del protocollo descrive questo attento processo per ridurre al minimo la perdita di sangue. Durante l’esecuzione dell’isterectomia, è necessario prestare molta attenzione per identificare gli ureteri come menzionato nei passaggi 1.3.6 e 1.3.8. Comprendere la vicinanza anatomica dell’uretere è fondamentale, poiché una delle complicanze più comuni associate alle USL nell’uomo è la lesione ureterale46.
In conclusione, presentiamo un nuovo protocollo per l’esecuzione di isterectomia, sospensione del legamento uterosacrale e test di trazione dell’USL in un modello di ratto. Prevediamo che i nostri risultati aiuteranno i futuri ricercatori scientifici di base fornendo una descrizione chiara e riproducibile di queste procedure e quindi consentiranno il progresso della ricerca sul prolasso degli organi pelvici.
The authors have nothing to disclose.
Ringraziamo la Prof.ssa Silvia Blemker per l’uso del suo Instron e il Prof. George Christ per l’uso del suo spazio chirurgico, nonché il supporto e l’impugnatura stampati in 3D. Questo lavoro è stato supportato dalla UVA-Coulter Translational Research Partnership e dal DoD (W81XWH-19-1-0157).
Alcohol prep pad | BD | 326895 | |
Artificial Tear Ointment | American Health Service Sales Corp | PH-PARALUBE-O | |
Bluehill software | Instron | Bluehill 3 | |
Cavicide 1 disinfectant | Fisher Scientific | 22 998 800 | |
Compression platean | Instron | 2501-163 | |
Cotton swabs | Puritan Medical | 806-WC | |
Gauze Sponge, 8-Ply | VWR | 95038-728 | |
Mosquito Forceps | Medline Industries | MMDS1222115 | |
Needle Holder | Medline Industries | DYND04045 | |
Operating Scissors, 5½", Sharp | American Health Service Sales Corp | 4-222 | |
Opioid Analgesic (Buprenorphine XR) | Fidelis Animal Health | Ethiqa XR | 0.65 mg/kg SC Q72 |
NSAID Analgesic (Meloxicam SR) | Wildlife Pharmaceuticals, LLC | Meloxicam SR | 1 mg/kg SC q72 |
PDS II, 3-0 Polydioxanone Suture, SH-1 | Ethicon | Z316H | |
PDS II, 5-0 P olydioxanone Suture, RB-1 | Ethicon | Z303H | |
Retractor | Medline Industries | MDS1862107 | |
Scalpel Blade Stainless Surgical #10 | Miltex | 4-310 | |
Scalpel Handle | Medline Industries | MDS15210 | |
Scissor, Micro, Curved, 4.5" | Westcott | MDS0910311 | |
Single Column Universal Testing System | Instron | 5943 S3873 | 1 kN force capacity, 10 N load cell |
Sterile Natural Rubber Latex Gloves | Accutech | 91225075 | |
Suture,Vicryl,6-0,P-3 | Ethicon | J492G | |
Tape,Umbilical,Cotton,1/8X18" | Ethicon | U10T | |
Tension and Compression Load Cell | Instron | 2530-10N | 10N load cell (1 kgf, 2 lbf) |
Veterinary surgical adhesive (skin glue) | Covetrus | 31477 |