ラットモデルにおける尿道狭窄誘導とそれに続く頬粘膜移植尿道形成術

サマリー

本プロトコルでは、Wistarラットで尿道狭窄誘導が開発され、続いて頬粘膜移植片による尿道再建が行われました。逆行性尿道造影とレーザードップラー評価を実施し、尿道再建(狭窄形成後)と移植片の留置を検証しました。

要約

尿道再建術は、泌尿器科医にとって重要な専門分野です。頬粘膜は、尿道移植が必要な場合に最適な選択肢と考えられていますが、場合によっては、不適切な場合や、特定の狭窄を修復するために最適化する必要があります。したがって、革新的な手順を開発し、実験モデルでそれらの推定上の成功を評価することは、臨床ニーズに適合するために重要です。この目標により、この研究では、Wistarラットの電気焼灼によって尿道狭窄が誘発されたプロトコルについて説明します。尿道再建は、1週間後に下唇から採取した頬粘膜移植片で行われ、腹側オンレー方式で配置されました。逆行性尿道造影では、尿道形成術後の尿道径が、狭窄導入後のそれぞれの値と比較して有意に改善したことが示されました。さらに、グラフトの配置は、レーザードップラーを使用した血液灌流分析によって評価されました。予想通り、濃い青色の領域は非血管新生頬粘膜移植片に対応しました。この手順は、尿道損傷と組織調節の正常な病態生理学的プロセスをうまくシミュレートし、頬粘膜移植片を使用して尿道再建を再現可能な方法でシミュレートし、組織工学または尿道移植に基づく将来の研究の基礎として役立ちます。

概要

尿道再建は、狭窄、外傷、または先天性欠損症の設定における尿道損傷の管理における泌尿器科外科医にとって大きな課題です¹。治癒目的で、尿道形成術はほとんどの患者に選択される治療法であり、長い(>2 cm)および前部尿道欠損症には何らかの形の置換尿道^{形成術が必要です}2。生殖器または生殖器外領域、膀胱壁粘膜、または広範囲の頬粘膜の全層または分割層の皮膚移植片など、多くの組織が尿道代替として^{使用されています2。}頬粘膜移植片には、湿った無毛の環境から得られる、収穫しやすい、感染に強い、上皮が厚い、偽憩室形成の可能性が低い、薄層であるなど、いくつかの利点があり、早期の吸収と接種が可能です³。フラップとは対照的に、移植片には血液供給がなく、レシピエントの血管床に依存して生存します⁴。

移植片または皮弁の動物モデルは、外科的技術の開発または改良、組織生理学、根本的なメカニズム、および失敗の原因の研究と理解、および革新的な^{治療戦略の評価}に広く使用されています^5,6。大型の動物は技術的な実行を容易にしますが、ネズミやマウスなどのげっ歯類は、取り扱いと維持が容易で、病気に耐性があり、費用対効果が高く、重要なことに、革新的な治療法をテストするために不可欠な分子メカニズムを調査するツールを備えています^5,6。皮弁と移植片のいくつかのモデルが、異なる組織、すなわち皮膚、骨、筋肉⁶、血管⁵、さらには固形臓器⁷を用いてラットで報告されている。しかし、尿道再建や組織工学のための移植片のマウスモデルに関する研究はほとんどありません。

それにもかかわらず、トランスレーショナルサイエンスの進歩は、病気を模倣する動物モデルに依存しています。これまでのところ、尿道再建は狭窄の直後に行われるため、局所的な病態生理学的環境は対処されていません。本研究では、頬粘膜移植片を用いた尿道再建を局所的な病態生理環境下で行うことを目的とする。この目的で、尿道狭窄は再建の1週間前に誘発されました。ラットで行われたこの実験モデルは、革新的な治療法をテストし、将来的にそれらの分子メカニズムと臨床的利点を調査することを可能にします。

プロトコル

すべての動物実験は、指令2010/63/EUに従って実施されました。この手順は、ポルトガルの動物保護の所轄官庁であるDGAV(ライセンス番号0421/000/000/2021)によって認可された、機関の動物福祉機関によって承認されました。12〜14週齢の雄のWistar Han IGS(Crl:WI(Han)ラット(400-500 g)を本研究に使用しました。動物は市販の供給源から入手した( 資料表参照)。

1. 溶液の調製

1. 麻酔液
   1. 3 mLシリンジに2.3 mLのメデトミジン(1 mg / mL;0.715 mg / kg体重)を満たし、15 mL遠心チューブに移します。.
   2. 3 mLのシリンジに1.55 mLのフェンタニル(0.05 mg/mL;0.02 mg/kg体重)を入れ、同じ15 mLの遠心チューブに移します。
   3. 10 mLのシリンジに6.15 mLのミダゾラム(5 mg / mL;9.5 mg / kg体重)を満たし、同じ15 mLの遠心チューブに移し、10 mLの麻酔薬溶液を作ります。
   4. チューブにラベルを付け、暗所で4°Cで保管します。
      注:この麻酔薬の組み合わせ(メデトミジン、フェンタニル、ミダゾラム)は、最大3時間の麻酔手術ウィンドウを提供します。アチパメゾールとフルマゼニルを投与すると、効果が元に戻る可能性があります。.
2. 抗鎮静液
   1. 1 mLのシリンジに0.7 mLのアチパメゾール(5 mg / mL;3.72 mg / kg体重)を満たし、15 mLの遠心チューブに移します。.
   2. 10 mLのシリンジに9.3 mLのフルマゼニル(0.1 mg / mL;1.56 mg / kg体重)を満たし、同じ15 mLの遠心チューブに移し、10 mLの抗鎮静溶液を作成します。.
   3. チューブにラベルを付け、暗所で4°Cで保管します。
3. 術後鎮痛液
   1. 1 mL シリンジに 0.5 mL のカルプロフェン(50 mg/mL、体重 5 mg/kg)を充填し、15 mL 遠心チューブに移します。
   2. 9.5 mLのNaCl溶液(0.9%)を加え、10 mLのカルプロフェン溶液を得る。
   3. 1 mLシリンジに1 mLのブプレノルフィン(0.3 mg / mL;0.01〜0.05 mg / kg体重)を満たし、15 mLの遠心分離チューブに移します。.
   4. 9 mLのNaCl溶液(0.9%)を加え、10 mLのブプレノルフィン溶液を得る。
   5. チューブにラベルを付け、暗所で4°Cで保管します。
4. 周術期抗生物質
   1. 2.5 mLのシリンジに2.5 mLのエンロフロキサシン(25 mg/mL;体重10 mg/kg)を充填し、15 mLの遠心チューブに移します。
   2. 7.5 mLのNaCl溶液(0.9%)を加え、10 mLのエンロフロキサシン溶液を得る。
   3. チューブにラベルを付け、暗所で4°Cで保管します。
      注:上記の溶液を調製するためのすべての試薬の詳細は、 材料表に記載されています。

2.尿道狭窄の外科的誘導

注:外科的処置は、実体顕微鏡(10倍)を使用して行われました( 材料表を参照)。

1. メスの刃(番号11)、先のとがった鉗子、スプリングハサミ、外科用鉗子、眼科用針ホルダー、手術用ハサミ、ニードルホルダーなど、すべての手術器具を使用前に滅菌してください。滅菌綿球を使用して手術野をきれいにします。
2. ラットを保持する前に、注射器に麻酔液をロードします。
3. チューブやタオルで動物を拘束し、尻尾を上げて腹部を露出させます。
4. 動物を拘束したまま、麻酔液(ステップ1.1で調製)の腹腔内注射を行います。
5. 麻酔を評価するために、ラットのペダル離脱反射をテストします。
6. 動物の両目に保護アイジェルを塗ります。抗生物質溶液(ステップ1.1で調製)を体重10mg/kgで皮下注射する。
7. 加熱パッドの背側褥瘡の位置にラットを置き、10倍または20倍の倍率の解剖顕微鏡を使用して外科的処置を行います。
8. 陰茎と周囲の腹部の皮膚をポビドンヨード(100 mg / mL)で洗浄します。.
9. 包皮を手動で引っ込め、陰茎亀頭の背側に表面的なステイ縫合糸(7.0縫合糸、 資料表を参照)を配置して陰茎に牽引を加え、針ホルダーを所定の位置に残して陰茎を引っ込めたままにします。
10. 22Gの静脈カテーテルを尿道に挿入し、潤滑剤ゲルを使用してカテーテル挿入します。
11. 外科用メスの刃(番号11)を使用して、陰茎の皮膚に縦方向に1cmの腹側切開を行います。
12. 先の尖った鉗子とスプリングハサミを使用して、中央シャフトレベルで尿道が露出するまで陰茎組織層を解剖します。
13. 電気焼灼装置( 材料表参照)を用いて、尿道の外側(両側に1か所ずつ)、陰茎の中央軸の高さで腹側に10Wの電流を1秒間流します。
14. 6.0の吸収性ランニング縫合糸で切開部を閉じます( 材料表を参照)。
15. 尿道カテーテルを抜去します。陰茎牽引縫合糸を取り除きます。
16. 鎮痛剤の皮下注射を実行します:カルプロフェンは体重5 mg / kg、ブプレノルフィンは体重0.03 mg / kgです。.
17. 注射器に鎮静剤溶液(ステップ1.2で調製)を装填し、動物を腹側褥瘡にした状態で、緩んだ皮膚をテント状にして鎮静剤溶液の皮下注射を投与します。

3.頬粘膜移植による尿道形成術の外科的処置

注:外科的処置は、実体顕微鏡(10倍)を使用して行われました( 材料表を参照)。

1. この介入に必要なすべての手術器具を滅菌します:先のとがった鉗子、スプリングハサミ、眼科用針ホルダー、手術用ハサミ、針ホルダー、3つの蚊の鉗子、およびメスの刃(番号11)。小さなスポンジを使用して手術野をきれいにします。
2. 麻酔薬、抗生物質を投与し、前述のように動物を拘束して配置します(ステップ2.2-2.8)。
3. 下唇の頬粘膜、陰茎、および周囲の腹部の皮膚をポビドンヨード(100 mg / mL)で洗浄します。.
4. 下唇、両側、中央に3本のステイ縫合糸(7.0縫合糸)を入れ、それぞれに蚊を残して下唇を引っ込め、内側の粘膜を露出させます。
5. スプリングハサミと先のとがった鉗子を使用して、下唇内頬粘膜の直径4mmの移植片を採取し、滅菌生理食塩水(0.9%NaCl)で小さなレシピエントに入れます。
6. 止血のためにスポンジでドナー領域を圧迫します。
7. 下唇の以前に配置したステー縫合糸を取り除きます。
8. 前述したように陰茎を露出させます(ステップ2.9)。
9. 22Gの静脈カテーテルを尿道に挿入し、潤滑剤ゲルを使用してカテーテル挿入します。
10. スプリングハサミを使用して、円周方向の冠状下切開を行い、陰茎を根元まで外します。
11. 先のとがった鉗子とスプリングハサミを使用して、残りの層を解剖し、尿道を露出させます。
12. 外科用メスの刃(番号11)とスプリングハサミを使用して、冠状溝から3 mm遠位から4 mmの延長で縦方向の腹側切開を行い、以前に導入した狭窄のレベルで尿道をへら状にします(ステップ2)。
13. 7.0素材のステイ縫合糸を2本、へらの両側に1本ずつ置き、それぞれに蚊を残して尿道を引っ込めます。
14. 7.0の非吸収性縫合糸を2本、スパチュレーションの両端に1本ずつ配置します。
15. 頬粘膜移植片を腹側オンレー方式で配置し、粘膜側を尿道内腔に向けます。
16. 縫合糸の1つを移植片の端に通し、ランニング縫合糸で半楕円を実行します。
17. ステップ3.15とステップ3.16を繰り返し、もう一方の縫合糸を移植片の反対側に貼り付けます。
18. 尿道カテーテルを抜去します。陰茎の皮膚の位置を変えます。
19. 円周方向の冠状下切開部を6.0の吸収性断続縫合糸で閉じます。
20. 陰茎牽引縫合糸を取り除きます。
21. ステップ2.16-2.17で説明されているように、鎮痛剤とそれに続く鎮静剤を投与します。.

4.術後モニタリング

1. ラットを1時間ごとに3〜4回観察し、麻酔からの回復を確認します。呼吸を監視し、ペダルと目の反射を評価します。
2. 鎮痛剤を12時間ごとに48時間皮下注射します。.
   注:カルプロフェンは1 mL / 500 mg体重で投与され、ブプレノルフィンは0.5 mL / 500 mg体重で投与されました( 材料表を参照)。.
3. 各手順の後、48時間柔らかい食事と水を 自由に提供してください。
4. 手術後のラットを毎日監視し、健康状態と手術部位の外観を登録します。評価される徴候には、顔の表情、発声、活動状態、痛みの徴候、飲食物の摂取、排尿、出血などがあります。

5.血液灌流評価

注:血流は、狭窄誘発の直前、尿道形成術の直前、および尿道形成術の直後に測定されます。

1. レーザードップラー灌流イメージングを実行します。
   1. 麻酔液を使用してラットを麻酔します(ステップ1.1)。
   2. ステップ2.9で説明したように、陰茎牽引のある37°Cの加熱パッドにラットを仰臥位で置きます。
   3. レーザードップラー灌流撮像装置( 材料表参照)を起動してデータを取得します。レーザービームで読み取る関心領域を事前設定します。
   4. 鎮静剤溶液(ステップ1.2)を塗布して麻酔を元に戻します。
   5. 画像解析ソフトウェアを使用して、陰茎の領域の周囲に関心領域(ROI)を描画し、時間の経過とともにフラックス値をレジストレーションします。

6.放射線写真による評価

注:尿道形成術後の狭窄誘発の確認と狭窄の解消は、逆行性尿道造影で確認されます。この評価は、狭窄誘導の1週間後(尿道形成術前)と尿道形成術の2週間後に行われます。

1. モノプラン血管造影システムを使用して逆行性尿道造影を行います( 材料表を参照)。
   1. 麻酔液を使用してラットに麻酔をかけます。
   2. ステップ2.9で説明したように、動物を右斜めの褥瘡で血管造影マットレスの上に置き、陰茎牽引を行います。
   3. 陰茎を含む動物の骨盤領域にコーンビームを集中させます。
   4. 22Gの静脈カテーテルを遠位尿道に2mm進めます。
   5. 1 mL のヨウ素 X 線造影剤 (623 mg/mL のイオプロミド溶液と 0.9% NaCl の 1:1 の比率) を尿道に点滴します。
   6. 同時に、尿道内腔を満たすX線造影剤を特定し、尿道の直径を評価するために、プレーンX線撮影を実行します。
   7. イメージングが完了したら、鎮静剤溶液で麻酔を戻します。

7.安楽死

注:安楽死は、尿道形成術の3週間後(狭窄誘発の4週間後)、最後の灌流評価の直後に行われます。

1. 2.5 mLシリンジに2 mL / kgのペントバルビタールナトリウム(400 mg / mL)を入れます。.
2. 動物を安楽死させるために溶液の腹腔内注射を行います。

結果

体重400〜500g、生後12〜14週齢の合計12匹の雄のWistarラットを尿道狭窄誘導に使用しました。逆行性尿道造影(RUG1)は1^{週間後に実施され}、8、技術の成功が確認されました。尿道の直径は、狭窄誘導のレベルでミリメートルで測定されました。この後、ラット尿道の腹側面に頬粘膜移植片による尿道形成術が行われました。同じラットを尿道形成術の14日後に2回目の逆行性尿道造影(RUG2)に提出し、移植片留置のレベルで尿道径をミリメートル単位で測定した。RUG1 と RUG2 の平均直径はそれぞれ 1.04 mm と 1.52 mm であり、尿道透過性の有意な改善 (p < 0,0001) を示しており (図 1)、それによって外科的介入の成功と測定間の良好な一貫性が確認されました。

局所灌流は、組織の微小循環環境を監視するための非侵襲的な方法として、尿道形成術の直前と直後にレーザードップラーによっても評価されました。組織灌流は色分けされた画像で示され、低灌流ま...

ディスカッション

頬粘膜移植による尿道形成術は、尿道再建の主要な基礎です。しかし、合併症や罹患率を減らすために、すでに説明されているものを最適化し、組織工学材料や生物学的移植片などの新しい手順を確立するための革新的な手順を開発する必要があります。前臨床モデルを確立し、手術技術を定義するために、いくつかの手順が発表されています。Souzaら1は、12匹のニュージーランドウサギを対象とした^{研究を実施しました} 。腹側縦皮膚切開を行い、尿道を中膜から動員し、続いて尿道の背側部分を切除し、欠損を生じさせた。同時に、頬粘膜移植片を頬から採取し、7-0の吸収性縫合糸で背側オンレーとして配置しました。本研究では、雄のWistarラットを用いた。サイズが小さいため、技術的には要求が厳しくなりますが、取り扱いは簡単です。尿道狭窄の病態生理学と移植片の生理学を模倣するために、このモデルでは、尿道狭窄様疾患が以前に誘発されました 尿道形成術と同じ手術時に行われた尿道欠損とは対照的に。Souzaらと同様に、グラフトで尿道を閉じるためのランニング縫合糸^{も使用されました}1。それにもかかわら...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
アティパメゾール	オリオンファーマ		抗セダン(アティパメゾール)は鎮静作用の逆転に適応されています。
ブプレノルフィン	リヒターファーマ		ブプレノルフィンはオピオイドアルカロイドのテベインの派生物であり、モルヒネよりも25〜40倍の強力で持続時間も長く持続する鎮痛剤です。
カール・ツァイス Opmi-1 FC 外科用立体顕微鏡	カールツァイス顕微鏡、ドイツ		ZEISSのOPMI 1 FCは、品質、精度、信頼性の象徴です。手動システムは使いやすく、伝説的なZEISS光学系で高精度な画像を提供します。
カープロフェン	ゾーティス		カルプロフェンはプロピオン酸系の非ステロイド性抗炎症薬(NSAID)です。
カテーテル 22 G. x 1''	B・ブラウン	イントロカンの安全性	より堅固な構造を持つフッ素系エチレンプロピレン(FEP)のIVカテーテル 動脈アクセス。
エンロフロキサシン	バイエル		エンロフロキサシンはフルオロキノロン系の抗生物質です。
フェンタニル	ブラウン	3644960	フェンタニルは強力な合成オピオイド鎮痛剤です。
フルマゼニル	フレゼニウス・カビ		ベンゾジアゼピン拮抗薬は、ベンゾジアゼピンによる鎮静効果の完全または部分的な逆転に用いられます。
高温焼灼	フィアブ	F7244	使い捨て焼灼、滅菌、高温(1200度以上;C)、28mmの細い先端です。
インスティラゲルゲル	ファルコ・ファーマ		セルロース系潤滑剤で、局所麻酔と消毒効果があります。
ヨオプロミド	バイエル		ヨウ素を含む非イオン注入造影剤。
レーザードップラーイメージングシステム(灌流イメージャー、moorLDI2-HIRおよび専用ソフトウェア)	MoorLDI-V6.0、Moor Instruments Ltd、アックスミンスター、イギリス	5710	血管新生モデルはレーザードップラーイメージングを用いて後肢の血液灌流を評価し、そのうちの1本は外科的に結紮されます。専用の測定・比較ソフトウェアにより、虚血性肢と非虚血性肢の血流評価に関心のある領域を定義し、「再灌流比」を確立し、同じ被験者に対して必要に応じて数日間にわたって評価できます。
潤滑剤アイジェル	デクラ		麻酔中のドライアイ予防のために動物に使われるアイジェル。角膜と結膜への潤滑と保湿作用。
オスのウィスター・ハンIGS(Crl:WI(Han)ラット	スペイン、カルルリバー研究所		生後12〜14週
メテドミジン	ビルバック	037/01/07RFVPT	メデトミジンは外科的麻酔薬として使われる合成薬です。
ミダゾラム	ラベスファル		ベンゾジアゼピン薬は麻酔や手置鎮静に使用されます。
モノプラン血管造影システム	フィリップス医療システム	アズリオン7 M20	心臓、脳、その他の臓器、リンパ系の血管の解剖学と機能を視覚的かつ定量的に評価する能力を最適化するために設計された固定型診断用透視X線システム。
蚊用鉗子	ヘンリー・シャイン	102-4346	ハートマン・モスキート止血鉗子 曲面3-1/2インチステンレススチール
ニードルホルダー	ヘンリー・シャイン	100-2570	針ホルダー メイヨーヘガー、ステンレス製、14cm
眼科針ホルダー	アシコ	AE-6143	針ホルダー、バランカー、鍵なしではとても繊細なもの
ペントバルビタールナトリウム	エクファール		ペントバルビタールナトリウムは、安楽死に使われるペントバルビタールのナトリウム塩です。
尖頭型鉗子	アスクラップ	BD335R	マイクロピンセット、先端0.30mm。
ポリソーブ 6.0	メドトロニック(Covidien)	UL-101	被覆合成吸収性縫合糸は組織内の炎症反応を抑制し、その後線維結合組織によって縫合線を徐々に包み込むことを目的としました。
プロビドン-ヨウ素	マイラン		ポビドンヨウ素10%は、手術前後の消毒剤として使用される防腐剤です。
スカルペルブレード nº11	B・ブラウン	BB511	炭素鋼、無菌
スプリングシザー	ヘンリー・シャイン	600-4826	外科用ハサミ 31 castroviejo
外科用鉗子	アスクラップ	BD33R	マイクロ鉗子、0.20mmチップ
サージカルシザー	アスクラップ	MA873R	マイクロアイリスシザー、カーブドシュラップチップ
SurgiPro 7.0	メドトロニック(Coviden)	VP-702-X	非吸収性モノフィラメントポリプロピレン縫合糸は、一般的な軟部組織結紮に使用が推奨されています。