このプロトコルは、ペディキュラス、血管化、脱管化された回腸パッチと、カニューレチューブを経由して一時的に外出した尿路迂回を用い、再現可能な膀胱増大を実現する標準化されたラット腸嚢胞形成術モデルを記述します。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
方法論記事
* These authors contributed equally
このプロトコルは、ペディキュラス、血管化、脱管化された回腸パッチと、カニューレチューブを経由して一時的に外出した尿路迂回を用い、再現可能な膀胱増大を実現する標準化されたラット腸嚢胞形成術モデルを記述します。
腸セグメントを用いた膀胱増強は、保存的治療が失敗した場合、膀胱容量が低いまたは従順性が低い患者にとっての基盤的な再建手術として残っています。臨床的関連性があるにもかかわらず、手術の原理を管理された前臨床環境で信頼性高くモデル化する標準化され再現可能なプロトコルが不足しているため、実験の進展や詳細な研究は制限されています。ここでは、血管化・脱管化された回腸パッチをペディキュア(有茎)として用いて、自然膀胱を補強する段階的なラット腸嚢胞形成術プロトコルを紹介します。手術には、正中開腹術、制御された曝露、保持縫合による膀胱安定化、外部カニューレチューブフォーリーによる尿路迂回、腸系膜ペディクルを保有した短い回腸節の分離、脱管術、膀胱壁との無緊張吻合が含まれます。腸間膜灌流の維持、ペディクルトーションの予防、防水縫合の確保、カテーテルの通密性の確保に重点が置かれており、これらは処置の成功と再現性に不可欠です。8匹の非生存ラットを用いたハイパースペクトルイメージング(HSI)を用いた代表的な術中検証では、主要な手術後も組織の酸素供給と腸区間の灌流が維持され、この手術終了時の組織生存性を支持しました。したがって、本プロトコルはラット腸嚢胞形成術の再現性のある外科的実施のための標準化された実験的アプローチを提供します。モデルの潜在的な後継応用には、代謝および電解質の変化、感染感受性、粘液生成、異形成症や悪性腫瘍の誘導などがあり、今後の生存研究で取り組むべき課題です。
生理的な尿道機能は高い生活の質を維持するために不可欠であり、効果的な尿の貯蔵と排尿は尿禁、社会的健康、そして全体的な健康に不可欠です。膀胱機能に影響を与える障害は、尿失禁、再発性感染症、腎障害、日常生活への深刻な悪影響など、重大な罹患率を引き起こすことがあります。
先天性および後天性膀胱の病理は著しい機能障害を引き起こす可能性があり、保存的治療や薬物療法が不十分な場合には外科的介入が必要になることが多いです。後尿道弁1、膀胱および排肛外翻症、尿道上裂2,3などの先天異常は、容量が小さく、従順性の低い膀胱と関連し、上尿路の悪化リスクを高めます。同様に、骨髄異形成症4、多発性硬化症5、脊髄損傷6などの神経疾患も、神経性膀胱機能障害を引き起こし、膀胱の貯蔵と排出の両方の機能が損なわれます。さらに、結核7型や血吸虫症8型などの感染症性病因は膀胱壁線維症を誘発し、従順性を低下させ、二次合併症の素因となる可能性があります。難治性の場合、膀胱増強は貯蔵能力の向上、膀胱内圧の低下、腎機能の維持に効果的な戦略となり、最終的には生活の質を向上させ、長期的な合併症を軽減します。
アメリカ泌尿器学会(AUA)の過活動膀胱ガイドラインによれば、膀胱増強(腸嚢胞形成術)は、膀胱容量の低下、服従性の低下、または保存的管理に抵抗する排尿筋過活動の患者に適応されます。1888年にティッツォーニとフォッジによって犬のモデル10を用いて最初に記述され、その後1899年から11年にフォン・ミクリッツによって人間適用に適応された腸嚢胞形成術は、尿の貯蔵圧を下げ、神経性膀胱、膀胱外反症、後尿道弁など様々な膀胱機能障害に伴う腎障害や失禁のリスクを軽減するための標準的な外科的アプローチとして今もなお使われています。13歳。
従来の腸嚢胞形成術は、冠状面または矢状面のいずれかで膀胱を三角面まで二重化し、その後脱管化された腸セグメント12を挿入します。回腸は最も頻繁に利用される腸区画で、通常は回盲弁12の近位25〜40cmで採取されます。回腸が不適切な場合、S状結腸が優先される代替手段となります。
この手術は長期的な耐久性と高い患者満足率を提供しますが、消化管組織の尿路への導入には代謝障害、膀胱結石の形成、悪性腫瘍のリスク増加など顕著な欠点があります。
これらの潜在的な合併症を踏まえ、根本的なメカニズムを探り、手術技術を洗練し、代替の増強材料を評価するためには、統制研究が極めて必要とされています。齧歯類モデルはこれらの側面を調査するための構造的かつ再現可能な環境を提供し、酸塩基バランスや電解質の乱れを含む増強後の代謝適応を研究者が解析できるようにします。さらに、時間をかけた膀胱組織の再構築を観察でき、線維症、尿路上皮再生、拡張された部位の統合についての洞察を提供します。さらに、腸嚢胞形成術に伴う悪性腫瘍のリスク増加を考慮すると、齧歯類モデルは時間経過による組織病理学的変化を研究し、発がんの早期マーカーを特定する機会を提供します。重要なのは、このようなモデルがバイオマテリアルや組織工学の応用研究を促進し、発がん性および免疫原性リスクが低い代替増強材料の道を開く可能性があることです12。
齧歯類やその他の種における実験的な膀胱増強モデルは報告されていますが、ラットの回腸腸嚢胞形成術における正中開腹術による直接比較の標準化された段階的プロトコルは存在しません。以前のラット研究では、古典的な増強膀胱形成術を実験モデルとして確立し、血清筋形成術やレーザー支援による腸嚢胞形成術などの変異を記載しました18,19,20。その後の研究では、長期的な組織病理学的および細菌学的変化、腫瘍の発生、輸送生理学、機能的転帰に取り組み、部分的な膀胱移植や腸粘膜の尿路上皮への光力学的置換などの追加の再建的修正も検討されました 21,22,23,24,25,26,27.これらの研究を総合すると、ラット増強モデルは存在しますが、範囲は異様であり、主に実現可能性、生物学的後遺症、生理学的、または特定の再建的修飾に焦点を当てていることが示されています。.したがって、本研究の目的は、ラットにおける正中開腹術による標準化された腸嚢胞形成術の詳細な手順ガイドを提示することです。このプロトコルは生存を回避する環境で確立されています。長期観察を必要とする応用は可能ですが、術後の回復と縦断的フォローアップを伴う生存研究環境への適応が必要になるかもしれません。これには機能的アウトカムの評価、術後の失敗メカニズム、時間経過による組織再生、組織工学的統合などが含まれます。
本モデルは、臨床的な腸嚢胞形成術の主要な技術原理を制御されたラット環境で再現しつつ、標準化された実験実装にも適しているよう設計されました。脱管化回腸斑が選ばれたのは、脱管化が腸の内在性収縮力を低下させ、臨床的増強でよく用いられる再建原理をよりよく反映するためです。ペディキュアで血管化されたセグメントを使用することで、腸間膜灌流の保存が可能となり、移植片準備中および後の組織生存率の直接評価が可能になります。カニューレチューブによる外出尿路迂回を導入し、手術中の膀胱排出を制御し、再建区画の標準化された術中評価を容易にしました。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
本文書に記載されたすべての動物処置は認定施設内で行われ、ドイツ・カールスルーエのバーデン・ヴュルテンベルク州議会の施設動物ケア・利用委員会(IACUC)によって承認が与えられています(35-9185.81/G-62/23)。実験動物は、施設のプロトコルに従い、ドイツの動物福祉に関する法律の遵守、さらに欧州共同体理事会(2010/63/EU)およびARRIVEガイドラインに準拠して取り扱われました。Janvier Labsから入手した8〜12週齢、体重400gのオスのスプラグ・ドーリーラット(n = 8)を用い、1週間の順応期間を経て使用しました。
1. 麻酔および鎮痛
2. 操作部位および計器準備
3. 正中開腹術による外科的アクセス
4. 小腸および尿便の特定と準備(図1)
5. 外部尿路迂回のためのカニューレチューブフォーリーの設置および固定(図1)

図1:外出尿カニューレチューブフォーリー挿入による小腸および膀胱の準備。 (A) 小腸および膀胱の同定および近似(A.1–A.2)。(B) 腹膜の剥離による膀胱の動員(B.1–B.4)。(C) 膀胱ドームにステイ縫合線を設置する(C.1–C.5)。(D) 膀胱壁の剥離(膀胱切開術)(D.1–D.2)。(E) ステイ縫合線の置換(E.1–E.6)。(F) 膀胱切開術による外部尿路迂回のためのカニューレ挿入(F.1–F.5)。(G) 外カニューレ管セグメントの腹壁固定(G.1–G.9)。(H) カニューレチューブ先端の固定および最終膀胱内挿入(H.1–H.9)。(I) フォーリーとして説明された調製およびカニューレチューブ設置を要約した回路図。太い点線は小腸を表しています。細い点線は膀胱を表しています。黒い四角は、次の写真で拡大された画像部分を表しています。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。
6. 小腸区画の分離(図2)

図2:膀胱増強のための小腸区画の同定と分離。 (A) 膀胱増強に適した小腸区画の動員および同定(A.1–A.4)。(B)残存する腸ループ(B.1–B.4)から選択された小腸区画の切断。(C)残留ルミナル内容物の排出(C.1–C.4)。(D) 残存する小腸ループの口腔末端と口腔末端の分離および位置調整。(E) 後続の増大のために準備された孤立小腸区画。(F) セグメント選択と分離を要約した回路図。太い点線は孤立した小腸のセグメントを表しています。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。
7. 腸の準備と膀胱増強(図3)

図3:小腸パッチの構築および環状膀胱増強吻合。 (A) 小腸区画の解離および準備(移植片準備)(A.1–A.3)。(B) 移植片の角辺の切除(B.1–B.3)。(C) 移植片と膀胱開口部の間にアンカリングステッチを挿入して吻合を開始する(C.1–C.4)。(D) 移植片と膀胱切開マージンを整列させるための固定点の固定(D.1–D.2)。(E) 膀胱壁への膀胱増強パッチの環状吻合(E.1–E.15)。(F)残存する小腸組織が円錐形の尖ったキャップ状の閉鎖(F.1–F.6)。(G) 臓器の解剖学的位置への再配置(G.1–G.2)。(H) グラフト準備および膀胱増強、吻合の要約を示す概略図。太い点線は小腸の部分を表しています。細い点線は膀胱壁の開口部を表しています。白い矢印は針を表しています。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。
8. 端から端までの小腸吻合(図4)

図4:端から端までの小腸吻合および腸系膜欠損閉合。 (A) 無腸および腸間膜境界におけるアライメント縫合の配置(A.1–A.10)。(B) 2本の前壁近似縫合(B.1–B.4)の設置。(C)後壁の露出と2本の後壁近似縫合(C.1–C.4)の設置。(D) 吻合を完成させるために6本すべての縫合糸を順次結びます(D.1–D.6)。(E) 拡大した端から端への吻合(E.1–E.2)。(F) 内臓ヘルニアを防ぐために縫合を中断して閉鎖する腸間膜欠損(F.1–F.8)。(G) 端から端までの小腸吻合の概略図。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。
9. 最終段階と考慮事項
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
このプロトコル後の組織生存可能性を確認するため、8匹のラットで組織の酸素供給と灌流を評価しました(表1)。腸嚢胞形成術の前に、組織の酸素飽和度(StO₂)および灌流率(NIR)を可視化するために小腸のハイパースペクトル画像診断(HSI)が行われました(図5A.1)。陰性対照として、大動脈のクランプにより最大低灌流が誘発されました(図5A.2)。代表的な組織領域のHSIは、持続的な灌流を評価するための主要な手術手順後に繰り返し実施されました(図5B.1–5B.4)。
この視覚的定量解析により、腹部アクセス後の小腸の生理的な組織の酸素供給および灌流が示されました(図5C.1–5C.2、「
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
本研究は、ラットにおける腸嚢胞形成術の再現性のある手術プロトコルを提供します。これには、正中開腹術、体外カニュレーション、そして脱管化された回腸節の組み込みが含まれます。この技術は、TizzoniとFoggiが説明した膀胱増強の原理に従い、精密な麻酔、無菌調製、尿の流出のための外部カニュレーション、血管化小腸パッチの採取を組み合わせることで、齧歯類モデルに適応させています。
このプロトコルは生存困難な環境で実施・検証されました。しかし、この研究は、研究者が縦断観察のための生存環境に適応できる膀胱増強のためのトランスレーショナルプラットフォームを確立しました。長期的な機能的アウトカムの研究は今後も研究の対象となっています。
いくつかの修正により、このプロトコルの用途が広がります。現在のプロトコルは末期段階に限定されていますが、将来の生存研究の技術的基盤となる可能性があります。このような適応には、標準化された回復、臨床モニタリング、鎮痛、感染予防、尿路引流管理、あ...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
利益相反は申告されていません。
著者らは、バーデン・ヴュルテンベルク州科学・研究芸術省(MWK)およびドイツ研究財団(DFG)が助成金INST 35/1314-1 FUGGおよびINST 35/1503-1 FUGGを通じて支援しているデータ保存SDS@hdサービスを感謝いたします。さらに、著者らはドイツ・ハイデルベルクの国立腫瘍疾患センター(NCT)の体系的なポスドクプログラムおよび外科腫瘍学プログラムを通じての支援に感謝の意を表します。また、バーデン・ヴュルテンベルク州議会が承認したイノベーション・キャンパス・ヘルス+ライフサイエンス・アライアンス・ハイデルベルク・マンハイムへの国家資金による支援にも感謝します。これはアレクサンダー・シュトゥディエ・フィッシャーの構造化されたポスドクプログラム「人工知能・健康(AIH)」のプログラムであり、DKFZ、EMBL、ハイデルベルク大学、ハイデルベルク大学病院、マンハイム大学病院、中央精神衛生研究所の共同プロジェクトです。 そしてマックス・プランク医学研究所の研究機関です。さらに、マンハイム大学医療センターのDKFZヘクターがん研究所を通じての支援に感謝いたします。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| アトラウマティック製剤用鉗子 | Aesculap | FB395R | DE BAKEY ATRAUMATA 非外傷性鉗子、直型 |
| ブラントオーバーホルトクランプ | Aesculap | BJ012R | BABY-MIXTER製剤および結紮クランプ、曲型、180 mm |
| 洗浄および転流用カテーテルチューブフォーリー | Mdk Mart | 23-CA-CD-UL-CD | カテーテルG18(チューブのみ転流カテーテルの洗浄に使用) |
| カルプロフェン | cp pharma | 115 | カルプロフェン0.5%(5%、50 mg/mLを1:10希釈)(Carprosol) |
| コットンウールスワブ | Amazon | ASIN: B0FPDB8ZGS | 非滅菌コットンウールスワブ(生存実験用オートクレーブ) |
| 速吸収性ポリフィラメント4-0縫合糸 | COVIDIEN | SV-494 | 吸収性ポリグリラクチン製単針ポリフィラメント外科用縫合糸、P-13針付き |
| 固定ロッド | legefirm | 500343896 | Y字型金属固定ロッドとして使用される音叉 |
| フォーリーカテーテル | B. Braun | 4242010-02 | 転流カテーテルとして使用する20ゲージ50 mm Introcan Safety 2カテーテル |
| ガーゼスワブ | Medrull | ASIN: B09164D1JG | 滅菌ガーゼスワブ |
| 加熱パッド | Royal Gardineer | IP67 | Royal Gardineer ヒーターパッド サイズS、20ワット |
| ハイパースペクトルイメージングカメラシステム | Diaspective Vision | TIVITA Tissue Halogen | 検証用HSIシステム |
| イソフルラン | Piramal Critical Care | PZN / EAN 09714675 / 4150097146757 | 100%イソフルラン250 mL |
| イソフルラン気化器 | UNO ROESTVASTSTAAL BV | 180000002 | イソフルラン気化器 |
| 等張塩化ナトリウム溶液 | B. Braun | ASIN: B007PZJOQ4 | 0.9%塩化ナトリウム溶液 |
| ケタミン | cp pharma | 1202 | ケタミン10%(100 mg/mL) |
| 金属カテーテル | BD (Beckton, Dickinson) | 301300 | BD Microlance 3カテーテル20ゲージを製剤用フックとして |
| 新生児用フェイスマスク | asia connection | ME03016-0 | 新生児用フェイスマスクサイズ#0 |
| 非吸収性モノフィラメント4-0縫合糸 | COVIDIEN | SP-670 | 非吸収性ポリプロピレン製単針モノフィラメント外科用縫合糸、C-16針付き |
| 非吸収性モノフィラメント6-0縫合糸 | COVIDIEN | VP-733-X | 非吸収性ポリプロピレン製二針モノフィラメント外科用縫合糸、CV-22針付き |
| 眼科用軟膏 | Bayer Vital GmbH | 1578681 | 5%デクスパンテノール |
| プラスチック製灌流チューブ | M. Schilling GmbH | S702NC150 | 接続チューブCOEX 150 cm |
| 製剤用はさみ | Aesculap | BC177R | JAMESON製剤用はさみ、曲型、ファインモデル、鈍端/鈍端、150 mm(6インチ) |
| ラット誘導チャンバー | wpiinc | EZ-1785 | 麻酔用誘導チャンバー |
| 鋼板 | Maschinenbau Feld GmbH | C010206 | 亜鉛メッキ鋼板、40 x 50 cm、厚さ4.0 mm |
| キシラジン | cp pharma | 1206 | キシラジン0.2%(2%、20 mg/mLを1:10希釈)(Xylavet) |