Inductie van urethrale strictuur gevolgd door uretroplastiek van het buccaal slijmvliestransplantaat in een rattenmodel

Samenvatting

In het huidige protocol werd een urethrale strictuurinductie ontwikkeld bij Wistar-ratten, gevolgd door urethrale reconstructie met een buccaal slijmvliestransplantaat. Er werd een retrograde urethrogram en laser-Doppler-beoordeling uitgevoerd, waarbij de urethrale reconstructie (na strictuurvorming) en de plaatsing van het transplantaat werden gevalideerd.

Samenvatting

Urethrale reconstructie is een belangrijk expertisegebied voor urologen. Het mondslijmvlies wordt als de beste optie beschouwd wanneer urethrale transplantatie noodzakelijk is, hoewel het in sommige gevallen ongepast is of moet worden geoptimaliseerd om een bepaalde vernauwing te herstellen. Daarom is het ontwikkelen van innovatieve procedures en het evalueren van hun vermeende succes in experimentele modellen van cruciaal belang om aan de klinische behoefte te voldoen. Met dit doel beschrijft deze studie een protocol waarbij urethrale strictuur werd geïnduceerd door elektrocauterisatie bij Wistar-ratten. Urethrale reconstructie werd 1 week later uitgevoerd met een buccaal slijmvliestransplantaat, geoogst uit de onderlip en op een ventrale onlay-manier geplaatst. Een retrograde urethrogram toonde een significante verbetering van de urethrale diameter na urethroplastiek in vergelijking met de respectieve waarde na strictuurinductie. Bovendien werd de plaatsing van het transplantaat beoordeeld door middel van bloedperfusieanalyse met behulp van laserdoppler. Zoals verwacht kwam een donkerblauw gebied overeen met het niet-gevasculariseerde buccale slijmvliestransplantaat. Deze procedure kan met succes het normale pathofysiologische proces van urethrale beschadiging en weefselmodulatie simuleren, evenals urethrale reconstructie met behulp van een buccaal slijmvliestransplantaat op een reproduceerbare manier, en dienen als basis voor toekomstig onderzoek op basis van weefselmanipulatie of urethrale transplantaten.

Inleiding

Urethrale reconstructie is een grote uitdaging voor urologische chirurgen bij de behandeling van urethrale schade in het kader van vernauwingen, trauma of aangeboren afwijkingen¹. Met curatieve intentie is uretroplastiek de voorkeursbehandeling voor de meeste patiënten, met lange (>2 cm) en anterieure urethrale defecten die een vorm van substitutie vereisen uretroplastiek². Veel weefsels zijn gebruikt als urethrale vervangers, waaronder huidtransplantaten van volledige of gespleten dikte van genitale of extragenitale gebieden, blaaswandslijmvlies of het wijdverspreide mondslijmvlies². Buccale slijmvliestransplantaten hebben verschillende voordelen, zoals afkomstig uit een natte en haarloze omgeving, gemakkelijk te oogsten, resistent zijn tegen infecties, een dik epitheel, een verminderde kans op pseudo-divertikelvorming en een dunne lamina, waardoor vroege inbibitie en inosculatie mogelijk is³. In tegenstelling tot flappen hebben transplantaten geen bloedtoevoer, afhankelijk van het vaatbed van de ontvanger om te overleven⁴.

Diermodellen van transplantaten of flappen zijn op grote schaal gebruikt om chirurgische technieken te ontwikkelen of te verfijnen, weefselfysiologie, onderliggende mechanismen en oorzaken van falen te bestuderen en te begrijpen, en innovatieve behandelingsstrategieën te evalueren ^5,6. Hoewel grotere dieren de technische uitvoering vergemakkelijken, zijn knaagdieren, namelijk ratten en muizen, gemakkelijker te hanteren en te onderhouden, resistent tegen ziekten, kosteneffectiever en, belangrijker nog, met de instrumenten om moleculaire mechanismen te onderzoeken, cruciaal om innovatieve therapieën te testen ^5,6. Er zijn verschillende modellen van flappen en transplantaten beschreven bij ratten met behulp van verschillende weefsels, namelijk huid, botten, spieren⁶, bloedvaten⁵ en zelfs vaste organen⁷. Er is echter weinig onderzoek in muizenmodellen naar transplantaten voor urethrale reconstructie of weefselmanipulatie.

Desalniettemin is de vooruitgang in de translationele wetenschap afhankelijk van diermodellen die ziekten nabootsen. Tot nu toe is de lokale pathofysiologische omgeving niet aangepakt, aangezien urethrale reconstructie onmiddellijk na de vernauwing wordt uitgevoerd. Hierin heeft deze studie tot doel een urethrale reconstructie uit te voeren met behulp van een buccaal slijmvliestransplantaat in een lokale pathofysiologische omgeving. Met dit doel werd de urethrale strictuur 1 week voor de reconstructie geïnduceerd. Dit experimentele model, uitgevoerd bij ratten, maakt het mogelijk om innovatieve therapieën te testen en hun moleculaire mechanismen en klinische voordelen in de toekomst te onderzoeken.

Protocol

Alle dierproeven zijn uitgevoerd in overeenstemming met Richtlijn 2010/63/EU. De procedures zijn goedgekeurd door de institutionele instantie voor dierenwelzijn, met een vergunning van DGAV, de Portugese bevoegde autoriteit voor dierenbescherming (vergunningsnummer 0421/000/000/2021). Voor het huidige onderzoek werden mannelijke Wistar Han IGS (Crl:WI(Han)-ratten (400-500 g) op de leeftijd van 12-14 weken gebruikt. De dieren zijn afkomstig van een commerciële bron (zie Materiaaltabel).

1. Bereiding van oplossingen

1. Verdovende oplossing
   1. Vul een spuit van 3 ml met 2,3 ml medetomidine (1 mg/ml; 0,715 mg/kg lichaamsgewicht) en breng over naar een centrifugebuis van 15 ml.
   2. Vul een spuit van 3 ml met 1,55 ml fentanyl (0,05 mg/ml; 0,02 mg/kg lichaamsgewicht) en breng over naar dezelfde centrifugebuis van 15 ml.
   3. Vul een spuit van 10 ml met 6,15 ml midazolam (5 mg/ml; 9,5 mg/kg lichaamsgewicht) en breng over naar dezelfde centrifugebuis van 15 ml, waardoor een verdovingsoplossing van 10 ml ontstaat.
   4. Label de tube en bewaar deze bij 4 °C in het donker.
      OPMERKING: Deze anesthesiecombinatie (medetomidine, fentanyl en midazolam) biedt een chirurgisch anesthesievenster tot 3 uur. De toediening van atipamezol en flumazenil kan het effect ongedaan maken.
2. Anti-kalmerende oplossing
   1. Vul een spuit van 1 ml met 0,7 ml atipamezol (5 mg/ml; 3,72 mg/kg lichaamsgewicht) en breng over naar een centrifugebuis van 15 ml.
   2. Vul een spuit van 10 ml met 9,3 ml flumazenil (0,1 mg/ml; 1,56 mg/kg lichaamsgewicht) en breng over naar dezelfde centrifugebuis van 15 ml, waardoor een anti-kalmerende oplossing van 10 ml ontstaat.
   3. Label de tube en bewaar deze bij 4 °C in het donker.
3. Postoperatieve analgesie-oplossingen
   1. Vul een spuit van 1 ml met 0,5 ml carprofen (50 mg/ml; 5 mg/kg lichaamsgewicht) en breng over naar een centrifugebuis van 15 ml.
   2. Voeg 9,5 ml NaCl-oplossing (0,9%) toe en verkrijg een carprofenoplossing van 10 ml.
   3. Vul een spuit van 1 ml met 1 ml buprenorfine (0,3 mg/ml; 0,01-0,05 mg/kg lichaamsgewicht) en breng over naar een centrifugebuis van 15 ml.
   4. Voeg 9 ml NaCl-oplossing (0,9%) toe en verkrijg een buprenorfine-oplossing van 10 ml.
   5. Label de tubes en bewaar ze bij 4 °C in het donker.
4. Perioperatief antibioticum
   1. Vul een spuit van 2,5 ml met 2,5 ml enrofloxacine (25 mg/ml; 10 mg/kg lichaamsgewicht) en breng over naar een centrifugebuis van 15 ml.
   2. Voeg 7,5 ml NaCl-oplossing (0,9%) toe en verkrijg een enrofloxacine-oplossing van 10 ml.
   3. Label de tube en bewaar deze bij 4 °C in het donker.
      OPMERKING: De details van alle reagentia voor de bereiding van de bovenstaande oplossingen staan vermeld in de materiaaltabel.

2. Chirurgische inductie van urethrale strictuur

OPMERKING: De chirurgische ingrepen werden uitgevoerd met behulp van een stereomicroscoop (10x) (zie Materiaaltabel).

1. Steriliseer alle chirurgische instrumenten voor gebruik: scalpelmesje (nummer 11), puntige pincet, veerschaar, chirurgische pincet, oogheelkundige naaldhouder, chirurgische schaar en een naaldhouder. Gebruik steriele wattenbolletjes om het operatieveld schoon te maken.
2. Vul de spuit met de verdovingsoplossing voordat u de rat vasthoudt.
3. Houd het dier in bedwang met een buis of een handdoek en til de staart op om de buik bloot te leggen.
4. Houd het dier in bedwang en voer een intraperitoneale injectie uit met de verdovingsoplossing (bereid in stap 1.1).
5. Test de terugtrekkingsreflexen van het pedaal van de rat om de anesthesie te beoordelen.
6. Breng beschermende ooggel aan in beide ogen van het dier. Voer een subcutane injectie uit van de antibiotische oplossing (bereid in stap 1.1), met 10 mg/kg lichaamsgewicht.
7. Plaats de rat in de dorsale decubituspositie op een verwarmd kussen en gebruik een dissectiemicroscoop met een vergroting van 10x of 20x om de chirurgische ingreep uit te voeren.
8. Reinig de penis en de omliggende buikhuid met povidonjodium (100 mg/ml).
9. Trek de voorhuid handmatig terug en plaats een oppervlakkige hechting (7.0 hechting; zie Materiaaltabel) in het dorsale aspect van de eikel van de penis om tractie op de penis uit te oefenen, waarbij u de naaldhouder op zijn plaats laat om de penis teruggetrokken te houden.
10. Plaats een veneuze katheter van 22 G in de urethra voor katheterisatie met behulp van een glijmiddel.
11. Voer met behulp van een chirurgisch scalpelmesje (nummer 11) een longitudinale ventrale incisie van 1 cm uit in de huid van de penis.
12. Gebruik de puntige pincet en de veerschaar om de weefsellagen van de penis te ontleden totdat de urethra ter hoogte van de middelste schacht bloot komt te liggen.
13. Breng met een elektrocauterisatieapparaat (zie Materiaaltabel) gedurende 1 s een stroom van 10 W aan in de laterale aspecten van de urethra (op één plaats aan elke kant), ventraal ter hoogte van de middenschacht van de penis.
14. Sluit de incisie met een 6.0 resorbeerbare lopende hechting (zie Materiaaltabel).
15. Verwijder de urethrale katheter. Verwijder de tractiehechting van de penis.
16. Voer de subcutane injectie van analgesie uit: Carprofen met 5 mg/kg lichaamsgewicht en buprenorfine met 0,03 mg/kg lichaamsgewicht.
17. Vul de spuit met de anti-sedatieve oplossing (bereid in stap 1.2) en vul, met het dier in ventrale decubitus, de losse huid op om een subcutane injectie met de anti-sedatieve oplossing toe te dienen.

3. Chirurgische ingreep van urethroplastiek met een buccaal slijmvliestransplantaat

OPMERKING: De chirurgische ingrepen werden uitgevoerd met behulp van een stereomicroscoop (10x) (zie Materiaaltabel).

1. Steriliseer alle chirurgische instrumenten die nodig zijn voor deze ingreep: puntige pincet, veerschaar, oogheelkundige naaldhouder, chirurgische schaar, naaldhouder, drie muggentangen en een scalpelmesje (nummer 11). Gebruik kleine sponzen om het operatieveld schoon te maken.
2. Dien de verdoving, het antibioticum, de fixatie toe en plaats het dier zoals eerder beschreven (stappen 2.2-2.8).
3. Reinig het mondslijmvlies van de onderlip, de penis en de omliggende buikhuid met povidonjodium (100 mg/ml).
4. Plaats drie hechtingen (7.0 hechtingen) in de onderlip, aan beide zijden en in het midden, en laat in elke hechting een mug achter om de onderlip terug te trekken en het binnenste slijmvlies bloot te leggen.
5. Oogst met behulp van een veerschaar en een puntige pincet een transplantaat met een diameter van 4 mm van het binnenste mondslijmvlies van de onderlip en plaats deze in een kleine recipiënt met steriele zoutoplossing (0,9% NaCl).
6. Breng compressie aan in het donorgebied met een spons voor hemostase.
7. Verwijder de eerder geplaatste hechtingen van de onderlip.
8. Ontbloot de penis zoals eerder beschreven (stap 2.9).
9. Plaats een veneuze katheter van 22 G in de urethra voor katheterisatie met behulp van een glijmiddel.
10. Gebruik een veerschaar om een omtrek, subcoronale incisie en handschoen de penis tot aan de basis.
11. Gebruik de puntige pincet en de veerschaar om de resterende lagen te ontleden en de urethra bloot te leggen.
12. Voer met behulp van een chirurgisch scalpelmesje (nummer 11) en een veerschaar een longitudinale ventrale incisie uit, beginnend 3 mm distaal van de coronale sulcus in een verlenging van 4 mm, waarbij de urethra wordt gespatuleerd ter hoogte van de eerder geïnduceerde strictuur (stap 2).
13. Plaats twee hechtingen van 7.0 materiaal, één aan elke kant van de spatulatie, en laat in elk een mug achter om de urethra terug te trekken.
14. Plaats twee 7.0 niet-resorbeerbare hechtingen, één aan elk uiteinde van de spatel.
15. Plaats het buccale slijmvliestransplantaat op een ventrale onlay-manier met de slijmvlieszijde naar het urethrale lumen gericht.
16. Haal een van de hechtingen door het transplantaatuiteinde en voer een halve ellips uit met een lopende hechting.
17. Herhaal stap 3.15 en stap 3.16 met de andere hechting aan de andere kant van het transplantaat.
18. Verwijder de urethrale katheter. Verplaats de huid van de penis.
19. Sluit de omtrek, subcoronale incisie met een 6.0 resorbeerbare onderbroken hechting.
20. Verwijder de tractiehechting van de penis.
21. Dien de analgesie toe, gevolgd door de anti-sedatieve oplossing, zoals beschreven in stap 2.16-2.17.

4. Postoperatieve monitoring

1. Observeer de ratten drie tot vier keer per uur en bevestig hun herstel van anesthesie. Bewaak de ademhaling en beoordeel pedaal- en oogreflexen.
2. Subcutaan analgesie injecteren om de 12 uur gedurende 48 uur.
   OPMERKING: Carprofen werd toegediend met een lichaamsgewicht van 1 ml/500 mg lichaamsgewicht en buprenorfine met een dosis van 0,5 ml/500 mg lichaamsgewicht (zie tabel met materialen).
3. Geef zacht voedsel gedurende 48 uur na elke procedure en geef ad libitum water.
4. Houd de ratten dagelijks in de gaten na de operatie en registreer hun gezondheidstoestand en uiterlijk op de operatieplaats. Geëvalueerde symptomen zijn onder meer gezichtsuitdrukking, vocalisatie, activiteitstoestand, elk teken van pijn, inname van eten en drinken, plassen en bloeden.

5. Evaluatie van de bloedperfusie

OPMERKING: De bloedstroom wordt gemeten direct vóór de inductie van de strictuur, onmiddellijk voor de uretroplastiek en onmiddellijk na de uretroplastiek.

1. Voer laser Doppler-perfusiebeeldvorming uit.
   1. Verdoof de ratten met behulp van de verdovingsoplossing (stap 1.1).
   2. Leg de rat op rugligging op een verwarmingskussen van 37 °C met penistractie, zoals beschreven in stap 2.9.
   3. Start de laser Doppler-perfusieimager (zie Tabel met materialen) om gegevens te verkrijgen. Stel vooraf het interessegebied in dat door de laserstraal moet worden gelezen.
   4. Breng de anti-sedatieve oplossing (stap 1.2) aan om de anesthesie ongedaan te maken.
   5. Teken met behulp van de beeldanalysesoftware het interessegebied (ROI) rond het gebied van de penis en registreer de fluxwaarden in de loop van de tijd.

6. Radiografisch onderzoek

OPMERKING: Bevestiging van vernauwingsinductie en vernauwingsresolutie na uretroplastiek worden bevestigd met een retrograde urethrogram. Deze evaluatie wordt uitgevoerd 1 week na strictuurinductie (vóór urethroplastiek) en 2 weken na urethroplastiek.

1. Voer een retrograde urethrogram uit met behulp van een monoplan-angiografiesysteem (zie Materiaaltabel).
   1. Verdoof de ratten met behulp van de verdovingsoplossing.
   2. Plaats het dier op de angiografiematras in een rechter schuine decubitus, met penistractie, zoals beschreven in stap 2.9.
   3. Richt de kegelstraal op het bekkengebied van het dier, inclusief de penis.
   4. Plaats een veneuze katheter van 22 G die 2 mm in de distale urethra is geplaatst.
   5. Begin met het indruppelen van 1 ml jodium radiografisch contrastmateriaal (1:1 verhouding van 623 mg/ml iopromide-oplossing en 0,9% NaCl) in de urethra.
   6. Voer tegelijkertijd een gewone radiografie uit om het radiografische contrast te identificeren dat voldoet aan het urethrale lumen en om de urethrale diameter te beoordelen.
   7. Na voltooiing van de beeldvorming keert u de anesthesie terug met de anti-sedatieve oplossing.

7. Euthanasie

OPMERKING: Euthanasie wordt 3 weken na uretroplastiek uitgevoerd (4 weken na strictuurinductie), onmiddellijk na de laatste perfusie-evaluatie.

1. Vul een spuit van 2,5 ml met 2 ml/kg pentobarbitalnatrium (400 mg/ml).
2. Voer een intraperitoneale injectie van de oplossing uit om het dier te euthanaseren.

Resultaten

In totaal werden 12 mannelijke Wistar-ratten, met een gewicht van 400-500 g en 12-14 weken oud, gebruikt voor urethrale strictuurinductie. Een retrograde urethrogram (RUG1) werd 1^{week later 8} uitgevoerd, wat het succes van de techniek bevestigde. De urethrale diameter werd gemeten in millimeters ter hoogte van de strictuurinductie. Hierna werd een urethroplastiek met een buccaal slijmvliestransplantaat uitgevoerd in het ventrale vlak van de urethra van de rat. Dezelfde ratten werden 14 dagen na de...

Discussie

Urethroplastiek met buccale slijmvliestransplantaten is een belangrijke hoeksteen bij urethrale reconstructie. Er moeten echter innovatieve procedures worden ontwikkeld om de reeds beschreven procedures te optimaliseren en nieuwe vast te stellen, zoals weefselmanipulatiematerialen en biologische transplantaten, om complicaties en morbiditeit te verminderen. Er zijn verschillende procedures gepubliceerd om preklinische modellen op te stellen en chirurgische technieken te definiëren. Souza et ^al.1 v...

Materialen

```html

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Atipamezole	OrionPharma		ANTISEDAN (atipamezole) is geïndiceerd voor de omkering van de sedatieve en analgetische effecten.
Buprenorfine	RichterPharma		Buprenorfine is een derivaat van het opioïde alkaloïde thebaïne dat een krachtiger (25-40 keer) en langer werkend analgeticum is dan morfine.
Carl Zeiss Opmi-1 FC chirurgisch stereomicroscoop	Carl Zeiss Microscopy, Duitsland		OPMI 1 FC van ZEISS symboliseert kwaliteit, precisie en betrouwbaarheid. Het handmatige systeem is eenvoudig te gebruiken en levert beelden met hoge getrouwheid met de legendarische ZEISS-optica.
Carprofen	Zoetis		Carprofen is een niet-steroïdale anti-inflammatoire drug (NSAID) van de propionzuurklasse.
Catheter 22 G. x 1''	B Braun	Introcan Safety	IV-catheter van gefluoreerd ethyleenpropyleen (FEP) met stevigere constructie voor arteriële toegang.
Enrofloxacine	Bayer		Enrofloxacine is een fluorquinolon-antibioticum.
Fentanyl	Braun	3644960	Fentanyl is een krachtig synthetisch opioïde analgeticum.
Flumazenil	Fresenius Kabi		Benzodiazepine-antagonist wordt gebruikt voor de volledige of gedeeltelijke omkering van de sedatieve effecten veroorzaakt door benzodiazepinen.
Hoge temperatuur cauter	Fiab	F7244	Sterke dispositief cauter, steriele, hoge temperatuur (1200 °C), 28 mm fijne tip.
Instillagel gel	Farco-pharma		Cellulose-gebaseerd glijmiddel met lokale anesthetische en desinfecterende eigenschappen.
Iopromide	Bayer		Niet-ionisch injecteerbaar contrastmiddel, met jodium.
Laser Doppler beeldvormingssysteem (perfusie imager moorLDI2-HIR en toegewijde software)	MoorLDI-V6.0, Moor Instruments Ltd, Axminster, UK	5710	De angiogenesemodellen gebruiken Laser Doppler beeldvorming om de bloedperfusie in de achterste ledematen te beoordelen, waarvan er één chirurgisch wordt geligeerd. Toegewijde meet- en vergelijkingssoftware maakt de definitie van interessegebieden mogelijk voor bloedstroombeoordeling op het ischemische versus niet-ischemische ledemaat om een ​​'reperfusion ratio' vast te stellen die zo vaak als nodig kan worden beoordeeld en gedurende een aantal dagen op hetzelfde onderwerp.
Lubrithal ooggel	Dechra		Ooggel gebruikt bij dieren voor preventie van droge ogen tijdens anesthesie. Smeer- en vochtinbrengende werking op het hoornvlies en bindvlies.
Mannelijke Wistar Han IGS (Crl:WI(Han) ratten	Charles River Laboratories, Spanje		Twaalf tot veertien weken oud
Metedomidin	Virbac	037/01/07RFVPT	Medetomidine is een synthetisch geneesmiddel dat als chirurgisch anestheticum wordt gebruikt.
Midazolam	Labesfal		Benzodiazepinemedicatie wordt gebruikt voor anesthesie en procedurele sedatie.
Monoplan angiografiesysteem	Philips Medical Systems	Azurion 7 M20	Een stationair diagnostisch fluoroscopisch röntgensysteem dat specifiek is ontworpen om de mogelijkheden van gebruikers te optimaliseren om de anatomie en functie van de bloedvaten van het hart, de hersenen en andere organen, evenals het lymfestelsel visueel en kwantitatief te evalueren.
Muggentang	Henry Schein	102-4346	Hartman-Muggentang Hemostatic Forcep Gebogen 3-1/2" Roestvrij staal
Nadelhouder	Henry Schein	100-2570	Nadelhouder Mayo-Hegar, roestvrij staal, 14 cm
Ophtalmische naaldhouder	Asico	AE-6143	Naaldhouder barranquer meest delicaat zonder vergrendeling
Pentobarbital Natrium	Ecuphar		Pentobarbital Natrium is het natriumzout van pentobarbital dat wordt gebruikt voor euthanasie.
Gescherpte pincetten	Aesculap	BD335R	Microforceps, 0,30 mm tip
Polysorb 6.0	Medtronic (Covidien)	UL-101	Gescotteerde synthetische absorbeerbare hechtdraad gericht op het verminderen van de ontstekingsreactie in weefsels, gevolgd door geleidelijke inkapsing van de hechtdraad door bindweefsel.
Providoon-jodium	Mylan		Povidon-jodium 10% is een antisepticum, gebruikt als ontsmettingsmiddel voor en na een operatie.
Scalpelmesje nr. 11	B Braun	BB511	Koolstofstaal, sterieel
Verenschaar	Henry Schein	600-4826	Chirurgische schaar 31 castroviejo
Chirurgische pincetten	Aesculap	BD33R	Microforceps, 0,20 mm tip
Chirurgische schaar	Aesculap	MA873R	Micro Iris Scissor, gebogen punten
SurgiPro 7.0	Medtronic (Coviden)	VP-702-X	Niet-absorbeerbare monofilamentpolypropyleen hechtdraad geïndiceerd voor gebruik bij algemene zachte weefselligatie.

```