Kirurgiske stadier av blæren silikonpupper er beskrevet ved hjelp av 3-D stillasene i murine og rotte modeller. For å teste effekten av biomateriale konfigurasjoner for bruk i blæren silikonpupper, er teknikker for både våken og bedøvet cystometry presentert.
Nedsatt funksjon og kontinens for urin er kritisk avhengig av riktig funksjon av urinblæren, som lagrer urin ved lavt trykk og utstøter det med en nøyaktig orkestrert sammentrekning. En rekke medfødte og ervervede urologiske anomalier inkludert bakre urinrør ventiler, benign prostatahyperplasi, og nevrogen blære sekundært til ryggmargsbrokk / ryggmargsskade kan resultere i patologisk vev ombygging fører til nedsatt etterlevelse og redusert kapasitet en. Funksjonell eller anatomisk obstruksjon av urinveiene er ofte forbundet med disse forholdene, og kan føre til urininkontinens og nyreskader av økt lagring og du gjør press 2. Kirurgisk implantasjon av gastrointestinale segmenter å utvide orgel kapasiteten og redusere intravesikal press representerer den primære kirurgisk behandling for disse lidelsene når medisinsk behandling svikter tre. Imidlertid er denne tilnærmingen hemmeed ved begrensning av tilgjengelig donor vev, og er forbundet med betydelige komplikasjoner, inkludert kroniske urinveisinfeksjon, metabolsk forstyrrelse, urin stein formasjon, og sekundær malignitet 4,5.
Aktuell forskning i blæren tissue engineering er sterkt fokusert på å identifisere biomateriale konfigurasjoner som kan støtte regenerering av vev ved defekte områder. Konvensjonell 3-D stillasene kommer fra naturlige og syntetiske polymerer som liten intestinal submucosa og poly-glykolsyre har vist noe kortsiktig suksess i støtte uroteliale og glatt muskelregenerasjonenen samt tilrettelegge for økt organ lagringskapasitet i både dyremodeller og i klinikk 6,7. Men svikt i stillaset mekanisk integritet og biokompatibilitet ofte resultere i skadelig fibrose 8, pode kontraktur 9, og forkalkning 10, og dermed øke risikoen for implantatet svikt og trenger FOr sekundære kirurgiske prosedyrer. I tillegg har restaurering av normale ugyldig kjennetegn som benytter standard biomateriale konstruerer for styrking cystoplasty ennå ikke oppnådd, og derfor forskning og utvikling av nye matriser som kan fylle denne rollen trengs.
For å lykkes med å utvikle og evaluere optimale biomaterialer for klinisk blære styrking, må effekten forskning først bli utført i standardiserte dyremodeller med detaljerte kirurgiske metoder og funksjonelle resultatet vurderinger. Vi har tidligere rapportert ved bruk av en blære silikonpupper modell i mus for å fastslå potensialet i silke fibroin-baserte stillasene å megle vev regenerering og funksjonelle annullere egenskaper. 11,12 Cystometric analyser av denne modellen har vist at variasjoner i strukturelle og mekaniske implantat eiendommer kan påvirke de resulterende Urodynamiske funksjonene i vevet konstruerte blærer 11,12. Positiv korrelasjonsjoner mellom graden av matrix-mediert vev regenerering bestemt histologisk og funksjonelt etterlevelse og kapasiteten vurderes av cystometry ble demonstrert i denne modellen 11,12. Disse resultatene derfor foreslå at funksjonelle vurderinger av biomateriale konfigurasjoner i gnagere blære styrking systemer kan være et nyttig format for å vurdere stillaset eiendommer og etablere in vivo mulighetsstudie før store dyrestudier og kliniske distribusjon. I denne studien vil vi presentere ulike kirurgiske stadier av blæren silikonpupper i både mus og rotter med silke stillasene og demonstrere teknikker for våken og bedøvet cystometry.
Cystometric evalueringer av biomateriale konfigurasjoner etter implantering og blære silikonpupper i små dyremodeller representerer en viktig validering skritt i å identifisere optimale strukturelle og mekaniske egenskaper til matrise design til bruk i kliniske situasjoner. I denne studien, beskriver vi kirurgiske metoder for å utføre blære silikonpupper i mus og rotter samt cystometric teknikker for å bestemme Urodynamiske egenskaper konstruerte organer for funksjonelle vurderinger. Vi har benyttet disse teknikkene i flere forsøk med både mus og rotter, med hvert forsøk bestående av 30 + gnagere uten store problemer. Vår forskning laboratorium er en mangfoldig konglomerat av grunnleggende forskere og lege kirurger, og kirurger med minst 5-6 års post-graduate kirurgisk trening utført de prosessuelle aspektene ved disse eksperimentene.
Uavhengig av type biomateriale brukes, stor difference mellom augmenting blæren i rotter versus mus er størrelsen på blæren. På grunn av mindre blære størrelse, er disseksjon og inkorporering av biomateriale mer teknisk vanskelig i musen. Til hjelp i visualisering, kan en kirurgisk mikroskop brukes. Siden størrelsen på blæren hos rotter er større, er det mer mottagelig for situasjoner der mer enn én prosedyre å utføre forsøk på blæren (f.eks styrking og plassering av cystostomy kateter). I tillegg beskriver protokollen over bruken av PE-50 rør for rotta 13, men selv større størrelse katetre, opp til PE-100 har vært brukt, spesielt for langsiktige studier 14. Hos mus, kan en mindre kaliber som PE-10 rør benyttes 15,16, men det bør holdes i bakhodet at mindre og mer bøyelige rør ikke kan overføre trykkforandringer til svingeren nøyaktig. Også den alternative metoden for å sikre kateteret på dorsum (trinn 8 * ovenfor) er gjort i miCE grunn av deres mindre kroppsstørrelse og den butte spissen nålen og IV cap er for tungvint. Ulempen med dette er behovet for anestesi å trekke enden av kateteret i det subkutane posen før cystometry.
Studier har vist at i de første første dagene (0-4 dager) etter plassering av kateter, cystometry avslørte høye blære trykk og overaktivitet med lave ugyldig volumer. Disse funnene dukket opp for å stabilisere seg rundt sjette-syvende dag 14,17 og derfor er trolig den ideelle tidspunktet for cystometric evaluering. Men de fleste rapporter i litteraturen utføre cystometry løpet av de første 3 dagene av kateterisering 18, og dette utgjør den store variasjonen i de ovennevnte parametere i forhold til tid. Forlate suprapubisk kateter for en varighet lenger enn 3 dager bærer med seg tilleggslidelser som risiko for stein, dislodgement, infeksjon, hematuri og okklusjon av kateter med rusk.
<p class = "jove_content"> Ulike infusjonshastigheter under cystometry har blitt beskrevet fra 1-3mL/hr for mus 15,16 og 10-11mL/hr for rotter 13,19,20. Supraphysiologic infusjonshastigheter kan forårsake falskt forhøyede press 14. Vi bruker en infusjonshastighet på 12,5 mL / min (0,75 ml / time) for mus og 100 mL / min (6 ml / time) for rotter i oppsett vår, men lavere priser kan også benyttes. Temperaturen på fysiologisk saltvann bør være minst romtemperatur, men varm (37 °) saltvann er mer optimal for å unngå blære overaktivitet provoserte med instilling kald løsning. I våken cystometry, er det avgjørende å tillate stabilisering av ugyldig mønster som dyret blir justert til buret, som i vår erfaring krever en periode på ~ 10-20 minutter. Etter dette, kan vanlige vannlating sykluser bli registrert for 45-120 minutter eller ved minimum 3-4 ugyldig sykluser. Dyret bør observeres i sanntid siden dyret er fritt Moving og komplikasjoner som vrir eller vridning på kateteret kan endre cystometric analyse. Begrense miljømessige støy under cystometry er ønskelig å redusere dyrs bevegelse og etterfølgende gjenstander. Bevisstløs cystometry har ikke de ledsagende problemer som våken cystometry, men flere anestetika har vist seg å hemme spontane blære sammentrekninger. Denne hemmingen tilsvarer direkte til den forventede varigheten av handlingen av anestesimidler, dvs. når de bedøvende effekt avtar, spontane sammentrekninger gjenoppta 14. Videre var presset målt når blæren oversvømmet, statistisk større i anesteserte rotter, både levende og post-mortem, indikerer en effekt på de passive etterlevelse egenskaper blæreveggen. Denne effekten er sett med pentobarbital 21, ketamin, og Chloralose IM / IP, i tillegg til inhalert halotan og intratekal nesacaine 14. En mer omfattende studie av ulike anestetika confirm dette funnet med undertrykking av vannlating refleks for både inhalasjonsanestesi (isofluran og methoxyflurane) og barbiturat (pentobarbital og thiobutabarbital) bedøvelse under moderate anestesi nivåer 17. Denne effekten ble observert med jevnt lys eller beroligende nivåer av anestesi med medisiner som fentanyl-droperidol og ketamin-diazepam, og som i forrige undersøkelse, som anestesi effekten avtok, så gjorde hemming 17. For denne prosedyren, kan uretan intraperitoneal injeksjonene brukes siden det har blitt demonstrert at refleks vannlating er bevart, mens også muliggjør tilstrekkelig anestesi 17,22. Videre er ingen effekt observert med hensyn til vannlating press 23. Suprapubisk kateter for cystometry er beskrevet her, siden intraurethral kateterisering har vist seg å ha høyere blære trykk kurver og lavere strømningshastigheter i samsvar med relativ blære uttak obstruksjon 24.Videre er intraurethral kateterisering kun mulig i anesteserte dyr, og selv da, kan kateterisering være vanskelig, spesielt i mannlige gnagere og mus.I konklusjonen, er valget av hvilken modell som skal brukes til blære silikonpupper og / eller cystometric analyse avhengig målene i spesifikke studier. Fra et teknisk synspunkt rotte modellen har klart fordel for de grunner diskutert ovenfor. Imidlertid kan musen modellen brukes i studier som evaluerte rollene til spesifikke gen-kodede sluttprodukter i sykdommer i urinveiene, på grunn av deres følsomhet for genetisk manipulasjon. Dette er vanligvis ikke gjennomførbart i rotte.
Awake cystometry mest nøyaktig etterligner normal fysiologisk tilstand hvor disse dyrene gjennomgår sine vannlating sykluser, og så, er sannsynligvis å gi et mer pålitelig fysiologisk fastsettelse av blærefunksjon. Videre confounding variable av direkte effekter av ennesthetics på blærefunksjon unngås.
The authors have nothing to disclose.
Disse studiene ble finansiert, delvis ved Barnas Hospital Boston Urologi Endowment Inntekter fondet og National Institutes of Health tilskudd NIBIB P41-EB002520 (Kaplan); NIDDK T32-DK60442 (Freeman); NIDDK 1K99-DK083616 (Mauney). Vi erkjenner Dr. Peter Zvara fra University of Vermont om bistand i å etablere teknikk for cystostomy rør plassering og cystometry.
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 |