Ultrasonografia del tratto urinario maschile adulto per test funzionali urinari
Summary
Descriviamo l’uso di ultrasuoni ad alta frequenza con imaging a contrasto come un metodo per misurare il volume della vescica, lo spessore della parete della vescica, la velocità delle urine, il volume del vuoto, la durata del vuoto e il diametro uretrale. Questa strategia può essere utilizzata per valutare la disfunzione di vuoto e l’efficacia del trattamento in vari modelli murini di disfunzione del tratto urinario inferiore (LUTD).
Abstract
L’incidenza di iperplasia prostatica benigna clinica (BPH) e sintomi del tratto urinario più bassi (LUTS) sta aumentando a causa dell’invecchiamento della popolazione, con conseguente significativo carico economico e di qualità della vita. Sono stati sviluppati modelli murini transgenici e di altro genere per ricreare vari aspetti di questa malattia multifattoriale; tuttavia, mancano metodi per quanticare con precisione la disfunzione urinaria e l’efficacia delle nuove opzioni terapeutiche. Qui, descriviamo un metodo che può essere utilizzato per misurare il volume della vescica e lo spessore della parete detrustore, la velocità urinaria, il volume del vuoto e la durata del vuoto e il diametro uretrale. Ciò consentirebbe la valutazione della progressione della malattia e dell’efficacia del trattamento nel tempo. I topi erano anestesizzati con isoflurane, e la vescica è stata visualizzata dagli ultrasuoni. Per l’imaging non a contrasto, è stata scattata un’immagine 3D della vescica per calcolare il volume e valutare la forma; lo spessore della parete della vescica è stato misurato da questa immagine. Per l’imaging a differenza di contrasto, un catetere è stato posizionato attraverso la cupola della vescica utilizzando un ago calibro 27 collegato a una siringa da tubi PE50. Un bolo di 0,5 mL di contrasto è stato infuso nella vescica fino a quando non si è verificato un evento di minzione. Il diametro uretrale è stato determinato nel punto della finestra campione di velocità Doppler durante il primo evento di annullamento. La velocità è stata misurata per ogni evento successivo che produce una portata. In conclusione, gli ultrasuoni ad alta frequenza si sono rivelati un metodo efficace per valutare le misurazioni della vescica e dell’uretra durante la funzione urinaria nei topi. Questa tecnica può essere utile nella valutazione di nuove terapie per BPH/LUTS in un ambiente sperimentale.
Introduction
L’iperplasia prostatica benigna (BPH) è una malattia che si sviluppa negli uomini con l’età e colpisce quasi il 90% degli uomini sopra gli 80 anni di età1,2. Anche se lo sviluppo di BPH è generalmente associato con l’invecchiamento, altri fattori tra cui l’obesità e la sindrome metabolica possono portare alla BPH negli uomini relativamente più giovani3,4. Molte persone con BPH sviluppano sintomi del tratto urinario inferiore (LUTS) che diminuiscono significativamente la loro qualità di vita, e alcune complicazioni di esperienza che possono includere sanguinamento, infezione, ostruzione della vescica (BOO), calcoli della vescica, e insufficienza renale. Il costo del trattamento per BPH supera i 4 miliardi di dollari all’anno5,6,7. La diagnosi di LUTS causata da BPH si basa generalmente sull’uso del punteggio dell’indice dei sintomi AUA (AUASI), dell’uroflowmetria e della valutazione della dimensione della prostata8. L’eziologia di BPH/LUTS è complessa e multifattoriale, e lo sviluppo e la progressione della malattia sono stati associati con l’iperplasia prostatica (proliferazione della prostata), la contrattilità muscolare liscia e la fibrosi. I trattamenti attuali includono l’uso di bloccanti di z-adrenergici per regolare il tono muscolare liscio all’interno della vescica e della prostata per alleviare gli inibitori di LUTS e/o 5-riduttivi per diminuire il metabolismo degli androgeni e diminuire la dimensione della prostata. Migliori modelli di malattia, murino e altro, per consentire lo studio accurato degli effetti dei vari fattori causali e terapeutici in questo processo di malattia nel tempo è altamente auspicabile9.
I modelli di roditore sono stati ampiamente utilizzati per studiare l’urodinamica; tuttavia, la maggior parte degli studi si concentra sulla minzione femminile e sulla malattia10. Al fine di esaminare completamente tutti gli aspetti del LUTS maschile, sono stati sviluppati e utilizzati modelli di roditori per studiare diversi aspetti della BPH, tra cui cambiamenti nella proliferazione cellulare, funzione muscolare liscia, deposizione di collagene e infiammazione11, 12 mila , 13 del sistema , 14.Tuttavia, l’anatomia dei roditori e della prostata umana differiscono. Mentre la prostata umana è compatta e racchiusa da uno strato fibromuscolare condensato, la prostata del roditore è lobulare; e queste differenze complicano il confronto diretto della progressione della malattia e dell’efficacia del trattamento. Inoltre, LUTS sono difficili da valutare nei topi, dal momento che non è possibile misurare direttamente il fastidio. Invece, gli attuali metodi per studiare la malattia correlano le caratteristiche istologiche con caratteristiche fisiologiche (ad esempio, il volume della vescica e lo spessore della parete con uroflowmetria, saggi macchia vuota e dati endpoint di cistometria) che confrontano il livello di urinaria disfunzione tra modello BPH e animali di controllo12,15,16,17,18. Le caratteristiche fisiologiche sono spesso valutate come endpoint di necropsia post-mortem, e c’è un’incapacità all’interno dello stesso animale di osservare BOO nel tempo. Recentemente, abbiamo identificato una suddivisione dell’uretra pelvica (l’uretra prostatica) dove gli impianti ormonali esogeni causano un restringimento basato sulle valutazioni di necrosa post-mortem12. I metodi attuali non consentono la valutazione diretta, in vivo, del restringimento uretrale durante l’annullamento.
L’ecografia è una tecnica diagnostica e di valutazione non invasiva che è stata utilizzata con successo in altri modelli di malattia. Viene utilizzato per quantificare il volume degli organi e valutare il flusso vascolare19,20,21. L’ecografia viene utilizzata anche per visualizzare e guidare le microiniezioni, consentendo iniezioni mirate di cellule staminali o altri farmaci, e per valutare la funzione cardiaca sistolica e diastolica.
Questo protocollo descrive l’uso di ultrasuoni ad alta frequenza per valutare l’anatomia del tratto urinario inferiore e valutare la fisiologia urinaria nei topi anestesizzati. Descriviamo l’uso di ultrasuoni per misurare il volume della vescica e lo spessore della parete. Descriviamo anche l’uso di ultrasuoni a contrasto migliorato per misurare la velocità delle urine, il volume delle urine, la durata del vuoto e il diametro dell’uretra. L’uso degli ultrasuoni fornisce una comprensione più completa del tratto urinario inferiore in vivo, determina come la malattia altera la normale funzione di svuotamento e ci fornisce gli strumenti per valutare meglio l’efficacia delle nuove opzioni terapeutiche. Attualmente, il protocollo di imaging non a contrasto non è terminale, mentre l’attuale protocollo di imaging a contrasto avanzato è una procedura terminale.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le tecniche attuali per valutare il tratto urinario inferiore dei roditori sono limitate dalla loro capacità di correlare direttamente i cambiamenti nella fisiologia di voiding con cambiamenti nell’istologia prostatica conseguente alla progressione della malattia. I saggi spot void e l’uroflowmetry possono essere utilizzati per valutare gli eventi di minzione spontanea nei roditori, e queste tecniche possono essere utilizzate per valutare i cambiamenti in un periodo di tempo15,<sup cla…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ringraziamo Emily Ricke, Kristen Uchtmann e il laboratorio Ricke per la loro assistenza con l’allevamento degli animali e il feedback su questo manoscritto. Vorremmo ringraziare il NIDDK e NIEHS per il loro sostegno finanziario per questi studi: U54 DK104310 (WAR, JAM, PCM, CMV, DEB), R01 ES001332 (WAR, CMV), K12 DK100022 (TTL, AR-A, DH). Il contenuto è di esclusiva responsabilità degli autori e non rappresenta le opinioni ufficiali della NIH.
Materials
| 21mm Clear Tubing | Supera Anesthesia Innov | 301-150 | |
| 27 gauge needle | BD | Z192376 | |
| 4 port Manifold | Supera Anesthesia Innov | RES536 | |
| DEFINITY | Lantheus Medical Imaging | DE4 | |
| F/AIR Canister | Supera Anesthesia Innov | 80120 | |
| Graefe forceps (Serrated, Straight) | F.S.T. | 11050-10 | |
| Inlet/Outlet Fittings | Supera Anesthesia Innov | VAP203/4 | |
| Isoflurane | Midwest Vet Supply | 193.33161.3 | |
| Isoflurane Vaporizer | Supera Anesthesia Innov | VAP3000 | |
| MV707 probe | Fujifilm VisualSonics Inc | ||
| Oxygen Flowmeter | Supera Anesthesia Innov | OXY660 | |
| Polyethylene 50 tubing | BD | 427516 | |
| Pressure Reg/Gauge | Supera Anesthesia Innov | OXY508 | |
| Rebreathing Circuits | Supera Anesthesia Innov | CIR529 | |
| Small Mice Nose Cone | Supera Anesthesia Inov | ACC526 | |
| Sterile saline | Midwest Vet Supply | 193.74504.3 | NaCl 0.9%, Injectable |
| Straight Sharp/Blunt Scissors | Fine Scientific Tools (F.S.T) | 14054-13 | |
| Syringe | BD | 309646 | 5mL |
| Vevo 770 | Fujifilm VisualSonics Inc | ||
| VIALMIX | Lantheus Medical Imaging | VMIX |
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