Ultrasonografía del tracto urinario masculino adulto para pruebas funcionales urinarias
Summary
Describimos el uso de ultrasonidos de alta frecuencia con imágenes de contraste como un método para medir el volumen de la vejiga, el grosor de la pared de la vejiga, la velocidad de la orina, el volumen del vacío, la duración del vacío y el diámetro uretral. Esta estrategia se puede utilizar para evaluar la disfunción de la anulación y la eficacia del tratamiento en varios modelos de ratón de disfunción del tracto urinario inferior (LUTD).
Abstract
La incidencia de hiperplasia prostática benigna clínica (HBP) y síntomas del tracto urinario inferior (LUTS) está aumentando debido al envejecimiento de la población, lo que resulta en una carga económica y de calidad de vida significativa. Se han desarrollado modelos transgénicos y otros modelos de ratón para recrear diversos aspectos de esta enfermedad multifactorial; sin embargo, faltan métodos para cuantificar con precisión la disfunción urinaria y la eficacia de nuevas opciones terapéuticas. Aquí, describimos un método que se puede utilizar para medir el volumen de la vejiga y el espesor de la pared del detrusor, la velocidad urinaria, el volumen del vacío y la duración del vacío, y el diámetro uretral. Esto permitiría evaluar la progresión de la enfermedad y la eficacia del tratamiento a lo largo del tiempo. Los ratones fueron anestesiados con isoflurano, y la vejiga fue visualizada por ultrasonido. Para las imágenes sin contraste, se tomó una imagen 3D de la vejiga para calcular el volumen y evaluar la forma; el espesor de la pared de la vejiga se midió a partir de esta imagen. Para obtener imágenes mejoradas por contraste, se colocó un catéter a través de la cúpula de la vejiga utilizando una aguja de calibre 27 conectada a una jeringa mediante un tubo PE50. Se infunde un bolo de 0,5 ml de contraste en la vejiga hasta que se produjo un evento de micción. El diámetro uretral se determinó en el punto de la ventana de muestra de velocidad Doppler durante el primer evento de anulación. La velocidad se midió para cada evento posterior, lo que produjo un caudal. En conclusión, el ultrasonido de alta frecuencia demostró ser un método eficaz para evaluar las mediciones de vejiga y uretración durante la función urinaria en ratones. Esta técnica puede ser útil en la evaluación de nuevas terapias para la HPB/LUTS en un entorno experimental.
Introduction
La hiperplasia prostática benigna (HBP) es una enfermedad que se desarrolla en los hombres a medida que envejecen y afecta a casi el 90% de los hombres mayores de 80 años de edad1,2. Aunque el desarrollo de la HPB se asocia generalmente con el envejecimiento, otros factores como la obesidad y el síndrome metabólico pueden conducir a la HPB en hombres relativamente más jóvenes3,4. Muchos hombres con HPB desarrollan síntomas del tracto urinario inferior (LUTS, por sus dados) que disminuyen significativamente su calidad de vida, y algunos experimentan complicaciones que pueden incluir sangrado, infección, obstrucción de la salida de la vejiga (BOO), cálculos en la vejiga e insuficiencia renal. El costo del tratamiento para la HPB supera los $4 mil millones anuales5,6,7. El diagnóstico de LUTS causado por la HPB generalmente se basa en el uso de la puntuación delíndice de síntomas de la AUA (AUASI), la uroflujometría y la evaluación del tamaño de la próstata 8. La etiología de la HPB/LUTS es compleja y multifactorial, y el desarrollo y progresión de la enfermedad se ha asociado con hiperplasia prostática (proliferación de próstata), contractilidad muscular lisa y fibrosis. Los tratamientos actuales incluyen el uso de bloqueadores adrenérgicos para regular el tono muscular liso dentro de la vejiga y la próstata para aliviar los inhibidores de LUTS y/o 5o-reductasa para disminuir el metabolismo de los andrógenos y disminuir el tamaño de la próstata. Mejores modelos de enfermedad, murinos y otros, para permitir el estudio preciso de los efectos de factores causales y terapéuticos variados en este proceso de enfermedad con el tiempo es altamente deseable9.
Los modelos de roedores se han utilizado ampliamente para estudiar urodinámica; sin embargo, la mayoría de los estudios se centran en la micción femenina y la enfermedad10. Con el fin de examinar completamente todos los aspectos del LUTS masculino, los modelos de roedores se han desarrollado y utilizado para estudiar diferentes aspectos de la HPB, incluyendo cambios en la proliferación celular, función muscular lisa, deposición de colágeno, y la inflamación11, 12 , 13 , 14. Sin embargo, la anatomía de roedores y próstata humana difiere. Mientras que la próstata humana es compacta y encerrada por una capa fibromuscular condensada, la próstata del roedor es lobular; y estas diferencias complican las comparaciones directas de la progresión de la enfermedad y la eficacia del tratamiento. Además, LUTS son difíciles de evaluar en ratones, ya que no es posible medir directamente las molestias. En su lugar, los métodos actuales para estudiar la enfermedad correlacionan las características histológicas con las características fisiológicas (es decir, el volumen de la vejiga y el grosor de la pared con uroflujometría, ensayos de manchas vacías y datos de punto final de cistometría) que comparan el nivel de disfunción entre el modelo de HPB y los animales de control12,15,16,17,18. Las características fisiológicas se evalúan con frecuencia como puntos finales de necropsia post mortem, y hay una incapacidad dentro del mismo animal para observar BOO a lo largo del tiempo. Recientemente, hemos identificado una subdivisión de la uretra pélvica (la uretra prostática) donde los implantes hormonales exógenos causan un estrechamiento basado en las evaluaciones de la necropsia post mortem12. Los métodos actuales no permiten la evaluación directa e in vivo del estrechamiento uretral durante el vaciado.
El ultrasonido es una técnica de diagnóstico y evaluación no invasiva que se ha utilizado con éxito en otros modelos de enfermedades. Se utiliza para cuantificar el volumen de órganos y evaluar el flujo vascular19,20,21. El ultrasonido también se utiliza para visualizar y guiar las microinyecciones, lo que permite inyecciones dirigidas de células madre u otros medicamentos, y para evaluar la función cardíaca sistólica y diastólica.
Este protocolo describe el uso de ultrasonidos de alta frecuencia para evaluar la anatomía del tracto urinario inferior y evaluar la fisiología urinaria en ratones anestesiados. Describimos el uso de ultrasonido para medir el volumen de la vejiga y el grosor de la pared. También describimos el uso de ultrasonidos mejorados por contraste para medir la velocidad de la orina, el volumen de orina, la duración del vacío y el diámetro de la uretra. El uso de ultrasonido proporciona una comprensión más completa del tracto urinario inferior in vivo, determina cómo la enfermedad altera la función de vaciado normal, y nos da las herramientas para evaluar mejor la eficacia de las nuevas opciones terapéuticas. Actualmente, el protocolo de imágenes sin contraste no es terminal, mientras que el protocolo de imagen con contraste mejorado actual es un procedimiento terminal.
Protocol
Representative Results
Discussion
Las técnicas actuales para evaluar el tracto urinario inferior de los roedores están limitadas por su capacidad de correlacionar directamente los cambios en la fisiología de anulación con los cambios en la histología prostática consecuente a la progresión de la enfermedad. Los ensayos de punto vacío y la uroflujometría se pueden utilizar para evaluar eventos espontáneos de micción en roedores, y estas técnicas se pueden utilizar para evaluar los cambios durante un período de tiempo15<…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nos gustaría agradecer a Emily Ricke, Kristen Uchtmann y el laboratorio de Ricke por su ayuda con la cría de animales y comentarios sobre este manuscrito. Nos gustaría agradecer a los NIDDK y NIEHS por su apoyo financiero para estos estudios: U54 DK104310 (WAR, JAM, PCM, CMV, DEB), R01 ES001332 (WAR, CMV), K12 DK100022 (TTL, AR-A, DH). El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa las opiniones oficiales de los 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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