Ultrasonografi af voksne mandlige urinveje til urin-funktionelle test
Summary
Vi beskriver brugen af højfrekvente ultralyd med kontrast Imaging som en metode til at måle blærevolumen, blære vægtykkelse, urin hastighed, ugyldig volumen, ugyldig varighed og urethral diameter. Denne strategi kan bruges til at vurdere annullering af dysfunktion og behandlings effektivitet i forskellige musemodeller af lavere urinvejs dysfunktion (LUTD).
Abstract
Forekomsten af klinisk benign prostatahyperplasi (BPH) og lavere Urinvejssymptomer (LUTS) er stigende på grund af den aldrende befolkning, hvilket resulterer i en betydelig økonomisk og livskvalitet af livet byrde. Transgene og andre musemodeller er blevet udviklet for at genskabe forskellige aspekter af denne multifaktorielle sygdom; Men, metoder til præcist kvantificere urin dysfunktion og effektiviteten af nye terapeutiske muligheder mangler. Her beskriver vi en metode, der kan bruges til at måle blærevolumen og detrusor vægtykkelse, urin hastighed, ugyldig volumen og ugyldig varighed og urethral diameter. Dette vil gøre det muligt at evaluere sygdomsprogression og behandlings effektivitet over tid. Mus blev bedøvet med isofluran, og blæren blev visualiseret ved ultralyd. For ikke-kontrast Imaging, et 3D-billede blev taget af blæren til at beregne volumen og evaluere form; blære væggens tykkelse blev målt fra dette billede. For kontrast-forbedret billeddannelse, et kateter blev placeret gennem kuplen af blæren ved hjælp af en 27-gauge nål tilsluttet en sprøjte ved PE50 slanger. En bolt på 0,5 mL kontrast blev inbrugt i blæren, indtil en vandladning hændelse indtraf. Urethral diameter blev bestemt på tidspunktet for prøve vinduet for Doppler hastighed under den første annullerings hændelse. Hastighed blev målt for hver efterfølgende hændelse, der gav en strømningshastighed. Afslutningsvis, høj frekvens ultralyd viste sig at være en effektiv metode til vurdering af blære og urethral målinger under urin funktion i mus. Denne teknik kan være nyttig ved vurderingen af nye terapier for BPH/LUTS i en eksperimentel indstilling.
Introduction
Benign prostatahyperplasi (BPH) er en sygdom, der udvikler sig hos mænd, når de bliver gamle og påvirker næsten 90% af mænd over 80 år af1,2. Selv om udviklingen af BPH generelt er forbundet med aldring, andre faktorer, herunder fedme og metabolisk syndrom kan føre til BPH i relativt yngre mænd3,4. Mange mænd med BPH udvikler lavere Urinvejssymptomer (LUTS), der reducerer deres livskvalitet betydeligt, og nogle oplever komplikationer, der kan omfatte blødning, infektion, blære udløb obstruktion (BOO), blæresten, og nyresvigt. Udgifterne til behandling af BPH overstiger $4.000.000.000 årligt5,6,7. Diagnose af LUTS forårsaget af BPH generelt afhængig af brugen af AUA symptom Index (AUASI) score, uroflowmetry, og vurdering af prostata størrelse8. Den ætiologi af BPH/LUTS er kompleks og multifaktoriel, og sygdomsudvikling og progression har været forbundet med prostatahyperplasi (prostata proliferation), glat muskulatur kontraktilitet, og fibrose. Nuværende behandlinger omfatter brug af α-adrenerge blokkere til at regulere glatte muskeltonus i blæren og prostata til at lindre LUTS og/eller 5α-reduktase hæmmere til at mindske androgen metabolisme og mindske prostata størrelse. Bedre sygdomsmodeller, murine og andre, at tillade den nøjagtige undersøgelse af virkningerne af varierede årsags-og terapeutiske faktorer i denne sygdomsproces over tid er meget ønskværdigt9.
Gnaver modeller er blevet flittigt brugt til at studere urodynamik; men de fleste undersøgelser er fokuseret på kvindelig vandladning og sygdom10. For fuldt ud at undersøge alle aspekter af mandlige LUTS, gnaver modeller er blevet udviklet og anvendes til at studere forskellige aspekter af BPH, herunder ændringer i cellulære spredning, glat muskelfunktion, kollagen deposition, og inflammation11, 12 , 13 , 14. men, gnaver og menneskelig prostata anatomi er forskellige. Mens den menneskelige prostata er kompakt og indkapslet af et kondenseret fibromulært lag, den gnaver prostata er lobular; og disse forskelle komplicerer direkte sammenligninger af sygdomsprogression og behandlings effektivitet. Derudover er LUTS svære at vurdere i mus, da det ikke er muligt at måle gider direkte. I stedet, nuværende metoder til at studere sygdom korrelere histologiske funktioner med fysiologiske egenskaber (dvs. blærevolumen og vægtykkelse med uroflowmetry, void spot assays, og cystometry Endpoint data) at sammenligne niveauet af urin dysfunktion mellem BPH-model og kontroldyr12,15,16,17,18. Fysiologiske egenskaber evalueres ofte som post mortem-nekropsy-endepunkter, og der er en manglende evne inden for det samme dyr til at observere BOO over tid. For nylig har vi identificeret en underinddeling af bækken urinrøret (den prostatiske urinrøret), hvor eksogene hormon implantater forårsage en indsnævring baseret på post mortem nekropsy vurderinger12. De nuværende metoder giver ikke mulighed for direkte, in vivo vurdering af urethral indsnævring under tømning.
Ultralyd er en ikke-invasiv diagnostisk og evaluering teknik, der med succes har været anvendt i andre sygdomsmodeller. Det bruges til at kvantificere organ volumen og vurdere vaskulære flow19,20,21. Ultralyd bruges også til at visualisere og vejlede mikroinjektioner, der giver mulighed for målrettede injektioner af stamceller eller andre lægemidler, og til at evaluere systolisk og diastolisk hjertefunktion.
Denne protokol beskriver brugen af højfrekvente ultralyd til at evaluere lavere urinvejs anatomi og vurdere urin fysiologi i bedøvet mus. Vi beskriver brugen af ultralyd til måling af blærevolumen og vægtykkelse. Vi beskriver også brugen af kontrastforstærket ultralyd til måling af urin hastighed, urinvolumen, ugyldig varighed og urinrøret diameter. Brugen af ultralyd giver en mere omfattende forståelse af den nedre urinvejene in vivo, afgør, hvordan sygdommen ændrer normal tømning funktion, og giver os værktøjerne til bedre at evaluere effektiviteten af nye terapeutiske muligheder. I øjeblikket er den non-Contrast Imaging Protocol ikke-Terminal, mens den nuværende kontrast-Enhanced Imaging Protocol er en Terminal procedure.
Protocol
Representative Results
Discussion
De nuværende teknikker til vurdering af gnaveres nedre urinveje begrænses af deres evne til direkte at korrelere ændringer i den nedladende fysiologi med ændringer i den prostatiske histologi som følge af sygdomsprogression. Void spot assays og uroflowmetry kan bruges til at vurdere spontane vandladning hændelser i gnavere, og disse teknikker kan bruges til at evaluere ændringer over en periode på15,16,17. For begge tekn…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi vil gerne takke Emily Ricke, kristen Uchtmann, og Ricke Lab for deres hjælp med husdyrhold og feedback på dette manuskript. Vi vil gerne takke NIDDK og NIEHS for deres økonomiske støtte til disse undersøgelser: U54 DK104310 (WAR, JAM, PCM, CMV, DEB), R01 ES001332 (WAR, CMV), K12 DK100022 (TTL, AR-A, DH). Indholdet er eneansvaret for forfatterne og repræsenterer ikke de officielle synspunkter af 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 |
Riferimenti
- Kirby, R. S. The natural history of benign prostatic hyperplasia: what have we learned in the last decade. Urology. 5, 3-6 (2000).
- Berry, S. J., Coffey, D. S., Walsh, P. C., Ewing, L. L. The development of human benign prostatic hyperplasia with age. Journal of Urology. 132 (3), 474-479 (1984).
- Lotti, F., et al. Elevated body mass index correlates with higher seminal plasma interleukin 8 levels and ultrasonographic abnormalities of the prostate in men attending an andrology clinic for infertility. Journal of Endocrinological Investigation. 34 (10), 336-342 (2011).
- Lotti, F., et al. Metabolic syndrome and prostate abnormalities in male subjects of infertile couples. Asian Journal of Andrology. 16 (2), 295-304 (2014).
- Chute, C. G., et al. The prevalence of prostatism: a population-based survey of urinary symptoms. Journal of Urology. 150 (1), 85-89 (1993).
- Isaacs, J. T., Coffey, D. S. Etiology and disease process of benign prostatic hyperplasia. Prostate Supplemental. 2, 33-50 (1989).
- Kortt, M. A., Bootman, J. L. The economics of benign prostatic hyperplasia treatment: a literature review. Clinical Therapeutics. 18 (6), 1227-1241 (1996).
- Abrams, P., et al. Evaluation and treatment of lower urinary tract symptoms in older men. Journal of Urology. 181 (4), 1779-1787 (2009).
- Roehrborn, C. G. Benign prostatic hyperplasia: an overview. Reviews Urology. 7, 3-14 (2005).
- Andersson, K. E., Soler, R., Fullhase, C. Rodent models for urodynamic investigation. Neurourology and Urodynamics. 30 (5), 636-646 (2011).
- Nicholson, T. M., et al. Estrogen receptor-alpha is a key mediator and therapeutic target for bladder complications of benign prostatic hyperplasia. Journal of Urology. 193 (2), 722-729 (2015).
- Nicholson, T. M., et al. Testosterone and 17beta-estradiol induce glandular prostatic growth, bladder outlet obstruction, and voiding dysfunction in male mice. Endocrinology. 153 (11), 5556-5565 (2012).
- Ricke, W. A., et al. In Utero and Lactational TCDD Exposure Increases Susceptibility to Lower Urinary Tract Dysfunction in Adulthood. Toxicological Sciences. 150 (2), 429-440 (2016).
- Bell-Cohn, A., Mazur, D. J., Hall, C. C., Schaeffer, A. J., Thumbikat, P. Uropathogenic Escherichia coli-Induced Fibrosis, leading to Lower Urinary Tract Symptoms, is associated with Type-2 cytokine signaling. American Journal of Physiology Renal Physiology. , (2019).
- Wegner, K. A., et al. Void spot assay procedural optimization and software for rapid and objective quantification of rodent voiding function, including overlapping urine spots. American Journal of Physiology Renal Physiology. , (2018).
- Bjorling, D. E., et al. Evaluation of voiding assays in mice: impact of genetic strains and sex. American Journal of Physiology Renal Physiology. 308 (12), 1369-1378 (2015).
- Leung, Y. Y., Schwarz, E. M., Silvers, C. R., Messing, E. M., Wood, R. W. Uroflow in murine urethritis. Urology. 64 (2), 378-382 (2004).
- Fry, C. H., et al. Animal models and their use in understanding lower urinary tract dysfunction. Neurourology and Urodynamics. 29 (4), 603-608 (2010).
- Khoo, S. W., Han, D. C. The use of ultrasound in vascular procedures. Surgical Clinics of North America. 91 (1), 173-184 (2011).
- Hunter, L. E., Simpson, J. M. Prenatal screening for structural congenital heart disease. Nature Reviews Cardiology. 11 (6), 323-334 (2014).
- Hammoud, G. M., Ibdah, J. A. Utility of endoscopic ultrasound in patients with portal hypertension. World Journal of Gastroenterology. 20 (39), 14230-14236 (2014).
- Sikes, R. A., Thomsen, S., Petrow, V., Neubauer, B. L., Chung, L. W. Inhibition of experimentally induced mouse prostatic hyperplasia by castration or steroid antagonist administration. Biology of Reproduction. 43 (2), 353-362 (1990).
- Mizoguchi, S., et al. Effects of Estrogen Receptor beta Stimulation in a Rat Model of Non-Bacterial Prostatic Inflammation. Prostate. 77 (7), 803-811 (2017).
- Pandita, R. K., Fujiwara, M., Alm, P., Andersson, K. E. Cystometric evaluation of bladder function in non-anesthetized mice with and without bladder outlet obstruction. Journal of Urology. 164 (4), 1385-1389 (2000).
