Ultralyd av den voksne mannlige urinveiene for urin funksjonell testing
Summary
Vi beskriver bruken av høyfrekvent ultralyd med kontrast avbildning som en metode for å måle blærevolum, blære veggtykkelse, urin hastighet, ugyldig volum, annullert varighet og urinrør diameter. Denne strategien kan brukes til å vurdere ugyldig dysfunksjon og behandling effekt i ulike mus modeller av lavere urin skrift dysfunksjon (LUTD).
Abstract
Forekomsten av klinisk benign prostatahyperplasi (BPH) og lavere urin veis symptomer (LUTSK) er økende på grunn av den aldrende befolkningen, noe som resulterer i en betydelig økonomisk og livskvalitet byrde. Transgene og andre musemodeller har blitt utviklet for å gjenskape ulike aspekter ved denne multifaktoriell sykdommen; men metoder for å nøyaktig quantitate urin dysfunksjon og effektiviteten av nye terapeutiske alternativer mangler. Her beskriver vi en metode som kan brukes til å måle blærevolum og detrusor veggtykkelse, urin hastighet, void volum og annullert varighet, og urinrør diameter. Dette vil muliggjøre evaluering av sykdomsprogresjon og behandlingseffekt over tid. Mus ble anesthetized med isoflurane, og blæren ble visualisere ved ultralyd. For avbildning uten kontrast ble det tatt et 3D-bilde av blæren for å beregne volum og evaluere form. tykkelsen på blæreveggen ble målt fra dette bildet. For kontrast-forbedret bildebehandling, et kateter ble plassert gjennom kuppelen av blæren ved hjelp av en 27-gauge nål koblet til en sprøyte med PE50 slange. En bolus på 0,5 mL kontrast ble tilført blæren inntil en vannlating hendelse inntraff. Urinrøret diameter ble bestemt på det punktet av Doppler hastighet prøven vinduet under den første ugyldig hendelse. Velocity ble målt for hver etterfølgende hendelse gir en strømningshastighet. Som konklusjon, høyfrekvent ultralyd viste seg å være en effektiv metode for å vurdere blære og urinrør målinger under urin-funksjon i mus. Denne teknikken kan være nyttig i vurderingen av romanen terapier for BPH/LUTSK i en eksperimentell setting.
Introduction
Benign prostatahyperplasi (BPH) er en sykdom som utvikler seg i menn som de alder og påvirker nesten 90% av menn over 80 år av alder1,2. Selv om utviklingen av BPH er generelt assosiert med aldring, andre faktorer inkludert fedme og Metabolsk syndrom kan føre til BPH i relativt yngre menn3,4. Mange menn med BPH utvikle lavere urin veis symptomer (LUTSK) som signifikant redusere deres livskvalitet, og noen erfaringer komplikasjoner som kan omfatte blødning, infeksjon, blære utløp obstruksjon (BOO), blære steiner, og nyresvikt. Kostnaden for behandling for BPH overstiger $4 000 000 000 årlig5,6,7. Diagnostisering av LUTSK forårsaket av BPH generelt avhengig av bruk av AUA symptom indeks (AUASI) score, uroflowmetry, og vurdering av prostata størrelse8. Etiologi av BPH/LUTSK er kompleks og multifaktoriell, og sykdomsutvikling og progresjon har blitt assosiert med prostatahyperplasi (prostata spredning), glatt muskel contractility, og fibrose. Nåværende behandlinger inkluderer bruk av α-adrenerge blokkere å regulere glatte muskeltonus i blæren og prostata å lindre LUTSK og/eller 5 α-reduktase hemmere å redusere androgen metabolisme og redusere prostata størrelse. Bedre sykdoms modeller, murine og andre, for å tillate nøyaktig studie av virkningene av varierte årsaks-og terapeutiske faktorer i denne sykdomsprosessen over tid er svært ønskelig9.
Gnagere modeller har blitt mye brukt til å studere urodynamikk; Imidlertid er de fleste studier fokusert på kvinnelige vannlating og sykdom10. For å fullt undersøke alle aspekter av mannlig LUTSK, gnager modeller har blitt utviklet og brukt til å studere ulike aspekter av BPH inkludert endringer i mobilnettet spredning, glatt muskel funksjon, kollagen deponering, og betennelse11, 12 flere , 13 på alle , 14. men gnager og menneskelig prostata anatomi forskjellig. Mens den menneskelige prostata er kompakt og innkapslet av en kondensert fibromuscular lag, gnager prostata er lobular; og disse forskjellene kompliserer direkte sammenligninger av sykdomsprogresjon og behandlingseffekt. I tillegg er LUTSK vanskelig å vurdere i mus, siden det ikke er mulig å direkte måle bry. I stedet, aktuelle metoder for å studere sykdom relatere histologiske funksjoner med fysiologiske funksjoner (dvs., blærevolum og veggtykkelse med uroflowmetry, void flekk analyser, og cystometry endepunkt data) som sammenligner nivået av urin dysfunksjon mellom BPH modell og kontroll dyr12,15, 16,17,18. Fysiologiske funksjoner er ofte vurdert som etter obduksjon obduksjon endepunkter, og det er en manglende evne innenfor samme dyret til å observere BOO over tid. Nylig har vi identifisert en underavdeling av bekken urinrøret (prostata urinrøret) der eksogene hormon implantater forårsake en innsnevring basert på etter obduksjon obduksjon vurderinger12. Gjeldende metoder tillater ikke direkte, in vivo-vurdering av urinrør innsnevring under annullering.
Ultralyd er en ikke-invasiv diagnostisk og evaluerings teknikk som har blitt brukt i andre sykdoms modeller. Den brukes til å kvantifisere orgel volum og vurdere vaskulær Flow19,20,21. Ultralyd brukes også til å visualisere og veilede microinjections, slik at for målrettede injeksjoner av stamceller eller andre rusmidler, og for å evaluere systolisk og diastolisk hjertefunksjon.
Denne protokollen beskriver bruk av høyfrekvent ultralyd for å evaluere lavere urin veis anatomi og vurdere urin fysiologi i anesthetized mus. Vi beskriver bruken av ultralyd for måling av blærevolum og veggtykkelse. Vi beskriver også bruken av kontrast-forbedret ultralyd for å måle urin hastighet, urinvolum, void varighet, og urinrør diameter. Bruken av ultralyd gir en mer helhetlig forståelse av den nedre urinveiene in vivo, bestemmer hvordan sykdommen endrer normal ugyldig funksjon, og gir oss verktøy for å bedre evaluere effektiviteten av nye terapeutiske alternativer. For øyeblikket er ikke-kontrast bilde protokoll ikke-Terminal, mens den gjeldende kontrast forbedrede bilde protokollen er en Terminal prosedyre.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nåværende teknikker for å evaluere den nedre urinveiene av gnagere er begrenset av deres evne til å direkte relatere endringer i ugyldig fysiologi med endringer i prostatahyperplasi histologi påfølgende sykdomsprogresjon. Void flekk analyser og uroflowmetry kan brukes til å vurdere spontan vannlating hendelser i gnagere, og disse teknikkene kan brukes til å evaluere endringer over en periode15,16,17. Men for begge teknik…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker Emily Ricke, kristen Uchtmann og Ricke-laboratoriet for deres hjelp med husdyrhold og tilbakemelding på dette manuskriptet. Vi vil gjerne takke NIDDK og NIEHS for deres økonomiske støtte for disse studiene: U54 DK104310 (WAR, JAM, PCM, CMV, DEB), R01 ES001332 (krig, CMV), K12 DK100022 (TTL, AR-A, DH). Innholdet er eneansvaret til forfatterne og representerer ikke den offisielle utsikten over 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 |
References
- 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).
