Summary

Inductie van urethrale strictuur gevolgd door uretroplastiek van het buccaal slijmvliestransplantaat in een rattenmodel

Published: April 28, 2023
doi:

Summary

In het huidige protocol werd een urethrale strictuurinductie ontwikkeld bij Wistar-ratten, gevolgd door urethrale reconstructie met een buccaal slijmvliestransplantaat. Er werd een retrograde urethrogram en laser-Doppler-beoordeling uitgevoerd, waarbij de urethrale reconstructie (na strictuurvorming) en de plaatsing van het transplantaat werden gevalideerd.

Abstract

Urethrale reconstructie is een belangrijk expertisegebied voor urologen. Het mondslijmvlies wordt als de beste optie beschouwd wanneer urethrale transplantatie noodzakelijk is, hoewel het in sommige gevallen ongepast is of moet worden geoptimaliseerd om een bepaalde vernauwing te herstellen. Daarom is het ontwikkelen van innovatieve procedures en het evalueren van hun vermeende succes in experimentele modellen van cruciaal belang om aan de klinische behoefte te voldoen. Met dit doel beschrijft deze studie een protocol waarbij urethrale strictuur werd geïnduceerd door elektrocauterisatie bij Wistar-ratten. Urethrale reconstructie werd 1 week later uitgevoerd met een buccaal slijmvliestransplantaat, geoogst uit de onderlip en op een ventrale onlay-manier geplaatst. Een retrograde urethrogram toonde een significante verbetering van de urethrale diameter na urethroplastiek in vergelijking met de respectieve waarde na strictuurinductie. Bovendien werd de plaatsing van het transplantaat beoordeeld door middel van bloedperfusieanalyse met behulp van laserdoppler. Zoals verwacht kwam een donkerblauw gebied overeen met het niet-gevasculariseerde buccale slijmvliestransplantaat. Deze procedure kan met succes het normale pathofysiologische proces van urethrale beschadiging en weefselmodulatie simuleren, evenals urethrale reconstructie met behulp van een buccaal slijmvliestransplantaat op een reproduceerbare manier, en dienen als basis voor toekomstig onderzoek op basis van weefselmanipulatie of urethrale transplantaten.

Introduction

Urethrale reconstructie is een grote uitdaging voor urologische chirurgen bij de behandeling van urethrale schade in het kader van vernauwingen, trauma of aangeboren afwijkingen1. Met curatieve intentie is uretroplastiek de voorkeursbehandeling voor de meeste patiënten, met lange (>2 cm) en anterieure urethrale defecten die een vorm van substitutie vereisen uretroplastiek2. Veel weefsels zijn gebruikt als urethrale vervangers, waaronder huidtransplantaten van volledige of gespleten dikte van genitale of extragenitale gebieden, blaaswandslijmvlies of het wijdverspreide mondslijmvlies2. Buccale slijmvliestransplantaten hebben verschillende voordelen, zoals afkomstig uit een natte en haarloze omgeving, gemakkelijk te oogsten, resistent zijn tegen infecties, een dik epitheel, een verminderde kans op pseudo-divertikelvorming en een dunne lamina, waardoor vroege inbibitie en inosculatie mogelijk is3. In tegenstelling tot flappen hebben transplantaten geen bloedtoevoer, afhankelijk van het vaatbed van de ontvanger om te overleven4.

Diermodellen van transplantaten of flappen zijn op grote schaal gebruikt om chirurgische technieken te ontwikkelen of te verfijnen, weefselfysiologie, onderliggende mechanismen en oorzaken van falen te bestuderen en te begrijpen, en innovatieve behandelingsstrategieën te evalueren 5,6. Hoewel grotere dieren de technische uitvoering vergemakkelijken, zijn knaagdieren, namelijk ratten en muizen, gemakkelijker te hanteren en te onderhouden, resistent tegen ziekten, kosteneffectiever en, belangrijker nog, met de instrumenten om moleculaire mechanismen te onderzoeken, cruciaal om innovatieve therapieën te testen 5,6. Er zijn verschillende modellen van flappen en transplantaten beschreven bij ratten met behulp van verschillende weefsels, namelijk huid, botten, spieren6, bloedvaten5 en zelfs vaste organen7. Er is echter weinig onderzoek in muizenmodellen naar transplantaten voor urethrale reconstructie of weefselmanipulatie.

Desalniettemin is de vooruitgang in de translationele wetenschap afhankelijk van diermodellen die ziekten nabootsen. Tot nu toe is de lokale pathofysiologische omgeving niet aangepakt, aangezien urethrale reconstructie onmiddellijk na de vernauwing wordt uitgevoerd. Hierin heeft deze studie tot doel een urethrale reconstructie uit te voeren met behulp van een buccaal slijmvliestransplantaat in een lokale pathofysiologische omgeving. Met dit doel werd de urethrale strictuur 1 week voor de reconstructie geïnduceerd. Dit experimentele model, uitgevoerd bij ratten, maakt het mogelijk om innovatieve therapieën te testen en hun moleculaire mechanismen en klinische voordelen in de toekomst te onderzoeken.

Protocol

Alle dierproeven zijn uitgevoerd in overeenstemming met Richtlijn 2010/63/EU. De procedures zijn goedgekeurd door de institutionele instantie voor dierenwelzijn, met een vergunning van DGAV, de Portugese bevoegde autoriteit voor dierenbescherming (vergunningsnummer 0421/000/000/2021). Voor het huidige onderzoek werden mannelijke Wistar Han IGS (Crl:WI(Han)-ratten (400-500 g) op de leeftijd van 12-14 weken gebruikt. De dieren zijn afkomstig van een commerciële bron (zie Materiaaltabel). <p class="jov…

Representative Results

In totaal werden 12 mannelijke Wistar-ratten, met een gewicht van 400-500 g en 12-14 weken oud, gebruikt voor urethrale strictuurinductie. Een retrograde urethrogram (RUG1) werd 1week later 8 uitgevoerd, wat het succes van de techniek bevestigde. De urethrale diameter werd gemeten in millimeters ter hoogte van de strictuurinductie. Hierna werd een urethroplastiek met een buccaal slijmvliestransplantaat uitgevoerd in het ventrale vlak van de urethra van de rat. Dezelfde ratten werden 14 dagen na de…

Discussion

Urethroplastiek met buccale slijmvliestransplantaten is een belangrijke hoeksteen bij urethrale reconstructie. Er moeten echter innovatieve procedures worden ontwikkeld om de reeds beschreven procedures te optimaliseren en nieuwe vast te stellen, zoals weefselmanipulatiematerialen en biologische transplantaten, om complicaties en morbiditeit te verminderen. Er zijn verschillende procedures gepubliceerd om preklinische modellen op te stellen en chirurgische technieken te definiëren. Souza et al.1

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wij danken João Leitão, hoofd van de afdeling Radiologie van het Centro Hospitalar Universitário Lisboa Norte, en Catia Fernandes, technicus van de afdeling Radiologie van het Centro Hospitalar Universitário Lisboa Norte, voor hun medewerking bij de realisatie van urethrogrammen.

Materials

Atipamezole OrionPharma ANTISEDAN (atipamezole) is indicated for the reversal of the sedative and analgesic effects.
Buprenorphine RichterPharma Buprenorphine is a derivative of the opioid alkaloid thebaine that is a more potent (25-40 times) and longer lasting analgesic than morphine.
Carl Zeiss Opmi-1 FC Surgical Stereo Microscope Carl Zeiss Microscopy, Germany OPMI 1 FC from ZEISS symbolizes quality, precision and reliability. The manual system is easy to use and delivers high fidelity images with the legendary ZEISS optics.
Carprofen Zoetis Carprofen is a non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID) of the propionic acid class.
Catheter 22 G. x 1'' B Braun Introcan Safety IV Catheter of fluorinated ethylene propylene (FEP) with firmer construction for
arterial access.
Enrofloxacin Bayer Enrofloxacin is a fluoroquinolone antibiotic.
Fentanyl Braun 3644960 Fentanyl is a powerful synthetic opioid analgesic.
Flumazenil Fresenius Kabi Benzodiazepine antagonist is used for the complete or partial reversal of the sedative effects caused by benzodiazepines.
High temperature cautery Fiab F7244 Disposable cautery, sterile, high temperature (1200 °C), 28 mm fine tip.
Instillagel gel Farco-pharma Cellulose-based lubricant with local anaesthetic and disinfecting properties.
Iopromide Bayer Non-ionic injectable contrast medium, with iodine.
Laser Doppler imaging system (perfusion imager moorLDI2-HIR and dedicated software) MoorLDI-V6.0, Moor Instruments Ltd, Axminster, UK 5710 The angiogenesis models uses Laser Doppler imaging to assess blood perfusion in the hind limbs, one of which is ligated surgically. Dedicated measurement and comparison software allows the definition of regions of interest for blood flow assessment on the ischaemic versus non-ischaemic limb to establish a "reperfusion ratio" which can be assessed as often as needed and over a number of days on the same subject.
Lubrithal Eye Gel Dechra Eye gel used in animals for prevention of dry eyes during anaesthesia. Lubricating and moisturising action on cornea and conjunctiva.
Male Wistar Han IGS (Crl:WI(Han) rats Charles River Laboratories, Spain Twelve to fourteen-week-old
Metedomidin Virbac 037/01/07RFVPT Medetomidine is a synthetic drug used as surgical anesthetic.
Midazolam Labesfal Benzodiazepine medication is used for anesthesia and procedural sedation.
Monoplan Angiography System Philips Medical Systems Azurion 7 M20 A stationary diagnostic fluoroscopic x-ray system specifically designed to optimize the capability of users to visually and quantitatively evaluate the anatomy and function of blood vessels of the heart, brain and other organs, as well as the lymphatic system.
Mosquito forceps Henry Schein 102-4346 Hartman-Mosquito Hemostatic Forcep Curved 3-1/2" Stainless Steel
Needle Holder Henry Schein 100-2570 Needle holder Mayo-Hegar, stainless steel, 14 cm
Ophtalmic Needle Holder Asico AE-6143 Needle holder barranquer most delicate without lock
Pentobarbital Sodium Ecuphar Pentobarbital Sodium is the sodium salt of pentobarbital used for euthanasia.
Pointed Forceps Aesculap BD335R Microforceps, 0.30 mm tip
Polysorb 6.0 Medtronic (Covidien) UL-101 Coated Synthetic Absorbable Suture aimed to reduce the inflammatory reaction in tissues, followed by gradual encapsulation of the suture by fibrous connective tissue.
Providone-Iodine Mylan Povidone-iodine 10% is an antiseptic drug, used as a disinfectant before and after surgery.
Scalpel Blade nº11 B Braun BB511 Carbon steel, sterile
Spring Scissor Henry Schein 600-4826 Surgical scissors 31 castroviejo
Surgical Forceps Aesculap BD33R Microforceps, 0.20mm tip
Surgical Scissor Aesculap MA873R Micro Iris Scissor, curved shrap tips
SurgiPro 7.0 Medtronic (Coviden) VP-702-X Non-Absorbable Monofilament Polypropylene Suture indicated for use in general soft tissue ligation.

References

  1. Souza, G. F., Calado, A. A., Delcelo, R., Ortiz, V., Macedo, A. Histopathological evaluation of urethroplasty with dorsal buccal mucosa: an experimental study in rabbits. International Brazilian Journal of Urology. 34 (3), 345-354 (2008).
  2. Andrich, D. E., Mundy, A. R. Urethral strictures and their surgical treatment. BJU International. 86 (5), 571-580 (2000).
  3. Bhargava, S., Chapple, C. R., Bullock, A. J., Layton, C., MacNeil, S. Tissue-engineered buccal mucosa for substitution urethroplasty. BJU International. 93 (6), 807-811 (2004).
  4. Fu, Q., et al. Substitution urethroplasty for anterior urethral stricture repair: comparison between lingual mucosa graft and pedicled skin flap. Scandinavian Journal of Urology. 51 (6), 479-483 (2017).
  5. Blain, B., et al. Vascular grafts in the rat model: an anatomic study. Microsurgery. 21 (3), 80-83 (2001).
  6. Schmauss, D., Weinzierl, A., Schmauss, V., Harder, Y. Common rodent flap models in experimental surgery. European Surgical Research. 59 (3-4), 255-264 (2018).
  7. You, H., et al. A rat orthotopic renal transplantation model for renal allograft rejection. Journal of Visualized Experiments. (180), e63464 (2022).
  8. Park, J. H., et al. Balloon-expandable biodegradable stents versus self-expandable metallic stents: a comparison study of stent-induced tissue hyperplasia in the rat urethra. Cardiovascular and Interventional Radiology. 42 (9), 1343-1351 (2019).
  9. Martín-Cano, F., et al. Histological and immunohistochemical changes in the rat oral mucosa used as an autologous urethral graft. Journal of Pediatric Surgery. 48 (7), 1557-1564 (2013).
  10. Hofer, M. D., et al. Analysis of primary urethral wound healing in the rat. Urology. 84 (1), e1-7 (2014).
  11. Tavukcu, H. H., et al. Protective effect of platelet-rich plasma on urethral injury model of male rats. Neurourology and Urodynamics. 37 (4), 1286-1293 (2018).
check_url/65094?article_type=t

Play Video

Cite This Article
de Oliveira, P. S., Rocha, F., Vala, I. S., de Oliveira, P., Ministro, A., Santos, S. C. R. Urethral Stricture Induction Followed by Buccal Mucosa Graft Urethroplasty in a Rat Model. J. Vis. Exp. (194), e65094, doi:10.3791/65094 (2023).

View Video