Restoring External Urethral Sphincter Using Muscle-Derived Stem Cells and Injectable Matrix (An Experimental Study in Rats)

Urodynamiske undersøgelser i små gnavere bruges i vid udstrækning til at undersøge patomekanismerne for mange sygdomme og til at identificere og teste de terapeutiske mål. Den første undersøgelse gennemførte en metaanalyse, der havde til formål at fremhæve virkningerne af bedøvelsesmidlerne på den nedre urinvejsfunktion for at vælge de protokoller, der tillader jævn bedøvelse og restitution for gentagne målinger, samtidig med at blæren og urinrørets funktion bevares. Dataene omfattede en sammenligning af urodynamiske undersøgelser med forskellige typer anæstesi og den relevante urodynamik udført i vågne dyr.

Urethan blev anbefalet som bedøvelsesmiddel til undersøgelse af den nedre urinvejsfunktion, men det var kun egnet til akutte urodynamiske undersøgelser. De vigtigste fordele ved urethan var dets stabilitet og evne til at bevare vandladningsrefleksen. Imidlertid begrænsede dets toksicitet og kræftfremkaldende egenskaber dets anvendelse til genopretningsprocedurer.

 Meta-analysen evaluerede tilgængelige alternative anæstetiske protokoller, herunder propofol, isofluran, kombinationer af ketamin-xylazin, ketamin-medetomidin og/eller fentanyl-fluanison-midazolam. Forskellige virkninger er blevet vist blandt disse lægemidler på urinblæren, den urethrale sphincter samt på deres neuroregulering. Den laveste forekomst af bivirkninger blev observeret ved brug af en kombination af ketamin og xylazin.

In vivo laboratorieeksperimenter blev udført for at etablere og validere en rottemodel for urethral sphincter-skade og for at udvikle en metode til lækagepunktstryk (LPP) målinger, der kan udføres gentagne gange i det samme dyr.

Fireogtyve Sprague-Dawley hunrotter blev brugt i den anden undersøgelse. Alle dyr blev opereret mikroskopisk med blære- og epidural kateterimplantation. Fem dage efter kateterisering blev cystometri udført ved brug af kontinuerlig saltvandsinfusion under påvirkning af anæstesi med isofluran, ketamin-xylazin (KX) eller fentanyl-fluanison-midazolam (FFM). Efter tre vandladningscyklusser blev intratekal bupivacain administreret for at undertrykke blærrefleks sammentrækningerne. LPP-målinger blev udført ved hjælp af vertikal hældningsteknikken. Efter den indledende LPP-måling blev der udført delvis resektion (~30%) af den tværstribede urethrale lukkemuskel. Effekten blev evalueret 6 uger efter operationen ved at gentage LPP-målingen i de samme dyr.

 Resultaterne fra valideringsundersøgelsen viste 10 ud af 19 dyr, der viste fulde vandladningscyklusser under isofluran, og 9 dyr under KX anæstesi. Ingen signifikant forskel i vandladningstrykket (middel ± S 30,1 ± 2,3 vs. 26,8 ± 1,6 mmHg) og LPP (31,0 ± 2,4 vs. 28,0 ± 0,9 mmHg) blev observeret mellem henholdsvis isofluran- og KX-grupper. Refleks vandladning blev undertrykt i FFM-gruppen. Spinal anæstesi ved brug af bupivacain førte til overløbsinkontinens i alle tilfælde. Sfinkterskade forårsagede fibrotiske ændringer og en signifikant stigning i LPP (26,4 ± 2,3 før vs. 46,9 ± 4,6 mmHg efter skade, p < 0,05).

Det blev konkluderet, at KX anæstesi bevarer blærens sammentrækninger. Intratekal bupivacain eliminerer vandladningsrefleks, hvilket muliggør gentagne LPP-målinger i det samme dyr. Resektion af tværstribet sphincter resulterede i øget LPP 6 uger efter skaden. Stedet for urethral sphincter resektion helede med lokal fibrose af den skelet muskel.

 Celleterapi er blevet klinisk relevant til behandling af små muskelskader, f.eks. lukkemuskelskade. Alligevel har tidlig celledød af transplanterede myogene celler vist sig at være en hindring i vellykket celleterapi via injektion af myogene stamceller. Cellebeskyttende stilladser er blevet foreslået som en strategi til at forbedre overlevelsen af de transplanterede celler. Således undersøgte den tredje pilotundersøgelse overlevelse og integration af de transplanterede myoblaster i kombination med forskellige materialer såsom fibrin, alginat eller buffer. Derudover blev bekymringen omkring cellemærkning behandlet. Analyserne af vævskompatibilitet af stilladserne blev ekstraheret.

Det blev fundet, at det injicerede materiale i det intakte muskelvæv har tendens til at blive fordelt langs det perimysiale bindevæv med en mindre kontakt til muskelfasciklerne. Når celleberigede stilladsmaterialer blev implanteret i den kirurgiske læsion af lårmusklen, syntes både fibrin og alginatindlejring i hydrogeler og inkorporering i myoblast at beskytte cellerne.

Efter fjorten dage blev der fundet klare indikationer for integration af mærkede celler. Med hensyn til vævsreaktion blev der ikke påvist nogen fremmedlegemereaktion i fibrin- og alginat- implantaterne. Denne pilotundersøgelse peger på yderligere eksperimenter, der skal udføres med hydrogeler og leveringsteknikker.

De histologiske og immunhistokemiske undersøgelser viste et større antal overlevende MDSC'er, øget muskel/kollagen-forhold samt øget mikrokar densitet ved injektionsstederne i matrixen. Fibrin-alginat kan potentielt forbedre virkningen af transplanterede MDSC'er for at genoprette histologien og funktionen af den eksterne urethrale sphincter i en stress- urininkontinens (SUI)- rottemodel. Injektion af MDSC'er med fibrin-alginat tilbyder en lovende celleterapi til SUI- behandling.