< Terug naar vorige pagina

Project

Translationeel onderzoek naar nieuwe behandelingen voor bekkenbodemaandoeningen

Bekkenbodemdysfuncties, waaronder vaginale prolaps (“pelvic organ prolapse” of POP; ook verzakking in het Nederlands) en het genito-urinair syndroom van de menopauze (GSM) vallen, verminderen de levenskwaliteit van veel vrouwen. De steunpilaar van de behandeling van POP is chirurgisch herstel, waarbij gebruik wordt gemaakt van eigen weefsel of vervangend materiaal. In de praktijk gaat het dan om wat men meestal “netjes” of “matjes” noemt, in het medisch vakjargon “mesh” geheten. Chirurgisch herstel kan complicaties veroorzaken, en dat is nog meer het geval wanneer mesh gebruikt wordt. De gouden standaard in de behandeling van GSM is hormonale vervangingstherapie. Heel wat patiënten staan niet open voor deze strategie vanwege het gepercipieerde of reële hoger risico op kanker. Lasertherapie wordt momenteel als een alternatief voorgesteld, niet alleen voor GSM maar recent ook voor POP- en urinaire incontinentie. Het algemene doel van dit proefschrift was om nieuwe behandelingsmodaliteiten voor POP en GSM te onderzoeken. Als translationele onderzoeksgroep gebruiken we verschillende diermodellen. Ratten en konijnen werden gebruikt voor onderzoek naar de gastheerrespons op nieuwe afbreekbare elektro-gesponnen implantaten die de natuurlijke extra cellulaire matrix nabootsen. Deze laatste werden gekozen omdat ze de ingroei van nieuw weefsel zouden verbeteren terwijl ze gelijktijdig geresorbeerd worden en finaal ook verdwijnen. Ook schapen werden gebruikt; eerstens voor de verdere karakterisering van veranderingen in de vagina gedurende relevante fasen in de levenscyclus van ooien, in het bijzonder de menopauze. Verder werden ooien ook gebruikt om het effect Er: YAG-laserbehandeling op gesimuleerde vaginale atrofie (als proxy voor GSM) te beoordelen. Ten laatste werden ook ooien gebruikt om de gastheerrespons op de nieuwe elektro-gesponnen implantaten voor vaginale reconstructie te meten.

Om de vaginale veranderingen tijdens relevante fases in het leven van schapen te karakteriseren, verzamelden we stalen vaginaal weefsel bij prepubertaire, jong volwassen, na de eerste vaginale bevalling, na meerdere bevallingen en ook na chirurgische menopauze. Bij het schaap nemen de vaginale afmetingen toe tijdens de adolescentie tot he niveau van de reproductieve fase; na bilaterale ovariëctomie namen de afmetingen af. De meest opvallende veranderingen in de biomechanische eigenschappen van ooien op bovengenoemde tijdstippen, is een toename van de laxiteit van de distale vagina één jaar na de eerste bevalling. Na de menopause keren deze veranderingen om. De dikte van de glycogeenhoudende laag was lager in de puberteit en na castratie, dit was echter niet helemaal hetzelfde wat de dikte van het epitheel betreft. De dikte van de lamina propria en muscularis nam significant toe tijdens de pre-pubertijd. Semi-kwantitatieve bepaling van collageen wees op een minder collageen- en een hoger elastinegehalte na de eerste of latere bevallingen. Samenvattend kan men stellen dat de vaginale veranderingen op representatieve momenten tijdens het leven van ooien sterk gelijken op die welke men waarneemt bij vrouwen.

Niet-ablatieve Er: YAG-laser (2940 nm) applicaties worden vaak gebruikt in de dermatologie, maar recentelijk ook in de gynaecologie. Grote patiënten-tevredenheid scores worden genoemd, maar wij konden weinig tot geen harde gegevens over de effecten op structureel en moleculair niveau vinden. Het doel van niet-ablatieve thermische laserenergie is het induceren van een gecontroleerd sub-epitheliaal “trauma”, dat op zijn beurt een weefselreactie induceert. Het is deze reactie die de symptomen zou moeten verlichten. We deden eerst een systematische review uit om objectieve bevindingen na niet-ablatieve Er: YAG-laser applicaties op de huid en vaginale wand samen te vatten. Vanwege het gebrek aan methodologische uniformiteit, kon geen meta-analyse worden uitgevoerd; wij vatten de resultaten van ons literatuur nazicht samen in een “narratieve review”. Alle daarin opgenomen studies waren dan wel prospectief maar wij konden geen gerandomiseerde gecontroleerde onderzoeken traceren. We vonden drie studies die verslag maakten van ex vivo of in vitro experimenten, twee studies bij ratten en 11 klinische studies. Elf studies hadden betrekking op laserapplicaties op de huid (n = 11) en slechts vier op de vagina (n = 4). De kwaliteit van de onderzoeken was beperkt, de laserinstellingen waren ook niet echt gestandaardiseerd, en de uitkomstmaten waren al even divers, zoals daar zijn gemeten temperatuursverdandering, histologie, immunohistochemie, genexpressie, beeldvorming, vaginale pH en vaginale rijpingsindex. Alle onderzoeken hadden wel één of ander aantoonbare effect. Laser applicatie verhoogt acuut de oppervlakte - temperatuur, bewaart gewoonlijk de epitheliale integriteit, en induceert coagulatie van de subepithele extracellulaire matrix. Later in de tijd worden een toename van de dikte van de epitheliale laag, een ontstekingsreactie, fibroblastproliferatie, de hoeveelheid collageen en vascularisatie gedocumenteerd. In essentie blijkt Er: YAG-laser in de diepere huid of vaginale wand veranderingen te induceren, zonder daarbij het epiderm te beschadigeb. De energie die gepaard gaat met het laser impact initieert een proces van celactivering, productie van extracellulaire matrix en finaal remodeling van het weefsel. Op basis van dit literatuuronderzoek, leek het gerechtvaardigd om de effecten van Er: YAG-laser op de vagina ook in vivo, in een representatief preklinisch model, te karakteriseren. Dit gebeurde alweer op schapen. 60 dagen na ovariëctomie werden 16 ooien gerandomiseerd om ofwel drie vaginale Er: YAG-laser applicaties (fluence 3 J / cm², laserspot grootte 7 mm², 4 pulsen, 5 passages)  te krijgen, dan wel een “sham procedure” zijnde gesimuleerde vaginale applicatie zonder daarbij laser energie te gebruiken. De belangrijkste uitkomstmaat was de vaginale epitheliale dikte. Deze werd gemeten vooarleer laser (of sham) werd geappliceerd en 11 (d11), 13, 17, en 100 dagen later. Bijkomende secundaire uitkomsten omvatten merkers van atrofie (vaginale gezondheidsindex = VHI), pH, cytologie, morfologie op de bovengenoemde tijdstippen, focusdiepte van de microcirculatie (FD; d10 en d100), en bij euthanasie (d100) de vaginale afmetingen en de actieve en passieve biomechanische karakteristieken. In de overgang van d60 naar d160 na ovariëctomie nam de dikte van het vaginaal epitheel af, maar ook de VHI, FD, het glycogeen, het elastine-gehalte en de vascularisatie. Verder nam de pH toe evenals het collageengehalte. Bij ooien die laser ondergingen, waren de eerste dag een paar witte macroscopische foci zichtbaar en de pH nam toe, beide tekenen verdwenen binnen 3 dagen. Zeven dagen na laser nam de epitheliale dikte toe. Bij het opofferen op d100 na de procedure waren er geen verschillen in vaginale dimensies, morfometrie, mitotische en apoptotische activiteit, actieve contractiliteit, vaginale compliantie, behalve een lagere bloedvatdichtheid in de lamina propria in het midden van de vagina in de lasergroep. Kortom, vaginale Er: YAG-laser induceerde bij menopauzale ooien een kortdurende toename van het epitheel, maar op lange termijn werden geen noemenswaardige veranderingen aangetoond.

In andere preklinische studies hebben we een nieuwe elektro gesponnen afbreekbare mesh bedoeld voor bekkenbodem hersteloperaties getest. In een eerste onderzoek hebben we de performantie van dit polycaprolacton-ureidopyrimidinone (UPy-PCL) matje ex-vivo getest evenals in vivo in een rat-dierenmodel voor versterking van een primair overhecht defect in de buikwand. Resultaten van reconstructies met UPy-PCL werden vergeleken met die na herstel met “referentie” lichtgewicht polypropyleen matje en natief buikwand weefsel. Niet ingeplante UPy-PCL-implantaten waren minder stijf dan polypropyleen. Onder “natte” omstandigheden waren beide compliant. Polypropyleen verloor enige stijfheid bij cyclische belasting; dit was niet zo bij het nieuwe product. In vivo werden beide implantaattypes goed verdragen zonder klinische duidelijke verlies aan steun (geen wond-herniatie). Het aantal “erosies” was vergelijkbaar (n = 2/12) evenals de krimp van de matjes. De explanten met het nieuwe matje vertoonden gelijkaardige biomechanische eigenschappen als natief weefsel bij lage belastin. Bij hogere belasting waren de polypropyleen explantaten veel stijver waren dan UPy-PCL. De UPy-PCL implantaten waren initieel 42 dagen na implantatie misschien iets minder sterk, maar de compliantie was vergelijkbaar met natief, eigen weefsel van de buikwand. Onder de microscoop waren er veel meer vreemd-lichaam cellen te zien rond de UPy-PCL-vezels, maar het aantal M1-subtype-macrofagen was hoger dan rond de polypropyleen vezels. Er was minder neovascularisatie en collageenafzetting in de UPy-PCL-explantaten dan bij polypropyleen. In essentie concludeerden we uit dit experiment dat reconstructie van de buikwand met electro-gesponnen UPy-PCL matjes de biomechanische eigenschappen van het fysiologische weefsel niet aantast, maar toch een zeer uitgebreide ontstekingsreactie induceert.

Daarna valideerden we deze resultaten in hetbiomechanisch meer uitdagende “gap-bridging” model (dit is wanneer de buikwand door een implant vervangen wordt) in de rat en verder in het konijn, en dit op langere termijn. Opnieuw werd UPy-PCL en polypropyleen als referentie gebruikt. Dieren werden opgeofferd na 7, 42 en 54 dagen (ratten) en 30 en 90 dagen (konijnen). Uitkomsten waren wederom compliantie van het explant, histologie, wondbreuken, afbraak van de mat, en krimp. Omdat er heel veel dieren uit de UPy-PCL-groep wondbreuken vertoonden, versterkten we het UPy-PCL door de vezeldiameter en de dikte van het netje te verhogen. Deze materialen werden niet eerder getest in de rat. De compliantie van explanten werd enkel gemeten wanneer er geen wondbreuken vastgesteld werden. Bij zowel ratten als konijnen waren UPy-PCL-explantaten even compliant als natieve weefsels. Bij ratten, maar niet bij konijnen, waren de polypropyleen explantaten stijver. De krimp van beide implantaten was vergelijkbaar. Alle UPy-PCL-matjes bleken macroscopisch te degraderen vanaf 30 dagen. Bij een derde tot de helft traden wondbreuken op; dit was niet beter wanneer dikkere vezels of matjes gebruikt werden. De macroscopisch vaststelbare afbraak van het UPy-PCL materiaal viel samen met een overvloed aan reuzencellen rond de UPy-PCL vezels, die verdween wanneer alle materiaal was afgebroken. Samenvattend, reconstructie van de buikwand met elektro-gesponnen UPy-PCL-netjes faalt in 50% van de gevallen. Afbraak van het materiaal valt samen met een voorbijgaande maar zeer krachtige vreemd lichaam-reactie. Wanneer het materiaal niet chirurgisch faalt, bleek het even compliant als natuurlijk weefsel. Desondanks dwong het hoge aantal wondbreuken ons om matjes op basis van een ander trager afbreekbaar polymeer te onderzoeken.

Er werd overgschakeld naar polycarbonaat (PC). Vierentwintig Nieuw-Zeelandse konijnen werden geïmplanteerd met dit materiaal (UPy-PC) of, opnieuw, met klassiek geweven polypropyleen matjes om zowel een primair gehecht fasciedefect ("versterking") te versterken of om een buikwanddefect primair te bedekken ("gap bridging") . Konijnen werden ge-euthanasieerd 30, 90 en 180 dagen na implantatie. Explantaten werden getest op compliantie en met morfometrie. Er werden geen lokale complicaties waargenomen. Bij een derde van de buikwand defecten was er toch een milde, subklinische wondbreuk vastgesteld. De gastheer vreemd lichaam-reactie op UPy-PC matjes waren ten allen tijde heftiger dan op polypropyleen. De hoeveelheid musculofasciaal weefsel was lager in polypropyleen explanten, maar dit was alleen significant voor bindweefsel (fascia) 30 en 90 dagen in het versterkingsmodel, en na 180 dagen in het “gap-bridging”-model. In het weefsel rond beide explantaten zagen we progressief meer tekenen van spieratrofie en intramusculaire vetinfiltratie. De infiltratie van macrofagen was significant hoger in UPy-PC-explantaten na 30 dagen. Wanneer de UPy-PC-implantaten gebruikt werden om de buikwand te versterken, dan bleken deze na 180 dagen stijver dan in het geval van polypropyleen, wat bovendien de compliantie van natief weefsel bleek te hebben. Maar in het geval deze materialen werden gebruikt om een buikwand te reconstrueren (gap-bridging), waren de uitkomsten vergelijkbaar, en beide implantaten waren stijver dan het natieve, eigen weefsel. Er werden ook geen wondbreuken vastgesteld.

We hebben dan ook dit UPy-PC gebruikt voor het versterken van een posterieur vaginaal herstel bij schapen en vergeleken het met reconstructies met polypropyleen of na gesimuleerd vaginaal weefselherstel met eigen weefsel. In dat experiment hebben we ook een niet-afbreekbare polyurethaan electro-gesponnen mesh gebruikt, dat door een bevriende groep wordt onderzocht (prof Macneil). Beide implantaten deden geen afbreuk aan de contractiliteit of compliantie van de vaginawand in vergelijking met een gesimuleerd natief vaginaal herstel. Er waren geen implant gerelateerde complicaties. De krimp van de niet resorbeerbare matjes (polypropyleen en polyurethaan) was ongeveer 30% en vergelijkbaar. De UPy-PC-matjes waren progressief gedegradeerd. De ontstekingsreactie op deze matjes werd overheerst door reus-cellen en M2-macrophagen. Anderzijds waren de scores voor polymorfonucleaire cellen en Ml-cellen het hoogst rond polypropyleen fibers (p <0,05). Vascularisatie, innervatie en hoeveelheid bindweefsel waren vergelijkbaar. Samenvattend, noch de moderne polypropyleen noch de elektro-gesponnen matjes veroorzaakten lokale complicaties. Ook biomechanische eigenschappen waren vergelijkbaar. Het enige meetbare verschil was in het ontstekingsprofiel. Conceptueel leren deze experimenten drie zaken: (1) beide elektro-gesponnen implantaten (UPy-PC en PU) induceren mechanische eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van het eigen weefsel; (2) maar ook met ultra-lichtgewicht polypropyleen textiel werden vergelijkbare resultaten bekomen; (3) de ontstekingsreactie rond de implantaten verschilt erg. Rond polypropyleen vezels werden veel polymorfonucleaire cellen gemeten en de macrofagen zijn predominant van het Ml type.

In het algemeen leidde dit werk tot drie belangrijke bevindingen. Ten eerste kunnen dezelfde veranderingen die een vrouw tijdens haar leven ondervindt, ook bij het schaap vastgesteld. Bij gecastreerde schapen hebben we progressief veranderingen in verschillende parameters gedocumenteerd, dezeflde als bij vrouwen met GSM. Daarom hebben we dit model voor het eerst ook gebruikt om de effecten van Er: YAG laser vaginale applicatie te documenteren. In vergelijking met gesimuleerd laser applicatie werd een effect op korte termijn waargenomen, dus geen blijvend. Ten derde hebben we verschillende resorbeerbare elektro gespannen materialen bij ratten en konijnen getest. Uiteindelijk gebruikten we bij schapen resorbeerbare UPy-PC en niet-resorbeerbare polyurethaan elektro-gesponnen netjes voor vaginale reconstructieve chirurgie, met polypropyleen als referentie. Met geen van deze recente implantaten waren er lokale complicaties en de biomechanische eigenschappen vergelijkbaar.

Datum:10 feb 2015  →  28 nov 2018
Trefwoorden:pelvic organ prolapse, sheep, implant
Disciplines:Laboratoriumgeneeskunde, Palliatieve zorg en zorg rond het levenseinde, Regeneratieve geneeskunde, Andere basiswetenschappen, Andere gezondheidswetenschappen, Verpleegkunde, Andere paramedische wetenschappen, Andere translationele wetenschappen, Andere medische en gezondheidswetenschappen
Project type:PhD project