Abstract
Purpose: Four different experiments in animals were performed to evaluate the influence of
pyelo-ureteral surgery on the function of the upper urinary tract.
Methods: Experiment I: In 17 female guinea pigs pyelo-ureteral anastomosis was performed microsurgically.
Three months later, the ureteral peristalsis was investigated by measuring the intraureteral
pressure and the in vitro activity of the renal pelvic and ureteric wall was analysed.
Experiment II: 10 rats were used for microsurgical uretero-ureteral anastomosis. One
month after surgery the pyelo-ureteral peristalsis was examined by videomicroscopy
while simultaneously measuring the renal pelvic and intravesical pressure. Subsequently
the kidneys were removed for histological examination. Experiment III: In 2 pigs unilateral
pyeloplasty was performed. Using an implanted transmitter the intravesical and the
renal pelvic pressures were recorded continuously over a time interval of 3 months.
Five months after surgery the pyelo-ureteral peristalsis was investigated by pyelography.
The kidneys were then removed for histological and biomechanical examinations. Experiment
IV: A partial artificial obstruction was performed in 16 guinea pigs by implanting
the ureter into the psoas muscle. Two to six months following surgery their upper
urinary tracts were removed for analysis of in vitro activity as well as histological
and immunohistochemical investigations of the ureter and renal pelvis.
Results: Experiment I: Ultrasound investigation showed in all cases a significant dilation
of the renal pelvis. The ureteral contraction frequency distally was decreased in
vivo as well as in vitro (p < 0.05) compared with the controls. Experiment II: Videomicroscopic
imaging showed in eight out of nine cases an interruption of the peristaltic wave
below the anastomosis; the ureteral peristalsis was restored distally by ureteral
contractions with a decreased frequency. Retroperistalsis was seen in the lower part
of the ureter. The frequency of renal pelvic and ureteral contractions were decreased
(p < 0.05). Renal pelvic baseline pressure as well as contraction amplitude were irregularly
changed. Histological examinations showed increased connective tissue within the renal
pelvic wall in all cases. Experiment III: In both pigs an intermittent change in contraction
frequency of the renal pelvis was found, associated with a changing contraction amplitude.
Five months after surgery an interruption of the peristaltic wave was detected in
both pigs. Histological examinations showed increased connective tissue within the
renal pelvic wall. The stiffness of caliceal and pelvic tissue was lower following
the pyeloplasty compared to the controls. Experiment IV: Following artificial partial
ureteral obstruction in all guinea pigs the in vitro investigations showed an increased
spontaneous activity of the upper urinary tract except in the proximal part of the
ureter. Ureteral obstruction produced a change in contraction pattern of the proximal
ureter and a decrease in contraction frequency of the distal ureter. Immunohistochemical
investigations revealed rarefication and desorientation of nerve fibres within the
proximal ureteric wall.
Conclusions: Surgical interruption of the ureteral continuity and re-anastomosis cause a temporary
disruption of the peristaltic wave at the anastomosis site. Ureteral peristalsis is
restored by ureteral contractions associated with retroperistalsis as well as a decreased
contraction frequency. Uretero-ureteral anastomosis in rats, pyelo-ureteral anastomosis
in guinea pigs and pyeloplasty in pigs seem to influence the upper urinary tract similarly
to a chronical functional obstruction, causing changes in pyelo-ureteral motility
and spontaneous muscular activity of the renal pelvic and ureteral wall as well as
biomechanical and histological characteristics.
Résumé
But: Quatre expérimentations différentes ont été réalisées chez l'animal, pour évaluer
l'influence de la chirurgie pyélo-urétérale sur le fonctionnement du tractus urinaire
supérieur.
Méthodes: Expérimentation n° I: Chez 17 femelles mini-porcs une anastomose pyélo-urétérale
a été réalisée avec l'aide de la micro-chirurgie. Trois mois plus tard, le péristaltisme
urétéral était apprécié en mesurant la pression intra-urétérale et in-vivo l'activité
du bassinet et de la paroi urétérale. Expérimentation n° II: Chez 10 rats une anastomose
urétéro-urétérale micro-chirurgicale était réalisée. Un mois après la chirurgie, le
péristaltisme pyélo-urétéral était apprécié par vidéo-microscopie alors que simultanément
était mesurées les pressions intra-pyéliques et intra-vésicales. Enfin les reins étaient
enlevés pour une étude histologique. Expérimentation n° III: Chez 2 porcs, une pyéloplastie
unilatérale a été réalisée. En utilisant un transmetteur implanté, les pressions intra-vésicales
et du bassinet étaient mesurées de manière continue pendant une période de trois mois.
A 5 mois après la chirurgie, le péristaltisme pyélo-urétéral était apprécié par pyélographie.
Les reins étaient alors enlevés pour une étude histologique et biomécanique. Expérimentation
n° IV: une obstruction partielle artificielle était réalisée chez 16 mini-porcs en
passant l'uretère à travers le muscle Psoas. 2 à 6 mois après la chirurgie, le tractus
urinaire supérieur était enlevé pour analyse in-vitro de l'activité ainsi que des
études histologiques et immuno-histologiques de l'uretère et du bassinet.
Résultats: Expérimentation n° I: Les investigations échographiques montrent dans tous les cas
une dilatation significative du bassinet. La contraction urétérale en aval est diminuée,
aussi bien in-vivo qu'in-vitro (p < 0.05) en comparaison avec les groupes-contrôle.
Expérimentation n° II: La vidéo-microscopie met en évidence sur huit des neuf cas
une interruption des ondes péristaltiques en-dessous de l'anastomose. Le péristaltisme
urétéral est restauré dans la partie distale de l'uretère avec des contractions d'une
fréquence diminuée. Le rétro-péristaltisme est vu dans la partie la plus basse de
l'uretère. La fréquence des contractions du pelvis et de l'uretère est diminuée (p
< 0.05). La pression de base du bassinet comme l'amplitude de la contraction sont
modifiées de manière irrégulière. L'étude histologique a montré une augmentation du
tissu conjonctif dans la paroi du bassinet. Expérimentation n° III: Chez les 2 porcs,
une modification intermittente de la fréquence des contractions du bassinet a été
trouvée associée avec une amplitude des contractions variable. Cinq mois après la
chirurgie, une interruption des ondes péristaltiques est détectée chez les deux porcs.
L'examen histologique montre une augmentation du tissu conjonctif dans la paroi du
bassinet. L'épaisseur de la paroi des calices du bassinet est diminuée après la pyéloplastie
comparé au groupe contrôle. Expérimentation n° IV: Secondairement à l'obstruction
urétérale artificielle partielle chez tous les mini-porcs, les investigations in-vitro
ont montré une augmentation spontanée de l'activité du tractus urinaire excepté dans
la partie proximale de l'uretère. L'obstruction urétérale entraîne une modification
des contractions sur l'uretère proximal et une diminution de la fréquence des contractions
dans la partie distale. Les investigations immuno-histochimiques révèlent une raréfaction
et une désorientation des fibres nerveuses de la paroi urétérale.
Conclusion: L'interruption chirurgicale de la continuité urétérale et une ré-anastomose causent
un arrêt temporaire des contractions péristaltiques. Le péristaltisme urétéral est
retrouvé avec des contractions urétérales associées à un rétro-péristaltisme avec
une diminution de la fréquence des contractions. Les anastomoses urétéro-urétérales
chez le rat, les anastomose pyélo-urétérales chez les mini-porcs et les pyéloplasties
chez les porcs semblent entraîner des modifications du tractus urinaire supérieur
semblables à une obstruction chronique fonctionnelle causant des modifications dans
la motilité pyélo-urétérale et l'activité musculaire spontanée du bassinet et de l'uretère
aussi bien que des caractéristiques biomécaniques et histologiques.
Resumen
Objetivos: Se realizaron 4 experimentos diferentes para evaluar la influencia de la interrupción
quirúrgica de la continuidad ureteral sobre la función del tracto urinario superior
en cuyes, cerdos y ratas.
Métodos: Experimento I: En 17 cuyes de sexo femenino se realizó una anastomosis pieloureteral
microquirúrgica. Después de 3 meses se investigó la peristalsis del ureter distal
midiendo la presión intraureteral y se analizó la actividad in vitro de la pelvis
renal y de la pared ureteral. Experimento II: En 10 ratas se realizó la actividad
in vitro de la pelvis renal y de la pared ureteral. Experimento II: En 10 ratas se
realizó una anastomosis uretero-ureteral microquirúrgica. 1 mes después de la cirugía
se examinó la peristalsis pieloureteral por medio de videomicroscopía y medición de
la presión de la pelvis renal e intraureteral simultáneas. A continuación se extirparon
los riñones para examenes histológicos. Experimento III: En 2 cerdos se realizó una
pieloplastia. Usando un trasmisor implantado se midieron la presión intravesical y
de la pelvis renal en forma continua por un intervalo de tres meses. 5 meses después
de la operación se investigó la peristalsis pieloureteral por medio de una pielografia.
Los riñones fueron extirpados para exámenes histológicos y biomecánicos. Experimento
IV: En 16 cuyes se realizó una obstrucción artificial parcial implantando el uréter
en el músculo psoas. 2 a 6 meses después de la operación se les extirparon las vías
urinarias superiores para análisis in vitro de la actividad e investigaciones histológicas
e inmunhistológicas del ureter y de la pelvis renal.
Resultados: Experimento I: La investigación con ecografia mostró en todos los casos una dilatación
significante de la pelvis renal. Estaba disminuída la frecuencia de contracciones
ureterales distales in vivo e in vitro (p < 0,05) comparada con los controles. Experimento
II: Las imágenes videomicroscópicas mostraron en 8 de 9 casos una interrupción de
la onda peristáltica bajo la anastomosis mientras que la peristalsis ureteral mas
distal fue restaurada a través de contracciones ureterales con frecuencia disminuída.
Se vió una retroperistalsis en la parte inferior del uréter. La frecuencia de las
contracciones de la pelvis renal y ureterales estaba disminuída (p < 0,05). La presión
basal de la pelvis renal y la amplitud de contracción estaban alteradas en forma irregular.
Ei exámen histológico mostró un aumento del tejido conjuntivo en la pared de la pelvis
renal en todos los casos. Experimento III: En ambos cerdos se encontró un cambio intermitente
en la frecuencia de contracción de la pelvis renal asociado con una amplitud de contracción
cambiante. 5 meses después de la operación se detectó una interrupción de la onda
peristáltica en ambos cerdos. Los exámenes histológicos demostraron un aumento del
tejido conjuntivo en la pared de la pelvis. La rigidez del tejido pélvico y caliciario
fue menor después de la pieloplastía comparado con los controles. Experimento IV:
Las investigaciones in vitro luego de la obstrucción artificial parcial demostraron
en todos los cuyes un aumento de la actividad espontánea en las vías urinarias superiores
excepto en la parte proximal del ureter. La obstrucción ureteral produjo un cambio
en el modo de contracción del ureter proximal y una disminución de la frecuencia de
contracción del uréter distal. Las investigaciones inmunhistoquímicas demostraron
una rarificación y desorientación de las fibras nerviosas dentro de la pared ureteral
proximal.
Conclusiones: La interrupción quirúrgica de la continuidad ureteral seguida de reanastomosis causa
una interrupción temporal de la onda peristáltica en el sitio de la anastomosis. La
peristalsis ureteral es restaurada por contracciones ureterales asociadas con retroperistalsis
y disminución de la frecuencia de contracción. La anastomosis ureteroureteral en ratas,
la anastomosis pieloureteral en cuyes y la pieloplastía en cerdos parecen influenciar
el tracto urinario superior como una obstrucción funcional crónica, causando cambios
en la motilidad pieloureteral y en la actividad muscular espontánea de la pared de
la pelvis renal y del ureter, así como en sus características biomecánicas e histológicas.
Zusammenfassung
Ziel: Anhand von 4 unterschiedlichen Tierexperimenten sollte der Einfluss pyeloureteraler
Operationen auf die Funktion des oberen Harntraktes untersucht werden.
Methodik: Experiment I: Bei 17 weiblichen Meerschweinchen wurden mikrochirurgisch pyeloureterale
Anastomosen angefertigt. Drei Monate später wurde mittels intraureteraler Druckmessung
die Peristaltik untersucht und in vitro die Spontanaktivität von Nierenbecken und
Harnleiter analysiert. Experiment II: Bei 10 Ratten erfolgte eine mikrochirurgische
ureteroureterale Anastomosierung. Nach einem Monat wurde videomikroskopisch die Peristaltik
untersucht, simultan zur Messung des intrarenalen und intravesikalen Druckes. Danach
wurden die Nieren für histologische Untersuchungen entfernt. Experiment III: Bei 2
Schweinen erfolgte unilateral eine Pyeloplastik. Mittels implantierter Telemetrie-Sensoren
wurden danach über 3 Monate der intrarenale und der intravesikale Druck kontinuierlich
registriert. 5 Monate nach der OP wurde eine Pyelographie zur Darstellung der pyeloureteralen
Peristaltik durchgeführt. Nach Entfernung der Nieren erfolgten histologische und biomechanische
Untersuchungen. Experiment IV: Durch Implantation eines Ureters in den M. psoas wurden
bei 16 Meerschweinchen unilaterale chronische partielle Obstruktionen verursacht.
2 bis 6 Monate nach der OP wurden Nieren und Harnleiter der Tiere entnommen zur Untersuchung
der in vitro Spontanaktivität sowie für histologische bzw. immunhistochemische Untersuchungen.
Ergebnisse: Experiment I: Sonographische Untersuchungen zeigten bei allen Tieren eine signifikante
Nierenbeckendilatation. Die Frequenz der Ureterkontraktionen war im Vergleich mit
der Kontrollseite sowohl in vivo als auch in vitro deutlich verringert (p < 0,05).
Experiment II: Videomikroskopisch wurde bei 8 von 9 Tieren eine Unterbrechung der
Peristaltik an der Anastomose festgestellt. Distal davon wurde die Peristaltik durch
ureterale Kontraktionen mit geringerer Frequenz wieder hergestellt. Im distalen Ureter
zeigte sich Retroperistaltik. Die Frequenz der Nierenbecken- und Harnleiterkontraktionen
war deutlich reduziert (p < 0,05). Der Nierenbeckenbasisdruck und die Kontraktionsamplitude
wiesen irreguläre Schwankungen auf. Bei den histologischen Untersuchungen der Nierenbeckenwand
wurde in allen Fällen eine Vermehrung von Bindegewebsfasern festgestellt. Experiment
III: Bei beiden Schweinen zeigte die kontinuierliche intrarenale Druckmessung irreguläre
Schwankungen der Kontraktionsfrequenz und -amplitude. Bei der Pyelographie, 5 Monate
nach der OP, wurde bei beiden Schweinen eine Unterbrechung der peristaltischen Welle
an der Anastomose beobachtet, und die histologischen Untersuchungen zeigten eine Vermehrung
von Bindegewebsfasern in der Nierenbeckenwand. Die Gewebeproben aus Kelchen und Nierenbecken
der operierten Seite erwiesen sich als deutlich elastischer als die Kontrollproben
der Gegenseiten. Experiment IV: Bei allen Tieren wurde nach artifizieller chronischer
partieller Obstruktion des Ureters eine gesteigerte in vitro Spontanaktivität des
oberen Harntraktes festgestellt, außer proximal der Obstruktion. Die ureterale Obstruktion
verursachte eine Veränderung des Kontraktionsmusters des proximalen Ureters und eine
Verringerung der Kontraktionsfrequenz des distalen Harnleiters. Die immunhistochemischen
Untersuchungen der Ureterwand zeigten proximal eine Rarifizierung und Desorientierung
der Nervenfasern.
Schlussfolgerungen: Durchtrennung und Reanastomosierung des Harnleiters verursachen eine temporäre Unterbrechung
der peristaltischen Welle. Die Peristaltik wird distal der Anastomose durch ureterale
Kontraktionen mit geringerer Frequenz aufrecht erhalten, beeinträchtigt durch Retroperistaltik.
Ureteroureterale Anastomosen bei Ratten sowie pyeloureterale Anastomosen bei Meerschweinchen
und Schweinen scheinen den oberen Harntrakt wie chronische funktionelle Obstruktionen
zu beeinflussen. Dadurch werden Veränderungen der pyeloureteralen Motilität und der
spontanen muskulären Aktivität der Nierenbecken- bzw. Harnleiterwand sowie biomechanische
und histologische Veränderungen verursacht.
Key words
Pyeloplasty - uretero-ureteral anastomosis - pyelo-ureteral motility - spontaneous
activity of smooth muscles - chronical obstruction - stiffness
Mots-clés
Pyéloplastie - anastomose urétéro-urétérale - motilité pyélo-urétérale - activité
spontanée du muscle lisse - obstruction chronique
Palabras clave
Pieloplastía - anastomosis ureteroureteral - motilidad pieloureteral - actividad espontánea
de la musculatura lisa - obstrucción crónica - rigidez
Schlüsselwörter
Pyeloplastik - ureterale Anastomose - pyeloureterale Motilität - Spontanaktivität
glatter Muskulatur - chronische Obstruktion - Elastizität
