Modelo experimental de relajación del músculo liso del cuerpo cavernoso humano
UROLOGÍA BÁSICA Y TRASLACIONAL
Modelo experimental de relajación del músculo liso del cuerpo cavernoso humano
Rommel P. RegadasI; Maria E. A. MoraesII; Francisco J.C. MesquitaI; Joao B. G. CerqueiraI; Lucio F. Gonzaga-SilvaI
Departamento de Cirugía, Facultad de Medicina, Universidad Federal de Ceara, Fortaleza, Ceara, Brasil
Departamento de Farmacología, Facultad de Medicina, Universidad Federal de Ceara, Fortaleza, Ceara, Brasil
Correspondencia
RESUMEN
Propósito: Describir una técnica para la extracción en bloque del cuerpo cavernoso, la arteria cavernosa y la uretra de donantes de órganos trasplantados y experimentos de relajación de contracción con músculo liso del cuerpo cavernoso. Materiales y Métodos: El cuerpo cavernoso fue disecado hasta el punto de unión con el pene crus. Se aisló un segmento de 3 cm (cuerpo cavernoso y uretra) y se colocó en un tampón de transporte estéril helado. Bajo ampliación, la arteria cavernosa fue diseccionada. Así, se obtuvieron fragmentos de 2 cm de arteria cavernosa y cuerpo cavernoso. A continuación, se montaron verticalmente tiras de 3 x 3 x 8 mm3 en un dispositivo de baño de órganos aislado. Las contracciones se midieron isométricamente con un Narco-Biosystems de fuerza y desplazamiento del transductor (modelo F-60, Narco-Biosystems, Houston, TX, USA) y registrado en una de 4 canales Narco-Biosystems escritorio modelo de la prueba del polígrafo. Resultados: Se utilizó fenilefrina (1µM) para inducir contracciones tónicas en el cuerpo cavernoso (tensión de 3-5 g) y la arteria cavernosa (tensión de 0,5 – 1 g) hasta alcanzar una meseta. Después de la precontracción, se utilizaron relajantes de músculo liso para producir curvas de respuesta a la relajación (10-12 M a 10-4 M). Se utilizó nitroprusiato de sodio como control de relajación. Conclusión: La técnica de cosecha y el modelo de contracción-relajación del músculo liso descrito en este estudio demostraron ser instrumentos útiles en la búsqueda de nuevos fármacos para el tratamiento de la disfunción eréctil humana.
Palabras clave: pene; arteria cavernosa; erección del pene; experimental; disfunción eréctil
INTRODUCCIÓN
La disfunción eréctil (DE) afecta a aproximadamente 150 millones de personas en todo el mundo. La prevalencia de DE en Brasil es alta: más del 40% de los hombres brasileños entre 40 y 70 años de edad sufren de disfunción eréctil y más de un millón de nuevos casos se registran anualmente 1,2.
Aunque los inhibidores de la fosfodiesterasa tipo 5 (PDE-5) han revolucionado el tratamiento de la disfunción eréctil, muchos pacientes, en su mayoría aquellos con disfunción endotelial (56% de los casos), no se benefician de esta forma de terapia 3.
En la actualidad se están llevando a cabo numerosos estudios con donantes de óxido nítrico (NO), activadores de guanilil ciclasa (isoformas solubles intracelulares y de membrana), agonistas de los canales iónicos e inhibidores de la RHO-cinasa con el fin de formular nuevos fármacos con diferentes mecanismos de acción para tratar esta población de pacientes 4,5.
La gran mayoría de estos estudios emplean cuerpos cavernosos de ratas y conejos debido a la dificultad de obtener muestras de tejido humano 5-7. Sin embargo, en nuestro Servicio de Urología, los estudios experimentales sobre la disfunción eréctil han estado en progreso desde 2004 utilizando tejido cavernoso de cuerpo humano de donantes de órganos.
El objetivo del presente estudio fue proporcionar una descripción detallada de la técnica utilizada para la extracción en bloque del cuerpo cavernoso, la arteria cavernosa y la uretra de donantes de órganos trasplantados y los métodos utilizados en experimentos de contracción y relajación con músculo liso del cuerpo cavernoso.
MATERIALES Y MÉTODOS
Todos los protocolos del estudio fueron aprobados previamente por el Comité de Ética en Investigación en Seres Humanos de la Universidad Federal de Ceará y por el Comité Nacional de Ética en Investigación del Ministerio de Salud de Brasil.
Tras la autorización de la familia, se obtuvo el cuerpo cavernoso humano de donantes de cadáveres (< 40 años) durante la cirugía para trasplante de órganos.
Después de la extirpación del corazón, el hígado y los riñones y a través de la misma incisión (xifoide púbico), el cuerpo cavernoso se localizó por encima de la sínfisis púbica mediante abordaje hipodérmico digital. Se diseccionó el cuerpo cavernoso hasta el punto de unión con la rama isquiopúbica (pene crus) (Figura 1).
Se aisló en bloque un segmento de 3 cm que incluía el cuerpo cavernoso y la uretra (Figura 2). No se realizó ninguna incisión externa adicional al final del procedimiento. Posteriormente, los tejidos se colocaron en un tampón de transporte estéril helado (solución Collins) y se procesaron dentro de 1 hora después de la recolección.
Las muestras fueron procesadas bajo estereoscópica de ampliación. Se diseccionó toda la arteria cavernosa en el centro del cuerpo cavernoso y se aisló de los tejidos cavernosos circundantes (Figura 3). Luego se separaron los tejidos cavernosos de los tejidos conectivos y la túnica albugínea. Así, se obtuvieron fragmentos de 2 cm de cada arteria cavernosa y cuerpo cavernoso.
Los fragmentos del cuerpo cavernoso se cortaron en tiras de aproximadamente 3 x 3 x 8 mm3 y se montaron verticalmente bajo una tensión de reposo de 1 g. La arteria cavernosa se cortó en anillos de 5 mm y se montó horizontalmente bajo una tensión de reposo de 0,2 g. Los tejidos se mantuvieron en cámaras de órganos de 5 mL que contenían medio Krebs-Henseleit compuesto de NaCl de 114,6 mM, KCl de 4,96 mM, MgSO4 de 1,3 mM, CaCl2 de 2,0 mM, NaH2PO4 de 1,23 mM, NaHCO3 de 25 mM y glucosa de 3,6 mM, enriquecido con guanetidina de 10 µM e indometacina de 10 µM (pH 7,4, 37ºC, gaseado con 5% de CO2 y 95% de O2).
Los tejidos se equilibraron durante 90 min con lavado a intervalos de 15 min. La tensión se midió mediante un transductor isométrico (F-60 Narcosistemas conectados a un polígrafo modelo de escritorio de 4 canales) (Figura 4).
Se añadió un micromol fenilefrina a los baños para obtener contracciones submáximas del músculo liso del 60-70%. Posteriormente, se trazaron curvas de concentración-respuesta (10-8 M a 10-2 M) a relajantes musculares lisas o nitroprusiato de sodio (SNP), un donante de óxido nítrico, para verificar la integridad funcional endotelial.
RESULTADOS
Se utilizó fenilefrina (1µM) para inducir contracciones tónicas en el cuerpo cavernoso (tensión 3 – 5g) y la arteria cavernosa (tensión 0,5 – 1g) hasta alcanzar una meseta. Después de la precontracción, se utilizaron relajantes de músculo liso para producir curvas de respuesta a la relajación (10-12 M a 10-4 M). El SNP se utilizó como control de relajación.
En nuestro laboratorio se han utilizado varias sustancias químicas para inducir la relajación del músculo liso, incluido RuC13, un donante de óxido nítrico. Relaja completamente el cuerpo cavernoso humano y la arteria cavernosa logrando un Emax del 100% y una CE50 de 6,4 ± 0,14 (Figura 5).Utilizando preparaciones de cuerpos cavernosos con endotelio intacto de donantes humanos menores de 40 años sin antecedentes de disfunción eréctil o factores de riesgo cardiovascular (por ejemplo, diabetes, hipertensión y dislipidemias), este modelo fisiofarmacológico demostró ser un instrumento atractivo en la búsqueda de nuevos medicamentos para el tratamiento de la disfunción eréctil humana.
Los inhibidores de la PDE-5 han revolucionado el tratamiento de la disfunción eréctil. Sin embargo, muchos pacientes con DE también sufren disfunción endotelial (56%) y, por lo tanto, no responden a esta clase de fármacos 3.
La disfunción endotelial se observa a menudo en pacientes con comorbilidades como hipertensión arterial y diabetes mellitus. Se caracteriza por una deficiencia en la producción endógena de NO 8.
En la disfunción eréctil verdadera, la diabetes, la hipertensión y la dislipidemia (componentes del síndrome metabólico) tienden a asociarse con disfunción endotelial. También se ha notificado que la DE es un marcador de enfermedad arterial cardiovascular 9.
La búsqueda de nuevos fármacos capaces de aumentar la disponibilidad de NO endógeno ha sido un reto considerable. En las últimas décadas se han utilizado varios modelos experimentales basados en el cuerpo cavernoso de rata, conejo y humano 6,7,10,11.
Utilizando cuerpos cavernosos in vivo y otros tejidos (por ejemplo, plaquetas) de especies como ratas, conejos y seres humanos, Peng Wang et al. 12 llegó a la conclusión de que, a pesar de las características cinéticas y enzimáticas similares, los distintos EEP tienen diferentes sensibilidades a los inhibidores. Esto debe tenerse en cuenta al trabajar con modelos experimentales de este tipo.
Nuestro modelo experimental empleó tejidos sanos del cuerpo cavernoso de donantes de cadáveres jóvenes muertos por traumatismo o accidente cerebrovascular con el fin de minimizar la preocupación por la distorsión de los resultados causada por tejidos de muestra en mal estado.
Por el contrario, en un estudio que utilizó un modelo similar de cuerpo cavernoso humano para la evaluación del efecto del sildenafilo sobre la inhibición enzimática de la EDP y la consiguiente relajación del músculo liso, se obtuvieron muestras de pacientes con DE durante la cirugía de implante de prótesis de pene, por lo que parece probable que en este caso la mayoría de los sujetos presentaron lesión endotelial en algún grado 6.
Otra preocupación en este campo de investigación es la disponibilidad de tejidos para realizar los experimentos. En Ceará se realizan ocho trasplantes de órganos al mes, lo que permite completar los estudios sin interrupciones importantes.
Seidler et al. 4 trabajó en un modelo similar utilizando cuerpos cavernosos donados por pacientes sometidos a cirugía de reasignación de sexo como tratamiento para el transexualismo y el trastorno de identidad de género. A pesar del buen estado de los tejidos, el pequeño número de hombres sometidos a este tipo de procedimientos limita la posibilidad de recolectar suficiente tejido para el trabajo experimental.
El presente trabajo presenta un modelo integral para la recolección de tejidos cavernosos del cuerpo humano y para llevar a cabo experimentos de relajación del músculo liso in vivo. El cuerpo cavernoso humano sano se extrae de donantes de cadáveres y se somete a experimentos en baños aislados. La técnica permite diseccionar y aislar el cuerpo cavernoso, la arteria cavernosa y la uretra.
La importancia de la técnica radica en que permite probar una gama de nuevos medicamentos, incluidos donantes estables de NO, activadores de guanilil ciclasa e inhibidores de la RHO-cinasa, en el cuerpo cavernoso del músculo liso, las arterias del pene y la uretra 7,12-15.
CONCLUSIÓN
Este modelo experimental implica la disección, recolección, aislamiento y conservación del cuerpo cavernoso humano, la arteria cavernosa y la uretra en condiciones ideales, junto con los estudios fisiofarmacológicos que lo acompañan. La viabilidad y reproducibilidad del modelo lo convierte en un instrumento atractivo en la búsqueda de nuevos medicamentos para el tratamiento de la disfunción eréctil humana.
CONFLICTO DE INTERESES
Ninguno declarado.
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4. Seidler M, Uckert S, Waldkirch E, Stief CG, Oelke M, Tsikas D, et al.: Efectos in vitro de una nueva clase de compuestos donadores de óxido nítrico (NO) en tejido eréctil humano aislado. Eur Urol. 2002; 42: 523-8.
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Correspondencia a
Dr. Rommel Prata Regadas
Dr. Ratisbona, 208, Fatima
Fortaleza, Ceará, 60411-220, Brasil
Fax: + 55 85 3366-8064
Correo electrónico: [email protected]
Aceptado después de la revisión: 20 de enero de 2010
COMENTARIO EDITORIAL
La erección del pene es un evento neurovascular complejo que se basa en la vasodilatación de los tejidos eréctiles debido al óxido nítrico (NO) derivado de las neuronas y del endotelio liberado por la activación de los nervios parasimpáticos en la estimulación sexual del revestimiento endotelial cavernoso 1.
Este estímulo sexual provoca el flujo sanguíneo hacia el cuerpo cavernoso y la consecuente rigidez del pene se mantiene por medio de un mecanismo veno-oclusivo.
Esto es posible gracias a la microarquitectura particular del cuerpo cavernoso, que consiente un sofisticado sistema hemodinámico.
De lo contrario, la túnica albugínea juega un papel clave en la función eréctil.
Al ser rico en fibras elásticas, es capaz de resistir el estiramiento excesivo del cuerpo a niveles elevados de presión intracavernosa, comprimiendo las venas de efluentes transalbugineales, además de proporcionar una estructura protectora inextensible a la arteriola y a los nervios intracavernosos.
Esta función es posible debido a su estructura hecha de fibras colagénicas unidas por puentes de fibra elástica 2,3
Por lo tanto, es muy importante mantener su integridad para mantener su papel fundamental en el mecanismo eréctil.
La presencia de trastornos estructurales como una deposición excesiva de colágeno da lugar a la formación de una placa, primero fibrótica y luego calcificada, como se puede encontrar en la enfermedad de Peyronie.
Además, también hay una disminución significativa de la concentración de fibra elástica en estos pacientes afectados por induración del pene plástica 4.
Cambios similares se encontraron en pacientes sometidos a prostatectomía radical, donde las fibras elásticas trabeculares y las fibras musculares lisas disminuyeron y el contenido de colágeno aumentó significativamente 5.
A medida que avanza la edad, las hormonas esteroides gonadales, y en particular, la producción de testosterona disminuye 6, la conducción nerviosa se ralentiza y la eficiencia de la microcirculación vascular del pene se reduce.
Los andrógenos son esenciales para el desarrollo, crecimiento y maduración de los tejidos eréctiles, actuando sobre los hemostáticos en los cuerpos cavernosos, regulando el crecimiento del músculo liso y la síntesis de proteínas de los tejidos conectivos.
Por lo tanto, una disminución en su producción podría dar lugar al cambio de fibras elásticas a fibras de colágeno, que es la base de la fibrosis cavernosa 7,8.
Estudios recientes han demostrado que la testosterona también regula la expresión de fosfodiesterasis tipo 5 (PDE5) 9.
Se sabe que la disfunción eréctil (DE) afecta a 150 millones de personas en todo el mundo.
Hasta hace pocos años, se pensaba que el 90% de los DE tenían una etiología psicogenética.
Además, otros estudios neurofisiológicos, hemodinámicos y farmacológicos nos han ayudado a comprender mejor el complejo mecanismo bioquímico y microanómico de la función eréctil, demostrando que el 50% de la disfunción eréctil tiene etiología orgánica 10.
Por otro lado, incluso la disfunción eréctil psicogenética podría ser la consecuencia de un aumento de la estimulación adrenérgica y tener un origen orgánico 11.
Los últimos 20 años han sido testigos de cambios notables en el tratamiento de la disfunción eréctil.
La aparición y el éxito de los inhibidores de la PDE5 como terapia eficaz para la disfunción eréctil es notable teniendo en cuenta la intención detrás del desarrollo del compuesto original: inicialmente diseñado como un agente antianginoso, rápidamente se hizo evidente que el primer inhibidor de la PDE5 en el mercado, sildenafil, mostró la erectogénesis como un efecto secundario, y el medicamento pronto fue reconocido como un tratamiento revolucionario potencial para la disfunción eréctil.
Además, se ha demostrado que sildenafilo previene la progresión de la fibrosis del cuerpo cavernoso en pacientes prostatectomizados. Su eficacia parece ser el resultado de un efecto antiproliferativo ejercido sobre los fibroblastos 12.
Se sabe que los inhibidores de la PDE – 5 han revolucionado el tratamiento de la disfunción eréctil y han cambiado la vida de millones de personas en todo el mundo.
Sin embargo, todavía hay un alto porcentaje de pacientes con DE que también están afectados por disfunción endotelial (56%) y, posteriormente, no responden a esta clase de fármacos 13.
Aunque ya se ha estudiado ampliamente, NINGÚN donante sigue siendo un tema importante en lo que respecta a la disfunción eréctil.
Se han realizado muchos estudios para encontrar nuevos donantes de NO o nuevos activadores de guanilil ciclasa para tratar de encontrar nuevos medicamentos para tratar a estos pacientes que no responden a los inhibidores de la PDE-5 14.
El presente trabajo nos muestra un modelo para la recolección de tejidos cavernosos del cuerpo humano y para realizar experimentos de relajación del músculo liso in vivo.
Los cuerpos cavernosos sanos tomados de donantes de cadáveres jóvenes muertos por traumatismo o accidente cerebrovascular ofrecen tejidos en buenas condiciones.
En la literatura, no hemos encontrado un enfoque similar debido a la dificultad para obtener muestras de tejidos humanos.
Con esta técnica es posible probar nuevos fármacos, como NO donadores, activadores de guanilil ciclasa e inhibidores de RohA-Cinasa en tejidos musculares lisos humanos in vivo en lugar de usar cuerpos cavernosos in vivo de animales como ratas o conejos, como ha sido realizado por Pen Wang et al. 15.
Finalmente, esta técnica de recolección y modelo de relajación y contracción del músculo liso podría ser un instrumento muy útil para ayudarnos a encontrar nuevos medicamentos para tratar la disfunción eréctil.
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