This protocol describes a technique to assess changes in the maternal vasculature during pregnancy in mice. Using stereological methods, remodeling of the decidual spiral arteries is assessed quantitatively and the results confirmed qualitatively using immunohistochemistry.
The placenta mediates the exchange of factors such as gases and nutrients between mother and fetus and has specific demands for supply of blood from the maternal circulation. The maternal uterine vasculature needs to adapt to this temporary demand and the success of this arterial remodeling process has implications for fetal growth. Cells of the maternal immune system, especially natural killer (NK) cells, play a critical role in this process. Here we describe a method to assess the degree of remodeling of maternal spiral arteries during mouse pregnancy. Hematoxylin and eosin-stained tissue sections are scanned and the size of the vessels analysed. As a complementary validation method, we also present a qualitative assessment for the success of the remodeling process by immunohistochemical detection of smooth muscle actin (SMA), which normally disappears from within the arterial vascular media at mid-gestation. Together, these methods enable determination of an important parameter of the pregnancy phenotype. These results can be combined with other endpoints of mouse pregnancy to provide insight into the mechanisms underlying pregnancy-related complications.
L'échange de nutriments, les gaz et les déchets produits pendant la gestation eutherian est médiée par le placenta. Dans le tractus génital féminin, les artères utérines sont les principaux conduits de sang à l'utérus. Après l'implantation, ces navires spécialisés dans la branche appelé artères spiralées que la bobine à travers les caduque basale vers l'unité foeto-placentaire. Le diamètre et l'élasticité de ces artères spiralées, qui sont entourés par les leucocytes, en particulier des cellules tueuses naturelles utérin (unk), dictent volume et la vitesse de sang disponible pour le placenta 1,2. Les changements hémodynamiques correctes, à la suite de remodelage des artères spiralées sont essentiels pour le succès de la grossesse.
Bien que les mécanismes sous-jacents diffèrent dans le détail entre l'humain et murin grossesse, le résultat final du processus de remodelage chez les deux espèces est dilaté, le système vasculaire de conductance élevée qui perd sa couche de muscle lisse. Chez la souris, UNK interféron dérivé des cellules (SIN-) γ est nécessaire pour induire ces changements à la mi-gestation 3-5. Les souris qui manquent soit des cellules ou des composants de la voie de signalisation de l'IFN-γ NK ne parviennent pas à subir ces changements, ce qui est associé à une réduction de 6,7 de croissance fœtale, soulignant l'importance d'un approvisionnement en sang adéquat pour l'unité foeto-placentaire. Au début de la grossesse humaine, l'invasion interstitielle et endovasculaire des trophoblaste extravilleux et leur interaction avec les cellules UNK sont importants pour induire des changements vasculaires et la promotion de 8-10 de la croissance du fœtus. UNK cellules peuvent orchestrer l'invasion du trophoblaste humain par des chimiokines et de cytokines 11 telles que granulocytes et de macrophages – facteur stimulant les colonies (GM-CSF) 12. L'invasion du trophoblaste faible est associé à remodelage artériel et complications de la grossesse réduits tels que la pré-éclampsie 9.
Ce protocole est basé sur le travail de pionnier de Anne Croy qui a décrit l'importanterôle du système immunitaire et l'IFN-γ particulièrement NK-dérivée pour le remodelage vasculaire succès grâce à l'immunohistochimie et de transfert élégante expériences 5,13. Nous décrivons ici un moyen rapide et économique pour évaluer l'état de remodelage des artères spiralées. Bien que notre laboratoire évalue régulièrement ce à mi-gestation (jour de gestation (gd) 9.5) 14, le processus de remodelage a lieu entre gd8.5 15 et 12,5. L'avènement des scanners de diaporamas automatiques a grandement facilité l'évaluation des zones de vaisseaux et de lumières de sections et nous avons trouvé que cela soit une approche plus reproductible que la mesure de diamètre des vaisseaux. L'addition de la détection immunohistochimique de SMA permet une simple validation des résultats obtenus à partir de l'évaluation stéréologique. Comme avec toutes les techniques stéréologiques, il est recommandé d'effectuer l'évaluation comme une expérience aveuglé par au moins deux examinateurs. À cette fin, une étape de randomisation peut être introduite lorsque couper en sérieTing les échantillons de sorte que les enquêteurs évaluent les diapositives ne savent pas de quel groupe expérimental les échantillons proviennent.
L'objectif global de ce protocole est de fournir un outil fiable d'évaluer soigneusement le remodelage des artères spiralées chez la souris avec les génotypes maternels et paternels définies, dans le contexte de modèles de souris pour des complications liées à la grossesse. Les résultats soulignent la dépendance sur les cellules UNK de ce processus, qui est essentielle pour la croissance normale du fœtus.
Le protocole présenté ici est conçu pour fournir un procédé reproductible permettant d'évaluer les changements vasculaires qui sont nécessaires pour grossesse réussie. Critique pour le succès de l'évaluation est la qualité des coupes de tissu. Tant déterminer avec précision l'âge gestationnel des sites d'implantation ainsi que la ligature de manière fiable les artères utérines sont des étapes cruciales. Les modifications des paramètres tels que le temps de la fixation, le protocole de traitement du tissu, etc., peuvent aussi influer sur le résultat. Pour une évaluation objective stéréologique, il est important de mesurer le même nombre de vaisseaux dans chaque site d'implantation. Il est recommandé de mesurer 5 navires par site d'implantation et chaque site d'implantation en trois exemplaires. La moyenne de ces 15 mesures représente la taille moyenne des 5 plus grands navires.
En outre les données de Rag2 alymphoïde – / – IL2RG – / – souris présentés ici, nous avons trouvé cette protocol utile pour un certain nombre de modèles de la fonction immunitaire maternelle inadéquate, y compris l'une des cellules NK inhibés 14. Des défauts dans le remodelage artériel ont également été montré dans des modèles de facultés affaiblies l'invasion du trophoblaste 18 et les techniques décrites ici peuvent être utiles pour évaluer la vascularisation dans ces cas. Nous avons optimisé et validé ce protocole pour l'enquête sur le remodelage vasculaire décidual à mi-gestation chez la souris, mais il est également envisageable d'adapter ce protocole à travailler dans d'autres systèmes modèles (par exemple des rats) ou même dans d'autres organes. Alors que nous constatons que le remodelage NK-dépendante peut être solidement évalué à gd9.5, il peut être modifié pour d'autres points dans le temps tels que gd12.5, lorsque le système vasculaire maternelle est complètement remodelé. A ce point de temps, l'invasion du trophoblaste endovasculaire est plus profond 16 et ce point de temps peut être plus approprié pour les enquêtes sur le rôle de trophoblaste des changements vasculaires. Si les lectures quantitatives supplémentaires sont souhaités,les enquêteurs peuvent également augmenter le nombre de sections colorées pour SMA et d'évaluer le pourcentage de navires partiellement rénovées au sein de chaque site d'implantation.
Une limitation de ce protocole est la nature descriptive des examens histologiques. Des dosages fonctionnels, cependant, ne sont plus en lentement disponible (tel que l'échographie Doppler 19). Ces techniques nécessitent une expertise technique et des dépenses beaucoup plus élevées pour l'acquisition et l'entretien du matériel, mais ont l'avantage de fournir une lecture longitudinale in vivo de l'effet des changements qui peuvent être observées histologiquement. Un inconvénient possible de tous les examens stéréologiques est la subjectivité des enquêteurs. À cette fin, en utilisant deux examinateurs indépendants qui analysent tous les échantillons indépendamment peut aider à éviter ce problème. Alors que le protocole décrit ici donne un aperçu de la façon dont beaucoup de sang peut atteindre l'interface foeto-maternelle, il peut être avantageux de combiner avec le complementary approche de l'évaluation de la quantité totale de sang à un moment donné dans le système vasculaire à travers le plastique jette 16.
La force de ce protocole est qu'il combine deux approches indépendantes. Changement vasculaire est d'abord évaluée quantitativement par stéréologie et le résultat est ensuite validée qualitativement par immunohistochimie. La fiabilité des résultats peut être encore renforcée par randomisation des échantillons. Les échantillons préparés pour ce protocole peuvent facilement être utilisés pour étudier aussi d'autres paramètres de la grossesse tels que décidualisation, le développement de l'agrégat lymphoïde mesometrial de la grossesse (MLAP) ou immunodétection de cellules d'intérêt, à évaluer rigoureusement un phénotype de grossesse au milieu de la gestation.
Remodelage artériel est une étape cruciale pour les grossesses sans complications chez les femmes et l'échec de ces changements sous-tend les grands syndromes obstétricales (GOS), à savoir la pré-éclampsie, retard de croissance fœtale etmortinaissance. Nous présentons ici des techniques pour évaluer soigneusement un phénotype de grossesse dans des modèles de souris qui imitent certaines caractéristiques de la physiopathologie du SMO.
The authors have nothing to disclose.
The authors would like to thank all members of the Colucci lab for helpful discussions. This work was funded by The Wellcome Trust [094073/Z/10/Z], The Centre for Trophoblast Research and The British Heart Foundation.
C57BL/6 mice (8-12 weeks old) | Charles River | ||
Dental floss | |||
Polystyrene | Used for holding tissue in place | ||
Straight dissection scissors | EMS | 72940 | |
25G needles | BD | 300600 | Used for holding tissue in place |
50 ml conical tubes | Falcon | 352070 | |
Formalin solution, neutral buffered, 10% | Sigma | HT501128-4L | |
Phosphate buffered saline | Sigma | P3813-10PAK | |
Ethanol | Sigma | 32221-2.5L | |
Paraffin | Sigma | 327204-1KG | |
Xylene | Fisher Scientific | X/0250/17 | |
Automated tissue processor | Sakura | 6032 | |
Microtome | Leica | RM2245 | |
Slide rack | Sigma | Z710989 | |
Coplin jar | Sigma | S5891 | |
Purified water | |||
Hematoxylin solution, Gill No. 3 | Sigma | GHS332-1L | |
Eosin Y solution | Sigma | HT110116-500ML | |
Fume hood | |||
Xylene-based mounting media | VWR | 361254D | |
Slide scanner | Hamamatsu | NanoZoomer | |
Slide scanner software | Hamamatsu | NDP viewer | |
Sodium citrate tribasic dihydrate | Sigma | 32320 | Make 10 mM solution and adjust pH to 6 |
Pressure cooker | Used for antigen retrieval | ||
Heating plate | Used for antigen retrieval | ||
Hydrophobic barrier pen | Vector | H-4000 | |
Hydrogen peroxide | Fisher Scientific | H/1800/15 | |
Tris buffered saline | Sigma | T6664-10PAK | |
Mouse on mouse kit | Vector | BMK-2202 | Significantly reduces background |
Mouse anti-human smooth muscle actin | DAKO | M0851 | Cross-reacts with mouse |
IgG2a isotype control | DAKO | X0943 | |
Humidified chamber | Sigma | H6644 | |
3,3’-Diaminobenzidine solution | Sigma | D4293-5SET | |
Hydrochloric acid | Fisher Scientific | H/1050/PB17 |