Een roman gebruik van driedimensionale hoogfrequente Ultrasonografie voor vroege zwangerschap karakterisering in de muis
Summary
Muizen worden veel gebruikt om te studeren zwangerschapsduur biologie. Beëindiging van de zwangerschap is echter vereist voor dergelijke studies die zich verzet tegen longitudinale onderzoek en vereist het gebruik van grote aantallen dieren. Daarom beschrijven we een niet-invasieve techniek van hoge-frequentie Ultrasonografie voor de vroegtijdige opsporing en het toezicht na implantatie gebeurtenissen in de zwangere muis.
Abstract
Hoge-frequentie Ultrasonografie (HFUS) is een gemeenschappelijke methode niet-gebeurt de ontwikkeling te volgen real-time van de menselijke foetus in utero. De muis is het routinematig gebruikt als een model in vivo embryo-implantatie en zwangerschap progressie te studeren. Helaas, dergelijke lymfkliertest studies vereisen de onderbreking van de zwangerschap om follow-up fenotypische analyse. Om aan te pakken dit probleem, we gebruikten driedimensionale (3-D) reconstructie van HFUS gegevens voor vroegtijdige opsporing en karakterisering van lymfkliertest embryo-implantatie sites en hun persoonlijke ontwikkelings progressie in uteroimaging. Combinatie van HFUS beeldbewerking met 3D-reconstructie en modellering, konden we nauwkeurig kwantificeren embryo-implantatie site nummer evenals developmental progressie in zwangere C57BL6J/129S muizen van 5,5 dagen post coïtus (d.p.c.) door naar 9.5 d.p.c. controleren met het gebruik van een transducer. Metingen opgenomen: nummer, de locatie en omvang van implantatie sites evenals Inter implantatie site afstand; embryo levensvatbaarheid werd beoordeeld door cardiale Activiteitencontrole. In de onmiddellijke na implantatie periode (5.5 tot 8,5 d.p.c.), 3D-reconstructie van de gravid baarmoeder in zowel mesh en solide overlay indeling ingeschakeld visuele representatie van de ontwikkelingslanden zwangerschappen binnen elke baarmoeder hoorn. Aangezien genetisch gemodificeerde muizen worden gebruikt blijven voor het karakteriseren van vrouwelijke reproductieve fenotypen afgeleid van baarmoeder dysfunctie, biedt deze methode een nieuwe benadering om te detecteren, kwantificeren en karakteriseren vroege implantatie gebeurtenissen in vivo. Deze roman gebruik van 3D-HFUS imaging bewijst de mogelijkheid met succes kunt ontdekken, visualiseren en karakteriseren van embryo-implantatie sites tijdens de vroege lymfkliertest zwangerschap in een niet-invasieve wijze. De technologie biedt een significante verbetering over huidige methodes, die afhankelijk zijn van de onderbreking van de zwangerschappen voor grove weefsels en histopathologische karakterisering. Hier gebruiken we een video en tekst formaat om te beschrijven van het succesvol uitvoeren van ultrasone klanken van de vroege lymfkliertest zwangerschap voor het genereren van betrouwbare en reproduceerbare gegevens met de wederopbouw van de uteriene vorm in mesh en solide 3D-beelden.
Introduction
Terugkerende vroege zwangerschap verlies is een van de meest voorkomende complicaties na de bevruchting en invloed op ongeveer 1% van de koppels proberen te bedenken van1,2. De onderliggende mechanismen van vroege zwangerschap verlies zijn gevarieerd: van intrinsieke embryonale afwijkingen en moeders comorbidities met fouten in het baarmoederslijmvlies ontvankelijkheid1,3,4. Muismodellen hebben vanwege hun genetische werkwillig, wijd gebruikt voor onderzoek naar vroege embryo-implantatie en zwangerschap. Bovendien, de korte zwangerschapsduur tijd van de muis en de mogelijkheid voor het uitvoeren van grootschalig onderzoek hebben gezorgd voor de groeiende nut van de muis bij het aanpakken van de belangrijkste klinische vragen in menselijke reproductieve geneeskunde5. Dat gezegd hebbende, de overgrote meerderheid van lymfkliertest experimentele designs vereisen nog steeds talrijke dams worden euthanized op sequentiële zwangerschapsduur dagen te kwantificeren en te analyseren van implantatie locatie, aantal, de grootte en spatiëring patronen tijdens zwangerschap6, 7,8, waardoor uitschakeling longitudinale studies op hetzelfde dier.
In de kliniek is echografie een betrouwbare en onschatbaar hulpmiddel voor de monitoring van menselijke foetale levensvatbaarheid en ontwikkeling in een niet-invasieve wijze9,10,11. Meer recentelijk, hoge-frequentie echografie (HFUS) is begonnen met beperkte toepassingen vinden in de muis als een methode voor de controle van de foetale levensvatbaarheid en de groei tijdens de zwangerschap12,13,14. De recente technologische vooruitgang in echografie beeldbewerking toestemming hebben de toepassing van driedimensionale (3-D) gegevens voor visuele wederopbouw van dierlijke organen en de daaropvolgende monitoring van pathologieën15,16, 17. Gebruik van deze geavanceerde weergavetechnologie heeft de bevoegdheid om te detecteren kleiner volume schommelingen, om spreiding over de dieren, en om te controleren de progressie van een pathologie of de werkzaamheid van een therapeutische interventie17aanzienlijk verbeterd. Terwijl de primaire nut van deze technologie is geweest om te controleren van maligniteit progressie in Europa modellen15,16, is 3-D HFUS imaging pas onlangs gebruikt te kwantificeren en te controleren van de actieve groei van embryo-implantatie en foetale ontwikkeling in de muis baarmoeder18.
Hier, laten we zien hoe uit te voeren HFUS imaging te produceren van 2D en 3D-gegevens voor het genereren van reconstructies van de vroege muis van de zwangere baarmoeder. We tonen het nut van deze nieuwe methode voor het detecteren van deze vroege embryonale implantatie gebeurtenissen zonder de noodzaak voor beëindiging van de zwangerschap, waardoor onderzoekers om gegevens te verzamelen in een niet-invasieve wijze.
Protocol
Representative Results
Discussion
Deze roman gebruik van 3D-HFUS imaging bewijst de mogelijkheid met succes kunt ontdekken, visualiseren en karakteriseren van embryo-implantatie sites tijdens de vroege lymfkliertest zwangerschap in een niet-invasieve wijze. De technologie biedt een significante verbetering over huidige methodes, die afhankelijk zijn van de onderbreking van de zwangerschappen voor grove weefsels en histopathologische karakterisering. Echter moet worden opgemerkt dat histologische methoden zou nog steeds worden beschouwd als meer optimale …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We zijn erg blij met de hulp van Rong Zhao en Jie Li Yan Ying.
Materials
| VisualSonics Vevo 2100 Ultrasound Imaging Platform/Machine | VisualSonics, inc. | VS-11945 | |
| Vevo Imaging Station | VisualSonics, inc. | SA-11982 | |
| Aquasonic 100 Ultrasound Transmission Gel | Parker | #SKU PLI 01-08 | |
| Isoflurane (IsoThesia) 100mL bottle | Henry Shein | #29404 | |
| PuraLubenAnimal Ophthalmic Ointment | Dechra | #12920060 |
References
- Rai, R., Regan, L. Recurrent miscarriage. Lancet. 368 (9535), 601-611 (2006).
- Sugiura-Ogasawara, M., Ozaki, Y., Suzumori, N. Management of recurrent miscarriage. J Obstet Gynaecol Res. 40 (5), 1174-1179 (2014).
- Kutteh, W. H. Novel strategies for the management of recurrent pregnancy loss. Semin Reprod Med. 33 (3), 161-168 (2015).
- Page, J. M., Silver, R. M. Genetic Causes of Recurrent Pregnancy Loss. Clin Obstet Gynecol. 59 (3), 498-508 (2016).
- Zhang, J., Croy, B. A. Using ultrasonography to define fetal-maternal relationships: moving from humans to mice. Comp Med. 59 (6), 527-533 (2009).
- Li, S. J., et al. Differential regulation of receptivity in two uterine horns of a recipient mouse following asynchronous embryo transfer. Sci Rep. 5, 15897 (2015).
- Ding, Y. B., et al. 5-aza-2′-deoxycytidine leads to reduced embryo implantation and reduced expression of DNA methyltransferases and essential endometrial genes. PLoS One. 7 (9), e45364 (2012).
- Kusakabe, K., Naka, M., Ito, Y., Eid, N., Otsuki, Y. Regulation of natural-killer cell cytotoxicity and enhancement of complement factors in the spontaneously aborted mouse placenta. Fertil Steril. 90 (4 Suppl), 1451-1459 (2008).
- Demianczuk, N. N., et al. The use of first trimester ultrasound. J Obstet Gynaecol Can. 25 (10), 864-875 (2003).
- Thompson, H. E. Evaluation of the obstetric and gynecologic patient by the use of diagnostic ultrasound. Clin Obstet Gynecol. 17 (4), 1-25 (1974).
- Unterscheider, J., et al. Definition and management of fetal growth restriction: a survey of contemporary attitudes. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 174, 41-45 (2014).
- Greco, A., et al. High frequency ultrasound for in vivo pregnancy diagnosis and staging of placental and fetal development in mice. PLoS One. 8 (10), e77205 (2013).
- Flores, L. E., Hildebrandt, T. B., Kuhl, A. A., Drews, B. Early detection and staging of spontaneous embryo resorption by ultrasound biomicroscopy in murine pregnancy. Reprod Biol Endocrinol. 12, 38 (2014).
- Nguyen, T. M., et al. Estimation of mouse fetal weight by ultrasonography: application from clinic to laboratory. Lab Anim. 46 (3), 225-230 (2012).
- Singh, S., et al. Quantitative volumetric imaging of normal, neoplastic and hyperplastic mouse prostate using ultrasound. BMC Urol. 15, 97 (2015).
- Liu, L., et al. Ultrasound-mediated destruction of paclitaxel and oxygen loaded lipid microbubbles for combination therapy in ovarian cancer xenografts. Cancer Lett. 361 (1), 147-154 (2015).
- Ni, J., et al. Monitoring Prostate Tumor Growth in an Orthotopic Mouse Model Using Three-Dimensional Ultrasound Imaging Technique. Transl Oncol. 9 (1), 41-45 (2016).
- Peavey, M. C., et al. Three-Dimensional High-Frequency Ultrasonography for Early Detection and Characterization of Embryo Implantation Site Development in the Mouse. PLoS One. 12 (1), e0169312 (2017).
- Song, H., et al. Cytosolic phospholipase A2alpha is crucial [correction of A2alpha deficiency is crucial] for ‘on-time’ embryo implantation that directs subsequent development. Development. 129 (12), 2879-2889 (2002).
- Nallasamy, S., Li, Q., Bagchi, M. K., Bagchi, I. C. Msx homeobox genes critically regulate embryo implantation by controlling paracrine signaling between uterine stroma and epithelium. PLoS Genet. 8 (2), e1002500 (2012).
- Hirate, Y., et al. Mouse Sox17 haploinsufficiency leads to female subfertility due to impaired implantation. Sci Rep. 6, 24171 (2016).
- Wang, T. S., et al. Dysregulated LIF-STAT3 pathway is responsible for impaired embryo implantation in a Streptozotocin-induced diabetic mouse model. Biol Open. 4 (7), 893-902 (2015).
- Ji, R. P., et al. Onset of cardiac function during early mouse embryogenesis coincides with entry of primitive erythroblasts into the embryo proper. Circ Res. 92 (2), 133-135 (2003).
- Srinivasan, S., et al. Noninvasive, in utero imaging of mouse embryonic heart development with 40-MHz echocardiography. Circulation. 98 (9), 912-918 (1998).
- Franco, N. H., Olsson, I. A. Scientists and the 3Rs: attitudes to animal use in biomedical research and the effect of mandatory training in laboratory animal science. Lab Anim. 48 (1), 50-60 (2014).
- Pratap, K., Singh, V. P. A training course on laboratory animal science: an initiative to implement the Three Rs of animal research in India. Altern Lab Anim. 44 (1), 21-41 (2016).
- Landi, M. S., Shriver, A. J., Mueller, A. Consideration and checkboxes: incorporating ethics and science into the 3Rs. J Am Assoc Lab Anim Sci. 54 (2), 224-230 (2015).
