Transuterine foetale tracheale occlusie model in muizen
Summary
Verschillende diermodellen van congenitale diafragmatische hernia en foetale tracheale occlusie bieden voor- en nadelen met betrekking tot ethische kwesties, kosten, chirurgische moeilijkheidsgraad, grootte, overlevingspercentages en beschikbaarheid van genetische hulpmiddelen. Dit model biedt een nieuw hulpmiddel om de impact van zowel tracheale occlusie als verhoogde luminale druk op de longontwikkeling te bestuderen.
Abstract
Foetale tracheale occlusie (TO), een gevestigde behandelingsmodaliteit, bevordert foetale longgroei en overleving bij ernstige aangeboren diafragmatische hernia (CDH). Na TO verhoogt het vasthouden van de afgescheiden epitheelvloeistof de lichtdruk en induceert het longgroei. Verschillende diermodellen zijn gedefinieerd om de pathofysiologie van CDH en TO te begrijpen. Ze hebben allemaal hun eigen voor- en nadelen, zoals de moeilijkheidsgraad van de techniek, de grootte van het dier, de kosten, hoge sterftecijfers en de beschikbaarheid van genetische hulpmiddelen. Hierin wordt een nieuw trans-uterien model van muriene foetale TO beschreven. Zwangere muizen werden verdoofd en de baarmoeder werd blootgesteld via een laparotomie in de middellijn. De luchtpijp van geselecteerde foetussen werd geligeerd met een enkele trans-uteriene hechting achter de luchtpijp, een halsslagader en een halsslagader. De dam werd gesloten en mocht herstellen. Foetussen werden vlak voor de bevalling verzameld. Long-lichaamsgewichtverhouding bij TO-foetussen was hoger dan die bij controlefoees. Dit model biedt onderzoekers een nieuw hulpmiddel om de impact van zowel TO als verhoogde luminale druk op de longontwikkeling te bestuderen.
Introduction
Congenitale diafragmatische hernia (CDH) komt voor bij 1:2500 zwangerschappen en resulteert in pulmonale hypoplasie en neonatale pulmonale hypertensie1,2,3,4,5,6. Foetale tracheale occlusie (TO) is een gevestigde prenatale therapie bij ernstige CDH-patiënten waarbij fetoscopie nodig is in de 26-30e zwangerschapsweek waarin een ballon net boven de carina wordt geplaatst en vervolgens in de 32e zwangerschapsweek wordt verwijderd. Deze tijdelijke TO induceert foetale longgroei en verbetert de overleving. Congenitaal High Airway Obstruction Syndrome is een dodelijke aandoening geassocieerd met longhyperplasie, die chirurgen inspireerde om kunstmatige occlusie van de luchtpijp uit te voeren om het vasthouden van het uitgescheiden epitheelvocht te bevorderen. Deze occlusie verhoogde de lichtgevende druk en veroorzaakte longgroei7. De occlusie moet echter worden omgekeerd om epitheliale celrijping mogelijk te maken.
Verschillende diermodellen van CDH en TO – schapen, konijnen, ratten en muizen – zijn ontwikkeld om de pathofysiologie van CDH en TO te begrijpen. Ze hebben allemaal hun eigen voor- en nadelen, zoals de moeilijkheidsgraad van de techniek, de grootte van het dier, de kosten, hoge sterftecijfers en de beschikbaarheid van genetische hulpmiddelen. Hoewel de chirurgische techniek die wordt gebruikt voor het schapenmodel erg lijkt op die bij mensen en kan worden omgekeerd, zijn de belangrijkste nadelen van dit model de kosten van het dier, de lange zwangerschapsperiode en het beperkte aantal operaties mogelijk. Het konijnenmodel heeft een kortere draagtijd en is goedkoper dan het schapenmodel. Het konijnenmodel is echter onomkeerbaar8,9. Het muriene model heeft de laagste kosten, het hoogste aantal foetussen per zwangerschap, het best gekarakteriseerde genoom en algemeen beschikbare hulpmiddelen voor cellulaire en moleculaire analyses. Een belangrijk nadeel is echter het gebrek aan reversibiliteit van de TO, waardoor volledig begrip van de impact van TO wordt voorkomen. Hierin wordt een methode gepresenteerd die alle voordelen van de eerder genoemde modellen combineert en een eenvoudig, potentieel omkeerbaar en minimaal invasief knaagdier TO-model creëert.
Protocol
Representative Results
Discussion
Deze methode beschrijft een chirurgische procedure van foetale tracheale occlusie bij muizen en de impact ervan op de longontwikkeling. Er zijn enkele kritieke stappen in het protocol die zorgvuldig moeten worden uitgevoerd voor een succesvolle TO. De warmte van het platform waarop de operatie plaatsvindt en de zoutoplossing die in de buikholte wordt geïntroduceerd, is cruciaal voor de progressie van de zwangerschap. Bovendien moet een lichte druk worden uitgeoefend op het hoofd van de pups om blootstelling van de nek t…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit onderzoek heeft geen specifieke subsidie ontvangen van financieringsinstellingen in de publieke, commerciële of non-profitsector. Alle auteurs hebben een substantiële bijdrage geleverd aan de conceptie en het ontwerp van de studie, verwerving, analyse en interpretatie van gegevens, het opstellen van het artikel en het herzien ervan voor belangrijke intellectuele inhoud en definitieve goedkeuring van de in te dienen versie. De auteurs danken Can Sabuncuoğlu voor zijn vriendelijke inspanningen voor de productie van het kunstwerk van de chirurgische techniek.
Materials
| Buprenorphine | Par Pharmaceutical | NDC 42023-179-05 | For regional anesthesia |
| Isoflurane | Halocarbon Life Sciences | NDC 66794-017-25 | For general anesthesia |
| Magnification glasses | USA Medical-Surgical | SLR-250LBLK | At least 2.5x |
| Nikon 90i microscope | Nikon | 3417 | Motorized Fluorescence |
| Nucleospin Tissue Kit | Macherey-Nagel, Düren, Germany | 740952.5 | DNA isolation |
| Pierce BCA Protein Assay Kit | Thermo Fisher, IL, USA | 23225 | Protein quantification |
| Polyglactin suture | Ethicon | VCP451H | 4-0, 24 mm, cutting |
| Polylysine slides | VWR | 48382-117 | Microscope adhesion slides |
| Polypropylene suture | Ethicon | Y432H | 6-0, 13 mm 1/2c Taperpoint |
| RIPA buffer | Sigma-Aldrich, Missouri, USA | R0278-50ml | Protein isolation |
| Silk suture | Ethicon | VCP682G | 4-0, 24 mm, cutting |
| Trizol | Invitrogen | 15596026 | RNA isolation |
References
- Wright, N. J. Global PaedSurg Research Collaboration. Management and outcomes of gastrointestinal congenital anomalies in low, middle and high income countries: protocol for a multicentre, international, prospective cohort study. BMJ Open. 9, 030452 (2019).
- Aydin, E. Current approach for prenatally diagnosed congenital anomalies that requires surgery. Turkish Clinics Journal of Gynecology and Obstetrics. 27, 193-199 (2016).
- Nolan, H., et al. Hemorrhage after on-ECMO repair of CDH is equivalent for muscle flap and prosthetic patch. Journal of Pediatric Surgery. 54 (10), 2044-2047 (2019).
- Aydin, E., et al. Congenital diaphragmatic hernia: the good, the bad, and the tough. Pediatric Surgery International. 35 (3), 303-313 (2019).
- Aydın, E., Özler, O., Burns, P., Lim, F. Y., Peiró, J. L. Left congenital diaphragmatic hernia-associated musculoskeletal deformities. Pediatric Surgery International. 35 (11), 1265-1270 (2019).
- Aydın, E., et al. When primary repair is not enough: a comparison of synthetic patch and muscle flap closure in congenital diaphragmatic hernia. Pediatric Surgery International. 36 (4), 485-491 (2020).
- Wilson, M., Difiore, J. W., Peters, C. A. Experimental fetal tracheal ligation prevents the pulmonary hypoplasia associated with fetal nephrectomy: Possible application for congenital diaphragmatic hernia. Journal of Pediatric Surgery. 28 (11), 1433-1440 (1993).
- Mudri, M., et al. The effects of tracheal occlusion on Wnt signaling in a rabbit model of congenital diaphragmatic hernia. Journal of Pediatric Surgery. 54 (5), 937-944 (2019).
- Khan, P. A., Cloutier, M., Piedboeuf, B. Tracheal occlusion: a review of obstructing fetal lungs to make them grow and mature. American Journal of Medical Genetics. Part C, Seminars in Medical Genetics. 145 (2), 125-138 (2007).
- Chomczynski, P. A reagent for the single-step simultaneous isolation of RNA, DNA and proteins from cell and tissue samples. Biotechniques. 15 (3), 532-537 (1993).
- Beurskens, N., Klaassens, M., Rottier, R., De Klein, A., Tibboel, D. Linking animal models to human congenital diaphragmatic hernia. Birth Defects Research Part A: Clinical and Molecular Teratology. 79 (8), 565-572 (2007).
- Varisco, B. M., et al. Excessive reversal of epidermal growth factor receptor and ephrin signaling following tracheal occlusion in rabbit model of congenital diaphragmatic hernia. Molecular Medicine. 22, 398-411 (2016).
