Summary

Einem Rattenmodell der milden Intrauterine Hypoperfusion mit Microcoil Stenose

Published: January 07, 2018
doi:

Summary

Milde intrauterine Hypoperfusion produzierte Arterie Stenose mit Metall Microcoils um die Gebärmutter und Eierstöcken Arterien bei Ratten bei embryonalen Tag 17 gewickelt. Dieses Verfahren produziert pränatale Hypoperfusion und intrauterine Wachstumsretardierung.

Abstract

Intrauterine Hypoperfusion/Ischämie ist eine der Hauptursachen für intrauterine/fetale Wachstumsretardierung, Frühgeburten und niedrigem Geburtsgewicht. Die meisten Studien dieses Phänomens wurden entweder Modelle mit schweren intrauterine Ischämie oder mit Farbverlauf intrauterine Hypoperfusion durchgeführt. Keine Studie wurde in einem Modell auf einheitliche milde intrauterine Hypoperfusion (MIUH) durchgeführt. Zwei Modelle für Studien der MIUH verwendet worden: ein Modell basierend auf Naht Ligatur der beiden Seiten des arteriellen Arcade mit der Gebärmutter und Eierstöcken Arterien gebildet, und eine vorübergehende Modell basierend auf clipping der bilateralen Eierstock Arterien und Aorta mit Durchgängigkeit. Diese zwei Nager-Modelle von MIUH haben einige Einschränkungen, z. B. nicht alle Föten MIUH, abhängig von ihrer Position in der Gebärmutter Horn ausgesetzt sind. In unserem Modell MIUH unterliegen alle Föten ein vergleichbares Niveau des intrauterinen Hypoperfusion. MIUH wurde durch leichte Stenose der alle vier Arterien die Gebärmutter, z.B. Fütterung der bilateralen Gebärmutter und Eierstöcken Arterien erreicht.

Arterielle Stenose war durch Metall Microcoils umwickelt die Fütterungen Arterien induziert. Herstellung von arteriellen Stenose mit Microcoils erlaubt uns zu kontrollieren, zu optimieren und Minderdurchblutung mit sehr wenig Inter Tier Variabilität und eine niedrige Sterblichkeitsrate zu reproduzieren, so dass genaue Auswertung. Wenn Microcoils mit einem Innendurchmesser von 0,24 mm verwendet wurden, der Blutfluss in der Plazenta und Fetus wurde leicht verringert (ca. 30 % aus der Pre-Stenose-Ebene in der Plazenta). Die Nachkommen von unserem MIUH Modell deutlich lang anhaltende Veränderungen im neurologischen, neuroanatomischen und Verhaltensstörungen Testergebnisse.

Introduction

Säuglinge mit intrauterine Wachstumsretardierung (IUGR) (auch bekannt als fetale Wachstumsretardierung) (Geburt Gewicht <10 Perzentil für gestational Alter ), Frühgeburt (< 37 Wochen Schwangerschaft geboren) und/oder niedrigen Geburt Gewicht (< 2500 g) entfallen fast 10 % aller Neugeborenen 2,3. Viele dieser Kinder mit neurologischen Problemen wie Zerebralparese und Entwicklungsstörungen (z. B. Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) und Lernstörungen) 3,4,5zu präsentieren. Diese Bedingungen haben Ähnlichkeiten und Unterschiede in ihrer Ätiologie und Ergebnisse. Die Ätiologie der IUGR ist multifaktoriell und Plazentainsuffizienz zugeordnete intrauterine Hypoperfusion gilt als die häufigste Ursache in nicht-anomale Föten 7. Die Ätiologie der Frühgeborenen ist multifaktoriell und Chorioamnionitis ist die häufigste Ursache 8.

Der Einfluss des milden intrauterine Hypoperfusion (MIUH) auf das sich entwickelnde Gehirn ist unklar. Derzeit beinhalten verfügbaren Tiermodellen der intrauterinen Hypoperfusion/Ischämie in erster Linie schwere Hypoperfusion oder gradient Grad der Hypoperfusion mit oder ohne Reperfusion 9,10,11. In den klinischen Einstellungen jedoch Fälle von MIUH gelten weit häufiger als diejenigen, die solche extremen Bedingungen. Die derzeit verfügbaren Modelle der MIUH sind ein Nagetier Modell mit Naht Ligatur der Gebärmutter oder der Eierstöcke Arterie und ein Nagetier Modell mit clipping der bilateralen Eierstock Arterien und Aorta mit Durchgängigkeit 12,13, 14,15,16,17. Einer der Nachteile dieser Modelle ist die umfangreiche Inter Fötus Variabilität, von Föten mit tiefgreifenden Hypoperfusion bis hin zu Feten mit fast intakt Perfusion, abhängig von der Position des Fötus innerhalb der arteriellen Arcade von der Gebärmutter und Eierstöcke Arterien. Ein weiterer Nachteil dieser Modelle ist ihre Unfähigkeit, die Position von jedem Fötus nach der Geburt zu unterscheiden; Daher können nicht Forscher den Schweregrad der intrauterinen Hypoperfusion erlebt durch einen einzelnen Welpen nach seiner Geburt unterscheiden.

Wir haben einem Rattenmodell der MIUH mit mehreren Arterie Stenose 1entwickelt. Verpackung Metalle Mikro-Spulen mit einem Innendurchmesser von 0,24 mm rund um den Eierstock und Gebärmutter Arterien verursacht Stenose, aber keine Verstopfung der Blutgefäße (Abbildung 1). Anwendung diese Microcoils an den proximalen Teilen aller von den Arterien Versorgung der Gebärmutter, d. h. die bilateralen Gebärmutter und Eierstöcken Arterien auf embryonale Tag 17 (gleichbedeutend mit embryonalen Wochen 20-25 Menschen 18) induziert einen signifikanten, aber milden Rückgang Durchblutung der Plazenta und Föten. Der Rückgang der Blutfluss nach Spulen auf alle vier Arterien, die Fütterung der Gebärmutter angewendet werden sind für jede Plazenta und Fetus weitgehend gleich. Die Fötus Sterblichkeit beträgt weniger als 20 %. Die Welpen sind über spontane Arbeit 1-2 Tage früher (embryonale Tag 21-22) als normal geboren. Fast alle Welpen sind geboren deutlich niedrige Geburt Gewichte 1ausstellen. Grauen und weißen Substanz Bände werden verringert, ohne offensichtliche Gewebe schädigen 1. Welpen präsentieren mit verzögerter Erwerb von Neugeborenen Reflexe, Muskelschwäche und veränderten spontane Aktivität 1. Dieses Modell ahmt die klinischen Anzeichen und Symptome der Kinder, die vorzeitig oder mit IUGR geboren; Kinder geboren Frühgeborenen Ausstellung reduziert grau und weißen Substanz Volumen mit oder ohne weiße Substanz Verletzung 6, anwesend Meilensteine der neurologischen Entwicklung verzögert, und kann Verhaltensstörungen wie ADHS 3,5; Kinder mit IUGR weisen minimale neuroanatomische Veränderungen und haben ein erhöhtes Risiko für neurologische Entwicklungsstörungen wie motorischen und kognitiven Verzögerung 4,7. Frühgeburt und IUGR gibt verschiedene Bedingungen, aber die beiden Bedingungen Teilen des grundlegenden Mechanismus, d.h. Beleidigungen an unreifen Gehirne vor voll ausgetragenen Gestationsalter.

Protocol

Alle Versuche wurden gemäß Protokollen durch die experimentelle Animal Care and Use Committee des National zerebralen und Herz-Kreislauf-Zentrum, Suita, Japan genehmigt durchgeführt. 1. bereiten Sie die folgenden Tiere und Materialien für MIUH Chirurgie Bereiten Sie zeitgesteuerte schwangere Sprague-Dawley Ratten am Tag 17, d.h. embryonale Tag 17 (E17). Die Dämme durchschnittlichen Körpergewicht sind 307.0 ± 40,7 g (meine ± SD, n = 9). Bereiten Sie Metall M…

Representative Results

Nach dem Auftragen Microcoils aller Arterien Fütterung der Gebärmutter, d. h. die bilateralen Gebärmutter und Eierstöcken Arterien sind alle Föten vergleichbare Hypoperfusion ausgesetzt. Die Anwendung der Microcoils mit einem Innendurchmesser von 0,24 mm verursacht leichte Stenose der diese Arterien, wodurch eine leichte Abnahme der Durchblutung der Plazenta und Föten (Abbildung 3, ca. 30 % aus der Pre-Stenose-Ebene in der Plazenta zu sehen Referenz 1 f…

Discussion

Microcoil Stenose der Eierstöcke und Gebärmutter Arterien in beiden uterinen Hörner produziert konsistent und reproduzierbare intrauterine Hypoperfusion in allen Plazenta und Föten. Das Niveau der Hypoperfusion kann geändert werden, durch den Einsatz von Microcoils mit unterschiedlichen Innendurchmesser. Ratte Welpen geboren aus einem Damm auf dem Arterie Stenose durchgeführt wurde mit Microcoils 0,24 mm Innendurchmesser demonstrieren IUGR und Frühgeburt (siehe Referenz 1 für Details). Die Welpen zeigen neuroanat…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde durch das Geschäftsjahr 2013 Forschung Austauschprogramm zwischen JSPS und CNRS, JSPS KAKENHI Grant Nummer 26860858 und der Narishige Neuroscience Research Foundation unterstützt. Wir danken Dr. Mariko Harada-Shiba und Kyoko Shioya für hilfreiche Diskussionen. Wir danken Dr. Emi Tanaka, Mari Furuta, Mutsumi Sakamoto und Ritsuko Maki für ausgezeichnete technische Unterstützung.

Materials

Stereomicroscope
Isoflurane anesthesia machine
Anesthesia induction box
Heating pad
Diaper 30×40 cm
Depilatory foam or shaver
Iodine disinfectant solution
Gauze 10×20 cm 
Surgical drape 45×45 cm with a round opening 5 cm in diameter
Spray bottle with ethanol for disinfection
Cotton swab
Forceps with large blunt tips
Forceps with angled fine tips
Scissors
Surgical scalpel, blade size is 27mm long (no.10, Axel, AS ONE Corporation, Osaka, Japan)
Surgical suture needle
Metal microcoils; inner diameter 0.24 mm, made from gold-coated steel (SAMINI Co. Ltd., Shizuoka, Japan)
Silk suture 4-0
Sterile saline (0.9% sodium chloride)
Heating water bath
Plastic syringes (50ml) and needles (18G)

Riferimenti

  1. Ohshima, M., et al. Mild intrauterine hypoperfusion reproduces neurodevelopmental disorders observed in prematurity. Sci Rep. 6, 39377 (2016).
  2. Anderson, P., Doyle, L. W., Victorian Infant Collaborative Study, G. Neurobehavioral outcomes of school-age children born extremely low birth weight or very preterm in the 1990s. JAMA. 289 (24), 3264-3272 (2003).
  3. Levine, T. A., et al. Early childhood neurodevelopment after intrauterine growth restriction: a systematic review. Pediatrics. 135 (1), 126-141 (2015).
  4. Sucksdorff, M., et al. Preterm Birth and Poor Fetal Growth as Risk Factors of Attention-Deficit/ Hyperactivity Disorder. Pediatrics. 136 (3), e599-e608 (2015).
  5. Volpe, J. J. Brain injury in premature infants: a complex amalgam of destructive and developmental disturbances. Lancet Neurol. 8 (1), 110-124 (2009).
  6. Nardozza, L. M., et al. Fetal growth restriction: current knowledge. Arch Gynecol Obstet. 295 (5), 1061-1077 (2017).
  7. Chang, E. Preterm birth and the role of neuroprotection. Bmj. 350, g6661 (2015).
  8. Coq, J. O., Delcour, M., Massicotte, V. S., Baud, O., Barbe, M. F. Prenatal ischemia deteriorates white matter, brain organization, and function: implications for prematurity and cerebral palsy. Dev Med Child Neurol. 58, 7-11 (2016).
  9. Jantzie, L. L., Corbett, C. J., Firl, D. J., Robinson, S. Postnatal Erythropoietin Mitigates Impaired Cerebral Cortical Development Following Subplate Loss from Prenatal Hypoxia-Ischemia. Cereb Cortex. 25 (9), 2683-2695 (2015).
  10. Kubo, K. I., et al. Association of impaired neuronal migration with cognitive deficits in extremely preterm infants. JCI Insight. 2 (10), (2017).
  11. Delcour, M., et al. Mild musculoskeletal and locomotor alterations in adult rats with white matter injury following prenatal ischemia. Int J Dev Neurosci. 29 (6), 593-607 (2011).
  12. Gilbert, J. S., Babcock, S. A., Granger, J. P. Hypertension produced by reduced uterine perfusion in pregnant rats is associated with increased soluble fms-like tyrosine kinase-1 expression. Hypertension. 50 (6), 1142-1147 (2007).
  13. Granger, J. P., et al. Reduced uterine perfusion pressure (RUPP) model for studying cardiovascular-renal dysfunction in response to placental ischemia. Methods Mol Med. 122, 383-392 (2006).
  14. Mazur, M., Miller, R. H., Robinson, S. Postnatal erythropoietin treatment mitigates neural cell loss after systemic prenatal hypoxic-ischemic injury. J Neurosurg Pediatr. 6 (3), 206-221 (2010).
  15. Olivier, P., Baud, O., Evrard, P., Gressens, P., Verney, C. Prenatal ischemia and white matter damage in rats. J Neuropathol Exp Neurol. 64 (11), 998-1006 (2005).
  16. Robinson, S., et al. Developmental changes induced by graded prenatal systemic hypoxic-ischemic insults in rats. Neurobiol Dis. 18 (3), 568-581 (2005).
  17. Rice, D., Barone, S. Critical periods of vulnerability for the developing nervous system: evidence from humans and animal models. Environ Health Perspect. 108, 511-533 (2000).
  18. Basilious, A., Yager, J., Fehlings, M. G. Neurological outcomes of animal models of uterine artery ligation and relevance to human intrauterine growth restriction: a systematic review. Dev Med Child Neurol. 57 (5), 420-430 (2015).
  19. Delcour, M., et al. Neuroanatomical, sensorimotor and cognitive deficits in adult rats with white matter injury following prenatal ischemia. Brain Pathol. 22 (1), 1-16 (2012).

Play Video

Citazione di questo articolo
Tsuji, M., Coq, J., Ogawa, Y., Yamamoto, Y., Ohshima, M. A Rat Model of Mild Intrauterine Hypoperfusion with Microcoil Stenosis. J. Vis. Exp. (131), e56723, doi:10.3791/56723 (2018).

View Video