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.
Обмен веществ, газов и продуктов распада в течение беременности плацентарные опосредуется плаценты. В женском репродуктивном тракте, маточные артерии являются основными проводниками крови к матке. После имплантации, эти ветви в специализированных судах называется спиральные артерии, что катушки через децидуальной базального по отношению к фетоплацентарной единицы. Диаметр и эластичность этих спиральных артерий, которые окружены лейкоцитов, в частности матки естественных киллеров (Unk) клеток, определяют объем и скорость крови, доступной для плаценты 1,2. Правильные изменения гемодинамики в результате реконструкции спиральных артерий имеют решающее значение для успеха беременности.
В то время как основные механизмы отличаются в деталях между человеком и мышей беременности, конечный результат процесса ремоделирования обоих видов расширен, высокая проводимость, что сосудистая теряет плавный мышечный слой. У мышей, УНК клеток, полученных интерферон (ИФN-) γ необходимо, чтобы побудить эти изменения на уровне около середины беременности 3-5. Мыши, лишенные либо NK клеток или компоненты сигнального пути IFN-gamma не пройти эти изменения, и это связано со снижением плода 6,7 роста, подчеркивая важность адекватного кровоснабжения фетоплацентарной единицы. Во время раннего человека беременности, интерстициальный и эндоваскулярная вторжение extravillous трофобласта и их взаимодействие с клетками УНК важны для индукции сосудистых изменений и поощрение плода 8-10 роста. УНК клетки могут организовать вторжение трофобласта человека через хемокинов 11 и цитокинов, таких как гранулоцитарный макрофаг – колониестимулирующий фактор (GM-CSF) 12. Малая трофобласта вторжения связано со снижением артериального ремоделирования и беременности осложнений, таких как преэклампсии 9.
Этот протокол основан на новаторской работе Анны Крой, который описал важныйРоль иммунной системы и, в частности НК-производного IFN-gamma для успешного ремоделирования сосудов через иммуногистохимических и элегантный передачи экспериментов 5,13. Здесь мы опишем быстрый и экономичный способ оценки состояния ремоделирования спиральных артерий. Хотя наша лаборатория регулярно оценивает это в середине беременности (гестационный день (GD) 9.5) 14, процесс ремоделирования происходит между gd8.5 и 12,5 15. Появление автоматизированных слайд-сканеров значительно облегчило оценку судов и просвета областях из разделов, и мы обнаружили, что это будет более воспроизводимым подходом, чем измерения диаметров сосудов. Добавление иммуногистохимического обнаружения SMA позволяет непосредственным проверки результатов, полученных с стереологического оценки. Как и со всеми стереологических методов, рекомендуется выполнять оценку, как слепой эксперимент, по крайней мере двумя экзаменаторами. С этой целью, шаг рандомизации может быть введен при последовательном сократитьTing образцы так, что следователи, оценивающие слайды не знают, из которых экспериментальная группа образцы приходят.
Общая цель этого протокола состоит в обеспечении надежного инструмента тщательно оценить ремоделирование спиральных артерий у мышей с определенными материнских и отцовских генотипов, в контексте моделей мыши осложнений, связанных с беременностью. Результаты подчеркивают зависимость от УНК клеток этого процесса, который необходим для нормального роста плода.
Протокол, представленные здесь предназначены для обеспечения воспроизводимого метод, по которому оценки изменений сосудов, которые необходимы для успешной беременности. Решающее значение для успеха этой оценки является качество срезов. Оба точного определения гестационного возраста имплантации сайтов, а также надежно лигирования маточных артерий являются важнейшими шагами. Изменение параметров, таких как время фиксации, протокол ткани обработки и т.д. также может влиять на результат. Для объективной оценки стереологического, важно, чтобы измерить то же самое число сосудов в каждом месте имплантации. Рекомендуется измерить 5 судов за имплантации и каждого сайта имплантации в трех экземплярах. Среднее из этих 15 измерений представляет собой средний размер 5 крупнейших сосудов.
В дополнение к данным alymphoid RAG2 – / – IL2rg – / – мышей показано здесь, мы нашли этот протocol полезно для ряда моделей недостаточной материнской иммунной функции, в том числе одного из запрещенных киллеров 14. Дефекты в ремоделирование также было показано в моделях нарушения трофобласта вторжения 18 и методы, описанные здесь, могут быть полезны для оценки сосудистую в этих случаях. Мы оптимизировали и утверждена этот протокол для изучения децидуальной сосудистого ремоделирования в середине беременности у мышей, но это также возможно, чтобы адаптировать этот протокол для работы в других модельных систем (например, крыс) или даже в других органах. В то время как мы находим, что НК-зависимой ремоделирования может быть решительно оценивается в gd9.5, это может быть изменен для других точек времени, таких как gd12.5, когда материнская сосудистая полностью отремонтирован. В этот момент времени, эндоваскулярная трофобласта вторжения глубже 16 и на этот раз точка может быть более подходящим для исследования роли трофобласта сосудистых изменений. Если дополнительные количественные показания желательны,Исследователи также может увеличить количество срезах, окрашенных по SMA и оценить процент частично реконструированных сосудов в пределах каждого участка имплантации.
Ограничение этого протокола является описательный характер гистологических исследований. Функциональные анализы, однако, только постепенно становится доступна (например, ультразвуковой допплерографии 19). Эти методы требуют технической экспертизы и гораздо более высокие затраты на приобретение и обслуживание оборудования, но имеют преимущество предоставления продольный естественных считывания для влияния изменений, которые можно наблюдать гистологически. Возможным недостатком всех стереологических экзаменов субъективность исследователей. Для этого, используя два независимых экзаменаторов, которые анализируют все образцы независимо может помочь избежать этой проблемы. В то время как протокол описано здесь дает представление, сколько крови может достигать fetomaternal интерфейс, может быть предпочтительным, чтобы объединить его с комплementary подход оценки общего количества крови в любой момент времени в сосудистой через пластика бросает 16.
Сила этого протокола является то, что он сочетает в себе два независимых подходов. Сосудистая изменение сначала количественно оценены стереологии и результат затем подтверждено качественно, используя иммуногистохимии. Надежность результатов может быть дополнительно усилена рандомизации образцов. Образцы, подготовленные для этого протокола могут быть легко использованы также исследовать другие параметры, такие как беременность, decidualisation развития mesometrial лимфоидной совокупности беременности (MLAp) или иммунологического клеток, представляющих интерес, строго оценить фенотип беременность в середине беременности.
Артериальная реконструкция является важным шагом для несложных беременностей у женщин и неудачи этих изменений лежит в основе великих акушерских синдромы (ГСН), а именно преэклампсии, плода ограничение роста имертворождения. Мы представляем здесь методы тщательно оценить беременность фенотип в мышиных моделях, которые имитируют некоторые характеристики патофизиологии ГСН.
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 |