Romanen bruk av tredimensjonal høyfrekvente Ultrasonography for tidlig Graviditet karakterisering musen
Summary
Mus brukes å studere svangerskapsdiabetes biologi. Imidlertid, graviditet oppsigelse kreves for slike studier som utelukker langsgående undersøkelser og nødvendiggjør bruk av store antall dyr. Derfor beskrive vi ikke-invasiv teknikk høyfrekvente ultrasonography for tidlig deteksjon og overvåking av etter implantasjon hendelser i gravid musen.
Abstract
Høyfrekvente ultrasonography (HFUS) er en vanlig ikke-invasively overvåke sanntid utviklingen av den menneskelige Foster i utero. Musen er rutinemessig brukes som en i vivo modell embryoet implantasjon og graviditet progresjon. Dessverre, krever slike murine studier graviditet avbrudd aktivere oppfølging fenotypiske analyse. For å løse dette problemet, brukte vi tredimensjonal (3D) rekonstruksjon av HFUS bildebehandling data for tidlig deteksjon og karakterisering av murine embryoet implantasjon nettsteder og deres personlige utviklingsmessige progresjon i utero. Kombinere HFUS bildebehandling med 3D rekonstruksjon og modellering, var vi i stand til nøyaktig kvantifisere embryoet implantasjon området tall samt overvåke utviklingsmessige progresjon i gravid C57BL6J/129S mus fra 5,5 dager innlegget samleie (d.p.c.) gjennom til 9,5 d.p.c. med bruk av en transducer. Målinger inkludert: antall, plassering og volumet av implantasjon områder samt mellom implantasjon området mellomrom; fosteret levedyktighet ble vurdert av cardiac aktivitet avlytting. Umiddelbart etter implantasjon perioden (5.5 til 8,5 d.p.c.), 3D rekonstruksjon av gravid livmor både mesh og solid overlegg aktivert format visuell representasjon av utvikle dem innenfor hver livmor horn. Genmodifiserte mus fortsatt brukes til å beskrive kvinnelige reproduktive fenotyper avledet fra livmor dysfunksjon, har denne metoden en ny tilnærming for å oppdage, kvantifisere og karakterisere tidlig implantasjon hendelser i vivo. Denne romanen bruk av 3D HFUS imaging viser muligheten til å kunne oppdage, visualisere og karakterisere embryo-implantasjon områder under tidlig murine graviditet på en ikke-invasiv måte. Teknologien tilbyder en betydelig bedring over gjeldende metoder, som er avhengige av avbrudd i svangerskap brutto vev og histopathologic karakterisering. Her bruker vi en video og tekst formatter for å beskrive hvordan å utføre ultrasounds av tidlig murine svangerskapet for å generere pålitelige og reproduserbar data med rekonstruksjon av livmor skjemaet i mesh og solid 3D-bilder.
Introduction
Tilbakevendende tidlig Graviditet er en av de vanligste komplikasjonene etter unnfangelsen og påvirker ca 1% av par prøver å bli gravid1,2. De underliggende mekanismene tidlig Graviditet er varierte: fra iboende embryonale unormalt og mors samtidige feil i endometrial mottagelighet1,3,4. På grunn av deres genetisk tractability, har musen modeller blitt mye utnyttet for undersøkelser av tidlig embryo implantasjon og graviditet. Videre den korte svangerskapsdiabetes tiden museklikk og utføre store studier har sikret voksende nytten av musen i adressering klinisk nøkkelspørsmål i human reproduktiv medisin5. Når det er sagt, det store flertallet av murine eksperimentell design fortsatt krever mange dammer være euthanized på sekvensiell svangerskapsdiabetes dager å kvantifisere og analysere implantasjon lokalisering, antall, størrelse og avstand mønstre under graviditet6, 7,8, og dermed utelukker longitudinelle studier på samme dyret.
I klinikken er ultralyd en pålitelig og uvurderlig verktøy for å overvåke menneskelige fosterets levedyktighet og utvikling i en ikke-invasiv måte9,10,11. Høyfrekvente ultralyd (HFUS) har nylig begynt å finne begrenset programmer i musen for å overvåke fosterets levedyktighet og vekst under graviditet12,13,14. Den siste teknologiske fremskritt i ultralyd imaging tillatt bruk av tredimensjonale (3D) dataene for visuell rekonstruksjon av dyr organer og påfølgende overvåking av patologi15,16, 17. Bruk av denne avansert bildeteknologi har kraftig forbedret makt til å oppdage mindre volum svingninger, å redusere Inter dyr variasjon, og til å overvåke utviklingen av en patologi eller effekten av en terapeutisk intervensjon17. Mens den primære nytten av denne teknologien har vært å overvåke kreft progresjon i oncomouse modeller15,16, er 3D HFUS imaging nylig brukt quantitate og overvåke aktive vekst av fosteret implantasjon og fosterutviklingen i musen livmoren18.
Her viser vi hvordan du utfører HFUS for å produsere 2D og 3D data for å generere rekonstruksjoner av tidlig gravid musen livmoren. Vi viser nytten av denne romanen metoden å oppdage disse tidlige embryonale implantasjon hendelser uten behov for graviditet oppsigelse, slik at forskere til å samle inn data i en ikke-invasiv måte.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne romanen bruk av 3D HFUS imaging viser muligheten til å kunne oppdage, visualisere og karakterisere embryo-implantasjon områder under tidlig murine graviditet på en ikke-invasiv måte. Teknologien tilbyder en betydelig bedring over gjeldende metoder, som er avhengige av avbrudd i svangerskap brutto vev og histopathologic karakterisering. Det bør imidlertid bemerkes at histologiske metoder vil fortsatt bli vurdert mer optimal når karakterisering på et mer forstørret og mer mobilnettet nivå er ønskelig, eller…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi setter stor pris på hjelp av Rong Zhao, Jie Li og 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).
