Questo protocollo descrive una procedura per indurre una lesione uterina in un modello murino, seguita da analisi a valle durante una gravidanza successiva.
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Articolo metodologico
Questo protocollo descrive una procedura per indurre una lesione uterina in un modello murino, seguita da analisi a valle durante una gravidanza successiva.
Le lesioni uterine da taglio cesareo (taglio cesareo) e altre procedure (dilatazione e raschiamento, miomectomie, ecc.) possono portare a diverse morbilità nelle gravidanze successive, tra cui la placenta previa, lo spettro della placenta accreta (PAS), la gravidanza con cicatrice cesarea e la rottura uterina. I tagli cesarei rappresentano circa il 30% dei parti negli Stati Uniti, con tassi destinati ad aumentare. Pertanto, è essenziale una comprensione più profonda dei meccanismi attraverso i quali insorgono i disturbi della gravidanza associati a lesioni e una piattaforma per testare possibili interventi. Per raggiungere questi obiettivi, c'è un bisogno critico di modelli animali di lesione uterina, in particolare quelli che affrontano l'impatto della lesione sui successivi esiti in utero. Questo protocollo descrive una nuova procedura chirurgica per un modello di lesione uterina indotta meccanicamente nel topo da laboratorio (Mus musculus). Vengono dimostrati i passi compiuti in preparazione all'intervento chirurgico, l'induzione della lesione uterina stessa e le procedure di recupero post-chirurgico. Vengono fornite ulteriori informazioni sulla dissezione a valle di topi non gravidi e gravidi. Nel complesso, descrivendo in dettaglio una serie di procedure per indurre lesioni uterine in un modello in vivo , questo protocollo presenta un metodo trattabile per chiarire gli eventi molecolari e cellulari della guarigione delle ferite uterine e i suoi effetti sulla gravidanza successiva.
Sebbene 1 parto su 3 negli Stati Uniti sia condotto tramite taglio cesareo (taglio cesareo), si sa poco su come l'utero guarisce e su come un utero danneggiato porti a complicazioni nelle gravidanze successive 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12, 13. Queste complicanze includono la rottura uterina, la placenta previa, la PAS e la gravidanza con cicatrice cesarea, che insieme colpiscono ~2,5% delle pazienti che hanno avuto uno o più tagli cesarei 1,2,6,8,12,14,15,16,17. La placenta previa è caratterizzata dal posizionamento anomalo della placenta nella porzione inferiore dell'utero 4,16. Questo non solo causa l'ostruzione fisica della cervice e un elevato rischio di sanguinamento durante la gravidanza, ma è anche un fattore di rischio significativo per la condizione più grave e invasiva della PAS 8,12. La PAS è definita da un'eccessiva invasione della placenta troppo in profondità nei tessuti materni, anche fino alla vescica o al retto, e spesso richiede un'isterectomia con taglio cesareo per precludere un'emorragia materna pericolosa per la vita12,17. Le gravidanze con cicatrici cesaree, sebbene rare, comportano un alto tasso di morbilità correlate, tra cui aborto spontaneo, morte fetale e parto pretermine18,19. Oltre alle complicanze associate a una storia di precedenti tagli cesarei, anche altre procedure uterine come la miomectomia o la dilatazione e il raschiamento (D&C) portano a morbilità del paziente. Ad esempio, ~30% delle pazienti sottoposte a D&C dopo un aborto spontaneo tardivo e fino al 46% delle pazienti sottoposte a una seconda resezione isteroscopica per leiomioma sviluppano aderenze intrauterine caratteristiche della sindrome di Asherman (AS)20,21. L'AS colpisce ~2% delle femmine, causando amenorrea, dismenorrea, fallimento dell'impianto embrionale, aborti ripetitivi, travaglio pretermine e/o PAS21,22. Pertanto, date le sostanziali morbilità e mortalità associate a precedenti traumi uterini, un modello animale sperimentale è fondamentale non solo per chiarire i meccanismi attraverso i quali le ferite uterine guariscono e come le lesioni uterine influiscono sui successivi esiti della gravidanza, ma anche come piattaforma per lo sviluppo di nuovi strumenti diagnostici e terapeutici23,24.
Diversi studi hanno quindi sviluppato modelli murini di lesione uterina. Tuttavia, i primi studi non hanno esaminato le conseguenze del danno uterino sulle gravidanze successive25 o hanno limitato il danno alla superficie luminale uterina per studiare l'impianto dell'embrione al di fuori della finestra di ricettività endometriale nei topi ovariectomizzati26. Per colmare queste lacune di conoscenza, il modello descritto in questo protocollo, insieme ad altri studi recenti, presenta una nuova metodologia chirurgica per l'introduzione di lesioni uterine nei topi27,28. Questo protocollo utilizza il comune topo da laboratorio come organismo modello grazie alla sua ampia accessibilità, trattabilità genetica, breve gestazione, tempo rapido dalla nascita alla pubertà, grandi dimensioni della cucciolata e rapporto costo-efficacia. Inoltre, la caratteristica anatomica di due corna uterine nei topi consente un controllo interno con un corno illeso in ogni animale da esperimento, nonché la capacità di separare i difetti locali direttamente sulla cicatrice rispetto alla. difetti globali in tutto l'ambiente uterino. L'approccio descritto in questo Protocollo prevede una semplice laparotomia dorsale, seguita dall'uso di un ago sbavato per creare un'incisione attraverso gli strati endometriale e miometriale di un singolo corno uterino. Questa metodologia imita più da vicino le lesioni osservate durante i tagli cesarei e le miomectomie, sebbene possa essere facilmente modificata per indagare lesioni non incisionali come D&C, che precedono l'AS29,30. Dopo l'infortunio, gli animali vengono lasciati riprendersi e poi accoppiati con maschi per gravidanze programmate per esaminare le conseguenze dell'infortunio sui successivi esiti in utero27,28.
Sebbene la strategia generale sia simile ad altri studi recenti, ci sono aspetti di questo protocollo che offrono vantaggi distinti. Ad esempio, sia Li et al. che Burke et al. accedevano all'utero addominalmente anziché dorsalmente come descritto qui 31,32. Un approccio dorsale è sia più semplice da eseguire che più favorevole a un rapido recupero post-operatorio dell'animale. Per i topi non gravidi nello studio di Burke et al., sono stati utilizzati aghi piegati o curette per raschiare l'endometrio, imitando così più da vicino i D&C, rispetto alle lesioni incisionali a tutto spessore in questo protocollo che modellano più da vicino i tagli cesarei e le miomectomie32. Nei topi peripartum, Burke et al. hanno introdotto incisioni sulla superficie mesometrial in contrapposizione alla superficie anti-mesometrial dove si impiantano gli embrioni, come descritto qui. Utilizzando un ago sbavato rispetto alle forbici utilizzate da Li et al.31, questo approccio può essere modificato più facilmente da lesioni a tutto spessore a lesioni limitate all'endometrio per modellare sia D&C che tagli cesarei e miomectomie. Sia Li et al. che Burke et al. hanno chiuso le ferite uterine con punti di sutura, il che, sebbene più fedele agli eventi durante un taglio cesareo, introduce un'ulteriore variabilità nel processo di guarigione e il potenziale di effetti da corpo estraneo 31,32,33,34,35,36. Studi simili nei ratti hanno utilizzato le vie addominali per generare ferite uterine incisionalia tutto spessore 37,38 oescissionali 39 che vengono chiuse utilizzando suture 37,38,39 sia in animali non gravidi38,39 che in animali gravidi37. Pertanto, il protocollo qui presentato è particolarmente adatto per i ricercatori interessati a un approccio facile e riproducibile che richiede un'esperienza chirurgica minima, affronta gli eventi correlati all'impianto dell'embrione e alla placentazione a seguito di una lesione uterina a tutto spessore ed è facilmente adattabile a un'ampia varietà di domande, comprese le lesioni simili a D&C all'endometrio27,28.
La fase 1 di questo protocollo delinea le fasi preoperatorie. La fase 2 descrive la procedura chirurgica per indurre una lesione a un corno uterino. Infine, la fase 3 descrive in dettaglio la dissezione di una madre incinta per studiare gli effetti della chirurgia uterina su una gravidanza successiva. Nel complesso, questo studio presenta un modello chirurgico unico per roditori di guarigione delle ferite uterine e degli esiti della gravidanza associati, rapido da eseguire e facile da adottare.
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Tutte le procedure dimostrate in questo protocollo sono state approvate dall'Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) dell'Università della California, Davis (IACUC Protocol #23985). Le procedure descritte in questo protocollo sono tipicamente eseguite su femmine C3H di età compresa tra 7-10 settimane e 19-25 g di peso, sebbene questo protocollo sia adatto a topi femmine di tutti i ceppi, età e pesi, a seconda della domanda del ricercatore. Monitorare gli animali prima dell'intervento chirurgico per assicurarsi che per gli studi vengano utilizzati solo animali sani senza segni di lesioni o angoscia. I dettagli dei reagenti e delle attrezzature utilizzate sono elencati nella Tabella dei Materiali.
1. Preparazione dell'area chirurgica
2. Induzione chirurgica della lesione uterina
NOTA: Questa sezione descrive l'intervento chirurgico e la procedura per introdurre una lesione in un singolo corno uterino di un topo femmina non gravido. In primo luogo, viene eseguita una laparotomia dorsale per esporre la parte superiore del corno uterino. Quindi, un ago sbavato da 25 G viene inserito nel lume uterino per danneggiare l'endometrio uterino e, se lo si desidera, per tagliare il miometrio. Questo crea una ferita longitudinale nel corno uterino danneggiato, consentendo ulteriori sperimentazioni per affrontare questioni come il modo in cui l'utero guarisce e in che modo la lesione influisce su una gravidanza successiva. È importante che l'animale sia adeguatamente sedato prima di eseguire l'intervento chirurgico. Come descritto nel passaggio 1, diversi parametri indicano che un animale è adeguatamente anestetizzato. Questi includono la cessazione del movimento, una riduzione della frequenza respiratoria e l'assenza di un riflesso degli arti anteriori. Inoltre, il riflesso degli arti posteriori dopo un tocco leggero dovrebbe essere assente, anche se questo riflesso a volte rimane presente nonostante un'adeguata anestesia se viene applicata una pressione sufficiente40,42.
3. Accoppiamento e dissezione di topi gravidi per valutare le conseguenze della lesione uterina
NOTA: A seconda della specifica domanda di ricerca, possono essere eseguite varie analisi degli endpoint dopo la lesione uterina. Ad esempio, gli animali non gravidi possono essere sezionati in diversi momenti dopo l'infortunio per esaminare la cinetica della guarigione delle ferite27. Inoltre, gli animali feriti possono essere fecondati mediante accoppiamento naturale o trasferimento di embrioni per esaminare l'impatto della lesione sulle gravidanze successive27. Questa fase descrive la valutazione dello sviluppo embrionale e placentare in un ambiente uterino danneggiato. In particolare, questa fase fornisce dettagli sull'impostazione degli accoppiamenti e della dissezione programmati degli animali al giorno embrionale 12,5 di gestazione (E12,5, con la mattina del tappo vaginale definito come E0,5; ulteriori informazioni sull'identificazione dei tappi vaginali nel passaggio 3.2 di seguito). Nel complesso, la fase 3 fornisce un esempio di analisi a valle che possono essere condotte dopo l'infortunio per esaminare una serie specifica di domande sperimentali.
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Dopo l'intervento chirurgico con l'uso di ketamina/xilazina come anestetico, gli animali sono in genere parzialmente mobili entro ~1 ora e completamente mobili entro ~4-6 ore. Il recupero dall'anestesia con isoflurano avviene in genere entro pochi minuti. Eventuali complicanze che possono insorgere, come la deiscenza o il dolore della ferita, sono in genere evidenti entro 1-3 giorni dall'intervento chirurgico. Eseguire controlli quotidiani del benessere per monitorare il dolore o le complicanze fino a quando l'incisione ...
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I tagli cesarei rappresentano ~33% dei parti negli Stati Uniti e fino al 55%-65% dei parti in paesi come il Brasile e l'Egitto 12,52, eppure si sa poco su come l'utero guarisce dopo una lesione o su come queste lesioni influiscono sulle gravidanze successive. Mentre il precedente taglio cesareo è un importante fattore di rischio per i disturbi della gravidanza come lo spettro della placenta accreta (PAS) e la placenta previa, i m...
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Gli autori non hanno conflitti di interesse da dichiarare.
Ringraziamo l'UC Davis Teaching and Research Animal Care Services (TRACS) per il loro continuo supporto allevamento, procedurale e logistico. Ringraziamo l'UC Davis Cardiovascular Research Institute (CVRI) Animal Model Core e il direttore del core Dr. Yi-Je (Jay) Chen, D.V.M., Ph.D. per la guida tecnica e il supporto, nonché l'uso della suite chirurgica per le riprese. Ringraziamo tutti i membri del laboratorio Zhang per il loro sostegno a questo lavoro. La Figura 5A è stata creata con BioRender.com (https://BioRender.com/ig9sfon).
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| NaCl 0,9% per preparazioni iniettabili, sterile | Fresenius Kabi | 63323-186-10 | |
| 25 G x 5/8 pollici BD PrecisionGlide&commercio; Ago | BD | 305122 | |
| 70% etanolo | Fisher Scientifico | BP82031GAL | |
| Sutura vicryl 4-0 assorbibile | Ethicon | J214 | |
| Gabbie per animali | VWR | 10712-110 e 10715-323 | Le gabbie fornite dalla struttura per animali del ricercatore sono accettabili |
| Pugno all'orecchio animale | Fisher Scientifico | 13-812-201 | |
| Sistema di chiusura avvolta AutoClip | Strumenti per la scienza | 12020-00 | |
| Siringa da insulina U-100 | Fisher Scientifico | 14-826-79 | Marchio BD |
| Tamponi Betadine | Medline | MDS093901 | |
| Buprenorfina a rilascio prolungato, 1,3 mg/ml (Ethiqa XR) | Fidelis Prodotti farmaceutici | 099114 | Sono accettabili buprenorfina alternativa a rilascio prolungato o buprenorfina HCl |
| Carprofene (RIMADYL) 50 mg/ml | Zoetis | CERCHIO-00284R1 | |
| Forbici a iride curve | Strumenti di precisione mondiali | Codice: 501759G | |
| Sterilizzatore per strumenti chirurgici a perle di vetro a secco | VWR INTERNAZIONALE | 75999-324 | |
| Ricarica di perle di vetro a secco | VWR INTERNAZIONALE | 75999-332 | |
| Topi femmine, in genere di età compresa tra 8 e 12 settimane, ad es. ceppo C3H | Fiume Carlo | 025 | |
| Forbici fini - curve 10,5 cm | Strumenti per la scienza | 14370-23 | |
| Tagliabordi per pellicce | Fisher Scientifico | 50-195-4544 | |
| Glad Press ' n Guarnizione | Fisher Scientifico | NC1089054 | |
| Guanti in nitrile | Fisher Scientifico | 19-130-1597C | |
| H2O, distillato sterile | Strumenti per la scienza | 15230170 | |
| Illuminatore per interventi chirurgici | AmScope | HL150-AY | |
| Ketamina, 100 mg/mL (Zetamina) | Dechra | 501072 | |
| Camice | Uline | S-15376W-50 | |
| Microscopio ottico | Fisher Scientifico | Episodio 13039 | |
| Rullo per pelucchi | Fisher Scientifico | 17-018-329 | |
| Nair Crema Depilatoria | Bersaglio | 049-06-3304 | |
| Porta aghi | Strumenti per la scienza | 12500-12 | |
| Asciugamani di carta | Scott | 1804 | |
| Petri | Fisher Scientifico | 08-757-100 | |
| Soluzione salina tamponata con fosfato (PBS) | Thermo Fisher Scientifico | 10010023 | |
| Bicchiere in plastica | Thermo Fisher Scientifico | 12010250 | |
| Cercatore di sonda con estremità piegata | Fisher Scientifico | 08-995 | |
| Fisherbrand&commercio; Buste di sterilizzazione a chiusura istantanea 9 cm (L) x 13,3 cm (A) | Fisher Scientifico | 181250 | |
| Fisherbrand&commercio; Buste di sterilizzazione a chiusura istantanea 9 cm (L) x 23 cm (A) | Fisher Scientifico | 181251 | |
| Pincipe, Fine, #5 | Strumenti per la scienza | 11254-20 | |
| Pincipe, Fine, #55 | Strumenti per la scienza | 11295-51 | |
| Scala | Fisher Scientifico | S93805 | |
| Forbici chirurgiche | Strumenti per la scienza | 14060-09 | |
| Flacone spray | Fisher Scientifico | S413505P | |
| Tamponi sterili per la preparazione dell'alcol | Fisher Scientifico | 22-363-750 | |
| Unguento veterinario oftalmico sterile | Puralube | PH-PURALUBE-VET | |
| Tamponi sterili per l'applicazione di unguento oculare | Fisher Scientifico | 18-366-472 | |
| Buste per sterilizzazione | Fisher Scientifico | 19-910-673 | |
| Telo chirurgico | Fisher Scientifico | 50-209-1792 | |
| Cuffia per capelli chirurgica | Uline | S-10480BLU | |
| Mascherine chirurgiche | Fisher Scientifico | 18-048-010 | |
| Thomas Scientific Sottopanca assorbente, Cuscini da banco, 16,5 x 23 pollici / 42 x 58 cm | Fisher Scientifico | NC1588452 | |
| Camera di riscaldamento/induzione con riscaldamento completo a pavimento | Fisher Scientifico | 14-370-302 | |
| Ricariche per clip per ferite | Strumenti per la scienza | 12022-09 | |
| 100 mg/ml di xilazina | Dechra | Rompun 100 mg/mL Xilazina |
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