Summary
慢性病仪表非麻醉的胎羊模型被用于研究在健康和疾病的人类胎儿发育,因为它允许外科安置和维护导管和电极,反复血液采样,物质喷射,记录的生物电活动的,以及在体内成像 。我们描述了建立这种模式所需的程序。
Introduction
对正常和损害怀孕研究各种动物模型的存在,包括实验室啮齿类,非人类的灵长类动物和家养反刍动物。1,2,3,4,5长期仪器妊娠母羊已被广泛使用50年人类胎儿发育和答复的模型的病理生理刺激如脂多糖(LPS)。6-10以下的LPS暴露病变模仿正是由于这两个物种的一个类似的成熟信息见于早产儿脑室周围白质软化,这是。 11,12
其他妊娠并发症也已经研究的很详细,如发现产前糖皮质激素促进肺的发育13-15和了解胎儿宫内发育迟缓(IUGR)对胎儿16,17的影响。
广泛使用的胎羊模型的是由于uniq的非麻醉胎羊到外科位置和维护导管和电极的UE顺从,允许重复的血液采样,记录的生物电活动的,应用电刺激和体内脑成像。18遥测也是可能的,虽然不经常使用的但由于较高的复杂性来设置,以及初始和维护成本。19
此外,胎羊模型是非常通用的仪器的许多变化是可能根据目标的措施。例如,有可能在数天来记录到周实时多元信号如胎儿呼吸运动,电脑活动,心血管反应,心电图,使用流量探针或微球体等由于局部血流的范围器官这种多功能性,已经进行了包括CARDI的发展广泛的研究ovascular系统20,21,下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)22,大脑发育23和睡眠状态的发展,特别是24,缺氧的影响/窒息25,低温治疗26,炎症6-11,无论是27的组合,糖皮质激素28,29,抗抑郁药30,支气管肺发育不良(BPD)31,32,胎儿编程33,34,35,36,37,38,39或新颖的胎儿监护模式开发之前和分娩期间的名字,但调查的几个领域。40,41,42,43
提出的方法的总体目标是展示这种多功能车型的基本实现。其允许建立多种研究胎儿生理和病理生理上一体化,器官,细胞和分子水平的急性和慢性实验方案。
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Protocol
动物保健随后加拿大议会关于动物饲养和批准蒙特利尔大学理事会动物保健(协议#10言语报 - 1560年)的指导方针。详细资料,使用的材料和方法是表1中提供。
1.麻醉
- 插入一个单腔导管插入颈静脉。
- 稳重的使用母羊乙酰丙嗪(Atravet 10毫克/毫升)2毫克静脉内约30分钟前,麻醉诱导,以减少与该过程从而降低皮质醇水平有关应力。
- 施用西泮(地西泮5毫克/毫升)20毫克,氯胺酮(的Ketalar 100毫克/毫升)4-5毫克/千克,异丙酚(异丙酚10毫克/毫升)0.5至1毫克/公斤静脉内以诱导全身麻醉。
- 插入气道交换导管插入用喉镜与威斯康星型刀片气管(超长350毫米左手刀),帮助插管。滑动硅气管内管(9至12毫米内径)关闭气道交换导管和进气管。该技术有利于气管插管的过程。充气气管导管的套囊小心,以避免气管压力诱导溃疡和固定所述管的母羊的头部。
- 气管导管连接到麻醉机的呼吸回路,并立即开始机械通气。调整呼吸机设置保持P上的 CO 2内的35至45毫米汞柱正常限度。
- 插入导管进入耳动脉(22至20g; 1个在[0.9×25 mm]的在1.16 [1.1×30 mm]的),并连接到不符合要求的管监测直接动脉血压。
- 使用多参数生理监视器来记录心电图,直接动脉血压,氧饱和度(SPO 2),二氧化碳浓度监测仪(P ET的 CO 2),以及温度每5分钟。传输所有的pH通过串行电缆ysiologic数据到中央生理数据收集计算机。使用循环水毯维持正常体温。
- 管理一个平衡的聚离子溶液以10mL / kg的全身麻醉的第一个小时,然后降低至5毫升/千克/小时。
- 辖甲氧苄啶,磺胺5毫克/公斤四母羊之前的皮肤切口抗生素预防。
- 使用标准的无菌技术与母羊和胎儿的所有手术操作。
- 屏障护士母羊在任何时候。这也包括非手术人员。这将最大限度地减少地方性的潜力,例如,贝氏柯克斯体,使用手套和口罩(N-95型),在任何时候。
手术过程2概述
- 使通过下腹壁立即颅到乳房通过白线20厘米中线切口以减少腹部肌肉损伤。
- řetract大网膜颅及子宫角的手动触诊。触诊从子宫体各角到喇叭注意到胎儿和它们的大小的数目的尖端。如果有一个以上的胎儿,通过手动评估所述头部大小和轨道之间的宽度选择较大胎儿。
- 坚决通过部分形象化子宫握住选择胎儿的头部。在大曲率与梅岑鲍姆剪刀执行10cm的子宫切开术。立即把在头一个非乳胶无菌手术手套充满无菌生理盐水,好像它是一个手。另外,使用湿四驱车保持胎头湿润。固定子宫到腹壁。
- Exteriorize左右胸四肢,轻轻将胎儿从子宫起来的xyphoid过程。
- 插入聚乙烯导管插入右和左肱静脉和动脉使用标准切下来的技术。插入anoth呃聚乙烯导管进入羊膜腔通过行了吧其'末端到胎儿的胸骨。
- 仅使用无菌导尿管。我们建议在标准设备气体灭菌。将每个导管在针和针为双活塞,以允许购买血液采样或压力监控。
- 缝合不锈钢电极的柄,剑突以及每个点的肩监视心电图(ECG)的。
- 返回胎儿到子宫。通过一个小刺切口,在左翼所有导管和电极退出。
- 采用三层关闭关闭剖腹切口。用合成的可吸收的单纤维缝合线的USP 2在一个简单的连续方式缝合腹壁。用合成的可吸收缝合线编织的USP 0在一个简单的连续的方式关闭皮下空间。采用手术不锈钢钉,关闭皮肤切口。
- 通过用4%氯己定葡糖酸盐和软毛刷3分钟剃xyphoid过程中对乳腺和沿着所述侧翼的褶皱在每一侧用刀片#40清洁腹侧腹部然后彻底除去毛。
- 执行标准的无菌擦洗葡萄糖酸洗必泰4%从腹部的中心开始,前进中的离心方式3分钟。倒在腹部无菌生理盐水以去除消毒肥皂。为手术准备的最后步骤中,执行的洗必泰溶液2%和异丙醇70%3个替代的通路。
- 确保麻醉深度是足够的前切口。建立从脐部只是颅给乳房一个标准的剖腹手术切口穿过白线,以减少腹部的肌肉损伤。
- 插入腹部长海绵钳沿左腹壁起来对计划出口部位在paracostal区域的导管。
- 推靠墙钳提示,直到助理可以找到它,并确定相应的站点。打开略(1厘米)的钳爪并让助手做2厘米全层切开刺。
- Exteriorize通过切口的钳提示,再次打开,并轻轻抓住导管与该最后拉出腹部通过腹侧的腹部切口的钳子。值得注意的是,一些群体植入导管,然后exteriorize他们。这具有这样的缺点,即intrasurgical胎儿ECG监测是不可能的。
- 触诊子宫,以确定胎儿的位置和电话号码。使用耳间距离确定最大胎儿。切开的大曲率在头部的背部子宫壁,避免了子叶。
- 通过胎盘膜插入一个钝端插管以获得时niotic流体样品无出血。切开用剪刀的胎盘胎膜。
- 通过此切口Exteriorize胎儿颅一半。放置一个无菌无乳胶外科手套充满无菌生理盐水,在37℃以上的胎儿头部,以帮助保持正常体温。
- 在取出胎儿上体从子宫,具有辅助保持巴布科克的,以防止羊水的损失。然后,用钳子巴布科克再次,夹紧胎膜和子宫壁到皮肤以防止腹部污染羊水。
- 暴露胎儿体内的只需要进行检测,并保持在子宫内的剩余部分,或者,覆盖潮湿和温暖的(37℃)的无菌布分别的部分。
- 两个外展胸肢,以方便接触到的肱动脉和静脉两侧。沿着这两个前臂和护理的内侧面切开全面剖析肱动脉和静脉周围。
- 插入聚乙烯导管插入右和左肱动脉和左肱静脉使用标准切下来的技术。
- 释放船只从邻近组织插管超过1厘米。用编织合成可吸收的USP 2-0缝合线结扎血管的远端部分。 Preplace一个连字在容器的近端方面,但保持解开。
- 使用Castroviejo剪,容器横向于它的直径大约为30%。部分地通过拉动近端缝合阻止血液流动。插入导管在近端方向。
- 将聚乙烯导管达8厘米近端或直到电阻检测,然后拉回来咯。使用血管钳暂时固定导管的近端的方面。周围放置近端和导管的远侧方面的另一种缝合线。一名助理连续ASPirating和冲洗导管,以确保导管的通畅。
- 关闭使用USP 2-0编织合成可吸收缝合线的胎儿皮肤,用连续缝合模式。
- 释放船只从邻近组织插管超过1厘米。用编织合成可吸收的USP 2-0缝合线结扎血管的远端部分。 Preplace一个连字在容器的近端方面,但保持解开。
- 向右和左肩,柄与xyphoid过程,固定绝缘不锈钢电极,以促进胎儿心电图监测。
- 缝合羊膜压力和取样导管到胸骨。该导管窗孔在其末端。
- 安全上使用一种USP 2-0编织合成的可吸收的缝合材料胎儿的背部所有导管。
- 之前更换胎儿放回子宫,辖克仑特罗30微克四慢慢在15分钟内,以避免低血压和提供子宫松弛。
- 缝合采用USP 4-0编织合成可吸收缝合线材料的连续图案的胎膜。将只有一个导管或电极在同一时间进入CLOSURE保证密封要求。使用双层库欣图案尊重霍尔斯特德原则使用美国药典0编织合成可吸收缝合材料,关闭子宫肌层。仔细埋葬手术结。
- 使用荷包缝合方式,保证所有的导管和心电电缆,因为他们退出离开paracostal切口。
- 使用USP 2单丝合成可吸收缝合材料安全白线与连续图案。关闭使用USP 2-0编织合成可吸收缝合线材料的连续图案的皮下组织。固定皮肤层与手术缝合钉。
- 通过羊膜导管辖250毫克氨苄青霉素静脉滴注,并再次进入羊膜腔。补充丢失的羊水用温生理盐水。
- 将所有的外置导管和心电电极到一个地方袋子保持无菌。周围放置母羊的躯干一个弹力织物,以确保所有的导管的ð电极母羊的主体。
- 停止全身麻醉,并拔管母羊一次喉反射已恢复正常。
- 返回母羊,以代谢笼有一次她是稳定的全身麻醉。母羊将驻留在代谢笼在实验的持续时间。母羊应能站立,躺下来吃自由采食 ,同时监测非麻醉胎儿无镇静母亲。
- 为以下三个天,施用抗生素预防的母羊(甲氧苄啶磺胺5毫克/千克)和胎儿(250毫克氨苄青霉素经由羊膜导管静脉内,并再次)。
- 评估这两个母羊和胎儿用血气分析的代谢状态。
- 同花顺肝素盐水可能的最小体积的所有导管。注意 - 不要超过每日剂量肝素和流体允许对胎儿。是可能的流体超负荷胎儿。慢慢地冲洗一次每天〜5毫升氯化钠每行预防性应用抗生素后。
- 在手术过程中,任选地记录母亲和胎儿心电图和心脏速率以及母体动脉血压和通气(爪)连续地( 图1)。用一生窗口监视器来获得心电图除外孕产妇的数据。喂这些数据转换成模拟 - 数字转换器以及胎儿和母体ECG信号;先通过母体和胎儿心电到1901前置放大器。记录和显示制造商的软件中的所有数据。
- (插入第一动脉导管后立即),并关闭所述子宫后从母羊和胎儿为动脉血气分析,乳酸盐,葡萄糖同时取1毫升动脉样品和碱剩余测定(以等离子体)在胎儿手术的开始。
- 期间术后恢复,取3毫升胎儿血液样品来测量IL-6和TNF-α的inflammatory配置文件。离心机在4℃下的等离子体(4分钟,4000×g离心),滗和血浆储存在-80℃用于后续的ELISA检测。
注意:对于所报告的代表性结果的目的,手术后六天动物使用静脉注射的20毫升的戊巴比妥钠处死。胎儿的生长是由身体,大脑,肝脏和产妇的权重评估。实验期间的持续时间将明显取决于选择用于特定研究问题的设计,并且可以达到〜6周。
- 确定使用绵羊特异性的夹心ELISA的细胞因子浓度(IL-6,TNF-α)在血浆中。预涂层的小鼠抗羊的单克隆抗体(捕获抗体的IL-6)或小鼠抗牛单克隆抗体(TNF-α)的浓度上ELISA板4微克/毫升,在4℃下O / N,经过3次洗涤用洗涤缓冲液(0.05%吐温20的PBS,PBST)。
- 阻挡板与在PBST中的1%BSA 1小时。用洗涤缓冲液洗涤板3次。
- 使用重组羊蛋白(IL-6,TNF-α),为的ELISA标准,制备连续稀释的范围从标准的1 2000的1ng / ml至7 31.25标准皮克/毫升。
- 负载50微升串行稀释蛋白质标准和每孔样品,孵育2小时,在室温,洗净板3次。运行所有标准和样品一式两份。
- 申请50微升的兔抗绵羊多克隆抗体(检测抗体,IL-6)或兔抗牛多克隆抗体(TNF-α)的稀释度为1:在井250和孵育在室温30分钟。用洗涤缓冲液洗平板5次。
- 加入50微升的山羊抗兔IgG-HRP缀合的(稀释1:5000)的30分钟。
- 孵育用50μl每孔的TMB底物溶液。
- 停止显色反应物在所希望的时间,用25微升2N硫酸。
- 阅读PL茨上ELISA板读数器在450nm处,用一个570纳米波长校正。
注意:在我们的测定中,IL-6的ELISA的灵敏度为16微克/毫升,灵敏度的TNF-α酶联免疫吸附率为13.9皮克/毫升。对于所有的测定,方差的批内和批间的系数为<5%和<10%之间。
注意:确切的统计方法将取决于研究的问题。这里,我们报告用于测试在报告在表2中的血液气体任何显著差异的方法。
- 测试使用Kolmogorov-Smirnov检验,随后的参数或非参数检验与校正多重比较正常数据分布,根据。
- 使用K-均值聚类分析,以确定那名自发缺氧的人群的胎儿,并确定相应的PO 2和O 2饱和值(考虑PO 2 <20 mmHg或O 2星期六<55%为羊升缺氧)44-48
- 使用统计软件,如SPSS的分析。
- 目前的数据为平均±SD用在P <0.05认为显著统计学差异。
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Representative Results
38怀孕的时间,日期母羊仪器在128±2天的妊娠期(DGA,〜0.88妊娠,期限145 DGA)与动脉,静脉和羊膜导管和心电图(ECG)与全身麻醉下无菌技术(包括母羊和胎儿电极)。如果双胎妊娠的胎儿较大基于触诊和估计跨期直径选择;替代地,胎儿必须被启动,可以随机选择,以避免任何可能的偏差或两者胎儿可能进行检测。该过程的总持续时间为124±27分钟。胎儿上半身必须被启动的部分仍然是子宫外为92±19分钟。大多数仪表母羊分别为F2的动物。他们大坝F1(边境莱斯特·罗曼诺夫)和陛下是汉普郡RAM;他们被交叉如下:新罕布什尔(50%) - 边界莱斯特(25%) - 罗曼诺夫(25%)= HABLRV。
代表性的孕产妇和胎儿的生理手术和仪器中的特性示于图1中并且是生理范数为麻醉期间胎儿和产妇的行为的胎龄内。
产妇的权重平均为75±11公斤,21,38对双胞胎进行( 即,在 1.6±0.5的速率)。在尸检时(134±3 DGA),中仪表胎儿单身称重4,090±800克而双胞胎的体重明显低于3300±740克(P = 0.003)。配备工具双胞胎中的3300±670克的重量为类似仪器化双胞胎(p值= 0.78)的重量。 18所构建的胎儿为女性,20为男性。
胎动脉血气,葡萄糖和酸碱状态的手术和术后恢复期间的动态报告于表1中我们观察到胎儿酸碱状态逐渐恢复和氧合与以g变化不大适度恶化lucose和电解质从手术后的天1〜3值得注意的是,在手术后第3天,胎儿的42%被认为是自发缺氧与动脉pO 2 11毫米汞柱的和 O 2饱和的28%。常氧簇的胎宝2集中在22毫米汞柱和O 2星期六在56%。双胎儿均高于单胎(P = 0.26)不缺氧。
胎动脉的IL-6的ELISA渲染值低于16微克/毫升的灵敏度阈值在整个手术后的恢复期。同样地,TNF-α水平也保持不变和非常低的在29微克/毫升以〜动物还示出在整个手术后的恢复期低于13.9皮克/毫升的灵敏度阈值的30%。
图1. Intrasurgical产妇和胎儿监护,胎心,胎儿心脏率我ñ每分钟(BPM)次; fECG监护,胎儿心电图(V); PAW,产妇气道正压通气(毫米汞柱); MABP,产妇动脉血压(毫米汞柱); MHR,产妇心脏率(BPM); mECG,产妇的心电图(V)。 X轴是时间尺度的HH:MM:SS 请点击此处查看该图的放大版本。
检测图2.自发胎儿缺氧和体重。在手术后第3天的胎儿体重和动脉氧分压之间没有任何关系(斯皮尔曼R = 0.326,P = 0.161)。 请点击此处查看该图的放大版本。 。
ACE光源 | 肖特-FOSTEC | ||
解剖剪 | 精细的科学工具 | 14060 - 11 | |
有角度解剖剪刀 | 精细的科学工具 | 15006 - 09 | |
手术刀手柄 | 精细的科学工具 | 10003 - 12 | 替代切除工具 |
曲手术刀片#12 | 精细的科学工具 | 10012 - 00 | 替代切除工具 |
骨剪 | 精细的科学工具 | 16044 - 10 | |
科学技术的缝线打结钳 | 精细的科学工具 | 00272 - 13 | |
杜蒙SS镊子 - 角度 | 精细的科学工具 | 11203 - 25 | |
编织丝线缝合尺寸6-0 | 泰利福医疗 | 07 -30 - 10 | |
医用胶带 | transpore | 3M | |
盐酸氯胺酮100毫克/毫升 | Hospira公司 | NDC 0409 - 2051 - 05 | 最后做的是80毫克/千克 |
Tranqui韦达注入(甲苯噻嗪100毫克/毫升) | Vecdo | NDC 50989 - 234 - 11 | 最后做的是10毫克/千克 |
活性橙14 | 西格玛 - 奥尔德里奇 | 的R - 8254 | |
林格解决方案组件 | 溶液气体用95%O2和5%CO 2,最终pH 7.4 | ||
氯化钠 | 西格玛 - 奥尔德里奇 | S7653 | 最终浓度:118毫 |
氯化钾 | Fisher Scientific公司 | P217 - 3 | 最后浓度:4.7毫米 |
氯化钙ðihydrate | Fisher Scientific公司 | C79 - 500 | 最终浓度:2.5毫 |
磷酸二氢钾 | Fisher Scientific公司 | P -285 | 最后浓度:1.2毫米 |
硫酸镁 | JT贝克 | 扬00 | 终浓度为0.57毫 |
4-(2-羟乙基)哌嗪-1-乙磺酸(HEPES) | Fisher Scientific公司 | BP 310 - 500 | 最终浓度:五点九五克/升 |
葡萄糖 | 西格玛 - 奥尔德里奇 | G8270 | 最后浓度:5.5毫米 |
LifeWindow | Digicare生物医学技术 | ||
CED bioamplifier和ADC单元 | 剑桥电子设计有限公司, 4号机组,科技园, 米尔顿路, 剑桥CB4 0FE 英格兰。 | <TD> Bioamp:1902; ADC:micro1401;数据采集软件:穗2,V7.13 ||
Neurolog模拟信号bioamplifier | Digitimer有限公司 37 Hydeway 韦林花园城 赫特福德郡,AL7 3BE,英格兰 | NL108A | |
ABL800Flex | 辐射计加拿大; 200仔博士,伦敦,N5V 4N2 | ||
Eppendorf公司5804R | Eppendorf公司加拿大; Argentia路2810,#2 安大略省Mississauga,L5N 8L2 | ||
箭头颈静脉导管组 | 阿罗国际公司,BERNVILLE路2400,阅读,PA 60年代美国 | ||
Atravet | 10毫克/毫升 | ||
地西泮 | 5毫克/毫升 | ||
氯胺酮 | 的Ketalar | <TD> 100毫克/毫升 | |
异丙酚 | 10毫克/毫升 | ||
SurgiVeT | 气管内管;史密斯医疗ASD,Inc.的圣保罗,明尼苏达州55112,USA | ||
库克气道交换导管与RAPI-FIT适配器 | 库克急救750,布卢明顿IN 47402-0489 USA | ||
Dispomed呼吸机 | Dispomed有限公司,745圣纳泽尔 - 劳林,若利耶特,魁北克J6E 0L6 | ||
BD Insyte-W | Becton Dickinson公司,输液治疗系统公司,9450 S状态圣,桑迪犹他州84070美国 | 22至20 G组; 1在[0.9×25 mm]的为1.16 [1.1×30 mm]的 | |
Edwards Lifesciences公司编号:PX272压力监控套件TruWave一次性压 | |||
LifeWindow LW6000 | Digicare BIOMedical科技107商贸路,博因顿海滩,佛罗里达州33426-9365美国 | ||
Gaymar | |||
巴布科克 | |||
聚乙烯导管 | SCI(科学品公司) | 2米 | |
2-0薇乔 | |||
Castroviejo剪刀 | |||
心电图(ECG) | LIFYY,Metrofunk KABEL-联盟,柏林,德国 | 4铜电极单套2米 | |
2-O薇乔 | |||
3-0薇乔 | |||
PDS II USP | |||
甲氧苄啶磺胺 | |||
氨苄青霉素 | |||
旋塞阀 | 氩医疗,猫041220001A | 双4路旋塞阀具有阳路厄锁 | |
针 | 泰科医疗8881202389 | Monoject铝合金轮毂钝针,22Gx,0.7mmx38.1毫米:胎儿动脉和静脉导管 | |
针 | 泰科医疗8881202322 | Monoject铝合金轮毂钝针,16Gx,1.6mmx38.1mm:为羊水导管 |
表1.特殊试剂/设备。
请点击他再查看该图的放大版本。
手术和手术后的恢复过程中的胎儿的血液气体,代谢物和电解质的表2中的完整概述。胎儿动脉血pH, 二氧化碳分压(毫米汞柱),PO 2(毫米汞柱),血氧饱和度(O 2周六%),葡萄糖(毫克/分升),乳酸(毫摩尔/ L)和碱过量(毫摩尔/升)在仪器和恢复期间不同的时间点:胎儿手术的启动安装第一胎动脉导管(子宫打开)后,立即胎儿手术的端部(子宫关闭),术后第一天到3。 请点击此处查看该图的放大版本。
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Discussion
麻醉及手术过程中呈现所需要的建立动物模型,为研究胎儿生理和病理生理:长期仪器非麻醉的胎羊。
该协议中的四个关键步骤应该强调。首先,通过母亲侧面传递导管和电极:重要的是,这是在一次以避免任何内部器官损伤。第二,固定之前外缝合胎儿uterotomy运行地点:这是至关重要的,以防止或尽量减少羊水和前子宫闭合羊膜随后缝合的损失。三,动脉插管:胎羊动脉是约1-2毫米直径,因此不难导尿对于有经验的外科医生;一个二队外科医生在执行这项任务,这有助于节省时间,尽量减少程序的总长度最好,最快的。四,认真秒uring和组织中的所有胎儿返回到羊膜闭子宫前导管和电极羊膜腔:这有助于避免意外拉动导管或撕裂的ECG电极因手术后母亲或胎儿动作。
代替这里介绍的方法,以导尿肱血管,颈动脉或股血管也可使用。的选择取决于这反过来将通过研究设计来规定整个仪器方法。我们建议,以尽量减少对胎儿花费子宫外的时间,并尽量减少其中胎儿需要保持在子宫外面进行检测的程度。这些因素导致了仪表在提出“最小的办法”血管的选择。我们建议插入导管两侧动脉以允许动脉血压监测和动脉血采样遍及吨没有相互干扰他实验。一个附加优点是故障安全冗余这种方法引入:在情况下,一个动脉不会获取实验期间阻塞,采样和压力监测是可能从具有中断监视时采血完成的缺点相同的容器中。
有三个局限性,这妨碍该动物模型的较宽适应。这些限制可通过一些修改下面建议来解决。首先,它是生物安全二级接产在某些司法管辖区的要求。这是由于对贝氏柯克斯体感染的人以削弱免疫系统的风险从怀孕的羊。49,50疫苗可用于动物和人类的接触,以减少这种风险51,52和PCR测试可以做,以确保没有阳性动物被送到从农场的研究设施。一个解决方案可以是动物疫苗接种结合多重PCR检测S上从之前育种执行的阴道拭子场开始,在交货前,然后再从羊水手术过程中。利用这样的预防措施,在某些地区在研究中使用的羊没有限制,它是在其他人。第二,每只动物的成本是在较低的四位数字的范围,相当于一些鼠敲除菌株。考虑到这一点然而,从每个胎羊实验信息增益只比较到非人灵长类,因为它涉及到数据的可收集广泛量,可以提出的问题和翻译的潜在对人因在羊器官的发育的定时。第三,存在的育种和动物可用性期间某些时间在仅年的问题。即使有激素治疗,羊繁殖的结果,如怀孕率和羔羊(胎儿)的活力是令人满意的只有大约自然繁殖季节几个月。53因此,实验人的调度需要仔细规划与几年分成秋季和春季。一个解决方案可以是建立九月至至十一月和四月至六月的实验“羊的季节”。这个问题也是一种美德,因为它允许的时间来分析每个实验季节期间收集的许多数据。
有若干因素相对于现有方法有助于意义。呈现的形态,心血管和血气数据对所述物种54,55的范围内,并类似于那些人类物种56的,该动物模型的一大优势。一个例外是更高的速率多胎妊娠相比,人类的结对帮扶。57但是,这也是一种美德模型,为研究结对胎儿发育的影响是一个重要的生物医学的任务。55,58,59非常低位水平作为由IL-6和TNF-α的ELISA测定-operative炎症结合酸碱状态恢复表明胎儿手术器械的耐受性良好,72小时的术后恢复期间,充分确保胎羊的稳定的基线条件开始实验之前。自发中度慢性缺氧的近期胎羊高比例使得他们一个有趣的模型用于研究人类胎儿缺氧和炎症对胎儿和围产期发展的长期影响,如如,胎儿宫内发育迟缓,围产期损伤,如炎症和急性窒息。60,61,62几个IUGR绵羊模型被用来,一些依赖于自发缺氧,一些由胎盘栓塞诱导它,例如,16,63-66另一方面,严重缺氧之前开始的实验可也有一个排除标准的情况下,例如,心血管或中枢神经系统进行研究,如下慢性缺氧的响应的胎儿一个重新已知从那些谁是含氧量正常不同的。60的另一个重要的应用是在胎儿和出生后发育产前母体应力影响的研究。5,67最后,可以看出,在众多的引用的出版物以该模型中,胎儿的仪器可以提出在宽范围孕龄从任何地方〜70〜135 DGA相当于妊娠中期 - 胎儿发育的短期研究。与前进胎龄的不断增加的复杂性的仪器是可能的,但手术仪器需要的持续时间的因素要考虑需要从同一胎儿取得一数多元录音称重。
许多提出的技术的前景十分看好未来的应用是从日益增多的羊特定分子生物学试剂和最近的绵羊基因组测序得到的。这些最近的事态发展进一步促进了这个灵魂L型号是一个非常有前景和强大的方式来了解在组织各种规模,从(EPI)的基因组,以综合的生理健康和病态的人类胎儿的发育。68 69-74
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Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
ACE Light source | Schott-Fostec | A20500 | |
Dissecting scissors | Fine Science Tools | 14060 - 11 | |
Angled dissecting scissors | Fine Science Tools | 15006 - 09 | |
Scalpel handle | Fine Science Tools | 10003 - 12 | alternating dissecting tool |
Curved scalpel blades #12 | Fine Science Tools | 10012 - 00 | alternating dissecting tool |
Bone scissors | Fine Science Tools | 16044 - 10 | |
S & T suture tying forceps | Fine Science Tools | 00272 - 13 | |
Dumont SS forceps - angled | Fine Science Tools | 11203 - 25 | |
Braided silk suture size 6-0 | Teleflex Medical | 07 - 30 - 10 | |
Medical Tape | transpore | 3M | |
Ketamine hydrochloride 100 mg/ml | Hospira | NDC 0409 - 2051 - 05 | Final Does is 80 mg/kg |
Tranqui Ved Injection (xylazine 100 mg/ml) | Vecdo | NDC 50989 - 234 - 11 | Final Does is 10 mg/kg |
Reactive orange 14 | Sigma - Aldrich | R - 8254 | |
Ringers Solution Components | Solution is gas equilibrated with 95% O2 and 5% Co2, final pH 7.4 | ||
Sodium chloride | Sigma - Aldrich | S7653 | Final Concentration: 118 mM |
Potassium chloride | Fisher Scientific | P217 - 3 | Final Concentration: 4.7 mM |
Calcium chloride dihydrate | Fisher Scientific | C79 - 500 | Final Concentration: 2.5 mM |
Potassium phosphate monobasic | Fisher Scientific | P -285 | Final Concentration: 1.2 mM |
Magnesium sulfate | J.T. Baker | Jan-00 | Final Concentration: 0.57 mM |
4-(2-Hydroxyethyl)piperazine-1-ethanesulfonic acid (HEPES) | Fisher Scientific | BP 310 - 500 | Final Concentration: 5.95 g/L |
Glucose | Sigma - Aldrich | G8270 | Final Concentration: 5.5 mM |
LifeWindow | Digicare Biomedical Technology | ||
CED bioamplifier and ADC units | Cambridge Electronic Design Limited, Unit 4, Science Park, Milton Road, Cambridge CB4 0FE ENGLAND. |
Bioamp: 1902; ADC: micro1401; Data acquisition software: Spike 2, V7.13 | |
Neurolog analog signal bioamplifier | Digitimer Ltd 37 Hydeway Welwyn Garden City Hertfordshire, AL7 3BE, England |
NL108A | |
ABL800Flex | Radiometer Canada; 200 Aberdeen Dr, London, ON N5V 4N2 | ||
Eppendorf 5804R | Eppendorf Canada; 2810 Argentia Road, #2 Mississauga, Ontario, L5N 8L2 |
||
Arrow Jugular Catheterization Set | Arrow International, Inc., 2400 Bernville Road, Reading, PA 19605 USA | ||
Atravet | 10 mg/ml | ||
Diazepam | 5 mg/ml | ||
Ketamine | Ketalar | 100 mg/ml | |
Propofol | 10 mg/ml | ||
SurgiVeT | Endotracheal Tubes; Smiths Medical ASD, Inc. St. Paul, MN 55112, USA | ||
Cook Airway Exchange Catheter with RAPI-FIT Adapters | Cook Critical Care 750, Bloomington IN 47402-0489 USA | ||
Dispomed Ventilator | Dispomed Ltd., 745 Nazaire-Laurin, Joliette, Quebec J6E 0L6 | ||
BD Insyte-W | Becton Dickinson, Infusion Therapy Systems Inc., 9450 S State St, Sandy Utah 84070 USA | 22 to 20 G; 1 in [0.9 x 25 mm] to 1.16 in [1.1 x 30 mm] | |
Edwards Lifesciences Ref: PX272 Pressure monitoring kit with TruWave Disposable Pressure | |||
LifeWindow LW6000 | Digicare Biomedical Technology 107 Commerce Road, Boynton Beach, FL 33426-9365 USA | ||
Gaymar | |||
Babcock | |||
Polyvinyl catheters | SCI (Scientific Commodities Inc.) | 2 meters | |
2-0 Vicryl | |||
Castroviejo scissors | |||
electrocardiogram (ECG) | LIFYY, Metrofunk Kabel-Union, Berlin, Germany | four copper electrodes in single sheath, 2 meters | |
2-O Vicryl | |||
3-0 Vicryl | |||
PDS II USP | |||
Trimethoprim sulfadoxine | |||
Ampicillin | |||
Stopcock | Argon Medical, Cat 041220001A | Double 4-way Stopcock with male luer lock | |
Needles | Tyco Healthcare 8881202389 | Monoject aluminum hub blunt needles, 22Gx, 0.7mmx 38.1mm: for fetal arterial and venous catheters | |
Needles | Tyco Healthcare 8881202322 | Monoject aluminum hub blunt needles, 16Gx, 1.6mmx38.1mm: for amniotic catheters |
References
- Barry, J. S., Anthony, R. V. The pregnant sheep as a model for human pregnancy. Theriogenology. 69, 55-67 (2008).
- Morrison, J. L. Sheep models of intrauterine growth restriction: fetal adaptations and consequences. Clin Exp Pharmacol Physiol. 35, 730-743 (2008).
- Rees, S., Inder, T. Fetal and neonatal origins of altered brain development. Early Hum Dev. 81, 753-761 (2005).
- Rees, S., Harding, R., Walker, D. The biological basis of injury and neuroprotection in the fetal and neonatal brain. Int J Dev Neurosci. 29, 551-563 (2011).
- Moisiadis, V. G., Matthews, S. G. Glucocorticoids and fetal programming part 1: Outcomes. Nat rev Endocrinol. 10, 391-402 (2014).
- Wang, X., Rousset, C. I., Hagberg, H., Mallard, C. Lipopolysaccharide-induced inflammation and perinatal brain injury. Semin Fetal Neonatal Med. 11, 343-353 (2006).
- Gotsch, F., et al. The fetal inflammatory response syndrome. Clin Exp Obstet Gynecol. 50, 652-683 (2007).
- Svedin, P., Kjellmer, I., Welin, A. K., Blad, S., Mallard, C. Maturational effects of lipopolysaccharide on white-matter injury in fetal sheep. J child neurol. 20, 960-964 (2005).
- Nitsos, I., et al. Chronic exposure to intra-amniotic lipopolysaccharide affects the ovine fetal brain. J Soc Gynecol Investig. 13, 239-247 (2006).
- Yan, E., Castillo-Melendez, M., Nicholls, T., Hirst, J., Walker, D. Cerebrovascular responses in the fetal sheep brain to low-dose endotoxin. Pedia res. 55, 855-863 (2004).
- Dean, J. M., et al. Delayed cortical impairment following lipopolysaccharide exposure in preterm fetal sheep. Ann Neurol. 70, 846-856 (2011).
- Dobbing, J., Sands, J. Comparative aspects of the brain growth spurt. Early Hum Dev. 3 (1), 79-83 (1979).
- Liggins, G. C. Premature parturition after infusion of corticotrophin or cortisol into foetal lambs. J Endocrinol. 42, 323-329 (1968).
- Liggins, G. C. Premature delivery of foetal lambs infused with glucocorticoids. J Endocrinol. 45, 515-523 (1969).
- Liggins, G. C., Fairclough, R. J., Grieves, S. A., Kendall, J. Z., Knox, B. S. The mechanism of initiation of parturition in the ewe. Recent Prog Horm Res. 29, 111-159 (1973).
- Morrison, J. L. Sheep models of intrauterine growth restriction: fetal adaptations and consequences. Clin Exp Pharmacol Physiol. 35, 730-743 (2008).
- Robinson, J. S., Hart, I. C., Kingston, E. J., Jones, C. T., Thorburn, G. D. Studies on the growth of the fetal sheep. The effects of reduction of placental size on hormone concentration in fetal plasma. J Dev Physiol. 2, 239-248 (1980).
- Carmel, E., et al. Fetal brain MRI - experiences in the ovine model of cerebral inflammatory response. Repro sci. 19 (3), 347A-348A (2012).
- Samson, N., Dumont, S., Specq, M. L., Praud, J. P. Radio telemetry devices to monitor breathing in non-sedated animals. Respir Physiol Neurobiol. 179, 111-118 (2011).
- Thakor, A. S., Giussani, D. A. Effects of acute acidemia on the fetal cardiovascular defense to acute hypoxemia. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 296, R90-R99 (2009).
- Green, L. R., Kawagoe, Y., Homan, J., White, S. E., Richardson, B. S. Adaptation of cardiovascular responses to repetitive umbilical cord occlusion in the late gestation ovine fetus. J Physiol. 535, 879-888 (2001).
- Unno, N., et al. Changes in adrenocorticotropin and cortisol responsiveness after repeated partial umbilical cord occlusions in the late gestation ovine fetus. Endocrinology. 138, 259-263 (1997).
- Muller, T., et al. Developmental changes in cerebral autoregulatory capacity in the fetal sheep parietal cortex. J Physiol. 539, 957-967 (2002).
- Keen, A. E., Frasch, M. G., Sheehan, M. A., Matushewski, B., Richardson, B. S. Maturational changes and effects of chronic hypoxemia on electrocortical activity in the ovine fetus. Brain Res. 1402, 38-45 (2011).
- Ross, M. G., et al. Correlation of arterial fetal base deficit and lactate changes with severity of variable heart rate decelerations in the near-term ovine fetus. Am J Obstet Gynecol. 208, e281-e286 (2013).
- Gunn, A. J., Gunn, T. R., de Haan, H. H., Williams, C. E., Gluckman, P. D. Dramatic neuronal rescue with prolonged selective head cooling after ischemia in fetal lambs. J Clin Invest. 99, 248-256 (1997).
- Xu, A., Piorkowska, K., Matushewski, B., Hammond, R., Richardson, B. S. Adaptive Brain Shut-Down Counteracts Neuroinflammation in the Near-Term Ovine Fetus. 60th Meeting of the Society for Gynecologic Investigation, 20 (3), Reproductive Sci. 222A (2013).
- Derks, J. B., et al. A comparative study of cardiovascular, endocrine and behavioural effects of betamethasone and dexamethasone administration to fetal sheep. J Physiol Lond. 499, 217-226 (1997).
- Lohle, M., et al. Betamethasone effects on fetal sheep cerebral blood flow are not dependent on maturation of cerebrovascular system and pituitary-adrenal axis. J Physiol. 564, 575-588 (2005).
- Morrison, J. L., et al. Maternal fluoxetine infusion does not alter fetal endocrine and biophysical circadian rhythms in pregnant sheep. J Soc Gynecol Investig. 12, 356-364 (2005).
- Allison, B. J., et al. Ventilation of the very immature lung in utero induces injury and BPD-like changes in lung structure in fetal sheep. Pediatr Res. 64, 387-392 (2008).
- Rozance, P. J., et al. Intrauterine growth restriction decreases pulmonary alveolar and vessel growth and causes pulmonary artery endothelial cell dysfunction in vitro in fetal sheep. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 301, L860-L871 (2011).
- Fowden, A. L., Giussani, D. A., Forhead, A. J. Endocrine and metabolic programming during intrauterine development. Early hum dev. 81, 723-734 (2005).
- Nathanielsz, P. W., Hanson, M. A. The fetal dilemma: spare the brain and spoil the liver. J Physiol. 548, 333 (2003).
- Manikkam, M., et al. Fetal programming: prenatal testosterone excess leads to fetal growth retardation and postnatal catch-up growth in sheep. Endocrinology. 145, 790-798 (2004).
- Savabieasfahani, M., et al. Fetal programming: testosterone exposure of the female sheep during midgestation disrupts the dynamics of its adult gonadotropin secretion during the periovulatory period. Biol Reprod. 72, 221-229 (2005).
- Bergen, N. H., et al. Fetal programming alters reactive oxygen species production in sheep cardiac mitochondria. Clin Sci (Lond). 116, 659-668 (2009).
- Cox, L. A., et al. A genome resource to address mechanisms of developmental programming: determination of the fetal sheep heart transcriptome. J Physiol. 590, 2873-2884 (2012).
- Mahoney, M. M., Padmanabhan, V. Developmental programming: impact of fetal exposure to endocrine-disrupting chemicals on gonadotropin-releasing hormone and estrogen receptor mRNA in sheep hypothalamus. Toxicol Appl Pharmacol. 247, 98-104 (2010).
- Blad, S., Welin, A. K., Kjellmer, I., Rosen, K. G., Mallard, C. ECG and Heart Rate Variability Changes in Preterm and Near-Term Fetal Lamb Following LPS Exposure. Reprod Sci. 15, 572-583 (2008).
- Frasch, M. G., et al. Heart rate variability analysis allows early asphyxia detection in ovine fetus. Reprod Sci. 16, 509-517 (2009).
- Frasch, M. G., Keen, A. E., Gagnon, R., Ross, M. G., Richardson, B. S. Monitoring fetal electrocortical activity during labour for predicting worsening acidemia: a prospective study in the ovine fetus near term. PLoS One. 6, e22100 (2011).
- Durosier, L. D., et al. Sampling rate of heart rate variability impacts the ability to detect acidemia in ovine fetuses near-term. Front pedia. 2, 38 (2014).
- Danielson, L., McMillen, I. C., Dyer, J. L., Morrison, J. L. Restriction of placental growth results in greater hypotensive response to alpha-adrenergic blockade in fetal sheep during late gestation. J Physiol. 563, 611-620 (2005).
- Edwards, L. J., Simonetta, G., Owens, J. A., Robinson, J. S., McMillen, I. C. Restriction of placental and fetal growth in sheep alters fetal blood pressure responses to angiotensin II and captopril. J Physiol. 515 (Pt 3), 897-904 (1999).
- Xu, A., et al. Adaptive brain shut-down counteracts neuroinflammation in the near-term ovine fetus. Front neurol. 5, 110 (2014).
- Xu, A., et al. The Ovine Fetal and Placental Inflammatory Response to Umbilical Cord Occlusions With Worsening Acidosis. Reprod Sci. 22 (11), (2015).
- Wang, X., Durosier, L. D., Ross, M. G., Richardson, B. S., Frasch, M. G. Online detection of fetal acidemia during labour by testing synchronization of EEG and heart rate: a prospective study in fetal sheep. PLoS One. 9, e108119 (2014).
- Reid, A., Malone, J. Q fever in Ireland A seroprevalence study of exposure to Coxiella burnettii among Department of Agriculture workers. Occ med. 54, 544-547 (2004).
- Roest, H. I., Bossers, A., van Zijderveld, F. G., Rebel, J. M. Clinical microbiology of Coxiella burnetii and relevant aspects for the diagnosis and control of the zoonotic disease Q fever. Vet quart. 33, 148-160 (2013).
- Neill, T. J., Sargeant, J. M., Poljak, Z. The effectiveness of Coxiella burnetii vaccines in occupationally exposed populations: a systematic review and meta-analysis. Zoonoses and public health. 61, 81-96 (2014).
- Roest, H. I., Bossers, A., Rebel, J. M. Q fever diagnosis and control in domestic ruminants. Dev biol. 135, 183-189 (2013).
- Frasch, M. G., et al. Fetal body weight and the development of the control of the cardiovascular system in fetal sheep. J physilo. 579, 893-907 (2007).
- Rurak, D., Bessette, N. W. Changes in fetal lamb arterial blood gas and acid-base status with advancing gestation. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 304, R908-R916 (2013).
- Frasch, M. G., et al. Fetal body weight and the development of the control of the cardiovascular system in fetal sheep. J physiol. 579, 893-907 (2007).
- Frasch, M. G., et al. Measures of acidosis with repetitive umbilical cord occlusions leading to fetal asphyxia in the near-term ovine fetus. Am J Obstet Gynecol. 200, 200.e1-207.e1 (2009).
- The ESHRE Capri Workshop Group. Multiple gestation pregnancy. Hum reprod. 15, 1856-1864 (2000).
- Frasch, M. G. Re The perinatal development of arterial pressure in sheep: effects of low birth weight due to twinning. Reproductive sciences (Thousand Oaks, Calif.). 15, 863-865 (2008).
- Hancock, S. N., Oliver, M. H., McLean, C., Jaquiery, A. L., Bloomfield, F. H. Size at birth and adult fat mass in twin sheep are determined in early gestation. J Physiol. 590, 1273-1285 (2012).
- Wassink, G., Bennet, L., Davidson, J. O., Westgate, J. A., Gunn, A. J. Pre-existing hypoxia is associated with greater EEG suppression and early onset of evolving seizure activity during brief repeated asphyxia in near-term fetal sheep. PLoS One. 8, e73895 (2013).
- Mathai, S., et al. Acute on chronic exposure to endotoxin in preterm fetal sheep. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 304, R189-R197 (2013).
- Heuij, L. G., et al. Synergistic white matter protection with acute-on-chronic endotoxin and subsequent asphyxia in preterm fetal sheep. J neuroinflam. 11, 89 (2014).
- Gagnon, R., Challis, J., Johnston, L., Fraher, L. Fetal endocrine responses to chronic placental embolization in the late-gestation ovine fetus. Am J Obstet Gynecol. 170, 929-938 (1994).
- Miller, S. L., Supramaniam, V. G., Jenkin, G., Walker, D. W., Wallace, E. M. Cardiovascular responses to maternal betamethasone administration in the intrauterine growth-restricted ovine fetus. Am J Obstet Gynecol. 201, 613.e1-613.e8 (2009).
- Regnault, T. R., et al. The relationship between transplacental O2 diffusion and placental expression of PlGF, VEGF and their receptors in a placental insufficiency model of fetal growth restriction. J Physiol. 550, 641-656 (2003).
- Wallace, J. M., Aitken, R. P., Cheyne, M. A. Nutrient partitioning and fetal growth in rapidly growing adolescent ewes. J reprod and fertil. 107, 183-190 (1996).
- Rakers, F., et al. Effects of early- and late-gestational maternal stress and synthetic glucocorticoid on development of the fetal hypothalamus-pituitary-adrenal axis in sheep. Stress. 16, 122-129 (2013).
- Jiang, Y., et al. The sheep genome illuminates biology of the rumen and lipid metabolism. Science. 344, 1168-1173 (2014).
- Begum, G., et al. Epigenetic changes in fetal hypothalamic energy regulating pathways are associated with maternal undernutrition and twinning. FASEB J. 26, 1694-1703 (2012).
- Byrne, K., et al. Genomic architecture of histone 3 lysine 27 trimethylation during late ovine skeletal muscle development. Anim Genet. 45, 427-438 (2014).
- Lie, S., et al. Impact of embryo number and maternal undernutrition around the time of conception on insulin signaling and gluconeogenic factors and microRNAs in the liver of fetal sheep. Am J physiol Endocrinol. 306, E1013-E1024 (2014).
- Nicholas, L. M., et al. Differential effects of maternal obesity and weight loss in the periconceptional period on the epigenetic regulation of hepatic insulin-signaling pathways in the offspring. FASEB J. 27, 3786-3796 (2013).
- Wang, K. C., et al. Low birth weight activates the renin-angiotensin system, but limits cardiac angiogenesis in early postnatal life. Physiol rep. 3, (2015).
- Zhang, S., et al. Periconceptional undernutrition in normal and overweight ewes leads to increased adrenal growth and epigenetic changes in adrenal IGF2/H19 gene in offspring. FASEB J. 24, 2772-2782 (2010).