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Neuroscience

Un modelo de rata de hipoperfusión leve intrauterina con microcoil de transcatheter estenosis

Published: January 7, 2018 doi: 10.3791/56723

Summary

Leve hipoperfusión intrauterino fue producido por estenosis de la arteria con microcoils metálicos envueltos alrededor de las arterias uterinas y ováricas en ratas en el día embrionario 17. Este procedimiento produce hipoperfusión prenatal y restricción del crecimiento intrauterino.

Abstract

Hipoperfusión, isquemia intrauterina es una de las principales causas de restricción del crecimiento intrauterino fetal, parto prematuro y bajo peso al nacer. Mayoría de los estudios de este fenómeno se han realizado en cualquiera de los dos modelos con isquemia severa intrauterina o modelos con gradiente grado de hipoperfusión intrauterina. Ningún estudio se ha realizado en un modelo de hipoperfusión intrauterino suave uniforme (MIUH). Dos modelos se han utilizado para estudios de MIUH: un modelo basado en la ligadura de la sutura de ambos lados de la arcada arterial formado con las arterias uterinas y ováricas, y un modelo transitorio basado en recorte las arterias ováricas bilaterales y aorta tener permeabilidad. Los dos modelos de roedores de MIUH tienen algunas limitaciones, por ejemplo, no todos los fetos sufren MIUH, dependiendo de su posición en el cuerno uterino. En nuestro modelo MIUH, todos los fetos son sometidos a un nivel comparable de hipoperfusión intrauterina. MIUH fue alcanzado por una estenosis leve de todos cuatro arterias alimentando el útero, es decir, las arterias uterinas y ováricas bilaterales.

Estenosis arterial fue inducida por microcoils metálicos envueltos alrededor de las arterias de alimentación. Producir estenosis arterial con microcoils nos permitidas controlar, optimizar, y reproducir la disminución del flujo sanguíneo con muy poca variabilidad entre animales y una tasa de mortalidad baja, lo que permite la evaluación precisa. Cuando microcoils con un diámetro interno de 0,24 mm fueron utilizados, el flujo sanguíneo en la placenta y el feto estaba ligeramente disminuido (aproximadamente el 30% desde el nivel de la estenosis en la placenta). La descendencia de nuestro modelo MIUH demuestra claramente larga duración alteraciones en los resultados de las pruebas neurológicas, neuroanatomical y comportamiento.

Introduction

Los recién nacidos con restricción del crecimiento intrauterino (RCIU) (también conocido como restricción del crecimiento fetal) (peso al nacer < 10º percentil para la edad gestacional), parto prematuro (nacido en < 37 semanas de gestación), o bajo nacimiento representan peso (< 2500 g) casi el 10% de los recién nacidos de 2,3. Muchos de estos niños presentan problemas neurológicos tales como parálisis cerebral y trastornos del desarrollo (p. ej., trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) y trastornos del aprendizaje) 3,4,5. Esas condiciones tienen similitudes y diferencias en su etiología y resultados. La etiología del RCIU es multifactorial, y la insuficiencia placentaria asociada a hipoperfusión intrauterina se considera la causa más común en fetos no anómalas 7. La etiología del prematuro es multifactorial, así, y corioamnionitis es la causa más frecuente 8.

La influencia de hipoperfusión leve intrauterina (MIUH) en el cerebro en desarrollo es confusa. Actualmente modelos animales disponibles de hipoperfusión, isquemia intrauterino principalmente involucran hipoperfusión severa o gradiente grado de hipoperfusión con o sin reperfusión 9,10,11. En contextos clínicos, sin embargo, casos de MIUH se consideran mucho más frecuentes que las que implican tales condiciones severas. Los modelos actualmente disponibles de MIUH son un modelo de roedor con ligadura de sutura el útero o la arteria ovárica y un modelo de roedor que recorte las arterias ováricas bilaterales y aorta tener permeabilidad 12,13, 14,15,16,17. Una de las desventajas de estos modelos es la amplia variabilidad entre feto, desde fetos con profunda hipoperfusión a fetos con perfusión casi intacta, dependiendo de la posición del feto dentro de la arcada arterial de la uterina y arterias ováricas. Otra desventaja de estos modelos es su incapacidad para distinguir la posición de cada feto después del nacimiento; por lo tanto, los investigadores no pueden distinguir la severidad de la hipoperfusión intrauterino experimentada un cachorro individual después de su nacimiento.

Hemos desarrollado un modelo de rata de MIUH con múltiples estenosis de la arteria 1. Embalaje micro bobinas de metal con un diámetro interno de 0,24 mm alrededor de las arterias ováricas y uterinas provoca estenosis, pero no la obstrucción de los vasos sanguíneos (figura 1). Aplicando estos microcoils en las partes proximales del todo de las arterias que irrigan el útero, es decir, las arterias uterinas y ováricas bilaterales, en el día embrionario 17 (equivalente a la embrionarias semanas 20-25 en los seres humanos 18) induce un descenso leve pero significativo en flujo de sangre a la placenta y fetos. Las disminuciones en el flujo sanguíneo después de bobinas se aplican a todos cuatro arterias del útero la alimentación son en gran parte los mismos a través de cada placenta y feto. La tasa de mortalidad del feto es inferior al 20%. Los cachorros nacen por parto espontáneo 1-2 días anteriores (embrionario día 21-22) que lo normal. Casi todos los cachorros nacen exhibiendo significativamente bajo peso 1. Volúmenes de materia gris y blanca se disminuyen sin tejido obvio daño 1. Los cachorros presentan adquisición retrasada de recién nacidos reflejos, debilidad muscular y alteración de la actividad espontánea 1. Este modelo imita los signos y síntomas clínicos de los niños nacidos prematuramente o con retraso del crecimiento intrauterino; exposición de prematuros nacidos niños reducido gris y volumen de materia blanca con o sin materia blanca lesión 6, actualmente retrasado jalones del desarrollo neurológico y puede presentar problemas de conducta como el TDAH 3,5; los niños con RCIU presentan mínimas alteraciones neuroanatómicas y tienen un mayor riesgo de problemas de desarrollo neurológicos como retraso cognitivo y motor 4,7. Parto prematuro y retraso del crecimiento intrauterino son condiciones diferentes, pero las dos condiciones comparten el mecanismo básico, es decir, insultos a cerebros inmaduros antes de la edad gestacional de término.

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Protocol

Todos los experimentos fueron realizados según protocolos aprobados por el cuidado de animales experimentales y uso de la nacional Cerebral y Centro Cardiovascular, Suita, Japón.

1. prepare los siguientes animales y materiales para cirugía MIUH

  1. Preparar ratas de Sprague-Dawley preñadas tiempo gestacional día 17, es decir, embrionario día 17 (E17). Pesos promedio de las presas son 307.0 ± 40,7 g (media ± SD, n = 9).
  2. Preparar microcoils metálicos; diámetro interno mm 0,24, hecho de acero recubierto de oro.
  3. Preparar todos los materiales según la tabla de materiales.

2. preparar para la cirugía MIUH

  1. Caliente una almohadilla térmica a 37 ° C para la colocación de la rata
  2. Coloque un pañal estéril sobre la almohada
  3. Caliente solución salina estéril a 37 ° C en un baño de agua

3. realizar cirugía MIUH

  1. Realizar procedimientos quirúrgicos bajo condiciones de esterilidad. Esterilizar las bobinas, pinzas, aguja con etanol al 70% antes del uso. Utilizar guantes estériles y desinfectar de vez en cuando mediante la aplicación de spray de etanol.
  2. Colocar la rata en la caja de inducción de la anestesia. Introducir 4% de isoflurano en el cuadro (aproximadamente 5 min).
  3. Colocar la rata en un pañal estéril sobre la almohada en posición supina después de que el animal está anestesiado completamente en el cuadro de inducción. Verifique la profundidad de la anestesia por la falta de una respuesta a un pellizco del dedo del pie. Mantener el isoflurane 1.5-2.0% con un cono de nariz.
  4. Aplicar espuma depilatoria en el abdomen desde el ombligo hasta la región del arco pélvico. Después de varios minutos, limpie la espuma depilatoria con una toalla de papel. Una máquina de afeitar puede utilizarse como sustituto de la espuma depilatoria.
  5. Aplicar una gasa empapada en solución desinfectante de yodo a la región de depilado de la piel.
  6. Coloque un paño quirúrgico con una abertura redonda para cubrir el abdomen que no sean de la zona de la incisión quirúrgica. Varios pedazos de Gasa pueden utilizarse como sustituto de la cortina.
  7. Utilizando un bisturí hacer una incisión de aproximadamente 2.5 cm de largo en la parte baja del abdomen desde el borde superior del hueso púbico hacia arriba hacia el ombligo. Luego, realizar una incisión a través de la capa del músculo por debajo.
  8. Coloque varias piezas de gasa estéril alrededor de la abertura de la cortina y mojar la gasa con solución salina caliente.
  9. Presionar ambos lados laterales del abdomen suavemente, para que una porción de cuerno uterino sale de la incisión.
  10. Desinfectar las manos del cirujano con etanol al 70%.
  11. Tire el entero cuerno uterino de la cavidad abdominal manualmente sin necesidad de utilizar fórceps. Con unas pinzas quirúrgicas no es recomendable, ya que fácilmente pueden dañar los vasos sanguíneos, útero frágil y fetos comprimiendo fuertemente y desigual.
  12. Colocar el cuerno uterino sobre la gasa húmeda.
  13. Realizar el mismo procedimiento para el otro cuerno uterino.
  14. Contar el número de fetos.
  15. Aplique solución salina calentada con frecuencia para mantener el útero cálido y húmedo a lo largo de la cirugía.
    1. Cambiar el pañal cuando ha absorbido demasiado salina. Para mantener la estabilidad, repita guantes desinfección con etanol al 70% y puntas del instrumento con yodo. Es crucial mantener los dedos no estéril de las puntas estériles del instrumento.
  16. Identificar la parte proximal de la arcada principal de las arterias ováricas y uterinas bajo un estereomicroscopio.
    Nota: Es fundamental distinguir la arcada principal de las ramas a las placentas. Tenga en cuenta que la intervención quirúrgica puede ser más fácil cuando se gira el cuerno uterino. En ocasiones, aplicar una bobina en la parte muy próxima de la arcada es difícil, porque se encuentra profundamente dentro de la cavidad abdominal y las arterias de la placenta están muy cerca de la parte proximal de la arcada. En este caso, una bobina puede aplicarse a una parte de la Galería después de la primera horquilla rama apagado.
  17. Separar la vena paralela a él con el fórceps de la arteria y hacer espacio entre ellos.
  18. Coloque un pedazo de cadena (sutura de seda 4.0, 5 cm de largo) por debajo de la arteria.
  19. Levante ambos extremos de la cuerda con pinzas para que la arteria se levanta y se separa la vena frágil.
  20. Sujeta el borde del microcoil de transcatheter con fórceps fino en la otra mano, coloque un microcoil al lado de la arteria levantada (figura 2.1).
  21. Gire la arteria elevada mediante el uso de la cuerda alrededor del microcoil de transcatheter para envolver el microcoil alrededor de la arteria. Es más fácil girar la arteria alrededor de la bobina que al girar la bobina alrededor de la arteria (figura 2.2).
  22. Después de girar la arteria 3 o 4 vueltas (bobinas tienen 5 vueltas), modificar el sitio en que se lleva a cabo la bobina a la otra orilla. Sostenga el borde de la bobina que ha sido envuelto alrededor de la arteria con el fórceps. Cambiar el sitio en el que la cadena levanta la arteria hacia el otro lado de la bobina. Gire la arteria alrededor de la bobina para que la bobina completamente (5 vueltas) envuelve la arteria (figura 2.3, 2.4).
  23. Quitar la cadena.
  24. Realizar el mismo procedimiento para las otras tres arterias.
  25. Tenga en cuenta que con frecuencia aplicando solución salina calentada al útero es crucial; de lo contrario, la tasa de mortalidad de los fetos aumenta, y la hipotermia puede ser neuroprotector.
  26. Volver suavemente el cuerno uterino en la cavidad abdominal. Levantar el borde de la incisión de la pared abdominal con fórceps puede facilitar este procedimiento.
  27. Stich el músculo abdominal y stich la piel abdominal con sutura (sutura seda 4.0). Atar la sutura después de cada puntada, es decir, interrumpidas solo suturas.
  28. Aplicar una gasa empapada en solución desinfectante de yodo en y alrededor de la incisión quirúrgica.
  29. Administrar el analgésico meloxicam en 0.5 mg/kg de peso corporal por vía subcutánea.
  30. Permite 30 minutos de recuperación en una jaula caliente. Ver animales si completamente despierta y mueve alrededor de la jaula, volver a casa jaula.

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Representative Results

Después de aplicar microcoils a todas las arterias del útero, la alimentación, es decir, las arterias uterinas y ováricas bilaterales, todos los fetos son sometidos a niveles comparables de hipoperfusión. La aplicación de microcoils con un diámetro interno de 0,24 mm causa leve estenosis de las arterias, causando una leve disminución en el flujo sanguíneo a la placenta y fetos (figura 3; aproximadamente el 30% desde el nivel de la estenosis en la placenta, ver referencia 1 para más detalles). Cachorros nacidos de la presa demuestran RCIU (tabla 1).

Las presas parecen ser hipoactivo durante algunos días después de la cirugía. Aparte de eso, las presas no presentan complicaciones notables y se recuperan completamente en una semana después de la cirugía. Las presas son capaces de vivir durante mucho tiempo después de la entrega (la mortalidad es del 0% para la observación de período) y a cachorros de enfermera. Las bobinas siguen en el mismo lugar.

Tabla 1. Peso del cuerpo en el nacimiento (Postnatal día 0, P0) y en el día equivalente al día embrionario 29 (E29), P6-8. Cachorros en el grupo control de cirugía no nacieron en E23, mientras que los del grupo de cirugía ficticia nacieron 1 día antes (E22); aquellos en el grupo leve hipoperfusión intrauterina (MIUH) nacieron el 1-2 días antes (E21-22) por parto espontáneo. Por lo tanto, E29 equivalentes fueron P6 a P8 según el período gestacional del cachorro. (n = 8-14 en cada grupo, para cada sexo y cada punto del tiempo) *P < 0.01 vs una cirugía no control de grupo, así como un grupo de cirugía ficticia. ANOVA unidireccional, seguido de una prueba de Tukey-Kramer.

Figure 1
Figura 1. Esquema del sistema arterial anatómico en el útero de. Cuatro microcoils fueron instalados alrededor de las arterias aguas arriba de las arterias uterinas y ováricas bilaterales. Las flechas punteadas indican la dirección del flujo de sangre arterial. Esta figura ha sido modificada desde que en nuestra anterior publicación 1. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2. Ilustración de la aplicación de una bobina a una arteria. 1. Levante hacia arriba la arteria con una cadena. Lugar un microcoil al lado de la arteria. 2. girando la arteria en el microcoil, el microcoil de transcatheter se envuelve alrededor de la arteria. 3. después de girar la arteria 3 o 4 vueltas (la bobina tiene 5 vueltas), modificar el sitio en que se lleva a cabo la bobina a la otra orilla. Sostenga el borde de la bobina con la arteria con unas pinzas. Cambiar el sitio en el que la cadena levanta la arteria hacia el otro lado de la bobina. 4. Gire la arteria alrededor de la bobina para que la bobina completamente (5 vueltas) envuelve la arteria. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3. Una imagen representativa de un útero producida con laser speckle flujometría1. Esta imagen muestra la disminución del flujo sanguíneo en el cuerno uterino izquierdo pero no el derecho, después de que realizó la bobina estenosis en las arterias ováricas y uterinas izquierdas. *: localización de la estenosis de la bobina en el arcade de las arterias ováricas y uterinas; asterisco superior corresponde a la parte proximal de la arteria ovárica, y la inferior corresponde a la parte proximal de la arteria uterina. Línea punteada indica que los arcade de las arterias ováricas y uterinas en el cuerno uterino izquierdo. Color rojizo indica más flujo de sangre, mientras que el color azulado indica menos flujo de sangre. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

El microcoil de transcatheter estenosis de las arterias ováricas y uterinas en ambos cuernos uterinos produce hipoperfusión intrauterino consistente y reproducible en todas las placentas y fetos. El nivel de hipoperfusión puede modificarse usando microcoils con diferentes diámetros interiores. Crías de rata nacidos de una presa en la que se ha realizado la estenosis de la arteria con microcoils 0,24 mm de diámetro interior demuestran retraso del crecimiento intrauterino y parto prematuro (ver referencia 1 para más detalles). Los cachorros presentan alteraciones neuroanatómicas y comportamiento que se asemejan a los signos y síntomas observados en niños prematuros. Estas alteraciones neuroanatómicas incluyen la ampliación ventricular, adelgazamiento de la corteza y el cuerpo calloso y no disminución del peso del cerebro pero pérdida obvia de la célula o lesiones quísticas 1. Las alteraciones conductuales observaron incluyen un retraso reflejo neonatal, disminución de fuerza muscular y alteración de la actividad espontánea 1.

Para estudiar la isquemia intrauterina, modelos animales basados en isquemia severa durante un corto tiempo con la reperfusión son utilizados 10,11. Cuando ambos extremos de la arcada de arteria formado por las arterias ováricas y uterinas se bloquean por el recorte, el suministro de sangre al cuerno uterino (incluyendo placentas y fetos) se ha detenido completamente. Por lo tanto, la duración de la saturación debe ser corta, o los fetos morirá. En un ajuste clínico, no obstante, especulamos que prolongada hipoperfusión leve puede encontrarse con mayor frecuencia en lugar de bloqueo abrupta del flujo sanguíneo al útero y su recuperación completa dentro de una hora.

Modelos de roedores con ligadura de la sutura de uno o ambos lados de la arcada de la arteria uterina y los recorte que deja algo de espacio interior entre la aorta y las arterias ováricas bilaterales han sido los modelos sólo de leve prolongada hypoperfusion intrauterino 13,14,16,19,20. Estos modelos de recorte y la ligadura tienen baja reproducibilidad, es decir, sólo unos pocos fetos sobrevivirán y sufren de hipoperfusión. Cuando se bloquea el flujo sanguíneo en la arteria ovárica por la ligadura de la sutura, los fetos que se encuentra más cercano al ovario, es decir, en la parte superior del cuerno uterino, es sometido a isquemia profunda, mientras que los fetos ubicados más cerca al cuello uterino y vagina se someten a mínima o ninguna disminución en la sangre de la fuente 12.

Hay tres pasos importantes en el protocolo. Identificación de la porción proximal de la arcada principal de las arterias ováricas y uterinas es esencial. La arcada arterial principal tiene numerosas ramificaciones a las placentas. Algunas de estas arterias de rama son grandes en diámetro y en ocasiones son casi tan grandes como la arteria principal. Por lo tanto, distinguir la arteria principal entre varias otras arterias ramificación puede ser confuso. Tenga en cuenta que la arcada arterial principal no es de gran diámetro. La vena corriendo al lado de la arcada es varias veces más grande en diámetro que la arteria. Las arterias pueden ser incluso más estrechas, debido a la constricción en respuesta a la estimulación quirúrgica. Separa la arteria de la vena a lo largo de él es una tarea delicada. La adventicia de la arteria está en estrecho contacto con la vena en la mayor parte de la arcada. Tenga en cuenta que la vena sangra fácilmente cuando toca con pinzas. Mantener el útero cálido y húmedo es crítico; de lo contrario, la presa y fetos pueden sufrir de estrés y deshidratación, y pueden perder muchos fetos antes de la entrega. La limitación de esta técnica de modelo de estenosis de la bobina es la duración de tiempo quirúrgica requerida. Se requiere un período de aproximadamente 60 minutos para completar la cirugía mediante la aplicación de cuatro bobinas. Este tiempo quirúrgica duración puede causar estrés adicional a los fetos y la presa.

Creemos que el modelo presentado en este trabajo es más clínicamente relevante y reproducible de MIUH. Este modelo permite la evaluación del impacto temporal y longitudinal de MIUH en restricción del crecimiento intrauterino.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Este trabajo fue apoyado por el programa de intercambio de investigación de FY 2013 entre JSPS, CNRS, JSP KAKENHI concesión número 26860858 y la Fundación de investigación de Neurociencia Narishige. Agradecemos a los Drs. Mariko Harada-Shiba y Kyoko Shioya discusiones útiles. Agradecemos a Mari Furuta, Mutsumi Sakamoto, Ritsuko Maki y Dr. Emi Tanaka excelente asistencia técnica.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Stereomicroscope
Isoflurane anesthesia machine
Anesthesia induction box
Heating pad
Diaper 30x40 cm
Depilatory foam or shaver
Iodine disinfectant solution
Gauze 10x20 cm 
Surgical drape 45x45 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)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Tsuji, M., Coq, J. O., Ogawa, Y.,More

Tsuji, M., Coq, J. O., 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).

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