En rotte Model af Mild intrauterin Hypoperfusion med Microcoil stenose
Summary
Mild intrauterin hypoperfusion blev produceret af arterie stenose med metal microcoils svøbt omkring de uterus og æggestokkene arterier i rotter på embryonale dag 17. Denne procedure produceret prænatal hypoperfusion og intrauterin vækst begrænsning.
Abstract
Intrauterin hypoperfusion/iskæmi er en af de største årsager til intrauterin/føtal vækst begrænsning, præterm fødsel og lav fødselsvægt. De fleste undersøgelser af dette fænomen er blevet udført i enten modeller med alvorlig intrauterin iskæmi eller modeller med gradient graden af intrauterin hypoperfusion. Ingen undersøgelse er blevet udført i en model på ensartet mild intrauterin hypoperfusion (MIUH). To modeller er blevet brugt til undersøgelser af MIUH: en model baseret på sutur ligatur af begge sider af den arterielle arkade dannet med uterus og æggestokkene arterier, og en forbigående model baseret på klipning bilaterale æggestokkene arterier og aorta med passage. Disse to gnavere modeller af MIUH har nogle begrænsninger, f.eks., ikke alle fostre er udsat for MIUH, afhængigt af deres placering i den uterine horn. I vores MIUH model, er alle fostre udsat for et sammenligneligt niveau for intrauterin hypoperfusion. MIUH blev opnået ved mild stenose af alle fire arterier fodring livmoderen, dvs, de bilaterale uterus og æggestokkene arterier.
Arteriel stenose er fremkaldt ved metal microcoils svøbt omkring fodring arterierne. Producerer arteriel stenose med microcoils tillod os at styre og optimere reproducere nedsat blodgennemstrømning med meget lidt mellem dyrs variabilitet og en lav dødelighed, således at nøjagtig evaluering. Når microcoils med en indre diameter på 0,24 mm blev brugt, blodtilførslen i moderkagen og fosteret var mildt faldt (ca. 30% af niveauet før stenose i moderkagen). Afkom af vores MIUH model viser klart varige ændringer i neurologiske, neuroanatomical og adfærdsmæssige testresultater.
Introduction
Spædbørn med intrauterin vækst begrænsning (IUGR) (også kendt som fostrets vækst begrænsning) (fødsel vægt < 10th percentilen for gestationsalder), præmature fødsel (født på < 37 uger af drægtigheden), og/eller lav fødsel vægt (< 2500 g) konto for næsten 10% af alle nyfødte 2,3. Mange af disse spædbørn præsentere med neurologiske problemer såsom cerebral parese og udviklingsmæssige forstyrrelser (fx, attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) og læring lidelser) 3,4,5. Disse betingelser har ligheder og forskelle i deres ætiologi og resultater. Ætiologien af IUGR er multifaktoriel, og placenta insufficiens forbundet med intrauterin hypoperfusion anses for at være den mest almindelige årsag i ikke-anomale fostre 7. Ætiologien af præmature er multifaktoriel så godt, og chorioamnionitis er den hyppigste årsag 8.
Mild intrauterin hypoperfusion (MIUH) indflydelse på udvikle hjernen er uklart. I øjeblikket involverer tilgængelige dyremodeller for intrauterin hypoperfusion/iskæmi primært enten svær hypoperfusion eller gradient graden af hypoperfusion med eller uden reperfusion 9,10,11. I kliniske indstillinger, men anses tilfælde af MIUH for at være langt hyppigere end dem, der involverer sådanne alvorlige forhold. De aktuelt tilgængelige modeller af MIUH er en gnaver model med sutur ligatur af enten i livmoderen eller æggestokkene arterie og en gnaver model med klipning bilaterale æggestokkene arterier og aorta med passage 12,13, 14,15,16,17. En af ulemperne ved disse modeller er den omfattende Inter fosteret variabilitet, lige fra fostre med dyb hypoperfusion til fostre med næsten intakt perfusion, afhængigt af fosteret i den arterielle arkade af den uterine position og æggestokkene arterier. En anden ulempe ved disse modeller er deres manglende evne til at skelne placeringen af hver fosteret efter fødslen; Derfor kan ikke forskere skelne sværhedsgraden af intrauterin hypoperfusion opleves af en enkelt hvalp efter sin fødsel.
Vi har udviklet en rotte model af MIUH involverer flere arterie stenose 1. Indpakning metal mikro-spoler med en indre diameter på 0,24 mm omkring æggestokkene og uterin arterierne forårsager stenose, men ikke tilstopning af blodkar (figur 1). Gælder disse microcoils på de proksimale dele af alle arterierne leverer livmoderen, dvs, de bilaterale uterus og æggestokkene arterier, embryonale dag 17 (svarende til embryonale uger 20-25 i mennesker 18) inducerer en betydelig, men mild nedgang i blodtilførslen til placenta og fostre. Fald i blodgennemstrømningen efter bredbånd anvendes til alle fire arterier fodring livmoderen er stort set de samme på tværs af hver moderkagen og fosteret. Fosteret dødeligheden er mindre end 20%. Hvalpene er født via spontane labor 1-2 dage tidligere (embryonale dag 21-22) end normalt. Næsten alle hvalpe er født udstiller betydeligt lav fødselsvægt vægte 1. Grå og hvid sag diskenheder er faldet uden indlysende væv skade 1. Pups præsentere med forsinket erhvervelse af nyfødte reflekser, muskelsvaghed og ændrede spontan aktivitet 1. Denne model efterligner de kliniske tegn og symptomer på børn født for tidligt eller med IUGR; børn født præterm udstille reduceret grå og hvid substans volumen med eller uden hvide substans skade 6, nuværende forsinkede milepæle af neurologiske udvikling, og kan præsentere adfærdsmæssige problemer ADHD 3,5; børn med IUGR udstille minimale neuroanatomical ændringer, og har en øget risiko for nedsat neurologiske udvikling som motoriske og kognitive forsinkelse 4,7. Præterm fødsel og IUGR er forskellige betingelser, men de to betingelser deler den grundlæggende mekanisme, dvs fornærmelser til umodne hjerner før fuldbårne gestationsalder.
Protocol
Representative Results
Discussion
Microcoil stenose af både æggestokke og livmoder arterier i begge uterin horn producerer konsekvent og reproducerbar intrauterin hypoperfusion i alle placenta og fostre. Niveau af hypoperfusion kan ændres ved hjælp af microcoils med forskellige indvendige diameter. Rotte hvalpe født fra en dam, som arterie stenose har været udført med microcoils 0,24 mm indre diameter demonstrere IUGR og for tidlig fødsel (Se reference 1 for detaljer). Hvalpene udstiller neuroanatomical og adfærdsmæssige ændringer, der ligner …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet af FY 2013 Research Exchange Program mellem JSP’ER, CNRS, JSP’ER KAKENHI tilskud antal 26860858 og Narishige Neuroscience Research Foundation. Vi takker Drs. Mariko Harada-Shiba og Kyoko Shioya for nyttige diskussioner. Vi takker Mari Furuta, Mutsumi Sakamoto, Ritsuko Maki og Dr. Emi Tanaka for fremragende teknisk bistand.
Materials
| Stereomicroscope | |||
| Isoflurane anesthesia machine | |||
| Anesthesia induction box | |||
| Heating pad | |||
| Diaper 30×40 cm | |||
| Depilatory foam or shaver | |||
| Iodine disinfectant solution | |||
| Gauze 10×20 cm | |||
| Surgical drape 45×45 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) |
References
- Ohshima, M., et al. Mild intrauterine hypoperfusion reproduces neurodevelopmental disorders observed in prematurity. Sci Rep. 6, 39377 (2016).
- Anderson, P., Doyle, L. W., Victorian Infant Collaborative Study, G. Neurobehavioral outcomes of school-age children born extremely low birth weight or very preterm in the 1990s. JAMA. 289 (24), 3264-3272 (2003).
- Levine, T. A., et al. Early childhood neurodevelopment after intrauterine growth restriction: a systematic review. Pediatrics. 135 (1), 126-141 (2015).
- Sucksdorff, M., et al. Preterm Birth and Poor Fetal Growth as Risk Factors of Attention-Deficit/ Hyperactivity Disorder. Pediatrics. 136 (3), e599-e608 (2015).
- Volpe, J. J. Brain injury in premature infants: a complex amalgam of destructive and developmental disturbances. Lancet Neurol. 8 (1), 110-124 (2009).
- Nardozza, L. M., et al. Fetal growth restriction: current knowledge. Arch Gynecol Obstet. 295 (5), 1061-1077 (2017).
- Chang, E. Preterm birth and the role of neuroprotection. Bmj. 350, g6661 (2015).
- Coq, J. O., Delcour, M., Massicotte, V. S., Baud, O., Barbe, M. F. Prenatal ischemia deteriorates white matter, brain organization, and function: implications for prematurity and cerebral palsy. Dev Med Child Neurol. 58, 7-11 (2016).
- Jantzie, L. L., Corbett, C. J., Firl, D. J., Robinson, S. Postnatal Erythropoietin Mitigates Impaired Cerebral Cortical Development Following Subplate Loss from Prenatal Hypoxia-Ischemia. Cereb Cortex. 25 (9), 2683-2695 (2015).
- Kubo, K. I., et al. Association of impaired neuronal migration with cognitive deficits in extremely preterm infants. JCI Insight. 2 (10), (2017).
- Delcour, M., et al. Mild musculoskeletal and locomotor alterations in adult rats with white matter injury following prenatal ischemia. Int J Dev Neurosci. 29 (6), 593-607 (2011).
- Gilbert, J. S., Babcock, S. A., Granger, J. P. Hypertension produced by reduced uterine perfusion in pregnant rats is associated with increased soluble fms-like tyrosine kinase-1 expression. Hypertension. 50 (6), 1142-1147 (2007).
- Granger, J. P., et al. Reduced uterine perfusion pressure (RUPP) model for studying cardiovascular-renal dysfunction in response to placental ischemia. Methods Mol Med. 122, 383-392 (2006).
- Mazur, M., Miller, R. H., Robinson, S. Postnatal erythropoietin treatment mitigates neural cell loss after systemic prenatal hypoxic-ischemic injury. J Neurosurg Pediatr. 6 (3), 206-221 (2010).
- Olivier, P., Baud, O., Evrard, P., Gressens, P., Verney, C. Prenatal ischemia and white matter damage in rats. J Neuropathol Exp Neurol. 64 (11), 998-1006 (2005).
- Robinson, S., et al. Developmental changes induced by graded prenatal systemic hypoxic-ischemic insults in rats. Neurobiol Dis. 18 (3), 568-581 (2005).
- Rice, D., Barone, S. Critical periods of vulnerability for the developing nervous system: evidence from humans and animal models. Environ Health Perspect. 108, 511-533 (2000).
- Basilious, A., Yager, J., Fehlings, M. G. Neurological outcomes of animal models of uterine artery ligation and relevance to human intrauterine growth restriction: a systematic review. Dev Med Child Neurol. 57 (5), 420-430 (2015).
- Delcour, M., et al. Neuroanatomical, sensorimotor and cognitive deficits in adult rats with white matter injury following prenatal ischemia. Brain Pathol. 22 (1), 1-16 (2012).
