Summary
Lieve ipoperfusione intrauterino è stato prodotto da stenosi dell'arteria con i microcoils metallici avvolti intorno le arterie uterine ed ovariche in ratti al giorno embrionale 17. Questa procedura ha prodotto prenatale ipoperfusione e restrizione della crescita intrauterina.
Abstract
Ipoperfusione/ischemia intrauterina è una delle principali cause di restrizione della crescita intrauterina/fetale, parto prematuro e basso peso alla nascita. Maggior parte degli studi di questo fenomeno sono stata effettuata in entrambi modelli con ischemia intrauterina severa o con grado di pendenza dell'ipoperfusione intrauterina. Nessuno studio è stato condotto in un modello su uniforme lieve ipoperfusione intrauterina (MIUH). Due modelli sono stati utilizzati per gli studi di MIUH: un modello basato sulla legatura del suturare di entrambi i lati del porticato arterioso formata con le arterie uterine ed ovariche, e un modello transitorio basato sul ritaglio l'arterie ovariche bilaterali e l'aorta con l'evidenza. Quei due modelli del roditore di MIUH hanno alcune limitazioni, ad esempio, non tutti i feti sono sottoposti a MIUH, a seconda della loro posizione nel corno uterino. Nel nostro modello MIUH, tutti i feti sono sottoposti ad un livello paragonabile di ipoperfusione intrauterina. MIUH è stato realizzato da stenosi delicata di tutte le quattro arterie d'alimentazione dell'utero, cioè, arterie uterine ed ovariche bilaterali.
Stenosi arteriosa è stata indotta da metallo microcoils avvolto intorno le arterie d'alimentazione. Produzione di stenosi arteriosa con i microcoils ci ha permessi di controllare, ottimizzare e riprodurre la diminuzione del flusso sanguigno con pochissima variabilità e un tasso di mortalità basso, consentendo in tal modo una valutazione accurata. Quando si usavano i microcoils con un diametro interno di 0,24 mm, il flusso di sangue nella placenta e feto era leggermente diminuita (circa 30% dal livello pre-stenosi nella placenta). La prole del nostro modello MIUH dimostra chiaramente di lunga durata alterazioni nei risultati del test neurologici, neuroanatomical e comportamentali.
Introduction
Gli infanti con restrizione della crescita intrauterina (IUGR) (noto anche come ritardo di crescita intrauterino) (peso nascita < 10th percentile per l'età gestazionale), nascita pretermine (Nato a < 37 settimane di gestazione), e/o bassa nascita conto peso (< 2500 g) per quasi il 10% di tutti i neonati 2,3. Molti di questi infanti presentano problemi neurologici quali paralisi cerebrale e disturbi dello sviluppo (ad es., attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) e disturbi dell'apprendimento) 3,4,5. Tali condizioni sono somiglianze e differenze nella loro eziologia ed i risultati. L'eziologia di IUGR è multifattoriale e insufficienza placentare associato ipoperfusione intrauterina è considerato la causa più comune in feti non anomala 7. L'eziologia del pretermine è multifattoriale pure e chorioamnionitis è la più frequente causa di 8.
L'influenza di lieve ipoperfusione intrauterina (MIUH) su sviluppo del cervello è poco chiaro. Attualmente disponibili modelli animali di ipoperfusione/ischemia intrauterina comportano principalmente hypoperfusion severo o grado di pendenza dell'ipoperfusione con o senza riperfusione 9,10,11. In ambito clinico, tuttavia, casi di MIUH sono considerati di essere molto più frequenti rispetto a quelli che coinvolgono tali condizioni gravi. I modelli attualmente disponibili di MIUH sono un modello del roditore che coinvolgono la legatura del suturare dell'uterina o dell'arteria ovarica e un modello del roditore che coinvolge le arterie ovariche bilaterali e l'aorta avendo la pervietà 12,13, di ritaglio 14,15,16,17. Uno degli svantaggi di questi modelli è la notevole variabilità inter-feto, che vanno da feti con profonda ipoperfusione a feti con aspersione quasi intatto, a seconda della posizione del feto all'interno quadriloggiato arteriosa dell'uterina e arterie ovariche. Un altro svantaggio di questi modelli è la loro incapacità di distinguere la posizione di ogni feto dopo la nascita; quindi, i ricercatori non possono distinguere la gravità dell'ipoperfusione intrauterina sperimentato da un pup individuali dopo la sua nascita.
Abbiamo sviluppato un modello del ratto di MIUH che coinvolge più di stenosi dell'arteria 1. Avvolgimento micro-bobine di metallo con un diametro interno di 0,24 mm attorno le arterie ovariche e uterine causa stenosi, ma non ostruzione dei vasi sanguigni (Figura 1). Applicando questi microcoils presso le parti prossimali di tutti delle arterie che assicurano l'utero, vale a dire, le arterie uterine ed ovariche bilaterali, il giorno embrionale 17 (equivalente a embrionali settimane 20-25 in esseri umani 18) induce una diminuzione significativa ma mite flusso di sangue alla placenta e feti. Le diminuzioni nel flusso sanguigno dopo bobine vengono applicate a tutte le quattro arterie che alimentano l'utero sono in gran parte le stesse attraverso ogni placenta ed il feto. Il tasso di mortalità del feto è meno del 20%. I cuccioli sono nati via travaglio spontaneo 1-2 giorni precedenti (embrionale giorno 21-22) rispetto al normale. Quasi tutti i cuccioli sono nati espositrici nascita significativamente bassi pesi 1. Volumi di materia grigia e bianca sono diminuiti senza danni evidente tessuto 1. I cuccioli si presentano con ritardo nella acquisizione della neonato riflessi, debolezza muscolare e alterata attività spontanea 1. Questo modello imita i segni clinici ed i sintomi dei bambini nati prematuramente o con IUGR; espositivo prematuri nati bambini ridotto grigio e volume di materia bianca con o senza materia bianca lesioni 6, presenti le pietre miliari dello sviluppo neurologico in ritardo e può presentare problemi comportamentali come ADHD 3,5; i bambini con IUGR presentano alterazioni neuroanatomiche minime e hanno un rischio aumentato di sviluppo neurologico alterato ad esempio ritardo motorio e cognitivo 4,7. Nascita pretermine e IUGR sono condizioni diverse, ma le due condizioni condividono il meccanismo di base, cioè gli insulti ai cervelli immaturi prima età gestazionale pieno-termine.
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Protocol
Tutti gli esperimenti sono stati eseguiti secondo protocolli approvati dal comitato di uso della nazionale cerebrale e centro cardiovascolare, Suita, Giappone e cura degli animali sperimentali.
1. preparare i seguenti animali e materiali per la chirurgia MIUH
- Preparare temporizzati ratti Sprague-Dawley incinti al giorno gestazionale 17, vale a dire, embrionale giorno 17 (E17). Medio peso corporei del dams sono ± 307.0 40,7 g (media ± DS, n = 9).
- Preparare i microcoils metallici; diametro interno 0,24 mm, in acciaio rivestito in oro.
- Preparare tutti i materiali secondo la tabella dei materiali.
2. prepararsi all'intervento MIUH
- Scaldare una piastra a 37 ° C per il posizionamento di ratto
- Collocare un pannolino sterile sul tappetino di riscaldamento
- Soluzione salina sterile calda a 37 ° C in un bagno d'acqua
3. eseguire un intervento chirurgico MIUH
- Eseguire le procedure chirurgiche in condizioni sterili. Sterilizzare le bobine, pinze, aghi con etanolo al 70% prima dell'uso. Utilizzare guanti sterili e occasionalmente disinfettare applicando spray di etanolo.
- Posizionare il ratto nella casella di induzione di anestesia. Introdurre 4% isoflurane nella casella (circa 5 min).
- Collocare il topo su un pannolino sterile sul tappetino di riscaldamento in posizione supina dopo che l'animale è anestetizzato accuratamente nella finestra di induzione. Verifica per la profondità dell'anestesia dalla mancanza di una risposta a un pizzico di punta. Mantenere isoflurane 1.5-2.0% con un cono di naso.
- Applicare schiuma depilatoria sul addome dall'ombelico verso la regione dell'arco pelvica. Dopo alcuni minuti, togliere la schiuma depilatoria con un tovagliolo di carta. Un rasoio può essere usato come un sostituto per la schiuma depilatoria.
- Applicare una garza imbevuta di soluzione disinfettante iodio nella regione Depilata della pelle.
- Posizionare un telo chirurgico con un'apertura circolare per coprire l'addome, tranne l'area dell'incisione chirurgica. Diversi pezzi di garza possono essere usati come un sostituto per il drappeggio.
- Usando un bisturi chirurgico, fare un'incisione di circa 2,5 cm lungo il basso addome dal bordo superiore del pube verso l'alto verso l'ombelico. Quindi, fare un'incisione attraverso lo strato muscolare sottostante.
- Posto diversi pezzi di garza sterile intorno all'apertura del drappo e bagnare la garza con soluzione salina riscaldata.
- Spingere delicatamente, entrambi i lati laterali dell'addome in modo che una parte del corno uterino emerge dall'incisione.
- Disinfettare le mani del chirurgo con etanolo al 70%.
- Tirare delicatamente l'intero corno uterino dalla cavità addominale manualmente senza usare il forcipe. Usando il forcipe chirurgico non è consigliabile, come possono facilmente danneggiare utero fragile, feti e vasi sanguigni comprimendo loro fortemente e in modo non uniforme.
- Posto il corno uterino su garza umida.
- Eseguire la stessa procedura per l'altro corno uterino.
- Contare il numero di feti.
- Applicare la soluzione salina riscaldata frequentemente per mantenere l'utero caldo e umido durante tutto l'intervento chirurgico.
- Cambiare il pannolino quando ha assorbito troppo salino. Per mantenere la stabilità, ripetere guanti di disinfezione con etanolo al 70% e punte dello strumento con iodio. Mantenere le dita non sterili lontano le punte sterili dello strumento è cruciale.
- Identificare la parte prossimale del portico principale delle arterie ovariche ed uterine sotto un microscopio stereoscopico.
Nota: È fondamentale distinguere la galleria principale dai rami per le placente. Si noti che l'intervento chirurgico può essere più facile quando il corno uterino è capovolto. Occasionalmente, l'applicazione di una bobina alla parte molto prossimale del porticato è difficile, perché si trova in profondità all'interno della cavità addominale e le arterie alla placenta sono molto vicino alla parte prossimale del arcade. In questo caso, una bobina può essere applicata ad una parte della galleria dopo il prime forcelle di ramo fuori. - Dividere l'arteria dalla vena che corre parallelo ad esso con una pinza e lo spazio tra di loro.
- Posizionare un pezzo di spago (sutura seta 4.0, 5 cm di lunghezza) sotto l'arteria.
- Sollevare in entrambe le estremità della stringa con una pinza in modo che l'arteria è sollevato e separato dalla vena fragile.
- Tenendo il bordo del microcoil con una pinzetta in altra mano, posizionare un microcoil accanto all'arteria sollevato (Figura 2.1).
- Ruotare l'arteria sollevato utilizzando la stringa intorno alla microcoil per avvolgere il microcoil intorno all'arteria. È più facile ruotare l'arteria intorno alla bobina rispetto al ruotare la bobina intorno all'arteria (Figura 2.2).
- Dopo aver ruotato l'arteria 3 o 4 giri (bobine hanno 5 giri), modificare il sito a cui la bobina è tenuta per l'altro bordo. Tenere premuto il bordo della bobina che è stato avvolto intorno all'arteria con il forcipe. Modificare il sito in cui la stringa solleva l'arteria verso l'altro lato della bobina. Ruotare l'arteria intorno alla bobina affinché la bobina completamente (5 turni) avvolge l'arteria (Figura 2,3, 2.4).
- Rimuovere la stringa.
- Eseguire la stessa procedura per le altre tre arterie.
- Nota che frequentemente l'applicazione riscaldato soluzione fisiologica nell'utero è fondamentale; in caso contrario, aumenta il tasso di mortalità dei feti e ipotermia potrebbe essere neuroprotective.
- Delicatamente e restituire il corno uterino nella cavità addominale. Sollevamento di un bordo dell'incisione della parete addominale con il forcipe può rendere più facile questa procedura.
- Stich il muscolo addominale e quindi stich la pelle dell'addome con sutura (sutura seta 4.0). Legare la sutura dopo ogni stich, cioè interrotte suture singole.
- Applicare una garza imbevuta di soluzione disinfettante iodio su e attorno all'incisione chirurgica.
- Somministrare per via sottocutanea il meloxicam analgesico a 0,5 mg/kg di peso corporeo.
- Consentire per 30 min di recupero in una gabbia riscaldata. Controllare gli animali se completamente sveglio e in movimento intorno alla gabbia, tornare alla gabbia a casa.
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Representative Results
Dopo aver applicato i microcoils a tutti delle arterie che alimentano l'utero, vale a dire, le arterie uterine ed ovariche bilaterali, tutti i feti sono sottoposti a livelli comparabili di ipoperfusione. L'applicazione di microcoils con un diametro interno di 0,24 mm provoca lieve stenosi di quelle arterie, causando così una lieve diminuzione nel flusso di sangue alla placenta e feti (Figura 3; circa il 30% dal livello pre-stenosi nella placenta, vedere riferimento 1 per i dettagli). Cuccioli nati dalla diga dimostrano IUGR (tabella 1).
Le dighe sembrano essere hypoactive durante pochi giorni dopo l'intervento chirurgico. Oltre a questo, le dighe non presentano complicazioni evidenti e recuperare completamente in una settimana dopo l'intervento chirurgico. Le dighe sono in grado di vivere per un lungo periodo dopo la consegna (la mortalità è 0% per l'osservazione periodo) e per allattare i cuccioli. Le bobine di rimangano nello stesso posto.
Tabella 1. Peso corporeo alla nascita (postnatale giorno 0, P0) e il giorno equivalente al giorno embrionale 29 (E29), che era P6-8. Sono nati cuccioli nel gruppo di controllo no-chirurgia su E23, mentre quelli nel gruppo sham-chirurgia sono nati 1 giorno prima (E22); quelli del gruppo di lieve ipoperfusione intrauterina (MIUH) nascono 1-2 giorni prima (E21-22) via travaglio spontaneo. Di conseguenza, E29 equivalenti erano P6 a P8 a seconda del periodo gestazionale di pup. (n = 8-14 in ciascun gruppo, per ogni sesso e ogni punto di tempo) *P < 0.01 vs una no-chirurgia di controllo gruppo, nonché un gruppo di sham-chirurgia. One-way ANOVA, seguita da un test di Tukey-Kramer.
Figura 1. Schema del sistema arterioso anatomico in utero. Quattro i microcoils sono stati installati intorno le arterie a Monte delle arterie uterine e ovariche bilaterale. Il frecce tratteggiate indicano la direzione del flusso sanguigno arterioso. Questa figura è stata modificata da quella nella nostra precedente pubblicazione 1. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2. Illustrazione dell'applicazione di una bobina da un'arteria. 1. Sollevare l'arteria con una stringa. Posto un microcoil al lato dell'arteria. 2. ruotando l'arteria intorno il microcoil, il microcoil è avvolto intorno all'arteria. 3. dopo aver ruotato l'arteria 3 o 4 giri (la bobina ha 5 giri), modificare il sito a cui la bobina è tenuta per l'altro bordo. Tenere premuto il bordo della bobina con l'arteria usando il forcipe. Modificare il sito in cui la stringa solleva l'arteria verso l'altro lato della bobina. 4. Ruotare l'arteria intorno alla bobina affinché la bobina completamente (5 turni) avvolge l'arteria. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3. Un'immagine rappresentativa di un utero prodotta con laser speckle flussometria1. Questa immagine viene illustrato il flusso sanguigno in diminuzione nel corno uterino sinistro ma non il diritto, dopo stenosi della bobina è stata effettuata nelle arterie uterine e ovariche sinistra. *: posizioni di stenosi di bobina nella Galleria delle arterie ovariche e uterine; asterisco superiore corrisponde alla parte prossimale dell'arteria ovarica, e quello inferiore corrisponde alla parte prossimale dell'arteria uterina. Linea tratteggiata indica il porticato delle arterie ovariche ed uterine nel corno uterino di sinistra. Colore rossastro indica più flusso di sangue, mentre un colore bluastro indica meno flusso di sangue. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
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Discussion
Microcoil stenosi delle arterie sia ovariche che uterine in entrambi i corni uterini produce ipoperfusione intrauterina coerente e riproducibile in tutte le placente e feti. Il livello dell'ipoperfusione può essere modificato utilizzando i microcoils con diversi diametri interni. Cuccioli del ratto, nati da una diga su cui è stata eseguita la stenosi dell'arteria con i microcoils 0,24 mm di diametro interno dimostrano IUGR e parto prematuro (Vedi riferimento 1 per i dettagli). I cuccioli presentano alterazioni neuroanatomiche e comportamentale che ricordano i segni ed i sintomi osservati nei bambini prematuri. Queste alterazioni neuroanatomiche includono ingrandimento ventricolare, l'assottigliamento della corteccia e del corpo calloso e non diminuito il peso del cervello ma nessuna perdita evidente delle cellule o lesioni cistiche 1. Le alterazioni comportamentali osservati includono un ritardato riflesso neonatale, in diminuzione di forza muscolare e alterata attività spontanea 1.
Per studiare l'ischemia intrauterina, modelli animali basati su ischemia severa nel corso di una breve durata con riperfusione sono frequentemente usate 10,11. Quando entrambe le estremità del porticato dell'arteria formata dalle arterie ovariche e uterine sono bloccate da ritaglio, l'afflusso di sangue al corno uterino (comprese le placente e feti) è completamente bloccato. Quindi, la durata di ritaglio deve essere breve, o i feti morirà. In una regolazione clinica, tuttavia, speculiamo che prolungato ipoperfusione lieve può essere incontrata più frequentemente piuttosto che brusco blocco del flusso di sangue all'utero e il suo recupero completo entro un'ora.
Modelli del roditore che coinvolgono la legatura del suturare di uno o entrambi lati del arcade di quelli che coinvolgono il ritaglio che lascia uno spazio interno fra le arterie ovariche bilaterali e l'aorta e l'arteria uterina sono stati i modelli disponibili solo di lieve prolungato ipoperfusione intrauterina 13,14,16,19,20. Questi legatura e modelli di residuo della potatura meccanica hanno scarsa riproducibilità, cioè, solo alcuni feti sopravvivono e soffrono di ipoperfusione. Quando il flusso di sangue all'arteria ovarica viene bloccato tramite la legatura di sutura, i feti situati più vicino all'ovaia, vale a dire, nella parte superiore del corno uterino, è sottoposto a profonda ischemia, mentre i feti situati vicino alla cervice e vagina sono sottoposti a minimo o nessun diminuisce nel sangue alimentazione 12.
Ci sono tre passaggi critici nel protocollo. Identificare la porzione prossimale del portico principale delle arterie ovariche ed uterine è essenziale. La principale Galleria arteriosa ha numerosi rami per le placente. Alcune di queste arterie del ramo sono grandi di diametro e occasionalmente sono quasi grande come l'arteria principale. Di conseguenza, distinguendo l'arteria principale fra parecchie altre arterie ramificazione può generare confusione. Si noti che l'arcade arterioso principale non è grande in diametro. La vena in esecuzione accanto l'arcade è diverse volte più grande di diametro dell'arteria. Le arterie possono diventare ancora più strette, a causa di costrizione in risposta alla stimolazione chirurgica. Separare l'arteria dalla vena in esecuzione accanto ad esso è un compito delicato. Il adventitia dell'arteria è in stretto contatto con la vena durante la maggior parte del porticato. Essere consapevoli del fatto che la vena sanguina facilmente quando viene toccato dal forcipe. Mantenere l'utero caldo e umido è fondamentale; in caso contrario, la diga e feti possono soffrire di stress e disidratazione, e molti feti possono essere perso prima della consegna. La limitazione di questa tecnica del modello di stenosi della bobina è la durata lunga chirurgica richiesta. Per completare l'operazione applicando quattro bobine è necessario un periodo di circa 60 min. Questa durata tempo chirurgica può causare ulteriore stress per i feti e la diga.
Noi crediamo che il modello presentato in questa carta è il più clinicamente rilevante e riproducibile modello di MIUH. Questo modello consente la valutazione dell'impatto temporale e longitudinale della MIUH su IUGR.
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Disclosures
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Acknowledgments
Questo lavoro è stato supportato dal programma di scambio FY 2013 ricerca tra JSP e CNRS, JSP KAKENHI Grant numero 26860858 e la Narishige Neuroscience Research Foundation. Ringraziamo la d. ssa Mariko Harada-Shiba e Kyoko Shioya per utili discussioni. Ringraziamo Mari Furuta, Mutsumi Sakamoto, Ritsuko Maki e Dr. Emi Tanaka per l'eccellente assistenza tecnica.
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) |
References
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