Høy frekvens ultralyd for analyse av Fetal og Placental utvikling i Vivo
Summary
Her beskriver vi teknikken av høyfrekvente ultralyd i vivo analyse av fostre i mus. Denne metoden tillater oppfølgingen av fostre og analyse av placental parametere som mors og fetal blodstrøm gjennom graviditet.
Abstract
Ultralyd imaging er en utbredt metode som brukes til å oppdage orgel anomalier og svulster i mennesker og dyr vev. Metoden er ikke-invasiv, ufarlig og smertefri, og programmet er enkel, rask, og kan gjøres hvor som helst, selv med mobile enheter. Under graviditet brukes ultralyd imaging elever med en standard nøye overvåke fosterets utvikling. Teknikken er viktig å vurdere intrauterine vekst restriksjonskoder (IUGR), en graviditet komplikasjoner med kort – og langsiktige helsemessige konsekvenser for både mor og fosteret. Forstå prosessen med IUGR er uunnværlig for å utvikle effektive strategier.
Den ultralyd systemet brukes i dette manuskriptet er et ultralydapparat produsert for analyse av små dyr og kan brukes i ulike forskningsfelt, blant annet graviditet. Her beskriver vi bruk av systemet for i vivo analyse av fostre fra naturlige killer (NK) cellen/mast celle (MC)-mangelfull mødre som føder vekst-begrenset pups. Protokollen inneholder utarbeidelse av systemet, håndtering av mus før og under målinger og bruken av B-modus, farge doppler, og pulsen bølge doppler modus. Fosterets størrelse, placental størrelse og blodtilførselen til fosteret ble analysert. Vi fant redusert implantasjon størrelser og mindre placentas i NK/MC-mangelfull mus fra midten av svangerskapet og utover. I tillegg MC/NK-mangel var tilknyttet fraværende og tilbakeførte slutten diastolisk flyt i fosterets Arteria umbilicalis(UmA) og en forhøyet motstand indeks. Metodene som er beskrevet i protokollen kan enkelt brukes for relaterte og ikke-relaterte emner.
Introduction
Ultralyd er lydbølger med frekvenser over det hørbare området av det menneskelige øret, høyere enn 20 kHz1. Dyr som ball, wales, delfiner2,3, mus4, rotter5, og musen lemurer6 alle bruker ultralyd for retning eller kommunikasjon. Mennesker utnytte ultralyd for flere tekniske og medisinske programmer. Et ultralydapparat er kjøpedyktig opprette lydbølge og distribuere og representerer signalet. Hvis ultralyd støter på en hindring, lyden er reflektert, absorberes eller kan gå gjennom den. Anvendelse av ultralyd som en bildebehandling metode, kalt sonography, brukes til analyse av økologisk vev i menneskelige eller veterinærmedisin som hjertet (echocardiography)7,8, lunge9, skjoldbruskkjertelen10 , nyrer11og urin og reproduktive traktater12,13; oppdage gallestein14 og svulster15; og evaluere perfusjon av blodkar eller organer16,17. Ultralyd er en standard metode i svangerskapskontroll under graviditet fosterets utviklingsmål funksjonshemminger eller nedsatt kan gjenkjennes tidlig. Veksten av et foster overvåkes spesielt nøye med jevne mellomrom å gjenkjenne en mulig IUGR. Til slutt, fosterets blodstrøm kan overvåkes, som dette kan peke ut vekst restriksjoner18,19,20,21.
En stor fordel for ultralyd imaging forhold til andre metoder som røntgenfotograferingen er lyden er harmløshet av vev som skal analyseres. Denne enkel og rask metode er ikke-invasiv, smertefri, og kan brukes flere ganger. Det første utlegget på et ultralydapparat er dyrt; men er forbruksmateriale som trengs billig. Den ultralyd systemet brukes i dette manuskriptet er egnet for en rekke dyremodeller (dvs. mus og fisk) mens for mennesker krever et ultralydapparat en frekvens på 3-15 mHz, en frekvens på 15 og 70 mHz kreves for mus.
Nåværende manuskriptet beskriver en protokoll for bruk av B-modus, doppler fargemodus og puls-bølge doppler modus. Beskrivelsen inneholder utarbeidelse av mus som ytelsen, datainnsamling og lagring. Denne metoden har vært vellykket brukes til ulike musen stammer hele svangerskapsdiabetes dager og kan brukes til å undersøke fosterets og placental utvikling samt mors og fetal blood parametere. Her er alle programmer forklart basert på våre studier ansette gravid MC/NK-mangelfull og kontroll mus.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bruker ultralyd systemet, viste vi fetal vekst begrensning i MC/NK-mangelfull mødre fra gd10 på. Videre på gd10 og 12, observerte vi redusert placental dimensjoner, og gd14 fravær eller hjemfall slutten diastolisk Flow i UMASâ av noen fostre uMC/uNK-mangelfull mus. Denne tegn på dårlig endometrial blodkar var assosiert med betydelig motstand indeks av arteries som angir IUGR. Resultatene bekrefter den viktige rollen av uMCs og uNKs i svangerskapet og fosterets velvære og forstå løpet av IUGR.
<p class="jove…Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Mange takk til Imaging Instrument selskapet (spesielt til Magdalena Steiner, Katrin Suppelt og Sandra Meyer) for sin behagelig og rask støtte og svare på alle spørsmålene våre om Imaging systemet og bruken raskt og fullstendig. Vi er takknemlige til Prof Hans-Reimer Rodewald og Dr. Thorsten Feyerabend (DKFZ Heidelberg, Tyskland) for å gi Cpa3 kolonien. I tillegg takker vi Stefanie Langwisch, som var ansvarlig for musen koloniene og som genererte bilder i figur 1.
Arbeidet og Imaging System ble finansiert med tilskudd fra Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) til A.C.Z. (ZE526/6-1 og AZ526/6-2) som var prosjekter i de DFG prioritet programmet 1394 “Mast cellene i helse og sykdom.”
Materials
| LEAF anti-Maus CD122 (IL-2Rb) | BioLegend | 123204 | Klon TM-β1; 500 µg |
| Vevo 2100 System | FujiFilm VisualSonics Inc. | Transducer MS550D-0421 | |
| Vevo LAB Software | FujiFilm VisualSonics Inc. | ||
| Isoflurane | Baxter | PZN: 6497131 | |
| Electrode gel | Parker | 12_8 | |
| Surgical tape | 3M Transpore | 1527-1 | |
| Eye cream | Bayer | PZN: 1578675 | |
| Cotton tipped applicators | Raucotupf | 11969 | 100 pieces |
| Depilatory cream | Reckitt Benckiser | 2077626 | |
| Compresses | Nobamed Paul Danz AG | 856110 | 10 x 10 cm |
| Ultrasound gel | Gello GmbH | 246000 |
References
- Abramowicz, J. S., Kremkau, F. W., Merz, E. Ultraschall in der Geburtshilfe: Kann der Fötus die Ultraschallwelle hören und die Hitze spüren?. Ultraschall in der Medizin. 33 (3), 215-217 (1980).
- Jones, G. Echolocation. Current Biology. 15 (13), R484-R488 (2005).
- Simmons, J. A. The sonar receiver of the bat. Annals of the New York Academy of Sciences. 188, 161-174 (1971).
- Zala, S. M., Reitschmidt, D., Noll, A., Balazs, P., Penn, D. J. Sex-dependent modulation of ultrasonic vocalizations in house mice (Mus musculus musculus). Public Library of Science ONE. 12 (12), e0188647 (2017).
- Wöhr, M., Seffer, D., Schwarting, R. K. W. Studying Socio-Affective Communication in Rats through Playback of Ultrasonic Vocalizations. Current Protocols in Neuroscience. 75, 1-8 (2016).
- Hasiniaina, A. F., et al. High frequency/ultrasonic communication in a critically endangered nocturnal primate, Claire’s mouse lemur (Microcebus mamiratra). American Journal of Primatology. , e22866 (2018).
- Yeo, L., Romero, R. Color and power Doppler combined with Fetal Intelligent Navigation Echocardiography (FINE) to evaluate the fetal heart. Ultrasound in Obstetrics & Gynecology. 50 (4), 476-491 (2017).
- Teichholz, L. E. Echocardiography in valvular heart disease. Progress in Cardiovascular Diseases. 17 (4), 283-302 (1975).
- Zechner, P. M., et al. Lungensonographie in der Akut- und Intensivmedizin. Der Anaesthesist. 61 (7), 608-617 (2012).
- Blank, W., Schuler, A. Sonografie der Schilddrüse – Update 2017. Praxis. 106 (12), 631-640 (2017).
- Hansen, K. L., Nielsen, M. B., Ewertsen, C. Ultrasonography of the Kidney: A Pictorial Review. Diagnostics. 6 (1), (2015).
- Older, R. A., Watson, L. R. Ultrasound anatomy of the normal male reproductive tract. Journal of Clinical Ultrasound. 24 (8), 389-404 (1996).
- Reeves, J. J., Rantanen, N. W., Hauser, M. Transrectal real-time ultrasound scanning of the cow reproductive tract. Theriogenology. 21 (3), 485-494 (1984).
- Sharma, M., Somani, P., Sunkara, T. Imaging of gall bladder by endoscopic ultrasound. World Journal of Gastrointestinal Endoscopy. 10 (1), 10-15 (2018).
- Weskott, H. -. P. Ultraschall in der Diagnostik maligner Lymphome. Der Radiologe. 52 (4), 347-359 (2012).
- Shirinifard, A., Thiagarajan, S., Johnson, M. D., Calabrese, C., Sablauer, A. Measuring Absolute Blood Perfusion in Mice Using Dynamic Contrast-Enhanced Ultrasound. Ultrasound in Medicine & Biology. 43 (8), 1628-1638 (2017).
- Quaia, E. Assessment of tissue perfusion by contrast-enhanced ultrasound. European Radiology. 21 (3), 604-615 (2011).
- Saw, S. N., Poh, Y. W., Chia, D., Biswas, A., Zaini Mattar, C. N., Yap, C. H. Characterization of the hemodynamic wall shear stresses in human umbilical vessels from normal and intrauterine growth restricted pregnancies. Biomechanics and Modeling in Mechanobiology. , (2018).
- Kessler, J., Rasmussen, S., Godfrey, K., Hanson, M., Kiserud, T. Fetal growth restriction is associated with prioritization of umbilical blood flow to the left hepatic lobe at the expense of the right lobe. Pediatric Research. 66 (1), 113-117 (2009).
- Laurin, J., Lingman, G., Marsál, K., Persson, P. H. Fetal blood flow in pregnancies complicated by intrauterine growth retardation. Obstetrics and Gynecology. 69 (6), 895-902 (1987).
- Arduini, D., Rizzo, G., Romanini, C., Mancuso, S. Fetal blood flow velocity waveforms as predictors of growth retardation. Obstetrics and Gynecology. 70 (1), 7-10 (1987).
- Meyer, N., et al. Chymase-producing cells of the innate immune system are required for decidual vascular remodeling and fetal growth. Scientific Reports. 7, 45106 (2017).
- Meyer, N., Schüler, T., Zenclussen, A. C. Simultaneous Ablation of Uterine Natural Killer Cells and Uterine Mast Cells in Mice Leads to Poor Vascularization and Abnormal Doppler Measurements That Compromise Fetal Well-being. Frontiers in Immunology. 8, 1913 (2017).
- Evans, D. H., Jensen, J. A., Nielsen, M. B. Ultrasonic color Doppler imaging. Interface Focus. 1 (4), 490-502 (2011).
