Hoge frequentie echografie voor de analyse van de ontwikkeling van de foetus en placenta In Vivo
Summary
Hier beschrijven we de techniek van de hoge frequentie echografie voor in vivo analyse van foetussen in muizen. Met deze methode kunt de opvolging van foetussen en de analyse van de placenta parameters evenals moederlijk en foetaal bloedstroom in de gehele zwangerschap.
Abstract
Echografie imaging is een wijdverbreide methode gebruikt voor het opsporen van afwijkingen van het orgel en tumoren in menselijke en dierlijke weefsels. De methode is niet-invasief, onschuldig en pijnloos, en de toepassing is eenvoudig, snel en overal, zelfs met mobiele apparaten kan worden gedaan. Tijdens de zwangerschap, wordt de echografie beeldvorming bij gebruikt om nauwlettend op foetale ontwikkeling. De techniek is belangrijk om te evalueren van de uteriene groei beperking (IUGR), een complicatie van de zwangerschap met korte – en lange termijn gevolgen voor de gezondheid voor zowel de moeder als de foetus. Inzicht in het proces van IUGR is onontbeerlijk voor de ontwikkeling van effectieve therapeutische strategieën.
Het systeem van de echografie gebruikt in dit manuscript is een ultrasoon apparaat geproduceerd voor de analyse van kleine dieren en kan worden gebruikt in verschillende onderzoeksgebieden, met inbegrip van onderzoek van de zwangerschap. Hier beschrijven we het gebruik van het systeem voor in-vivo analyse van foetussen van natural killer (NK) cellen/mestcel (MC)-deficiënte moeders die bevallen van groei-beperkte pups. Het protocol bevat voorbereiding van het systeem, behandeling van de muizen vóór en tijdens de metingen en het gebruik van de B-modus, kleur doppler modus en pulse-Golf doppler. De grootte van de foetale placenta grootte en bloedtoevoer naar de foetus werden geanalyseerd. We vonden verminderde implantatie maten en kleinere placentas in NK/MC-deficiënte muizen van middellange dracht vanaf. Bovendien, MC/NK-deficiency werd geassocieerd met afwezig en omgekeerd einde diastolische flow in de foetale Arteria umbilicalis(UmA) en een verhoogde weerstand-index. De methoden die worden beschreven in het protocol kunnen gemakkelijk worden gebruikt voor verwante en niet-gerelateerd onderzoeksonderwerpen.
Introduction
Echografie is correcte golven met frequenties boven het hoorbare bereik van het menselijk oor, hoger is dan ongeveer 20 kHz1. Dieren zoals vleermuizen, wales, dolfijnen2,3,4van de muizen, ratten5en mouse lemurs6 alle gebruiken echografie voor oriëntatie of communicatie. Mensen profiteren van echografie voor verschillende technische en medische toepassingen. Een ultrasoon apparaat is in staat te maken van de geluidsgolf en distribueren en vertegenwoordigen het signaal. Als echografie obstakel aangetroffen, het geluid wordt weerspiegeld, wordt geabsorbeerd of doorheen kan gaan. De toepassing van echografie een beeldvorming methode, echografie, genaamd wordt gebruikt voor de analyse van biologische weefsels in mens- of diergeneeskunde als het hart (echocardiografie)7,8, Long9, schildklier10 , nieren11en13van de12,van urine en reproductieve traktaten; opsporen van galstenen14 en tumoren15; en de evaluatie van de perfusie van bloedvaten of organen16,17. Echografie is een standaardmethode in prenatale zorg tijdens de zwangerschap en foetaal ontwikkelingsstoornissen of bijzondere waardeverminderingen kunnen vroeg worden herkend. In het bijzonder wordt de groei van een foetus strikt toegezien op gezette tijden te erkennen van een mogelijke IUGR. Ten slotte, foetaal bloedstroom kan worden gecontroleerd, omdat dit op groei beperkingen18,19,20,21 wijzen kan.
Een groot voordeel voor echografie imaging in vergelijking met andere methoden zoals radiografie is het geluid de onschadelijkheid van de weefsels te analyseren. Deze makkelijke en snelle methode is niet-invasief, pijnloos, en kan een aantal keren gebruikt. De eerste uitgave van een ultrasoon apparaat is duur; echter zijn de verbruiksgoederen nodig goedkoop. Het systeem van de echografie gebruikt in dit manuscript is geschikt voor een scala van diermodellen (dat wil zeggen, muizen en vissen) terwijl voor de mens een ultrasoon apparaat een frequentie van 3-15 mHz vereist, een frequentie van 15-70 mHz vereist is voor muizen.
Het huidige manuscript wordt een protocol voor het gebruik van B-modus, doppler kleurmodus en pulse-Golf doppler beschreven. Voorbereiding van de muizen evenals de prestaties, de data acquisitie, en de opslag in de beschrijving verwijst. Deze methode met succes toegepast op verschillende muis stammen helemaal zwangerschapsduur dagen geweest en kan worden gebruikt voor het onderzoeken van de foetale en placenta ontwikkeling alsmede moederlijk en foetaal bloedparameters. Hier, worden alle toepassingen uitgelegd op basis van onze studies met zwangere MC/NK-deficiënte en bestrijding van muizen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Via ons systeem van echografie, we aangetoond foetale groei beperking in MC/NK-deficiënte moeders van gd10. Bovendien, gd10 en 12, we waargenomen verminderde placenta dimensies, en op gd14 de afwezigheid of de terugkeer van de diastolische flow einde in de UmAs van sommige foetussen van uMC/uNK-deficiënte muizen. Dit teken van arme vascularisatie werd geassocieerd met een index van de grote weerstand van de slagaders die aangeeft van IUGR. Resultaten bevestigen de belangrijke rol van uMCs en uNKs in de zwangerschap en …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Veel dank aan het bedrijf van de Imaging Instrument (vooral voor Magdalena Steiner, Katrin Suppelt en Sandra Meyer) voor hun aangename en snelle ondersteuning en voor het beantwoorden van al onze vragen betreffende de Imaging System en het gebruik ervan onmiddellijk en volledig. Wij zijn dankbaar aan Prof. Hans-Reimer Rodewald en Dr. Thorsten Feyerabend (DKFZ Heidelberg, Duitsland) voor het verstrekken van de Cpa3 kolonie. Bovendien, danken wij Stefanie Langwisch, die was belast met de muis kolonies en die gegenereerd van de afbeeldingen in figuur 1.
Het werk en het Imaging systeem werden gefinancierd door subsidies van de Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) aan A.C.Z. (ZE526/6-1 en AZ526/6-2) die werden projecten die zijn ingebed in de DFG prioriteit programma 1394 “mestcellen in health and disease.”
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).
