Er min mus gravid? Ultralydsvurdering med høj frekvens
Summary
Ultralyd i høj opløsning kan hjælpe med at strømline eksperimenter, der kræver tidsbestemte gravide mus ved at bestemme tilstanden af graviditet, svangerskabsalder og graviditetstab. Præsenteret her er en protokol til at illustrere metoder til at vurdere musegraviditeter samt potentielle faldgruber (billede artefakter), der kan efterligne graviditet.
Abstract
Musen er den foretrukne pattedyrsdyrmodel for mange menneskelige sygdomme og biologiske processer. Udviklingsbiologi kræver ofte iscenesatte gravide mus for at bestemme udviklende processer på forskellige tidspunkter. Desuden kræver optimal og effektiv opdræt af modelmus en vurdering af tidsbestemte graviditeter. Oftest parres mus natten over, og tilstedeværelsen af et vaginalt stik bestemmes; Men den positive forudsigende værdi af denne teknik er suboptimal, og man er nødt til at vente med at vide, om musen er virkelig gravid. Ultralydbiomikroskopi i høj opløsning er et effektivt værktøj til billeddannelse: 1) Om en mus er gravid; 2) Hvilken svangerskabsfase musen har nået; og 3) Om der er intrauterin tab. Ud over embryoner og fostre, skal investigator også genkende fælles artefakter i bughulen for ikke at forveksle disse for en gravid livmoder. Denne artikel indeholder en protokol til billedbehandling sammen med illustrative eksempler.
Introduction
Musen er den foretrukne pattedyrsmodel for mange menneskelige sygdomme og biologiske processer1,2,3,4. Forskning i udviklingsbiologi kræver ofte iscenesatte gravide mus for at bestemme udviklende processer på forskellige tidspunkter5,6,7,8. Desuden kræver optimal og effektiv opdræt af modelmus en vurdering af tidsbestemte graviditeter, især når efterforskere studerer virkningerne af en genmutation på udviklingen. Typisk, efterforskere mate heterozygous mus natten over, kigge efter en vaginal stik tidligt næste morgen, og håber, at en graviditet ensues9. Bestemmelse intrauterin tab starter typisk med at kontrollere et nyfødt kuld for mendelianske forhold af genotyper, derefter arbejde baglæns ved at ofre gravide mus på forskellige svangerskabsstadier og genvinde embryonerne. Efterforskere kan bestemme vægtøgning som en måling af en positiv graviditet10,11; Men, især med gensplejsede mus, kan kuldene være meget små og efterfølgende resorberes, når der er intrauterin tab, som vægtøgningen måske ikke er indlysende (især tidligt i graviditeten, ~ E6.5-8.5). En mus kan forekomme falsk gravid på grund af for eksempel en godartet abdominal tumor. I det væsentlige virker man “blind”.
Ultralydbiomikroskopi i høj opløsning giver mulighed for direkte visualisering af den gravide livmoder og udvikling af museembryoner12,13,14,15,16. Selvom vi oprindeligt havde udviklet metoder til vurdering af embryonal mus hjerte-kar-fysiologi16,17, anerkendte vi nytten af denne billeddannelse modalitet for at strømline vores museavl. Specifikt måtte vi ikke længere vente med at “se”, om en mus var gravid, baseret på enten den åbenlyse vægtforøgelse eller levering af et kuld; vi kunne bestemme gravid tilstand og re-mate mus hurtigt, hvis dæmningen ikke var gravid. Desuden kunne tab inden for livmoderen også let afbildes, og en tidslinje over tab kunne bestemmes uden at ofre musen (se figur 1 for en skematisk). Tid, værdifulde modelmus og midler kan således spares.
Protocol
Representative Results
Discussion
Det vigtigste første skridt i billeddannelsen er at identificere skeden og derefter at bestemme bifurcation af livmoderhornet til venstre og højre. Ved at følge hver livmoderhorn, imager er mindre tilbøjelige til at mis-identificere sløjfer af tarmen som livmoderen. Desuden er det vigtigt at forstå variationerne i tarmens udseende (med / uden fækalt stof) for at skelne disse fra livmoderen; lejlighedsvis, fækal “bolde” i tarmen sløjfer kan efterligne en gravid (gravid) livmoder. Selv om andre forfattere har besk…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ingen.
Materials
| Depilatory cream | |||
| Ethanol, 70% | |||
| Fur clippers | |||
| Gauze or KimWipes | |||
| Isoflurane | |||
| Medical oxygen (optional) | |||
| Medical tape | |||
| Mouse imaging system (including anesthesia set-up and imaging platform) | Fujifilm Visual Sonics | Various | Any system with 40 MHz center-frequency ultrasound transducer probe |
| Razor blade (not a safety razor) | |||
| Scale (to weigh mouse) | |||
| Ultrasound gel |
References
- Bogue, M. A., et al. Mouse Phenome Database: an integrative database and analysis suite for curated empirical phenotype data from laboratory mice. Nucleic Acids Research. 46, 843-850 (2018).
- Ito, R., Takahashi, T., Ito, M. Humanized mouse models: Application to human diseases. Journal of Cellular Physiology. 233 (5), 3723-3728 (2018).
- Law, M., Shaw, D. R. Mouse Genome Informatics (MGI) is the international resource for information on the laboratory mouse. Methods in Molecular Biology. 1757, 141-161 (2018).
- Rydell-Törmänen, K., Johnson, J. R. The applicability of mouse models to the study of human disease. Methods in Molecular Biology. 1940, 3-22 (2019).
- Hinton, R. B., Yutzey, K. E. Heart valve structure and function in development and disease. Annual Reviews of Physiology. 73, 29-46 (2011).
- Dickinson, M. E., et al. High-throughput discovery of novel developmental phenotypes. Nature. 537 (7621), 508-514 (2016).
- Tam, P. P. L., et al. Formation of the embryonic head in the mouse: attributes of a gene regulatory network. Current Topics in Developmental Biology. 117, 497-521 (2016).
- Palis, J. Hematopoietic stem cell-independent hematopoiesis: emergence of erythroid, megakaryocyte, and myeloid potential in the mammalian embryo. FEBS Letters. 590 (22), 3965-3974 (2016).
- Behringer, R., Gertsenstein, M., Nagy, K. V., Nagy, A. Selecting female mice in estrus and checking plugs. Cold Spring Harbor Protocols. 2016 (8), (2016).
- Heyne, G. W., et al. A simple and reliable method for early pregnancy detection in inbred mice. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 54 (4), 368-371 (2015).
- Finlay, J. B., Liu, X., Ermel, R. W., Adamson, T. W. Maternal weight gain as a predictor of litter size in Swiss Webster, C57BL/6J, and BALB/cJ mice. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 54 (6), 694-699 (2015).
- Zhou, Y. Q., et al. Applications for multifrequency ultrasound biomicroscopy in mice from implantation to adulthood. Physiological Genomics. 10 (2), 113-126 (2002).
- Ji, R. P., Phoon, C. K. L. Noninvasive localization of nuclear factor of activated T cells c1-/- mouse embryos by ultrasound biomicroscopy-Doppler allows genotype-phenotype correlation. Journal of the American Society of Echocardiography. 18 (12), 1415-1421 (2005).
- Kulandavelu, S., et al. Embryonic and neonatal phenotyping of genetically engineered mice. ILAR Journal. 47 (2), 103-117 (2006).
- Mu, J., Slevin, J. C., Qu, D., McCormick, S., Adamson, S. L. In vivo quantification of embryonic and placental growth during gestation in mice using micro-ultrasound. Reproductive Biology and Endocrinology. 6, 34 (2008).
- Phoon, C. K. L., Turnbull, D. H. Cardiovascular imaging in mice. Current Protocols in Mouse Biology. 6 (1), 15-38 (2016).
- Phoon, C. K. L., Turnbull, D. H. Ultrasound biomicroscopy-Doppler in mouse cardiovascular development. Physiological Genomics. 14 (1), 3-15 (2003).
- Peavey, M. C., et al. A novel use of three-dimensional high-frequency ultrasonography for early pregnancy characterization in the mouse. Journal of Visualized Experiments. (128), e56207 (2017).
- Greco, A., et al. High frequency ultrasound for in vivo pregnancy diagnosis and staging of placental and fetal development in mice. PLoS One. 8 (10), 77205 (2013).
- Flores, L. E., Hildebrandt, T. B., Kühl, A. A., Drews, B. Early detection and staging of spontaneous embryo resorption by ultrasound biomicroscopy in murine pregnancy. Reproductive Biology and Endocrinology. 12, 38 (2014).
- Norton, W. B., et al. Refinements for embryo implantation surgery in the mouse: comparison of injectable and inhalant anesthesias – tribromoethanol, ketamine and isoflurane – on pregnancy and pup survival. Laboratory Animal. 50 (5), 335-343 (2016).
- Thaete, L. G., Levin, S. I., Dudley, A. T. Impact of anaesthetics and analgesics on fetal growth in the mouse. Laboratory Animal. 47 (3), 175-183 (2013).
- Phoon, C. K. L., et al. Tafazzin knockdown in mice leads to a developmental cardiomyopathy with early diastolic dysfunction preceding myocardial noncompaction. Journal of the American Heart Association. 1 (2), (2012).
