En roman brug af tre-dimensionelle høj frekvens ultralyd for tidlig graviditet karakterisering i mus
Summary
Mus er meget udbredt at studere svangerskabsuge biologi. Men graviditet opsigelse kræves for sådanne undersøgelser, som er til hinder for langsgående undersøgelser og nødvendiggør brug af et stort antal dyr. Derfor, vi beskriver en non-invasiv teknik, høj frekvens ultralyd for tidlig opdagelse og overvågning af efter implantation begivenheder i den gravide mus.
Abstract
Høj-frekvens ultralyd (HFUS) er en fælles metode til ikke-invasivt overvåge real-time udvikling af menneskelige fosteret i utero. Musen bruges rutinemæssigt som en i vivo model til at studere embryo implantation og graviditet progression. Desværre, sådan murine undersøgelser kræver graviditet afbrydelse at aktivere opfølgende fænotypiske analyser. For at løse dette problem, brugte vi tre-dimensionelle (3-D) genopbygning af HFUS imaging data for tidlig påvisning og karakterisering af murine embryo implantation sites og deres individuelle udviklingsmæssige progression in utero. Ved at kombinere HFUS imaging med 3D-genopbygning og modellering, var vi i stand til nøjagtigt kvantificere embryo implantation site nummer samt overvåge udviklingsmæssige progression i gravide C57BL6J/129S mus fra 5.5 dage post coitus (d.p.c.) gennem til 9,5 d.p.c. med brugen af en transducer. Målinger inkluderet: antal, placering og volumen af implantation websteder samt Inter implantation websted afstand; embryo levedygtighed blev vurderet af hjertets Aktivitetsovervågning. I den umiddelbare efter implantation periode (5,5 til 8,5 d.p.c.), 3D-genopbygning af fælderne livmoderen i både mesh og solid overlay format aktiveret visuel repræsentation af de udvikle graviditeter inden for hver uterin horn. Som gensplejsede mus fortsat kan anvendes til at karakterisere kvindelige reproduktive fænotyper afledt af uterin dysfunktion, giver denne metode en ny tilgang for at opdage, kvantificere og karakterisere tidlig implantation begivenheder i vivo. Denne roman anvendelse af 3-D HFUS billeddannelse demonstrerer evne til med held at opdage, visualisere og karakterisere embryo-implantation websteder i den tidlige murine graviditet i en ikke-invasiv måde. Teknologien tilbyder en betydelig forbedring over nuværende metoder, der er afhængige af afbrydelsen af graviditeter for grov væv og histopatologisk karakterisering. Her bruger vi en video og tekst format til at beskrive hvordan man med held udføre ultralyd af tidlige murine graviditet til at generere pålidelig og reproducerbar data med genopbygningen af den uterine form i mesh og solid 3D-billeder.
Introduction
Tilbagevendende tidlig graviditet tab er en af de mest almindelige komplikationer efter undfangelsen og rammer cirka 1% af par forsøger at blive gravide1,2. De underliggende mekanismer i tidlig graviditet tab er forskellige: fra iboende embryonale abnormiteter og maternel co-morbiditet defekter i endometrie modtagelighed1,3,4. På grund af deres genetiske sporbarhed, har musemodeller været bredt udnyttet for undersøgelser af tidlig embryo implantation og graviditet. Desuden, den korte svangerskabsuge tid musen og evnen til at udføre store undersøgelser har sikret den voksende nytte af mus i håndteringen af centrale kliniske spørgsmål i menneskelige forplantningsmedicin5. Som sagt, det store flertal af murine eksperimentelle design stadig kræve adskillige dæmninger til aflives på sekventiel svangerskabsuge dage at kvantificere og analysere implantation site placering, antal, størrelse og afstand mønstre under graviditet6, 7,8, derved udelukkes longitudinelle studier på samme dyr.
I klinikken er ultralyd en pålidelig og uvurderligt redskab til at overvåge menneskelige føtal levedygtighed og udvikling i en ikke-invasiv måde9,10,11. Mere nylig, høj frekvens ultralyd (HFUS) er begyndt at finde begrænset anvendelse i mus som en metode til overvågning af føtal levedygtighed og væksten under graviditeten12,13,14. De seneste teknologiske fremskridt i ultrasound imaging har tilladt anvendelsen af tre-dimensionelle (3-D) data for visuel genopbygning af dyrs organer og efterfølgende overvågning af patologier15,16, 17. Brug af denne avancerede imaging-teknologi har markant forbedret beføjelse til at opdage mindre volumen udsving, at reducere Inter animalske variabilitet og overvåge udviklingen af en patologi eller effekten af en terapeutisk intervention17. Mens den primære nytte af denne teknologi har været at overvåge malignitet progression i oncomouse modeller15,16, er 3-D HFUS billeddannelse først for nylig blevet brugt til at kvantificere og overvåge aktiv vækst af fosteret implantation og fostrets udvikling i mus livmoderen18.
Her, viser vi hvordan man udfører HFUS imaging for at fremstille 2D- og 3D-data for at generere rekonstruktioner af tidlige gravide mus livmoderen. Vi påvise nytten af denne nye metode til at opdage disse tidlige embryonale implantation begivenheder uden behov for graviditet opsigelse, giver forskerne til at indsamle data i en ikke-invasiv måde.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne roman anvendelse af 3-D HFUS billeddannelse demonstrerer evne til med held at opdage, visualisere og karakterisere embryo-implantation websteder i den tidlige murine graviditet i en ikke-invasiv måde. Teknologien tilbyder en betydelig forbedring over nuværende metoder, der er afhængige af afbrydelsen af graviditeter for grov væv og histopatologisk karakterisering. Dog skal det bemærkes, at histologiske metoder ville stadig blive betragtet som mere optimal når karakterisering på en mere forstørret og mere ce…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi værdsætter i høj grad bistand fra Rong Zhao, Jie Li og Yan Ying.
Materials
| VisualSonics Vevo 2100 Ultrasound Imaging Platform/Machine | VisualSonics, inc. | VS-11945 | |
| Vevo Imaging Station | VisualSonics, inc. | SA-11982 | |
| Aquasonic 100 Ultrasound Transmission Gel | Parker | #SKU PLI 01-08 | |
| Isoflurane (IsoThesia) 100mL bottle | Henry Shein | #29404 | |
| PuraLubenAnimal Ophthalmic Ointment | Dechra | #12920060 |
Referências
- Rai, R., Regan, L. Recurrent miscarriage. Lancet. 368 (9535), 601-611 (2006).
- Sugiura-Ogasawara, M., Ozaki, Y., Suzumori, N. Management of recurrent miscarriage. J Obstet Gynaecol Res. 40 (5), 1174-1179 (2014).
- Kutteh, W. H. Novel strategies for the management of recurrent pregnancy loss. Semin Reprod Med. 33 (3), 161-168 (2015).
- Page, J. M., Silver, R. M. Genetic Causes of Recurrent Pregnancy Loss. Clin Obstet Gynecol. 59 (3), 498-508 (2016).
- Zhang, J., Croy, B. A. Using ultrasonography to define fetal-maternal relationships: moving from humans to mice. Comp Med. 59 (6), 527-533 (2009).
- Li, S. J., et al. Differential regulation of receptivity in two uterine horns of a recipient mouse following asynchronous embryo transfer. Sci Rep. 5, 15897 (2015).
- Ding, Y. B., et al. 5-aza-2′-deoxycytidine leads to reduced embryo implantation and reduced expression of DNA methyltransferases and essential endometrial genes. PLoS One. 7 (9), e45364 (2012).
- Kusakabe, K., Naka, M., Ito, Y., Eid, N., Otsuki, Y. Regulation of natural-killer cell cytotoxicity and enhancement of complement factors in the spontaneously aborted mouse placenta. Fertil Steril. 90 (4 Suppl), 1451-1459 (2008).
- Demianczuk, N. N., et al. The use of first trimester ultrasound. J Obstet Gynaecol Can. 25 (10), 864-875 (2003).
- Thompson, H. E. Evaluation of the obstetric and gynecologic patient by the use of diagnostic ultrasound. Clin Obstet Gynecol. 17 (4), 1-25 (1974).
- Unterscheider, J., et al. Definition and management of fetal growth restriction: a survey of contemporary attitudes. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 174, 41-45 (2014).
- 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), e77205 (2013).
- Flores, L. E., Hildebrandt, T. B., Kuhl, A. A., Drews, B. Early detection and staging of spontaneous embryo resorption by ultrasound biomicroscopy in murine pregnancy. Reprod Biol Endocrinol. 12, 38 (2014).
- Nguyen, T. M., et al. Estimation of mouse fetal weight by ultrasonography: application from clinic to laboratory. Lab Anim. 46 (3), 225-230 (2012).
- Singh, S., et al. Quantitative volumetric imaging of normal, neoplastic and hyperplastic mouse prostate using ultrasound. BMC Urol. 15, 97 (2015).
- Liu, L., et al. Ultrasound-mediated destruction of paclitaxel and oxygen loaded lipid microbubbles for combination therapy in ovarian cancer xenografts. Cancer Lett. 361 (1), 147-154 (2015).
- Ni, J., et al. Monitoring Prostate Tumor Growth in an Orthotopic Mouse Model Using Three-Dimensional Ultrasound Imaging Technique. Transl Oncol. 9 (1), 41-45 (2016).
- Peavey, M. C., et al. Three-Dimensional High-Frequency Ultrasonography for Early Detection and Characterization of Embryo Implantation Site Development in the Mouse. PLoS One. 12 (1), e0169312 (2017).
- Song, H., et al. Cytosolic phospholipase A2alpha is crucial [correction of A2alpha deficiency is crucial] for ‘on-time’ embryo implantation that directs subsequent development. Development. 129 (12), 2879-2889 (2002).
- Nallasamy, S., Li, Q., Bagchi, M. K., Bagchi, I. C. Msx homeobox genes critically regulate embryo implantation by controlling paracrine signaling between uterine stroma and epithelium. PLoS Genet. 8 (2), e1002500 (2012).
- Hirate, Y., et al. Mouse Sox17 haploinsufficiency leads to female subfertility due to impaired implantation. Sci Rep. 6, 24171 (2016).
- Wang, T. S., et al. Dysregulated LIF-STAT3 pathway is responsible for impaired embryo implantation in a Streptozotocin-induced diabetic mouse model. Biol Open. 4 (7), 893-902 (2015).
- Ji, R. P., et al. Onset of cardiac function during early mouse embryogenesis coincides with entry of primitive erythroblasts into the embryo proper. Circ Res. 92 (2), 133-135 (2003).
- Srinivasan, S., et al. Noninvasive, in utero imaging of mouse embryonic heart development with 40-MHz echocardiography. Circulation. 98 (9), 912-918 (1998).
- Franco, N. H., Olsson, I. A. Scientists and the 3Rs: attitudes to animal use in biomedical research and the effect of mandatory training in laboratory animal science. Lab Anim. 48 (1), 50-60 (2014).
- Pratap, K., Singh, V. P. A training course on laboratory animal science: an initiative to implement the Three Rs of animal research in India. Altern Lab Anim. 44 (1), 21-41 (2016).
- Landi, M. S., Shriver, A. J., Mueller, A. Consideration and checkboxes: incorporating ethics and science into the 3Rs. J Am Assoc Lab Anim Sci. 54 (2), 224-230 (2015).
