Um modelo do rato de leve hipoperfusão intra-uterino com estenose Microcoil
Summary
Leve hipoperfusão intra-uterina foi produzido por estenose da artéria com suportes de metal enrolado as artérias uterinas e dos ovários em ratos em embrionário dia 17. Este procedimento produziu hipoperfusão pré-natal e restrição de crescimento intra-uterino.
Abstract
Hipoperfusão/isquemia intra-uterina é uma das principais causas de restrição do crescimento intra-uterino/fetal, parto prematuro e baixo peso ao nascer. A maioria dos estudos desse fenômeno foram realizados em ambos modelos com grave isquemia intra-uterina ou modelos com grau gradiente de hipoperfusão intra-uterina. Nenhum estudo foi realizado em um modelo de uniforme suave intra-uterino hipoperfusão (MIUH). Dois modelos têm sido utilizados para estudos de MIUH: um modelo baseado em ligadura de sutura de ambos os lados da arcada arterial formado com as artérias uterinas e dos ovários, e um modelo transiente com base no recorte as artérias de ovário bilaterais e aorta tendo patência. Esses dois modelos de roedores de MIUH tem algumas limitações, por exemplo, nem todos os fetos são sujeitas a MIUH, dependendo de sua posição no corno uterino. Em nosso modelo MIUH, todos os fetos são submetidos a um nível comparável de hipoperfusão intra-uterina. MIUH foi alcançado por estenose leve de todos os quatro artérias alimentando o útero, ou seja, as artérias uterinas e ovarianos bilaterais.
Estenose arterial foi induzido por suportes de metal enrolado as artérias de alimentação. Produzir estenose arterial com suportes permitida-nos controlar, otimizar e reproduzir a diminuição do fluxo sanguíneo com pouca variabilidade de animal para animal e uma baixa mortalidade, permitindo uma avaliação exata. Quando foram utilizados suportes de 0,24 mm de diâmetro interno, o fluxo de sangue na placenta e feto foi ligeiramente reduzida (cerca de 30% do nível pre-estenose na placenta). A descendência de nosso modelo MIUH claramente demonstra alterações de longa duração em resultados de testes neurológicos, neuroanatômica e comportamentais.
Introduction
Lactentes com restrição de crescimento intra-uterino (IUGR) (também conhecido como restrição de crescimento fetal) (peso de nascimento < 10th percentil para a idade gestacional), parto prematuro (nascido em < 37 semanas de gestação), e/ou baixa conta peso (< 2500 g) para a luz quase 10% de todos os recém-nascidos 2,3. Muitas destas crianças apresentam problemas neurológicos, como paralisia cerebral e transtornos globais do desenvolvimento (por exemplo, transtorno déficit/hiperatividade (TDAH) e distúrbios de aprendizagem) 3,4,5. Essas condições têm semelhanças e diferenças em sua etiologia e os resultados. A etiologia da IUGR é multifatorial, e insuficiência placentária, associada com hipoperfusão intra-uterina é considerada a causa mais comum em fetos não-anômala 7. A etiologia do prematuro também é multifatorial, e Corioamnionite é a causa mais frequente 8.
Desconhece-se a influência de leve hipoperfusão intra-uterino (MIUH) no encéfalo em desenvolvimento. Atualmente disponíveis modelos animais de hipoperfusão/isquemia intra-uterina envolvem principalmente a hipoperfusão severa ou grau gradiente de hipoperfusão com ou sem reperfusão 9,10,11. Em ambientes clínicos, no entanto, casos de MIUH são considerados muito mais frequentes do que aqueles que envolvem tais condições severas. Os modelos atualmente disponíveis de MIUH são um modelo roedor envolvendo ligadura de sutura de útero ou a artéria ovárica e um modelo de roedor que envolvem as artérias de ovário bilaterais e aorta tendo patência 12,13, de recorte 14,15,16,17. Uma das desvantagens destes modelos é a extensa variabilidade inter feto, variando de fetos com hipoperfusão profunda para fetos com perfusão quase intacto, dependendo da posição do feto dentro da arcada arterial do útero e artérias dos ovários. Outra desvantagem destes modelos é sua incapacidade de distinguir a posição de cada feto após o nascimento; daí, os pesquisadores não consegue distinguir a gravidade de hipoperfusão intra-uterino experimentada por um cachorro individual após o seu nascimento.
Nós desenvolvemos um modelo do rato de MIUH envolvendo múltiplos de estenose de artéria 1. Envolvimento de metais microbobinas com diâmetro interno de 0,24 mm ao redor das artérias uterinas e dos ovários provoca estenose, mas não de obstrução, dos vasos sanguíneos (Figura 1). Aplicar estes suportes na parte proximal do todas as artérias fornecendo o útero, ou seja, as artérias uterinas e ovarianos bilaterais, embrionárias dia 17 (equivalente a embrionárias semanas 20-25 em seres humanos 18) induz uma diminuição significativa, mas suave o fluxo de sangue para a placenta e fetos. A diminuição do fluxo sanguíneo após bobinas são aplicadas a todos os quatro artérias alimentando o útero em grande parte é os mesmos em cada placenta e feto. A taxa de mortalidade de feto é inferior a 20%. Os filhotes nascem através do trabalho de parto espontâneo 1-2 dias anteriores (embrionário dia 21-22) do que o normal. Quase todos os filhotes nascem exibindo nascimento significativamente mais baixos pesos 1. Volumes de matéria cinzenta e branca são diminuídos sem dano no tecido óbvio 1. Filhotes apresentam atrasada aquisição de reflexos do recém-nascido, fraqueza muscular e alteração espontânea atividade 1. Este modelo imita os sinais e sintomas clínicos de crianças nascidas prematuramente ou com IUGR; exposição de prematuros nascidos filhos reduzida cinza e volume de substância branca, com ou sem substância branca lesão 6, presente atrasado Marcos do desenvolvimento neurológico e pode apresentar problemas comportamentais, tais como TDAH 3,5; crianças com IUGR exibem alterações neuroanatômica mínimas e têm um risco aumentado de anomalias do desenvolvimento neurológico como atraso motor e cognitivo 4,7. Parto prematuro e IUGR são condições diferentes, mas as duas condições compartilham o mecanismo básico, ou seja, insultos ao seu cérebro imaturo antes da idade gestacional de termo.
Protocol
Representative Results
Discussion
A microcoil estenose das artérias ovarianos e uterinas em ambos os cornos uterinos produz hipoperfusão intra-uterino consistente e reprodutível em todas as placentas e fetos. O nível de hipoperfusão pode ser modificado usando suportes com diferentes diâmetros internos. Filhotes nascidos de uma represa em que foi executada estenose da artéria com suportes 0,24 mm de diâmetro interno demonstram IUGR e parto prematuro (ver referência 1 para obter detalhes). Os filhotes apresentam alterações comportamentais e neur…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado pelo programa de intercâmbio FY 2013 pesquisa entre JSPS e CNRS, JSPS KAKENHI Grant número 26860858 e a neurociência Narishige Research Foundation. Agradecemos os Drs Mariko Harada-Shiba e Kyoko Shioya discussões úteis. Agradecemos a Mari Furuta, Mutsumi Sakamoto, Ritsuko Maki e Dr. Emi Tanaka pela excelente assistência técnica.
Materials
| Stereomicroscope | |||
| Isoflurane anesthesia machine | |||
| Anesthesia induction box | |||
| Heating pad | |||
| Diaper 30×40 cm | |||
| Depilatory foam or shaver | |||
| Iodine disinfectant solution | |||
| Gauze 10×20 cm | |||
| Surgical drape 45×45 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) |
Referências
- Ohshima, M., et al. Mild intrauterine hypoperfusion reproduces neurodevelopmental disorders observed in prematurity. Sci Rep. 6, 39377 (2016).
- Anderson, P., Doyle, L. W., Victorian Infant Collaborative Study, G. Neurobehavioral outcomes of school-age children born extremely low birth weight or very preterm in the 1990s. JAMA. 289 (24), 3264-3272 (2003).
- Levine, T. A., et al. Early childhood neurodevelopment after intrauterine growth restriction: a systematic review. Pediatrics. 135 (1), 126-141 (2015).
- Sucksdorff, M., et al. Preterm Birth and Poor Fetal Growth as Risk Factors of Attention-Deficit/ Hyperactivity Disorder. Pediatrics. 136 (3), e599-e608 (2015).
- Volpe, J. J. Brain injury in premature infants: a complex amalgam of destructive and developmental disturbances. Lancet Neurol. 8 (1), 110-124 (2009).
- Nardozza, L. M., et al. Fetal growth restriction: current knowledge. Arch Gynecol Obstet. 295 (5), 1061-1077 (2017).
- Chang, E. Preterm birth and the role of neuroprotection. Bmj. 350, g6661 (2015).
- Coq, J. O., Delcour, M., Massicotte, V. S., Baud, O., Barbe, M. F. Prenatal ischemia deteriorates white matter, brain organization, and function: implications for prematurity and cerebral palsy. Dev Med Child Neurol. 58, 7-11 (2016).
- Jantzie, L. L., Corbett, C. J., Firl, D. J., Robinson, S. Postnatal Erythropoietin Mitigates Impaired Cerebral Cortical Development Following Subplate Loss from Prenatal Hypoxia-Ischemia. Cereb Cortex. 25 (9), 2683-2695 (2015).
- Kubo, K. I., et al. Association of impaired neuronal migration with cognitive deficits in extremely preterm infants. JCI Insight. 2 (10), (2017).
- Delcour, M., et al. Mild musculoskeletal and locomotor alterations in adult rats with white matter injury following prenatal ischemia. Int J Dev Neurosci. 29 (6), 593-607 (2011).
- Gilbert, J. S., Babcock, S. A., Granger, J. P. Hypertension produced by reduced uterine perfusion in pregnant rats is associated with increased soluble fms-like tyrosine kinase-1 expression. Hypertension. 50 (6), 1142-1147 (2007).
- Granger, J. P., et al. Reduced uterine perfusion pressure (RUPP) model for studying cardiovascular-renal dysfunction in response to placental ischemia. Methods Mol Med. 122, 383-392 (2006).
- Mazur, M., Miller, R. H., Robinson, S. Postnatal erythropoietin treatment mitigates neural cell loss after systemic prenatal hypoxic-ischemic injury. J Neurosurg Pediatr. 6 (3), 206-221 (2010).
- Olivier, P., Baud, O., Evrard, P., Gressens, P., Verney, C. Prenatal ischemia and white matter damage in rats. J Neuropathol Exp Neurol. 64 (11), 998-1006 (2005).
- Robinson, S., et al. Developmental changes induced by graded prenatal systemic hypoxic-ischemic insults in rats. Neurobiol Dis. 18 (3), 568-581 (2005).
- Rice, D., Barone, S. Critical periods of vulnerability for the developing nervous system: evidence from humans and animal models. Environ Health Perspect. 108, 511-533 (2000).
- Basilious, A., Yager, J., Fehlings, M. G. Neurological outcomes of animal models of uterine artery ligation and relevance to human intrauterine growth restriction: a systematic review. Dev Med Child Neurol. 57 (5), 420-430 (2015).
- Delcour, M., et al. Neuroanatomical, sensorimotor and cognitive deficits in adult rats with white matter injury following prenatal ischemia. Brain Pathol. 22 (1), 1-16 (2012).
