Hög frekvens ultraljud för analys av foster och placenta utveckling In Vivo
Summary
Här beskriver vi tekniken av högfrekvent ultraljud för in-vivo analys av foster hos möss. Denna metod kan uppföljningen av foster och analys av placenta parametrar samt moderns och fostrets blodflöde under hela graviditeten.
Abstract
Ultraljudsundersökningar är en utbredd metod som används för att upptäcka orgel anomalier och tumörer i människors och djurs vävnader. Metoden är icke-invasiv, ofarlig och smärtfri, och programmet är enkelt, snabbt och kan göras var som helst, även med mobila enheter. Ultraljudsundersökningar används standardmässigt att noga övervaka fostrets utveckling under graviditeten. Tekniken är viktigt att bedöma intrauterin tillväxt begränsning (Genanalys), en graviditet komplikation med kort – och långsiktiga konsekvenser för hälsan för både modern och fostret. Förstå processen för Genanalys är oumbärliga för att utveckla effektiva terapeutiska strategier.
Ultraljud systemet används i detta manuskript är en ultraljud enhet producerad för analys av små djur och kan användas i olika forskningsområden, inklusive graviditet forskning. Här beskriver vi användningen av systemet för in-vivo analys av foster från natural killer (NK) celler/mast cell (MC)-bristfällig mödrar som föder tillväxt-begränsad pups. Protokollet omfattar utarbetandet av systemet, hantering av mössen före och under mätningar och användningen av det B-läget, färg doppler och puls-wave doppler läge. Fostrets storlek, placenta storlek och blodtillförseln till fostret analyseras. Vi hittade reducerad implantation storlekar och mindre moderkakor i NK/MC-brist möss från mitten av dräktigheten och framåt. Dessutom MC/NK-brist var associerade med frånvarande och återföras slutet diastoliska flödet i det fetala Arteria umbilicalis(UmA) och en förhöjd resistens-index. De metoder som beskrivs i protokollet kan enkelt användas för och icke-relaterade forskningsämnen.
Introduction
Ultraljud är ljud vågor med frekvenser ovanför hörbara intervallet i det mänskliga örat, högre än ca 20 kHz1. Djur som fladdermöss, wales, delfiner2,3, möss4, råttor5, och mus lemurer6 alla använda ultraljud för orientering eller kommunikation. Människor dra nytta av ultraljud för flera tekniska och medicinska tillämpningar. En ultraljud enhet kan skapa ljudvågen och distribuera och representera signalen. Om ultraljud stöter på ett hinder, ljudet reflekteras, absorberas eller kan gå igenom den. Tillämpningen av ultraljud som en tänkbar metod, som kallas sonography, används för analys av organiska vävnader i mänskliga eller veterinärmedicin som av hjärtat (ekokardiografi)7,8, lung9, sköldkörteln10 , njurar11och urinvägar och reproduktiv skrifter12,13; att upptäcka gallsten14 och tumörer15; och utvärdera perfusion blodkärl eller organ16,17. Ultraljud är en standardmetod i prenatal vård under graviditet och fostrets utvecklingsstörning eller funktionshinder kan identifieras tidigt. Tillväxten av ett foster är särskilt noga med jämna mellanrum att erkänna ett möjligt Genanalys. Slutligen, fostrets blodflöde kan övervakas, eftersom detta kan peka ut tillväxt begränsningar18,19,20,21.
En stor fördel med ultraljudsundersökningar jämfört med andra metoder som radiografi är ljudets ofarlighet vävnaderna att analyseras. Denna enkel och snabb metod är icke-invasiv, smärtfri, och kan vara används ett antal gånger. Den inledande utläggen av en ultraljud enhet är dyrt; förbrukningsbart material som krävs är dock billigt. Ultraljud systemet används i detta manuskript är lämplig för en rad djurmodeller (dvs. möss och fisk) medan för människor en ultraljud enhet kräver en frekvens av 3-15 mHz, en frekvens på 15-70 mHz krävs för möss.
Det nuvarande manuskriptet beskriver ett protokoll för användning av B-läge, färg doppler och puls-wave doppler läge. Beskrivningen omfattar utarbetandet av möss som prestanda, datainsamling och lagring. Denna metod har varit framgångsrikt tillämpas på olika mus stammar alls graviditetsdiabetes dagar och kan användas för att undersöka foster och placenta utveckling samt moderns och fostrets blod parametrar. Här förklaras alla program baserat på våra studier som sysselsätter gravid MC/NK-brist och kontroll möss.
Protocol
Representative Results
Discussion
Använda vårt ultraljud system, visade vi fostertillväxt begränsning i MC/NK-brist mödrar från gd10 på. Dessutom vid gd10 och 12, vi observerade reducerad placenta dimensioner, och vid gd14 frånvaro eller återgång av slutet diastoliska flödet i UmAs av vissa foster uMC/uNK-brist möss. Detta tecken på dålig vaskularisering var associerat med en betydande motstånd index av artärerna som anger Genanalys. Resultaten bekräftar den viktiga rollen som uMCs och uNKs i graviditet och fostrets välbefinnande och f?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Stort tack till företaget Imaging Instrument (särskilt till Magdalena Steiner, Katrin Suppelt och Sandra Meyer) för deras trevliga och snabb support och för att besvara alla våra frågor som rör den Imaging System och dess användning omedelbart och fullständigt. Vi är tacksamma att Prof. Hans-Reimer Rodewald och Dr Thorsten Feyerabend (DKFZ Heidelberg, Tyskland) för att tillhandahålla Cpa3 kolonin. Dessutom, tackar vi Stefanie Langwisch, som var ansvarig för mus kolonierna och som genererade bilderna i figur 1.
Arbetet och den Imaging System har finansierats genom bidrag från Deutsche Forschungsgemeinschafts (DFG) till A.C.Z. (ZE526/6-1 och AZ526/6-2), som var projekt inbäddade i DFG prioriterade program 1394 ”mastceller i hälsa och sjukdom”.
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).
