Høj frekvens ultralyd til analyse af føtal og placenta udvikling In Vivo
Summary
Her beskriver vi teknikken med høj frekvens ultralyd i vivo analyse af fostre i mus. Denne metode gør det muligt for opfølgningen af fostre og analyse af placenta parametre samt moderens og fostrets blod flow i hele graviditeten.
Abstract
Ultralyd imaging er en udbredt metode til at registrere orgel misdannelser og tumorer i menneskers og dyrs væv. Metoden er non-invasiv, ufarlig og smertefri, og programmet er let, hurtig, og kan ske hvor som helst, selv med mobile enheder. Under graviditet bruges ultrasound imaging standardly til nøje at overvåge fostrets udvikling. Teknikken er vigtigt at vurdere intrauterin vækst begrænsning (IUGR), en graviditet komplikation med kort og lang sigt sundhedsmæssige konsekvenser for både mor og foster. Forstå processen af IUGR er uundværlige for at udvikle effektive terapeutiske strategier.
Ultralyd systemet anvendes i dette håndskrift er en ultralyd enhed produceret til analyse af små dyr og kan bruges i forskellige forskningsområder, herunder graviditet forskning. Her beskriver vi brugen af ordningen for i vivo analyse af fostre fra natural killer (NK) celler/mast celle (MC)-mangelfuld mødre, der føder vækst-begrænset unger. Protokollen omfatter udarbejdelse af systemet, håndtering af musene før og under målingerne, og brugen af B-mode, farve doppler tilstand og puls-bølge doppler tilstand. Fostrets størrelse, placenta størrelse og blodforsyningen til fosteret blev analyseret. Vi fandt reducerede implantation størrelser og mindre placenta i NK/MC-mangelfuld mus fra midten drægtighed og fremefter. Derudover NK-MC-mangel var tilknyttet fraværende og vendt ende diastolisk flow i den føtale Arteria umbilicalis(UmA) og et forhøjet modstand indeks. Metoderne beskrevet i protokollen kan nemt bruges til beslægtede og ikke-relateret forskningsemner.
Introduction
Ultralydsscanning er lydbølger med frekvenser over det hørbare område af det menneskelige øre, højere end ca. 20 kHz1. Dyr som flagermus, wales, delfiner2,3, mus4, rotter5, og musen lemurer6 alle bruger ultralyd til orientering eller kommunikation. Mennesker tager fordel af ultralyd til flere tekniske og medicinske applikationer. En ultralydsscanning enhed er købedygtig skabe lydbølge og distribuere og repræsenterer signalet. Hvis ultralyd støder på en hindring, lyden er reflekteret, absorberet eller kan gå igennem den. Anvendelsen af ultralyd som en billedbehandling metode, kaldet Sonografi, bruges til analyse af organiske væv i menneskelige eller veterinærmedicin som af hjertet (ekkokardiografi)7,8, lunge9, skjoldbruskkirtlen10 , nyrer11og urin og reproduktive skrifter12,13; afsløre galdesten14 og tumorer15; og evaluere perfusion af blodkar eller organer16,17. Ultralyd er en standard metode i prænatal pleje under graviditeten, og føtal udviklingsmæssige handicap eller handicap kan anerkendes tidligt. Specifikt, er vækst af et foster fulgt med jævne mellemrum at genkende et muligt IUGR. Endelig kan føtal blodgennemstrømning overvåges, da dette kan påpege vækst restriktioner18,19,20,21.
En stor fordel ved ultralyd imaging sammenlignet med andre metoder som radiografi er den lyd uskadeligheden af væv analyseres. Denne let og hurtig metode er non-invasiv, smertefri, og kan bruges flere gange. Den første udlæg af en ultralyd enhed er dyrt; men de nødvendige forbrugsartikler materialer er billige. Ultralyd systemet anvendes i dette håndskrift er velegnet til en række dyremodeller (dvs. mus og fisk) mens for mennesker en ultralyd enhed kræver en frekvens på 3-15 mHz, en frekvens på 15-70 mHz er påkrævet for mus.
Det nuværende manuskriptet beskrives en protokol til brug i B-mode, farve doppler tilstand og puls-bølge doppler mode. Beskrivelsen omfatter forberedelse af mus samt ydeevne, dataopsamling og opbevaring. Denne metode er blevet med held anvendes på forskellige mus stammer på alle svangerskabsuge dage og kan bruges til at undersøge fosterets og placenta udvikling samt moderens og fostrets blodparametre. Her, er alle programmer forklaret baseret på vores undersøgelser beskæftiger gravid MC/NK-mangelfuld og kontrol mus.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bruge vores ultralyd system, viste vi fostrets vækst begrænsning i MC/NK-mangelfuld mødre fra gd10 på. Desuden på gd10 og 12, vi observeret nedsat placenta dimensioner, og på gd14 fravær eller reversion af slutningen diastolisk flow i UmAs af nogle fostre af uMC/uNK-mangelfuld mus. Dette tegn på dårlig vascularization var forbundet med en betydelig modstand indeks af arterierne, der angiver IUGR. Resultaterne bekræfte vigtigheden af uMCs og uNKs i graviditet og fosterets velbefindende og forståelse løbet af I…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Mange tak til firmaet Imaging Instrument (især til Magdalena Steiner, Katrin Suppelt, og Sandra Meyer) for deres behagelige og hurtig støtte og for at besvare alle vores spørgsmål vedrørende Imaging System og dens skik hurtigt og fuldstændigt. Vi er taknemmelige for Prof. Hans-Reimer Rodewald og Dr. Thorsten Feyerabend (DKFZ Heidelberg, Tyskland) for at give Cpa3 koloni. Derudover takker vi Stefanie Langwisch, der var ansvarlig for musen kolonier og der genereres billederne i figur 1.
Arbejdet og den Imaging System blev finansieret af tilskud fra Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) til A.C.Z. (ZE526/6-1 og AZ526/6-2) der var projekter indlejret i DFG prioriterede program 1394 “Mast celler i sundhed og sygdom.”
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).
