Name: a rat model of mild intrauterine hypoperfusion with microcoil stenosis
Uploaded: 2018-01-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Rat Model of Mild Intrauterine Hypoperfusion with Microcoil Stenosis at JoVE.com

Questo lavoro è stato supportato dal programma di scambio FY 2013 ricerca tra JSP e CNRS, JSP KAKENHI Grant numero 26860858 e la Narishige Neuroscience Research Foundation. Ringraziamo la d. ssa Mariko Harada-Shiba e Kyoko Shioya per utili discussioni. Ringraziamo Mari Furuta, Mutsumi Sakamoto, Ritsuko Maki e Dr. Emi Tanaka per l'eccellente assistenza tecnica.

Tutti gli esperimenti sono stati eseguiti secondo protocolli approvati dal comitato di uso della nazionale cerebrale e centro cardiovascolare, Suita, Giappone e cura degli animali sperimentali.
1. preparare i seguenti animali e materiali per la chirurgia MIUH
<ol><li>Preparare temporizzati ratti Sprague-Dawley incinti al giorno gestazionale 17, vale a dire, embrionale giorno 17 (E17). Medio peso corporei del dams sono ± 307.0 40,7 g (media ± DS, n = 9).</li>
	<li>Preparare i micro...

<ol>
	<li>Ohshima, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mild+intrauterine+hypoperfusion+reproduces+neurodevelopmental+disorders+observed+in+prematurity.">Mild intrauterine hypoperfusion reproduces neurodevelopmental disorders observed in prematurity.</a> Sci Rep. 6, 39377 (2016).</li><li>Anderson, P., Doyle, L. W., Victorian Infant Collaborative Study, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurobehavioral+outcomes+of+school-age+children+born+extremely+low+birth+weight+or+very+preterm+in+the+1990s.">Neurobehavioral outcomes of school-age children born extremely low birth weight or very preterm in the 1990s.</a> JAMA. 289 (24), 3264-3272 (2003).</li><li>Levine, T. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+childhood+neurodevelopment+after+intrauterine+growth+restriction:+a+systematic+review.">Early childhood neurodevelopment after intrauterine growth restriction: a systematic review.</a> Pediatrics. 135 (1), 126-141 (2015).</li><li>Sucksdorff, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preterm+Birth+and+Poor+Fetal+Growth+as+Risk+Factors+of+Attention-Deficit/+Hyperactivity+Disorder.">Preterm Birth and Poor Fetal Growth as Risk Factors of Attention-Deficit/ Hyperactivity Disorder.</a> Pediatrics. 136 (3), e599-e608 (2015).</li><li>Volpe, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+injury+in+premature+infants:+a+complex+amalgam+of+destructive+and+developmental+disturbances.">Brain injury in premature infants: a complex amalgam of destructive and developmental disturbances.</a> Lancet Neurol. 8 (1), 110-124 (2009).</li><li>Nardozza, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fetal+growth+restriction:+current+knowledge.">Fetal growth restriction: current knowledge.</a> Arch Gynecol Obstet. 295 (5), 1061-1077 (2017).</li><li>Chang, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preterm+birth+and+the+role+of+neuroprotection.">Preterm birth and the role of neuroprotection.</a> Bmj. 350, g6661 (2015).</li><li>Coq, J. O., Delcour, M., Massicotte, V. S., Baud, O., Barbe, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prenatal+ischemia+deteriorates+white+matter,+brain+organization,+and+function:+implications+for+prematurity+and+cerebral+palsy.">Prenatal ischemia deteriorates white matter, brain organization, and function: implications for prematurity and cerebral palsy.</a> Dev Med Child Neurol. 58, 7-11 (2016).</li><li>Jantzie, L. L., Corbett, C. J., Firl, D. J., Robinson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postnatal+Erythropoietin+Mitigates+Impaired+Cerebral+Cortical+Development+Following+Subplate+Loss+from+Prenatal+Hypoxia-Ischemia.">Postnatal Erythropoietin Mitigates Impaired Cerebral Cortical Development Following Subplate Loss from Prenatal Hypoxia-Ischemia.</a> Cereb Cortex. 25 (9), 2683-2695 (2015).</li><li>Kubo, K. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Association+of+impaired+neuronal+migration+with+cognitive+deficits+in+extremely+preterm+infants.">Association of impaired neuronal migration with cognitive deficits in extremely preterm infants.</a> JCI Insight. 2 (10), (2017).</li><li>Delcour, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mild+musculoskeletal+and+locomotor+alterations+in+adult+rats+with+white+matter+injury+following+prenatal+ischemia.">Mild musculoskeletal and locomotor alterations in adult rats with white matter injury following prenatal ischemia.</a> Int J Dev Neurosci. 29 (6), 593-607 (2011).</li><li>Gilbert, J. S., Babcock, S. A., Granger, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypertension+produced+by+reduced+uterine+perfusion+in+pregnant+rats+is+associated+with+increased+soluble+fms-like+tyrosine+kinase-1+expression.">Hypertension produced by reduced uterine perfusion in pregnant rats is associated with increased soluble fms-like tyrosine kinase-1 expression.</a> Hypertension. 50 (6), 1142-1147 (2007).</li><li>Granger, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+uterine+perfusion+pressure+(RUPP)+model+for+studying+cardiovascular-renal+dysfunction+in+response+to+placental+ischemia.">Reduced uterine perfusion pressure (RUPP) model for studying cardiovascular-renal dysfunction in response to placental ischemia.</a> Methods Mol Med. 122, 383-392 (2006).</li><li>Mazur, M., Miller, R. H., Robinson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postnatal+erythropoietin+treatment+mitigates+neural+cell+loss+after+systemic+prenatal+hypoxic-ischemic+injury.">Postnatal erythropoietin treatment mitigates neural cell loss after systemic prenatal hypoxic-ischemic injury.</a> J Neurosurg Pediatr. 6 (3), 206-221 (2010).</li><li>Olivier, P., Baud, O., Evrard, P., Gressens, P., Verney, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prenatal+ischemia+and+white+matter+damage+in+rats.">Prenatal ischemia and white matter damage in rats.</a> J Neuropathol Exp Neurol. 64 (11), 998-1006 (2005).</li><li>Robinson, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+changes+induced+by+graded+prenatal+systemic+hypoxic-ischemic+insults+in+rats.">Developmental changes induced by graded prenatal systemic hypoxic-ischemic insults in rats.</a> Neurobiol Dis. 18 (3), 568-581 (2005).</li><li>Rice, D., Barone, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+periods+of+vulnerability+for+the+developing+nervous+system:+evidence+from+humans+and+animal+models.">Critical periods of vulnerability for the developing nervous system: evidence from humans and animal models.</a> Environ Health Perspect. 108, 511-533 (2000).</li><li>Basilious, A., Yager, J., Fehlings, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurological+outcomes+of+animal+models+of+uterine+artery+ligation+and+relevance+to+human+intrauterine+growth+restriction:+a+systematic+review.">Neurological outcomes of animal models of uterine artery ligation and relevance to human intrauterine growth restriction: a systematic review.</a> Dev Med Child Neurol. 57 (5), 420-430 (2015).</li><li>Delcour, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroanatomical,+sensorimotor+and+cognitive+deficits+in+adult+rats+with+white+matter+injury+following+prenatal+ischemia.">Neuroanatomical, sensorimotor and cognitive deficits in adult rats with white matter injury following prenatal ischemia.</a> Brain Pathol. 22 (1), 1-16 (2012).</li></ol>

Microcoil stenosi delle arterie sia ovariche che uterine in entrambi i corni uterini produce ipoperfusione intrauterina coerente e riproducibile in tutte le placente e feti. Il livello dell'ipoperfusione può essere modificato utilizzando i microcoils con diversi diametri interni. Cuccioli del ratto, nati da una diga su cui è stata eseguita la stenosi dell'arteria con i microcoils 0,24 mm di diametro interno dimostrano IUGR e parto prematuro (Vedi riferimento 1 per i dettagli). I cuccioli presentano alterazioni neuroana...

Gli infanti con restrizione della crescita intrauterina (IUGR) (noto anche come ritardo di crescita intrauterino) (peso nascita < 10th percentile per l'età gestazionale), nascita pretermine (Nato a < 37 settimane di gestazione), e/o bassa nascita conto peso (< 2500 g) per quasi il 10% di tutti i neonati 2,3. Molti di questi infanti presentano problemi neurologici quali paralisi cerebrale e disturbi dello sviluppo (ad es., attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) e disturbi dell'apprendimento) 3,4,5. Tali condizioni sono somiglianze e differenze nella loro eziologia ed i risultati. L'eziologia di IUGR è multifattoriale e insufficienza placentare associato ipoperfusione intrauterina è considerato la causa più comune in feti non anomala 7. L'eziologia del pretermine è multifattoriale pure e chorioamnionitis è la più frequente causa di 8.
L'influenza di lieve ipoperfusione intrauterina (MIUH) su sviluppo del cervello è poco chiaro. Attualmente disponibili modelli animali di ipoperfusione/ischemia intrauterina comportano principalmente hypoperfusion severo o grado di pendenza dell'ipoperfusione con o senza riperfusione 9,10,11. In ambito clinico, tuttavia, casi di MIUH sono considerati di essere molto più frequenti rispetto a quelli che coinvolgono tali condizioni gravi. I modelli attualmente disponibili di MIUH sono un modello del roditore che coinvolgono la legatura del suturare dell'uterina o dell'arteria ovarica e un modello del roditore che coinvolge le arterie ovariche bilaterali e l'aorta avendo la pervietà 12,13, di ritaglio 14,15,16,17. Uno degli svantaggi di questi modelli è la notevole variabilità inter-feto, che vanno da feti con profonda ipoperfusione a feti con aspersione quasi intatto, a seconda della posizione del feto all'interno quadriloggiato arteriosa dell'uterina e arterie ovariche. Un altro svantaggio di questi modelli è la loro incapacità di distinguere la posizione di ogni feto dopo la nascita; quindi, i ricercatori non possono distinguere la gravità dell'ipoperfusione intrauterina sperimentato da un pup individuali dopo la sua nascita.
Abbiamo sviluppato un modello del ratto di MIUH che coinvolge più di stenosi dell'arteria 1. Avvolgimento micro-bobine di metallo con un diametro interno di 0,24 mm attorno le arterie ovariche e uterine causa stenosi, ma non ostruzione dei vasi sanguigni (Figura 1). Applicando questi microcoils presso le parti prossimali di tutti delle arterie che assicurano l'utero, vale a dire, le arterie uterine ed ovariche bilaterali, il giorno embrionale 17 (equivalente a embrionali settimane 20-25 in esseri umani 18) induce una diminuzione significativa ma mite flusso di sangue alla placenta e feti. Le diminuzioni nel flusso sanguigno dopo bobine vengono applicate a tutte le quattro arterie che alimentano l'utero sono in gran parte le stesse attraverso ogni placenta ed il feto. Il tasso di mortalità del feto è meno del 20%. I cuccioli sono nati via travaglio spontaneo 1-2 giorni precedenti (embrionale giorno 21-22) rispetto al normale. Quasi tutti i cuccioli sono nati espositrici nascita significativamente bassi pesi 1. Volumi di materia grigia e bianca sono diminuiti senza danni evidente tessuto 1. I cuccioli si presentano con ritardo nella acquisizione della neonato riflessi, debolezza muscolare e alterata attività spontanea 1. Questo modello imita i segni clinici ed i sintomi dei bambini nati prematuramente o con IUGR; espositivo prematuri nati bambini ridotto grigio e volume di materia bianca con o senza materia bianca lesioni 6, presenti le pietre miliari dello sviluppo neurologico in ritardo e può presentare problemi comportamentali come ADHD 3,5; i bambini con IUGR presentano alterazioni neuroanatomiche minime e hanno un rischio aumentato di sviluppo neurologico alterato ad esempio ritardo motorio e cognitivo 4,7. Nascita pretermine e IUGR sono condizioni diverse, ma le due condizioni condividono il meccanismo di base, cioè gli insulti ai cervelli immaturi prima età gestazionale pieno-termine.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Stereomicroscope</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane anesthesia machine</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anesthesia induction box</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating pad</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diaper 30x40 cm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Depilatory foam or shaver</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodine disinfectant solution</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gauze 10x20 cm&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical drape 45x45 cm with a round opening 5 cm in diameter</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spray bottle with ethanol for disinfection</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton swab</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps with large blunt tips</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps with angled fine tips</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical scalpel, blade size is 27mm long (no.10, Axel, AS ONE Corporation, Osaka, Japan)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical suture needle</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metal microcoils; inner diameter 0.24 mm, made from gold-coated steel (SAMINI Co. Ltd., Shizuoka, Japan)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silk suture 4-0</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile saline (0.9% sodium chloride)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating water bath</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic syringes (50ml) and needles (18G)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a rat model of mild intrauterine hypoperfusion with microcoil stenosis

Ipoperfusione/ischemia intrauterina è una delle principali cause di restrizione della crescita intrauterina/fetale, parto prematuro e basso peso alla nascita. Maggior parte degli studi di questo fenomeno sono stata effettuata in entrambi modelli con ischemia intrauterina severa o con grado di pendenza dell'ipoperfusione intrauterina. Nessuno studio è stato condotto in un modello su uniforme lieve ipoperfusione intrauterina (MIUH). Due modelli sono stati utilizzati per gli studi di MIUH: un modello basato sulla legatura del suturare di entrambi i lati del porticato arterioso formata con le arterie uterine ed ovariche, e un modello transitorio basato sul ritaglio l'arterie ovariche bilaterali e l'aorta con l'evidenza. Quei due modelli del roditore di MIUH hanno alcune limitazioni, ad esempio, non tutti i feti sono sottoposti a MIUH, a seconda della loro posizione nel corno uterino. Nel nostro modello MIUH, tutti i feti sono sottoposti ad un livello paragonabile di ipoperfusione intrauterina. MIUH è stato realizzato da stenosi delicata di tutte le quattro arterie d'alimentazione dell'utero, cioè, arterie uterine ed ovariche bilaterali.
Stenosi arteriosa è stata indotta da metallo microcoils avvolto intorno le arterie d'alimentazione. Produzione di stenosi arteriosa con i microcoils ci ha permessi di controllare, ottimizzare e riprodurre la diminuzione del flusso sanguigno con pochissima variabilità e un tasso di mortalità basso, consentendo in tal modo una valutazione accurata. Quando si usavano i microcoils con un diametro interno di 0,24 mm, il flusso di sangue nella placenta e feto era leggermente diminuita (circa 30% dal livello pre-stenosi nella placenta). La prole del nostro modello MIUH dimostra chiaramente di lunga durata alterazioni nei risultati del test neurologici, neuroanatomical e comportamentali.

Dopo aver applicato i microcoils a tutti delle arterie che alimentano l'utero, vale a dire, le arterie uterine ed ovariche bilaterali, tutti i feti sono sottoposti a livelli comparabili di ipoperfusione. L'applicazione di microcoils con un diametro interno di 0,24 mm provoca lieve stenosi di quelle arterie, causando così una lieve diminuzione nel flusso di sangue alla placenta e feti (Figura 3; circa il 30% dal livello pre-stenosi nella placenta, vedere rife...

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A Rat Model of Mild Intrauterine Hypoperfusion with Microcoil Stenosis

Lieve ipoperfusione intrauterino è stato prodotto da stenosi dell'arteria con i microcoils metallici avvolti intorno le arterie uterine ed ovariche in ratti al giorno embrionale 17. Questa procedura ha prodotto prenatale ipoperfusione e restrizione della crescita intrauterina.

Un modello del ratto dell'ipoperfusione lieve intrauterina con stenosi Microcoil

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