Method Article
Nous décrivons l'examen de la fonction cardiaque foetale avec échocardiographie fœtale fonctionnelle et contemporain fœtoplacentaire échographie Doppler utilisant le VisualSonics VEVO 2100 microultrasound dans un modèle chirurgicalement induite de restriction de croissance intra-utérin chez le lapin.
Croissance restriction (RCIU) résultats fœtale intra-utérine de la fonction cardiaque anormale qui est apparent avant la naissance en raison des progrès fœtoplacentaire échographie Doppler et l'échocardiographie fœtale. De plus en plus, ces modalités d'imagerie sont employées en clinique pour étudier la fonction cardiaque et d'évaluer le bien-être in utero, guidant ainsi calendrier des décisions de naissance. Ici, nous avons utilisé un modèle de lapin de RCIU qui permet l'analyse de la fonction cardiaque de façon cliniquement pertinente. Après anesthésie induite isoflurane, RCIU est créée chirurgicalement au gestationnel jour d'âge 25 en effectuant une laparotomie, exposant l'utérus bicorne et puis ligaturer 40-50% des navires utéroplacentaires fournissant chaque sac gestationnel dans une seule corne utérine. L'autre corne dans le bicorne utérus de lapin sert fœtus de contrôle interne. Puis, après sa récupération à gestationnel jour d'âge 30 (à terme), le même lapin subit un examen de la fonction cardiaque du fœtus. L'anesthésie est induite avec Ketamine et xylazine par voie intramusculaire, puis maintenus par une perfusion intraveineuse continue de kétamine et de xylazine pour minimiser les effets iatrogènes sur la fonction cardiaque du fœtus. Une laparotomie de répétition est effectuée pour exposer chaque sac gestationnel et un examen de microultrasound (VisualSonics VEVO 2100) de la fonction cardiaque foetale est effectuée. L'insuffisance placentaire est évident par un indice de pulsatilité élevé ou une fin flux diastolique absent ou inversé de l'artère ombilicale Doppler onde. Le canal veineux et l'artère cérébrale moyenne Doppler est ensuite examiné. Échocardiographie foetale est effectuée par le mode B d'enregistrement, le mode M et la vitesse d'écoulement des formes d'onde en vue latérale et apicale. Hors calculs déterminent les variables standard en mode M cardiaques, excursion systolique plan annulaire tricuspide et mitrale, speckle tracking et d'analyse de la souche, l'indice de performance myocardique modifié et le flux vasculaire vitesse formes d'onde d'intérêt. Ce petit modèle animal de RCIU offre donc un examen de dans utero la fonction cardiaque qui est compatible avec la pratique clinique actuelle et est donc utile dans un contexte de recherche translationnelle.
Le fardeau des maladies cardiovasculaires qui résulte de la restriction de croissance intra-utérine du fœtus (RCIU) ne peuvent pas être surestimée. C'est la principale cause de la mortinaissance après anomalies congénitales. 1 RCIU se réfère à un fœtus qui ne parvient pas à atteindre son potentiel de croissance et est généralement un résultat de l'insuffisance placentaire. 2 Chez les survivants, les maladies cardiovasculaires maladie se manifeste à travers la durée de vie avec une dysfonction myocardique apparent durant l'enfance et l'hypertension 3,4 ultérieur 5, 6 diabète, l'obésité et le développement dans la vie adulte - tous les facteurs de risque cardiaque cumulative, de la naissance à la mort prématurée d'une maladie cardiaque ischémique 7.
Développer des modèles animaux pour caractériser la communication materno-fœtale qui établit RCIU et la réponse du fœtus à la suite de la disponibilité réduite du substrat est nécessaire si nous voulons à la fois mieux comprendre la physiopathologie de la voiture RCIU liéesinsuffisance DIAC et d'élaborer des stratégies cardio-protectrices pour améliorer la santé foetale et postnatale. À cet égard, de nombreux modèles différents à travers différentes espèces ont été décrites. 8 RCIU est généralement induite par la mère en vertu de la nutrition avec un régime faible en protéines chez les rongeurs, 9 ablation chirurgicale ou la ligature du flux sanguin utérin chez les rongeurs et les cochons d'Inde 10 ou occlusion de l' artère ombilicale chez les ovins. 11 Cependant, il est évident qu'aucun modèle entièrement récapitule le RCIU humaine. 12
Dans cette étude méthodologique actuel, nous avons utilisé une approche bien validée d'interruption vasculaire utéro-placentaire sélective dans un lapin 13-16 qui ne produit pas seulement des réponses cardiovasculaires observées chez le foetus par échographie cliniquement 14, mais permet également l'interrogation de la fonction cardiaque foetale roman échocardiographie utilisant la technologie de microultrasound de la VisualSonics VEVO 2100. Bien que l'échographie Doppler de fetoplbateaux acental demeure la pierre angulaire de la surveillance prénatale courant de RCIU fœtus 17, l'échocardiographie fonctionnelle est de plus en plus utilisé pour fournir de nouveaux aperçus sur la physiopathologie de la maladie et d'évaluer le bien-être fœtal. 18 Par conséquent, ici nous prenons ces avancées de la recherche clinique et de décrire un modèle animal qui ports non seulement cette imagerie sophistication, mais fournit également la plate-forme expérimentale pour étudier les voies mécanistiques et de nouvelles thérapies.
Le protocole expérimental suivant est approuvé par le Comité d'éthique animale, Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, Belgique. Nous avons suivi la procédure décrite précédemment chirurgical 13, y compris certains changements méthodologiques, en particulier dans la procédure d'anesthésie.
1. Induire restriction de croissance intra-utérin (RCIU)
2. Échocardiographie fœtale et Pulsed-ondes ultrasons Doppler
La vitesse d'écoulement des formes d'onde (FVW) de l'artère ombilicale sont obtenus en localisant les vaisseaux ombilicaux en utilisant Doppler couleur, puis en plaçant la porte d'échantillonnage Doppler pulsé sur l'artère ombilicale sur une boucle libre de cordon ombilical. 25 L'artère cérébrale (MCA) FVW milieu est situé en plaçant la grille d'échantillonnage Doppler pulsé juste au-delà de l'origine de la MCA fois le cercle de Willis est situé par Doppler couleur 26. Le canal veineux (DV) FVW est obtenue en plaçant la grille d'échantillonnage Doppler pulsé à la partie proximale de la DV vu avec Doppler couleur où il provient de la veine ombilicale intrahépatique soit dans une vue sagittale ou transversale du fœtus. 26 L'indice de pulsatilité (IP) est calculé hors ligne en utilisant le logiciel d'analyse cardiovasculaire VisualSonics.
Une croissance asymétrique limité fœtus et le placenta de ligature vasculaire utéro-placentaire est comparé à un foetus de contrôle normal et le placenta dans la figure 1F. Croissance asymétrique est confirmé par une diminution du poids de naissance néonatale et une augmentation de la circonférence de la tête: rapport de la circonférence abdominale à des contrôles. Les résultats représentatifs des études Doppler foeto-placentaire sont présentés dans la figure 2. Un modèle normal à faible résistance de l'écoulement de fin de diastole positif chez un fœtus de commande est représenté. Avec l'augmentation progressive de la résistance placentaire vu chez les fœtus RCIU, l'absence et ensuite inversée fin flux diastolique est apparent. Figure 3 montre un signal normal à haute résistance artère cérébrale moyenne Doppler chez un fœtus sain et positif une vague canal veineux dans le même fœtus. Chez les fœtus RCIU, une augmentation de l'indice de pulsatilité du canal veineux et l'inversion de la vague peut être vu. 14 résultats représentatifs du mode M échocardiographie fœtale sont ensuite illustré à la figure 4. Ce point de vue latérale permet de calculer les diamètres ventriculaires internes et des volumes. La vue apicale permet de calculer TAPSE et mapse. Figure 5 démontre chatoiement suivi des vecteurs de vitesse et les courbes de contrainte régionaux qui en résultent pour le calcul de souche, la vitesse de déformation, le déplacement et la vitesse.
Figure 1. La technique chirurgicale de créer RCIU dans un modèle de lapin A: laparotomie médiane exposer gaine du droit, flèche = mammory glandes; B:. Entrée Safe dans la cavité abdominale; C: Flèche = utéroplacentaires vaisseaux alimentant sac gestationnel; D: méthode suture; E: flèche = ligature terminé de navire utéro-placentaire; F: contrôle de la représentativité et de fœtus RCIU et le placenta.
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Figure 2. L'échographie Doppler de l'artère ombilicale A: des flux positif en fin de diastole (FED); B:. Absent débit en fin de diastole (FDEA); C: Renversée débit en fin de diastole (REDF).
Figure 3: échographie Doppler du canal veineux, s = s vague (contraction systolique ventriculaire), d = d onde (début de la diastole ventriculaire), a = une vague (contraction auriculaire); B:. Échographie Doppler de l'artère cérébrale moyenne .
Figure 4. Mode M échocardiographie A:. Vue latérale quatre chambre, lvid diamètre interne = ventriculaire gauche, IVSD = diamètre du septum intraventriculaire, RVID = droit vediamètre septal ntricular, ESD = fin systolique diamètre, EDD = fin de diamètre diastolique B: vue apicale montrant excursion tricuspide annulaire plane systolique (TAPSE); C: vue apicale montrant excursion mitral systolique du plan de l'anneau (mapse).
Figure 5. Analyse de la souche cardiaque fœtal A: région d'intérêt définie par endo-et epi-Cardium du ventricule gauche; B:. Courbes de taux de contrainte de six segments du myocarde, SR = pic systolique vitesse de déformation, c: les courbes de souche de six segments du myocarde, Str = souche pic systolique. Mouvement cardiaque représentée par mode M démontrant fin de diastole (ED) et à la fin systole (ES). Cliquez ici pour agrandir la figure .
Nous avons utilisé une approche précédemment validée de réduire chirurgicalement le flux sanguin utéro-placentaire chez le lapin pour produire RCIU 13-16 et d'examiner plus tard la fonction cardiaque foetale 14 pour décrire la technologie de microultrasound et l'analyse de la fonction cardiaque disponible sur le VisualSonics VEVO 2100. La capacité à se reproduire fœtoplacentaire Doppler changements de fœtus RCIU humains dans un petit modèle animal et pour permettre ensuite l'examen de la fonction cardiaque avec décrite récemment échocardiographie est susceptible de progresser la recherche en cardiologie foetale de façon cliniquement pertinente.
Les petits modèles animaux se fient sur la restriction calorique maternelle ou à faible consommation de protéines 9, mais ceux-ci sont limités par une incapacité à démontrer débit réduit placentaire artérielle, le principal mécanisme de RCIU dans les pays développés. 27 En outre, une ligature chirurgicale de l'artère utérine bilatérale chez le rat, tandis que fréquemment rapportés, ne pas entraîner de façon reproductible irestriction de croissance n. 28 Dans cette méthodologie actuelle dans les foetus de lapin, nous montrons une insuffisance placentaire d'être évident par un flux en fin de diastole absent ou inversé de l'artère ombilicale Doppler (UA AREDF), conformément aux résultats de l'échographie dans RCIU humaine. Il a été démontré expérimentalement que la résistance accrue à ce signal Doppler reflète bas impédance de flux de la circulation sanguine dans le lit vasculaire placentaire et est révélateur de l'insuffisance placentaire 29 La présence d'UA AREDF est apparent lorsque 50 -. 70% de la vascularisation des villosités est dysfonctionnel . 30,31 Cliniquement, UA AREDF est un puissant prédicteur de l'issue périnatale hypoxie et les pauvres, et il est de niveau 1-preuve à l'appui de son utilisation dans la gestion de la grossesse à haut risque. 17
Dans ce modèle, si UC AREDF on observe le chercheur peut être sûr que la chirurgie primaire a réussi à produire une insuffisance placentaire sévère et que d'autres échocardiographeévaluation ic est susceptible d'être fructueuse. Échocardiographie fœtale a récemment étendu ses activités à partir d'un domaine à prédominance diagnostic d'anomalies congénitales à fournir maintenant des évaluations fonctionnelles détaillées de la fonction cardiaque. 18 Les deux Doppler et M-mode peut être utilisé pour évaluer la fonction ventriculaire fœtale et d'en tirer les mesures du débit cardiaque. 32 Plus récemment, nouveaux indices de performance cardiaque chez le fœtus ont été décrits comme le chatoiement de suivi et de mesure de la souche 33, l'indice de performance myocardique 24,34, Doppler tissulaire 35 et techniques en trois dimensions (3D). 32 Une caractéristique importante de cette étude est que ces progrès récents peuvent également être effectuées sur ce modèle de lapin à petite échelle en utilisant la Visualsonics VEVO 2100 microultrasound et des logiciels d'analyse de la fonction cardiaque. En outre, comme décrit précédemment 14 ce modèle permet également l'évaluation de la réponse hémodynamique fœtale vasculaire autre territthéories, en particulier l'artère cérébrale moyenne, canal veineux et isthme aortique, qui sont largement utilisés dans la pratique clinique lors de l'examen du fœtus à croissance limitée. 36 De même, les effets de l'administration des glucocorticoïdes dans la préparation de la prématurité peuvent également être examinés. 37, 38 Ce modèle de lapin offre d'autres avantages en termes de contrôles internes de la corne opposée de l'utérus, une placentation villosités et hemochorial similaire à la grossesse humaine 13, à faible coût, la disponibilité et la manipulation relativement facile.
Il ya, cependant, plusieurs limitations de ce modèle qui doivent être abordées. La principale limitation est bradycardie fœtale iatrogène lors de l'échocardiographie. Administrés à la mère inhalation isoflurane peut entraîner une bradycardie fœtale 39 et devrait être réduit au minimum ou, comme dans notre cas, pas du tout utilisés pendant l'échocardiographie. Au lieu de cela, nous avons remplacé ce pour une perfusion intraveineuse de kétamine etxylazine, qui a été récemment montré chez des lapins de ne pas modifier la pression artérielle moyenne de 40, maintenant ainsi vraisemblablement placentaire perfusion (et donc du fœtus). Malgré cette approche, l'exposition du sac gestationnel à l'environnement extérieur, la manipulation et la pression du transducteur à ultrasons peuvent tous provoquer une bradycardie fœtale temporairement. Nous décrivons dans la méthode des façons de minimiser cet effet, mais pour des résultats précis, nous croyons échocardiographiques et fœtoplacentaire ultrasons Doppler sont les meilleurs limité à environ 5 min de l'exposition totale. Avec des techniques échocardiographiques de plus en plus complexes et les courbes d'apprentissage maintenant décrits dans la littérature clinique 41, une planification méticuleuse est nécessaire au préalable pour assurer des résultats standardisés. Plusieurs des mesures échocardiographiques décrite dans cette étude, par exemple valvulaire excursion systolique du plan de l'anneau et le chatoiement de suivi avec l'analyse de la souche, ne sont pas établis dans la pratique clinique actuelle obstétrique, malgré èmeutilisation EIR en cardiologie adulte. 42,43 Néanmoins, étant donné l'intérêt récent de la recherche dans ces nouvelles mesures en médecine fœtale, nous avons choisi de les inclure dans notre méthodologie d'informer les chercheurs qu'ils sont possible d'obtenir en utilisant ce modèle de lapin. L'analyse de ces paramètres spécifiques chez les fœtus RCIU est au-delà de la portée de cette étude méthodologique. Une autre limitation concerne la tendance naturelle chez le lapin pour RCIU basé sur la position du fœtus 44, donc l'ovaire bien perfusé et se termine vaginales de chaque corne sont recommandés pour l'attribution des affaires du fœtus. En outre, dans cette méthode, un âge gestationnel de 25 jours est utilisé pour induire chirurgicalement RCIU. Ceci est basé sur les expériences réussies décrites précédemment, mais le taux de mortalité attendue est de 50%. 13,14 Enfin, la taille du fœtus empêche instrumentation chronique qui est utile dans les modèles de moutons pour le placement des sondes de flux hémodynamiques pour plus tard des mesures non euthanasiés et répétezed prélèvement sanguin. 11 En conclusion, ligature sélective des vaisseaux utéroplacentaires pour produire RCIU chez le lapin avec examen de microultrasound subséquente de la fonction cardiaque représente un modèle animal qui est conforme à la pratique clinique contemporaine et donc utiles aux chercheurs traductionnelles bidirectionnelles.
L'auteur, le Professeur Jan D'Hooge a conclu un accord de recherche avec VisualSonics. Les auteurs n'ont aucune divulgation.
Ce travail est soutenu par un Hamilton-Fairley NHMRC Fellowship (RH, AL), le Programme d'appui aux infrastructures opérationnelles de l'époque victorienne gouvernement (RH, EW) et la Curie Industria-Academia partenariat Marie et Pathways Subvention parrainée par la Commission européenne (ME, PD) . Les auteurs tiennent à remercier le Dr André Miyague, le Dr Francesca Russo, Mme Rosita Kinnart et M. Ivan Laermans pour leur expertise technique dans la production de cette vidéo.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Ketamine | Ceva Sante Animale | http://www.ceva.com/en | |
Xylazine | Ceva Sante Animale | http://www.ceva.com/en | |
Depot Provera | Pharmacia Upjohn | ||
Penicillin G | Kela Pharma | http://www.kela.be | |
Lidocaine | B Braun Medical | http://www.bbraun.com/ | |
Temgesic | Schering-Plough | http://www.merck-animal-health-usa.com/ | |
Isolurane | Isoba Vet; Abbott Laboratories Ltd | http://www.abbottanimalhealth.com/index.html | |
Ethicon | Johnson and Johnson | http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures | |
Ethicon | Johnson and Johnson | http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures | |
Ethicon | Johnson and Johnson | http://www.ethiconproducts.co.uk/products/sutures | |
VEVO 2100 | VisualSonics | SN100-0032 | http://www.visualsonics.com/ |
Aquasonic Gel | Parker Laboratories | 01 02 | http://www.parkerlabs.com/ultrasound_products.html |
Nellcor N-20PA Pulse oximeter | Covidien | http://www.nellcor.com/prod/PRODUCT.ASPX?S1=POX&S2=MON&id=282&V |
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