Early detection of embryonic post implantation failures by ultrasound biomicroscopy and the role of the maternal immune system
Seiten
2017
|
1. Aufl.
Mensch & Buch (Verlag)
978-3-86387-853-5 (ISBN)
Mensch & Buch (Verlag)
978-3-86387-853-5 (ISBN)
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Spontaneous embryonic resorption is considered a major problem in human medicine, agricultural animal production and in conservation breeding programs. Its causes and the underlying mechanisms have been investigated in the well characterized mouse model. However, most studies rely on post mortem examinations and have severe limitations because of the rapid disintegration of embryonic structures. The aim of this thesis was to establish a reliable method to identify embryo resorptions in alive animals at the earliest possible stage by ultra-high frequency ultrasound which will allow us to better understand and further investigate its underlying mechanisms because it avoids the onset of a general immune response.
In my study, I provide a temporal time course of embryo resorption. Four stages of the resorption process were described in detail: first the conceptus exhibited growth retardation, second, bradycardia and pericardial edema were observed, third, further development ceased and the embryo died, and finally the embryo remnants were resorbed by maternal immune cells. During early gestation (day 7 and 8 of gestation), the first stage was characterized by a small embryonic cavity. The embryo and its membranes were ill defined or did not develop at all. The echodensity of the embryonic fluid increased and within one to two days, the embryo and its cavity disappeared and were transformed into echodense tissue surrounded by fluid filled caverns. During later gestational stages (day 9 to 11), the resorption prone conceptus was one day behind normal siblings in its development. Growth retarded conceptuses exhibited bradycardia and ultimately cessation of heart beat. The corresponding histological sections showed apoptotic cells in the embryo proper while the placenta was still intact. In the subsequent process first the embryo and then its membranes disappeared.
I also describe in depth, the process of embryonic perishment and the subsequent degradation of the implantation site. Specific markers for macrophages (F4/80), neutrophils (MPo-7), and lymphocytes (B220) were used and apoptotic cells were detected via Caspase 3 staining. The process commenced with the apoptosis of the embryo proper. Early in the gestation (day 8), I observed an inflammatory process located in the decidua capsularis, which led to its disintegration. A massive maternal hemorrhage occurred at the decidua basalis. Degraded material and maternal erythrocytes were found in the uterine lumen. At later gestation (day 9) when the embryo proper has increased in size, the inflammatory process seen on the decidua capsularis resulted in its rupture and the release of the embryo proper into uterine lumen. I suggest that the release of the dead embryo into the uterine cavity occurring between days 9 and 11 of pregnancy might help to escape the immune privileged environment of the implantation site. The degradation of the placenta seems to follow a different pathway. - Früherkennung embryonaler Postimplantationsstörungen mittels Ultraschallbiomikroskopie und die Rolle des maternalen Immunsystems -
Die spontane Resorption von Embryonen stellt ein massives Problem in der Humanmedizin, der landwirtschaftlichen Tierproduktion und in Erhaltungszuchtprogrammen dar. Im Mausmodell wurden die dafür zugrundeliegenden Ursachen und Mechanismen bereits untersucht. Die meisten dieser Studien basieren allerdings auf postmortalen Untersuchungen, wodurch sie massiven Beschränkungen unterliegen, da die embryonalen Strukturen einem schnellen Zerfall unterliegen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es eine zuverlässige Methode zur Identifikation von Embryonenresorptionen bei lebenden Tieren mittels hochauflösendem Ultraschall in möglichst frühen Stadien zu entwickeln. Diese Methode soll unser Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen erweitern und weitere Untersuchungen hierzu ermöglichen insbesondere da eine Aktivierung der allgemeinen Immunantwort vermieden wird.
In meiner Studie präsentiere ich einen zeitlichen Zeitverlauf der Embryo Resorption. Vier Stadien des Resorptionsprozesses wurden im Detail beschrieben. Im ersten Stadium zeigt der Embryo eine Wachstumsverzögerung. Im zweiten Stadium werden Bradykardie und periphere Ödeme beobachtet. Im dritten Stadium kommt es zum Stillstand der weiteren Entwicklung und der Embryo stirbt. Im vierten und finalen Stadium findet die Resorption der Embryonenreste durch die maternalen Immunzellen statt. Während der frühen Trächtigkeit (Tag 7 und 8 der Trächtigkeit) wird das erste Stadium durch eine kleine embryonale Höhle charakterisiert. Der Embryo und seine Fruchthüllen stellen sich im Ultraschall nur unklar dar oder haben sich in der Gänze nicht entwickelt. Die Echodichte der Embryonalflüssigkeit ist erhöht und der Embryo und sein Hohlraum verschwinden innerhalb von ein bis zwei Tagen und werden umgewandelt in ein echodichtes Gewebe welches von einer flüssigkeitsgefüllten Kaverne umgeben ist. Im späteren Trächtigkeitsstadium (Tag 9 bis 11) zeigt der für die Resorption anfällige Embryo eine im Vergleich mit seinen Wurfgeschwistern um einen Tag verzögerte Entwicklung. Der im Wachstum zurückgebliebene Embryo wies eine Bradykardie auf und stellt schließlich den Herzschlag ein. Die korrespondierenden histologischen Gewebeschnitte zeigen zum Embryo zugehörige apoptotische Zellen, während die Plazenta weiterhin intakt ist. Im nachfolgenden Prozess verschwanden zunächst der Embryo und später die zugehörigen Fruchthüllen.
Ich beschreibe im Detail den Prozess des Embryonaltods und die anschließende Zersetzung des Implantationsortes. Spezifische Marker wurden verwendet um Makrophagen (F4/80), neutrophile Granulozyten (MPo-7) und Lymphozyten (B220) zu detektieren. Apoptotische Zellen wurden mittels Caspase 3-Nachweis identifiziert. Der Prozess begann mit dem Nachweis von Apoptose in den embryonalen Zellen. In der frühen Phase der Trächtigkeit (Tag 8) wird eine entzündlicher Prozess in der Decidua capsularis, welcher ihren Zerfall auslöste beobachtet. Eine massive maternale Blutung wurde an der Decidua basalis beobachtet. Das untergehende Embryonalgewebe und die maternalen Erythrozyten wurden im Uteruslumen nachgewiesen. In der späteren Trächtigkeit (Tag 9), in der der Embryo vergrößert war, resultierte der entzündliche Prozess auf der Decidua capsularis, in dessen Ruptur und in der Freisetzung des Embryos in das Uteruslumen. Ich schließe aus die Beobachtungen, dass die Freisetzung des toten Embryos in das Uteruslumen, die zwischen dem 9. und 11. Trächtigkeitstag auftritt, dabei helfen könnte der bevorzugten Immunantwort in der Umgebung des Implantationsortes zu entgehen. Der Abbau der Plazenta scheint einem anderen Weg zu folgen.
In my study, I provide a temporal time course of embryo resorption. Four stages of the resorption process were described in detail: first the conceptus exhibited growth retardation, second, bradycardia and pericardial edema were observed, third, further development ceased and the embryo died, and finally the embryo remnants were resorbed by maternal immune cells. During early gestation (day 7 and 8 of gestation), the first stage was characterized by a small embryonic cavity. The embryo and its membranes were ill defined or did not develop at all. The echodensity of the embryonic fluid increased and within one to two days, the embryo and its cavity disappeared and were transformed into echodense tissue surrounded by fluid filled caverns. During later gestational stages (day 9 to 11), the resorption prone conceptus was one day behind normal siblings in its development. Growth retarded conceptuses exhibited bradycardia and ultimately cessation of heart beat. The corresponding histological sections showed apoptotic cells in the embryo proper while the placenta was still intact. In the subsequent process first the embryo and then its membranes disappeared.
I also describe in depth, the process of embryonic perishment and the subsequent degradation of the implantation site. Specific markers for macrophages (F4/80), neutrophils (MPo-7), and lymphocytes (B220) were used and apoptotic cells were detected via Caspase 3 staining. The process commenced with the apoptosis of the embryo proper. Early in the gestation (day 8), I observed an inflammatory process located in the decidua capsularis, which led to its disintegration. A massive maternal hemorrhage occurred at the decidua basalis. Degraded material and maternal erythrocytes were found in the uterine lumen. At later gestation (day 9) when the embryo proper has increased in size, the inflammatory process seen on the decidua capsularis resulted in its rupture and the release of the embryo proper into uterine lumen. I suggest that the release of the dead embryo into the uterine cavity occurring between days 9 and 11 of pregnancy might help to escape the immune privileged environment of the implantation site. The degradation of the placenta seems to follow a different pathway. - Früherkennung embryonaler Postimplantationsstörungen mittels Ultraschallbiomikroskopie und die Rolle des maternalen Immunsystems -
Die spontane Resorption von Embryonen stellt ein massives Problem in der Humanmedizin, der landwirtschaftlichen Tierproduktion und in Erhaltungszuchtprogrammen dar. Im Mausmodell wurden die dafür zugrundeliegenden Ursachen und Mechanismen bereits untersucht. Die meisten dieser Studien basieren allerdings auf postmortalen Untersuchungen, wodurch sie massiven Beschränkungen unterliegen, da die embryonalen Strukturen einem schnellen Zerfall unterliegen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es eine zuverlässige Methode zur Identifikation von Embryonenresorptionen bei lebenden Tieren mittels hochauflösendem Ultraschall in möglichst frühen Stadien zu entwickeln. Diese Methode soll unser Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen erweitern und weitere Untersuchungen hierzu ermöglichen insbesondere da eine Aktivierung der allgemeinen Immunantwort vermieden wird.
In meiner Studie präsentiere ich einen zeitlichen Zeitverlauf der Embryo Resorption. Vier Stadien des Resorptionsprozesses wurden im Detail beschrieben. Im ersten Stadium zeigt der Embryo eine Wachstumsverzögerung. Im zweiten Stadium werden Bradykardie und periphere Ödeme beobachtet. Im dritten Stadium kommt es zum Stillstand der weiteren Entwicklung und der Embryo stirbt. Im vierten und finalen Stadium findet die Resorption der Embryonenreste durch die maternalen Immunzellen statt. Während der frühen Trächtigkeit (Tag 7 und 8 der Trächtigkeit) wird das erste Stadium durch eine kleine embryonale Höhle charakterisiert. Der Embryo und seine Fruchthüllen stellen sich im Ultraschall nur unklar dar oder haben sich in der Gänze nicht entwickelt. Die Echodichte der Embryonalflüssigkeit ist erhöht und der Embryo und sein Hohlraum verschwinden innerhalb von ein bis zwei Tagen und werden umgewandelt in ein echodichtes Gewebe welches von einer flüssigkeitsgefüllten Kaverne umgeben ist. Im späteren Trächtigkeitsstadium (Tag 9 bis 11) zeigt der für die Resorption anfällige Embryo eine im Vergleich mit seinen Wurfgeschwistern um einen Tag verzögerte Entwicklung. Der im Wachstum zurückgebliebene Embryo wies eine Bradykardie auf und stellt schließlich den Herzschlag ein. Die korrespondierenden histologischen Gewebeschnitte zeigen zum Embryo zugehörige apoptotische Zellen, während die Plazenta weiterhin intakt ist. Im nachfolgenden Prozess verschwanden zunächst der Embryo und später die zugehörigen Fruchthüllen.
Ich beschreibe im Detail den Prozess des Embryonaltods und die anschließende Zersetzung des Implantationsortes. Spezifische Marker wurden verwendet um Makrophagen (F4/80), neutrophile Granulozyten (MPo-7) und Lymphozyten (B220) zu detektieren. Apoptotische Zellen wurden mittels Caspase 3-Nachweis identifiziert. Der Prozess begann mit dem Nachweis von Apoptose in den embryonalen Zellen. In der frühen Phase der Trächtigkeit (Tag 8) wird eine entzündlicher Prozess in der Decidua capsularis, welcher ihren Zerfall auslöste beobachtet. Eine massive maternale Blutung wurde an der Decidua basalis beobachtet. Das untergehende Embryonalgewebe und die maternalen Erythrozyten wurden im Uteruslumen nachgewiesen. In der späteren Trächtigkeit (Tag 9), in der der Embryo vergrößert war, resultierte der entzündliche Prozess auf der Decidua capsularis, in dessen Ruptur und in der Freisetzung des Embryos in das Uteruslumen. Ich schließe aus die Beobachtungen, dass die Freisetzung des toten Embryos in das Uteruslumen, die zwischen dem 9. und 11. Trächtigkeitstag auftritt, dabei helfen könnte der bevorzugten Immunantwort in der Umgebung des Implantationsortes zu entgehen. Der Abbau der Plazenta scheint einem anderen Weg zu folgen.
| Erscheinungsdatum | 22.01.2018 |
|---|---|
| Verlagsort | Berlin |
| Sprache | englisch |
| Themenwelt | Veterinärmedizin |
| Schlagworte | Animal Models • Apoptosis • embryonic resorption • Embryos • immune response • Macrophages • mice • neutrophil • Reproductive Health • ultrasonography • uterine tissue |
| ISBN-10 | 3-86387-853-1 / 3863878531 |
| ISBN-13 | 978-3-86387-853-5 / 9783863878535 |
| Zustand | Neuware |
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