Validation of the ovine fetus as an experimental model for the human myelomeningocele defect

ABSTRACT

PURPOSE: To produce a myelomeningocele-like human defect in the ovine fetus and validate this experimental model in our population. METHODS: A prospective study on 12 pregnant sheep of a crossed Hampshire/Down breed where a spinal defect was surgically created between Day 75 and Day 77 after conception. The technique consisted of a hysterotomy with exposure of fetal hind limbs and tail up to the mid spine. Fetal skin, paravertebral muscles, and 4 posterior spinal arches were excised, exposing the spinal cord. Duramater was opened and the medulla was incised until the medullar canal. Animals were euthanized at 139 days of gestation for fetal evaluation. The central nervous system was submitted to post-mortem magnetic resonance imaging (MRI) and the spine was submitted to pathological examination. RESULTS: The defect was created in 13 fetuses and 5 survived. Mean gestational age at necropsy was 121.6 days (varying from 93 to 145 days). Macroscopically, the defect was present in 4 cases. Microscopy revealed a flattened medulla with disappearance of the medullar canal and disruption of normal medullar architecture with neuronal apoptosis and/or fusion of the piamater and duramater. The MRI showed herniation of the cerebellum into the cervical canal and syringomyelia. CONCLUSIONS: The surgically produced defect mimics the defect found in the human fetus, including the Arnold-Chiari malformation. Post-mortem MRI was used for the first time in our study and proved an excellent alternative for demonstrating the cerebellar herniation. We standardized the technique for creating the defect in our population.

RESUMO

OBJETIVO: Produzir um defeito semelhante a meningomielocele humana em feto de ovinos, validando este modelo experimental, em nosso meio. MÉTODOS: Estudo prospectivo com 12 ovelhas de cruzamento das raças Hampshire e Down, onde um defeito na coluna foi criado cirurgicamente com 75 a 77 dias de gestação. A técnica consistiu em histerotomia com exposição das patas traseiras e cauda até a metade da coluna fetal. Foram retirados pele, musculatura paravertebral e 4 arcos vertebrais posteriores, expondo a medula. A dura foi aberta e uma incisão até o canal medular foi realizada. O sacrifício foi realizado com 139 dias de gestação para avaliação fetal. O sistema nervoso central foi submetido a ressonância magnética (REMA) post-mortem e a coluna foi submetida a exame anátomo-patológico. RESULTADOS: O defeito foi criado em 13 fetos e 5 sobreviveram. A idade gestacional média da necropsia foi de 121,6 dias (variando de 93 a 145 dias). Macroscopicamente o defeito estava presente em 4 casos. A microscopia revelou achatamento da medula, com desaparecimento do canal medular e desarranjo da citoarquitetura medular com apoptose neuronal e/ou fusão da pia e dura-máter. A REMA demonstrou herniação do cerebelo para o canal cervical e siringomelia. CONCLUSÕES: O defeito produzido foi muito semelhante à meningomielocele em fetos humanos, levando inclusive à mal-formação de Arnold-Chiari. A REMA post-mortem, utilizada de forma inédita neste estudo, demonstrou ser uma excelente alternativa para demonstrar a presença da herniação do cerebelo. A técnica para produzir o defeito foi padronizada em nosso meio.