Summary

פרוטוקול התעמלות שחייה ושיטות טיפול בחולדות בהריון

Published: April 05, 2024
doi:

Summary

כאן, אנו מציגים פרוטוקול להגדרת שיטות גידול חולדות, נהלי אימון שחייה ופרוטוקולי הנקה לאחר הרבייה עבור חולדות הרות לאחר אימון. פרוטוקול זה מספק מודל חייתי לחקר ההשפעות של פעילות גופנית אימהית במהלך ההריון על צאצאים והמנגנונים העומדים בבסיסה.

Abstract

המקורות ההתפתחותיים של תפיסת הבריאות והמחלות מדגישים את ההשפעה של סביבות מוקדמות על מחלות כרוניות לא מידבקות כמו סוכרת, מחלות לב וכלי דם וסרטן. מחקרים שהשתמשו במודלים של בעלי חיים בדקו כיצד גורמים אימהיים כגון תת-תזונה, תזונת יתר, השמנת יתר וחשיפה לכימיקלים או היפוקסיה משפיעים על התפתחות העובר ובריאות הצאצאים, מה שמוביל לבעיות כמו משקל לידה נמוך, לחץ דם גבוה, דיסליפידמיה ותנגודת לאינסולין. בהתחשב בשכיחות הגוברת של עודף משקל והשמנת יתר בקרב נשים בגיל הפוריות, התערבויות יעילות הן קריטיות. פעילות גופנית אימהית במהלך ההריון התפתחה כהתערבות מרכזית, המועילה הן לאם והן לצאצאים ומפחיתה את הסיכון למחלות. מחקר זה משווה את ההבדלים בין שלושה מודלים של התעמלות על חולדות הרות: ריצה רצונית על גלגלים, הליכונים ממונעים ושחייה. שחייה היא האפשרות המועילה ביותר בשל רמות העצימות הבטוחות והמבוקרות שלה. פרוטוקול זה מפרט את שיטות גידול החולדות, אימוני שחייה במהלך ההריון ופרוטוקולי הנקה לאחר הרבייה. מודל זה, המתאים למיני חולדות ועכברים שונים, שימושי לחקר היתרונות של פעילות גופנית אימהית על בריאות הצאצאים ובריאות בין-דורית.

Introduction

תפיסת המקורות ההתפתחותיים של בריאות ומחלות (DOHaD) התפתחה בשני העשורים האחרונים, אשר הראתה כי השפעות סביבתיות במהלך ההתפתחות המוקדמת משפיעות על הסיכון לתהליכים פתופיזיולוגיים מאוחרים יותר הקשורים למחלות כרוניות לא מידבקות (NCD), במיוחד סוכרת, מחלות לב וכלי דם וסוגים מסוימים של סרטן1. במהלך השלב הפלסטי ביותר של התפתחות העובר, שבו הצאצאים נחשפים לסביבה תוך רחמית, האינטראקציה בין הגן לסביבה וזילוח הרחם הם גורמים מכריעים בתכנות מחדש של העובר2. מחקרים קודמים השתמשו בעיקר במודלים של בעלי חיים כדי לחקור את ההשפעות המזיקות, כגון תת-תזונה אימהית, תזונת יתר או השמנת יתר במהלך ההריון, וחשיפה טרום לידתית לכימיקלים או היפוקסיה, על התפתחות העובר והשפעות פנוטיפיות ארוכות טווח בצאצאים3. זה יצר משקל לידה נמוך וגדילה מאוחרת יותר ויצר השפעות שליליות על צאצאים, כולל לחץ דם גבוה, דיסליפידמיה, ותנגודת לאינסולין4. מכיוון ששיעור עודף המשקל וההשמנה עולה במהירות בקרב נשים בגיל הפוריות, יש צורך דחוף בהקמת התערבויות יעילות למניעת העברה בין-דורית של הפרעות אימהיות מזיקות אלה, שיש להן השפעה חשובה על בריאות האוכלוסייה 5,6.

פעילות גופנית מוכרת זה מכבר כטיפול מונע חשוב לסוכרת מסוג 2, יתר לחץ דם ומספר מחלות אחרות7. פעילות גופנית במהלך ההריון יש השפעות מועילות עבור האם ומעניק השפעות מועילות על הצאצאים, ובכך להפחית את העברת המחלה האימהית לצאצאים8. מספר שנים של מחקר הוכיחו את הבטיחות של פעילות גופנית ואת היתרונות העמוקים שלה, כולל הפחתה משמעותית במצבי הריון נפוצים כגון סוכרת הריונית 9,10. בכל הנוגע לבטיחות האם והעובר, ביצוע אימוני התעמלות ופרוטוקולים לאחר הנקה הוא מאתגר.

דוד11ואח’ תיאר מודלים של פעילות גופנית בבעלי חיים החלים על מחקר בריאות הלב וכלי הדם. לשלושת דגמי ההתעמלות הנפוצים, ריצה רצונית על גלגלים, הליכונים ממונעים ושחייה, יש יתרונות וחסרונות. הגלגל הרצוני הפועל מחקה באופן הדוק את ההתנהגות המוטורית של חולדות, ומאפשר להן לנוע בהתאם לשעון הביולוגי שלהן. עם זאת, סוג זה של תרגיל דורש ויסות מדויק יותר של אינטנסיביות ומשך. ההליכון הממונע יכול לשלוט בעצימות, בנפח ובמשך האימון, אך לעיתים הוא זקוק לגירוי חשמלי, שעלול לעורר לחץ פיזי ופסיכולוגי אצל בעלי החיים. שחייה נמצאת בשימוש נרחב במחקרי מכרסמים בשל יכולת השחייה המובנית של חולדות, אשר יכולות גם למנוע גירוי חשמלי או נזק מכני לרגליים ולזנבות שלהן12. במחקרים על מודלים של התעמלות טרום לידתית13,14, שחייה היא שיטת פעילות גופנית נפוצה. ככל שההריון מתקדם והבטן של החולדה מתנפחת, תרגילי הליכון וריצת גלגלים עלולים לגרום למגע חוזר ונשנה של הבטן עם משטחים קשים. לעומת זאת, סביבת המים בשחייה מספקת ציפה, ומפחיתה את הסיכון לפציעות הקשורות לפעילות גופנית עבור בעלי חיים בהריון.

פרוטוקול זה מציג את שיטות גידול החולדות, כיצד לבצע את אימוני השחייה במהלך ההריון, ואת פרוטוקולי ההנקה לאחר הרבייה עבור חולדות הרות לאחר האימון. מודל זה של אימוני שחייה בהריון יכול להיות מיושם על מגוון רחב של מיני חולדות ועכברים, מה שעשוי לספק מודל מכרסמים שימושי לחקירה עתידית באמצעות מודלים מבוססי בעלי חיים כדי לחקור את המנגנונים המווסתים את ההשפעות המיטיבות של פעילות גופנית אימהית על בריאות הצאצאים ואת היתרונות של פעילות גופנית לאורך דורות.

Protocol

כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי הוועדה האתית לבעלי חיים באוניברסיטת הספורט בבייג’ינג ובוצעו בהתאם להנחיות המכונים הלאומיים לבריאות (NIH) ולחוקים הסיניים להגנה על בעלי חיים ולהנחיות מוסדיות. 1. הזדווגות והאכלת חולדות רכשו חולדות נקבות Wistar…

Representative Results

בחלק שיטות הרבייה של חולדות (איור 1), אנו קובעים את מחזור הייחום של נקבות חולדות על-ידי ביצוע שקופיות הפרשת נרתיק כדי להגביר את שיעור ההצלחה של הרבייה. מחזור הייחום של החולדות נמשך 4-5 ימים, כולל פרואסטרוס, ייחום, מטסטרוס ודיסטרוס. נקבות חולדות במטסטרוס או בד…

Discussion

מחקר זה נועד לבסס תוכנית פעילות גופנית ישימה עבור חולדות הרות, כולל שיטות הזדווגות מפורטות של חולדות, פרוטוקולים לאימוני שחייה ושיטות מחקר להערכת אינדיקטורים פיזיולוגיים בעוברים. פיתחנו מודל אימון שחייה טרום לידתי באמצעות תרגול, עם פתרונות מתאימים לבעיות פוטנציאליות ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (32071174, 32200941, 32371183 ו-31771312).

Materials

Caliper Mitutoyo Measuring Instruments (Shanghai) Co., Ltd 530-101 N15 Fetus dissect
Circular water bucket Naliya N/A Rat swimming
Experimental Surgical Instrument  Shenzhen RWD Life Technology Co., LTD SP0001-G Fetus dissect
Glass Microscope Slides Jiangsu Shitai experimental equipment Co., LTD 80312-3161 Vaginal smear
Glass petri dish Merck Life Technologies BR455751-10EA Offspring rearing
Hairdryer Panasonic EH-WNE5H Post-swimming care
Information Card Zhongke Life Science SS3 Rat mating
Isoflurane Shenzhen RWD Life Technology Co., LTD R510-22-10 Fetus dissect
Light microscope Olympus IX71-F22PH Vaginal smear
Mating cage Zhongke Life Science SS3 Rat mating
Medical Absorbent Cotton Hongxiang Sanitary Materials Co., LTD N/A The pregnant rats are anticipating giving birth
Rodent Anesthesia Machine, Gas Anesthesia Shenzhen RWD Life Technology Co., LTD R500IE Fetus dissect
Rodent breeding feed Beijing Huafukang Biotechnology Co., LTD 1032 Pregnant rat feeding
Rodent maintenance feed Beijing Huafukang Biotechnology Co., LTD 1022 Offspring rearing
Rodent sunflower seeds Jolly JP241 Nutritional supplement
Soundproof cotton Kufu Medical Instrument N/A The pregnant rats are anticipating giving birth
Sterile Cotton Swab (2 mm diameter) Kufu Medical Instrument N/A Vaginal smear
Sterile gauze Kufu Medical Instrument N/A Fetus dissect
Stroke-physiological Saline Solution (0.9% NaCl) Shandong Hualu Pharmaceutical Co., LTD N/A Vaginal smear
Thermometer Beekman organism N/A The monitoring of rat swimming
Towels Grace N/A Post-swimming care
Transparent plastic container Naliya N/A Swimming adaptive training
Ultraviolet light Merck Life Technologies Z169633-1EA Post-swimming care
Water heater Haier EC6001-Q6S Rat swimming
Weight Scale Electronlc Acale JM.A10001 Body weight measurement
Wistar Rats Vital river Laboratory Animal Technology Co., LTD N/A Experiment

References

  1. Hanson, M. A., Gluckman, P. D. Early developmental conditioning of later health and disease: Physiology or pathophysiology. Physiol Rev. 94 (4), 1027-1076 (2014).
  2. Calkins, K., Devaskar, S. U. Fetal origins of adult disease. Curr Probl Pediatr Adolesc Health Care. 41 (6), 158-176 (2011).
  3. Chavatte-Palmer, P., Tarrade, A., Rousseau-Ralliard, D. Diet before and during pregnancy and offspring health: The importance of animal models and what can be learned from them. Int J Environ Res Public Health. 13 (6), 586 (2016).
  4. Lapehn, S., Paquette, A. G. The placental epigenome as a molecular link between prenatal exposures and fetal health outcomes through the dohad hypothesis. Curr Environ Health Rep. 9 (3), 490-501 (2022).
  5. Shrestha, A., Prowak, M., Berlandi-Short, V. M., Garay, J., Ramalingam, L. Maternal obesity: A focus on maternal interventions to improve health of offspring. Front Cardiovasc Med. 8, 696812 (2021).
  6. Haire-Joshu, D., Tabak, R. Preventing obesity across generations: Evidence for early life intervention. Annu Rev Public Health. 37, 253-271 (2016).
  7. Kusuyama, J., Alves-Wagner, A. B., Makarewicz, N. S., Goodyear, L. J. Effects of maternal and paternal exercise on offspring metabolism. Nat Metab. 2 (9), 858-872 (2020).
  8. Blaize, A. N., Pearson, K. J., Newcomer, S. C. Impact of maternal exercise during pregnancy on offspring chronic disease susceptibility. Exerc Sport Sci Rev. 43 (4), 198-203 (2015).
  9. Hinman, S. K., Smith, K. B., Quillen, D. M., Smith, M. S. Exercise in pregnancy: A clinical review. Sports Health. 7 (6), 527-531 (2015).
  10. Acog committee. Physical activity and exercise during pregnancy and the postpartum period: Acog committee opinion, number 804. Obstet Gynecol. 135 (4), e178-e188 (2020).
  11. Poole, D. C., et al. Guidelines for animal exercise and training protocols for cardiovascular studies. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 318 (5), H1100-H1138 (2020).
  12. Beleza, J., et al. Self-paced free-running wheel mimics high-intensity interval training impact on rats’ functional, physiological, biochemical, and morphological features. Front Physiol. 10, 593 (2019).
  13. August, P. M., Rodrigues, K. D. S., Klein, C. P., Dos Santos, B. G., Matté, C. Influence of gestational exercise practice and litter size reduction on maternal care. Neurosci Lett. 741, 135454 (2021).
  14. Li, S., et al. Prenatal exercise reprograms the development of hypertension progress and improves vascular health in shr offspring. Vascul Pharmacol. 139, 106885 (2021).
  15. Li, S., et al. Exercise during pregnancy enhances vascular function via epigenetic repression of ca(v)1.2 channel in offspring of hypertensive rats. Life Sci. 231, 116576 (2019).
  16. Musial, B., et al. Exercise alters the molecular pathways of insulin signaling and lipid handling in maternal tissues of obese pregnant mice. Physiol Rep. 7 (16), e14202 (2019).
  17. Dos Santos, A. S., et al. Resistance exercise was safe for the pregnancy and offspring’s development and partially protected rats against early life stress-induced effects. Behav Brain Res. 445, 114362 (2023).
  18. Barnes, M. D., Heaton, T. L., Goates, M. C., Packer, J. M. Intersystem implications of the developmental origins of health and disease: Advancing health promotion in the 21st century. Healthcare. 4 (3), 45 (2016).
  19. Bakrania, B. A., George, E. M., Granger, J. P. Animal models of preeclampsia: Investigating pathophysiology and therapeutic targets. Am J Obstet Gynecol. 226, S973-S987 (2022).
  20. Ferrari, N., et al. Exercise during pregnancy and its impact on mothers and offspring in humans and mice. J Dev Orig Health Dis. 9 (1), 63-76 (2018).
  21. Lerman, L. O., et al. Animal models of hypertension: A scientific statement from the american heart association. Hypertension. 73 (6), e87-e120 (2019).
  22. Mangwiro, Y. T. M., et al. Exercise initiated during pregnancy in rats born growth restricted alters placental mtor and nutrient transporter expression. J Physiol. 597 (7), 1905-1918 (2019).
  23. Kim, H., Lee, S. H., Kim, S. S., Yoo, J. H., Kim, C. J. The influence of maternal treadmill running during pregnancy on short-term memory and hippocampal cell survival in rat pups. Int J Dev Neurosci. 25 (4), 243-249 (2007).
  24. Harris, J. E., et al. Exercise-induced 3′-sialyllactose in breast milk is a critical mediator to improve metabolic health and cardiac function in mouse offspring. Nat Metab. 2 (8), 678-687 (2020).
  25. Zhang, Y., et al. Maternal exercise represses nox4 via sirt1 to prevent vascular oxidative stress and endothelial dysfunction in shr offspring. Front Endocrinol. 14, 1219194 (2023).
  26. Shan, M., et al. Maternal exercise upregulates the DNA methylation of agtr1a to enhance vascular function in offspring of hypertensive rats. Hypertens Res. 46 (3), 654-666 (2023).

Play Video

Cite This Article
Ni, Z., Cao, J., Shan, M., Zhang, Y., Shi, L. Swimming Exercise Protocol and Care Methods for Pregnant Rats. J. Vis. Exp. (206), e66577, doi:10.3791/66577 (2024).

View Video