في الجسم الحي دراسة في الوقت الحقيقي لتأثيرات الدواء على تدفق الدم السباتي في جنين الأغنام
Summary
يصف هذا البروتوكول طريقة لتوصيل الأدوية والعوامل المعدلة للتعبير الجيني حول الأوعية الدموية في الجنين النامي في الرحم . الأهم من ذلك ، يمكن قياس تأثير الأدوية / العوامل على تدفق الدم مع تطور الحمل.
Abstract
تعرف قدرة الكائن الحي على الحفاظ على تدفق دم مستمر إلى الدماغ استجابة للارتفاعات المفاجئة في ضغط الدم النظامي (BP) باسم التنظيم الذاتي الدماغي (CAR) ، والذي يحدث في الشريان السباتي. على عكس حديثي الولادة الناضجين، فإن حديثي الولادة الخدج غير قادرين على تقليل تدفق الدم الدماغي (CBF) استجابة لزيادة ضغط الدم الجهازي. في حديثي الولادة الخدج ، يعرض هذا الأوعية الدماغية الهشة لضغوط نضح عالية ، مما يؤدي إلى تمزقها وتلف الدماغ. أظهرت الدراسات خارج الجسم الحي باستخدام التصوير العضلي السلكي أن الشرايين السباتية من الأجنة على المدى القريب تنقبض استجابة لتنشيط مستقبلات ألفا 1 الأدرينالية. هذه الاستجابة ضعيفة في الجنين الخدج. وبالتالي ، لدراسة دور alpha1-AR في الجسم الحي ، يتم تقديم هنا نهج مبتكر لتحديد آثار الأدوية على الجزء الشرياني السباتي في الجسم الحي في جنين أغنام أثناء التقدم التنموي للحمل. توضح البيانات المقدمة القياس المتزامن لتدفق دم الجنين وضغط الدم. يمكن استخدام نظام الولادة حول الأوعية لإجراء دراسة طويلة الأجل على مدار عدة أيام. يمكن أن تشمل التطبيقات الإضافية لهذه الطريقة أنظمة توصيل فيروسية لتغيير التعبير عن الجينات في جزء من الشريان السباتي. يمكن تطبيق هذه الطرق على الأوعية الدموية الأخرى في الكائن الحي المتنامي في الرحم وكذلك في الكائنات البالغة.
Introduction
الولادة تسبب الإجهاد للجنين ، وهناك زيادة كبيرة في مستويات الكاتيكولامين ، هرمون التوتر الرئيسي 1,2. هذا يرفع ضغط الدم الجهازي ، وإذا انتقل هذا الضغط إلى الشعيرات الدموية الهشة في الدماغ عبر الشرايين السباتية ، فقد يؤدي ذلك إلى تمزقها3،4،5. يتم منع الطفرات في ضغط الدم الجهازية من الوصول إلى الدماغ عن طريق انقباض الشرايين السباتية في الجنين كامل المدة. ومع ذلك ، لم يتم تطوير هذه الآلية في الجنين الخدج ، وهذا هو المسؤول عن احتمال أعلى بكثير لتلف الدماغ في الأجنة الخدج 4,5.
حاليا ، لا توجد طريقة مناسبة لفحص نضوج المسارات المشاركة في تنظيم تدفق الدم السباتي مع الأجنة النامية. هذه الدراسات حول تدفق الدم السباتي والاستجابة للأوعية حاسمة من كل من العلوم الأساسية والمنظورات السريرية. حاليا ، لتحديد المسارات الجزيئية المشاركة في تنظيم انقباض الشرايين ، تتضمن الطريقة القياسية عزل الأجزاء الشريانية بعد الوفاة. بعد ذلك ، يتم إجراء التجارب باستخدام التصوير العضلي السلكي لتحديد انقباض الأوعية للجزيئات الدوائية المختلفة التي تحدد المسارات التنظيمية التي ينطوي عليها انقباض الشرايين 6,7. وتجدر الإشارة إلى أن النتائج خارج الجسم الحي غير قادرة على تكرار البيئة في الجسم الحي بشكل كامل بسبب تنظيم تدفق الدم في المنبع والمصب للشريان السباتي. وبالتالي ، تهدف الدراسة الحالية إلى تطوير تقنية يمكنها تحديد آثار المواد الكيميائية أو العوامل المستجيبة للأوعية على تدفق الدم في الشريان في الجسم الحي.
توفر منهجية التوصيل حول الأوعية الموصوفة في هذه المقالة نهجا في الجسم الحي لدراسة تأثير التلاعب الدوائي أو الجيني لمسارات الإشارات على قطاعات الشرايين المختلفة. باستخدام هذه الطريقة ، يمكن للمرء التلاعب بضغط دم الجنين وتدفق الدم السباتي. بالإضافة إلى ذلك ، يتم عرض التجارب على أجنة الأغنام لدراسة آثار جزيئات الإشارة في الجنين النامي. نأمل أن تؤدي المنهجية التفصيلية المقدمة إلى تحقيقات جديدة في مجال دراسات تدفق الدم ، خاصة فيما يتعلق بفسيولوجيا الجنين وعلم الأمراض.
Protocol
Representative Results
Discussion
حاليا ، لا توجد طريقة لفحص انقباض الأوعية وتضخمها في الجسم الحي استجابة لمركبات الأدوية والتلاعب بالجينات. كمعيار في هذا المجال ، يتم قياس تدفق الدم في الجسم الحي بواسطة مجسات تدفق دوبلر ، والكريات المجهرية ، والجزيئات المشعة مثل الماء المضاعف. ومع ذلك ، للتلاعب بوظائف المستقبل?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم استخدام الأموال الداخلية من جامعة أريزونا لهذه الدراسات.
Materials
| Aaron Bovie Electrosurgical Cautery | Henry Schein, Inc | 5905974 | |
| Aaron Bovie Electrosurgical Generator | Henry Schein, Inc | 1229913 | |
| Alfalfa Pellets | Sacate Pellet Mills, Inc. Maricopa AZ | 100-80 | |
| Analog to Digital Converter | ADI Instruments | Powerlab | |
| Babcock forceps | Roboz Surgicals | RS8020 | |
| Bridge Amplifier | ADI Instruments | Bridge Amplifier | |
| Castroviejo scissors | Roboz Surgicals | RS5650SC | |
| Diazepam | Henry Schein, Inc | 1278188 | |
| Endotracheal Tube | Henry Schein, Inc | 7020408 | |
| Flow Probes | Transonic Systems Inc. | MC2PSS-JS-WC100-CRS10-GC, MC3PSS-LS-WC100-CRS10-GC | |
| Heparin | Henry Schein, Inc | 1162406 | |
| Isoflurane | Henry Schein, Inc | 1182097 | |
| Ketamine | Henry Schein, Inc | 1273383 | |
| Ketoprofen | Zoetis Inc., Kalamazoo, MI | Ketofen | |
| Manifold Pump Tubing | Fisher Scientific | 14-190-508 | |
| Metzenbaum scissors | Roboz Surgicals | RS6010 | |
| Narkomed 4 Anesthesia Machine | North American Dräger | Narkomed 4 | |
| Normal Saline | Fisher Scientific | Z1376 | |
| penicillin G procaine suspension | Henry Schein, Inc | 7455874 | |
| phenylbutazone | VetOne Boise, ID | 510226 | |
| Phenylephrine | Sigma Aldrich Inc. | P1240000 | |
| Pivodine Scrub | VetOne | 510094 | Germicidal cleanser |
| PowerLab | ADInstruments | Data acquisition hardware device | |
| Pulse Oximeter | Amazon Inc. | UT100V | |
| Tygon Tubing | Fisher Scientific | ND-100-80 | |
| V-Top Surgical Table | VetLine Veterinary Classic Surgery | TSP-4010 | |
| Wound Clips | Fisher Scientific | 10-001-024 |
References
- Lagercrantz, H., Slotkin, T. A. The "stress" of being born. Scientific American. 254 (4), 100-107 (1986).
- Ronca, A. E., Abel, R. A., Ronan, P. J., Renner, K. J., Alberts, J. R. Effects of labor contractions on catecholamine release and breathing frequency in newborn rats. Behavioral Neuroscience. 120 (6), 1308-1314 (2006).
- Czynski, A., et al. Cerebral autoregulation is minimally influenced by the superior cervical ganglion in two- week-old lambs, and absent in preterm lambs immediately following delivery. PLoS One. 8 (12), e82326 (2013).
- Ballabh, P. Pathogenesis and prevention of intraventricular hemorrhage. Clinics in Perinatology. 41 (1), 47-67 (2014).
- Ballabh, P. Intraventricular hemorrhage in premature infants: Mechanism of disease. Pediatric Research. 67 (1), 1-8 (2010).
- Goyal, R., Goyal, D., Chu, N., Van Wickle, J., Longo, L. Cerebral artery alpha-1 AR subtypes: High altitude long-term acclimatization responses. PLoS One. 9 (11), e112784 (2014).
- Goyal, R., Mittal, A., Chu, N., Zhang, L., Longo, L. D. alpha(1)-Adrenergic receptor subtype function in fetal and adult cerebral arteries. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 298 (1), H1797-H1806 (2010).
- Goyal, D., Goyal, R. Developmental maturation and alpha-1 adrenergic receptors-mediated gene expression changes in ovine middle cerebral arteries. Scientific Reports. 8 (1), 1772 (2018).
- Goyal, R., et al. Maturation and the role of PKC-mediated contractility in ovine cerebral arteries. American Journal of Physiology – Heart and Circulatory Physiology. 297 (6), H2242-H2252 (2009).
- Gratton, R., Carmichael, L., Homan, J., Richardson, B. Carotid arterial blood flow in the ovine fetus as a continuous measure of cerebral blood flow. Journal of the Society for Gynecologic Investigation. 3 (2), 60-65 (1996).
- Bishai, J. M., Blood, A. B., Hunter, C. J., Longo, L. D., Power, G. G. Fetal lamb cerebral blood flow (CBF) and oxygen tensions during hypoxia: a comparison of laser Doppler and microsphere measurements of CBF. Journal of Physiology. 546, 869-878 (2003).
- Ashwal, S., Dale, P. S., Longo, L. D. Regional cerebral blood flow: studies in the fetal lamb during hypoxia, hypercapnia, acidosis, and hypotension). Pediatric Research. 18 (12), 1309-1316 (1984).
