ב Vivo מחקר בזמן אמת של השפעות התרופות על זרימת הדם התרדמה בעובר השחלה
Summary
הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה להעברת תרופות וחומרים משני ביטוי גנים באופן פריווסקולרי בעובר מתפתח ברחם . חשוב לציין, ניתן למדוד את ההשפעה של תרופות/סוכנים על זרימת הדם עם התקדמות ההריון.
Abstract
יכולתו של אורגניזם לשמור על זרימת דם קבועה למוח בתגובה לעליות פתאומיות בלחץ הדם המערכתי (BP) ידועה בשם ויסות עצמי מוחי (CAR), המתרחש בעורק התרדמה. בניגוד ליילודים במועד מלא, יילודים מוקדמים אינם מסוגלים להפחית את זרימת הדם במוח (CBF) בתגובה לעלייה בBP המערכתי. אצל פגים, זה חושף את כלי הדם המוחיים השבירים ללחצי זילוח גבוהים, מה שמוביל לקרע שלהם ולנזק מוחי. מחקרי Ex vivo באמצעות מיוגרפיה של חוטים הראו כי עורקי התרדמה מעוברים בטווח הקרוב מתכווצים בתגובה להפעלת קולטני אלפא 1 אדרנרגיים. תגובה זו קהה בעובר הפג. לפיכך, כדי לבחון את התפקיד של alpha1-AR in vivo, מוצגת כאן גישה חדשנית לקביעת ההשפעות של תרופות על מקטע עורקי התרדמה in vivo בעובר שחלתי במהלך ההתקדמות ההתפתחותית של ההריון. הנתונים המוצגים מדגימים מדידה בו זמנית של זרימת הדם ולחץ הדם בעובר. מערכת המסירה ההיקפית יכולה לשמש לביצוע מחקר ארוך טווח במשך מספר ימים. יישומים נוספים לשיטה זו יכולים לכלול מערכות העברת נגיפים כדי לשנות את ביטוי הגנים בקטע של עורק התרדמה. שיטות אלה יכולות להיות מיושמות על כלי דם אחרים באורגניזם הגדל ברחם , כמו גם באורגניזמים בוגרים.
Introduction
לידה גורמת ללחץ על העובר, ויש עלייה ניכרת ברמות קטכולאמין, הורמון הלחץ העיקרי 1,2. זה מעלה את BP המערכתי, ואם לחץ זה מועבר לנימי המוח השבירים דרך עורקי התרדמה, זה יכול להוביל לקרעשלהם 3,4,5. נחשולים ב- BP מערכתי נמנעים מלהגיע למוח על ידי התכווצות עורקי התרדמה בעובר לטווח מלא. עם זאת, מנגנון זה אינו מפותח בפגים, וזה אחראי לסבירות גבוהה משמעותית לנזק מוחי בפגים 4,5.
כיום לא קיימת שיטה מתאימה לבחינת הבשלת המסלולים המעורבים בוויסות זרימת הדם התרדמתי עם עוברים מתפתחים. מחקרים אלה על זרימת דם התרדמה ו vasoresponsiveness הם חיוניים הן מנקודת מבט מדעית בסיסית והן מנקודת מבט קלינית. כיום, כדי לקבוע את המסלולים המולקולריים המעורבים בוויסות התכווצות העורקים, השיטה הסטנדרטית כוללת בידוד מקטעי העורקים לאחר המוות. לאחר מכן, הניסויים נערכים באמצעות מיוגרפיה של חוטים כדי לקבוע את התכווצות כלי הדם של מולקולות פרמקולוגיות שונות המגדירות את מסלולי הבקרה המעורבים בהתכווצות עורקים 6,7. יש לציין כי ממצאי ex vivo אינם מסוגלים לשכפל באופן מלא את סביבת in vivo בגלל ויסות זרימת הדם במעלה ובמורד הזרם של עורק התרדמה. לפיכך, המחקר הנוכחי נועד לפתח טכניקה שיכולה לקבוע את ההשפעות של כימיקלים או חומרים vasoresponsive על זרימת הדם בעורק in vivo.
מתודולוגיית המסירה הפריווסקולרית המתוארת במאמר זה מספקת גישה in vivo לחקר ההשפעה של מניפולציה פרמקולוגית או גנטית של מסלולי איתות על מקטעי עורקים שונים. בשיטה זו ניתן לתמרן את לחץ הדם של העובר ואת זרימת הדם של התרדמה. בנוסף, ניסויים בעוברי כבשים מודגמים לחקר ההשפעות של מולקולות איתות בעובר מתפתח. יש לקוות שהמתודולוגיה המפורטת שתוצג תוביל למחקרים חדשים בתחום מחקרי זרימת הדם, במיוחד ביחס לפיזיולוגיה ופתולוגיה של העובר.
Protocol
Representative Results
Discussion
נכון לעכשיו, לא קיימת שיטה לבחינת התכווצות כלי הדם והתרחבותם in vivo בתגובה לתרכובות תרופות ומניפולציה גנטית. כסטנדרט בתחום, זרימת הדם in vivo נמדדת על ידי בדיקות זרימת דופלר, מיקרוספרות ומולקולות רדיואקטיביות כגון מים טריטיים. עם זאת, כדי לתפעל את תפקודי הקולטנים או את האיתות במורד הז…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
כספים פנימיים מאוניברסיטת אריזונה שימשו למחקרים אלה.
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).
