Summary

生体内 ヒツジ胎児の頸動脈血流に対する薬物効果のリアルタイム研究

Published: April 28, 2023
doi:

Summary

本プロトコルは、 子宮内 発育中の胎児に血管周囲に薬物および遺伝子発現修飾剤を送達する方法を記述する。重要なことは、血流に対する薬物/薬剤の効果は、妊娠の進行とともに測定できることです。

Abstract

全身血圧(BP)の急激な上昇に反応して脳への一定の血流を維持する生物の能力は、頸動脈で発生する脳の自己調節(CAR)として知られています。正期産の新生児とは対照的に、早産児は全身血圧の増加に反応して脳血流(CBF)を低下させることができません。早産児では、脆弱な脳血管が高い灌流圧にさらされ、破裂や脳の損傷につながります。ワイヤー筋造影を用いた ex vivo 研究では、早産胎児の頸動脈がアドレナリン作動性α1受容体の活性化に応答して収縮することが実証されています。この反応は早産児では鈍くなります。したがって、 in vivoでのα1-ARの役割を調べるために、妊娠の発達過程におけるヒツジ胎児の in vivo 頸動脈セグメントに対する薬物の効果を決定するための革新的なアプローチがここに提示されます。提示されたデータは、胎児の血流と血圧の同時測定を示しています。血管周囲送達システムは、数日間にわたる長期研究を実施するために使用できます。この方法のさらなる用途としては、頸動脈の一部における遺伝子の発現を変化させるウイルス送達システムが含まれる可能性があります。これらの方法は、成体だけでなく、 胎内で 成長する生物の他の血管にも適用できます。

Introduction

出産は胎児にストレスを与え、主要なストレスホルモンであるカテコールアミンのレベルがかなり上昇します1,2。これにより全身血圧が上昇し、この圧力が頸動脈を介して脆弱な脳毛細血管に伝達されると、破裂につながる可能性があります3,4,5全身血圧の急増は、満期産の胎児の頸動脈の狭窄によって脳に到達するのを防ぎます。しかし、このメカニズムは早産児では発達しておらず、これが早産胎児の脳損傷の可能性が著しく高い原因となっています4,5

現在、発育中の胎児の頸動脈血流の調節に関与する経路の成熟を調べるための適切な方法は存在しません。頸動脈の血流と血管反応性に関するこれらの研究は、基礎科学と臨床の両方の観点から重要です。現在、動脈収縮性の調節に関与する分子経路を決定するために、標準的な方法は、死後に動脈セグメントを分離することを含む。次に、ワイヤー筋造影法を使用して実験を行い、動脈収縮性に関与する調節経路を定義するさまざまな薬理学的分子の血管収縮性を決定します6,7。注目すべきは、ex vivoの所見は、頸動脈の上流と下流の血流調節のために、in vivo環境を完全に再現できないことです。そこで、本研究では、血管応答性化学物質や薬剤が生体内の動脈血流に及ぼす影響を判定する技術の開発を目指した。

本稿で説明する血管周囲送達法は、シグナル伝達経路の薬理学的または遺伝子操作がさまざまな動脈セグメントに及ぼす影響を研究するための in vivo アプローチを提供します。この方法を用いることで、胎児の血圧や頸動脈の血流を操作することができます。さらに、発育中の胎児におけるシグナル伝達分子の影響を研究するために、羊の胎児を用いた実験が実証されています。うまくいけば、提供された詳細な方法論は、特に胎児の生理学と病理学に関連して、血流研究の分野で新しい研究につながるでしょう。

Protocol

本研究では、アリゾナ大学の動物管理委員会から動物実験の承認を得ました。2〜4歳の1回の交配、妊娠中のコロンビアランブイエの雌羊を本研究に使用しました。動物はアリゾナ大学羊ユニットから入手しました。 1.動物のメンテナンス 羊の牧場から動物を手に入れる。 在胎週数(dGA)の105日±5日から137日±5日で雌羊を実験室に輸送します。羊?…

Representative Results

局所的なin vivoでの血流操作を調べるために、α 1-ARアゴニストであるフェニレフリン(10μM)1mLを外部注入カテーテルで頸動脈の血管周囲腔に投与し、局所頸動脈血流への影響と全身血圧への影響を測定しました。図1Aは、近産の胎児ヒツジの全身血圧に何の影響も及ぼさずに頸動脈血流が有意に減少することを示しています。図1Bは、?…

Discussion

現在のところ、薬物化合物や遺伝子操作に応答した血管の収縮性や拡張を in vivo で調べる方法は存在しません。現場での標準として、 in vivo の血流量は、ドップラーフロープローブ、マイクロスフェア、およびトリチウム水などの放射性分子によって測定されます。しかし、受容体の機能や下流のシグナル伝達を操作するために、動物を犠牲にし、動脈セグメントを分離した後?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

これらの研究には、アリゾナ大学からの学内資金が使用されました。

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

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Cite This Article
Pendleton, A. L., Limesand, S. W., Goyal, R. In Vivo Real-Time Study of Drug Effects on Carotid Blood Flow in the Ovine Fetus. J. Vis. Exp. (194), e64551, doi:10.3791/64551 (2023).

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