In vivo Küçükbaş Fetüste Karotis Kan Akışı Üzerindeki İlaç Etkilerinin Gerçek Zamanlı Çalışması
Summary
Bu protokol, in utero gelişmekte olan bir fetüste perivasküler olarak ilaç ve gen ekspresyon modifiye edici ajanların verilmesi için bir yöntemi tanımlamaktadır. Daha da önemlisi, ilaçların/ajanların kan akışı üzerindeki etkisi gebeliğin ilerlemesi ile ölçülebilir.
Abstract
Bir organizmanın sistemik kan basıncındaki (BP) ani dalgalanmalara yanıt olarak beyne sabit bir kan akışını sürdürme yeteneği, karotis arterde meydana gelen serebral otoregülasyon (CAR) olarak bilinir. Tam süreli yenidoğanların aksine, preterm yenidoğanlar artmış sistemik BP’ye yanıt olarak serebral kan akışını (CBF) azaltamazlar. Preterm yenidoğanlarda bu, kırılgan serebral damarları yüksek perfüzyon basınçlarına maruz bırakarak yırtılmalarına ve beyin hasarına yol açar. Tel miyografi kullanılarak yapılan ex vivo çalışmalar, yakın dönem fetüslerden alınan karotis arterlerin adrenerjik alfa1 reseptörlerinin aktivasyonuna yanıt olarak daraldığını göstermiştir. Bu yanıt preterm fetüste körelir. Bu nedenle, alfa1-AR’nin in vivo rolünü incelemek, burada sunulan, gebeliğin gelişimsel ilerlemesi sırasında ilaçların in vivo bir karotis arter segmenti üzerindeki etkilerini belirlemek için yenilikçi bir yaklaşımdır. Sunulan veriler, fetal kan akışının ve kan basıncının aynı anda ölçüldüğünü göstermektedir. Perivasküler dağıtım sistemi, birkaç gün boyunca uzun süreli bir çalışma yapmak için kullanılabilir. Bu yöntem için ek uygulamalar, karotis arterin bir segmentindeki genlerin ekspresyonunu değiştirmek için viral dağıtım sistemlerini içerebilir. Bu yöntemler, yetişkin organizmaların yanı sıra uteroda büyüyen organizmadaki diğer kan damarlarına da uygulanabilir.
Introduction
Doğum, fetüste strese neden olur ve ana stres hormonuolan katekolamin seviyelerinde önemli bir artış olur 1,2. Bu, sistemik kan basıncını yükseltir ve bu basınç karotis arterler yoluyla kırılgan beyin kılcal damarlarına iletilirse, bu onların yırtılmasına yol açabilir 3,4,5. Sistemik BP’deki dalgalanmaların, tam süreli fetüste karotis arterlerin daralması ile beyne ulaşması engellenir. Bununla birlikte, bu mekanizma preterm fetüste gelişmemiştir ve bu, preterm fetüslerde beyin hasarı olasılığının önemli ölçüde daha yüksek olmasından sorumludur 4,5.
Şu anda, gelişmekte olan fetüslerle karotis kan akışını düzenlemede yer alan yolların olgunlaşmasını incelemek için uygun bir yöntem yoktur. Karotis kan akımı ve vazosensitivite üzerine yapılan bu çalışmalar hem temel bilim hem de klinik açıdan çok önemlidir. Günümüzde, arteriyel kontraktilitenin düzenlenmesinde rol oynayan moleküler yolakları belirlemek için standart yöntem, postmortem arter segmentlerinin izole edilmesini içermektedir. Daha sonra, arteriyel kontraktilitede yer alan düzenleyici yolları tanımlayan farklı farmakolojik moleküllerin vazokontraktilitesini belirlemek için tel miyografi kullanılarak deneyler yapılır 6,7. Dikkat çekici bir şekilde, ex vivo bulgular, karotis arterin yukarı ve aşağı akışındaki kan akışı regülasyonu nedeniyle in vivo ortamı tam olarak kopyalayamıyor. Bu nedenle, bu çalışma, vazosensitif kimyasalların veya ajanların bir arterdeki kan akışı üzerindeki etkilerini in vivo olarak belirleyebilecek bir teknik geliştirmeyi amaçlamıştır.
Bu makalede açıklanan perivasküler dağıtım metodolojisi, sinyal yolaklarının farmakolojik veya genetik manipülasyonunun farklı arteriyel segmentler üzerindeki etkisini incelemek için in vivo bir yaklaşım sağlar. Bu yöntemi kullanarak, fetal kan basıncını ve karotis kan akışını manipüle edebilirsiniz. Ek olarak, gelişmekte olan bir fetüste sinyal moleküllerinin etkilerini incelemek için koyun fetüsleri ile yapılan deneyler gösterilmiştir. Umarım, sağlanan ayrıntılı metodoloji, özellikle fetal fizyoloji ve patoloji ile ilgili olarak kan akışı çalışmaları alanında yeni araştırmalara yol açacaktır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Şu anda, ilaç bileşiklerine ve gen manipülasyonuna yanıt olarak in vivo olarak damar kontraktilitesini ve dilatasyonunu incelemek için hiçbir yöntem yoktur. Sahada standart olarak, in vivo kan akışı, Doppler akış probları, mikro küreler ve tritiye su gibi radyoaktif moleküller ile ölçülür. Bununla birlikte, reseptörlerin işlevlerini veya aşağı akış sinyalizasyonunu manipüle etmek için hayvanlar kurban edilir ve arteriyel segmentlerin izolasyonunu takiben organ banyolarında …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışmalar için Arizona Üniversitesi’nden okul içi fonlar kullanıldı.
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).
