بروتوكول تمارين السباحة وطرق الرعاية للفئران الحوامل
Summary
نقدم هنا بروتوكولا لتحديد طرق تربية الفئران وإجراءات التدريب على السباحة وبروتوكولات التمريض بعد التكاثر للفئران الحوامل بعد التدريب. يوفر هذا البروتوكول نموذجا حيوانيا لدراسة آثار ممارسة الأم أثناء الحمل على النسل وآلياته الأساسية.
Abstract
يسلط مفهوم الأصول التنموية للصحة والمرض الضوء على تأثير البيئات المبكرة على الأمراض المزمنة غير المعدية مثل السكري وأمراض القلب والأوعية الدموية والسرطان. بحثت الدراسات التي تستخدم النماذج الحيوانية في كيفية تأثير عوامل الأم مثل نقص التغذية والإفراط في التغذية والسمنة والتعرض للمواد الكيميائية أو نقص الأكسجة على نمو الجنين وصحة النسل ، مما يؤدي إلى مشاكل مثل انخفاض الوزن عند الولادة وارتفاع ضغط الدم وعسر شحميات الدم ومقاومة الأنسولين. ونظرا لتزايد انتشار زيادة الوزن والسمنة بين النساء في سن الإنجاب، فإن التدخلات الفعالة أمر بالغ الأهمية. برزت ممارسة الأم أثناء الحمل كتدخل رئيسي ، يفيد كل من الأم والنسل ويقلل من خطر الإصابة بالأمراض. تقارن هذه الدراسة الاختلافات بين ثلاثة نماذج تمرين على الفئران الحوامل: الجري الطوعي على العجلات ، وأجهزة المشي الآلية ، والسباحة. السباحة هي الخيار الأكثر فائدة بسبب مستويات شدتها الآمنة والخاضعة للرقابة. يفصل هذا البروتوكول طرق تربية الفئران ، والتدريب على السباحة أثناء الحمل ، وبروتوكولات التمريض بعد التكاثر. هذا النموذج ، المناسب لمختلف أنواع الفئران والفئران ، مفيد لدراسة فوائد تمرين الأم على صحة النسل والعافية بين الأجيال.
Introduction
ظهر مفهوم الأصول التنموية للصحة والمرض (DOHaD) على مدى العقدين الماضيين ، والذي أظهر أن التأثيرات البيئية أثناء التطور المبكر تؤثر على خطر العمليات الفيزيولوجية المرضية اللاحقة المرتبطة بالأمراض المزمنة غير المعدية (NCD) ، وخاصة مرض السكري وأمراض القلب والأوعية الدموية وبعض أنواع السرطان1. خلال المرحلة الأكثر تجميلا من نمو الجنين ، حيث يتعرض النسل للبيئة داخل الرحم ، يعد التفاعل الجيني والبيئي والتروية الرحمية من العوامل الحاسمة لإعادة برمجة الجنين2. استخدمت الدراسات السابقة في الغالب نماذج حيوانية للتحقيق في الآثار الضارة ، مثل نقص التغذية لدى الأمهات ، أو الإفراط في التغذية ، أو السمنة أثناء الحمل ، والتعرض قبل الولادة للمواد الكيميائية أو نقص الأكسجة ، على نمو الجنين وتأثيرات النمط الظاهري طويلة المدى في النسل3. أدى ذلك إلى انخفاض الوزن عند الولادة والنمو اللاحق وأنتج آثارا ضارة على النسل ، بما في ذلك ارتفاع ضغط الدم وعسر شحميات الدم ومقاومة الأنسولين4. نظرا لأن معدل زيادة الوزن والسمنة يتزايد بسرعة بين النساء في سن الإنجاب ، فإن هناك حاجة ماسة إلى إنشاء تدخلات فعالة لمنع انتقال هذه الاضطرابات النفاسية الضارة بين الأجيال ، والتي لها تأثير مهم على صحة السكان 5,6.
منذ فترة طويلة تم التعرف على ممارسة كعلاج وقائي مهم لمرض السكري من النوع 2 وارتفاع ضغط الدم والعديد من الأمراض الأخرى7. ممارسة الرياضة أثناء الحمل لها آثار مفيدة للأم وتمنح آثارا مفيدة على النسل ، مما يقلل من انتقال الأم للمرض إلى النسل8. أظهرت عدة سنوات من الأبحاث سلامة التمرين وفوائده العميقة ، بما في ذلك التخفيضات الكبيرة في حالات الحمل الشائعة مثل داء السكري الحملي 9,10. فيما يتعلق بسلامة الأم والجنين ، فإن إجراء التدريب على التمارين الرياضية وبروتوكولات ما بعد التمريض يمثل تحديا.
ديفيد11وآخرون. وصف نماذج التمارين الحيوانية المطبقة على أبحاث صحة القلب والأوعية الدموية. نماذج التمارين الثلاثة شائعة الاستخدام ، الجري الطوعي للعجلات ، المطاحن الآلية ، والسباحة ، لها مزايا وعيوب. تحاكي العجلة الإرادية التي تعمل عن كثب السلوك الحركي للفئران ، مما يمكنها من التحرك وفقا لإيقاعها اليومي. ومع ذلك ، يحتاج هذا النوع من التمارين إلى تنظيم أكثر دقة للشدة والمدة. يمكن لجهاز المشي الميكانيكي التحكم في شدة التمرين وحجمه ومدته ، ولكنه يحتاج في بعض الأحيان إلى تحفيز كهربائي ، مما قد يؤدي إلى إجهاد جسدي في. تستخدم السباحة على نطاق واسع في دراسات القوارض بسبب قدرة السباحة المتأصلة للفئران ، والتي يمكن أن تتجنب أيضا التحفيز الكهربائي أو الأضرار الميكانيكية لأقدامها وذيولها12. في الدراسات التي أجريت على نماذج تمارين ما قبل الولادة13,14 ، تعد السباحة طريقة تمرين شائعة الاستخدام. مع تقدم الحمل وتضخم بطن الفئران ، قد تتسبب تمارين الجري على جهاز المشي والعجلات في ملامسة متكررة للبطن مع الأسطح الصلبة. في المقابل ، توفر البيئة المائية في السباحة الطفو ، مما يقلل من خطر الإصابات المرتبطة بالتمارين الرياضية للحيوانات الحامل.
يعرض هذا البروتوكول طرق تربية الفئران ، وكيفية أداء تدريب السباحة أثناء الحمل ، وبروتوكولات التمريض بعد التكاثر للفئران الحوامل بعد التدريب. يمكن تطبيق نموذج التدريب على السباحة الحوامل هذا على مجموعة واسعة من أنواع الفئران والفئران ، والتي قد توفر بالتالي نموذجا مفيدا للقوارض للتحقيق المستقبلي باستخدام النماذج القائمة على لدراسة الآليات التي تنظم الآثار المفيدة لممارسة الأم على صحة النسل وفوائد التمرين عبر الأجيال.
Protocol
Representative Results
Discussion
تهدف هذه الدراسة إلى إنشاء برنامج تمرين عملي للفئران الحوامل ، بما في ذلك طرق تزاوج الفئران التفصيلية ، وبروتوكولات التدريب على السباحة ، وطرق البحث لتقييم المؤشرات الفسيولوجية في الأجنة. لقد طورنا نموذجا للتدريب على ممارسة السباحة قبل الولادة من خلال الممارسة ، مع حلو…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (32071174 و 32200941 و 32371183 و 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
- Hanson, M. A., Gluckman, P. D. Early developmental conditioning of later health and disease: Physiology or pathophysiology. Physiol Rev. 94 (4), 1027-1076 (2014).
- Calkins, K., Devaskar, S. U. Fetal origins of adult disease. Curr Probl Pediatr Adolesc Health Care. 41 (6), 158-176 (2011).
- 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).
- 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).
- 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).
- Haire-Joshu, D., Tabak, R. Preventing obesity across generations: Evidence for early life intervention. Annu Rev Public Health. 37, 253-271 (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- Acog committee. Physical activity and exercise during pregnancy and the postpartum period: Acog committee opinion, number 804. Obstet Gynecol. 135 (4), e178-e188 (2020).
- 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).
- 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).
- 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).
- Li, S., et al. Prenatal exercise reprograms the development of hypertension progress and improves vascular health in shr offspring. Vascul Pharmacol. 139, 106885 (2021).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Lerman, L. O., et al. Animal models of hypertension: A scientific statement from the american heart association. Hypertension. 73 (6), e87-e120 (2019).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
