Protocole d’exercice de natation et méthodes de soins pour les rates gravides
Summary
Ici, nous présentons un protocole pour délimiter les méthodes d’élevage des rats, les procédures d’entraînement à la natation et les protocoles d’allaitement post-reproduction pour les rates enceintes après l’entraînement. Ce protocole fournit un modèle animal pour étudier les effets de l’exercice maternel pendant la grossesse sur la progéniture et ses mécanismes sous-jacents.
Abstract
Le concept des origines développementales de la santé et de la maladie met en évidence l’impact des environnements précoces sur les maladies chroniques non transmissibles comme le diabète, les maladies cardiovasculaires et le cancer. Des études utilisant des modèles animaux ont examiné comment des facteurs maternels tels que la dénutrition, la surnutrition, l’obésité et l’exposition à des produits chimiques ou l’hypoxie affectent le développement du fœtus et la santé de la progéniture, entraînant des problèmes tels que l’insuffisance pondérale à la naissance, l’hypertension artérielle, la dyslipidémie et la résistance à l’insuline. Compte tenu de la prévalence croissante du surpoids et de l’obésité chez les femmes en âge de procréer, des interventions efficaces sont essentielles. L’exercice maternel pendant la grossesse est devenu une intervention clé, bénéfique à la fois pour la mère et la progéniture et pour réduire le risque de maladie. Cette étude compare les différences de trois modèles d’exercice sur des rates gravides : la course volontaire à la roue, les tapis roulants motorisés et la natation. La natation est l’option la plus bénéfique en raison de ses niveaux d’intensité sûrs et contrôlés. Ce protocole détaille les méthodes d’élevage des rats, l’entraînement à la natation pendant la gestation et les protocoles d’allaitement après la reproduction. Ce modèle, adapté à diverses espèces de rats et de souris, est utile pour étudier les bienfaits de l’exercice maternel sur la santé de la progéniture et le bien-être intergénérationnel.
Introduction
Le concept des origines développementales de la santé et de la maladie (DOHaD) a émergé au cours des deux dernières décennies, ce qui a montré que les influences environnementales au cours du développement précoce affectent le risque de processus physiopathologiques ultérieurs associés aux maladies non transmissibles chroniques (MNT), en particulier le diabète, les maladies cardiovasculaires et certains types de cancer1. Au cours de la phase la plus plastique du développement fœtal, où la progéniture est exposée à l’environnement intra-utérin, l’interaction entre les gènes et l’environnement et la perfusion utéroplacentaire sont des facteurs cruciaux de la reprogrammation fœtale2. Des études antérieures ont principalement utilisé des modèles animaux pour étudier les effets néfastes, tels que la sous-nutrition maternelle, la surnutrition ou l’obésité pendant la grossesse, et l’exposition prénatale à des produits chimiques ou l’hypoxie, sur le développement fœtal et les effets phénotypiques à long terme chez la progéniture3. Cela a produit un faible poids à la naissance et une croissance plus tardive et a produit des effets néfastes sur la progéniture, notamment une pression artérielle élevée, une dyslipidémie et une résistance à l’insuline4. Étant donné que le taux de surpoids et d’obésité augmente rapidement chez les femmes en âge de procréer, il est urgent de mettre en place des interventions efficaces pour prévenir la transmission intergénérationnelle de ces troubles maternels délétères, qui ont un impact important sur la santé de la population 5,6.
L’exercice est reconnu depuis longtemps comme un traitement préventif important pour le diabète de type 2, l’hypertension et plusieurs autres maladies7. L’exercice pendant la grossesse a des effets bénéfiques pour la mère et confère des effets bénéfiques à la progéniture, réduisant ainsi la transmission maternelle de la maladie à la progéniture8. Plusieurs années de recherche ont démontré l’innocuité et les avantages profonds de l’exercice, y compris des réductions substantielles des conditions courantes de grossesse telles que le diabète sucré gestationnel 9,10. En ce qui concerne la sécurité maternelle et fœtale, la mise en œuvre d’un entraînement physique et de protocoles post-allaitement est un défi.
David11et al. décrit des modèles d’exercice chez l’animal applicables à la recherche en santé cardiovasculaire. Les trois modèles d’exercice couramment utilisés, la course volontaire sur roue, les tapis roulants motorisés et la natation, présentent des avantages et des inconvénients. La roue qui tourne volontairement imite étroitement le comportement locomoteur des rats, leur permettant de se déplacer selon leur rythme circadien. Cependant, ce type d’exercice nécessite une régulation plus précise de l’intensité et de la durée. Le tapis roulant motorisé peut contrôler l’intensité, le volume et la durée de l’exercice, mais il a parfois besoin d’une stimulation électrique, ce qui peut déclencher un stress physique et psychologique chez les animaux. La natation est largement utilisée dans les études sur les rongeurs en raison de la capacité de nage inhérente des rats, qui peut également éviter la stimulation électrique ou les dommages mécaniques à leurs pieds et à leur queue12. Dans des études sur des modèles d’exercices prénataux13,14, la natation est une modalité d’exercice couramment utilisée. Au fur et à mesure que la grossesse progresse et que l’abdomen du rat gonfle, les exercices de course sur tapis roulant et sur roues peuvent provoquer un contact répété de l’abdomen avec des surfaces dures. En revanche, l’environnement aquatique de la natation offre une flottabilité, ce qui réduit le risque de blessures liées à l’exercice pour les animaux en gestation.
Ce protocole présente les méthodes d’élevage des rats, comment effectuer l’entraînement à la natation pendant la grossesse et les protocoles d’allaitement post-reproduction pour les rates enceintes après l’entraînement. Ce modèle d’entraînement à la natation enceinte peut être appliqué à un large éventail d’espèces de rats et de souris, ce qui peut donc fournir un modèle de rongeur utile pour des recherches futures à l’aide de modèles basés sur des animaux pour étudier les mécanismes régulant les effets bénéfiques de l’exercice maternel sur la santé de la progéniture et les avantages de l’exercice à travers les générations.
Protocol
Representative Results
Discussion
Cette étude vise à établir un programme d’exercice réalisable pour les rates gravides, y compris des méthodes d’accouplement détaillées chez les rats, des protocoles d’entraînement à la natation et des méthodes de recherche pour évaluer les indicateurs physiologiques chez les fœtus. Nous avons développé un modèle d’entraînement à la natation prénatale par la pratique, avec des solutions correspondantes aux problèmes potentiels qui peuvent survenir dans le proto…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (32071174, 32200941, 32371183 et 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).
