نهج أخذ العينات 4-السفينة إلى الدراسات التكاملية من فسيولوجيا المشيمة الإنسان<em> في فيفو</em
Summary
نقدم طريقة مفصلة لدراسة علم وظائف الأعضاء المشيمة الإنسان في الجسم الحي على المدى. الأسلوب يجمع بين أخذ عينات الدم من السفن الواردة والصادرة على الجانبين الأم والجنين من المشيمة مع قياسات الموجات فوق الصوتية من حجم تدفق الدم والأوعية الأنسجة المشيمة.
Abstract
المشيمة البشرية غير قابلة للوصول للغاية للبحث في حين لا يزال في الرحم . وبالتالي فإن الفهم الحالي لعلم وظائف الأعضاء المشيمة الإنسان في الجسم الحي يعتمد إلى حد كبير على الدراسات الحيوانية، على الرغم من التنوع الكبير بين الأنواع في التشريح المشيمة، ديناميكا الدم ومدة الحمل. الغالبية العظمى من الدراسات المشيمة البشرية هي دراسات نضح خارج الجسم الحي أو في المختبر دراسات الأرومة الغاذية. على الرغم من الدراسات في المختبر والنماذج الحيوانية ضرورية، استقراء النتائج من هذه الدراسات إلى المشيمة البشرية في الجسم الحي غير مؤكد. ونحن نهدف إلى دراسة علم وظائف الأعضاء المشيمة البشرية في الجسم الحي على المدى، وتقديم بروتوكول مفصل من هذه الطريقة. استغلال الدخول داخل البطن إلى الوريد الرحمي فقط قبل شق الرحم خلال العملية القيصرية المخطط لها، نقوم بجمع عينات الدم من السفن الواردة والصادرة على الجانبين الأم والجنين من المشيمة. عند الجمع بين كونقياسات الترشيح من عينات الدم مع قياسات تدفق الدم حجم، ونحن قادرون على تحديد المشيمة وامتصاص الجنين والافراج عن أي مركب. وعلاوة على ذلك، عينات الأنسجة المشيمة من نفس أزواج الأم والجنين يمكن أن توفر قياسات كثافة الناقل والنشاط والجوانب الأخرى من وظائف المشيمة في الجسم الحي . من خلال هذا الاستخدام التكاملي لطريقة أخذ العينات من 4 سفن ونحن قادرون على اختبار بعض المفاهيم الحالية لنقل المغذيات المشيمة والتمثيل الغذائي في الجسم الحي ، سواء في حالات الحمل العادية والمرضية. وعلاوة على ذلك، فإن هذه الطريقة تمكن من تحديد المواد التي يفرزها المشيمة لدورة الأمهات، والتي يمكن أن تكون مساهمة هامة في البحث عن المؤشرات الحيوية للخلل المشيمة.
Introduction
وفقا للمعاهد الوطنية للصحة، الولايات المتحدة الأمريكية، المشيمة هو الجهاز الأقل تفهما في جسم الإنسان 1 ، 2 ، 3 . فمن الصعب الوصول إلى ودراسة المشيمة البشرية في الجسم الحي دون فرض مخاطر غير أخلاقية على الحمل المستمر. ولذلك، فإن دراسات وظيفة المشيمة في الإنسان تستند إلى حد كبير على نماذج في المختبر و فيفو السابقين . وقد أجريت غالبية الدراسات السابقة في الجسم الحي من نقل المشيمة والتمثيل الغذائي في الحيوانات 4 ، 5 ، 6 . ومع ذلك، كما هيكل المشيمة وظائف تختلف اختلافا كبيرا بين الأنواع، يجب أن يتم استقراء النتائج من الحيوانات للإنسان بحذر. فقط عدد قليل من الإنسان أصغر في الدراسات المجراة وقد حققت المشيمة وامتصاص الجنين والنقل في ظل الطبيعي الفسيولوجيةولم يستكشف أي منها النقل المتكامل للعديد من المركبات 7 و 8 و 9 و 10 و 11 و 12 و 13 . وتوضح هذه الدراسات الأساسية أنه في الدراسات المجراة من المشيمة البشرية هي ممكنة، وأنها قد تخدم عدة أغراض. أولا، المفاهيم الحالية لوظائف المشيمة المستمدة أساسا من في المختبر ، خارج الجسم الحي والحيوان دراسات يمكن اختبارها في بيئة الإنسان، وبالتالي توفير رؤية جديدة وأكثر تحديدا في المشيمة البشرية. ثانيا، خصائص المشيمة مختلة المرتبطة نمو الجنين الشاذة، تسمم الحمل، وسكري الأم، ومتلازمة التمثيل الغذائي وغيرها من الاضطرابات الأيضية الأمهات يمكن وصفها بشكل أفضل. ثالثا، الإنسان في الدراسات المجراة توفر فرصة لتطوير التشخيصتيك والأدوات التنبؤية من وظيفة المشيمة.
على هذه الخلفية كنا تهدف إلى إنشاء مجموعة شاملة من البيانات الفسيولوجية للتحقيق وظيفة المشيمة الإنسان في الجسم الحي. خلال عملية قيصرية المخطط لها، نستغل الوصول داخل البطن إلى الوريد الرحمي لجمع عينات الدم من السفن الواردة والصادرة على الجانبين الأم والجنين من المشيمة (طريقة أخذ العينات 4-السفينة). وتستخدم هذه العينات لحساب الاختلافات تركيز الشرايين المقترنة من المواد الغذائية وغيرها من المواد 14 . بالإضافة إلى ذلك، نقيس حجم تدفق الدم على جانبي المشيمة عن طريق الموجات فوق الصوتية. وبالتالي، امتصاص المشيمة والجنين من أي مركب قد يكون كميا. وعلاوة على ذلك، فمن الممكن لتحديد المواد الصادرة عن المشيمة إلى الأمهات والجنين التعاميم 15 ، 16 ، 17 . عند الجمعد مع المعلمات السريرية للأم والطفل، وتحليلات المشيمة والأنسجة الأخرى ذات الصلة، وهذا الأسلوب لديه القدرة المثيرة لدمج العديد من جوانب وظائف المشيمة في الجسم الحي في نفس أزواج الأم والجنين.
Protocol
Representative Results
Discussion
طريقة أخذ العينات من 4 أوعية للمشيمة ذات صلة بثلاثة أغراض رئيسية. أولا، يمكن استخدامه لدراسة كيفية تناول المواد المحددة من قبل المشيمة على الجانب الأمهات وربما نقلها إلى الدورة الدموية السري والجنين، كما يتضح من الجلوكوز والدراسات الأحماض الأمينية لدينا. ثانيا، …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
أولا وقبل كل شيء، نشكر بصدق الأمهات اللاتي شاركن في هذا المشروع. بعد ذلك، نعترف بجميع الموظفين الذين ساعدوا ويسهلوا إجراءات أخذ العينات، طبيب التخدير، طبيب التخدير ممرضة والممرضات الجراحية. ولم يكن ممكنا تحقيق هذا المشروع دون تمويل من هيئة الصحة الإقليمية في جنوب شرق النرويج والوحدة الاستشارية النرويجية المعنية بصحة المرأة، وجامعة أوسلو، والتمويل المحلي المقدم من مستشفى جامعة أوسلو.
Materials
| Maternal body composition | |||
| Impedance scale | Tanita | or similar | |
| Ultrasound measurements | |||
| Sequoia 512 ultrasound machine | Acuson | equipped with a curved transducer with colour and pulsewave Doppler (frequency bandwidth 2-6 MHz) | |
| Blood samples | |||
| Arerial cannula | BD Medical | 682245 | or similar |
| 20cc Eccentric Luer Tip Syringe without Needle | Termo | SS-20ES | or similar. 3 needed. |
| 10cc Eccentric Luer Tip Syringe without Needle | Termo | SS-10ES | or similar. 9 needed. |
| 5cc 6% Luer Syringe without Needle | Termo | SS-05S1 | or similar. 2 needed. |
| Arterial blood gas syringe | Radiometer Medical | or similar. 4 needed. | |
| Sterile winged needle connected to flexible tubing, 21 gauge | Greiner Bio-One | 450081 | (intended for single use).3 needed. |
| Vacutainer tube 6 mL EDTA | Greiner Bio-One | 456043 | or similar. Label with sample site. 10 needed. |
| Vacutainer tube 5 ml LH Lithium Heparin Separator | Greiner Bio-One | 456305 | or similar. Label with sample site. 5 needed. |
| Vacutainer tube 6 mL Serum Clot Activator | Greiner Bio-One | 456089 | or similar. Label with sample site. 5 needed. |
| Vacutainer tube 3 ml 9NC Coagulation sodium citrate 3,2% | Greiner Bio-One | 454334 | or similar. Label with sample site. 5 needed. |
| Cryogenic vials, 2.0 mL | Corning | 430488 | or similar. Label with sample site, serum/type of plasma and ID. 90 needed. |
| Marked trays to transport the syringes | to transport the blood samples in the operation theatre | ||
| Rocker | for gentle mixing of the samples | ||
| Ice | in styrofoam box | ||
| Liquid nitrogen | in appropriate container | ||
| Placenta samples | |||
| Metal tray | |||
| Ice | in styrofoam box | ||
| Calibrated scale | |||
| Metal ruler | |||
| 1 M Phosphate buffered saline | Sigma | D1408 | or similar. Dilute 10 M to 1M before use |
| RNA stabilization solution | Sigma | R0901-500ML | or similar |
| Optimal Cutting Temperature (O.C.T.) compound | vwr | 361603E | or similar |
| Cryogenic vials, 2.0 mL | Corning | 430488 | or similar. Label with sample site. content and ID. 10 needed. |
| Centrifuge tubes, conical bottom 50 mL | Greiner Bio-One | 227,285 | or similar. Label with "RNA later", sample site and ID. 2 needed. |
| Liquid nitrogen | in appropriate container | ||
| Fetal body composition | |||
| Calibrated scale | |||
| Measuring tape |
References
- Jansson, T., Powell, T. L. Role of the placenta in fetal programming: underlying mechanisms and potential interventional approaches. Clin Sci (Lond). 113 (1), 1-13 (2007).
- Hanson, M. A., Gluckman, P. D. Early developmental conditioning of later health and disease: physiology or pathophysiology. Physiol Rev. 94 (4), 1027-1076 (2014).
- Guttmacher, A. E., Spong, C. Y. The human placenta project: it’s time for real time. Am J Obstet Gynecol. 213, 3-5 (2015).
- Battaglia, F. C., Regnault, T. R. Placental transport and metabolism of amino acids. Placenta. 22 (2-3), 145-161 (2001).
- Hay, W. W. Placental-fetal glucose exchange and fetal glucose metabolism. Trans Am Clin Climatol Assoc. 117, 321-339 (2006).
- Woollett, L. A. Review: Transport of maternal cholesterol to the fetal circulation. Placenta. 32, 218-221 (2011).
- Prenton, M. A., Young, M. Umbilical vein-artery and uterine arterio-venous plasma amino acid differences (in the human subject). J Obstet Gynaecol Br Commonw. 76 (5), 404-411 (1969).
- Cetin, I., et al. Plasma and erythrocyte amino acids in mother and fetus. Biol Neonate. 60 (2), 83-91 (1991).
- Filshie, G. M., Anstey, M. D. The distribution of arachidonic acid in plasma and tissues of patients near term undergoing elective or emergency Caesarean section. Br J Obstet Gynaecol. 85 (2), 119-123 (1978).
- Haberey, P. P., Schaefer, A., Nisand, I., Dellenbach, P. The fate and importance of fetal lactate in the human placenta -a new hypothesis. J Perinat Med. 10 (2), 127-129 (1982).
- Prendergast, C. H., et al. Glucose production by the human placenta in vivo. Placenta. 20 (7), 591-598 (1999).
- Metzger, B. E., Rodeck, C., Freinkel, N., Price, J., Young, M. Transplacental arteriovenous gradients for glucose, insulin, glucagon and placental lactogen during normoglycaemia in human pregnancy at term. Placenta. 6 (4), 347-354 (1985).
- Zamudio, S., et al. Hypoglycemia and the origin of hypoxia-induced reduction in human fetal growth. PLoS One. 5 (1), 8551 (2010).
- Holme, A. M., Roland, M. C., Lorentzen, B., Michelsen, T. M., Henriksen, T. Placental glucose transfer: a human in vivo study. PLoS One. 10 (2), 0117084 (2015).
- Holme, A. M., Roland, M. C., Henriksen, T., Michelsen, T. M. In vivo uteroplacental release of placental growth factor and soluble Fms-like tyrosine kinase-1 in normal and preeclamptic pregnancies. Am J Obstet Gynecol. 215 (6), 781-782 (2016).
- Paasche Roland, M. C., Lorentzen, B., Godang, K., Henriksen, T. Uteroplacental arterio-venous difference in soluble VEGFR-1 (sFlt-1), but not in soluble endoglin concentrations in preeclampsia. Placenta. 33 (3), 224-226 (2012).
- Brar, H. S., et al. Uteroplacental unit as a source of elevated circulating prorenin levels in normal pregnancy. Am J Obstet Gynecol. 155 (6), 1223-1226 (1986).
- Myatt, L., et al. Strategy for standardization of preeclampsia research study design. Hypertension. 63 (6), 1293-1301 (2014).
- Kiserud, T., Rasmussen, S. How repeat measurements affect the mean diameter of the umbilical vein and the ductus venosus. Ultrasound Obstet Gynecol. 11 (6), 419-425 (1998).
- Burton, G. J., et al. Optimising sample collection for placental research. Placenta. 35 (1), 9-22 (2014).
- Illsley, N. P., Wang, Z. Q., Gray, A., Sellers, M. C., Jacobs, M. M. Simultaneous preparation of paired, syncytial, microvillous and basal membranes from human placenta. Biochim Biophys Acta. 1029 (2), 218-226 (1990).
- Staff, A. C., Ranheim, T., Khoury, J., Henriksen, T. Increased contents of phospholipids, cholesterol, and lipid peroxides in decidua basalis in women with preeclampsia. Am J Obstet Gynecol. 180 (3), 587-592 (1999).
- Catalano, P. M., Thomas, A. J., Avallone, D. A., Amini, S. B. Anthropometric estimation of neonatal body composition. Am J Obstet Gynecol. 173 (4), 1176-1181 (1995).
- Ellis, K. J., et al. Body-composition assessment in infancy: air-displacement plethysmography compared with a reference 4-compartment model. Am J Clin Nutr. 85 (1), 90-95 (2007).
- Haugen, G., Kiserud, T., Godfrey, K., Crozier, S., Hanson, M. Portal and umbilical venous blood supply to the liver in the human fetus near term. Ultrasound Obstet Gynecol. 24 (6), 599-605 (2004).
- Acharya, G., et al. Experimental validation of uterine artery volume blood flow measurement by Doppler ultrasonography in pregnant sheep. Ultrasound Obstet Gynecol. 29 (4), 401-406 (2007).
- Wu, X., et al. Glutamate-glutamine cycle and exchange in the placenta-fetus unit during late pregnancy. Amino Acids. 47 (1), 45-53 (2015).
- Tuckey, R. C. Progesterone synthesis by the human placenta. Placenta. 26 (4), 273-281 (2005).
- Simmons, M. A., Meschia, G., Makowski, E. L., Battaglia, F. C. Fetal metabolic response to maternal starvation. Pediatr Res. 8 (10), 830-836 (1974).
- Simmons, M. A., Jones, M. D., Battaglia, F. C., Meschia, G. Insulin effect on fetal glucose utilization. Pediatr Res. 12 (2), 90-92 (1978).
- Bujold, E., et al. Evidence supporting that the excess of the sVEGFR-1 concentration in maternal plasma in preeclampsia has a uterine origin. J Matern Fetal Neonatal Med. 18 (1), 9-16 (2005).
- Jansson, T., Aye, I. L., Goberdhan, D. C. The emerging role of mTORC1 signaling in placental nutrient-sensing. Placenta. 33, 23-29 (2012).
- Cetin, I. Placental transport of amino acids in normal and growth-restricted pregnancies. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 110, 50-54 (2003).
