4-כלי דגימה גישה ללימודים אינטגרטיביים של הפיזיולוגיה השליה האדם<em> בויבו</em
Summary
אנו מציגים שיטה מפורטת ללמוד פיזיולוגיה שליה אנושית ב vivo בטווח. השיטה משלבת דגימת דם מן הכלים הנכנסים והיוצאים על צדדי האם והעובר של השליה עם מדידות אולטראסאונד של זרימת הדם בנפח ודגימת רקמת השליה.
Abstract
השליה האנושית אינה נגישה במיוחד למחקר, בעוד שעדיין נמצא ברחם . ההבנה הנוכחית של הפיזיולוגיה השליה של האדם in vivo מבוססת אפוא במידה רבה על מחקרים בבעלי חיים, למרות המגוון הגבוה בין המינים באנטומיה שליה, המודינמיקה ומשך ההיריון. הרוב המכריע של מחקרים אנושיים השליה הם מחקרים vivo זלוף לשעבר או במבחנה מחקרים trophoblast. למרות במבחנה ומודלים של בעלי חיים חיוניים, אקסטרפולציה של תוצאות ממחקרים כאלה אל השליה האנושית in vivo אינו ברור. מטרתנו הייתה לחקור את הפיסיולוגיה של השליה האנושית ב- vivo , ולהציג פרוטוקול מפורט של השיטה. ניצול הגישה תוך intraabinal כדי הווריד הרחם ממש לפני החתך הרחם במהלך ניתוח קיסרי מתוכנן, אנו אוספים דגימות דם מן הכלים נכנסות ויוצאות על הצדדים האימהית והעובר של השליה. בעת שילוב conמידות מדידה מ דגימות דם עם נפח מדידות זרימת הדם, אנו יכולים לכמת שליה שליה ועובר ושחרור של כל המתחם. יתר על כן, דגימות רקמות שליה מן אותם זוגות העובר אותו יכול לספק מדידות של צפיפות טרנספורטר ופעילות היבטים אחרים של פונקציות השליה in vivo . באמצעות שימוש אינטגרטיבי זה בשיטת הדגימה של 4 כלי הדם אנו יכולים לבחון חלק מהמושגים הנוכחיים של העברת חומרים מזינים ושל חילוף החומרים ב vivo , הן בהריונות נורמליים ופתולוגיים. יתר על כן, שיטה זו מאפשרת זיהוי של חומרים מופרשים על ידי השליה כדי במחזור האם, אשר יכול להיות תרומה חשובה לחיפוש עבור סמנים ביולוגיים של תפקוד לקוי של השליה.
Introduction
על פי המכונים הלאומיים לבריאות, ארה"ב, השליה היא האיבר הכי פחות מובן בגוף האדם 1 , 2 , 3 . קשה לגשת וללמוד את השליה האנושית in vivo ללא הטלת סיכונים לא מוסריים על ההריון המתמשך. מחקרים על תפקוד שליה אצל האדם מבוססים אפוא במידה רבה על מודלים במבחנה ובבדיקות ex vivo . רוב מחקרים קודמים vivo של תחבורה השליה ומטבוליזם בוצעו בבעלי חיים 4 , 5 , 6 . עם זאת, כמו מבנה השליה פונקציות להשתנות במידה ניכרת בין המינים, אקסטרפולציה של תוצאות מבעלי חיים לבני אדם חייב להיעשות בזהירות. רק מספר קטן יותר של בני אדם במחקרי vivo חקר ספיגת שליה ועובר ותחבורה תחת פיזיולוגיה נורמליתאל, ואף אחד מהם לא חקר את ההעברה המשולבת של מספר תרכובות 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 . מחקרים בסיסיים אלה מראים כי במחקרים של vivo של השליה האנושית הם ריאליים, וכי הם עשויים לשרת מטרות אחדות. ראשית, מושגים עכשוויים של פונקציות השליה הנובעים בעיקר ממחקרים במבחנה , בחיות לשעבר ובבעלי חיים עשויים להיות נבדקים בסביבה אנושית ובכך לספק תובנה חדשה וספציפית יותר לשיליה האנושית. שנית, המאפיינים של השליה התפקודית הקשורה לצמיחה עוברית חריגה, רעלת הריון, סוכרת אימהית, תסמונת מטבולית והפרעות מטבוליות אימהיות אחרות יכולות להיות מאופיינות יותר. שלישית, האדם במחקרים vivo לספק הזדמנות לפתח אבחוניםטיק כלי ניבוי של תפקוד השליה.
על רקע זה התכוונו להקים אוסף מקיף של נתונים פיזיולוגיים כדי לחקור את תפקוד השליה האנושית in vivo. במהלך ניתוח קיסרי מתוכנן, אנו מנצלים את הגישה intraabdominal לוריד הרחם כדי לאסוף דגימות דם מן הכלים הנכנסים והיוצאים על צדדי האם והעובר של השליה (שיטת דגימת 4 כלי). דגימות אלה משמשים לחישוב ההפרשים ריכוז arteriovenous זוגיות של חומרים מזינים וחומרים אחרים 14 . בנוסף, אנו מודדים את זרימת הדם על שני צידי השליה על ידי אולטרסאונד. כתוצאה מכך, ספיגה שליה ועובר של כל מתחם ניתן לכמת. יתר על כן, ניתן לקבוע חומרים משוחררים על ידי השליה כדי מחזורי האם והעובר 15 , 16 , 17 . כאשר משלביםד עם פרמטרים קליניים של האם והילד, וכן ניתוחים של שליה ורקמות רלוונטיות אחרות, שיטה זו יש פוטנציאל מלהיב לשלב היבטים רבים של פונקציות השליה in vivo באותם זוגות העובר.
Protocol
Representative Results
Discussion
שיטת הדגימה של 4 כלי השיט היא רלוונטית לשלוש מטרות עיקריות. ראשית, ניתן להשתמש בו כדי ללמוד כיצד חומרים ספציפיים נלקחים על ידי השליה בצד האימהי ואולי מועברים למחזור הטבור ולעובר, כפי שמוצג על ידי גלוקוז שלנו ומחקרים חומצות אמיניות. שנית, השיטה רלוונטית מאוד לחקר חו…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
בראש ובראשונה, אנו מודים בכנות לאמהות שהשתתפו בפרויקט זה. לאחר מכן, אנו מכירים בכל הצוות אשר סייע ו להקל על הליך הדגימה, מרדים, אחות הרדמה אחיות כירורגית. הפרויקט לא היה אפשרי ללא מימון של דרום מזרח נורבגיה אזור הבריאות האזורי ואת היחידה המייעצת הנורבגית על בריאות האישה, אוניברסיטת אוסלו מימון מקומי המסופק על ידי בית החולים של אוניברסיטת אוסלו.
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).
