Méthode Ex Vivo pour évaluer la motilité spontanée de la mouse Reproductive Tract et un algorithme de suivi des mouvements uterus basé sur MATLAB pour l'analyse des données
Summary
Les contractions utérines sont importantes pour le bien-être des femelles. Cependant, la contractilité pathologiquement accrue peut avoir comme conséquence la dysméorrhea, particulièrement dans les femelles plus jeunes. Ici, nous décrivons une préparation ex vivo simple permettant l’évaluation rapide de l’efficacité des relaxants lisses de muscle qui peuvent être employés pour traiter la dysméorrhea.
Abstract
La dysmémérise, ou crampes douloureuses, est le symptôme le plus commun associé aux règles chez les femmes et sa sévérité peut entraver la vie quotidienne des femmes. Ici, nous présentons une méthode facile et peu coûteuse qui serait instrumentale pour tester de nouveaux médicaments diminuant la contractilité utérine. Cette méthode utilise la capacité unique de l’ensemble de l’appareil reproducteur de la souris à montrer la motilité spontanée lorsqu’il est maintenu ex vivo dans un plat Petri contenant tampon Krebs oxygéné. Cette motilité spontanée ressemble à l’activité myométriale ondulée de l’utérus humain, appelée ondes endométriales. Pour démontrer l’efficacité de la méthode, nous avons employé un médicament relaxant utérin bien connu, l’épinéphrine. Nous démontrons que la motilité spontanée de l’ensemble de l’appareil reproducteur de souris peut être rapidement et réversiblement inhibée par 1 épinéphrine de M dans ce modèle de plat de Petri. Documenter les changements de la motilité utérine peut être facilement fait à l’aide d’un téléphone intelligent ordinaire ou un appareil photo numérique sophistiqué. Nous avons développé un algorithme basé sur MATLAB permettant au suivi de mouvement de quantifier les changements spontanés de motilité utérine en mesurant le taux de mouvements de corne utérine. Un avantage majeur de cette approche ex vivo est que l’appareil reproducteur reste intact tout au long de l’expérience, préservant toutes les interactions cellulaires intra-utérines intrinsèques. La principale limitation de cette approche est que jusqu’à 10-20% de l’utérus peut ne présenter aucune motilité spontanée. Jusqu’à présent, il s’agit de la première méthode quantitative ex vivo pour évaluer la motilité utérine spontanée dans un modèle de plat Petri.
Introduction
En tant qu’organe féminin majeur, l’utérus est crucial pour la reproduction et essentiel pour la nourriture du fœtus1. L’utérus se compose de trois couches : le perimetrium, le myometrium et l’endomètre. Le myometrium est la couche contractile principale de l’utérus et joue un rôle clé dans l’accouchement du fœtus. L’endomètre est la couche la plus interne qui tapisse la cavité utérine et est essentielle à l’implantation d’embryons. Chez les femelles non enceintes en âge de procréer, la couche endométriale est remise mensuellement au début du cycle menstruel. Le myometrium aide dans ce processus d’excrétion en maintenant les contractions myométriales spontanées nécessaires pour dégager le tissu endométrial nécrotique de l’utérus1.
Malheureusement, l’augmentation de la contractilité myometriale peut entraîner des effets secondaires négatifs tels que la dysmémérisé, ou des crampes menstruelles douloureuses. Ceci est particulièrement vu chez les jeunes femmes et les femmes nulliparous2. Cependant, la dysmémérisme est différente pour chaque femme et dépend de la force de leurs contractions myométriales; des contractions plus fortes sont souvent associées à la sensation de crampes sévères3. La contractilité myométriale peut être visualisée à l’aide de l’échographie utérine et est souvent reconnue comme des ondes endométriales. La libération accrue des prostaglandines pendant la menstruation4 dans un utérus subissant le sloughing endométrial est censée contribuer à l’hypercontractilité myometrial accrue, ayant pour résultat l’ischémie et l’hypoxie du muscle utérin et ainsi augmenté douleur3.
La dysméorrhe sévère peut entraver l’activité quotidienne de certaines femmes et 3 à 33% des femmes ont une douleur très sévère, ce qui pourrait causer une femme à être alitée pendant 1 à 3 jours chaque cycle menstruel5. La dysméorrhe est la principale cause de morbidité gynécologique chez les femmes en âge de procréer, indépendamment de l’âge, de la nationalité et du statut économique5. La prévalence estimée de la dysméorrhe est à la fois élevée et variable, allant de 45 % à 93 % chez les femmes en âge de procréerde 5ans. La douleur associée à la dysménorrie a un effet sur la vie quotidienne des femmes et peut entraîner de mauvaises performances scolaires chez les adolescents, une qualité de sommeil inférieure, une restriction des activités quotidiennes et des changements d’humeur5.
Beaucoup de femmes qui souffrent de dysméorrhe sévère ont recours à des médicaments en vente libre pour soulager leur douleur. Ces médicaments en vente libre contiennent des inhibiteurs de la cyclooxygénase (COX) qui empêchent la formation de prostaglandines6. Cependant, les inhibiteurs de la COX sont associés à des événements cardiovasculaires indésirables, et environ 18 % des femmes atteintes de dysméorrhéa ne répondent pas à ces inhibiteurs7. Par conséquent, il ya un besoin de nouveaux médicaments pour réduire les crampes menstruelles. Puisque sur contractilité de l’utérus contribue à la pathogénie de la dysménorre, une stratégie possible peut être l’utilisation des relaxants utérins.
Il est bénéfique de quantifier les effets des médicaments relaxants potentiels dans un modèle de contractions naturelles spontanées ressemblant à des ondes myométriales. Cependant, jusqu’ici, aucune méthode ex vivo efficace pour tester des drogues de muscle-relaxant dans l’utérus intact n’a été décrite. Actuellement, des mesures de tension isométrique sont utilisées pour évaluer les effets des médicaments relaxants. Au cours de ces mesures, une bande musculaire utérine est maintenue à une longueur constante sous précharge dans un bain de tissu tandis que la force des contractions de muscle utérin est enregistrée avant et après la stimulation d’ocytocine en présence ou l’absence d’un médicament relaxant. Bien que cette approche soit très utile, elle nécessite un équipement coûteux. En outre, les contractions isométriques ne ressemblent pas aux contractions spontanées de myometrial-comme qui se produisent naturellement dans l’utérus intact. Unique, les ondes myométriales utérines chez les rongeurs peuvent être visualisées comme motilité de corne utérine quand l’ensemble de l’appareil reproducteur (ovaires, oviductes, utérus, et vagin) est maintenu dans une solution tampon. Ici, nous présentons une méthode ex vivo pour surveiller la motilité spontanée de l’utérus intact de souris placé dans un plat de Petri contenant le tampon oxygéné de Krebs. Nous décrivons également un algorithme de quantification de la motilité utilisant le tracker de mouvement MATLAB. Cette nouvelle approche offre une alternative facile et moins coûteuse pour tester le potentiel relaxant des remèdes naturels et des composés synthétiques.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ici, nous avons décrit une méthode pour évaluer la contractilité spontanée de l’appareil reproducteur entier de rongeur, qui inclut les ovaires, les oviducts, les cornes utérines, et le vagin. Nous avons utilisé une méthode semblable pour démontrer l’effet relaxant de la phényléphrine sur la motilité utérine spontanée13,cependant, dans le passé nous n’avons pas pu fournir l’analyse quantitative des données. Dans ce travail, nous avons développé un algorithme pour l’analyse quanti…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par des fonds internes d’UI. AGO a conçu l’étude. XC et AGO ont participé à la conception des expériences décrites. FL et AGO ont analysé et interprété les données. KLL, JOB, FL a effectué toutes les expériences ex vivo. FL a écrit le script MATLAB. KLL, JOB et AGO ont écrit le manuscrit. Tous les auteurs ont lu et approuvé la version finale du manuscrit.
Materials
| Epinephrine hydrochloride | Sigma-Aldrich | E4642 | |
| Dulbecco's PBS | Fisher Sceintific | 17-512Q | |
| Ethanol 200 PROOF | Decon Laboratories | 2701 | |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S7653 | |
| Glucose | Sigma-Aldrich | G7528 | |
| KCl | Sigma-Aldrich | P9333 | |
| CaCl2 · 2H2O | Sigma-Aldrich | C5080 | |
| NaH2PO4 | Sigma-Aldrich | S0751 | |
| MgCl2 · 6H2O | Sigma-Aldrich | M9272 | |
| NaHCO3 | Sigma-Aldrich | S6297 | |
| Isoflurane, USP | Patterson Veterinary | 07-893-2374 | |
| Dissecting Extra-Fine-Pointed Precision Splinter Forceps | Fisher Sceintific | 13-812-42 | |
| Curved Hardened Fine Iris Scissors | Fine Science Tools | 14091-09 | |
| Dissection High-performance Modular Stereomicroscope | Leica | MZ6 | |
| Digital 5 Megapixel Color Microscope Camera with active cooling system | Leica | DFC425 C | |
| Stereomaster Microscope Fiber-Optic Light Sources | Fisher Sceintific | 12-562-21 | |
| Weigh Boat | Fisher Sceintific | WB30304 | |
| Convertors Astound Standard Surgical Gown | Cardinal Health | 9515 | Small, Medium or Large |
| Gloves | McKesson Corporation | 20-1080 | Small, Medium, or Large; powder-free sterile latex or nitrile surgical gloves |
| Petri Dish | Corning Falcon | 351029 | 100 mm |
| Petri Dish | Corning Falcon | 353001 | 35 mm |
| 95% O2– 5% CO2 gas mixture | Praxair | MM OXCD5-K | |
| Ear-loop Masks | Valumax International | 5430E-PP | |
| DSLR 24.2 MP Camera | Canon | EOS Rebel T6i | |
| MATLAB | MathWorks | N/A | version 2019 or later |
References
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