Этот протокол использовал коммерчески доступную систему миографа давления для выполнения тестирования миографа давления на влагалище и шейке матки. Использование средств массовой информации с кальцием и без него, вклад гладких мышечных клеток (SMC) базального тона и пассивной внеклеточной матрицы (ECM) были изолированы для органов в предполагаемых физиологических условиях.
В женских репродуктивных органах, в частности, влагалища ишейки матки, состоят различные клеточные компоненты и уникальная внеклеточная матрица (ECM). Гладкие мышечные клетки обладают сократительной функцией в стенках влагалища и шейки матки. В зависимости от биохимической среды и механического растяжения стенок органа, гладкие мышечные клетки изменяют сократительные условия. Вклад гладких мышечных клеток в базовых физиологических условиях классифицируется как базальный тон. В частности, базальный тон является базовым частичным сужением гладких мышечных клеток при отсутствии гормональной и нервной стимуляции. Кроме того, ECM обеспечивает структурную поддержку стенок органов и функционирует как резервуар для биохимических сигналов. Эти биохимические сигналы имеют жизненно важное значение для различных функций органов, таких как подстрекательство роста и поддержания гомеостаза. ECM каждого органа состоит в основном из коллагеновых волокон (в основном коллагена i, III и V), эластичных волокон и гликозаминогликанов/протеогликанов. Состав и организация ECM диктуют механические свойства каждого органа. Изменение состава ЭКМ может привести к развитию репродуктивных патологий, таких как пролапс тазовых органов или преждевременная ремоделирование шейки матки. Кроме того, изменения в микроструктуре ИКМ и жесткости могут изменить плавную активность мышечных клеток и фенотип, что приводит к потере сократительной силы.
В этой работе, сообщили протоколы используются для оценки базального тона и пассивных механических свойств небеременных муриновые влагалища и шейки матки в 4-6 месяцев в эструсе. Органы были установлены в коммерчески доступных миограф давления и как давление диаметра и силы длины испытаний были выполнены. Включены примерные данные и методы анализа данных для механической характеристики репродуктивных органов. Такая информация может быть полезна для построения математических моделей и рационального проектирования терапевтических вмешательств для патологий женского здоровья.
Вагинальная стенка состоит из четырех слоев, эпителия, ламины проприии, мускулисиса и адвентиции. Эпителий в основном состоит из эпителиальных клеток. Ламинская проприя имеет большое количество эластичных и фибриллярных коллагеновых волокон. Muscleis также состоит из эластина и коллагеновых волокон, но имеет увеличенное количество гладких мышечных клеток. Пришествие состоит из эластина, коллагена и фибробластов, хотя и в сниженных концентрациях по сравнению с предыдущими слоями. Гладкие мышечные клетки представляют интерес для биомеханически мотивированных исследовательских групп, поскольку они играют роль в сократительный характер органов. Таким образом, количественная количественная фракция области мышечной клетки и организация является ключом к пониманию механической функции. Предыдущие исследования показывают, что гладкое содержание мышц в стенке влагалища в первую очередь организовано в окружной и продольной оси. Гистологический анализ показывает, что гладкая фракция области мышц составляет примерно 35% как для проксимальных, так и для дистальных участков стены1.
Шейка матки является очень коллагенома, что до недавнего времени, как считалось, имеют минимальное содержание гладких мышечных клеток2,3. Недавние исследования, однако, показали, что гладкие мышечные клетки могут иметь большее изобилие и роль в шейке матки4,5. Шейка матки имеет градиент гладких мышечных клеток. Внутренняя ос содержит 50-60% гладких мышечных клеток, где внешние os содержит только 10%. Мышь исследования, однако, сообщают шейки матки, которая состоит из 10-15% гладких мышечных клеток и 85-90% волокнистой соединительной ткани без упоминания региональных различий6,7,8. Учитывая, что модель мыши отличается от часто сообщаемой человеческой модели, необходимы дальнейшие исследования, касающиеся шейки матки мыши.
Целью этого протокола было выяснить механические свойства влагалища и шейки матки. Это было достигнуто с помощью устройства давления миографа, который позволяет оценить механические свойства в окружном и осевом направлениях одновременно при сохранении родных клеточных матричных взаимодействий и геометрии органов. Органы были установлены на двух пользовательских канюли и обеспечены шелком 6-0 швов. Испытания диаметра давления были проведены вокруг предполагаемого физиологического осевого участка для определения соответствия и касательных модули9. Были проведены испытания на длину силы для подтверждения предполагаемого растяжения осевой осевой нагрузки и обеспечения количественной оценки механических свойств в физиологическом диапазоне. Экспериментальный протокол был выполнен на небеременных мурина влагалища и шейки матки в 4-6 месяцев в эструсе.
Протокол разделен на два основных раздела механического тестирования: базальный тон и пассивное тестирование. Базальный тон определяется как базовое частичное сужение гладких мышечных клеток, даже при отсутствии внешних локальных, гормональных и нервной стимуляции10. Этот базовый контрактный характер влагалища и шейки матки дает характерные механические поведения, которые затем измеряются системой давления миографа. Пассивные свойства оцениваются путем удаления межклеточного кальция, который поддерживает базовое состояние сокращения, что приводит к расслаблению гладких мышечных клеток. В пассивном состоянии коллагеновы и эластинные волокна обеспечивают доминирующий вклад в механические характеристики органов.
Модель мурин широко используется для изучения патологий в репродуктивном здоровье женщин. Мышь предлагает несколько преимуществ для количественной оценки меняющихся отношений между ECM и механические свойства в репродуктивной системе11,12,13,14. Эти преимущества включают короткие и хорошо характерные эструсы циклы, относительно низкую стоимость, простоту обработки, и относительно короткое время гестационного15. Кроме того, геном лабораторных мышей хорошо отображается и генетически модифицированных мышей являются ценными инструментами для проверки механистической гипотезы16,17,18.
Коммерчески доступные системы миографа давления широко используются для количественной оценки механических реакций различных тканей и органов. Некоторые заметные структуры проанализированы на системе миографа давления вклюайте упругие артерии19,20,21,22,вены и ткани проектированные сосудистые трансплантаты23,24, пищевода25, и толстой кишки26. Технология давления миографа позволяет одновременно оценивать свойства в осевом и окружном направлениях при сохранении взаимодействия родной ячейки-ECM и геометрии in vivo. Несмотря на широкое использование миографных систем в мягких тканях и органной механике, протокол, в которых использовалась технология давления миографа, ранее не разрабатывался для влагалища и шейки матки. Предварительные исследования механических свойств влагалища и шейки матки были оценены униаксиально27,28. Эти органы, однако, опыт многоосевой нагрузки в организме29,30, таким образом, количественно их биаксиальной механической реакции имеет важное значение.
Кроме того, последние работы показывают, гладкие мышечные клетки могут играть потенциальную роль в патологии мягких тканей5,28,31,32. Это обеспечивает еще одну привлекательность использования технологии давления миографа, так как она сохраняет родные клеточные матрицы взаимодействий, тем самым позволяя разграничение вклада, что гладкие мышечные клетки играют в физиологических и патофизиологических Условия. В этом виде мы предлагаем протокол количественной оценки многоосных механических свойств влагалища и шейки матки как при базальном тоне, так и при пассивных условиях.
Протокол, представленный в этой статье представляет собой метод для определения механических свойств влагалища и шейки матки. Механические свойства, проанализированные в этом протоколе, включают как пассивные, так и базальные тональные условия органов. Пассивные и базальные условия ?…
The authors have nothing to disclose.
Работа финансировалась за счет гранта NSF CAREER #1751050.
2F catheter | Millar | SPR-320 | catheter to measure cervical pressure |
6-0 Suture | Fine Science Tools | 18020-60 | larger suture ties |
CaCl2 (anhydrous) | VWR | 97062-590 | HBSS concentration: 140 mg/ mL |
CaCl2-2H20 | Fischer chemical | BDH9224-1KG | KRB concentration: 3.68 g/L |
Dextrose (D-glucose) | VWR | 101172-434 | HBSS concentration: 1000 mg/mL KRB concentration: 19.8 g/L |
Dumont #5/45 Forceps | Fine Science Tools | 11251-35 | curved forceps |
Dumont SS Forceps | Fine Science Tools | 11203-25 | straight forceps |
Eclipse | Nikon | E200 | microscope used for imaging |
Flow meter | Danish MyoTechnologies | 161FM | flow meter within the testing apparatus |
Force Transducer – 110P | Danish MyoTechnologies | 100079 | force transducer |
ImageJ | SciJava | ImageJ1 | used to measure volume |
Instrument Cases | Fine Science Tools | 20830-00 | casing to hold dissection tools |
KCl | Fisher Chemical | 97061-566 | HBSS concentration: 400 mg/ mL KRB concentration: 3.5 g/L |
KH2PO4 | G-Biosciences | 71003-454 | HBSS concentration: 60 mg/ mL |
MgCl2 | VWR | 97064-150 | KRB concentration: 1.14 g/L |
MgCl2-6H2O | VWR | BDH9244-500G | HBSS concentration: 100 mg/ mL |
MgSO4-7H20 | VWR | 97062-134 | HBSS concentration: 48 mg/ mL |
Mircosoft excel | Microsoft | 6278402 | program used for spreadsheet |
Na2HPO4 (dibasic anhydrous) | VWR | 97061-588 | HBSS concentration: 48 mg/mL KRB concentration: 1.44 g/L |
NaCl | VWR | 97061-274 | HBSS concentration: 8000 mg/mL KRB concentration: 70.1 g/L |
NaHCO3 | VWR | 97062-460 | HBSS concentration: 350 mg/ mL KRB concentration: 21.0 g/L |
Pressure myograph systems | Danish MyoTechnologies | 110P and 120CP | Pressure myograph system: prorgram, cannulation device, and controller unit |
Pressure Transducer | Danish MyoTechnologies | 100106 | pressure transducer |
Student Dumont #5 Forceps | Fine Science Tools | 91150-20 | straight forceps |
Student Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 91500-09 | micro-scissors |
Tissue dye | Bradley Products | 1101-3 | ink to measure in vivo stretch |
Ultrasound transducer | FujiFilm Visual Sonics | LZ-550 | ultrasound transducer used; 256 elements, 40 MHz center frequency |
VEVO2100 | FujiFilm Visual Sonics | VS-20035 | ultrasound used for imaging |
Wagner Scissors | Fine Science Tools | 14069-12 | larger scissors |