Determinação da taxa de transporte de xenobióticos e nanomateriais através da placenta usando o<em> Ex vivo</em> Modelo de perfusão da placenta humana
Summary
O<em> Ex vivo</em> Modelo de perfusão de recirculação dupla placenta humana pode ser utilizada para investigar a transferência de xenobióticos e nanopartículas pela placenta humana. Neste protocolo de vídeo que descreve o equipamento e as técnicas necessárias para uma boa realização de uma perfusão placenta.
Abstract
Décadas atrás, a placenta humana foi pensado para ser uma barreira impenetrável entre a mãe eo feto. No entanto, a descoberta de defeitos congénitos, induzidos por talidomida e muitos estudos posteriores depois provado o oposto. Hoje vários xenobióticos nocivos, como nicotina, heroína, metadona ou drogas, bem como poluentes ambientais foram descritos para superar essa barreira. Com o crescente uso da nanotecnologia, a placenta é susceptível de entrar em contacto com novas nanopartículas seja acidental ou intencionalmente através da exposição no caso de potenciais aplicações nanomedical. Os dados de experiências em animais não podem ser extrapolados para seres humanos porque a placenta é o órgão mais específico da espécie de mamífero 1. Portanto, o ex vivo dupla recirculação perfusão placentária humana, desenvolvido pela Panigel et ai. Em 1967 2 e continuamente modificado por Schneider et ai. Em 1972 3, pode servir como um excelente modelo tó estudar a transferência de partículas ou xenobióticos.
Aqui, vamos nos concentrar na dupla ex vivo recirculação protocolo de perfusão da placenta humana e seu desenvolvimento para obter resultados reproduzíveis.
O placentas foram obtidas após consentimento das mães de gestações complicadas prazo submetidas ao parto cesariana. Os vasos fetais e maternos de um dos cotilédones intactos foram canulados e perfundidos pelo menos por cinco horas. Como um modelo de partículas partículas de poliestireno marcadas com fluorescência, com tamanhos entre 80 e 500 nm de diâmetro foram adicionados ao circuito materna. As partículas de 80 nm eram capazes de atravessar a barreira placentária e proporcionar um perfeito exemplo para uma substância que é transferido através da placenta para o feto, enquanto as partículas de 500 nm foram retidos no tecido placentário ou circuito materna. O modelo de perfusão ex vivo da placenta humana é um dos poucos modelos que fornecem informações confiáveis sobreo comportamento de transporte de xenobióticos em uma barreira importante tecido que proporciona dados relevantes preditivos e clínicas.
Introduction
A placenta é um órgão complexo que é responsável pela troca de oxigénio e dióxido de carbono, de nutrientes e de produtos de resíduos e, ao mesmo tempo capaz de manter os dois circuitos de sangue da mãe e para o feto em crescimento separados uns dos outros. Além disso, evita a rejeição da criança pelo sistema imune materno e segrega hormonas para manter a gravidez. A barreira celular é formada pelas células citotrofoblasto que fundem e formam uma verdadeira sincício sem membranas celulares laterais 4,5. Toda a placenta é organizado em várias cotilédones, que contêm uma árvore vilosidades fetal e representam uma unidade funcional da placenta.
O estudo da função de barreira da placenta foi intensificada, com a descoberta dos malformações induzidas talidomida na década de 1960. Por razões óbvias, os estudos de translocação com mulheres grávidas não pode ser executada. Consequentemente, vários modelos alternativos foram desenvolvidos 6,7 </sup>. O modelo relevante mais promissora, e provavelmente mais clínica é o modelo de perfusão ex-vivo de placenta humana desenvolvido por Panigel e colaboradores 2,3.
Muitas mulheres estão expostas a diferentes xenobióticos, tais como drogas ou poluentes ambientais durante a gravidez 8. Para alguns medicamentos, que já foram administradas regularmente durante a gravidez, em estudos in vivo, pode ser realizada por comparação da concentração de sangue materno com aquele no sangue do cordão umbilical. No entanto, geralmente há apenas informações limitadas sobre a farmacocinética e-dinâmica no feto e da teratogenicidade destas substâncias.
Por exemplo opiáceos como a heroína facilmente atravessar a barreira placentária e pode levar à restrição de crescimento intra-uterino, parto prematuro ou aborto espontâneo 9,10. Assim, em caso de abstinência desaparecidos durante a gravidez recomenda-se uma terapia de substituição com metadona. O exmodelo de perfusão in vivo de placenta humana revelou que a transferência de metadona na circulação fetal é negligenciável 11, o que se correlaciona bem com o sangue materno para cabo rácio de concentração no sangue calculados após entrega 12.
A nanotecnologia é um campo em crescimento, especialmente em medicina. Assim, sob a natural fina (<2,5 m de diâmetro) e partículas ultrafinas (<0,1 m de diâmetro) em fumaça de incêndios florestais, erupções vulcânicas e poeira do deserto, a exposição a nanomateriais artificiais (pelo menos uma dimensão <0,1 mícron 13 ) está a aumentar. Isso levantou questões sobre o potencial toxicológico de nanomateriais. Apesar de não haver perigo humano poderia ser provado, no entanto, não são os principais estudos experimentais indicam que as nanopartículas de engenharia pode provocar respostas biológicas adversas que levam a resultados toxicológicos 14. Recentemente, alguns estudos indicam que a exposição pré-natal aopoluição do ar está ligada a uma maior necessidade respiratório e inflamação das vias aéreas em recém-nascidos e crianças 15,16. Além disso, pequenas nanopartículas podem ser utilizados como veículos de fármacos para tratar especificamente tanto o feto ou a mãe. Portanto, torna-se evidente que os estudos extensivos de xenobióticos distintos ou nanomateriais e sua capacidade de atravessar a barreira placentária são obrigatórios. Um panorama atual sobre os estudos atuais sobre a permeabilidade placentária para nanomateriais é resumido em Menezes et al. 2.011 17 e Buerki-Thurnherr et al. 2.012 7.
A dupla ex vivo modelo de perfusão de recirculação de placenta humana proporciona um sistema fiável e controlada para o estudo do transporte placentário de vários compostos endógenos e exógenos 3,11,12,18,19 e uma ampla gama de outras funções da placenta como mecanismos responsáveis pela desenvolvimento de estados patológicos como a pré-eclâmpsia <sup> 20-22. Neste protocolo, focadas principalmente no set up, manuseio e método que permitem o estudo de acumulação, os efeitos e as taxas de translocação de um amplo conjunto de xenobióticos ou nanopartículas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sob a perfusão de recirculação dupla mostrou aqui, existem várias outras configurações experimentais possíveis, dependendo da questão que tem de ser respondida. Perfusões placentários Particularmente abertos são usados para avaliar a depuração da droga a uma concentração de estado estacionário 3. A perfusão de recirculação set-up também pode ser aplicado para confirmar o transporte ativo de substâncias endógenas ou exógenas. Por esta abordagem, a mesma concentração do xenobióti…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho é apoiado financeiramente pela Fundação Nacional Suíço (NRP programa 64, conceder nenhuma 4064-131232).
Materials
| Name of the Reagent | Company | Catalogue Number | Comments (optional) |
| NCTC-135 medium | ICN Biomedicals, Inc. | 10-911-22C | could be replaced by Medium 199 from Sigma (M3769) |
| Sodium chloride (NaCl) | Sigma-Aldrich, Fluka | 71381 | |
| Potassium chloride (KCl) | Hospital pharmacy | also possible: Sigma (P9541) | |
| Monosodium phosphate (NaH2PO4 · H2O) | Merck | 106346 | |
| Magnesium sulfate (MgSO4 · H2O) | Sigma-Aldrich, Fluka | 63139 | |
| Calcium chloride (CaCl, anhydrous) | Merck | 102388 | |
| D(+) Glucose (anhydrous) | Sigma-Aldrich, Fluka | 49138 | |
| Sodium bicarbonate (NaHCO3) | Merck | 106329 | |
| Dextran from Leuconostoc spp. | Sigma-Aldrich | 31389 | |
| Bovine serum albumin (BSA) | Applichem | A1391 | |
| Amoxicilline (Clamoxyl) | GlaxoSmithKline AG | 2021101A | |
| Sodium heparin | B. Braun Medical AG | 3511014 | |
| Sodium hydoxide (NaOH) pellets | Merck | 106498 | CAUTION: corrosive |
| Ortho-phosphoric acid 85% (H3PO4) | Merck | 100573 | CAUTION: corrosive |
| Maternal gas mixture: 95% synthetic air, 5% CO2 | PanGas AG | ||
| Fetal gas mixture: 95% N2, 5% CO2 | PanGas AG | ||
| Antipyrine (N-methyl-14C) | American Radiolabeled Chemicals, Inc. | ARC 0108-50 μCi | CAUTION: radioactive material (specific activity: 55mCi/mmol) |
| Scintillation cocktail (IrgaSafe Plus) | Zinsser Analytic GmbH | 1003100 | |
| Polystyrene particles 80 nm | Polyscience, Inc. | 17150 | |
| Polystyrene particles 500 nm | Polyscience, Inc. | 17152 | |
| EQUIPMENT | |||
| Water bath | VWR | 462-7001 | |
| Thermostat | IKA-Werke GmbH & Co. KG | 3164000 | |
| Peristaltic pumps | Ismatec | ISM 833 | |
| Bubble traps (glass) | UNI-GLAS Laborbedarf | ||
| Flow heater | UNI-GLAS Laborbedarf | ||
| Pressure sensor + Software for analyses | MSR Electronics GmbH | 145B5 | |
| Notebook | Hewlett Packard | ||
| Miniature gas exchange oxygenator | Living Systems Instrumentation | LSI-OXR | |
| Tygon Tube (ID: 1.6 mm; OD: 4.8 mm) | Ismatec | MF0028 | |
| Tubes for pumps (PharMed BPT; ID: 1.52 mm) | Ismatec | SC0744 | |
| Blunt cannulae (Ø 0.8 mm) | Polymed Medical Center | 03.592.81 | |
| Blunt cannulae (Ø 1.2 mm) | Polymed Medical Center | 03.592.90 | |
| Blunt cannulae (Ø 1.5 mm) | Polymed Medical Center | 03.592.94 | |
| Blunt cannulae (Ø 1.8 mm) | Polymed Medical Center | 03.952.82 | |
| Parafilm | VWR | 291-1212 | |
| Perfusion chamber with tissue holder (plexiglass) | Internal technical department | Similar equipment is available from Hemotek Limited, UK | |
| Surgical suture material (PremiCron) | B. Braun Medical AG | C0026005 | |
| Winged Needle Infusion Set (21G Butterfly) | Hospira, Inc. | ASN 2102 | |
| Multidirectional stopcock (Discofix C-3) | B. Braun Medical AG | 16494C | |
| Surgical scissors | B. Braun Medical AG | BC304R | |
| Dissecting scissors | B. Braun Medical AG | BC162R | |
| Needle holder | B. Braun Medical AG | BM200R | |
| Dissecting forceps | B. Braun Medical AG | BD215R | |
| Automated blood gas system | Radiometer Medical ApS | ABL800 FLEX | |
| Multi-mode microplate reader | BioTek | Synergy HT | |
| Liquid scintillation analyzer | GMI, Inc. | Packard Tri-Carb 2200 | |
| Scintillation tubes 5.5 ml | Zinsser Analytic GmbH | 3020001 | |
| Tissue Homogenizer | OMNI, Inc. | TH-220 | |
| pH meter + electrode | VWR | 662-2779 |
References
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