マウス生殖管自発的運動性を評価するためのEx Vivo法とデータ解析のためのMATLABベースの子宮運動追跡アルゴリズム
Summary
子宮収縮は女性の幸福のために重要である。しかし、病理学的に収縮性が増加すると、特に若い女性では月経困難を引き起こす可能性がある。ここでは、月経困難の治療に使用できる平滑筋弛緩剤の有効性を迅速に評価できる簡単なex vivo製剤について説明する。
Abstract
月経困難、または痛みを伴うけいれんは、女性の男性に関連する最も一般的な症状であり、その重症度は女性の日常生活を妨げる可能性があります。ここでは、子宮収縮性を低下させる新薬の試験に役立つ、簡単で安価な方法を提示する。この方法は、酸素化されたクレブスバッファーを含むペトリ皿でex vivoを維持した場合に、マウス生殖管全体のユニークな能力を利用して、自発的な運動性を示す。この自発的な運動性は、子宮内膜波と呼ばれるヒト子宮の波状の筋膜活動に似ています。この方法の有効性を実証するために、我々はよく知られている子宮弛緩薬、エピネフリンを採用した。我々は、このペトリ皿モデルにおいて、マウス生殖管全体の自発的な運動性が、1 μMエピネフリンによって迅速かつ可逆的に阻害できることを示す。子宮運動の変化を記録することは、通常のスマートフォンや洗練されたデジタルカメラを使用して簡単に行うことができます。我々は、モーショントラッキングが子宮角の動きの速度を測定することにより、自発的な子宮運動変化を定量化することを可能にするMATLABベースのアルゴリズムを開発した。このex vivoアプローチの主な利点は、生殖管が実験全体を通して無傷のままであり、すべての固有の子宮内細胞相互作用を維持する。このアプローチの主な制限は、子宮の最大10〜20%が自発的な運動性を示さない可能性があることである。これまでのところ、これはペトリ皿モデルの自発的な子宮運動性を評価するための最初の定量的なex vivo法である。
Introduction
主要な女性器官として、子宮は生殖に不可欠であり、胎児1の栄養のために不可欠である。子宮は、ペリメトリウム、ミオメリウム、子宮内膜の3つの層から成っている。筋膜は子宮の主要な収縮層であり、胎児の分娩において重要な役割を果たしている。子宮内膜は子宮腔を裏打ちする最も内側の層であり、胚の移植に不可欠である。生殖年齢の非妊娠女性では、子宮内膜層は月経周期の初めに毎月流される。ミオメリウムは、子宮1から壊死性子宮内膜組織をクリアするために必要な自発的なミオメウチ収縮を維持することによって、この脱落プロセスを助ける。
残念ながら、筋膜収縮の増加は、月経困難症、または痛みを伴う月経困難などの負の副作用をもたらすことができます。これは特に若い女性とnulliparous女性2で見られます.しかし、月経困難は女性ごとに異なり、心膜収縮の強さに依存します。より強い収縮は、多くの場合、重度のけいれん3の感覚に関連付けられています。子宮内膜収縮性は、子宮超音波を使用して可視化することができ、しばしば子宮内膜波として認識される。子宮内膜スラッシングを受けている子宮における月経4の間のプロスタグランジンの放出の増強は、子宮筋の虚血および低酸素症の増加に寄与すると考えられ、子宮筋の虚血および低酸素症を引き起こし、ひいては増加した痛み3.
重度の月経困難は、一部の女性の日の活動を妨げることができ、女性の3〜33%は非常に重度の痛みを持っており、女性は各月経周期5の1〜3日間寝たきりになる可能性があります。月経困難症は、年齢、国籍、経済的地位5にかかわらず、生殖年齢の女性における婦人科罹患率の主な原因である。月経困難の推定有病率は高く、可変であり、生殖年齢5の女性では45%から93%に及ぶ。 月経困難に関連する痛みは、女性の日常生活に影響を与え、青年期の学業成績の低下、睡眠の質の低下、日常活動の制限、気分の変化5をもたらす可能性がある。
重度の月経困難を経験する多くの女性は、彼らの痛みを和らげるために市販薬にリゾートします。このような市販薬には、プロスタグランジン6の形成を防止するシクロオキシゲナーゼ(COX)阻害剤が含まれている。しかし、COX阻害剤は有害な心血管イベントに関連しており、月経困難を有する女性の約18%がこれらの阻害剤7に反応しない。したがって、月経のけいれんを軽減するための新しい薬の必要性があります。子宮の過剰収縮は月経困難の病因に寄与するので、可能な戦略の1つは、子宮弛緩剤の使用である可能性がある。
自然発生する自発的なミオメクオート波様収縮のモデルにおける潜在的な緩和剤の効果を定量化することは有益である。しかしながら、これまでのところ、無傷の子宮内で筋肉弛緩薬を試験するための効率的なex vivo法は記載されていない。現在、アイソメ張力測定は、リラックス薬の効果を評価するために使用されます。このような測定の間、子宮筋ストリップは組織浴中のプリロード下で一定の長さで維持され、子宮筋収縮の力はリラックス薬の有無においてオキシトシン刺激の前後に記録される。このアプローチは非常に便利ですが、高価な機器が必要です。さらに、アイソメ収縮は、無傷の子宮で自然に起こる自発的な筋膜波のような収縮に似ていない。一意に、げっ歯類の子宮筋房波は、生殖管全体(卵巣、卵管、子宮、および膣)が緩衝液中に維持されるとき、子宮角運動として視覚化することができる。ここでは、酸素化されたクレブスバッファーを含むペトリ皿に置かれた無傷のマウス子宮の自発的運動性をモニタリングするためのex vivo法を提示する。また、MATLABモーショントラッカーを用いた運動性定量アルゴリズムについても述べた。この新しいアプローチは、自然発生療法や合成化合物の弛緩剤の可能性をテストするための簡単で安価な代替手段を提供します。
Protocol
Representative Results
Discussion
ここでは、卵巣、卵管、子宮角、および膣を含むげっ歯類生殖管全体の自発的収縮性を評価する方法について説明した。フェニレフリンが自発的子宮運動性13に対する弛緩効果を実証するために同様の方法を用いたが、過去にはデータの定量分析を行うことができなかった。本研究では、MATLABモーショントラッキングモジュールを用いて定量運動データ解析のアルゴリズム?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作業は、内部 IU ファンドによってサポートされました。AGOは研究を考案した。XCとAGOは、記述された実験の設計に関与した。 FL と AGO はデータを分析し、解釈しました。KLL,JOB,FLは全てのエクスビボ実験を行った。FL は MATLAB スクリプトを書きました。KLL、JOB、AGOが原稿を書きました。 すべての著者は原稿の最終版を読み、承認した。
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 |
Referências
- Kuijsters, N. P. M., et al. Uterine peristalsis and fertility: current knowledge and future perspectives: a review and meta-analysis. Reproductive BioMedicine Online. 35 (1), 50-71 (2017).
- Kural, M., Noor, N. N., Pandit, D., Joshi, T., Patil, A. Menstrual characteristics and prevalence of dysmenorrhea in college going girls. Journal of Family Medicine and Primary Care. 4 (3), 426-431 (2015).
- Dehnavi, Z. M., Jafarnejad, F., Kamali, Z. The Effect of aerobic exercise on primary dysmenorrhea: A clinical trial study. Journal of education and health promotion. 7, 3 (2018).
- Lindner, H. R., et al. Significance of prostaglandins in the regulation of cyclic events in the ovary and uterus. Advances in prostaglandin and thromboxane research. 8, 1371-1390 (1980).
- Bernardi, M., Lazzeri, L., Perelli, F., Reis, F. M., Petraglia, F. Dysmenorrhea and related disorders. F1000 research. 6, 1645 (2017).
- Marjoribanks, J., Ayeleke, R. O., Farquhar, C., Proctor, M. Nonsteroidal anti-inflammatory drugs for dysmenorrhoea. The Cochrane database of systematic reviews. 7, 001751 (2015).
- Oladosu, F. A., et al. Abdominal skeletal muscle activity precedes spontaneous menstrual cramping pain in primary dysmenorrhea. American journal of obstetrics and gynecology. 219 (1), 91 (2018).
- Lawson, C. C., et al. Occupational exposures among nurses and risk of spontaneous abortion. American journal of obstetrics and gynecology. 206 (4), 327-328 (2012).
- Mazze, R. I., Wilson, A. I., Rice, S. A., Baden, J. M. Fetal development in mice exposed to isoflurane. Teratology. 32 (3), 339-345 (1985).
- Byers, S. L., Wiles, M. V., Dunn, S. L., Taft, R. A. Mouse estrous cycle identification tool and images. PLoS One. 7 (4), 35538 (2012).
- Caligioni, C. S. Assessing reproductive status/stages in mice. Current protocols in neuroscience. , (2009).
- Segal, S., Csavoy, A. N., Datta, S. The tocolytic effect of catecholamines in the gravid rat uterus. Anesthesia and analgesia. 87 (4), 864-869 (1998).
- Chen, X., et al. Phenylephrine, a common cold remedy active ingredient, suppresses uterine contractions through cAMP signalling. Scientific reports. 8 (1), 11666 (2018).
- Domino, M., Pawlinski, B., Gajewski, Z. Biomathematical pattern of EMG signal propagation in smooth muscle of the non-pregnant porcine uterus. PLoS One. 12 (3), 0173452 (2017).
- Crane, L. H., Martin, L. Pace-maker activity in the myometrium of the oestrous rat: in vivo studies using video-laparoscopy. Reproduction, fertility, and development. 3 (5), 519-527 (1991).
