Подход к выборке с четырьмя сосудами для интегративных исследований физиологии плаценты человека<em> В Виво</em
Summary
Мы представляем подробный метод изучения физиологии плаценты человека in vivo в терминах. Метод объединяет отбор проб крови с входящих и исходящих сосудов на материнской и плодовой сторонах плаценты с помощью ультразвуковых измерений объемного кровотока и отбора проб плацентарной ткани.
Abstract
Плацента человека крайне недоступна для исследований, но все еще в матке . В настоящее время понимание физиологии плаценты человека in vivo в значительной степени основано на исследованиях на животных, несмотря на большое разнообразие среди видов в плацентарной анатомии, гемодинамике и продолжительности беременности. Подавляющее большинство исследований плаценты человека – это исследования перфузии ex vivo или исследования трофобластов in vitro . Хотя исследования in vitro и модели животных являются существенными, экстраполяция результатов таких исследований на плаценту человека in vivo является неопределенной. Мы стремились изучать физиологию плаценты человека in vivo в терминах и представить подробный протокол метода. Эксплуатация внутрибрюшного доступа к маточной вене непосредственно перед разрезом матки во время запланированного кесарева сечения, мы собираем образцы крови из входящих и исходящих сосудов на материнской и эмбриональной сторонах плаценты. При объединении conЦентровые измерения из образцов крови с объемными измерениями кровотока, мы можем количественно оценить потребление плаценты и эмбриона и высвобождение любого соединения. Кроме того, образцы плацентарной ткани из тех же пар матерей-плод могут обеспечивать измерения плотности и активности транспортера и других аспектов функций плаценты in vivo . Благодаря этому интегральному использованию метода выборки с четырьмя сосудами мы можем протестировать некоторые из современных концепций переноса и метаболизма плацентарного питательного вещества in vivo как при нормальной, так и при патологической беременности. Кроме того, этот метод позволяет идентифицировать вещества, секретируемые плацентой, к материнскому кровообращению, что может быть важным вкладом в поиск биомаркеров дисфункции плаценты.
Introduction
По данным Национального института здоровья США, плацента является наименее понятным органом в организме человека 1 , 2 , 3 . Трудно получить доступ и изучить плаценту человека in vivo без наложения неэтичных рисков на текущую беременность. Поэтому исследования плацентарной функции у человека в значительной степени основаны на моделях in vitro и ex vivo . Большинство предыдущих исследований in vivo плацентарного транспорта и метаболизма были выполнены у животных 4 , 5 , 6 . Однако, поскольку структура и функции плаценты значительно различаются между видами, экстраполяция результатов от животных к людям должна осуществляться с осторожностью. Только несколько небольших человеческих исследований in vivo исследовали поглощение плаценты и эмбриона и перенос при нормальных физиологическихА ни один из них не исследовал интегральную передачу нескольких соединений 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 . Эти фундаментальные исследования показывают, что in vivo исследования плаценты человека являются выполнимыми и что они могут служить нескольким целям. Во-первых, современные концепции плацентарных функций, в основном полученные из исследований in vitro , ex vivo и животных, могут быть протестированы в условиях человека и, таким образом, обеспечить новое и более конкретное понимание плаценты человека. Во-вторых, свойства дисфункциональной плаценты, связанные с аберрантным ростом плода, преэклампсией, диабетом матери, метаболическим синдромом и другими нарушениями метаболизма у матери, могут быть лучше охарактеризованы. В-третьих, исследования человека in vivo дают возможность разрабатывать диагнозыТические и прогностические инструменты плацентарной функции.
На этом фоне мы стремились создать всеобъемлющий сбор физиологических данных для исследования плацентарной функции человека in vivo. Во время запланированного кесарева сечения мы используем внутриабдоминальный доступ к маточной вене, чтобы собирать образцы крови из входящих и исходящих сосудов на материнской и эмбриональной сторонах плаценты (метод отбора проб на 4 сосуда). Эти образцы используются для расчета парных артериовенозных различий концентрации питательных веществ и других веществ 14 . Кроме того, мы измеряем объемный кровоток по обе стороны плаценты ультразвуком. Следовательно, плацентарное и эмбриональное поглощение любого соединения может быть количественно определено. Кроме того, можно определить вещества, высвобождаемые плацентой, в циркуляции матери и эмбриона 15 , 16 , 17 . При объединенииD с клиническими параметрами матери и ребенка и анализом плацентарных и других соответствующих тканей, этот метод обладает захватывающим потенциалом для интеграции многих аспектов плацентарных функций in vivo в те же пары матерей-плод.
Protocol
Representative Results
Discussion
Метод отбора проб 4-сосуда с плацентой имеет значение для трех основных целей. Во-первых, его можно использовать для изучения того, как специфические вещества поглощаются плацентой на материнской стороне и, возможно, переносятся в пупочный кровоток и плод, о чем свидетельствуют наши…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Прежде всего, мы искренне благодарим матерей, которые участвовали в этом проекте. Затем мы признаем весь персонал, который помог и облегчил процедуру отбора проб, анестезиолог, анестезиолог-медсестра и хирургические медсестры. Проект не был бы возможен без финансирования из Регионального управления здравоохранения Юго-Восточной Норвегии и Норвежской консультативной группы по вопросам здоровья женщин, Университета Осло и местного финансирования, предоставляемого Университетской больницей Осло.
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).
