用于评估小鼠生殖道自发性的方法和用于数据分析的基于 MATLAB 的 Uterus 运动跟踪算法
Summary
子宫收缩对女性的福祉很重要。然而，病理性增加的收缩能力可能导致肌张力障碍，特别是在年轻女性。在这里，我们描述了一个简单的前体制剂，允许快速评估平滑肌肉松弛剂的疗效，可用于治疗肌张力障碍。
Abstract
失调，或痛苦的抽筋，是最常见的症状与男性在女性，其严重性可以阻碍妇女的日常生活。在这里，我们提出了一个简单和廉价的方法，这将有助于测试新的药物减少子宫收缩。该方法利用整个小鼠生殖道的独特能力，在含有含氧Krebs缓冲液的培养皿中保持前体时表现出自发性活力。这种自发运动类似于人类子宫的波浪状肌膜活动，称为子宫内膜波。为了证明该方法的有效性，我们使用了一种著名的子宫松弛药物，肾上腺素。我们证明，在这个培养皿模型中，1 μM肾上腺素可以快速和可逆地抑制整个小鼠生殖道的自发性。使用普通智能手机或精密数码相机可以轻松记录子宫运动的变化。我们开发了一种基于 MATLAB 的算法，允许运动跟踪通过测量子宫角运动速率来量化自发的子宫运动变化。这种前体方法的一个主要优点是生殖道在整个实验过程中保持不变，保留了所有内在的宫内细胞相互作用。这种方法的主要局限性是，高达10-20%的子宫可能表现出自发性运动。到目前为止，这是第一个定量的除外方法，用于评估培养皿模型中的自发子宫运动。
Introduction
作为主要的女性器官，子宫对生殖至关重要，对胎儿的滋养至关重要。子宫由三层组成：围膜、肌膜和子宫内膜。子宫是子宫的主要收缩层，在胎儿分娩中起着关键作用。子宫内膜是子宫腔内层，是胚胎植入所必需的。在育龄非怀孕女性中，子宫内膜层在月经周期开始时每月脱落。肌膜通过维持从子宫1清除坏死子宫内膜组织所需的自发肌膜收缩，帮助这个脱落过程。
不幸的是，增加肌膜收缩性可能导致负面的副作用，如月经失调，或月经痉挛疼痛。这一点在年轻女性和无义女性2中尤为见义勇为。然而，月畸症是不同的每个妇女，并取决于其肌膜收缩的强度;更强的收缩通常与严重痉挛的感觉3。子宫收缩性可以用子宫超声可视化，通常被认为是子宫内膜波。在经子宫内膜脱脂的子宫内，月经4期间前列腺素的增强释放被认为有助于增加肌膜超收缩能力，导致子宫肌肉缺血和缺氧，从而增加疼痛3.
严重的月经失调会妨碍一些妇女的日常活动，3%至33%的妇女有非常剧烈的疼痛，这可能导致妇女卧床1至3天，每个月经周期5。不分年龄、国籍、经济地位，发育迟症是育龄妇女妇科发病的主要原因。在5岁妇女中，月食症的发病率估计很高，而且变化很大，从45%到93%不等。 与肌痛有关的疼痛对女性的日常生活有影响，并可能导致青少年学习成绩差、睡眠质量降低、日常活动受限和情绪变化5。
许多患有严重肌痛的妇女使用非处方药来缓解疼痛。这种非处方药含有环氧酶（COX）抑制剂，可防止前列腺素6的形成。然而，COX抑制剂与不良心血管事件有关，约18%的患有心内病的妇女对这些抑制剂7没有反应。因此，需要新的药物来减少月经痉挛。由于子宫过度收缩有助于肌张力障碍的发病机制，一个可能的策略可能是使用子宫松弛剂。
在自然发生的自发性宫外波样收缩模型中，量化潜在松弛药物的影响是有益的。然而，到目前为止，还没有有效的外体方法测试肌肉松弛药物在完整的子宫。目前，等轴测张力测量用于评估松弛药物效果。在此类测量期间，子宫肌肉条在组织浴中的预负荷下保持恒定长度，而子宫肌肉收缩的力在存在或不存在松弛药物的情况下，在催产素刺激之前和之后被记录。虽然这种方法非常有用，但它需要昂贵的设备。此外，等轴测收缩与自然发生在完整子宫中的自发肌膜波状收缩不相像。无独有偶，当整个生殖道（卵巢、输卵管、子宫和阴道）保持在缓冲溶液中时，啮齿动物的子宫肌膜波可以形象化为子宫角运动。在这里，我们提出了一个前体方法，用于监测放置在含有含氧克雷布斯缓冲液的培养皿中的完整小鼠子宫的自发性。我们还介绍了利用 MATLAB 运动跟踪器的运动量化算法。这种新方法提供了一种简单和更便宜的替代方法，以测试自然存在的补救措施和合成化合物的松弛潜力。
Protocol
Representative Results
Discussion
在这里，我们描述了一种评估整个啮齿动物生殖道的自发收缩性的方法，包括卵巢、输卵管、子宫角和阴道。我们用类似的方法来证明苯肾上腺素对自发性子宫运动13的松弛作用，然而，在过去，我们无法对数据进行定量分析。在这项工作中，我们开发了一种利用MATLAB运动跟踪模块进行定量运动数据分析的算法。这是一个有用的技术，用于测试新的药物，调节子宫收缩性，无论?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项工作得到了国际问题国际联盟内部基金的支持。AGO构思了这项研究。XC 和 AGO 参与了所述实验的设计。 FL 和 AGO 分析和解释数据。KLL、JOB、FL进行了所有体外实验。FL 编写了 MATLAB 脚本。KLL、JOB和AGO撰写了手稿。 所有作者都阅读并批准了手稿的最终版本。
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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