마우스 생식 기관 자발적 운동성 및 데이터 분석을 위한 MATLAB 기반 자궁 운동 추적 알고리즘을 평가하기 위한 Ex Vivo 방법
Summary
자궁 수축은 여성의 복지에 중요합니다. 그러나 병리학적으로 수축성이 증가하면 월경불순, 특히 젊은 여성에게 발생할 수 있습니다. 여기에서, 우리는 월경경 치료에 사용될 수 있는 평활근 이완제의 효능의 빠른 평가를 허용하는 간단한 생체 내 준비를 기술한다.
Abstract
월경기, 또는 고통스러운 경련은, 여성의 월성과 관련된 가장 흔한 증상이며, 그 심각성은 여성의 일상 생활을 방해 할 수 있습니다. 여기에서, 우리는 자궁 수축을 감소시키는 새로운 약 시험을 위한 중요한 역할을 할 것입니다 쉽고 저렴한 방법을 제시합니다. 이 방법은 산소화 된 Krebs 버퍼를 포함하는 페트리 접시에서 생체 내 생체를 유지 했을 때 자발적인 운동성을 나타내는 전체 마우스 생식 기관의 독특한 능력을 활용합니다. 이 자발적인 운동성은 자궁내막파로 불리는 인간 자궁의 파도와 같은 근심 활성과 유사합니다. 이 방법의 효과를 입증하기 위해 잘 알려진 자궁 이완제 약물 인 피네프린을 사용했습니다. 우리는 전체 마우스 생식 기관의 자발적인 운동성이 이 페트리 접시 모델에서 1 μM 에피네프린에 의해 신속하고 가역적으로 억제될 수 있음을 입증합니다. 자궁 운동성의 변화를 문서화하는 것은 일반 스마트 폰 이나 정교한 디지털 카메라를 사용하여 쉽게 수행 할 수 있습니다. 우리는 모션 트래킹이 자궁 경적 운동의 속도를 측정하여 자발적인 자궁 운동성 변화를 정량화할 수 있도록 MATLAB 기반 알고리즘을 개발했습니다. 이 ex vivo 접근법의 주요 장점은 생식 기관이 전체 실험 전반에 걸쳐 그대로 유지되어 모든 본질적인 자궁 내 세포 상호 작용을 보존한다는 것입니다. 이 접근의 중요한 한계는 자궁의 10-20%까지 자발적인 운동성을 전시할 수 없다는 것입니다. 지금까지, 이것은 페트리 접시 모델에서 자발적인 자궁 운동성을 평가하기 위한 최초의 정량적 생체 내 방법이다.
Introduction
주요 여성 기관으로서 자궁은 태아의 영양을 위해 생식에 매우 중요하며필수적입니다 1. 자궁은 3 개의 층으로 구성됩니다 : 회막, 근막 및 자궁 내막. myometrium는 자궁의 중요한 수축층이고 태아 납품에 있는 중요한 역할을 합니다. 자궁 내막은 자궁 구멍을 안감하는 가장 안쪽 층이고 태아 이식을 위해 필수적입니다. 생식 연령의 임신하지 않은 여성에서 자궁 내막 층은 월경 주기의 시작 부분에 매달 흘린다. 근막은 자궁에서 괴사 자궁 내막 조직을 지우는 데 필요한 자발적인 근심 수축을 유지함으로써이흘리기 과정에서 보조합니다 1.
불행 하 게도, 증가 근심 수축 월 경 질 등 부정적인 부작용귀 착될 수 있습니다., 또는 고통 스러운 생리 경련. 이것은 특히 젊은 여성과 nulliparous 여성2에서 볼 수 있습니다. 그러나, 월경기는 모든 여성을 위해 다르며 근심 수축의 강도에 따라 다릅니다. 강한 수축은 종종 심한 경련의 감각과연관3. 근위축성은 자궁초음파를 사용하여 가시화될 수 있으며 자궁내막파로 인식되기도 합니다. 자궁내막 슬루핑을 겪고 있는 자궁에서 생리 중 프로스타글란딘의 향상된 방출4은 근심시험 과수축성 증가에 기여하여 자궁 근육의 허혈 및 저산소증을 초래하고, 따라서 증가시키는 것으로 여겨진다. 통증3.
심한 월경불순은 일부 여성의 일상 적인 활동을 방해 할 수 있으며 여성의 3 ~ 33 %는 매우 심한 통증을 가지고 있으며, 이는 여성이 각 생리 주기5일 동안 침대에 누워있을 수 있습니다. 월경불협은 연령, 국적,경제상태에관계없이 생식연령여성의 부인과이병의 주요 원인5. 월경불순의 추정 된 보급은 생식 연령5의여성에서 45 %에서 93 %까지 높고 가변적입니다. 월경불경 관련 통증은 여성의 일상 생활에 영향을 미치며 청소년의 학업 성적 저하, 수면의 질 저하, 일상 활동의 제한 및 기분 변화5.
가혹한 월경불위를 경험하는 많은 여자는 그들의 고통을 구호하기 위하여 창구 판매 약물에 의지합니다. 이러한 창구 판매 약물은 프로스타글란딘의 형성을 방지하는 사이클로옥시게나제 (COX) 억제제를 함유하고있습니다6. 그러나 COX 억제제는 불리한 심혈관 사건과 관련이 있으며, 월경불경을 가진 여성의 약 18%는이러한 억제제 7에 반응하지 않습니다. 따라서 생리통을 줄이기 위해 새로운 약물이 필요합니다. 자궁의 수축성 이상이 월경불허의 발병기전에 기여하기 때문에 한 가지 가능한 전략은 자궁 이완제의 사용일 수 있습니다.
그것은 자연스럽 게 발생 하는 자발적인 심근 파 같은 수축의 모델에서 잠재적인 이완 제 약물의 효과 정량화 하는 것이 도움이. 그러나, 지금까지, 온전한 자궁에서 근육 이완 약물을 시험하기 위한 효율적인 생체 내 생체 내 방법은 설명되지 않았다. 현재, 아이소메트릭 장력 측정은 이완제 약물 효과를 평가하는 데 사용됩니다. 이러한 측정 동안, 자궁 근육 스트립은 조직 목욕에서 예압하에 일정한 길이로 유지되며 자궁 근육 수축의 힘은 이완제 약물의 존재 또는 부재 에서 옥시토신 자극 전후로 기록됩니다. 이 방법은 매우 유용하지만, 그것은 비싼 장비가 필요합니다. 또한, 등각부종 수축은 자연그대로 자궁에서 자연적으로 발생하는 자발적인 근심파와 유사한 수축과 유사하지 않습니다. 유일하게, 설치류에 있는 자궁 근심파는 전체 생식 기관 (난소, 난관, 자궁 및 질)가 완충액에서 유지될 때 자궁 혼 운동성으로 구상될 수 있습니다. 여기서, 우리는 산소화 된 크렙스 버퍼를 포함하는 페트리 접시에 배치 된 그대로 마우스 자궁의 자발적인 운동성을 모니터링하기위한 생체 내 방법을 제시한다. 또한 MATLAB 모션 트래커를 활용한 운동성 정량화 알고리즘에 대해서도 설명합니다. 이 새로운 접근 방식은 자연적으로 발생하는 치료법과 합성 화합물의 이완 잠재력을 테스트하기 위한 쉽고 저렴한 대안을 제공합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에서, 우리는 난소, oviducts, 자궁 뿔 및 질을 포함하는 전체 설치류 생식 기관의 자발적인 수축성을 평가하기 위한 방법을 기술했습니다. 우리는 자발적인 자궁 운동성13에페닐레프린의 이완 효과를 입증하기 위해 유사한 방법을 사용했지만, 과거에는 데이터의 정량적 분석을 제공할 수 없었습니다. 이 작품에서는 MATLAB 모션 트래킹 모듈을 사용하여 정량적 운동성 데이터 분?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 내부 IU 기금에 의해 지원되었다. AGO는 연구를 구상했다. XC 및 AGO는 기재된 실험의 설계에 관여하였다. FL 및 AGO는 데이터를 분석하고 해석했습니다. KLL, JOB, FL은 모든 생체 내 실험을 수행하였다. FL은 MATLAB 스크립트를 작성했습니다. KLL, JOB, 그리고 AGO는 원고를 썼다. 모든 저자는 원고의 최종 버전을 읽고 승인했습니다.
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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