एक अंडाशय माउस मॉडल में गर्भावस्था स्थापना में गर्भाशय के योगदान का अध्ययन करने के तरीके
Summary
गर्भावस्था की स्थापना एक गतिशील प्रक्रिया है जिसमें जटिल भ्रूण और गर्भाशय क्रॉसस्टॉक शामिल हैं। इन प्रक्रियाओं के लिए मातृ गर्भाशय पर्यावरण का सटीक योगदान जांच का एक सक्रिय क्षेत्र बना हुआ है। यहां, इन शोध प्रश्नों को संबोधित करने के लिए विवो पशु मॉडल में डिजाइन करने में सहायता के लिए विस्तृत प्रोटोकॉल प्रदान किए जाते हैं।
Abstract
गर्भावस्था की स्थापना के लिए, एक व्यवहार्य ब्लास्टोसिस्ट को प्रत्यारोपण और प्लेसेंटा गठन की सुविधा के लिए ग्रहणशील गर्भाशय अस्तर (एंडोमेट्रियम) के साथ सफलतापूर्वक बातचीत करनी चाहिए और चल रही गर्भावस्था को सक्षम करना चाहिए। भ्रूण दोषों के कारण गर्भावस्था की सफलता की सीमाएं अच्छी तरह से ज्ञात हैं और हाल के दशकों में इन विट्रो फर्टिलाइजेशन (आईवीएफ) और सहायक प्रजनन प्रौद्योगिकियों के उदय के साथ काफी हद तक दूर हो गई हैं। अभी तक, हालांकि, क्षेत्र ने अपर्याप्त रूप से ग्रहणशील एंडोमेट्रियम के कारण होने वाली सीमाओं को दूर नहीं किया है, जिसके परिणामस्वरूप आईवीएफ सफलता दर स्थिर हो गई है। डिम्बग्रंथि और एंडोमेट्रियल कार्य निकटता से जुड़े हुए हैं, क्योंकि अंडाशय द्वारा उत्पादित हार्मोन एंडोमेट्रियम की मासिक धर्म चक्रीयता के लिए जिम्मेदार हैं। जैसे, गर्भावस्था के कृंतक मॉडल का उपयोग करते समय, यह पता लगाना मुश्किल हो सकता है कि क्या देखा गया परिणाम डिम्बग्रंथि या गर्भाशय की कमी के कारण है। इसे दूर करने के लिए, गर्भावस्था में गर्भाशय-विशिष्ट योगदान के अध्ययन की अनुमति देने के लिए भ्रूण हस्तांतरण या कृत्रिम निर्णय के साथ एक अंडाशय युक्त माउस मॉडल विकसित किया गया था। यह लेख अंडाशय करने के तरीके के बारे में निर्देश प्रदान करेगा और स्वस्थ दाताओं से भ्रूण हस्तांतरण के बाद सफल कृत्रिम निर्णय या गर्भावस्था का समर्थन करने के लिए बहिर्जात हार्मोन की आपूर्ति के लिए विभिन्न तकनीकों में अंतर्दृष्टि प्रदान करेगा। इन तकनीकों में चमड़े के नीचे इंजेक्शन, धीमी गति से रिलीज छर्रों और आसमाटिक मिनी पंप शामिल हैं। प्रत्येक विधि के प्रमुख फायदे और नुकसान पर चर्चा की जाएगी, जिससे शोधकर्ताओं को अपने विशिष्ट शोध प्रश्न के लिए सबसे अच्छा अध्ययन डिजाइन चुनने में सक्षम बनाया जा सके।
Introduction
हाल के दशकों में सहायक प्रजनन प्रौद्योगिकियों के बढ़ते उपयोग के साथ, गर्भाधान के लिए कई बाधाओं को दूर किया गया है, जिससे कई जोड़ों कोप्रजनन समस्याओं के बावजूद परिवार शुरू करने की अनुमति मिलती है। अंडाणु या शुक्राणु की कमी को अक्सर इन विट्रो फर्टिलाइजेशन या इंट्रासाइटोप्लाज्मिक शुक्राणु इंजेक्शन का उपयोग करके बाईपास किया जा सकता है; हालांकि, गर्भाशय और एंडोमेट्रियल ग्रहणशीलता से संबंधित मुद्दे प्रजनन क्षमता2 का एक मायावी “ब्लैक बॉक्स” बने हुए हैं।
गर्भावस्था तब स्थापित होती है जब एक उच्च गुणवत्ता वाला भ्रूण सफलतापूर्वक एक ग्रहणशील एंडोमेट्रियम (गर्भाशय अस्तर) के साथ बातचीत करता है। किसी भी मासिक धर्म चक्र में सफल गर्भावस्था की संभावना कम होती है, लगभग 30% 3,4 पर। सफल होने वालों में से, केवल 50% -60% गर्भावस्था के 20 सप्ताह के बाद आगे बढ़ते हैं, आरोपण विफलता 75% गर्भधारण के लिए जिम्मेदार होती है जो 20 सप्ताह तक नहीं पहुंचतीहै। 1990 के दशक के उत्तरार्ध के इन आंकड़ों के बावजूद, क्षेत्र को अपर्याप्त रूप से ग्रहणशील एंडोमेट्रियम के कारण होने वाली सीमाओं को दूर करना बाकी है। इसके परिणामस्वरूप हाल के वर्षों में आईवीएफ की सफलता दर में ठहराव – और कभी-कभी गिरावट आई है – 5,6।
अस्पष्टीकृत बांझपन वाली महिलाओं में अक्सर ग्रहणशीलता की विस्थापित खिड़की होती है या अज्ञात कारणों से ग्रहणशीलता प्राप्त करने में असमर्थ होती हैं। हाल ही में, एंडोमेट्रियल ग्रहणशीलता सरणी विकसित की गई थी, जो भ्रूण हस्तांतरण के समय को एक व्यक्ति की ग्रहणशीलता 7,8,9 की खिड़की में अनुकूलित करने के उद्देश्य से सैकड़ों जीनों की अभिव्यक्ति का आकलन करती है। हालांकि, क्षेत्र में अभी भी गर्भावस्था की जटिलताओं के रोगजनन की समझ का अभाव है जो आरोपण प्रक्रिया पूरी होने के बाद प्रकट होता है।
महिला प्रजनन प्रणाली अत्यधिक गतिशील है और तंग हार्मोनल नियंत्रण में है। हाइपोथैलेमिक-पिट्यूटरी-गोनाडल (एचपीजी) अक्ष ल्यूटिनाइजिंग हार्मोन और कूप-उत्तेजक हार्मोन की रिहाई को नियंत्रित करता है, जो डिम्बग्रंथि चक्र के पहलुओं को नियंत्रित करता है, जिसमें कूप परिपक्वता और एस्ट्रोजन और प्रोजेस्टेरोन गतिविधि शामिल है। बदले में, गर्भाशय मासिक धर्म चक्र एस्ट्रोजेन और प्रोजेस्टेरोन10,11 द्वारा नियंत्रित होता है। इस प्रकार, गर्भाशय जैविक तंत्र का अध्ययन डिम्बग्रंथि के प्रभाव से जटिल है। उदाहरण के लिए, जब अध्ययन किया जाता है कि कैंसर उपचार गर्भाशय को कैसे प्रभावित कर सकते हैं, तो यह अंतर करना मुश्किल हो सकता है कि क्या देखा गया कोई भी गर्भाशय फेनोटाइप (जैसे गर्भावस्था का नुकसान या मासिक धर्म चक्रीयता) गर्भाशय के प्रत्यक्ष अपमान का परिणाम है या अंडाशय को नुकसान से परिणामी प्रभाव है।
प्रजनन क्षमता को व्यापक रूप से समझने के लिए, गर्भावस्था में गर्भाशय के योगदान की विशेषता होनी चाहिए। महत्वपूर्ण रूप से, इस समझ को डिम्बग्रंथि नियंत्रण के तहत गर्भाशय समारोह से परे विस्तारित करना चाहिए। यह मनुष्यों में अध्ययन नहीं किया जा सकता है; इसलिए, पशु मॉडल अक्सर नियोजित होते हैं। जैसे, ओवरीक्टॉमी (ओवीएक्स) का उपयोग आमतौर पर शोधकर्ताओं को बहिर्जात रूप से हार्मोन की आपूर्ति करके कृंतक एस्ट्रस चक्र (मासिक धर्म चक्र के अनुरूप) को विनियमित करने में सक्षम बनाने के लिए किया जाता है। इसके अतिरिक्त, ओवीएक्स गर्भाशय प्रतिक्रियाओं को डिम्बग्रंथि के प्रभाव12 से स्वतंत्र रूप से अध्ययन करने की अनुमति देता है। हालांकि, अगर हार्मोन को ओवीएक्स के तुरंत बाद आपूर्ति नहीं की जाती है, तो एक रजोनिवृत्ति फेनोटाइप होगा, जिसे शोधकर्ताओं द्वारा सावधानीपूर्वक विचार करने की आवश्यकता है।
ओवीएक्स का उपयोग अक्सर कृंतक मॉडल 13,14,15,16,17 में किया जाता है और पर्याप्त प्रशिक्षण के बाद प्रदर्शन करना अपेक्षाकृत आसान होता है। विधियां इस बात पर निर्भर करती हैं कि क्या अकेले अंडाशय या अंडाशय और डिंबवाहिनी को हटा दिया जाता है, साथ ही साथ जानवर की उम्र के आधार पर (वयस्क, साइकिल चलाने वाले जानवरों में उनकी सतह पर एक दिखाई देने वाले कॉर्पस ल्यूटियम के साथ बड़े अंडाशय होते हैं, जिसका अर्थ है कि उनके अंडाशय की कल्पना करना आसान है)। इसी तरह, हार्मोन पूरकता के कई तरीके मौजूद हैं, जिनमें चमड़े के नीचे इंजेक्शन14, धीमी गति से रिलीज छर्रों 15, आसमाटिक मिनी पंप18 और डिम्बग्रंथि ग्राफ्टिंग शामिल हैं।
इस लेख में, अंडाशय करने और तीन प्रकार के हार्मोन पूरक तैयार करने के बारे में विस्तृत निर्देश प्रदान किए गए हैं, जिसमें चमड़े के नीचे के इंजेक्शन, धीमी गति से रिलीज छर्रों और आसमाटिक मिनी पंप शामिल हैं। प्रयोगात्मक समापन बिंदुओं के लिए दो विस्तृत प्रोटोकॉल प्रदान किए जाते हैं जो ओवीएक्स से लाभान्वित होते हैं, इसके बाद बहिर्जात हार्मोन पूरकता (भ्रूण स्थानांतरण और कृत्रिम निर्णय) होती है। यह लेख शोधकर्ताओं को मार्गदर्शन करने के लक्ष्य के साथ प्रत्येक दृष्टिकोण की ताकत और कमजोरियों पर चर्चा करता है कि गर्भाशय पर प्रभावों को अलग करने के लिए अध्ययन कैसे किया जाए, विशेष रूप से गर्भावस्था और अनुसंधान के प्रजनन क्षेत्रों में।
Protocol
Representative Results
Discussion
यह लेख ओवीएक्स करने और गर्भावस्था और प्रजनन क्षमता में गर्भाशय के योगदान को समझने पर केंद्रित अध्ययनों के लिए बहिर्जात हार्मोन प्रदान करने के बारे में चरण-दर-चरण निर्देश प्रदान करता है। इन विधियों के …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम विक्टोरियन स्टेट गवर्नमेंट ऑपरेशनल इंफ्रास्ट्रक्चर सपोर्ट और ऑस्ट्रेलियाई सरकार के राष्ट्रीय स्वास्थ्य और चिकित्सा अनुसंधान परिषद (एनएचएमआरसी) आईआरआईएसएस के माध्यम से संभव हुआ। इस काम को मोनाश यूनिवर्सिटी फैकल्टी ऑफ मेडिसिन, नर्सिंग एंड हेल्थ साइंस प्लेटफॉर्म एक्सेस ग्रांट द्वारा ए.एल.डब्ल्यू. (विनशिप-पीएजी 18-0343) को मोनाश प्रजनन सेवा प्लेटफॉर्म तक पहुंचने के लिए समर्थित किया गया था। ए.एल.डब्ल्यू. ऑस्ट्रेलियाई अनुसंधान परिषद (एआरसी) से डीईसीआरए फंडिंग डीई 21010037 द्वारा समर्थित है। J.N.H. और L.R.A. एक ऑस्ट्रेलियाई सरकार अनुसंधान प्रशिक्षण कार्यक्रम छात्रवृत्ति द्वारा समर्थित हैं। एल.आर.ए. एक मोनाश स्नातक उत्कृष्टता छात्रवृत्ति द्वारा समर्थित है। केजेएच एक एआरसी फ्यूचर फैलोशिप एफटी 190100265 द्वारा समर्थित है।
Materials
| ALZET 1002 mini osmotic pumps | BioScientifica | 1002 | Delivers 0.25 µL/h for 14 days. Use for section 7 (Experimental procedure – Embryo transfer). |
| ALZET 1003D mini osmotic pumps | BioScientifica | 1003D | Delivers 1 µL/h for 14 days. Use for section 8 (Experimental procedure – Artificial decidualization). |
| ALZET Reflex 7 mm clips | BioScientifica | 0009971 | Either Reflex clips or Michel clips can be used for wound closure, depending on preference |
| ALZET Reflex clip applicator | BioScientifica | 0009974 | Either Reflex clips or Michel clips can be used for wound closure, depending on preference |
| ALZET Reflex clip remover | BioScientifica | 0009976 | Either Reflex clips or Michel clips can be used for wound closure, depending on preference |
| Bupivicaine injection | Pfizer | NA | Stock 0.5%. Use at 0.05% in saline |
| Estradiol | Sigma | E8875 | |
| Meloxicam | Ilium | NA | Active constituent 0.5 mg/mL. Use 3.5 mL per 200 mL cage bottle, or as your institutions vet prescribes. |
| Michel clips | Daniels | NS-000242 | |
| Multi purpose sealant | Dow Corning | 732 | |
| Non-surgical embryo transfer (NSET) device | ParaTechs | 60010 | Contains 6 mm speculum. Single use only. |
| Progesterone | Sigma | P0130 | Soluble in ethanol. Use for section 3 (Hormone preparation – subcutaneous injection) and section 4 (Hormone preparation – slow-release pellets) |
| Progesterone | Sigma | P7556 | Soluble in water. Use for section 5 (Hormone preparation – osmotic mini pumps) |
| Refresh eye ointment | Allergan | NA | 42.5% w/v liquid paraffin, 57.3% w/v soft white paraffin |
| Rimadyl Carprofen | Zoetis | NA | Stock 50 mg/mL. Use at 5 mg/kg |
| Rubber tubing | Dow Corning | 508-008 | Washed in 100% ethanol and cut into 1 cm pieces. Inside diameter 1.57 mm ± 0.23 mm; outside diamater 3.18 mm ± 0.23 mm; wall 0.81 mm. |
| Sesame oil | Sigma | S3547 | |
| Sofsilk Silk sutures size 3-0 | Covidien | GS-832 |
References
- Szamatowicz, M. Assisted reproductive technology in reproductive medicine – Possibilities and limitations. Ginekologia Polska. 87 (12), 820-823 (2016).
- Evans, J., et al. Fertile ground: Human endometrial programming and lessons in health and disease. Nature Reviews. Endocrinology. 12 (11), 654-667 (2016).
- Norwitz, E. R., Schust, D. J., Fisher, S. J. Implantation and the survival of early pregnancy. The New England Journal of Medicine. 345 (19), 1400-1408 (2001).
- Zinaman, M. J., Clegg, E. D., Brown, C. C., O’Connor, J., Selevan, S. G. Estimates of human fertility and pregnancy loss. Fertility & Sterility. 65 (3), 503-509 (1996).
- Kupka, M. S., et al. Assisted reproductive technology in Europe, 2010: Results generated from European registers by ESHRE†. Human Reproduction. 29 (10), 2099-2113 (2014).
- Gleicher, N., Kushnir, V. A., Barad, D. H. Worldwide decline of IVF birth rates and its probable causes. Human Reproduction Open. 2019 (3), (2019).
- Diaz-Gimeno, P., et al. A genomic diagnostic tool for human endometrial receptivity based on the transcriptomic signature. Fertility & Sterility. 95 (1), 50-60 (2011).
- Amin, J., et al. Personalized embryo transfer outcomes in recurrent implantation failure patients following endometrial receptivity array with pre-implantation genetic testing. Cureus. 14 (6), e26248 (2022).
- Patel, J. A., Patel, A. J., Banker, J. M., Shah, S. I., Banker, M. R. Personalized embryo transfer helps in improving in vitro fertilization/ICSI outcomes in patients with recurrent implantation failure. Journal of Human Reproductive Sciences. 12 (1), 59-66 (2019).
- Khan, K. N., et al. Biological differences between functionalis and basalis endometria in women with and without adenomyosis. European Journal of Obstetrics, Gynecology, and Reproductive Biology. 203, 49-55 (2016).
- Richards, J. S., Ren, Y. A., Candelaria, N., Adams, J. E., Rajkovic, A. Ovarian follicular theca cell recruitment, differentiation, and impact on fertility: 2017 update. Endocrine Reviews. 39 (1), 1-20 (2018).
- Corciulo, C., et al. Pulsed administration for physiological estrogen replacement in mice. F1000Research. 10, 809 (2021).
- Greaves, E., et al. A novel mouse model of endometriosis mimics human phenotype and reveals insights into the inflammatory contribution of shed endometrium. The American Journal of Pathology. 184 (7), 1930-1939 (2014).
- Griffiths, M. J., Alesi, L. R., Winship, A. L., Hutt, K. J. Development of an embryo transfer model to study uterine contributions to pregnancy in vivo in mice. Reproduction & Fertility. 3 (1), 10-18 (2022).
- Cousins, F. L., et al. Evidence from a mouse model that epithelial cell migration and mesenchymal-epithelial transition contribute to rapid restoration of uterine tissue integrity during menstruation. PLoS One. 9 (1), e86378 (2014).
- Cousins, F. L., et al. Androgens regulate scarless repair of the endometrial "wound" in a mouse model of menstruation. FASEB Journal. 30 (8), 2802-2811 (2016).
- Fullerton, P. T., Monsivais, D., Kommagani, R., Matzuk, M. M. Follistatin is critical for mouse uterine receptivity and decidualization. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (24), E4772-E4781 (2017).
- Rowland, R. R., Reyes, E., Chukwuocha, R., Tokuda, S. Corticosteroid and immune responses of mice following mini-osmotic pump implantation. Immunopharmacology. 20 (3), 187-190 (1990).
- Barton, B. E., et al. Roles of steroid hormones in oviductal function. Reproduction. 159 (3), R125-R137 (2020).
- Lee, J. E., et al. Autophagy regulates embryonic survival during delayed implantation. Endocrinology. 152 (5), 2067-2075 (2011).
- Hamatani, T., et al. Global gene expression analysis identifies molecular pathways distinguishing blastocyst dormancy and activation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (28), 10326-10331 (2004).
- Cui, L., et al. Transcervical embryo transfer in mice. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 53 (3), 228-231 (2014).
