مقالة منهجية

بروتوكول تمارين السباحة وطرق الرعاية للفئران الحوامل

DOI:

10.3791/66577

⸱

أبريل 5, 2024

 ,  ,  ,  , 
1Department of Exercise Physiology, Beijing Sport University, 2Laboratory of Sports Stress and Adaptation of General Administration of Sport, Beijing Sport University, 3Key Laboratory of Physical Fitness and Exercise, Ministry of Education, Beijing Sport University

* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نقدم هنا بروتوكولا لتحديد طرق تربية الفئران وإجراءات التدريب على السباحة وبروتوكولات التمريض بعد التكاثر للفئران الحوامل بعد التدريب. يوفر هذا البروتوكول نموذجا حيوانيا لدراسة آثار ممارسة الأم أثناء الحمل على النسل وآلياته الأساسية.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يسلط مفهوم الأصول التنموية للصحة والمرض الضوء على تأثير البيئات المبكرة على الأمراض المزمنة غير المعدية مثل السكري وأمراض القلب والأوعية الدموية والسرطان. بحثت الدراسات التي تستخدم النماذج الحيوانية في كيفية تأثير عوامل الأم مثل نقص التغذية والإفراط في التغذية والسمنة والتعرض للمواد الكيميائية أو نقص الأكسجة على نمو الجنين وصحة النسل ، مما يؤدي إلى مشاكل مثل انخفاض الوزن عند الولادة وارتفاع ضغط الدم وعسر شحميات الدم ومقاومة الأنسولين. ونظرا لتزايد انتشار زيادة الوزن والسمنة بين النساء في سن الإنجاب، فإن التدخلات الفعالة أمر بالغ الأهمية. برزت ممارسة الأم أثناء الحمل كتدخل رئيسي ، يفيد كل من الأم والنسل ويقلل من خطر الإصابة بالأمراض. تقارن هذه الدراسة الاختلافات بين ثلاثة نماذج تمرين على الفئران الحوامل: الجري الطوعي على العجلات ، وأجهزة المشي الآلية ، والسباحة. السباحة هي الخيار الأكثر فائدة بسبب مستويات شدتها الآمنة والخاضعة للرقابة. يفصل هذا البروتوكول طرق تربية الفئران ، والتدريب على السباحة أثناء الحمل ، وبروتوكولات التمريض بعد التكاثر. هذا النموذج ، المناسب لمختلف أنواع الفئران والفئران ، مفيد لدراسة فوائد تمرين الأم على صحة النسل والعافية بين الأجيال.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ظهر مفهوم الأصول التنموية للصحة والمرض (DOHaD) على مدى العقدين الماضيين ، والذي أظهر أن التأثيرات البيئية أثناء التطور المبكر تؤثر على خطر العمليات الفيزيولوجية المرضية اللاحقة المرتبطة بالأمراض المزمنة غير المعدية (NCD) ، وخاصة مرض السكري وأمراض القلب والأوعية الدموية وبعض أنواع السرطان1. خلال المرحلة الأكثر تجميلا من نمو الجنين ، حيث يتعرض النسل للبيئة داخل الرحم ، يعد التفاعل الجيني والبيئي والتروية الرحمية من العوامل الحاسمة لإعادة برمجة الجنين2. استخدمت الدراسات السابقة في الغالب نماذج حيوانية للتحقيق في الآثار الضارة ، مثل نقص التغذية لدى الأمهات ، أو الإفراط في التغذية ، أو السمنة أثناء الحمل ، والتعرض قبل الولادة للمواد الكيميائية أو نقص الأكسجة ، على نمو الجنين وتأثيرات النمط الظاهري طويلة المدى في النسل3. أدى ذلك إلى انخفاض الوزن عند الولادة والنمو اللاحق وأنتج آثارا ضارة على النسل ، بما في ذلك ارتفاع ضغط الدم وعسر شحميات الدم ومقاومة الأنسولين4. نظرا لأن معدل زيادة الوزن والسمنة يتزايد بسرعة بين النساء في سن الإنجاب ، فإن هناك حاجة ماسة إلى إنشاء تدخلات فعالة لمنع انتقال هذه الاضطرابات النفاسية الضارة بين الأجيال ، والتي لها تأثير مهم على صحة السكان 5,6.

منذ فترة طويلة تم التعرف على ممارسة كعلاج وقائي مهم لمرض السكري من النوع 2 وارتفاع ضغط الدم والعديد من الأمراض الأخرى7. ممارسة الرياضة أثناء الحمل لها آثار مفيدة للأم وتمنح آثارا مفيدة على النسل ، مما يقلل من انتقال الأم للمرض إلى النسل8. أظهرت عدة سنوات من الأبحاث سلامة التمرين وفوائده العميقة ، بما في ذلك التخفيضات الكبيرة في حالات الحمل الشائعة مثل داء السكري الحملي 9,10. فيما يتعلق بسلامة الأم والجنين ، فإن إجراء التدريب على التمارين الرياضية وبروتوكولات ما بعد التمريض يمثل تحديا.

ديفيد11وآخرون. وصف نماذج التمارين الحيوانية المطبقة على أبحاث صحة القلب والأوعية الدموية. نماذج التمارين الثلاثة شائعة الاستخدام ، الجري الطوعي للعجلات ، المطاحن الآلية ، والسباحة ، لها مزايا وعيوب. تحاكي العجلة الإرادية التي تعمل عن كثب السلوك الحركي للفئران ، مما يمكنها من التحرك وفقا لإيقاعها اليومي. ومع ذلك ، يحتاج هذا النوع من التمارين إلى تنظيم أكثر دقة للشدة والمدة. يمكن لجهاز المشي الميكانيكي التحكم في شدة التمرين وحجمه ومدته ، ولكنه يحتاج في بعض الأحيان إلى تحفيز كهربائي ، مما قد يؤدي إلى إجهاد جسدي في. تستخدم السباحة على نطاق واسع في دراسات القوارض بسبب قدرة السباحة المتأصلة للفئران ، والتي يمكن أن تتجنب أيضا التحفيز الكهربائي أو الأضرار الميكانيكية لأقدامها وذيولها12. في الدراسات التي أجريت على نماذج تمارين ما قبل الولادة13,14 ، تعد السباحة طريقة تمرين شائعة الاستخدام. مع تقدم الحمل وتضخم بطن الفئران ، قد تتسبب تمارين الجري على جهاز المشي والعجلات في ملامسة متكررة للبطن مع الأسطح الصلبة. في المقابل ، توفر البيئة المائية في السباحة الطفو ، مما يقلل من خطر الإصابات المرتبطة بالتمارين الرياضية للحيوانات الحامل.

يعرض هذا البروتوكول طرق تربية الفئران ، وكيفية أداء تدريب السباحة أثناء الحمل ، وبروتوكولات التمريض بعد التكاثر للفئران الحوامل بعد التدريب. يمكن تطبيق نموذج التدريب على السباحة الحوامل هذا على مجموعة واسعة من أنواع الفئران والفئران ، والتي قد توفر بالتالي نموذجا مفيدا للقوارض للتحقيق المستقبلي باستخدام النماذج القائمة على لدراسة الآليات التي تنظم الآثار المفيدة لممارسة الأم على صحة النسل وفوائد التمرين عبر الأجيال.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت الموافقة على جميع الطرق الموضحة هنا من قبل لجنة أخلاقيات في جامعة بكين الرياضية وتم تنفيذها وفقا لإرشادات المعاهد الوطنية للصحة (NIH) وقوانين حماية الصينية والمبادئ التوجيهية المؤسسية.

1. التزاوج وتغذية الفئران

  1. قم بشراء فئران Wistar محددة خالية من مسببات الأمراض (SPF) مصنفة بعمر 10 أسابيع وفئران Wistar البالغة من العمر 11 أسبوعا.
  2. تنفيذ التغذية التكيفية: إطعام فئران Wistar ad libitum بنظام غذائي قياسي للقوارض وتوفير الوصول إلى مياه الصنبور لمدة أسبوع واحد في مرفق التغذية المخصص. تأكد من إيواء جميع الفئران في دورة 12 ساعة من الضوء والظلام عند درجة حرارة ثابتة تبلغ 22 درجة مئوية ورطوبة 45-55٪.
  3. فحص شهوة الفئران الأنثى.
    1. قم بإعداد المعدات والمواد ، بما في ذلك شرائح المجهر الزجاجية النظيفة ، ومسحات القطن بقطر 2 مم ، والمحلول الملحي (0.9٪ كلوريد الصوديوم) ، والمجهر.
    2. قم بتسمية كل شريحة مجهر بالتاريخ وتحديد الفئران.
    3. بين الساعة 6 و 7 مساء ، لتقليل التوتر ، كبح جماح أنثى الفئران بلطف. أمسك قاعدة الذيل بالإبهام والسبابة أثناء الضغط من الأصابع الأخرى على الفقرة القطنية للفئران.
    4. رفع طرف الذيل وفضح المهبل. بلل قطعة قطن بمحلول ملحي ، ثم ضع الطرف في المهبل ولف الطرف برفق لجمع الإفرازات المهبلية.
    5. لف طرف المسحة عبر الشريحة ، وتجنب إعادة التطبيق على نفس المنطقة.
    6. افحص اللطاخة تحت المجهر واستخدم هدف التكبير المنخفض (10x) لتحديد موقع الخلايا ومراقبتها.
      ملاحظة: أثناء الشبق ، اختفت الإفرازات المهبلية نوى ظهارية أكبر ، واستبدلت بخلايا ظهارية كيراتينية مقشرة حرشفية تراكمت في كومة.
    7. سجل مرحلة الدورة الشهوانية لكل فئران.
  4. بين الساعة 7 و 8 مساء ، ضع ذكر وأنثى الفئران في قفص التزاوج.
    ملاحظة: يجب أن تكون إناث الفئران في شبق أو شبق للتزاوج.
  5. في اليوم الثاني ، بين الساعة 7 و 8 صباحا ، افحص قفص التزاوج بحثا عن سدادات الجماع. إذا تم العثور على سدادة جماعية في قاعدة قفص التزاوج ، فتابع إنشاء مسحة إفراز مهبلي لأنثى الفئران باتباع نفس الطريقة الموضحة في الخطوات 1.3.4- 1.3.6.
    ملاحظة: سدادات الجماع عبارة عن مواد جيلاتينية بيضاء أو صفراء حليبية مصنوعة من الحويصلة المنوية للفئران الذكور وإفرازات البروستاتا جنبا إلى جنب مع الإفرازات المهبلية.
  6. تأكيد الحمل في الفئران الأنثوية: بعد العثور على سدادات الجماع في قفص التزاوج ، لاحظ المنوية على مسحة إفراز المهبل. حدد هذا اليوم كيوم الحمل الأول (GD1).
  7. عزل الفئران الحامل في قفص منفصل.
    ملاحظة: خلال المراحل الأولى من الحمل ، من الضروري منع الفئران الحامل من مواجهة إشارات كيميائية ذكورية غير مألوفة في بيئتها أو من التعايش مع فأر ذكر غير مألوف.
  8. تستمر فترات حمل الفئران عادة من 21 إلى 23 يوما. قياس وتسجيل أوزان جسم الفئران من GD1 إلى GD20.
  9. في GD20 ، استبدل قفص الفئران الحامل بآخر نظيف وضع قطنا ماصا طبيا (مشابها في الحجم للفئران) في القفص. توفير ما يكفي من الماء والغذاء للبقاء على قيد الحياة لمدة سبعة أيام ، ووضع القفص في مكان هادئ.
    ملاحظة: لا تقم بتغيير القفص لمدة 1 أسبوع على الأقل بعد ولادة الفئران. عند التبديل إلى قفص نظيف ، انقل القطن الماص المستخدم من القفص المتسخ إلى القفص الجديد لضمان قدرة الفئران على التعرف على رائحة نسلها.
  10. فياليوم 21 بعد الولادة ، افصل النسل حسب الجنس وضعه في قفصين.
    ملاحظة: نظرا لصغر حجم النسل البالغ من العمر 21 يوما ، ضع كريات العلف الصلب في طبق بتري زجاجي داخل القفص.

2. برنامج تدريب السباحة قبل الولادة

  1. إجراء تدريب على التكيف لجميع الفئران الإناث التجريبية لمدة 5 أيام.
    1. قم بإعداد وعاء بلاستيكي شفاف بارتفاع 20 سم على الأقل واملأه ب 10 سم من الماء عند 34 ± 1 درجة مئوية.
    2. أمسك طرف ذيل الجرذ وارفعه ، ثم ضع الجرذ في الماء.
    3. خلال التدريب التكيفي لمدة 15 دقيقة ، راقب درجة حرارة الماء عن كثب كل 5 دقائق ، مع إضافة الماء الدافئ للحفاظ على درجة الحرارة.
    4. بعد التدريب ، انقل الجرذ إلى الماء النظيف عند 34 ± 1 درجة مئوية لغسل فروه. ثم ، نقل الفئران إلى قفص مع المناشف واستخدام مجفف شعر لتجفيف الفراء.
      ملاحظة: الضوضاء والبيئة الحارة يمكن أن تسبب الإجهاد للفئران. لذلك ، يوصى باستخدام مجفف شعر هادئ وقابل للتعديل بدرجة الحرارة.
    5. يرجى إعادة الجرذ إلى أقفاصه.
  2. تزاوج الفئران (اتبع الخطوات 1.3-1.6).
  3. بعد الخطوة 1.7 ، قم بتعيين الفئران الحوامل بشكل عشوائي في مجموعة مستقرة (SED) ومجموعة تمرين (EX).
  4. وزن الفئران يوميا قبل كل جلسة تدريبية.
    ملاحظة: أثناء التدريب التكيفي ، يجب ألا يتجاوز فقدان وزن الفئران 3 جم / يوم. أثناء التدريب قبل الولادة ، يجب أن يزيد وزن الفئران تدريجيا. إذا فقدت الفئران أكثر من 3 غرام يوميا ، قلل من وقت التدريب اليومي بنسبة 50٪ للسماح بالتعافي.
  5. إجراء تدريب السباحة قبل الولادة ل EX من GD1 إلى GD20 ، 6 أيام في الأسبوع ، من الساعة 8:00 إلى الساعة 9:00 صباحا.
    1. قم بإعداد دلو ماء دائري بقطر 50 سم وارتفاع لا يقل عن 50 سم واملأه ب 40 سم من الماء عند درجة حرارة 34 ± 1 درجة مئوية.
    2. من GD1 إلى GD5 ، قم في البداية بإجراء تدريب السباحة لمدة 20 دقيقة في اليوم وزاد تدريجيا إلى 60 دقيقة في اليوم.
    3. من GD6 إلى GD20 ، استمر في تدريب التمرين لمدة 60 دقيقة يوميا لمدة 6 أيام في الأسبوع.
    4. للرعاية اللاحقة ، راجع الخطوات 2.1.4-2.1.5.
    5. بعد التمرين ، أعط الفئران EX 5 غرام من بذور عباد الشمس القوارض لتوفير الدعم الغذائي.
  6. أثناء تدريب EX كل يوم ، ضع فأر SED في نفس البيئة المائية مثل التدريب التكيفي (الخطوة 2.1.1). دع فأر SED يقضي نفس الوقت في البيئة المائية مثل الفئران EX. بعد التمرين ، أعط الفئران SED 5 غرام من بذور عباد الشمس القوارض لتزويدهم بالدعم الغذائي والعواطف المهدئة.
  7. بعد كل جلسة تدريب على السباحة ، قم بتنظيف وتطهير جميع المعدات بالأشعة فوق البنفسجية ، بما في ذلك دلاء المياه والمناشف.

3. الخصائص الفيزيائية للأجنة

  1. في صباح يوم GD20.5 ، قم بتخدير أنثى الفئران بنسبة 3٪ إيزوفلوران والقتل الرحيم في غرفة CO2 .
  2. استخدم سكينا جراحيا لعمل شق في أسفل البطن للفئران. تأكد من أن الشق يميل نحو جانبي البطن ، مما يضمن التعرض الكامل للرحم.
  3. افتح الرحم بعناية باستخدام ملقط ومقص لفضح الأجنة والمشيمة. افصل برفق السلى الرقيق المحيط بالأجنة باستخدام ملقط لتجنب الضرر الناجم عن المقص للأجنة والمشيمة.
  4. تنظيف أجسام الأجنة باستخدام شاش معقم لإزالة الدم والمخاط. افصل الأجنة والمشيمة بالتتابع حسب مواقعها التشريحية ، ثم قم بوزنها.
  5. مراقبة المسافة بين فتحة الشرج والأعضاء التناسلية لتحديد جنس الأجنة. الأجنة الذكور لها مسافة أكبر من الإناث. سجل جنس وكمية الأجنة للرجوع إليها في المستقبل.
  6. قم بقياس طول الأجنة باستخدام الفرجار أثناء الاستلقاء. نظرا لأن الأجنة لا تزال على قيد الحياة ، فقد تتجعد بعد تشريحها ، لذا افتح أجسامها لأخذ القياسات.
    ملاحظة: لضمان اتساق النتائج التجريبية واتساق طرق القياس ، يحافظ نفس المجرب على نفس المعايير طوال الوقت. تم القتل الرحيم للأجنة من خلال المبادئ التوجيهية المؤسسية الموصى بها وتم جمع عينات الأنسجة لمزيد من التحليل حسب الحاجة.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في قسم طرق تربية الفئران (الشكل 1) ، نحدد الدورة الشحمية لإناث الفئران عن طريق عمل شرائح إفراز مهبلي لزيادة معدل نجاح التكاثر. تستمر الدورة الشحمية للفئران من 4 إلى 5 أيام ، بما في ذلك البروشبق ، الشبق ، الميتروس ، والديستروس. تظهر إناث الفئران في metestrus أو diestrus سلوكيات مثل إبعاد نفسها عن الذكور. في الوقت نفسه ، فإن أولئك الذين هم في شبق على استعداد للتزاوج ، والإباضة في الفئران الإناث يحدث في الغالب في نهاية شبق. أثناء الشبق ، تحتوي عينات اللطاخة المهبلية بشكل أساسي على خلايا ظهارية نواة مع خلايا كيراتينية عرضية. في الشبق ، تتكون اللطاخة المهبلية في الغالب من خلايا ظهارية حرشفية كيراتينية متجمعة معا في أكوام ، مع اختفاء النوى المتضخمة للخلايا الظهارية التي تظهر في metestrus. في metestrus ، تحتوي اللطاخة المهبلية بشكل أساسي على خلايا الدم البيضاء مع عدد قليل من الخلايا الظهارية الكيراتينية. تتميز مرحلة الديسترو بغلبة خلايا الدم البيضاء ، مع الخلايا الظهارية ذات النواة والكيراتينية العرضية (الشكل 1 أ).

السدادة الجماعية هي مادة تشبه الهلام تتكون من إفرازات مهبلية ومنوية. تشكل أنثى الجرذ سدادة جماعية لمنع ذكور الفئران الأخرى من التزاوج مرة أخرى بينما تسد أيضا مهبل أنثى الجرذ لمنع المنوية للفأر الذكر من التدفق. لا يشير وجود السدادة الجماعية بالضرورة إلى التكاثر الناجح ولكنه يشير فقط إلى حدوث سلوك التزاوج. لذلك ، من الضروري إجراء شرائح تشويه المهبل على الفئران الأنثوية مرة أخرى في الصباح بعد التزاوج. يشير وجود المنوية في اللطاخة المهبلية إلى نجاح التكاثر. من المهم مراقبة وزن إناث الفئران بعد هذا اليوم لمعرفة ما إذا كان يزداد تدريجيا ، وهو علامة على نجاح الحمل. إذا لم يكن هناك تكوين سدادة جماعية في غضون يومين من التزاوج ، أو إذا تشكلت سدادة جماعية ولكن لم يلاحظ وجود منوية في اللطاخة ، فمن المستحسن استبدال الفئران الذكور ومحاولة التكاثر مرة أخرى. من خلال فحص شرائح الإفراز المهبلي تحت المجهر ، نحدد مرحلة الدورة الشحمية في إناث الفئران ونستخدمها في الشبق والشبق للتكاثر. تم تعيين الفئران الحوامل بشكل عشوائي إلى مجموعة مستقرة (SED) أو تمرين (EX) ، مع إجراء تدريب السباحة من GD1 إلى GD20 (الشكل 1B). لمراقبة المقابس الجماعية التي تشكلت بعد تزاوج الفئران ، نستخدم قفص تزاوج مصمم خصيصا لتزاوج الفئران. يتكون قفص التزاوج من صينية قاعدة ، وقاع شبكة سلكية ، وإطار قفص بدون قاع ، وغطاء قفص سلكي (الشكل 1 ج).

قبل الولادة ، قد تظهر الفئران الحوامل سلوك التعشيش (الشكل 1E) ، باستخدام المواد الموجودة في بيئتها لبناء عش دافئ ودافئ لذريتها. يوصى بوضع كمية من القطن منزوع الدهن في القفص يتوافق مع حجم الفئران الحامل عند نقلها إلى قفص نظيف جديد على GD20. لدراسة الفئران الصغيرة ، يجب تربيتها حتى سن معينة. يتم فطام الفئران في حوالي 21 يوما بعد الولادة. لذلك ، في اليوم الحادي والعشرين بعد الولادة ، يتم فصل الفئران الصغيرة حسب الجنس (الشكل 1F) للتربية الفردية. تتضمن طريقة تحديد جنس الفئران مراقبة المسافة بين الأعضاء التناسلية والشرج. في الذكور ، تكون المسافة أكبر ، ولديهم فرو بين الأعضاء التناسلية والشرج. الأعضاء التناسلية الذكرية أكثر بروزا وضوحا مقارنة بالإناث. الفئران الإناث لديها حلمات أكثر وضوحا من الذكور.

يوصى بالوزن والتسجيل اليومي من GD1 إلى GD20 أثناء حمل الفئران (الشكل 2). يجب أن يزداد وزن الفئران تدريجيا أثناء الحمل (الشكل 2 أ) ، ويجب مقارنة الأوزان اليومية بوزن اليوم السابق. هذا أمر بالغ الأهمية لأن الفئران تميل إلى استهلاك أجنةها بعد الإجهاض ، مما يجعل من الصعب اكتشافها من خلال الملاحظة وحدها. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تساعد مراقبة وزن الفئران في تحديد التمرين المفرط. إذا انخفض وزن الفئران بأكثر من 3 غرام ، قلل مدة التدريب على التمرين لذلك اليوم بنسبة 50٪. في GD20.5 ، يتم تشريح الفئران الحوامل للحصول على الأجنة والمشيمة ، ويتم تعريف نسبة وزن الجنين إلى وزن المشيمة على أنها كفاءة المشيمة (الشكل 2 ب). قم بقياس طول الجنين من طرف الرأس إلى أسفل الردف في وضع جانبي باستخدام مسطرة للحصول على طول جسم الجنين (الشكل 1جم و 2 ج).

figure-results-1
الشكل 1: نموذج حمل الفئران. (أ) تنتج اللطاخة المهبلية في فترات مختلفة من الشهوة، وصور سدادة الجماع للفئران، ووجود المنوية في اللطاخات المهبلية في اليوم الثاني بعد التزاوج. (ب) رسم تخطيطي يوضح برنامج التدريب على السباحة قبل الولادة. (ج) مناظر عامة لقفص التزاوج للفئران. (د) صورة لتدريب السباحة للفئران الحوامل توضح قطر دلو الماء المستخدم. ه: سلوك بناء العش لدى الفئران. (و) مظاهر الأعضاء التناسلية المختلفة في ذكور وإناث الجرذان في عمر 21 يوما. (ز) ظهور الأجنة والمشيمة وتمثيل تخطيطي لطريقة قياس طول جسم الجنين. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-2
الشكل 2: وزن جسم الفئران الحوامل والصفات الفيزيائية للأجنة. (أ) تغيرات وزن الفئران الحوامل من GD1 إلى GD20 في مجموعتي SED و EX (n = 9 لكل منهما). ب: الفرق في كفاءة المشيمة بين المجموعتين. ج: التباين في طول جسم الأجنة بين مجموعتي SED و EX. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-3
الشكل 3: مقارنة بين طرق التمرين المختلفة لإناث الفئران الحوامل. مزايا وعيوب طرق التمرين المختلفة لإناث الفئران الحوامل: الجري الطوعي للعجلات (VWR) ، جهاز المشي الآلي (MT) ، والسباحة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-4
الشكل 4: برنامج تمارين السباحة. (أ) العملية الكاملة للتزاوج والحمل وتمارين السباحة والولادة والرضاعة الموصوفة في خطوات البروتوكول 1.1-1.10 باستخدام إناث فئران Wistar. (ب) عملية التدريب على السباحة أثناء الحمل الموصوفة في الخطوات البروتوكولية 2.1-2.6 ، بما في ذلك التدريب على التكيف والتدريب الرسمي. يتم الحفاظ على درجة حرارة الماء طوال العملية عند 34 ± 1 درجة مئوية. أثناء التدريب على التكيف ، يبلغ عمق المياه 10 سم ، بينما أثناء التدريب الرسمي ، يكون 10 سم ل SED و 40 سم ل EX. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الجدول 1: المشاكل المحتملة في ممارسة السباحة ورعاية ما بعد الولادة للفئران الحوامل وحلولها. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.

الجدول 2: تحليل مقارن لبرامج التمرين في الجرذان أو الفئران من الإناث والذكور الحوامل. MT: حلقة مفرغة آلية. VWR: تشغيل عجلة طوعية ؛ MLC: اختبار سعة الحمولة القصوى. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تهدف هذه الدراسة إلى إنشاء برنامج تمرين عملي للفئران الحوامل ، بما في ذلك طرق تزاوج الفئران التفصيلية ، وبروتوكولات التدريب على السباحة ، وطرق البحث لتقييم المؤشرات الفسيولوجية في الأجنة. لقد طورنا نموذجا للتدريب على ممارسة السباحة قبل الولادة من خلال الممارسة ، مع حلول مقابلة للمشكلات المحتملة التي قد تنشأ في البروتوكول (الجدول 1). سيجعله هذا البروتوكول أكثر عملية ويساعد الباحثين في إنشاء نماذج تمارين ما قبل الولادة.

تشير نتائج بحثنا إلى أن استخدام برنامج التدريب على السباحة أثناء حمل الفئران الذي صممناه لا يتعارض مع عملية الحمل الطبيعية للفئران ولا يؤدي إلى نتائج حمل سلبية. تم تقييم تأثير ممارسة ما قبل الولادة على نتائج الحمل في الفئران من خلال قياس معدلات الإجهاض وحجم القمامة. وخلصت الدراسة إلى أن ممارسة ما قبل الولادة لم تؤثر بشكل كبير على هذه العوامل15,16. لدراسة الأجنة ، يقوم الباحثون بتشريح الفئران الحوامل على GD20.5 للحصول على عينات من الجنين. أثناء التشريح ، يتم جمع الأجنة والمشيمة ، ومن الأهمية بمكان تتبع عدد النسل لكل فضلات لتحديد نتائج الحمل ، مما يتطلب إحصاء أعداد الجنين وطول جسم الجنين. بالإضافة إلى ذلك ، فإن كفاءة المشيمة هي نسبة وزن الجنين إلى وزن المشيمة ، مما يستلزم قياسات كل من أوزان الجنين والمشيمة. أشارت النتائج السابقة التي توصلنا إليها إلى أن التمارين السابقة للولادة لم تؤثر بشكل كبير على طول جسم الجنين ، ولكنها حسنت بشكل كبير من كفاءة المشيمة في مجموعة تمارين ارتفاع ضغط الدم مقارنة بمجموعة التحكم في ارتفاع ضغط الدم15. يمكن أن يكون سلوك الأم13,17 بمثابة مؤشر لتقييم تأثير التمرين أثناء الحمل على الأم. لذلك ، يمكن استخدام مؤشرات مثل معدل الإجهاض ، وحجم القمامة ، وطول جسم الجنين ووزنه ، وكفاءة المشيمة ، وسلوك الأم لتقييم آثار تمرين الحمل على نتائج الجنين. لذلك ، نوصي باعتماد بروتوكولنا التجريبي عند تشكيل نماذج تمارين الحمل لتجنب الضرر غير الضروري لحيوانات التجارب.

منذ تطوير نظرية DOHaD ، كان هناك تركيز أكبر على استكشاف تأثير المتغيرات البيئية المبكرة على صحة الفرد18. أجريت العديد من الدراسات للتحقيق في المسارات الفيزيولوجية المرضية المفترضة في الاضطرابات ذات الأصل الجنيني باستخدام النماذج الحيوانية19. نظرا لأن نماذج القوارض التي تتضمن ممارسة الرياضة أثناء الحمل قد تقلد هذه العملية بنجاح ، يتم استكشاف أنواع مختلفة من التمارين في النماذج الحيوانية المصابة بأمراض متنوعة مشتقة منالجنين 20. تعد عجلات الجري المستقلة ومنصات الجري ومعدات التسلق الحاملة للوزن وبروتوكولات السباحة أمثلة على تقنيات التمرين الشائعة. السمنة والسكري وارتفاع ضغط الدم كلها نماذج حيوانية نموذجية21. يمكننا أن نرى أن إجراءات التمرين المختلفة لها مزايا وعيوب مميزة من تصنيف ومقارنة طرق التمرين المستخدمة في الدراسات البحثية المختلفة15،16،21،22،23،24 (الشكل 3 والجدول 2).

نقدم شرحا مفصلا للتحكم في حمل الفئران ، وتنفيذ روتين تمرين السباحة ، وتقييم الأجنة والنسل في هذا البروتوكول. من خلال التحكم بعناية في سلوك التزاوج للفئران ، كان من الممكن الحصول على تقدير أكثر دقة للمدة التي يستغرقها الحمل. وقد مكن ذلك من تدخلات التمرين أثناء الحمل وخلق نموذجا لدراسة التمارين السابقة للولادة. في 21 يوما من الحمل ، يمكن تشريح عينات الأجنة والمشيمة لتقييم الآثار بين الأجيال لنشاط الأم أثناء الحمل على وظيفة المشيمة ونمو الجنين. علاوة على ذلك ، تم تغذية نسل فئران تمرين الحمل حتى مرحلة البلوغ وحتى الشيخوخة لدراسة العمليات الفسيولوجية والمرضية طويلة الأجل الكامنة وراء هذه الآثار.

عند إعداد برنامج تدريب على السباحة للفئران ، من المهم مراعاة أنها قد تحاول تجنب السباحة عن طريق الاختباء في الزوايا ، أو الخروج من حمام السباحة ، أو التمسك بالفئران الأخرى ، أو حتى الطفو على فقاعات الهواء في فرائها. لمنع ذلك ، يجب أن يكون حمام السباحة مصنوعا من البلاستيك وأن يكون أسطوانا. يجب أن يكون الماء في البركة أعمق من 1.5 ضعف طول الجرذ ، ويقاس من أنفه إلى نهاية ذيله. يجب أن يكون عمق الماء في المقام الأول أكثر من 50 سم ، ويجب أن تكون مساحة السطح كبيرة بما يكفي للسماح بالسباحة غير المحدودة. من المهم توفير مساحة سباحة لا تقل عن 1000 سم2 للفئران 11. لذلك ، قمنا بتصميم جهاز تدريب على السباحة يتكون من دلو بارتفاع 55 سم وقطر 50 سم. أثناء التدريب على السباحة ، يجب أن يكون مستوى الماء 40 سم ، ويجب أن يكون قطر سطح الماء 45 سم. بالإضافة إلى ذلك ، من المهم الحفاظ على درجة حرارة الماء عند 34 ± 1 درجة مئوية. هذا الجهاز مناسب لفأر واحد للتدريب في وقت واحد. من المهم زيادة كثافة التدريب على السباحة للفئران الحوامل تدريجيا. هذا يسمح لهم بالتكيف مع التمرين والبيئة المائية. التغيرات المفاجئة في الشدة يمكن أن تسبب ردود فعل الإجهاد ، والتي قد تزيد من خطر الإجهاض. أيضا ، يوصى بالحصول على يوم راحة واحد على الأقل في الأسبوع لمنع التعب الناجم عن التمرين.

تضمنت النماذج الحيوانية المستخدمة في بحثناالسابق 25 حول التمرين أثناء الحمل الفئران المصابة بارتفاع ضغط الدم تلقائيا (SHR) وضوابط الفئران Wistar Kyoto (WKY) ذات الضغط الطبيعي ، مما يجعل روتين التمرين في هذا البروتوكول مناسبا بنفس القدر للفئران المصابة بارتفاع ضغط الدم أو نماذج الأمراض الأخرى. وجدت دراستنا بالفعل أن التمرين أثناء الحمل قلل بشكل كبير من ضغط الدم لدى ذرية ارتفاع ضغط الدم البالغة من العمر 3 أشهر وأن التمارين السابقة للولادة كان لها تأثير مهم على تقليل تفاعل القلب والأوعية الدموية14. تم اكتشاف أيضا أن تمرين الأم يحفز التعديلات اللاجينية لجين Ca2 + ذو الجهد الكهربائي من النوع L ، وجين α1C (Cacna1c) ، وجين مستقبلات الأنجيوتنسين من النوع الثاني (Agtr1a) وجين NADPH oxidase-4 (Nox4) لتحسين وظيفة الأوعية الدموية في ذرية ارتفاع ضغط الدم14،25،26.

قد تؤثر عوامل متعددة على عملية التكاثر في الفئران. يؤثر عمر الفئران ، والحالة الصحية ، وحركة المنوية ، وشبق إناث الفئران ، ودرجة الحرارة ، والرطوبة ، وتحولات الضوء في موائل التكاثر على التزاوج. علاوة على ذلك ، قد تتسبب الضوضاء والاهتزازات الداخلية أثناء التكاثر في حدوث هياج في الفئران المصابة بارتفاع ضغط الدم ، أو تؤدي إلى الإجهاض ، أو ترفض التغذية بعد الولادة. يغطي القطن العازل للصوت أقفاص أثناء التكاثر لتقليل هذه الآثار.

في هذا البروتوكول ، نقدم دليلا شاملا حول طرق تزاوج الفئران ، وبرنامج تمارين السباحة للفئران الحوامل ، ورعاية ما بعد الولادة للفئران الحوامل ، وطرق تربية ذرية الفئران ، وتقنيات المراقبة لقياس الخصائص الفيزيائية للأجنة. تساهم نتائج أبحاثنا في دراسة الميراث بين الأجيال لممارسة الأمومة وإظهار نهج بحثي عقلاني وفعال. نهدف إلى إنشاء نموذج فعال لممارسة السباحة للنساء الحوامل في مجال فسيولوجيا التمرين ، مما سيساعد الأبحاث المستقبلية في هذا المجال.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (32071174 و 32200941 و 32371183 و 31771312).

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
الفرجارMitutoyo أدوات القياس (شنغهاي) المحدودة530-101 N15تشريح الجنين
دلو الماء الدائريNaliyaN / Aالفئران السباحة
أداة جراحية تجريبية   ؛شنتشن RWD Life Technology Co.، LTDSP0001-Gتشريح الجنين
المجهر الزجاجي الشرائحJiangsu Shitai المعدات التجريبية المحدودة80312-3161مسحة مهبلية
زجاج صحن بتريMerck LifeTechnologies BR455751-10EA
مجففتربية النسل باناسونيكEH-WNE5Hرعاية ما بعد السباحة
Zhongke علوم الحياةSS3الفئران التزاوج
IsofluraneShenzhen RWD Life Technology Co.، LTDR510-22-10تشريح الجنين
المجهر الخفيفأوليمبوسIX71-F22PHقفص تزاوج اللطاخة المهبلية
Zhongke Life ScienceSS3الفئران التزاوج
الطبية الماصة القطنHongxiang للمواد الصحية المحدودةغيرالفئران الحامل توقع ولادة
آلة تخدير القوارض ، التخدير الغازيشنتشن RWD Life Technology Co.، LTDR500IEتشريح الجنين
تربية القوارضبكين Huafukang Biotechnology Co.، LTD1032الفئران الحامل التي تتغذى
القوارض تغذيةالقوارض Beijing Huafukang Biotechnology Co.، LTD1022ذرية تربية
بذور عباد الشمس القوارضجوليJP241مكمل غذائي
قطن عازل للصوتكوفو أداةطبية N / Aتتوقع الفئران الحامل الولادة
مسحة قطنية معقمة (قطر 2 مم)أداة طبية كوفوN / Aمسحة مهبلية
شاش معقمKufu أداة طبيةN / Aالجنين
السكتة الدماغية محلول ملحي فسيولوجي (0.9٪ كلوريد الصوديوم)شاندونغ Hualu Pharmaceutical Co.، LTDN / Aميزان حرارة مسحة المهبل
Beekman organismN / Aسباحة الفئران
GraceN / Aرعاية ما بعد السباحة
حاوية بلاستيكية شفافةNaliyaN / Aتدريب تكيفي للسباحة
ضوء فوق بنفسجيMerck Life TechnologiesZ169633-1EAرعاية ما بعد السباحة
سخان مياهHaierEC6001-Q6Sفئران السباحة
مقياس الوزنElectronlc AcaleJM. A10001قياس وزن الجسم
ويستار جرذانفيتال ريفر مختبر تكنولوجيا المحدودةغيرمتاح تجربة
شعر بطاقة معلومات متوفرة تغذية على تغذية صيانة تشريح مراقبة مناشف

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hanson, M. A., Gluckman, P. D. Early developmental conditioning of later health and disease: Physiology or pathophysiology. Physiol Rev. 94 (4), 1027-1076 (2014).
  2. Calkins, K., Devaskar, S. U. Fetal origins of adult disease. Curr Probl Pediatr Adolesc Health Care. 41 (6), 158-176 (2011).
  3. Chavatte-Palmer, P., Tarrade, A., Rousseau-Ralliard, D. Diet before and during pregnancy and offspring health: The importance of animal models and what can be learned from them. Int J Environ Res Public Health. 13 (6), 586(2016).
  4. Lapehn, S., Paquette, A. G. The placental epigenome as a molecular link between prenatal exposures and fetal health outcomes through the dohad hypothesis. Curr Environ Health Rep. 9 (3), 490-501 (2022).
  5. Shrestha, A., Prowak, M., Berlandi-Short, V. M., Garay, J., Ramalingam, L. Maternal obesity: A focus on maternal interventions to improve health of offspring. Front Cardiovasc Med. 8, 696812(2021).
  6. Haire-Joshu, D., Tabak, R. Preventing obesity across generations: Evidence for early life intervention. Annu Rev Public Health. 37, 253-271 (2016).
  7. Kusuyama, J., Alves-Wagner, A. B., Makarewicz, N. S., Goodyear, L. J. Effects of maternal and paternal exercise on offspring metabolism. Nat Metab. 2 (9), 858-872 (2020).
  8. Blaize, A. N., Pearson, K. J., Newcomer, S. C. Impact of maternal exercise during pregnancy on offspring chronic disease susceptibility. Exerc Sport Sci Rev. 43 (4), 198-203 (2015).
  9. Hinman, S. K., Smith, K. B., Quillen, D. M., Smith, M. S. Exercise in pregnancy: A clinical review. Sports Health. 7 (6), 527-531 (2015).
  10. Acog committee. Physical activity and exercise during pregnancy and the postpartum period: Acog committee opinion, number 804. Obstet Gynecol. 135 (4), e178-e188 (2020).
  11. Poole, D. C., et al. Guidelines for animal exercise and training protocols for cardiovascular studies. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 318 (5), H1100-H1138 (2020).
  12. Beleza, J., et al. Self-paced free-running wheel mimics high-intensity interval training impact on rats' functional, physiological, biochemical, and morphological features. Front Physiol. 10, 593(2019).
  13. August, P. M., Rodrigues, K. D. S., Klein, C. P., Dos Santos, B. G., Matté, C. Influence of gestational exercise practice and litter size reduction on maternal care. Neurosci Lett. 741, 135454(2021).
  14. Li, S., et al. Prenatal exercise reprograms the development of hypertension progress and improves vascular health in shr offspring. Vascul Pharmacol. 139, 106885(2021).
  15. Li, S., et al. Exercise during pregnancy enhances vascular function via epigenetic repression of ca(v)1.2 channel in offspring of hypertensive rats. Life Sci. 231, 116576(2019).
  16. Musial, B., et al. Exercise alters the molecular pathways of insulin signaling and lipid handling in maternal tissues of obese pregnant mice. Physiol Rep. 7 (16), e14202(2019).
  17. Dos Santos, A. S., et al. Resistance exercise was safe for the pregnancy and offspring's development and partially protected rats against early life stress-induced effects. Behav Brain Res. 445, 114362(2023).
  18. Barnes, M. D., Heaton, T. L., Goates, M. C., Packer, J. M. Intersystem implications of the developmental origins of health and disease: Advancing health promotion in the 21st century. Healthcare. 4 (3), 45(2016).
  19. Bakrania, B. A., George, E. M., Granger, J. P. Animal models of preeclampsia: Investigating pathophysiology and therapeutic targets. Am J Obstet Gynecol. 226, S973-S987 (2022).
  20. Ferrari, N., et al. Exercise during pregnancy and its impact on mothers and offspring in humans and mice. J Dev Orig Health Dis. 9 (1), 63-76 (2018).
  21. Lerman, L. O., et al. Animal models of hypertension: A scientific statement from the american heart association. Hypertension. 73 (6), e87-e120 (2019).
  22. Mangwiro, Y. T. M., et al. Exercise initiated during pregnancy in rats born growth restricted alters placental mtor and nutrient transporter expression. J Physiol. 597 (7), 1905-1918 (2019).
  23. Kim, H., Lee, S. H., Kim, S. S., Yoo, J. H., Kim, C. J. The influence of maternal treadmill running during pregnancy on short-term memory and hippocampal cell survival in rat pups. Int J Dev Neurosci. 25 (4), 243-249 (2007).
  24. Harris, J. E., et al. Exercise-induced 3'-sialyllactose in breast milk is a critical mediator to improve metabolic health and cardiac function in mouse offspring. Nat Metab. 2 (8), 678-687 (2020).
  25. Zhang, Y., et al. Maternal exercise represses nox4 via sirt1 to prevent vascular oxidative stress and endothelial dysfunction in shr offspring. Front Endocrinol. 14, 1219194(2023).
  26. Shan, M., et al. Maternal exercise upregulates the DNA methylation of agtr1a to enhance vascular function in offspring of hypertensive rats. Hypertens Res. 46 (3), 654-666 (2023).

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة