מאמר שיטה

פרוטוקול התעמלות שחייה ושיטות טיפול בחולדות בהריון

DOI:

10.3791/66577

⸱

5 באפריל 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

במאמר זה

סיכום

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

כאן, אנו מציגים פרוטוקול להגדרת שיטות גידול חולדות, נהלי אימון שחייה ופרוטוקולי הנקה לאחר הרבייה עבור חולדות הרות לאחר אימון. פרוטוקול זה מספק מודל חייתי לחקר ההשפעות של פעילות גופנית אימהית במהלך ההריון על צאצאים והמנגנונים העומדים בבסיסה.

תקציר

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

המקורות ההתפתחותיים של תפיסת הבריאות והמחלות מדגישים את ההשפעה של סביבות מוקדמות על מחלות כרוניות לא מידבקות כמו סוכרת, מחלות לב וכלי דם וסרטן. מחקרים שהשתמשו במודלים של בעלי חיים בדקו כיצד גורמים אימהיים כגון תת-תזונה, תזונת יתר, השמנת יתר וחשיפה לכימיקלים או היפוקסיה משפיעים על התפתחות העובר ובריאות הצאצאים, מה שמוביל לבעיות כמו משקל לידה נמוך, לחץ דם גבוה, דיסליפידמיה ותנגודת לאינסולין. בהתחשב בשכיחות הגוברת של עודף משקל והשמנת יתר בקרב נשים בגיל הפוריות, התערבויות יעילות הן קריטיות. פעילות גופנית אימהית במהלך ההריון התפתחה כהתערבות מרכזית, המועילה הן לאם והן לצאצאים ומפחיתה את הסיכון למחלות. מחקר זה משווה את ההבדלים בין שלושה מודלים של התעמלות על חולדות הרות: ריצה רצונית על גלגלים, הליכונים ממונעים ושחייה. שחייה היא האפשרות המועילה ביותר בשל רמות העצימות הבטוחות והמבוקרות שלה. פרוטוקול זה מפרט את שיטות גידול החולדות, אימוני שחייה במהלך ההריון ופרוטוקולי הנקה לאחר הרבייה. מודל זה, המתאים למיני חולדות ועכברים שונים, שימושי לחקר היתרונות של פעילות גופנית אימהית על בריאות הצאצאים ובריאות בין-דורית.

מבוא

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

תפיסת המקורות ההתפתחותיים של בריאות ומחלות (DOHaD) התפתחה בשני העשורים האחרונים, אשר הראתה כי השפעות סביבתיות במהלך ההתפתחות המוקדמת משפיעות על הסיכון לתהליכים פתופיזיולוגיים מאוחרים יותר הקשורים למחלות כרוניות לא מידבקות (NCD), במיוחד סוכרת, מחלות לב וכלי דם וסוגים מסוימים של סרטן1. במהלך השלב הפלסטי ביותר של התפתחות העובר, שבו הצאצאים נחשפים לסביבה תוך רחמית, האינטראקציה בין הגן לסביבה וזילוח הרחם הם גורמים מכריעים בתכנות מחדש של העובר2. מחקרים קודמים השתמשו בעיקר במודלים של בעלי חיים כדי לחקור את ההשפעות המזיקות, כגון תת-תזונה אימהית, תזונת יתר או השמנת יתר במהלך ההריון, וחשיפה טרום לידתית לכימיקלים או היפוקסיה, על התפתחות העובר והשפעות פנוטיפיות ארוכות טווח בצאצאים3. זה יצר משקל לידה נמוך וגדילה מאוחרת יותר ויצר השפעות שליליות על צאצאים, כולל לחץ דם גבוה, דיסליפידמיה, ותנגודת לאינסולין4. מכיוון ששיעור עודף המשקל וההשמנה עולה במהירות בקרב נשים בגיל הפוריות, יש צורך דחוף בהקמת התערבויות יעילות למניעת העברה בין-דורית של הפרעות אימהיות מזיקות אלה, שיש להן השפעה חשובה על בריאות האוכלוסייה 5,6.

פעילות גופנית מוכרת זה מכבר כטיפול מונע חשוב לסוכרת מסוג 2, יתר לחץ דם ומספר מחלות אחרות7. פעילות גופנית במהלך ההריון יש השפעות מועילות עבור האם ומעניק השפעות מועילות על הצאצאים, ובכך להפחית את העברת המחלה האימהית לצאצאים8. מספר שנים של מחקר הוכיחו את הבטיחות של פעילות גופנית ואת היתרונות העמוקים שלה, כולל הפחתה משמעותית במצבי הריון נפוצים כגון סוכרת הריונית 9,10. בכל הנוגע לבטיחות האם והעובר, ביצוע אימוני התעמלות ופרוטוקולים לאחר הנקה הוא מאתגר.

דוד11ואח' תיאר מודלים של פעילות גופנית בבעלי חיים החלים על מחקר בריאות הלב וכלי הדם. לשלושת דגמי ההתעמלות הנפוצים, ריצה רצונית על גלגלים, הליכונים ממונעים ושחייה, יש יתרונות וחסרונות. הגלגל הרצוני הפועל מחקה באופן הדוק את ההתנהגות המוטורית של חולדות, ומאפשר להן לנוע בהתאם לשעון הביולוגי שלהן. עם זאת, סוג זה של תרגיל דורש ויסות מדויק יותר של אינטנסיביות ומשך. ההליכון הממונע יכול לשלוט בעצימות, בנפח ובמשך האימון, אך לעיתים הוא זקוק לגירוי חשמלי, שעלול לעורר לחץ פיזי ופסיכולוגי אצל בעלי החיים. שחייה נמצאת בשימוש נרחב במחקרי מכרסמים בשל יכולת השחייה המובנית של חולדות, אשר יכולות גם למנוע גירוי חשמלי או נזק מכני לרגליים ולזנבות שלהן12. במחקרים על מודלים של התעמלות טרום לידתית13,14, שחייה היא שיטת פעילות גופנית נפוצה. ככל שההריון מתקדם והבטן של החולדה מתנפחת, תרגילי הליכון וריצת גלגלים עלולים לגרום למגע חוזר ונשנה של הבטן עם משטחים קשים. לעומת זאת, סביבת המים בשחייה מספקת ציפה, ומפחיתה את הסיכון לפציעות הקשורות לפעילות גופנית עבור בעלי חיים בהריון.

פרוטוקול זה מציג את שיטות גידול החולדות, כיצד לבצע את אימוני השחייה במהלך ההריון, ואת פרוטוקולי ההנקה לאחר הרבייה עבור חולדות הרות לאחר האימון. מודל זה של אימוני שחייה בהריון יכול להיות מיושם על מגוון רחב של מיני חולדות ועכברים, מה שעשוי לספק מודל מכרסמים שימושי לחקירה עתידית באמצעות מודלים מבוססי בעלי חיים כדי לחקור את המנגנונים המווסתים את ההשפעות המיטיבות של פעילות גופנית אימהית על בריאות הצאצאים ואת היתרונות של פעילות גופנית לאורך דורות.

פרוטוקול

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

כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי הוועדה האתית לבעלי חיים באוניברסיטת הספורט בבייג'ינג ובוצעו בהתאם להנחיות המכונים הלאומיים לבריאות (NIH) ולחוקים הסיניים להגנה על בעלי חיים ולהנחיות מוסדיות.

1. הזדווגות והאכלת חולדות

  1. רכשו חולדות נקבות Wistar בנות 10 שבועות ללא פתוגן (SPF) וחולדות זכרים של Wistar בני 11 שבועות.
  2. הטמיעו האכלה אדפטיבית: האכילו את חולדות Wistar ad libitum בתזונת מכרסמים סטנדרטית וספקו גישה למי ברז למשך שבוע במתקן האכלה ייעודי. ודאו שכל החולדות שוכנות במחזור אור-חושך של 12 שעות בטמפרטורה קבועה של 22 מעלות צלזיוס ולחות של 45-55%.
  3. בחנו את הייחום של נקבת החולדה.
    1. הכינו את הציוד והחומרים, כולל שקופיות מיקרוסקופ זכוכית נקייה, צמר גפן בקוטר 2 מ"מ, תמיסת מלח (0.9% NaCl) ומיקרוסקופ.
    2. תייגו כל שקופית במיקרוסקופ עם התאריך וזיהוי החולדה.
    3. בין השעות 18:00-19:00, כדי למזער את הלחץ, יש לרסן את נקבת החולדה בעדינות. אחזו בבסיס הזנב עם האגודל והאצבע תוך הפעלת לחץ מהאצבעות האחרות על החוליה המותנית של החולדה.
    4. הרימו את קצה הזנב וחשפו את הנרתיק. יש להרטיב צמר גפן בתמיסת מלח, ואז להכניס את הקצה לנרתיק ולגלגל בעדינות את הקצה כדי לאסוף הפרשות מהנרתיק.
    5. גלגלו את קצה המקלון על פני המגלשה, והימנעו ממריחה חוזרת על אותו אזור.
    6. בחנו את הכתם מתחת למיקרוסקופ והשתמשו במטרת ההגדלה הנמוכה (פי 10) כדי לאתר ולצפות בתאים.
      הערה: במהלך הייחום, להפרשות הנרתיק נעלמו גרעיני אפיתל גדולים יותר, ואת מקומם תפסו תאי אפיתל קשקשיים שהצטברו לתלולית.
    7. רשום את שלב מחזור הייחום עבור כל חולדה.
  4. בין השעות 19:00-20:00 הכניסו לכלוב ההזדווגות זכר ונקבה.
    הערה: נקבות החולדות צריכות להיות בפרואסטרוס או בייחום לצורך הזדווגות.
  5. ביום השני, בין 7 ל 8 בבוקר, לבדוק את כלוב ההזדווגות עבור תקעים copulatory. אם נמצא פקק כפייתי בבסיס כלוב ההזדווגות, יש להמשיך וליצור כתם הפרשה נרתיקי עבור נקבת החולדה באותה שיטה המתוארת בשלבים 1.3.4-1.3.6.
    הערה: פקקי קופולטורי הם חומרים ג'לטיניים חלביים לבנים או צהבהבים העשויים משלפוחית זרע של חולדה זכרית והפרשות ערמונית בשילוב הפרשות נרתיקיות.
  6. אשרו הריון בחולדה הנקבה: לאחר מציאת פקקים כפייתיים בכלוב ההזדווגות, צפו בזרע על משטח הפרשת הנרתיק. קבע יום זה כיום ההריון 1 (GD1).
  7. בודדו את החולדה ההרה בכלוב נפרד.
    הערה: בשלבים הראשונים של ההריון, הכרחי למנוע מחולדה בהריון להיתקל ברמזים כימיים זכריים לא מוכרים בסביבתה או לחיות יחד עם חולדה זכרית לא מוכרת.
  8. תקופות הריון של חולדות נמשכות בדרך כלל 21-23 ימים. מדדו ורשמו את משקל הגוף של החולדות מ-GD1 עד GD20.
  9. ב-GD20, החליפו את כלוב החולדה ההרה בכלוב נקי והכניסו לכלוב כותנה סופגת רפואית (דומה בגודלה לחולדה). ספקו מספיק מים ומזון להישרדות של שבעה ימים, ומקמו את הכלוב במקום שקט.
    הערה: אין להחליף את הכלוב במשך שבוע לפחות לאחר לידת חולדות. בעת המעבר לכלוב נקי, העבירו את הכותנה הסופגת המשומשת מהכלוב המלוכלך לכלוב החדש כדי להבטיח שהחולדות יוכלו לזהות את ריח צאצאיהן.
  10. ביוםה-21 לאחר הלידה, יש להפריד את הצאצאים לפי מין ולהכניס אותם לשני כלובים.
    הערה: בשל גודלם הקטן יותר של הצאצאים בני 21 יום, הניחו את כדורי ההזנה הקשה בצלחת פטרי זכוכית בתוך הכלוב.

2. תוכנית אימוני שחייה לפני הלידה

  1. ערכו אימוני הסתגלות לכל נקבות החולדות הניסיוניות במשך 5 ימים.
    1. הכינו מיכל פלסטיק שקוף בגובה 20 ס"מ לפחות ומלאו אותו ב-10 ס"מ מים בטמפרטורה של 34 ±-1°C.
    2. אחזו בקצה זנבה של החולדה והרימו אותו, ואז הניחו את החולדה במים.
    3. במהלך אימון אדפטיבי של 15 דקות, עקוב מקרוב אחר טמפרטורת המים כל 5 דקות, והוסף מים חמים כדי לשמור על הטמפרטורה.
    4. לאחר האימון, העבירו את החולדה למים נקיים בטמפרטורה של 34 ±-1 מעלות צלזיוס כדי לשטוף את פרוותה. לאחר מכן, העבירו את החולדה לכלוב עם מגבות והשתמשו במייבש שיער כדי לייבש את פרוותה.
      הערה: רעש וסביבה חמה עלולים לגרום לסטרס אצל חולדות. לכן, מומלץ להשתמש במייבש שיער מתכוונן ושקט.
    5. אנא החזירו את החולדה לכלובים המתאימים.
  2. הזדווגות חולדות (בצע את השלבים 1.3-1.6).
  3. לאחר שלב 1.7, הקצו חולדות הרות באופן אקראי לקבוצה יושבנית (SED) ולקבוצת פעילות גופנית (EX).
  4. שקלו את החולדה מדי יום לפני כל אימון.
    הערה: במהלך אימון הסתגלותי, הירידה במשקל של חולדות לא תעלה על 3 גרם ליום. במהלך האימון לפני הלידה, משקל החולדות צריך לעלות בהדרגה. אם החולדות מאבדות יותר מ-3 גרם ביום, הפחיתו את זמן האימון היומי ב-50% כדי לאפשר התאוששות.
  5. בצע אימוני שחייה טרום לידתי עבור EX מ GD1 ל GD20, 6 ימים בשבוע, מ 8: 00-9: 00 בבוקר.
    1. הכינו דלי מים עגול בקוטר של 50 ס"מ וגובה מינימלי של 50 ס"מ ומלאו אותו במים 40 ס"מ בטמפרטורה של 34 ± 1 מעלות צלזיוס.
    2. מ GD1 ל GD5, בתחילה לבצע את אימון השחייה במשך 20 דקות ביום בהדרגה להגדיל ל 60 דקות ביום.
    3. מ-GD6 עד GD20, המשיכו באימוני האימון במשך 60 דקות ביום במשך 6 ימים בשבוע.
    4. עבור טיפול לאחר מכן, עיין בשלבים 2.1.4-2.1.5.
    5. לאחר פעילות גופנית, תנו לחולדת EX 5 גרם של גרעיני חמניות מכרסמים כדי לספק תמיכה תזונתית.
  6. במהלך אימון EX בכל יום, מקמו את חולדת SED באותה סביבת מים כמו אימון אדפטיבי (שלב 2.1.1). תנו לחולדת SED לבלות את אותו הזמן בסביבת המים כמו חולדת EX. לאחר פעילות גופנית, תנו לחולדת SED 5 גרם של גרעיני חמניות מכרסמים כדי לספק להם תמיכה תזונתית והרגעת רגשות.
  7. לאחר כל אימון שחייה, יש לנקות ולחטא את כל הציוד באור אולטרה סגול, כולל דליי מים ומגבות.

3. מאפיינים פיזיים של עוברים

  1. בבוקר GD20.5, מרדימים את נקבת החולדה עם 3% איזופלורן וממיתים אותה בתאCO2 .
  2. השתמש בסכין כירורגית כדי לבצע חתך בבטן התחתונה של החולדה. יש לוודא כי החתך נוטה לכיוון שני צידי הבטן, מה שמבטיח חשיפה מלאה של הרחם.
  3. פתח בזהירות את הרחם באמצעות מלקחיים ומספריים כדי לחשוף את העוברים והשליות. הפרידו בעדינות את מי השפיר הדקים המקיפים את העוברים באמצעות מלקחיים כדי למנוע נזק שייגרם מספריים לעוברים ולשליות.
  4. נקו את גופם של עוברים באמצעות גזה סטרילית להסרת דם וריר. הפרידו ברצף עוברים ושליות לפי מיקומם האנטומי, ואז שקלו אותם.
  5. שימו לב למרחק בין פי הטבעת לאיברי המין כדי לקבוע את מין העוברים. לעוברים זכרים יש מרחק גדול יותר מאשר לנקבות. רשום את מין וכמות העוברים להתייחסות עתידית.
  6. מדדו את אורך העוברים באמצעות קליפר בשכיבה שטוחה. מכיוון שהעוברים עדיין בחיים, הם עשויים להתכרבל לאחר נתיחתם, ולכן לפרוש את גופם כדי לבצע מדידות.
    הערה: כדי להבטיח עקביות של תוצאות הניסוי ושיטות המדידה עקביות, אותו נסיין שומר על אותם סטנדרטים לאורך כל הדרך. העוברים הומתו על פי הנחיות מוסדיות מומלצות ודגימות רקמה נאספו לניתוח נוסף לפי הצורך.

תוצאות

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

בחלק שיטות הרבייה של חולדות (איור 1), אנו קובעים את מחזור הייחום של נקבות חולדות על-ידי ביצוע שקופיות הפרשת נרתיק כדי להגביר את שיעור ההצלחה של הרבייה. מחזור הייחום של החולדות נמשך 4-5 ימים, כולל פרואסטרוס, ייחום, מטסטרוס ודיסטרוס. נקבות חולדות במטסטרוס או בדיסטרוס מפגינות התנהגויות כגון התרחקות מהזכרים. יחד עם זאת, אלה הייחום מוכנים להזדווג, וביוץ אצל חולדות נקבות מתרחש בעיקר בסוף הייחום. במהלך פרואסטרוס, דגימות משטח הנרתיק מכילות בעיקר תאי אפיתל בעלי גרעין עם תאים קרטינים מזדמנים. בייחום, כתם הנרתיק מורכב בעיקר מתאי אפיתל קשקשיים קרטיניים המגובשים יחד בערימות, עם היעלמות הגרעינים המוגדלים של תאי אפיתל הנראים במטסטרוס. ב metestrus, כתם הנרתיק מכיל בעיקר תאי דם לבנים עם כמה תאי אפיתל keratinized. שלב הדיסטרוס מאופיין בדומיננטיות של תאי דם לבנים, עם תאי אפיתל בעלי גרעין וקרטין מדי פעם (איור 1A).

התקע הקופולטורי הוא חומר דמוי ג'ל המורכב מהפרשות נרתיקיות וזרעיות. נקבת החולדה יוצרת פקק כפייתי כדי למנוע מחולדות זכרים אחרים להזדווג שוב, ובמקביל חוסמת את הנרתיק של נקבת החולדה כדי למנוע מהזרע של החולדה הזכרית לזרום החוצה. נוכחותו של הפקק הכפייתי אינה מעידה בהכרח על רבייה מוצלחת אלא רק על התרחשות התנהגות הזדווגות. לכן, יש צורך לבצע שקופיות כתם בנרתיק על חולדה נקבה שוב בבוקר לאחר ההזדווגות. נוכחות הזרע בכתם הנרתיק מעידה על רבייה מוצלחת. חשוב לעקוב אחר משקלן של חולדות נקבות לאחר יום זה כדי לבחון אם הוא עולה בהדרגה, וזה סימן להריון מוצלח. אם אין היווצרות תקע כפייתי תוך יומיים מההזדווגות, או אם נוצר פקק כפייתי אך לא נצפה זרע בכתם, מומלץ להחליף את החולדה הזכרית ולנסות להתרבות שוב. על ידי בחינת שקופיות הפרשת הנרתיק תחת מיקרוסקופ, אנו קובעים את שלב מחזור הייחום אצל נקבות חולדות ומשתמשים באלה שבפרואסטרוס והייחום לרבייה. חולדות בהריון חולקו באופן אקראי לקבוצה יושבנית (SED) או פעילות גופנית (EX), כאשר אימוני שחייה נערכו מ-GD1 ל-GD20 (איור 1B). כדי לצפות בפקקים הכפייתיים הנוצרים לאחר הזדווגות חולדות, אנו משתמשים בכלוב הזדווגות מעוצב מיוחד להזדווגות חולדות. כלוב ההזדווגות מורכב ממגש בסיס, תחתית רשת תיל, מסגרת כלוב ללא תחתית וכיסוי כלוב תיל (איור 1C).

לפני ההמלטה, חולדות בהריון עשויות להפגין התנהגות קינון (איור 1E), תוך שימוש בחומרים בסביבתן כדי לבנות קן נעים וחם עבור צאצאיהן. מומלץ להכניס לכלוב כמות של כותנה נטולת שומן המתאימה לגודל החולדה ההרה בכל פעם שמעבירים אותה לכלוב נקי חדש ב-GD20. כדי לחקור חולדות צעירות, יש לגדל אותן עד גיל מסוים. חולדות נגמלות בערך 21 יום לאחר ההמלטה. לכן, ביום ה-21 לאחר הלידה, תינוקות חולדות מופרדים לפי מגדר (איור 1F) לצורך גידול אינדיבידואלי. שיטת זיהוי מין החולדות כרוכה בתצפית על המרחק בין איברי המין לפי הטבעת. אצל זכרים המרחק גדול יותר, ויש להם פרווה בין איבר המין לפי הטבעת. איברי המין הגבריים בולטים ובולטים יותר בהשוואה לנקבות. לחולדות נקבות יש פטמות בולטות יותר מאשר לזכרים.

שקילה יומית ורישום מ-GD1 עד GD20 מומלצת במהלך הריון של חולדות (איור 2). משקל החולדות אמור לעלות בהדרגה במהלך ההיריון (איור 2A), ויש להשוות את המשקל היומי למשקל של היום הקודם. זה חיוני מכיוון שחולדות נוטות לצרוך את עובריהן לאחר הפלה, מה שמקשה על גילוי באמצעות תצפית בלבד. בנוסף, ניטור משקל חולדות יכול לסייע בזיהוי פעילות גופנית מוגזמת. אם משקל החולדה יורד ביותר מ-3 גרם, הפחיתו את משך האימון באותו יום ב-50%. ב-GD20.5 מנתחים חולדות הרות כדי לקבל עוברים ושלייה, והיחס בין משקל העובר למשקל השליה מוגדר כיעילות השליה (איור 2B). מדדו את אורך העובר מקצה הראש ועד לתחתית העכוז בתנוחה צידית באמצעות סרגל כדי לקבל את אורך גוף העובר (איור 1, G ו-2C).

figure-results-1
איור 1: מודל הריון של חולדות. (A) מריחת הנרתיק נוצרת בתקופות ייחום שונות, תמונות פקק כפייתיות של חולדות ונוכחות זרע במריחות נרתיקיות ביום השני לאחר ההזדווגות. (B) סכמטי הממחיש את תוכנית אימוני השחייה לפני הלידה. (C) מבט כולל על כלוב ההזדווגות של החולדות. (D) תמונה של אימוני שחייה לחולדות בהריון המדגימה את קוטר דלי המים שבו נעשה שימוש. (E) התנהגות בניית הקן של חולדות. (F) ההופעות השונות של איברי הרבייה בחולדות זכרים ונקבות בגיל 21 יום. (ז) הופעת עוברים ושליות וייצוג סכמטי של השיטה למדידת אורך גוף העובר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-2
איור 2: משקל הגוף של החולדות ההרות והמאפיינים הפיזיים של העוברים. (A) שינויי המשקל של חולדות הרות מ-GD1 ל-GD20 בקבוצות SED ו-EX (n = 9 כל אחת). (B) ההבדל ביעילות השליה בין שתי הקבוצות. (C) השונות באורך הגוף של עוברים בין קבוצות SED ו-EX. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-3
איור 3: השוואה בין שיטות אימון שונות עבור חולדות הרות. היתרונות והחסרונות של שיטות התעמלות שונות לחולדות בהריון: ריצת גלגל רצונית (VWR), הליכון ממונע (MT) ושחייה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-4
איור 4: תוכנית אימוני שחייה. (A) התהליך המלא של הזדווגות, הריון, תרגילי שחייה, הפרדה והנקה המתואר בפרוטוקול שלבים 1.1-1.10 באמצעות נקבות חולדות Wistar. (ב) תהליך אימוני השחייה במהלך ההריון המתואר בפרוטוקול שלבים 2.1-2.6, כולל אימוני הסתגלות ואימונים פורמליים. טמפרטורת המים נשמרת לאורך כל התהליך ב 34 ± 1 °C (75 °F). במהלך אימוני הסתגלות, עומק המים הוא 10 ס"מ, ואילו במהלך אימון פורמלי, הוא 10 ס"מ עבור SED ו 40 ס"מ עבור EX. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

טבלה 1: בעיות אפשריות בשחייה, פעילות גופנית וטיפול לאחר לידה בחולדות הרות ופתרונן. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.

טבלה 2: ניתוח השוואתי של תוכניות פעילות גופנית בחולדות או עכברים נקבות וזכרים בהריון. MT: הליכון ממונע; VWR: ריצת גלגל מרצון; MLC: בדיקת קיבולת עומס מרבית. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.

דיון

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

מחקר זה נועד לבסס תוכנית פעילות גופנית ישימה עבור חולדות הרות, כולל שיטות הזדווגות מפורטות של חולדות, פרוטוקולים לאימוני שחייה ושיטות מחקר להערכת אינדיקטורים פיזיולוגיים בעוברים. פיתחנו מודל אימון שחייה טרום לידתי באמצעות תרגול, עם פתרונות מתאימים לבעיות פוטנציאליות שעלולות להתעורר בפרוטוקול (טבלה 1). פרוטוקול זה יהפוך אותו למעשי יותר ויסייע לחוקרים לבסס מודלים של פעילות גופנית לפני הלידה.

תוצאות המחקר שלנו מצביעות על כך שהשימוש בתוכנית אימוני השחייה להריון של חולדות שעיצבנו אינו מפריע לתהליך ההריון התקין של חולדות ואינו מוביל לתוצאות הריון שליליות. ההשפעה של פעילות גופנית טרום לידתית על תוצאות הריון בחולדות הוערכה על ידי מדידת שיעורי ההפלות וגודל ההמלטה. המחקר הגיע למסקנה כי פעילות גופנית טרום לידתית לא השפיעה באופן משמעותי על גורמים אלה15,16. כדי לחקור עוברים, החוקרים מנתחים חולדות הרות על GD20.5 כדי לקבל דגימות עובר. במהלך הדיסקציה נאספים עוברים ושלייה, וחיוני לעקוב אחר מספר הצאצאים בכל המלטה כדי לקבוע את תוצאות ההריון, דבר הדורש ספירה של מספרי העוברים ואורך גוף העובר. בנוסף, יעילות השליה היא היחס בין משקל העובר למשקל השליה, מה שמחייב מדידות של משקל העובר והשליה. הממצאים הקודמים שלנו הצביעו על כך שפעילות גופנית טרום לידתית לא השפיעה באופן משמעותי על אורך גוף העובר, אך היא שיפרה באופן משמעותי את יעילות השליה בקבוצת האימון עם יתר לחץ דם בהשוואה לקבוצת הביקורת של יתר לחץ דם15. התנהגות אימהית 13,17 יכולה לשמש אינדיקטור להערכת ההשפעה של פעילות גופנית במהלך ההריון על האם. לכן, ניתן להשתמש במדדים כגון שיעור ההפלות, גודל ההמלטה, אורך ומשקל גוף העובר, יעילות השליה וההתנהגות האימהית להערכת ההשפעות של פעילות גופנית הריונית על תוצאות העובר. לכן, אנו ממליצים לאמץ את פרוטוקול הניסוי שלנו בעת עיצוב מודלים של תרגילי הריון כדי למנוע פגיעה מיותרת בחיות ניסוי.

מאז התפתחות תיאוריית DOHaD, הושם דגש רב יותר על חקירת ההשפעה של משתנים סביבתיים מוקדמים על בריאות הפרט18. מחקרים רבים נערכו כדי לחקור מסלולים פתופיזיולוגיים משוערים בהפרעות שמקורן בעובר באמצעות מודלים של בעלי חיים19. מכיוון שמודלים של מכרסמים הכוללים פעילות גופנית במהלך ההריון עשויים לחקות בהצלחה תהליך זה, סוגים שונים של פעילות גופנית נחקרים במודלים של בעלי חיים עם מחלות עובריות מגוונות20. גלגלי ריצה אוטונומיים, פלטפורמות ריצה, ציוד טיפוס נושא משקל ופרוטוקולי שחייה הם דוגמאות לטכניקות אימון נפוצות. השמנת יתר, סוכרת ויתר לחץ דם הם כולם מודלים טיפוסיים של בעלי חיים21. אנו יכולים לראות שלשגרות אימון שונות יש יתרונות וחסרונות ברורים מסיווג והשוואה של שיטות התרגול ששימשו במחקרים שונים 15,16,21,22,23,24 (איור 3 וטבלה 2).

אנו מציעים הסבר מפורט על בקרת הריון של חולדות, ביצוע שגרת תרגילי השחייה והערכת עוברים וצאצאים בפרוטוקול זה. על ידי שליטה זהירה בהתנהגות ההזדווגות של חולדות, ניתן היה לקבל הערכה מדויקת יותר של כמה זמן נמשך הריון. זה איפשר התערבויות פעילות גופנית במהלך ההריון ויצר מודל לחקר פעילות גופנית לפני הלידה. לאחר 21 ימי הריון, ניתן לנתח עוברים ודגימות שליה כדי להעריך את ההשפעות הבין-דוריות של פעילות אימהית במהלך ההריון על תפקוד השליה והתפתחות העובר. יתר על כן, צאצאיהן של חולדות הריוניות הוזנו עד בגרותן ואף זקנה כדי לחקור את התהליכים הפיזיולוגיים והפתולוגיים ארוכי הטווח העומדים בבסיס השפעות אלה.

כאשר בונים תוכנית אימוני שחייה לחולדות, חשוב לקחת בחשבון שהן עשויות לנסות להימנע משחייה על ידי הסתתרות בפינות, טיפוס מהבריכה, אחיזה בחולדות אחרות, או אפילו ציפה על בועות אוויר בפרוותן. כדי למנוע זאת, בריכת השחייה צריכה להיות עשויה פלסטיק ולהיות גלילית. המים בבריכה צריכים להיות עמוקים יותר מפי 1.5 מאורך החולדה, הנמדד מאפו ועד קצה זנבה. עומק המים צריך להיות בעיקר מעל 50 ס"מ, ושטח הפנים צריך להיות גדול מספיק כדי לאפשר שחייה ללא הגבלה. חשוב לספק לחולדות מרחב שחייה מינימלי של 1000 ס"מ2 11. לכן, עיצבנו מתקן אימון שחייה המורכב מדלי בגובה של 55 ס"מ וקוטר של 50 ס"מ. במהלך אימון שחייה, מפלס המים צריך להיות 40 ס"מ, וקוטר פני המים צריך להיות 45 ס"מ. בנוסף, חשוב לשמור על טמפרטורת המים ב 34 ± 1°C. מכשיר זה מתאים לחולדה אחת להתאמן בכל פעם. חשוב להגביר בהדרגה את עצימות אימוני השחייה לחולדות בהריון. זה מאפשר להם להסתגל לפעילות גופנית ולסביבה המימית. שינויים פתאומיים בעוצמה עלולים לגרום לתגובות לחץ, מה שעלול להגביר את הסיכון להפלה. כמו כן, מומלץ לקיים לפחות יום מנוחה אחד בשבוע כדי למנוע עייפות הנגרמת על ידי פעילות גופנית.

המודלים של בעלי חיים ששימשו במחקר הקודם שלנו25 על פעילות גופנית במהלך ההריון כללו ביקורת ספונטנית של חולדות עם יתר לחץ דם (SHR) וחולדות נורמוטנסיות של Wistar Kyoto (WKY), מה שהופך את שגרת הפעילות הגופנית של פרוטוקול זה למתאימה באותה מידה לחולדות עם יתר לחץ דם או מודלים אחרים של מחלות. המחקר שלנו כבר מצא כי פעילות גופנית במהלך ההריון הפחיתה באופן משמעותי את לחץ הדם בצאצאים עם יתר לחץ דם בן 3 חודשים, וכי לפעילות גופנית טרום לידתית הייתה השפעה חשובה על הפחתת תגובתיות הלב וכלי הדם14. כמו כן התגלה כי פעילות גופנית אימהית גורמת לשינויים אפיגנטיים בגן Ca2+ ערוץ α1C (Cacna1c) מגודר מתח מסוג L, גן קולטן אנגיוטנסין II מסוג 1 (Agtr1a) וגן NADPH oxidase-4 (Nox4) לשיפור תפקוד כלי הדם בצאצאים עם יתר לחץ דם 14,25,26.

גורמים רבים עשויים להשפיע על תהליך הרבייה בחולדות. גיל החולדה, מצב בריאותה, תנועתיות הזרע, ייחום נקבת החולדה, טמפרטורה, לחות ושינויי אור בסביבת הגידול משפיעים על ההזדווגות. יתר על כן, רעש פנימי ורעידות במהלך הרבייה עלולים לגרום לתסיסה בחולדות עם יתר לחץ דם, להוביל להפלה או לדחות האכלה לאחר לידה. כותנה אטומה לרעש מכסה את כלובי בעלי החיים במהלך הרבייה כדי להפחית השפעות אלה.

בפרוטוקול זה אנו מציעים מדריך מקיף על שיטות הזדווגות חולדות, תוכנית תרגילי שחייה לחולדות הרות, טיפול לאחר לידה בחולדות הרות, שיטות לגידול צאצאים חולדות וטכניקות תצפית למדידת המאפיינים הפיזיים של עוברים. ממצאי המחקר שלנו תורמים לחקר התורשה הבין-דורית של פעילות גופנית אימהית ומדגימים גישה מחקרית רציונלית ויעילה. אנו שואפים לבסס מודל יעיל של התעמלות שחייה לנשים בהריון בתחום הפיזיולוגיה של המאמץ, אשר יסייע למחקר עתידי בתחום זה.

תודות

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

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (32071174, 32200941, 32371183 ו-31771312).

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
קליפרMitutoyo מכשירי מדידה (שנחאי) ושות', בע"מ530-101 N101 N15ניתוח עובר
דלי מים עגולNaliyaN/Aחולדה
שחיית מכשיר כירורגי ניסיוני שנזן RWD חיים טכנולוגיה ושות', בע"מSP0001-Gעובר לנתח
זכוכית מיקרוסקופ שקופיותג'יאנגסו שיטאי ציוד ניסיוני ושות', בע"מ80312-3161מריחת נרתיק
זכוכית פטרי צלחתMerck Life TechnologiesBR455751-10EAגידול צאצאים
מייבש שיערPanasonicEH-WNE5Hלטיפול לאחר שחייה
Zhongke מדעי החייםSS3הזדווגות חולדה
Isofluraneשנזן RWD חיים טכנולוגיה ושות', בע"מR510-22-10ניתוח עובר
מיקרוסקופ אוראולימפוסIX71-F22PHכלוב הזדווגות מריחה נרתיקית
Zhongke מדעי החייםSS3הזדווגות חולדה רפואית
סופגת כותנהHongxiang חומרים סניטריים ושות', בע"מ N / Aהחולדות בהריון הן לקראת לידה
מכונת הרדמה מכרסמים, הרדמת גזשנזן RWD Life Technology Co., LTDR500IEלנתח עובר
להאכיל גידול מכרסמיםבייג'ינג Huafukang ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ1032האכלת חולדות בהריון
הזנת תחזוקת מכרסמיםבייג'ינג Huafukang ביוטכנולוגיה ושות', בע"מ1022צאצאים גידול
זרעי חמניות מכרסמיםJollyJP241תוסף תזונה
כותנה אטומה לרעשמכשיר רפואי KufuN / Aהחולדות ההרות מצפות ללדת
צמר גפן סטרילי (קוטר 2 מ"מ)Kufu Medical InstrumentN / Aמריחת נרתיק
גזה סטריליתKufu Medical InstrumentN / Aניתוח עובר
שבץ מוחי - תמיסת מלח פיזיולוגית (0.9% NaCl)שאנדונג Hualu פרמצבטיקה ושות', בע"מ N / Aמריחת נרתיק
מדחוםBeekman אורגניזםN / Aניטור שחיית חולדות
מגבותגרייסN / Aטיפול לאחר שחייה
מיכל פלסטיק שקוףNaliyaN / Aאימון אדפטיבי לשחייה
אור אולטרה סגולMerck Life TechnologiesZ169633-1EAטיפול לאחר שחייה
דוד מיםHaierEC6001-Q6Sחולדה שחיית
סולם משקלElectronlc AcaleJM. A10001מדידת משקל גוף
חולדות Wistarנהר חיוני מעבדת בעלי חיים טכנולוגיה ושות', בע"מניסויN/A
כרטיס מידע

מקורות

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

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

מאמרים קשורים