Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Przedkliniczny model prenatalnej ekspozycji na delta-9-tetrahydrokannabinol w celu oceny jego wpływu na wyniki neurorozwojowe

976 wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/68119

⸱

28 lutego 2025

 ,  , 
1Departments of Pediatrics, University of New Mexico School of Medicine

W tym artykule

Podsumowanie

Ponieważ ograniczenia prawne się zmieniają, co skutkuje zwiększoną dostępnością produktów kannabinoidowych, niezwykle ważne jest opracowanie modeli do badania wpływu tych ekspozycji, szczególnie podczas ciąży. Opracowano przedkliniczny model umiarkowanej prenatalnej ekspozycji na kannabinoidy poprzez dobrowolne spożycie, co umożliwia bardziej dogłębne badania.

Streszczenie

Prenatalne narażenie na kannabinoidy (PCE) staje się coraz częstsze, ponieważ coraz więcej stanów w Stanach Zjednoczonych legalizuje rekreacyjną marihuanę (kannabinoidy). Spożywanie produktów kannabinoidowych w czasie ciąży wiązało się z różnymi nieprawidłowymi wynikami, chociaż historyczne badania przeprowadzono w czasie, gdy siła działania tych produktów była o około 300% niższa niż w przypadku obecnych produktów. Biorąc pod uwagę rosnące zastosowanie kannabinoidów, ważne jest, aby zrozumieć potencjalny wpływ, jaki PCE może mieć na rozwój neurologiczny płodu i późniejszy rozwój niemowląt i dzieci. Wcześniejsze badania wykazały, że PCE negatywnie wpływa na uczenie się i pamięć, umiejętności behawioralne, sen i uwagę u potomstwa. Celem tego badania jest podsumowanie PCE poprzez dobrowolne przyjmowanie delta-9-tetrahydrokannabinolu (THC), psychoaktywnego składnika produktów kannabinoidowych, podczas ciąży w modelu przedklinicznym. W tym artykule przedstawiono procedurę osiągania umiarkowanego PCE przez cały okres ciąży. W tym modelu grupa kontrolna spożywa zwykłe ciasteczka z mini-czekoladą / masłem orzechowym, podczas gdy grupa PCE spożywa THC zmieszane z masłem orzechowym w połączeniu z ciasteczkami z mini-czekoladą. Takie podejście umożliwia dalsze badania nad wpływem PCE na wyniki rozwojowe.

Wprowadzenie

Wraz ze wzrostem wskaźników stosowania produktów kannabinoidowych w okresie prenatalnym1, prawdopodobnie pod wpływem rosnącej legalizacji produktów kannabinoidowych w Stanach Zjednoczonych, potrzebne są badania, aby lepiej zrozumieć ich wpływ na rozwój płodu. Delta-9-tetrahydrokannabinol (THC), psychoaktywny składnik produktów kannabinoidowych, łatwo przenika przez łożysko i wchodzi w interakcję z endogennym układem endokannabinoidowym2,3. Endogenny układ endokannabinoidowy odgrywa kluczową rolę w rozwoju neuronalnym i może być ścieżką, przez którą zachodzą zmiany rozwojowe. Stosowanie kannabinoidów w czasie ciąży wiąże się ze zmniejszeniem masy urodzeniowej4 i zwiększonym ryzykiem przedwczesnego porodu5,6. Zgłoszono również dodatkowe nieprawidłowości rozwojowe, takie jak deficyty w zachowaniach społecznych i funkcjach wykonawczych przez całe życie7,8,9.

Z biegiem czasu, zmiany w sile działania kannabinoidów i wzorcach ich stosowania w ogólnej populacji uwypukliły potrzebę szczegółowych badań nad potencjalnym wpływem ekspozycji prenatalnej na rozwój płodu. Stosowanie produktów kannabinoidowych w czasie ciąży rośnie, ponieważ produkty te są często postrzegane jako łagodzące objawy, takie jak depresja, stres, ból, zaburzenia snu i nudności10,11. Dickson et al.12 przeprowadzili badanie, w którym przeprowadzili badanie sprawdzające zalecenia 400 przychodni z konopiami indyjskimi dotyczące stosowania w pierwszym trymestrze ciąży i odkryli, że około połowa aptek (50,5%) poleca produkty spożywcze osobom w ciąży. Często uważa się, że produkty spożywcze unikają szkód i zagrożeń dla zdrowia związanych z paleniem13,14, co powoduje, że wiele kobiet w ciąży spożywa produkty spożywcze.

Artykuły spożywcze dostarczają kannabinoidy przez układ pokarmowy, gdzie THC jest wchłaniane do krwiobiegu i transportowane przez żyłę wrotną do wątroby w celu pierwszego przejścia metabolizmu. W wątrobie enzymy hydroksylują THC w celu wytworzenia 11-hydroksytetrahydrokannabinolu (11-OH-THC), bardzo silnego metabolitu psychoaktywnego, który łatwo przekracza barierę krew-mózg15. Chociaż początkowy efekt psychoaktywny produktów spożywczych trwa dłużej (30-90 minut), wynikający z tego "haj" utrzymuje się dłużej, osiągając szczyt po 2-4 godzinach od spożycia16,17. Farmakokinetyczny okres półtrwania THC wynosi 1,3-7,3 h u szczurów18,19.

Biorąc pod uwagę rosnące wykorzystanie podczas ciąży i niedostatek danych na temat jego wpływu na rozwój neurologiczny płodu, opracowano przedkliniczny model dobrowolnego przyjmowania THC podczas ciąży, bardziej zbliżony do zgłaszanego typowego stosowania u ludzi (spożycie doustne w celu złagodzenia nudności), aby dokładniej opisać wpływ na wyniki neurorozwojowe.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

Wszystkie opisane tutaj procedury zostały zatwierdzone przez Centrum Nauk o Zdrowiu Uniwersytetu Nowego Meksyku (UNM HSC) Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC). Wszystkie eksperymenty zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi ARRIVE. Szczury Long-Evans (Blue Spruce, HsdBlu: LE) uzyskano ze źródła komercyjnego. Użyte samce były sprawdzonymi dorosłymi szczurami hodowlanymi, w wieku 12 tygodni w momencie przybycia i 15-16 tygodni na początku protokołu hodowlanego. Samice ważyły 125-150 g i w momencie przybycia miały około 6-7 tygodni. W momencie rozmnażania samice miały około 9-10 tygodni. Bardzo ważne jest, aby upewnić się, że wszystkie przyszłe matki nie miały wcześniejszej historii ciąży. Należy przeznaczyć co najmniej tydzień na aklimatyzację w placówce i nowym środowisku mieszkaniowym. Pierwsza część tego protokołu dotyczy spożycia kannabinoidów przed ciążą, podczas gdy druga część skupia się na ekspozycji na kannabinoidy w ciąży. Szczegółowe informacje na temat zwierząt, odczynników i użytego sprzętu znajdują się w Tabeli Materiałów. Projekt eksperymentalny znajduje się w Rysunek 1.

1. Ekspozycja na kannabinoidy przed ciążą

  1. Zakwaterowanie i konserwacja
    1. Zwierzęta trzymane pojedynczo w standardowych statycznych klatkach z mikroizolatorem dla szczurów z ściółką w temperaturze 22 °C według odwróconego 12-godzinnego harmonogramu światła/ciemności (światła włączone codziennie od 21:00 do 09:00).
    2. Zapewnij dostęp do napromieniowanej żywności (patrz Tabela materiałów) i wody z kranu ad libitum przez cały czas trwania badania.
  2. Przygotowanie materiałowe i chemiczne
    1. Zaopatrz się we wszystkie wymagane materiały i środki chemiczne (zgodnie z Tabelą Materiałów).
    2. Przechowuj THC klasy badawczej w fiolkach zawierających 10 mg/ml lub 20 mg/ml THC rozpuszczonego w etanolu.
      UWAGA: Używaj odpowiednich środków ochrony osobistej (PPE), ponieważ THC działa drażniąco na skórę i stwarza zagrożenie aspiracją. Zabezpiecz THC w stalowej szafce, ponieważ jest klasyfikowany jako substancja kontrolowana przez Departament Zdrowia i Opieki Społecznej Stanów Zjednoczonych oraz Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków.
  3. Pomiary bazowe
    1. Uzyskaj wyjściową masę ciała dla każdej samicy szczura.
  4. Przygotowanie ciasteczek z dodatkiem THC
    1. Przygotuj ciasteczka 30 minut przed podaniem o godzinie 14:00 codziennie, aby utrzymać stałe pory karmienia.
    2. Oddziel mini ciasteczka czekoladowe i dodaj do śmietany około pół łyżeczki masła orzechowego.
    3. Wymieszaj wymaganą dawkę THC (1,5 mg/kg przez pierwsze 2 dni, a następnie 3 mg/kg przez 7 dni) z masłem orzechowym przed złożeniem ciastka.
  5. Ocena zużycia
    1. Zapewnij zwykłe masło orzechowe/mini ciasteczko czekoladowe przez 2-4 dni, aż do osiągnięcia stałego spożycia. Usuń wodę z klatki i podawaj smakołyk każdemu szczurowi za pomocą kleszczy o godzinie 14:00 dziennie.
    2. Obserwuj, aż smakołyk zostanie całkowicie zużyty. W razie potrzeby usuń resztki.
      UWAGA: Podawaj THC w dawce 1,5 mg/kg przez 2 dni, a następnie 3 mg/kg przez 7 dni. Pozostaw smakołyki w klatce do 2 godzin w przypadku szczurów, które nie spożyją od razu.
    3. Kontynuuj tylko ze szczurami, które wykazują stałe spożycie smakołyków. Usuń z eksperymentu te, które są niespójne w użyciu.
    4. Oceń spożycie przed ciążą przez 2 tygodnie.
  6. Przypisanie grupy po PCE
    1. Losowo przypisz szczury ze stałym spożyciem do grupy zwykłych (kontrolnych) lub zawierających THC (PCE).
    2. Odczekaj co najmniej 4 dni bez plików cookie przed hodowlą, aby zapewnić usunięcie THC z ich organizmów.

2. Ciążowa (prenatalna) ekspozycja na kannabinoidy

  1. Hodowla i potwierdzenie ciąży
    1. Zważ samice, aby uzyskać wagę początkową przed umieszczeniem ich w klatce ze sprawdzonym hodowcą samców (samiec nie jest wcześniej zaznajomiony z THC).
    2. Upewnij się, że samice szczurów nie spożywają w tym czasie ciastka.
    3. Potwierdź ciążę przez obecność czopa dopochwowego, co zwykle występuje 24 godziny po kryciu.
    4. Zważ samicę szczura i włóż ją z powrotem do klatki domowej. Określa się to jako Dzień Ciąży (GD) 1.
  2. Napar THC w czasie ciąży
    1. Dostarczaj zwykłe lub zawierające THC (3 mg/kg) ciastko o godzinie 14:00 codziennie, zaczynając od GD 1 przez cały czas trwania ciąży.
    2. Kontynuuj ten schemat, dopóki nie zostanie zauważone, że matka zagnieżdża się do porodu, w którym to momencie ekspozycja na THC zostanie zatrzymana.
  3. Monitorowanie przyrostu masy ciała matki
    1. Waż samice szczurów dwa razy w tygodniu, aby ocenić przyrost masy ciała matki.
      UWAGA: Nowe wagi są również używane do obliczania, ile THC należy uwzględnić w ciasteczku, dostosowując dawkę w razie potrzeby w oparciu o wagę matki.
  4. Zaprzestanie ekspozycji na THC i dokumentacja urodzenia
    1. Przerwij procedury ekspozycji na THC, gdy zapora zagnieżdża się w oczekiwanym czasie porodu.
    2. Po urodzeniu potomstwa zapisz liczbę żywych szczeniąt.
    3. Oznacz dzień urodzenia jako dzień po urodzeniu (P) 0.
  5. Odsadzanie i trzymanie potomstwa
    1. Odsadzenie potomstwa w dniu poporodowym (P) 23.
    2. Grupowy dom dla odsadzonego od piersi potomstwa z rodzeństwem z miotu na podstawie płci.
  6. Eutanazja zapór wodnych
    1. Po odsadzeniu miotu należy poddać je eutanazji (gdy nie są już potrzebne) zgodnie z instytucjonalnie zatwierdzonymi protokołami.

3. Kroki po zabiegu

  1. Trzymanie i monitorowanie potomstwa
    1. Upewnij się, że całe potomstwo jest trzymane w odpowiednich warunkach mieszkaniowych, zapewniając odpowiednią temperaturę, światło i wentylację.
    2. Regularnie monitoruj szczenięta pod kątem wszelkich problemów zdrowotnych lub rozwojowych, takich jak nieprawidłowa masa ciała lub opóźnienia rozwojowe (od 1. dnia po urodzeniu).
  2. Ocena wyjściowa
    1. W razie potrzeby oceń podstawowe pomiary, takie jak masa ciała, odruchy lub inne istotne parametry rozwojowe przed rozpoczęciem eksperymentów na potomstwie.
  3. Eksperymentalne przypisanie do grupy
    1. Losowo przydzielaj szczenięta do grup eksperymentalnych, aby zminimalizować wszelkie błędy w testowaniu.
    2. Ogranicz liczbę szczeniąt wykorzystywanych w eksperymencie do 1-2 szczeniąt z każdego miotu, aby zmniejszyć potencjalne skutki miotu.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Aby ustanowić dobrowolne spożycie THC, przetestowano liczne przekąski, aby ustalić, które z nich są smakowite dla szczurów i będą spożywane szybko oraz konsekwentnie.

Wstępnie przetestowano kostki żelatyny o smaku truskawkowym bez dodatku cukru (o rozmiarze 1 mm³), zarówno z THC, jak i bez niego. Zwiększono ilość syropu truskawkowego nadającego smak, a THC przetestowano w trzech różnych stężeniach (2 mg/kg/dawkę, 3 mg/kg/dawkę oraz 5 mg/kg/dawkę). Szczury nie spożywały kostek w sposób spójny i...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Przedstawiony tutaj paradygmat PCE zakłada dobrowolne spożywanie THC przez ciężarne matki szczurów. Jest to pierwsze badanie, w którym zbadano podawanie THC ciężarnym słomom szczurów poprzez dobrowolne spożycie w modelu przedklinicznym. Obie grupy matek szczurów spożywały tę samą dietę szczurów, minimalizując potencjalną zmienność w odżywianiu i spożyciu kalorii między grupami. Modele zwierzęce mają tę zaletę, że kontrolują czas i dawkę PCE do celów badawczych.

Spożycie przed ciążą jest ocenia...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.

Podziękowania

Dziękuję Programowi Zaopatrzenia w Narkotyki Narodowemu Instytutowi ds. Nadużywania Narkotyków (NIDA) za hojne dostarczanie THC. Wspierane przez grant Komitetu ds. Alokacji Badań Wydziału Pediatrii Uniwersytetu Nowego Meksyku oraz Oddział Neonatologii.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
5L0D PicoLab Laboratoryjna Dieta dla Gryzoni, napromieniowanaPurina LabDiet5L0D
Ściółka celulozowo-papierowa BioFresh Comfort ŚciółkaBioFresh VetNAhttps://biofreshvet.com/products/
Cyfrowa waga kuchennaEtekcityEK4150
Samice szczurów, 125-150 g Inotiv14005F
Szczury Long-Evans (świerk niebieski, HsdBlu: LE)Inotiv14016M
N10 Dna plastikowych klatek gryzoniAncareN10PLF
N10 Pokrywki z drutu gryzoniAncareN10SS
Kleszcze o wąskim wzorzeNarzędzia do nauki (FST)11002-14
OREO mini czekolada Ciasteczka kanapkowe, Go Paks, kubki 12-3.5 uncjiAmazonB0198TUO7W
sprawdzone dorosłe samce hodowlane Inotiv14016M
Statyczne klatki mikroizolatora polisulfonowego szczura (R20):
THC klasy badawczej  (dostępne tylko z licencją DEA, lek z grupy I) NIDANA  https://nida.nih.gov/research/research-data-measures-resources/nida-drug-supply-program
SKIPPY Kremowe masło orzechowe do smarowaniaAmazonB0C75KZ28C
THC Materiały do spożycia:

Bibliografia

  1. Volkow, N. D., Han, B., Compton, W. M., McCance-Katz, E. F. Self-reported medical and nonmedical cannabis use among pregnant women in the United States. JAMA. 322 (2), 167-169 (2019).
  2. de Salas-Quiroga, A., et al. Prenatal exposure to cannabinoids evokes long-lasting functional alterations by targeting CB1 receptors on developing cortical neurons. Proc Natl Acad Sci USA. 112 (44), 13693-13698 (2015).
  3. Baglot, S. L., et al. Maternal-fetal transmission of delta-9-tetrahydrocannabinol (THC) and its metabolites following inhalation and injection exposure during pregnancy in rats. J Neurosci Res. 100 (3), 713-730 (2022).
  4. Ryan, S. A., Ammerman, S. D., O'Connor, M. E. Committee on Substance Use and Prevention; Section on Breastfeeding. Marijuana use during pregnancy and breastfeeding: implications for neonatal and childhood outcomes. Pediatrics. 142 (3), e20181889(2018).
  5. Corsi, D. J., et al. Association between self-reported prenatal cannabis use and maternal, perinatal, and neonatal outcomes. JAMA. 322 (2), 145-152 (2019).
  6. Duko, B., Dachew, B. A., Pereira, G., Alati, R. The effect of prenatal cannabis exposure on offspring preterm birth: a cumulative meta-analysis. Addiction. 118 (4), 607-619 (2023).
  7. Scheyer, A. F., Melis, M., Trezza, V., Manzoni, O. J. J. Trends in Neurosciences. Trends Neurosci. 42 (12), 871-884 (2019).
  8. Nashed, M. G., Hardy, D. B., Laviolette, S. R. Prenatal Cannabinoid Exposure: Emerging Evidence of Physiological and Neuropsychiatric Abnormalities. Front Psychiatry. 11, 624275(2021).
  9. Lin, A., et al. Prenatal cannabinoid exposure: why expecting individuals should take a pregnancy pause from using cannabinoid products. Front Pediatr. 11, 1278227(2023).
  10. Chang, J. C., et al. Beliefs and attitudes regarding prenatal marijuana use: perspectives of pregnant women who report use. Drug Alcohol Depend. 196, 14-20 (2019).
  11. Young-Wolff, K. C., et al. Trends in cannabis polysubstance use during early pregnancy among patients in a large health care system in Northern California. JAMA Netw Open. 5 (6), e2215418(2022).
  12. Dickson, B., et al. Recommendations from cannabis dispensaries about first-trimester cannabis use. Obstet Gynecol. 131 (6), 1031-1038 (2018).
  13. Murphy, F., et al. Baby boomers and cannabis delivery systems. J Drug Issues. 45 (3), 293-313 (2015).
  14. Barrus, D. G., et al. Tasty THC: Promises and challenges of cannabis edibles. Methods Rep, RTI Press. , 1-22 (2016).
  15. Mura, P., Kintz, P., Dumestre, V., Raul, S., Hauet, T. THC can be detected in brain while absent in blood. J Anal Toxicol. 29 (8), 842-843 (2005).
  16. Grotenhermen, F. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of cannabinoids. Clin Pharmacol Ther. 42 (4), 327-360 (2003).
  17. Thompson, R., DeJong, K., Lo, J. Marijuana Use in Pregnancy: A Review. Obstet Gynecol Surv. 74 (7), 415-428 (2019).
  18. Ravula, A., et al. Pharmacokinetic and pharmacodynamic characterization of tetrahydrocannabinol-induced cannabinoid dependence after chronic passive cannabis smoke exposure in rats. Cannabis Cannabinoid Res. 4 (4), 240-254 (2019).
  19. Zgair, A., et al. Dietary fats and pharmaceutical lipid excipients increase systemic exposure to orally administered cannabis and cannabis-based medicines. Am J Transl Res. 8 (8), 3448-3459 (2016).
  20. Mulligan, M. K., Hamre, K. M. Influence of prenatal cannabinoid exposure on early development and beyond. Adv Drug Alcohol Res. 3, 10981(2023).
  21. Paul, S. E., et al. Associations between prenatal cannabis exposure and childhood outcomes: Results from the ABCD study. JAMA Psychiatry. 78 (1), 64-76 (2021).
  22. Fügedi, G., et al. Increased placental expression of cannabinoid receptor 1 in preeclampsia: An observational study. BMC Pregnancy Childbirth. 14, 395(2014).
  23. Walker, M. K., et al. A less stressful alternative to oral gavage for pharmacological and toxicological studies in mice. Toxicol Appl Pharmacol. 260 (1), 65-69 (2012).
  24. Brown, A. P., Dinger, N., Levine, B. S. Stress produced by gavage administration in the rat. Contemp Top Lab Anim Sci. 39 (1), 17-21 (2000).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Przedszczepowa ekspozycja na kannabinoidydobrowolne spożycieekspozycja na THCprzyrost masy ciała matkirozwój potomstwamodel szczurzyopóźnienia rozwojowe
Przedkliniczny model prenatalnej ekspozycji na delta-9-tetrahydrokannabinol w celu oceny jego wpływu na wyniki neurorozwojowe
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.