Abstract
分子の電気信号の複雑な統合は、妊娠の終わりに収縮器官に静止子宮を変換するために必要とされる。子宮収縮の重要な調節因子の発見にもかかわらず、このプロセスはまだ十分に理解されていない。トランスジェニックマウスは、分娩を研究するための理想的なモデルを提供する。以前は、マウスに子宮収縮を研究する唯一の方法は、いくつかの理由のために最適ではex vivoでの等尺性張力の録音だった。子宮は、その生理的環境から除去されなければならない、調査の限られた時間的経過が可能であり、マウスを犠牲にしなければならない。放射遠隔測定の最近の開発は、マウスにおけるインビボ子宮内圧の長手方向の、リアルタイム測定を可能にした。送達が記載されるまでここで、子宮内テレメータの注入は、妊娠中期のマウスの子宮内の圧力変化を測定する。プレスの違いを比較することにより野生型およびトランスジェニックマウスとの間の小節がズレ、目的の遺伝子の生理的影響を明らかにすることができる。この技術は、早期陣痛を含む妊娠中に子宮筋障害を治療するために使用される治療薬の開発を促進すべきである。
Introduction
早産は、先進国における周産期の罹患率および死亡率の主要な原因である。それは、周産期の罹患率の50％及び周産期死亡率1,2の75％の原因である。早産は多面的で、特発ことができます。多くの研究は、収縮性の一つに、静止組織から子宮筋層を変換する分子的および電気的な経路に浮上しているが、早期陣痛の正確な病態生理学は、とらえどころのないまま。内分泌、炎症、および遺伝子調節はすべて早産3,4に関連している。しかし、倫理的な懸念は、ヒトにおける早産のメカニズムの研究を実施する能力を制限する。
これらの制限を考えると、多くの研究者が分娩の生理学を研究するためにモデル系としてマウスになっている。マウスは、約3週間持続する短い妊娠期間を有し、容易に遺伝子操作することができる。さらに、複数の遺伝的マウスモデルが持っている労働5に不可欠なシグナル伝達経路を決定するために開発されて。マウスとヒトの分娩の主な違いにもかかわらず、マウスとヒトは、子宮内炎症や感染6を含む労働のために不可欠で同じメカニズムの多くを共有しています。このように、マウスは、子宮活動を調べるための貴重なツールとして役立つ。現在までに、マウスでの子宮収縮を測定するためのゴールドスタンダードは、ex vivo等尺性張力の録音されている。しかし、これは実験ごとに1つの妊娠の時点に限定され、その生理的環境から子宮の除去を必要とする。もう一つの重要な要因は、これらの調査のために必要な多数の動物である。最後に、この方法論は、労働と早産病態生理の誘導を調べる長期的な研究のために許可していません。
動脈圧を研究するために使用される放射テレメトリデバイスで行われた最近の進歩は、マウスの7とint型に変更ラット8でrauterine圧力が同じ技術を妊娠中のマウスにおける子宮内圧力の変化を研究するために使用することができるかどうかに疑問を懇願した。初期トラブルシューティングの後、メソッドが成功したマウスでの分娩誘発および進行を測定するために開発された。このin vivoでのアプローチは、強力な陣痛示す高圧状態に静止子宮の低圧状態からの遷移を測定することができる。この方法はまた、遺伝子発現9の生理学的影響を実証する、損なわ分娩および野生型マウスとトランスジェニックマウスの間に有意な圧力差を検出することができた。このプロトコルは、妊娠中のマウス子宮圧力を研究するためのin vivo方法では、リアルタイムで提供する。
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Protocol
注：国立衛生研究所が定める動物の管理と使用のためのガイドラインを遵守し、すべての動物の手順。すべてのプロトコルは、セントルイスのワシントン大学の動物実験委員会によって承認された。
注：このプロトコルの具体的な材料や設備材料および装置テーブルを一覧表示されます。
雌マウスの1時限繁殖
- 男性との2時間の時間ウィンドウで生後2と6ヶ月の間に成人女性を繁殖。具体的な繁殖時間限り、実験の全体のための一貫性が保たれているように必要とされていません。
- 交尾栓の存在によって妊娠を確認してください。プラグは初日後性交0（dpc0）と見られた日と時間を指定します。圧力記録を開始する際に特定の時間を覚えています。
- dpc8-13に手術を行います。正確なDPCはマウス系統に依存します。
- マウスは、手術の前にPE妊娠しているかどうかを判断するには麻酔を投与する前に、撮像システムに結合された40 MHzのリニアアレイプローブ腹部のrform音波イメージング。これは妊娠嚢の可視化を可能にします。超音波システムが利用できない場合、マウスの体重を使用する。
注：dpc0とdpc8と腹部の膨満の間に少なくとも2グラムの体重増加は妊娠の良い指標である。
2.テレメトリ手術準備
- 手術前24時間以内の楽器、ガーゼ、綿棒、外科用ドレープ、及びピペットチップを滅菌するオートクレーブを使用してください。
- 70％エタノールで清掃手術表面。
- （げっ歯類に特化した）加熱パッドとビーズ滅菌器の電源をオンにします。
3.テレメトリ手術
- 麻酔は、1~2リットル/分の酸素流量で4~5％のイソフルランを使用。
- マウスは麻酔の兆候を示すまで待ってから、ブプレノルフィンを皮下注射する（鎮痛剤：20グラム当たり0.1ミリリットル）。
- 膀胱へのダウンリブの底からマウスの腹部を剃る。
- 予め温め加熱パッド上で手術テーブルにマウスを持参し、乾燥を防ぐために眼軟膏をマウスの目をカバーしています。
- 無菌テクニックを開始します。滅菌手袋を着用し、ヨウ素とエタノールスクラブを配置している無菌面としてラッパーを保つ。
- パッケージまたは生理食塩水からテレメータを取り外し、滅菌ガーゼの上に配置するために滅菌ピンセットを使用しています。
- ゲルとカテーテル先端を埋めるために（テレメータサプライヤーによって提供される）注射器を使用してください。穏やかにカテーテル内にゲルを描画するのに十分な負圧を生成するカテーテルを絞る。
- ピペットで無菌のチップを置きます。ピペット2外科接着剤のμL及び滅菌表面にピペットを設定する。
- ヨウ素とした後、70％エタノールでエリアを綿棒、手術部位を清掃する。
- 十分な大きさの手術ドレープの穴をカットマウスオーバー切開と場所のために必要な面積のために。
- マウスが完全に切開を行う前に麻酔をかけていることを確認するために足ピンチ（ペダル応答）を実行します。
- 小さな垂直正中切開を行います。次に、基本的な体壁筋を通して類似の切開を作る。
- 優しく体腔から子宮を引き出し、生存可能であり、ほとんどの子犬を含む子宮角を見つけます。
- オプション - miRNAの追加については、テレメータの挿入前に子宮の筋肉層にウイルスベクターを注入する。
- エッジスプリングはさみをカットする3ミリメートルと子宮角の先端に小さな切開を行います。
- 子宮壁と胎児の嚢の間、圧迫することなく、カテーテルを通します。その脱落を減らすために、いくつかの袋を過ぎてカテーテルを挿入します。胎児の嚢は、挿入によって妨害されていないことを確認してください。
- Uにカテーテルを接着するテレメータ挿入部位に外科的接着剤をピペットterineホーンと子宮角の外にスライドするからカテーテルを防ぐ。剛性になるために接着剤のために数秒待ってから、慎重に体腔内子宮をバックに配置します。
- カテーテル挿入部位の反対側に体腔内テレメータを置く。
- 6.0吸収性縫合糸で閉じ体腔を縫合。まず、財布ステッチ、その後三から四個々のステッチを行う。
- 同じ技術を使用して皮膚を縫合するが、6-0非吸収性縫合糸。
- スワブジブカイン（局所鎮痛剤）切開部位上に軟膏。
- 動物を再水和を助けるために滅菌生理食塩水を皮下の0.3〜0.4ミリリットルを注入。
- それは完全に目を覚ましになるまで、手術後の動物を監視します。それは重く、麻酔したマウスを窒息することができ、自由に寝具、特定のタイプのように、テーブルの上にその頭を保持できるようになるまで戻って、そのケージにマウスを置かないでください。 30〜45分間麻酔をかけてきたマウスの場合、人は目を期待するべきであるEマウスは1時間と15分までに完全に目を覚ましすべき。
- 追加の手術を行う場合は、70％エタノールとビーズで楽器を拭く再使用する前に滅菌する。
4.手術後の回復
- ログ内の毎日の手術後の進行状況を監視します。体重増加や損失をカタログや無気力、出血、または外科的切開の不完全な閉鎖を監視。
- マウス軟化しマウス飼料（〜アップルソースの一貫性）や特殊な回復ダイエット食品フィード。
- 縫合糸を調べ、それらが引き出されていないことを確認しますが、過度にマウスを処理しないようにしてください。
5.テレメトリレコーディング
- （マウスが手術から回復した少なくとも2〜3日後）に興味のある日には、テレメーターをオンにするには、マウスの近くに磁石を配置します。レシーバをマウスケージを置きます。テレメーターが有効化されている場合、受信機上のライトがオンにする必要があります。
- 真新しいtelemeのキャリブレーション提供メーカー固有のキャリブレーションとTERS。再利用テレメータキャリブレーション仕様は、ソフトウェアに保持されます。
- ソフトウェアの中では、「動物」を右クリックして録音を開始し、最大500 Hzのレートでサンプリングを可能にする「連続サンプリングを開始、「クリックしてください。ソフトウェアは保存し、トレースするように設定されていることを確認します。
注：サンプリングマウスのアイコンが緑色に変わったら、圧力が記録されている。配達中にマウスを乱すことは中断したり、労働を変えるので、慎重に観察することができます。 - 興味の配達や時間経過後、「動物」を右クリックして記録し、「すべて、録音を停止する」を選択することを停止する。テレメータ電池は一般的に唯一の連続記録の1.5カ月続くように、バッテリ寿命を節約するためにテレメータをオフにマグネットを使用してください。
- CO 2過剰投与によりマウスを安楽死させるとテレメータを回復。子犬は、断頭により安楽死させる。
- 室温で脱イオン水に一晩で1％の酵素洗剤の溶液中にテレメータを置きます。
- 脱イオン水でテレメータをすすぎ、カテーテルを圧迫しないように注意して、すべての組織と接着剤を取り除く。
- 滅菌するために、室温で24時間、2％グルタルアルデヒドでテレメータをインキュベートする。
- 滅菌生理食塩水とのテレメータをすすぎ、次の注入まで滅菌生理食塩水に保管したり改装するために戻っメーカーに送信される。組織は滅菌後のカテーテルの内側に配置されている場合テレメータを改装する必要があります。典型的には、テレメータを改装する必要が前に4~5回使用することができる。
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Representative Results
インビボ子宮内圧力のリアルタイムの遠隔収集システムを用いて記録することができる。マウスの同時録画と対に圧力をサンプリングし、各子犬の配達の正確な時間をキャプチャし、母親の子宮内圧力に配達時間を相関させるために使用された。すべてのデータポイントは、圧力対時間プロット（ 図1A）を生成するために記録全体にプロットすることができる。このプロットは、妊娠中の点子宮内圧力の変化ならびに明暗サイクルの間の圧力差を示している。さらに、子宮内圧力の移動平均は、（ 図1B）にプロットすることができる。これは、より簡単に労働過程（配達中に得られた記録は、以前に9公表されている）に関連した収縮の子宮内圧力特性の持続的増加を視覚化するのに便利です。
データは、解析ソフトウェアへのデータポイントをエクスポートし、関心のある時間期間にわたってデータを平均することによって分析することができる。そのようなトランスジェニックマウス対野生型と異なる実験条件を比較すると、異なるマウスから毎日または毎時圧力は、目的の遺伝子に依存して収縮パターンを検査するために平均化することができる。加えて、任意の差異の統計的有意性を決定することができる。子宮内圧力が送達中に検査することができる、または長期的な研究は、異なる条件下での全体の妊娠期間を調べるために実施することができる。
子宮内テレメトリ妊娠中の薬理学的薬剤のインビボでの応答にテストするために使用することができる。具体的には、この方法は、前臨床試験の初期の薬物検査を可能にする。特定の薬剤に対する応答の差により、トランスジェニックマウスにおいて、ならびに非妊娠中または妊娠マウスで試験することができる。子宮を高めることが知られている一つの特定の薬剤以前にラットモデル10に記載ね収縮、オキシトシンは、皮下送達することができる。テレメータは、オキシトシンの安定した速度を提供するために、マイクロ浸透圧ポンプと同時に移植することができる。非妊娠（ 図2A）とオキシトシンの投与と妊娠した（ 図2B）マウスの間のレコーディングの違いについても検討することができます。
子宮内テレメトリの別の潜在的なアプリケーションは、タンパク質のmiRNAの/ shRNAのサイレンシング後の子宮収縮を見ている。マウスモデルは、分娩のために不可欠なすべての遺伝子では使用できません。したがって、子宮内圧力測定値と組み合わせて、遺伝子サイレンシングは、目的のタンパク質を研究するために使用することができる。 図3Aに見られるように、テレメータの注入時に子宮筋層へのmiRNAを発現するレンチウイルスベクターを注入することによって、目的の遺伝子の子宮特異的なノックダウンを調べることができる。最近の研究ショーKir7.1チャンネルは妊娠11を通して子宮内圧力の変化を調べるためにmiRNAおよび遠隔測定の両方を使用した後の子宮休止において重要な役割を有することを実証する具体例について説明する。スクランブルされたmiRNA（ 図3A）またはKir7.1のmiRNA（ 図3B）の代表的な透写図は、カリウムチャネルKir7.1の発現をノックダウンすると、増大する子宮内圧力を引き起こしたことを示している。これらの代表的な透写図は、以前9に記載のトランスジェニックマウスモデルで見られるものと類似している。
図1：代表的な連続的な子宮内圧力記録連続的に四日（dpcの15-19）のためにインビボで記録された（A）リアルタイム子宮内圧力データ。 （B）（A）内のデータの時間ごとの移動平均。 WH録音の上ITEと黒のバーはそれぞれ、12時間の明と暗のサイクルを示している。 （C）Aは、生体内の個々の収縮でのマウスのトレースに拡大。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図2：オキシトシンへの返信子宮内圧力が子宮内非妊娠（NP）子宮筋層（A）からの圧力と後期妊娠した（18 DPC）子宮筋層（B）の代表的な追跡は、24時間のショーの増加のために5単位/オキシトシンの日にさらされる。 NPマウス対後半、妊娠中の圧力に。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図3のmiRNA / shRNAのによりカリウムチャネルのサイレンシング後の子宮内圧力の測定テレメータおよびmiRNAを発現するレンチウイルスの注射部位の配置（A）の回路図。最近の研究では、miRNA又は（C）Kir7.1のmiRNAをスクランブル（B）で形質導入した子宮筋層から子宮内圧の代表レーシングを示している。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
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Discussion
子宮筋層収縮性の調査は、筋肉の緊張のex vivoでの測定値に依存してきた。この方法論は、動物を生きるために投与することができない、新開発の子宮収縮薬の早期テストのために役立ちます。しかし、 生体内でのアプローチは縦方向に労働の進行を理解する必要がある。 in vivoでの測定は、いくつかの目的を果たす。第一に、彼らは妊娠期間にわたって子宮収縮パターンの変化の全体像の捕獲を可能にする。第二に、それらは、子宮組織を必要とするex vivoでの記録の偏りが子宮の円形と縦走筋層の完全な役割についての我々の理解を制限し、垂直または水平に取り付けられるように排除する。第三に、それらは、より正確にマウスモデルで分娩を研究することが可能となる、内因性のホルモン環境における子宮圧力の記録を可能にする。最後に、彼らはより多くのTRを可能に子宮テレメトリなどのマウスモデルとヒトの間でanslational調査はより密接に子宮内圧力カテーテルに妊婦で行われた測定に似ている。
マウスの子宮テレメトリのための方法には、学ぶことは簡単ですが、マスターすることは困難である。以前のマウスの手術の経験を持つ研究者は、より高速な成功を達成することができるが、これは、この貴重な技術を使用してからラボを阻止べきではありません。ラボは、全ての胎児を失うことにダムを引き起こすために手術の最初のカップルのために準備する必要がありますので、マウスの子宮テレメトリを使用して、元の研究は、数回の試行後に大きな成功を収め、初心者で行われた。ここに心に留めておくべきいくつかのポインタがあります。すべての手術と同様に、最短の期間は、動物のために最適です。迅速な手術は脱水と麻酔の追加投与の必要性を制限することになる。研究者は、マウスが目覚める前に、手順を終了苦労をしている場合は、イソフルランマウスanesthetizを維持するために使用することができ長く編。また、イソフルランの使用が実行可能な仔の数を増加させ、ケタミンよりも好ましいことを見出した。わずかに大きいテレメータ本体よりできるだけ小さい切開は、後で大きく開い傷の可能性を減らす縫合に必要な時間を減少させ、マウスの回復を改善する。小さな腹部切開により、体腔の外側の子宮を引っ張ると、カテーテル挿入時の視認性を可能にする。子宮角をそれをスレッド化する際、カテーテルの前の曲線の係数をテレメータを再利用する場合。手術用接着剤が所定の位置にカテーテルを保つのを助けると腸に付着する接着剤を防ぐことができます体腔内バック子宮角を配置する前に完全に硬化することができます。高すぎる置かれ、マウスの腹部が広範囲に拡大することが可能であるため、体内で低テレメータを配置することを躊躇しない場合は、テレメータ本体は肝臓を損傷することがあります。これらのメソッドは、Tをカスタマイズする必要がありますO異なるラボや異なるマウスモデルのニーズに合わせたが、子宮テレメトリの利点は、はるかに障害物を上回る。
この方法論を実装する際に考慮すべきいくつかの制限があります。克服しなければならない主要な課題の1つは、送信機の移植後の胎児の損失の程度である。そのホーンがテレメータの配置のために選択された場合には、子宮内テレメトリ最初の報告9では、すべてのトランスジェニックSK3 T / Tと野生型マウスに関係なく1中の胎児の損失をある程度または両方の子宮角を持っていた。テレメータを外科的に挿入された妊娠中の日の選択の最適化は成功した長期的な妊娠の私達の率を改善したが、仔の完全な補完が得られませんでした。注目すべきことに、SK3 T / Tマウスの手術の最適な日がより良い生殖転帰と、野生型でとは異なっては、WTマウス、suggeためdpc8-9対SK3 T / Tマウスについてdpc12-13で指摘手術プロトコルは、関心のある各マウスモデルのために変更する必要があることを刺す。我々のデータはbirthed仔の数は全体の子宮内圧と相関しなかったことが示された。胎児の結果は実験者によって改良外科スキルを向上させたし、彼らの実験室で、この方法論を実装している他は胎児の成果ではなく、ケタミンのイソフルランの使用に改善したことを指摘している。これは、より多くの研究室が、この方法を使用する際に、送信技術及び子宮内解析ソフトウェアは、より洗練さになることが予想される。これは間違いなく労働に貢献するメカニズムの研究でこの技術の有用性を推進します。
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Surgical Glue | 3M Vetbond | 1469SB | Tissue Adhesive--stored in Drierite |
| Absorbable 6-0 Sutures | Ethicon | J212H | Vicryl |
| Non-absorbable 6-0 Sutures | Ethicon | 8706H | Prolene |
| Water Jacket Blanket + Heating Pad | Gaymer | T/Pump PN 11184-000 Blanket-66N111CC | Specialized for rodents |
| Bead sterilizer | Keller | Z378577 | Steri 250 Sterilizer |
| Disecting Microscope | Nikon | SMZ754 | Fibre optic gooseneck external light source |
| Sterile Surgical Gloves--Latex | Cardinal Health Triflex | 2D7253 | |
| PhysioTel PA-C10 Pressure Transmitter | Data Sciences International | 270-0135-001 | TA11PA-C10 |
| Telemeter Reciever | Data Sciences International | 272-6001-001 | RPC-1 |
| Dataquest ART 4.3.2 Analysis Platinum | Data Sciences International | 271-0147-141 | Analysis software |
| Diet Recovery Gel | Clear H2O | 72-01-5022 | Purified Soft Diet for Rodents |
| Tergazyme | Sigma-Aldrich | Z273287 | Enzyme detergent |
References
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