طريقة فيفو السابقة لتقييم الحركة التلقائية للجهاز التناسلي للماوس وخوارزمية تتبع حركة الرحم المستندة إلى MATLAB لتحليل البيانات
Summary
تقلصات الرحم مهمة لرفاه الإناث. ومع ذلك، قد تؤدي زيادة الانقباض المرضية إلى عسر الطمث، وخاصة في الإناث الأصغر سنا. هنا، ونحن نصف إعداد خارج الجسم الحي بسيطة تسمح بتقييم سريع لفعالية مرخيات العضلات الملساء التي يمكن استخدامها لعلاج عسر الطمث.
Abstract
عسر الطمث، أو التشنج المؤلم، هو الأعراض الأكثر شيوعا المرتبطة الحيض في الإناث وشدته يمكن أن تعوق الحياة اليومية للمرأة. هنا، نقدم طريقة سهلة وغير مكلفة من شأنها أن تكون مفيدة لاختبار أدوية جديدة تقلل من انقباض الرحم. تستخدم هذه الطريقة القدرة الفريدة للجهاز التناسلي للماوس بأكمله لإظهار الحركة العفوية عند الحفاظ على الجسم الحي السابق في طبق بيتري الذي يحتوي على عازل كريبس المؤكس. تشبه هذه الحركة العفوية النشاط العضلي الشبيه بالموجات في الرحم البشري، الذي يشار إليه باسم موجات بطانة الرحم. لإثبات فعالية هذه الطريقة، وظفنا دواء مهدئ للرحم معروف، ادرينالين. نحن نثبت أن الحركة العفوية للجهاز التناسلي الماوس بأكمله يمكن أن تمنع بسرعة وعكسها من قبل 1 μM ادرينالين في هذا النموذج طبق بيتري. توثيق التغيرات في حركية الرحم يمكن أن يتم بسهولة باستخدام الهاتف الذكي العادي أو كاميرا رقمية متطورة. قمنا بتطوير خوارزمية تعتمد على MATLAB تسمح لتتبع الحركة بتحديد كمية التغيرات التلقائية في حركية الرحم من خلال قياس معدل حركات قرن الرحم. وتتمثل إحدى المزايا الرئيسية لهذا النهج خارج الجسم الحي في أن الجهاز التناسلي لا يزال سليما طوال التجربة بأكملها، مع الحفاظ على جميع التفاعلات الخلوية داخل الرحم. الحد الرئيسي من هذا النهج هو أن ما يصل إلى 10-20٪ من الرحم قد تظهر أي حركية عفوية. حتى الآن، وهذا هو أول طريقة كمية من الجسم الحي لتقييم حركية الرحم العفوية في نموذج طبق بيتري.
Introduction
كعضو أنثوي رئيسي، الرحم أمر بالغ الأهمية للتكاثروضروري لتغذية الجنين 1. يتكون الرحم من ثلاث طبقات: البيريميتيوم، وعضلة القلب، وبطانة الرحم. وmyometrium هو الطبقة العقدية الرئيسية من الرحم ويلعب دورا رئيسيا في ولادة الجنين. بطانة الرحم هي الطبقة الأعمق بطانة تجويف الرحم وهو ضروري لزرع الجنين. في الإناث غير الحوامل في سن الإنجاب ، يتم إلقاء طبقة بطانة الرحم شهريا في بداية الدورة الشهرية. يساعد myometrium في هذه العملية ذرف من خلال الحفاظ على تقلصات عضلة القلب العفوية اللازمة لإزالة أنسجة بطانة الرحم نخرية من الرحم1.
لسوء الحظ, زيادة الانقباض عضلة العين يمكن أن يؤدي إلى آثار جانبية سلبية مثل عسر الطمث, أو تشنجات الحيض المؤلمة. وينظر هذا خاصة في الإناث الشابات والنساء nulliparous2. ومع ذلك، عسر الطمث يختلف عن كل امرأة ويعتمد على قوة تقلصات عضلة اللوم. وغالبا ما ترتبط تقلصات أقوى مع الإحساس بالتشنج الشديد3. يمكن تصور الانقباض عضلة الرحم باستخدام الموجات فوق الصوتية الرحم وغالبا ما يتم التعرف على موجات بطانة الرحم. ويعتقد أن تعزيز الإفراج عن البروستاجلاندين أثناء الحيض4 في الرحم الذي يخضع للجرف بطانة الرحم يساهم في زيادة فرط الإنتعقدا العضلي، مما أدى إلى نقص تروية الدم ونقص الأكسجة في عضلة الرحم، وبالتالي زيادة ألم3.
يمكن أن يعوق عسر الطمث الشديد النشاط اليومي لبعض النساء و 3 إلى 33٪ من النساء لديهم ألم شديد جدا، مما يمكن أن يسبب للمرأة أن تكون طريح الفراش لمدة 1 إلى 3 أيام كل دورة الحيض5. عسر الطمث هو السبب الرئيسي للاعتلال النسائي لدى النساء في سن الإنجاب بغض النظر عن العمر والجنسية والوضع الاقتصادي5. والانتشار التقديري لعسر الطمث مرتفع ومتغير على حد سواء، يتراوح بين 45 في المائة و 93 في المائة للمرأة في سنالإنجاب 5سنوات. الألم المرتبط بعسر الطمث له تأثير على الحياة اليومية للمرأة وقد يؤدي إلى ضعف الأداء الأكاديمي في المراهقين، وانخفاض نوعية النوم، وتقييد الأنشطة اليومية، والتغيرات المزاجية5.
يلجأ العديد من النساء اللواتي يعانين من عسر الطمث الحاد إلى الأدوية التي تُصرف دون وصفة طبية لتخفيف آلامهن. هذه الأدوية دون وصفه طبية تحتوي على مثبطات سيكلوأوكسجينيز (كوكس) التي تمنع تشكيل البروستاجلاندين6. ومع ذلك، ترتبط مثبطات كوكس مع أحداث القلب والأوعية الدموية السلبية، وحوالي 18٪ من النساء مع عسر الطمث لا تستجيب لهذه المثبطات7. لذلك، هناك حاجة إلى أدوية جديدة للحد من تشنجات الحيض. منذ أكثر من انقباض الرحم يساهم في مسببات الأمراض من عسر الطمث، قد تكون إحدى الاستراتيجيات الممكنة استخدام مرخيات الرحم.
من المفيد تحديد آثار الأدوية المهدئة المحتملة في نموذج من الانقباضات التلقائية الشبيهة بالموجات العضلة العضلة العضلة الانفسية. ومع ذلك، حتى الآن، لم يتم وصف أي طريقة فعالة من الجسم الحي السابق لاختبار الأدوية استرخاء العضلات في الرحم سليمة. حاليا، يتم استخدام قياسات التوتر متساوي القياس لتقييم آثار المخدرات الاسترخاء. خلال هذه القياسات ، يتم الحفاظ على شريط عضلة الرحم على طول ثابت تحت الحمل المسبق في حمام الأنسجة في حين يتم تسجيل قوة تقلصات عضلة الرحم قبل وبعد تحفيز الأوكسيتوسين في وجود أو عدم وجود دواء مهدئ. وعلى الرغم من أن هذا النهج مفيد جدا، فإنه يتطلب معدات باهظة الثمن. وعلاوة على ذلك، فإن تقلصات متساوي القياس لا تشبه الانقباضات التلقائية الشبيهة بالموجة التي تحدث بشكل طبيعي في الرحم السليم. بشكل فريد، يمكن تصور موجات مُموّلالرحم في القوارض على أنها حركية قرن الرحم عندما يتم الحفاظ على الجهاز التناسلي بأكمله (المبيضين، أوفيدوك، الرحم، والمهبل) في محلول عازل. هنا، نقدم طريقة الجسم الحي السابق لرصد الحركة العفوية من رحم الماوس سليمة وضعت في طبق بيتري يحتوي على العازلة كريبس المؤكّض. كما نقوم بوصف خوارزمية تحديد كمية الحركة باستخدام متتبع الحركة MATLAB. هذا النهج الجديد يوفر بديلا ً سهلاً وأقل تكلفة لاختبار الإمكانات المهدئة للعلاجات الطبيعية والمركبات الاصطناعية.
Protocol
Representative Results
Discussion
هنا، وصفنا طريقة لتقييم الانقباض التلقائي لكامل الجهاز التناسلي القوارض، والتي تشمل المبيضين، أوفيدوك، قرون الرحم، والمهبل. استخدمنا طريقة مماثلة لإثبات تأثير مريح من فينيل إيفرين على حركية الرحم العفوية13، ومع ذلك ، في الماضي لم نتمكن من تقديم تحليل كمي للبيانات. في هذا الع…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد دعم هذا العمل بصناديق داخلية من الوحدة. تصور AGO الدراسة. وقد شاركت XC وAGO في تصميم التجارب الموصوفة. قامت FL وAGO بتحليل البيانات وتفسيرها. KLL, JOB, FL أجرى جميع التجارب فيف السابقين. كتب FL السيناريو MATLAB. كال، جوب، وأغو كتبالمخطوطة. قرأ جميع المؤلفين النسخة النهائية من المخطوطة ووافقوا عليها.
Materials
| Epinephrine hydrochloride | Sigma-Aldrich | E4642 | |
| Dulbecco's PBS | Fisher Sceintific | 17-512Q | |
| Ethanol 200 PROOF | Decon Laboratories | 2701 | |
| NaCl | Sigma-Aldrich | S7653 | |
| Glucose | Sigma-Aldrich | G7528 | |
| KCl | Sigma-Aldrich | P9333 | |
| CaCl2 · 2H2O | Sigma-Aldrich | C5080 | |
| NaH2PO4 | Sigma-Aldrich | S0751 | |
| MgCl2 · 6H2O | Sigma-Aldrich | M9272 | |
| NaHCO3 | Sigma-Aldrich | S6297 | |
| Isoflurane, USP | Patterson Veterinary | 07-893-2374 | |
| Dissecting Extra-Fine-Pointed Precision Splinter Forceps | Fisher Sceintific | 13-812-42 | |
| Curved Hardened Fine Iris Scissors | Fine Science Tools | 14091-09 | |
| Dissection High-performance Modular Stereomicroscope | Leica | MZ6 | |
| Digital 5 Megapixel Color Microscope Camera with active cooling system | Leica | DFC425 C | |
| Stereomaster Microscope Fiber-Optic Light Sources | Fisher Sceintific | 12-562-21 | |
| Weigh Boat | Fisher Sceintific | WB30304 | |
| Convertors Astound Standard Surgical Gown | Cardinal Health | 9515 | Small, Medium or Large |
| Gloves | McKesson Corporation | 20-1080 | Small, Medium, or Large; powder-free sterile latex or nitrile surgical gloves |
| Petri Dish | Corning Falcon | 351029 | 100 mm |
| Petri Dish | Corning Falcon | 353001 | 35 mm |
| 95% O2– 5% CO2 gas mixture | Praxair | MM OXCD5-K | |
| Ear-loop Masks | Valumax International | 5430E-PP | |
| DSLR 24.2 MP Camera | Canon | EOS Rebel T6i | |
| MATLAB | MathWorks | N/A | version 2019 or later |
References
- Kuijsters, N. P. M., et al. Uterine peristalsis and fertility: current knowledge and future perspectives: a review and meta-analysis. Reproductive BioMedicine Online. 35 (1), 50-71 (2017).
- Kural, M., Noor, N. N., Pandit, D., Joshi, T., Patil, A. Menstrual characteristics and prevalence of dysmenorrhea in college going girls. Journal of Family Medicine and Primary Care. 4 (3), 426-431 (2015).
- Dehnavi, Z. M., Jafarnejad, F., Kamali, Z. The Effect of aerobic exercise on primary dysmenorrhea: A clinical trial study. Journal of education and health promotion. 7, 3 (2018).
- Lindner, H. R., et al. Significance of prostaglandins in the regulation of cyclic events in the ovary and uterus. Advances in prostaglandin and thromboxane research. 8, 1371-1390 (1980).
- Bernardi, M., Lazzeri, L., Perelli, F., Reis, F. M., Petraglia, F. Dysmenorrhea and related disorders. F1000 research. 6, 1645 (2017).
- Marjoribanks, J., Ayeleke, R. O., Farquhar, C., Proctor, M. Nonsteroidal anti-inflammatory drugs for dysmenorrhoea. The Cochrane database of systematic reviews. 7, 001751 (2015).
- Oladosu, F. A., et al. Abdominal skeletal muscle activity precedes spontaneous menstrual cramping pain in primary dysmenorrhea. American journal of obstetrics and gynecology. 219 (1), 91 (2018).
- Lawson, C. C., et al. Occupational exposures among nurses and risk of spontaneous abortion. American journal of obstetrics and gynecology. 206 (4), 327-328 (2012).
- Mazze, R. I., Wilson, A. I., Rice, S. A., Baden, J. M. Fetal development in mice exposed to isoflurane. Teratology. 32 (3), 339-345 (1985).
- Byers, S. L., Wiles, M. V., Dunn, S. L., Taft, R. A. Mouse estrous cycle identification tool and images. PLoS One. 7 (4), 35538 (2012).
- Caligioni, C. S. Assessing reproductive status/stages in mice. Current protocols in neuroscience. , (2009).
- Segal, S., Csavoy, A. N., Datta, S. The tocolytic effect of catecholamines in the gravid rat uterus. Anesthesia and analgesia. 87 (4), 864-869 (1998).
- Chen, X., et al. Phenylephrine, a common cold remedy active ingredient, suppresses uterine contractions through cAMP signalling. Scientific reports. 8 (1), 11666 (2018).
- Domino, M., Pawlinski, B., Gajewski, Z. Biomathematical pattern of EMG signal propagation in smooth muscle of the non-pregnant porcine uterus. PLoS One. 12 (3), 0173452 (2017).
- Crane, L. H., Martin, L. Pace-maker activity in the myometrium of the oestrous rat: in vivo studies using video-laparoscopy. Reproduction, fertility, and development. 3 (5), 519-527 (1991).
