Fare Üreme Yolu Spontan Hareketliliği Değerlendirmek için Ex Vivo Yöntemi ve Veri Analizi için MATLAB tabanlı Rahim Hareket Takip Algoritması
Summary
Rahim kasılmaları dişilerin refahı için önemlidir. Ancak, patolojik olarak artan kontraktilite dismenore neden olabilir, özellikle genç kadınlarda. Burada, dismenore tedavisinde kullanılabilecek düz kas gevşeticilerin etkinliğinin hızlı bir şekilde değerlendirilmesini sağlayan basit bir ex vivo hazırlık tarif ediyoruz.
Abstract
Dismenore, ya da ağrılı kramp, kadınlarda adet ile ilişkili en yaygın belirti ve şiddeti kadınların günlük yaşamlarını engelleyebilir. Burada, rahim kontraktilliğini azaltan yeni ilaçların test edilmesinde etkili olacak kolay ve ucuz bir yöntem salıyoruz. Bu yöntem, oksijenli Krebs tampon içeren bir Petri kabında ex vivo muhafaza zaman spontan hareketlilik sergilemek için tüm fare üreme yolu benzersiz yeteneğini kullanır. Bu spontan hareketlilik insan rahminin endometrial dalgalar olarak adlandırılan dalga benzeri miyomsal aktivitesine benzer. Yöntemin etkinliğini göstermek için, biz iyi bilinen bir rahim gevşetici ilaç istihdam, epinefrin. Bu Petri çanak modelinde fare üreme yollarının tamamının spontan hareketliliğinin 1 μM epinefrin tarafından hızlı ve geri döndürülebilir. Rahim motilitesi değişiklikleri belgeleme kolayca sıradan bir akıllı telefon veya sofistike bir dijital kamera kullanılarak yapılabilir. Rahim boynuzu hareketlerinin hızını ölçerek spontan rahim hareketliliği değişikliklerini ölçmek için hareket izlemesağlayan MATLAB tabanlı bir algoritma geliştirdik. Bu ex vivo yaklaşımın önemli bir avantajı, üreme yolu tüm deney boyunca bozulmadan kalır, tüm içsel intrauterin hücresel etkileşimleri koruyarak. Bu yaklaşımın en önemli sınırlaması, uterusun %10-20’sine kadar spontan hareketlilik gösteremeyebileceğidir. Şimdiye kadar, bu petri çanak modelinde spontan rahim motilitesini değerlendirmek için ilk kantitatif ex vivo yöntemidir.
Introduction
Önemli bir kadın organı olarak, rahim üreme için çok önemlidir vefetusun beslenmesi için gerekli 1. Rahim üç tabakadan oluşur: perimetrium, miyometrium ve endometrium. Miyometrium rahimin en önemli kontraktil tabakasıdır ve fetusun doğumda önemli bir rol oynar. Endometrium rahim boşluğunu kaplayan en içteki tabakadır ve embriyo implantasyonu için gereklidir. Üreme çağındaki gebe olmayan kadınlarda, endometrial tabaka adet döngüsünün başlangıcında aylık olarak dökülür. Nekrotik endometriyal dokuyu rahimden temizlemek için gerekli spontan miyomtriyal kasılmaları koruyarak bu dökülme sürecinde miyometrium yardımcı olur1.
Ne yazık ki, artan miyomtriyal kontrility gibi olumsuz yan etkilere neden olabilir, veya ağrılı adet krampları. Bu özellikle genç kadınlarda ve nulliparous kadınlarda görülür2. Ancak, dismenore her kadın için farklıdır ve miyomtriyal kasılmaları gücüne bağlıdır; güçlü kasılmalar genellikle şiddetli kramp hissi ile ilişkilidir3. Miyomtriyal kontrility rahim ultrasonu ile görselleştirilebilir ve genellikle endometrial dalgalar olarak kabul edilir. Endometriyal sloughing geçiren bir rahim4 adet sırasında prostaglandinlerin geliştirilmiş salınımı artmış miyomtriyal hiperkontilite katkıda, rahim kası iskemi ve hipoksi ile sonuçlanan ve böylece artmış ağrı3.
Şiddetli dismenore bazı kadınların günlük aktivite engelleyebilir ve kadınların% 3-33 çok şiddetli ağrı var, hangi bir kadın için yatalak neden olabilir 1 için 3 gün her adet döngüsü5. Dismenore ne olursa olsun yaş, milliyet ve ekonomik durumu5üreme çağındaki kadınlarda jinekolojik morbidite önde gelen nedenidir. Dismenore tahmini yaygınlığı hem yüksek hem de değişkendir, üreme çağındaki kadınlarda %45 ile %93 arasında değişmektedir5. Dismenore ilişkili ağrı kadınların günlük yaşam üzerinde bir etkisi vardır ve ergenlerde kötü akademik performans neden olabilir, uyku düşük kalite, günlük aktivite kısıtlaması, ve duygudurum değişiklikleri5.
Şiddetli dismenore deneyimi birçok kadın ağrılarını hafifletmek için over-the-counter ilaçlar başvurmak. Bu tür over-the-counter ilaçlar siklooksijenaz içeren (COX) prostaglandins oluşumunu önlemek inhibitörleri6. Ancak, COX inhibitörleri olumsuz kardiyovasküler olaylar ile ilişkilidir, ve dismenore olan kadınların yaklaşık% 18 bu inhibitörleri yanıt vermiyor7. Bu nedenle, adet krampları azaltmak için yeni ilaçlar için bir ihtiyaç vardır. Rahim kontrility üzerinde dismenore patogenezi katkıda olduğundan, olası bir strateji rahim gevşetici kullanımı olabilir.
Bu doğal olarak meydana gelen spontan miyomtriyal dalga benzeri kasılmalar bir model potansiyel gevşetici ilaçların etkilerini ölçmek için yararlıdır. Ancak, şimdiye kadar, bozulmamış rahim kas rahatlatıcı ilaçlar test etmek için hiçbir etkili ex vivo yöntemi tarif edilmiştir. Şu anda, isometrik gerilim ölçümleri gevşetici ilaç etkilerini değerlendirmek için kullanılır. Bu ölçümler sırasında, rahim kas şeridi bir doku banyosunda ön yük altında sabit bir uzunlukta tutulurken, rahim kas kasılmaları kuvveti gevşetici bir ilacın varlığında veya yokluğunda oksitosin stimülasyonundan önce ve sonra kaydedilir. Bu yaklaşım çok yararlı olmasına rağmen, pahalı ekipman gerektirir. Ayrıca, isometrik kasılmalar doğal olarak bozulmamış rahim meydana spontan miyomtriyal dalga benzeri kasılmalar benzemez. Benzersiz, kemirgenler rahim miyomtrial dalgalar tüm üreme yolu (yumurtalıklar, yumurtalıklar, rahim ve vajina) bir tampon çözeltisi muhafaza edildiğinde rahim boynuzu hareketliliği olarak görselleştirilmiş olabilir. Burada, oksijenli Krebs tamponiçeren bir Petri kabına yerleştirilen sağlam fare rahminin spontan hareketliliğini izlemek için bir ex vivo yöntemi salıyoruz. Ayrıca MATLAB hareket izleyicisini kullanan bir hareketlilik nicelik algoritması tanımlıyoruz. Bu yeni yaklaşım doğal ilaçlar ve sentetik bileşiklerin rahatlatıcı potansiyelini test etmek için kolay ve daha az pahalı bir alternatif sağlar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada, yumurtalıklar, oviducts, rahim boynuzları ve vajina içeren tüm kemirgen üreme sistemi, spontan kontraktür değerlendirmek için bir yöntem açıklanmıştır. Biz spontan rahim motilitesi üzerinde fenilefrin rahatlatıcı etkisini göstermek için benzer bir yöntem kullanılan13, Ancak, geçmişte biz verilerin kantitatif analizi sağlamak mümkün değildi. Bu çalışmada, MATLAB hareket izleme modüllerini kullanarak nicel hareketlilik veri analizi için bir algoritma geliştir…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma iç IU fonları tarafından desteklenmiştir. AGO çalışma gebe. XC ve AGO açıklanan deneylerin tasarımında yer aldı. FL ve AGO verileri analiz etti ve yorumladı. KLL, JOB, FL tüm ex vivo deneylerini gerçekleştirdi. FL MATLAB komut dosyası yazdı. KLL, Eyüp ve AGO el yazması yazdı. Tüm yazarlar makalenin son halini okudu ve onayladı.
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).
