Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

Биаксиальный базальный тон и пассивное тестирование репродуктивной системы Мурина с помощью миографа давления

Published: August 13, 2019 doi: 10.3791/60125
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1
1Department of Biomedical Engineering, Tulane University

Summary

Этот протокол использовал коммерчески доступную систему миографа давления для выполнения тестирования миографа давления на влагалище и шейке матки. Использование средств массовой информации с кальцием и без него, вклад гладких мышечных клеток (SMC) базального тона и пассивной внеклеточной матрицы (ECM) были изолированы для органов в предполагаемых физиологических условиях.

Abstract

В женских репродуктивных органах, в частности, влагалища ишейки матки, состоят различные клеточные компоненты и уникальная внеклеточная матрица (ECM). Гладкие мышечные клетки обладают сократительной функцией в стенках влагалища и шейки матки. В зависимости от биохимической среды и механического растяжения стенок органа, гладкие мышечные клетки изменяют сократительные условия. Вклад гладких мышечных клеток в базовых физиологических условиях классифицируется как базальный тон. В частности, базальный тон является базовым частичным сужением гладких мышечных клеток при отсутствии гормональной и нервной стимуляции. Кроме того, ECM обеспечивает структурную поддержку стенок органов и функционирует как резервуар для биохимических сигналов. Эти биохимические сигналы имеют жизненно важное значение для различных функций органов, таких как подстрекательство роста и поддержания гомеостаза. ECM каждого органа состоит в основном из коллагеновых волокон (в основном коллагена i, III и V), эластичных волокон и гликозаминогликанов/протеогликанов. Состав и организация ECM диктуют механические свойства каждого органа. Изменение состава ЭКМ может привести к развитию репродуктивных патологий, таких как пролапс тазовых органов или преждевременная ремоделирование шейки матки. Кроме того, изменения в микроструктуре ИКМ и жесткости могут изменить плавную активность мышечных клеток и фенотип, что приводит к потере сократительной силы.

В этой работе, сообщили протоколы используются для оценки базального тона и пассивных механических свойств небеременных муриновые влагалища и шейки матки в 4-6 месяцев в эструсе. Органы были установлены в коммерчески доступных миограф давления и как давление диаметра и силы длины испытаний были выполнены. Включены примерные данные и методы анализа данных для механической характеристики репродуктивных органов. Такая информация может быть полезна для построения математических моделей и рационального проектирования терапевтических вмешательств для патологий женского здоровья.

Introduction

Вагинальная стенка состоит из четырех слоев, эпителия, ламины проприии, мускулисиса и адвентиции. Эпителий в основном состоит из эпителиальных клеток. Ламинская проприя имеет большое количество эластичных и фибриллярных коллагеновых волокон. Muscleis также состоит из эластина и коллагеновых волокон, но имеет увеличенное количество гладких мышечных клеток. Пришествие состоит из эластина, коллагена и фибробластов, хотя и в сниженных концентрациях по сравнению с предыдущими слоями. Гладкие мышечные клетки представляют интерес для биомеханически мотивированных исследовательских групп, поскольку они играют роль в сократительный характер органов. Таким образом, количественная количественная фракция области мышечной клетки и организация является ключом к пониманию механической функции. Предыдущие исследования показывают, что гладкое содержание мышц в стенке влагалища в первую очередь организовано в окружной и продольной оси. Гистологический анализ показывает, что гладкая фракция области мышц составляет примерно 35% как для проксимальных, так и для дистальных участков стены1.

Шейка матки является очень коллагенома, что до недавнего времени, как считалось, имеют минимальное содержание гладких мышечных клеток2,3. Недавние исследования, однако, показали, что гладкие мышечные клетки могут иметь большее изобилие и роль в шейке матки4,5. Шейка матки имеет градиент гладких мышечных клеток. Внутренняя ос содержит 50-60% гладких мышечных клеток, где внешние os содержит только 10%. Мышь исследования, однако, сообщают шейки матки, которая состоит из 10-15% гладких мышечных клеток и 85-90% волокнистой соединительной ткани без упоминания региональных различий6,7,8. Учитывая, что модель мыши отличается от часто сообщаемой человеческой модели, необходимы дальнейшие исследования, касающиеся шейки матки мыши.

Целью этого протокола было выяснить механические свойства влагалища и шейки матки. Это было достигнуто с помощью устройства давления миографа, который позволяет оценить механические свойства в окружном и осевом направлениях одновременно при сохранении родных клеточных матричных взаимодействий и геометрии органов. Органы были установлены на двух пользовательских канюли и обеспечены шелком 6-0 швов. Испытания диаметра давления были проведены вокруг предполагаемого физиологического осевого участка для определения соответствия и касательных модули9. Были проведены испытания на длину силы для подтверждения предполагаемого растяжения осевой осевой нагрузки и обеспечения количественной оценки механических свойств в физиологическом диапазоне. Экспериментальный протокол был выполнен на небеременных мурина влагалища и шейки матки в 4-6 месяцев в эструсе.

Протокол разделен на два основных раздела механического тестирования: базальный тон и пассивное тестирование. Базальный тон определяется как базовое частичное сужение гладких мышечных клеток, даже при отсутствии внешних локальных, гормональных и нервной стимуляции10. Этот базовый контрактный характер влагалища и шейки матки дает характерные механические поведения, которые затем измеряются системой давления миографа. Пассивные свойства оцениваются путем удаления межклеточного кальция, который поддерживает базовое состояние сокращения, что приводит к расслаблению гладких мышечных клеток. В пассивном состоянии коллагеновы и эластинные волокна обеспечивают доминирующий вклад в механические характеристики органов.

Модель мурин широко используется для изучения патологий в репродуктивном здоровье женщин. Мышь предлагает несколько преимуществ для количественной оценки меняющихся отношений между ECM и механические свойства в репродуктивной системе11,12,13,14. Эти преимущества включают короткие и хорошо характерные эструсы циклы, относительно низкую стоимость, простоту обработки, и относительно короткое время гестационного15. Кроме того, геном лабораторных мышей хорошо отображается и генетически модифицированных мышей являются ценными инструментами для проверки механистической гипотезы16,17,18.

Коммерчески доступные системы миографа давления широко используются для количественной оценки механических реакций различных тканей и органов. Некоторые заметные структуры проанализированы на системе миографа давления вклюайте упругие артерии19,20,21,22,вены и ткани проектированные сосудистые трансплантаты23,24, пищевода25, и толстой кишки26. Технология давления миографа позволяет одновременно оценивать свойства в осевом и окружном направлениях при сохранении взаимодействия родной ячейки-ECM и геометрии in vivo. Несмотря на широкое использование миографных систем в мягких тканях и органной механике, протокол, в которых использовалась технология давления миографа, ранее не разрабатывался для влагалища и шейки матки. Предварительные исследования механических свойств влагалища и шейки матки были оценены униаксиально27,28. Эти органы, однако, опыт многоосевой нагрузки в организме29,30, таким образом, количественно их биаксиальной механической реакции имеет важное значение.

Кроме того, последние работы показывают, гладкие мышечные клетки могут играть потенциальную роль в патологии мягких тканей5,28,31,32. Это обеспечивает еще одну привлекательность использования технологии давления миографа, так как она сохраняет родные клеточные матрицы взаимодействий, тем самым позволяя разграничение вклада, что гладкие мышечные клетки играют в физиологических и патофизиологических Условия. В этом виде мы предлагаем протокол количественной оценки многоосных механических свойств влагалища и шейки матки как при базальном тоне, так и при пассивных условиях.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Nulliparous 4-6 месяцев женщины C57BL6J мышей (29,4 и 6,8 граммов) в estrus были использованы для этого исследования. Все процедуры были одобрены Комитетом по уходу за животными и использованию Института при Тулейнском университете. После родов мыши акклиматизировались в течение одной недели до эвтаназии и размещались в стандартных условиях (12-часовой свет/темный цикл).

1. Мышь жертвоприношения в эструсе

  1. Определите эструсический цикл: Цикл эструсов отслеживался визуальной оценкой в соответствии с предыдущими исследованиями15,33,34. Цикл эструсов состоит из четырех этапов: проэструс, эструс, метатрус и дипподромы. Во время фазы проэструса гениталии опухшие, розовые, влажные и морщинистые. Фаза эструса морщинистая, но менее опухшая, розовая и влажная. Metestrus и diestrus оба сообщены как exhibiting никакой запухание и морщинистые, не хватает в розовом оттенке, и сухие34,35.
  2. Выполните эксперимент на estrus: Все механические испытания были выполнены в то время как мыши были в estrus, так как это самый простой для визуализации и обеспечивает последовательную и повторяемую точку времени.
  3. Для мышей, проходящих базальный тон тестирования, эвтаназии через гильотину. Для мышей, тестируемых только в пассивных условиях, эвтаназии с использованием двуокиси углерода (CO2) ингаляции. Гильотина служит для сохранения функции гладких мышечных клеток репродуктивного тракта, так как газ CO2 изменяет сократительные свойства гладких мышечных клеток36,37,38, 39,40,41,42. Крайне важно выполнить вскрытие в течение 30 минут, чтобы свести к минимуму вероятность клеточного апоптоза.

2. Рассечение репродуктивной системы

  1. Настройка: Поместите абсорбирующим колодку на рабочую станцию и заполните чашку Петри и шприц раствором 4-c Hank's Balanced Salt Solution (HBSS). Используйте салфетку для удаления жировой ткани. Поместите мышь вентральный стороны вверх и ленты лапы и хвост. Включите микроскоп огни и изложил микро-ножницы, ножницы, две пары прямых пинцета, и две пары изогнутых пинцетом.
  2. Используя угловой пинцет и ножницы, поднимите кожу вокруг живота и сделайте разрез у основания живота, над лобковой костью. Разрез должен быть достаточно мелким, чтобы не проколоть стенку мышц живота. Продолжайте использовать ножницы, чтобы сократить превосходно к грудной клетке и глубоко через мышцы живота.
  3. Удалить поверхностный жир, потянув слегка на жир с изогнутыми пинцетом и микро-ножницы. Адипогенная ткань будет отражать свет неоднородно с блеском, как внешний вид. Поместите все удаленные жиры и ткани на салфетку. Определите как рога матки, так и лобковую кость.
  4. Поместите закрытые ножницы между стенкой влагалища и лобковой костью. Аккуратно вырежьте середину лобковой кости (лобковый симфиза). Место изогнутые пинцеты на обоих концах разреза лобковой кости. Потяните оба разрезаных конца сбоковой, чтобы обеспечить лучший доступ к репродуктивным органам.
  5. Удалить мочевой пузырь и уретру из стенки влагалища. Это можно сделать с помощью прямых пинцетов и микро-ножниц. Держите мочевой пузырь с прямыми пинцетом, чтобы создать напряжение и использовать методы тупого вскрытия, чтобы отделить окружающие ткани от влагалища. После того, как мочевой пузырь и уретры расчленяются, вырезать основание и удалить из полости тела.
  6. Определите репродуктивную систему: рога матки раздвоены от шейки матки. Шейка матки может быть идентифицирована из влагалища из-за различий в геометрии и жесткости. Внешний диаметр шейки матки меньше влагалища. Шейка матки жестче, чем влагалище и чувствует себя подобно, что из бисера (Рисунок 1).
  7. Используйте чернила и калиперы, чтобы отметить 3 мм точки вдоль органов. Начните ниже яичников на утробных труб и знак точек неполноценно достичь шейки матки. Используйте центральную точку шейки матки, чтобы начать точка путь вниз к интроитусу влагалища.
  8. Разрешить чернила, чтобы высохнуть и отделить репродуктивные органы от окружающих жировой ткани, соединительной ткани, и толстой кишки. Очистите влагалище как можно ближе к вагинальном интроитусу. С помощью ножниц, вырезать вокруг вагинального интроита.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это возможно для органов, чтобы высохнуть во время этого процесса. Если это вызывает озабоченность, шприц, наполненный 4 КС HBSS может быть использован для добавления влаги в органы.
  9. Вырезать рога матки сразу уступают яичникам. Обратите внимание, что органы будут отступать от поста explant длины, как соединительная ткань удаляется и орган откатов. Поместите расчлененные репродуктивные органы в чашку Петри, наполненную 4 КС HBSS. Это изменение длины может быть использовано для расчета предполагаемой длины vivo (раздел 5).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Мы определили, что использование HBSS при такой температуре во время вскрытия и каниляции не влияет на жизнеспособность гладких мышечных клеток. Поддержание рН 7,4, однако, необходимо для поддержания жизнеспособности гладких мышечных клеток. При такой температуре hBSS имеет уровень рН 7,4.
  10. После 15-минутного периода равновесия в 4 C HBSS, измерьте пространство между точками с помощью калиперов. Запись измерений для каждого расстояния в электронную таблицу. Эти значения будут использоваться для расчета коэффициента растяжения in vivo (первоначальная длина/длина).
  11. Установите салфетку, которая содержит отбрасываемую ткань на брюшной области с избытком ткани, обращенной внутрь мыши и замочите салфетку в 4 C HBSS. Оберните мышь и избыток ткани в фольгу и поместите в морозильную камеру безопасной сумке, чтобы хранитьпри -20 градусов по Цельсию. Пассивное механическое поведение на влагалище не было установлено, чтобы быть значительно отличается после одного цикла замораживания оттепели43. Все проверенные органы использовались сразу после эвтаназии или после одного цикла заморозки.

3. Консервирование

  1. Определите надлежащий размер канюли для типа органа. В типичной мыши C57BL6J, влагалище использует канюли, которые оба 3,75 мм в диаметре и прикованы. Шейка матки использует одну канюлю, которая составляет 3,75 мм для вагинального конца и канюлю 0,75 мм в диаметре для матки конца (Рисунок 2) 0,75 мм канюли гладкой.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Размеры диаметра, обозначаемые выше, используются для типичных nulliparous 4-6 месяцев C57BL6 мышей, C57BL6 х 129SvEv, и непарных мышей в возрасте 7-9 месяцев. Однако, некоторые обстоятельства, как prolapse или стельность, могут требовать большого размера cannula.
  2. С каждым органом, смонтировать шейную сторону на силовой трансдукционной части устройства каниуляции. Установите противоположный конец органа (вагинальный или матки) на микрометровой части устройства. Затяните оба конца швами.
  3. Из-за разницы в толщине и степени контрактности среди влагалища и шейки матки, различные методы могут быть использованы для выполнения наиболее эффективной каниляции. Для влагалища, место 2 швов между2-й и3-й заклепки канюли в "X" моды. При консервировании шейки матки, канюля не прикованы так орган лучше всего помещается в задней части канюли с 3 горизонтальных швов на маточных конца и 4 швов на внешней ОС. Для обоих органов максимальная длина между швами должна быть не более 7 мм(рисунок3).

4. Давление миограф актак

  1. Для того, чтобы настроить систему давления миографа, власть на системе тестирования и заполнить бутылку резервуара с 200 мл HBSS(рисунок 4). Включите тепло на "на" и позволяют HBSS в бутылке резервуара нагреваться. Затем включите микроскоп и откройте компьютерную программу. Убедитесь, что изображение каниструного органа, интерфейс давления, показания счетчика потока и инструмент функции секвенсора видны(рисунок5).

5. Базальный тон механического тестирования

ПРИМЕЧАНИЕ: Шейка матки проявила поэтапный характер на начальных стадиях тестирования. Однако, это уменьшилось после предварительных условий. Базальный тон тестирования осуществляется с использованием Krebs Ringer Buffer (KRB) в бассейне устройства DMT. Буфер атерируется с 95% O2 и 5% CO2. После базального тон часть завершена, кальций бесплатно KRB используется.

  1. Поиск разгруженной геометрии: Растяжете орган так, чтобы стена не находилась в напряжении. Для влагалища, наблюдать канавки на стенке влагалища. Для шейки матки, вырезать сразу ниже чернил точек, которые расположены выше и ниже центральной отметки шейки матки. Это разрабатывает повторяемый метод для шейки матки на месте длиной 6 мм44. Измерьте длину от шва до шва с помощью калиперов
  2. Поиск разгруженного давления (UP): Увеличьте давление от 0 до 10 мм рт. с г с шагом 1 мм рт. с. Определите давление, при котором орган больше не разрушается. Это может быть определено как самый большой скачок в внешнем диаметре при данном давлении, как выставлено на мониторе программы. После записи давления и внешнего диаметра, обратите внимание на это как первая точка, в которой орган не рухнул и нулю силы.
  3. Оценено в vivo стрейч: Рассчитать оценкам in vivo растянуть путем деления длины измеряется in vivo по длине измеряется пост explant:
    Equation 1
  4. Давление-диаметр предварительного кондиционирования: Установите давление до 0 ммEquation 2рт. ст., длина предполагаемой длины виво и градиент а до 1,5 ммрт. ст. / С. Выполнить последовательность, которая принимает давление от 0 мм рт. ст. секунд, и принять давление до 0 мм рт. с 30 второй период удержания. После повторения в общей сложности 5 циклов нажмите «Стоп» в компьютерной программе и сохраните файл.
  5. Поиск экспериментального виво стрейч: Отрегулируйте орган, чтобы быть по оценкам в длину виво в то время как при разгруженном давлении и нажмите Start. Оцените значения давления против силы для значений давления, начиная от разгруженного давления до максимального давления(таблица 1). Нажмите кнопку "Стоп" в компьютерной программе и сохраните файл.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Измеренное значение растяжения рассчитывается на месте. Это сопровождается ограничением, что он может быть измерен только после disarticulating лобкового симфиза. В результате теряется естественное привязывание, что может изменить длину. Теоретический стрейч, однако, основан на ранее введенной теории, что орган будет испытывать минимальные изменения в силе при воздействии физиологического давления для сохранения энергии45. В протоколе, измеряется в vivo стрейч будет растянуть значение рассчитывается с использованием экспериментально определены длины, в которой есть минимальные изменения в силе при воздействии физиологического диапазона давления.
  6. Давление-диаметр предварительного кондиционирования: Установите давление до 0 мм рт. ст., длина до экспериментальной длины виво, и градиент 1,5 мм рт. ст. / с. Выполнить последовательность, которая принимает давление от 0 мм рт. ст. ditional 30 второй период удержания. Повторяя это в общей сложности 5 циклов, нажмите кнопку «Стоп» в интерфейсе программы и сохраните файл.
    ПРИМЕЧАНИЕ: 5.4 необходимо для достижения более последовательной осевой силы чтения с увеличением давления. Этот шаг помогает найти правильный участок in vivo, который часто недооценивается на основе визуальных сигналов. 5.6 служит предупредительным шагом для минимизации гисерезиса и достижения последовательной, повторяемой, математически интерпретируемой реакции органа.
  7. Форс-длина предварительного кондиционирования: Введите 1/3 максимального давления и UP для входа и выхода давления. Отрегулируйте орган до -2% от длины in vivo и нажмите Start. Отрегулируйте длину до 2% в виво длину, затем обратно до -2% на 10 мкм / с. Повторите осевое расширение в общей сложности 5 циклов. Нажмите Стоп в компьютерной программе и сохранить файл.
  8. Равновесие: С органом на определенной длине in vivo, установите как давление входе, так и давление выхода на 1/3 максимального давления UP. Равновесие органа в течение 10 минут. Медленно довести оба давления обратно до 0 мм рт. ст. с градиентом установить как 1,5 мм рт. ст./с.
  9. Переоцените разгруженную геометрию: Установите орган на длину in vivo и давление к выгруженного давлению. Уменьшение длины осевых к предполагаемой разгруженной длине со скоростью 10 мкм/с до тех пор, пока не будет минимального изменения силы. Эта соответствующая длина известна как разгруженная длина, или там, где орган не находится в напряжении или сжатии. Перед обнулением силы запишите разгруженную длину, внешний диаметр и значение силы.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Предыдущая разгруженная геометрия определялась визуальными сигналами, которые являются чисто качественными. Для количественного метода необходима переоценка и учет возможных изменений в длине, которые могут произойти во время предварительного кондиционирования. Эта геометрия будет использоваться в разделе 8.
  10. Ультразвуковая настройка: Используйте общий пакет изображений брюшной полости для визуализации органов в испытательном устройстве. (Рисунок 6). Перед тестированием минимизировать артефакты со дна металлического бассейна давления миографа. Отрегулируйте канюлу до высоты, которая является максимальным расстоянием от дна с тканью по-прежнему полностью погружены в тестовый раствор. Пользовательский держатель напечатан 3D для стабилизации преобразователя в вертикальном положении во время визуализации.
  11. Ультразвуковое изображение: Определить канюли вблизи силы преобразователя и настроить стадию микроскопа на изображение по длине ткани. На протяжении всего процесса тестирования, средняя область вдоль длины отслеживается(рисунок 6A,C). После визуализации просмотрите цикл изображения "Cine store", который состоит из серии рам B-режимов и определит раму с наибольшим внешним диаметром. Расчеты толщины будут использоваться в разделе 8.
  12. Тестирование диаметра давления (-2% в виво длину): Нажмите на запуск и отрегулируйте орган так, чтобы он составил -2% от длины in vivo, установите давление до 0 мм рт. ст. и градиент до 1,5 мм рт. ст. Принесите давление обратно вниз до 0 мм рт. с 20 второй период удержания. Повторите это в течение 5 циклов.
  13. Тестирование диаметра давления (длина виво): Нажмите на запуск и отрегулируйте орган так, чтобы он был на длине виво, установите давление до 0 мм рт. ст., а градиент до 1,5 мм рт. ст. Принесите давление обратно вниз до 0 мм рт. с 20 второй период удержания. Повторите это в течение 5 циклов.
  14. Тестирование диаметра давления (2% в виво длина): Отрегулируйте орган так, чтобы он был 2% в длине виво, установить давление до 0 мм рт. ст., и градиент до 1,5 мм рт. ст. Повторите это в течение 5 циклов. Данные о давлении всех трех длин будут использоваться в разделе 8.
  15. Силовое тестирование (номинальное давление): Установите давление на разгруженный давление и орган до -2% от длины in vivo. Растянуть орган до 2% от длины in vivo и вернуться к -2% длины in vivo со скоростью 10 мкм/с. Повторите в общей сложности 3 цикла.
  16. Силовое тестирование (1/3 максимального давления и UP): Установите давление до 1/3 от максимального давления и отрегулируйте орган до -2% длины in vivo. После нажатия Старт, растянуть орган до 2% длины in vivo и обратно до -2% длины in vivo в размере 10 мкм /с. После повторения в общей сложности 3 циклов нажмите «Стоп» и сохраните данные.
  17. Силовое тестирование (2/3 максимального давления и UP): Установите давление до 2/3 от максимального давления и отрегулируйте орган до -2% длины in vivo. Нажмите на начало и растянуть орган до 2% длины in vivo и обратно до -2% длины in vivo со скоростью 10 мкм/с. После повторения в общей сложности 3 циклов нажмите «Стоп» и сохраните данные.
  18. Силовое тестирование (максимальное давление - UP): Установите давление до максимального давления и отрегулируйте орган до -2% длины in vivo. При скорости 10 мкм/с, растянуть орган до 2% от длины in vivo и обратно до -2% длины in vivo. После повторения в общей сложности 3 циклов, сохранить данные. Все данные о силе будут использованы в разделе 8.
  19. Удалите KRB тестирования средств массовой информации и мыть с кальцием без KRB. Замените носители раствором KRB, не совысиваемым 2 мМ EGTA. Инкубировать ткань в течение 30 минут. Удалите раствор и замените носители свежим иссоциативным KRB.

6. Пассивное механическое тестирование

ПРИМЕЧАНИЕ: Если начать с пассивного тестирования начать с шага 1. Если базальный тон тестирования было выполнено до пассивного старта на шаг 6. Если начать с замороженной ткани, позвольте 30-минутный период равновесия при комнатной температуре перед канюляцией органа.

  1. Поиск разгруженной геометрии: Растяжете орган, чтобы стена органа не находилась в напряжении. Измерьте наклоненный орган от шва до шва и запишите это как разгруженную длину.
  2. Поиск разгруженного давления: После нажатия Старта, увеличить давление от 0 до 10 мм рт. с г с шагом 1 мм рт. с. Проходя через этот процесс, определите давление, при котором орган не находится в напряжении. С помощью монитора компьютерной программы, это может быть определено из крупнейших скачок во внешнем диаметре. После обнуления силы запишите это давление, а также внешний диаметр и обратите внимание на это как первую точку, в которой орган не рухнул.
  3. Оценено в vivo простирание: Рассчитайте оцененное ввиво простирание путем делить длину измеренную in vivo длиной измеренной post-explant.
  4. Диаметр диаметра давления предварительного кондиционирования: После нажатия Начало, установить давление установить до 0 мм рт. ст., длина, как предполагаемая длина виво, и градиент до 1,5 мм рт. ст. Mmhg. Повторите этот процесс через 5 циклов с 30-секундным временем удержания.
  5. Форс-длина предпосылки: Отрегулируйте орган до длины in vivo и вручную введите разгруженое давление в компьютерной программе для обоих давлений. После нажатия Пуск, установить градиент до 2 мм рт. ст., а давление до 1/3 от максимума. Растянуть орган до 2% и обратно до -2% растянуть на 10 мкм / с. Повторите этот цикл в общей сложности 5 раз и нажмите Стоп.
  6. Поиск экспериментальной длины in vivo: Найти и участок силы значения на -2% от длины in vivo, длина in vivo, и 2% от длины in vivo. Возьмите силы при равномерно расставленном давлении от 0 мм рт. см до максимального давления. Экспериментальный in vivo стрейч будет значение стрейч, который демонстрирует относительно плоскую линию в течение ряда давления.
  7. Повторите диаметр давления и осевые предкондификационные шаги на новой длине in vivo.
  8. Равновесие: С органом на обусловленной длине in vivo установите давление входе и выхода к unloaded давлению. Пусть орган повторно уравновесить в течение 15 минут. Через 15 минут медленно довести давление входе и выхода обратно до 0 мм рт. с.
  9. Переоценка разгруженной конфигурации: Доведите орган до разгруженной длины и переоцените разгруженную длину. Запишите разгруженную длину и внешний диаметр, в то время как давление 0 мм рт. с, разгружено давление, и 1/3 максимального давления. Нулевой силы при разгруженном давлении. Диаметр при разгруженном давлении - диаметр in vivo.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Переоценка разгруженной длины необходима, так как небольшие пластические деформации наблюдались ранее в мягких биологических тканях после подготовки. Эта разгруженная конфигурация будет использоваться в разделе 8.
  10. Узиот: Выполните ультразвуковое в-режим изображения при разгруженной длине и давлении.
  11. Тестирование диаметра давления: С органом при -2% экспериментально определяемой длины виво и давлением на уровне 0 мм рт. с, нажмите Start. Увеличьте давление от 0 мм рт. с нагрузочивого давления до 0 мм рт. с. Держите шаг 2-0 мм рт. мм в течение 20 секунд. После повторения в общей сложности 5 раз, нажмите кнопку "Стоп" в интерфейсе и сохраните файл.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Повторите на экспериментальной длине in vivo, 2% от экспериментальной длины in vivo.
  12. Силовое тестирование: Установите давление номинального давления и отрегулируйте орган до -2% от длины in vivo. Растянуть орган до 2% от длины in vivo и обратно до -2% от длины in vivo со скоростью 10 мкм/с. После повторения в общей сложности 3 раза, сохранить данные. Повторите это для 1/3 максимального давления, 2/3 максимального давления, и при максимальном давлении.
  13. Рассчитайте разгруженную толщину на ультразвуковых изображениях B-режима. Используя программное обеспечение для визуализации, нарисуйте линию, чтобы обозначить глубину проникновения. Установите шкалу по длине линии (т.е. 2000 мкм, как показано на рисунке 6B и 6D).
  14. Расчеты толщины стены: использование компьютерного программного обеспечения, отслеживание и измерение внутреннего и внешнего диаметра органа. Затем нарисуйте и измеряйте линию между диаметрами. Нарисуйте в общей сложности 25 трансмуральных линий. Среднее значение всех точек данных и повторение в общей сложности 3 раза.

7. Очистка

  1. Убедитесь, что давление 0 мм рт. 2 мм рт. 2 мм рт. 2 мм рт. 2 мм рт. 2 мм рт. 2мт. Закройте главный входе и выход для обоих трехсторонних клапанов. Призадыхайте оставшуюся жидкость из бассейна консервационного устройства.
  2. Снимите орган со сцены и залейте бутылку резервуара деионизированной водой. Используя шприц, промыть канюли водой. Соедините трубку, чтобы обойти канюли.
  3. Включите давление и поток, установите давление входе до 200 мм рт. ст., давление розетки до 0 мм рт. ст., градиент до 10 мм рт.ст/с, и дайте потоку работать в течение 5 минут. Разрешить системе работать в то время как бутылка резервуара пуста и пусть воздух работать в течение 5 минут или до тех пор, пока линии высохнут.

8. Анализ данных

  1. Для тестирования диаметра давления соберите данные, откуда давление начинает увеличиваться от минимального значения до максимума. Для силового тестирования собирайте данные чуть ниже максимального пика в силе до тех пор, пока сила не прекратит снижаться.
  2. Откройте файл данных для каждого теста диаметра давления и выберите вкладку среднего давления. Перейдите к области загрузки последней кривой, 0 мм рт. ст. к максимальному давлению и перебросьте данные в электронную таблицу. Выберите ту же область на внешнем диаметре, давление входного воздуха, давление розетки, силу, температуру, рН и вкладку потока, размещая каждый элемент в одном документе.
  3. Откройте данные для каждого теста force-length. Перейдите к области загрузки кривой, от -2% до 2%, и перетащите и перебросьте данные в электронную таблицу. Выберите ту же область для других измеренных переменных и поместите каждый элемент в одну и ту же таблицу.
  4. Для диаметра давления и силовой длины тест вычесть UP из всех значений давления.
  5. Среднее значение данных диаметра давления каждые 1 мм рт. 2 мм рт. 4 мм рт. 4 мм рт. 4 мм рт. 4 мм рт. 4 мм рт. 4 мм рт. 4 мм рт. м., 0,5,5, 1,5,5, 2 х/- 0,5).
  6. Найти разгруженный объем органа(V ). Уравнение 1 может быть использовано, чтобы найти V, учитывая, что R02 является выгруженным внешним радиусом, измеренным микроскопом, L является разгруженной длиной, а H является разгруженной толщиной, обнаруженной ультразвуком. Предположение о несжимаемости используется, а это означает, что орган сохраняет объем при воздействии деформаций.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Разгруженная длина измеряется калиперами от шва до шва. Разгруженный диаметр измеряется с помощью микроскопа, камеры и программного обеспечения с последующим расчетом радиуса(рисунок 5) Выгруженная толщина рассчитывается на основе ультразвуковых изображений (рисунок6).
    Equation 3Уравнение 1
  7. Используя предположение о несжимаемости, используйте разгруженныйEquation 4объем, деформированный внешний радиус (), и длину ( )Equation 5для определения деформированного внутреннего Equation 6 радиуса.
    Equation 7Уравнение 2
  8. Используйте уравнения 3, 4 и 5 для расчета каждого стресса, соответственно. В уравнениях 3-5, P определяется как внутрилюминное давление и Ft является силой, измеренной преобразователем.
    Equation 8Уравнение 3
    Equation 9Уравнение 4
    Equation 10Уравнение 5
  9. Участок давления диаметр отношения, сила давления отношения, окружной стресс-окружной стрейч отношения, и осевой стресс и окружной стрейч значения(Рисунок 7, Рисунок 8). Значения растяжения могут быть рассчитаны с помощью радиуса midwall. Расчеты окружного и осевого напряжений можно найти в уравнениях 6 и 7, соответственно.
    Equation 11Уравнение 6
    Equation 12Уравнение 7
  10. Рассчитайте соответствие вблизи физиологического диапазона давления и на растяжке in vivo. Нижний предел давления (LPB) составляет 1 стандартное отклонение ниже среднего измеренного давления. Верхний предел давления (UPB) составляет 1 стандартноеотклонение выше среднего измеренного давления 9.
    Equation 13
  11. Рассчитайте касательные модули для количественной оценки жесткости материала. Определите расчетный окружной стресс, соответствующий низкому давлению и верхнему связанному давлению. Fit линейной линии к окружной стресс-окружной кривой растяжения в пределах идентифицированного диапазона стресса на длину in vivo. Рассчитайте наклон линии9.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Успешный анализ механических свойств женских репродуктивных органов зависит от соответствующего вскрытия органов, канистики и тестирования. Крайне важно, чтобы высадить рога матки во влагалище без каких-либо дефектов(Рисунок 1). В зависимости от типа органа, размер канюли будет меняться(рисунок 2). Кануляция должна быть сделана так, что орган не может двигаться во время эксперимента, но и не повредить стенку органа во время процедуры(рисунок 3). Отказ от любого из шагов приведет к неспособности судна удерживать давление. Стандартизация процедуры тестирования имеет жизненно важное значение для успеха протокола, с тем чтобы дать последовательные и повторяемые результаты.

После того, как орган расчленен и канналированных должным образом, власть на давление миографной системы. Настройка системы миографа давления включает в себя блок контроллера, измеритель потока и стадию(рисунок 4). Система давления миограф используется для мониторинга различных аспектов органа, как он проходит механическое тестирование(Рисунок 5). Ультразвуковая система, или эквивалент, используется для измерения толщины органов в выгруженном состоянии с базальным тоном и без него(рисунок6). После механического тестирования, касательные модули могут быть рассчитаны для окружного и осевого направлений(таблица 2).

Оба базального тестирования тон и пассивное тестирование дают ключевые механические свойства репродуктивного тракта, с и без сократительного вклада гладких мышечных клеток(Рисунок 7, Рисунок 8). Масштабирование между органами требует несколько корректировок в протоколы (Таблица 1), как шейка матки и влагалища опыт различных нагрузок in vivo46-48. Такие изменения могут контролироваться с помощью таких методов, как катехизация давления. Катеризация давления является методом, используемым ранее для мониторинга условий in vivo во влагалище и матке49-53. Модели в предыдущих исследованиях варьируются от мышей, кроликов и людей. Те же принципы будут применяться аналогично шейнкии и вагинального давления, характерного для модели мурин. Хотя, независимо от того, какой орган проходит тестирование, те же материалы необходимы для протоколов(Таблица 3).

Figure 1
Рисунок 1: Диаграмма вскрытия Морин. Рассечение мыши для репродуктивных органов: как рога матки, шейки матки, и влагалище. На рисунке мочевой пузырь и мочеиспускательный уретру удаляются из передней части влагалища. Кишки и мышцы живота были отражены превосходно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 2
Рисунок 2: Сравнение размера двух канюли. Сравнение размера двух канюли, используемые для каниляции репродуктивных органов. Более крупная канюля (D 3.75 мм) используетсядля вагинальной ткани (A ). Меньшая канюля (D 0,75 мм) используется для канюляции шейной ткани(B). Шейчатая канюля гладкая, в то время как вагинальная канюля имеет два канавки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 3
Рисунок 3: Метод консервации для влагалища и шейки матки. Из-за различной геометрии и толщины репродуктивных органов, они наиболее эффективно канисиной в различных манерах. Для влагалища, поместите два шва в "X" моды. При консервации шейки матки, место 3 горизонтальных швов на конец матки и 4 швы на внешней ОС. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 4
Рисунок 4: Настройка для устройства миографа давления. Настройка устройства DMT, используемая как для базального, так и для пассивного тестирования. DMT состоит из трех основных узлов: этап (A), блок контроллера (B), и измеритель потока (C). Внутри блока контроллера есть бутылка резервуара и бутылка отходов. Бутылка резервуара первоначально заполнена жидкостью, которая опорожняется во время эксперимента. Бутылка отходов, которая изначально пуста, собирает жидкость, которая проходит через эксперимент. Блок контроллера взаимодействует с программным обеспечением DMT на компьютере и контролирует давление, температуру и поток. Блок контроллера считывает выходы от силы и преобразователей давления в пределах этапа через кабель интерфейса VGA. Сценический компонент системы содержит впускной и выходной поток системы. Входе и розетки поток имеют соответствующие входе и выход давления измеряется системой. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 5
Рисунок 5: Установка файла на программе давления миографа. Отображение настройки компьютерного программного обеспечения. Коробка нарисована вокруг области интереса и внешний диаметр ткани оптически отслеживается в режиме реального времени(A). Данные, полученные в ходе механического тестирования, регистрируются и отображаются в режиме реального времени вовнешнем диаметре, давлении вхда, давлении розетки, среднем давлении, силе, температуре, рН и вкладке потока (B). В давлении интерфейса давления (mmHg), градиент (mmHg/s), и поток контролируется. Кроме того, отображается осевой силы (mN), измеренной в линионным преобразователем силы. Скорость потока (L/min) сообщается во вкладке счетчика потока(C). Секвенирование давления отображается и контролируется ввкладке секвенсора (D). Данные, записанные во время механического тестирования, регистрируются и отображаются в режиме реального времениво внешнем диаметре, давлении вхда, давлении розетки, среднем давлении, силе, температуре, рН и вкладке потока (E). Представленная проверка диаметра давления влагалища отображается с указанием внешнего диаметра в качестве функции времени на вкладке внешнего диаметра.

Figure 6
Рисунок 6: Ультразвуковая визуализация. Ультразвуковая визуализация мурин репродуктивных органов. Все снимки были сделаны с помощью ультразвуковой системы в режиме короткой оси-В. Репрезентативное изображение влагалища приразгруженной длине и давлении (A ). Толщина стены влагалища была рассчитана в ImageJ. Для калибровки количества пикселей на мкм была нарисована вертикальная линия по шкале глубины (мм). Инструмент полигона был использован для отслеживания внутреннего и внешнего диаметра. Затем были нарисованы трансмуральные линиидля расчета толщины и усредненные (B ). Это было выполнено 3 раза. Репрезентативное изображение шейки матки приразгруженной длине и давлении (C). Толщина стены была затем рассчитана с помощью изображения J иполигон инструмент таким же образом, что и влагалище (D ). В репродуктивном комплексе внешний диаметр отслеживаетсяв двух разных местах (E ). На протяжении всего процесса визуализации, преобразователь стабилизируется 3-D печатных держатель (F). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 7
Рисунок 7: Представитель результаты для вагинального тестирования. Репрезентативное механическое тестирование результатов вагинальных базальных и пассивных протоколов. С данными, полученными системой DMT, можно получить несколько механических взаимосвязей. A) Базальный давление-Диаметр, B) Пассивное давление-Диаметр, C) Базальная Сила-Давление, D) Пассивная сила-давление, E) Базальный окружной стресс-окружной стрейч, F) Пассивный окружное напряжение-окружное стрейч, G) Базальный осевой стресс-окружной стрейч, H) Пассивный осевой стресс-окружной стрейч. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 8
Рисунок 8: Репрезентативные результаты для тестирования на шейку матки. Репрезентативные результаты механических испытаний базальных и пассивных протоколов шейки матки. С данными, полученными системой DMT, можно получить несколько механических взаимосвязей. A) Базальный давление-Диаметр, B) Пассивное давление-Диаметр, C) Базальная Сила-Давление, D) Пассивная сила-давление, E) Базальный окружной стресс-окружной стрейч, F) Пассивный окружное напряжение-окружное стрейч, G) Базальный осевой стресс-окружной стрейч, H) Пассивный осевой стресс-окружной стрейч. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

В Давление Vivo Максимальное давление 1/3 Максимальное давление 2/3 Максимальное давление Осевая растяжка Размер каннулы Рекомендуемый номер
швов
Влагалище 7 мм рт. 2 15 мм рт. 2 5 мм рт. 2 10 мм рт. 2 -2%, in vivo, 2% 3,75 мм 2- в "X" моды
Шейки матки 10 мм рт. 2 200 мм рт. 2 66 мм рт. 2 133 мм рт. 2 -2%, in vivo, 2% 0,75 мм для матки
3,75 мм для вагинального конца		 3 горизонтальных шва на
маточный конец
4 шва на
вагинальные внешние ос

Таблица 1: Резюме информации для масштабирования методов механического тестирования для каждого органа. Значения разгруженного давления измерялись с использованием методов конгеризации под наркозом (4% изолюран в 100% кислороде). Катетер воздушного шара был использован для вагинальных измерений и 2F катетер для шейки матки.

Влагалище Шейки матки
Базальной
Цирковая (kPa)		 127.94 188
Базальной
Осевая (kPa)		 56.8 75.44
Пассивный
Цирковая (kPa)		 246.03 61.26
Пассивный
Осевая (kPa)		 112.74 19.26

Таблица 2: Репрезентативные результаты для касательных модули влагалища и шейки матки. По касательные модули были рассчитаны как для базальных, так и для пассивных условий, а также для окружного и осевого направлений. Все предусмотренные измерения проводятся в единицах кПа.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Протокол, представленный в этой статье представляет собой метод для определения механических свойств влагалища и шейки матки. Механические свойства, проанализированные в этом протоколе, включают как пассивные, так и базальные тональные условия органов. Пассивные и базальные условия тонуса индуцируются путем изменения биохимической среды, в которой находится в погружении органа. Для этого протокола средства массовой информации, участвующие в базальном тестировании, содержат кальций. Тестирование базального состояния тонпозволяет изоляцию гладких мышечных клеток механического вклада в женских репродуктивных органов54,55. При проведении пассивного механического тестирования, средства массовой информации не содержат кальция. Недостаток кальция ингибирует гладкие мышечные клетки от сокращения. Это позволяет разослать другие компоненты ECM, такие как коллаген и эластичные волокна, которые в значительной степени диктуют пассивные механические свойства. В сочетании с биохимическим и гистологическим анализом эти результаты позволяют выяснение взаимосвязи между микроструктурным составом ECM и механической функцией. Это позволяет разграничить структурные и механические механизмы патологий, имеющих отношение к репродуктивному здоровью женщин.

Ранее влагалище и шейку матки были протестированы униаксиально27,28. Влагалище и шейки матки, однако, демонстрируют анизотропные свойства и опыт многоосевой нагрузки в vivo29,30 . Таким образом, системы давления, используемые в настоящем режиме, предоставляют количественную информацию о многоосевой нагрузке, которая может помочь в понимании этиологии репродуктивных патологий, а также в последующем проектировании потенциальных методов лечения. Кроме того, давление миографии позволяет оценку многоосных свойств при сохранении геометрии органа in vivo и родной клеточной матрицы взаимодействия56 . In vivo, клетки активно реконструировать окружающие ECM в ответ на изменения в биомеханических и биохимических сигналов57,58,59. Используемый в настоящем документе протокол является выгодным, поскольку он позволяет контролировать последующие изменения в свойствах навалочных органов в физиологически значимых условиях. Это помогает в предоставлении платформы для создания систематических наборов данных о многоосных активных и пассивных механических свойствах. Кроме того, данные, собранные в ходе этих экспериментов, могут быть использованы для формулирования и проверки микроструктурны мотивированных нелинейных составных моделей для описания и прогнозирования механической реакции женских репродуктивных органов в здоровых и патологических состояний16,60.

Дополнительным системным компонентом, который был выгоден протоколу, было использование ультразвуковой визуализации для измерения толщины стенок органа. Толщина является важной информацией для расчета стресса опытных во время прохождения тестирования.

При любом экспериментальном настройке, Есть некоторые ограничения для этой процедуры. Этот протокол в настоящее время учитывает только упругий ответ влагалища и шейки матки, а не вязкоупругой реакции. Потенциальный метод для смягчения этого ограничения в будущем заключается в том, чтобы изменить существующий протокол, чтобы включить ползучести и стресс релаксации анализы61. Второе ограничение заключается в том, что органы не сжимаемы. В рамках этого исследования, толщина была измерена исключительно в разгруженной конфигурации, как мотивировано предыдущими исследованиями, которые демонстрируют небеременные ткани мурин экспонатов минимальные изменения в объеме во время осмотической нагрузки62. Кроме того, дополнительные исследования были прооперированы в соответствии с тем же предположением некомпрессо:4,60,63. В идеале, ультразвук будет проводиться в течение всего эксперимента, с тем чтобы устранить необходимость в предположении о непридачности и лучше информировать модели конечных элементов. Окончательным ограничением является отсутствие количественного давления в ивво шейки матки для информирования протоколов погрузки. Литература показывает, что шейное давление у женщин составляет 37 мм рт. ст.53. Мыши, однако, могут проявлять различное давление шейки матки от давления людей. Разница в давлении влагалища была продемонстрирована между моделями грызунов и человеческими образцами64,65. Необходимы дальнейшие исследования для количественной оценки давления в небеременной шейке матки. С этой целью, внутриутробное давление было недавно зарегистрировано на протяжении всей беременности49.

Коммерчески доступная система давления миограф, используемая в этой процедуре, измеряет силовые свойства эластичных полых органов. Этот протокол легко адаптируется к другим различным органам и тканям, изменяя химические добавки в ванне, размер канюли и толщину швов.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Ни один.

Acknowledgments

Работа финансировалась за счет гранта NSF CAREER #1751050.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2F catheter Millar SPR-320 catheter to measure cervical pressure
6-0 Suture Fine Science Tools 18020-60 larger suture ties
CaCl2 (anhydrous) VWR 97062-590 HBSS concentration: 140 mg/ mL
CaCl2-2H20 Fischer chemical BDH9224-1KG
KRB concentration: 3.68 g/L
Dextrose (D-glucose) VWR 101172-434 HBSS concentration: 1000 mg/mL
KRB concentration: 19.8 g/L
Dumont #5/45 Forceps Fine Science Tools 11251-35 curved forceps
Dumont SS Forceps Fine Science Tools 11203-25 straight forceps
Eclipse Nikon E200 microscope used for imaging
Flow meter Danish MyoTechnologies 161FM flow meter within the testing apparatus
Force Transducer - 110P Danish MyoTechnologies 100079 force transducer
ImageJ SciJava ImageJ1 used to measure volume
Instrument Cases Fine Science Tools 20830-00 casing to hold dissection tools
KCl Fisher Chemical 97061-566 HBSS concentration: 400 mg/ mL
KRB concentration: 3.5 g/L
KH2PO4 G-Biosciences 71003-454 HBSS concentration: 60 mg/ mL
MgCl2 VWR 97064-150
KRB concentration: 1.14 g/L
MgCl2-6H2O VWR BDH9244-500G HBSS concentration: 100 mg/ mL
MgSO4-7H20 VWR 97062-134 HBSS concentration: 48 mg/ mL
Mircosoft excel Microsoft 6278402 program used for spreadsheet
Na2HPO4 (dibasic anhydrous) VWR 97061-588 HBSS concentration: 48 mg/mL
KRB concentration: 1.44 g/L
NaCl VWR 97061-274 HBSS concentration: 8000 mg/mL
KRB concentration: 70.1 g/L
NaHCO3 VWR 97062-460 HBSS concentration: 350 mg/ mL
KRB concentration: 21.0 g/L
Pressure myograph systems Danish MyoTechnologies 110P and 120CP Pressure myograph system:
prorgram, cannulation device,
and controller unit
Pressure Transducer Danish MyoTechnologies 100106 pressure transducer
Student Dumont #5 Forceps Fine Science Tools 91150-20 straight forceps
Student Vannas Spring Scissors Fine Science Tools 91500-09 micro-scissors
Tissue dye Bradley Products 1101-3 ink to measure in vivo stretch
Ultrasound transducer FujiFilm Visual Sonics LZ-550 ultrasound transducer used; 256 elements, 40 MHz center frequency
VEVO2100 FujiFilm Visual Sonics VS-20035 ultrasound used for imaging
Wagner Scissors Fine Science Tools 14069-12 larger scissors

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Capone, D., et al. Evaluating Residual Strain Throughout the Murine Female Reproductive System. Journal of Biomechanics. 82, 299-306 (2019).
  2. Danforth, D. The fibrous nature of the human cervix, and its relation to the isthmic segment in gravid and nongravid uteri. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 53 (4), 541-560 (1947).
  3. Hughesdon, P. The fibromuscular structure of the cervix and its changes during pregnancy and labour. Journal of Obstetrics and Gynecology of the British Commonwealth. 59, 763-776 (1952).
  4. Bryman, I., Norstrom, A., Lindblo, B. Influence of neurohypophyseal hormones on human cervical smooth muscle cell contractility in vitro. Obstetrics and Gynecology. 75 (2), 240-243 (1990).
  5. Joy, V., et al. A New Paradigm for the Role of Smooth Muscle Cells in the Human Cervix. Obstetrics. 215 (4), e471-e478 (2016).
  6. Xu, X., Akgul, Y., Mahendroo, M., Jerschow, A. Ex vivo assessment of mouse cervical remodeling through pregnancy via Na (23) MRS. NMR Biomedical. 23 (23), 907-912 (2014).
  7. Leppert, P. Anatomy and Physiology of cervical ripening. Clinical Obstetrics and Gynecology. 43 (43), 433-439 (2000).
  8. Schlembach, D., et al. Cervical ripening and insufficiency: from biochemical and molecular studies to in vivo clinical examination. European Journal of Obstetrics, Gynecology, and Reproductive Biology. 144, S70-S79 (2000).
  9. Stoka, K., et al. Effects of Increased Arterial Stiffiness on Atherosclerotic Plaque Amounts. Journal of Biomechanical Engineering. 140 (5), (2018).
  10. Mohram, D., Heller, L. Ch. 7. Cardiovascular Physiology. , The McGraw-Hill Companies. (2006).
  11. Yoshida, K., et al. Quantitative Evaluation of Collagen Crosslinks and Corresponding Tensile Mechanical Properties in Mouse Cervical Tissue during Normal Pregnancy. PLoS One. 9, e112391 (2014).
  12. Mahendroo, M. Cervical remodeling in term and preterm birth: insight from an animal model. Society for Reproduction and Fertility. 143 (4), 429-438 (2012).
  13. Elovitz, M., Miranlini, C. Can medroxyprogesterone acetate alter Toll-like receptor expression in a mouse model of intrauterine inflammation? American Journal of Obstetrics and Gynecology. 193 (3), 1149-1155 (2005).
  14. Ripperda, C., et al. Vaginal estrogen: a dual-edged sword in postoperative healing of the vaginal wall. North American Menopause Society. 24 (7), 838-849 (2017).
  15. Nelson, J., Felicio, P., Randall, K., Sims, C., Finch, E. A Longitudinal Study of Estrous Cyclicity in Aging C57/6J Mice: Cycle, Frequency, Length, and Vaginal Cytology. Biology of Reproduction. 27 (2), 327-339 (1982).
  16. Ferruzzi, J., Collins, M., Yeh, A., Humphrey, J. Mechanical assessment of elastin integrity in fibrillin-1-deficient carotid arteries: implications for Marfan Syndrome. Cardiovascular Research. 92 (2), 287-295 (2011).
  17. Mariko, B., et al. Fribrillin-1 genetic deficiency leads to pathological ageing of arteries in mice. The Journal of Pathology. 224 (1), 33-44 (2011).
  18. Rahn, D., Ruff, M., Brown, S., Tibbals, H., Word, R. Biomechanical Properties of The Vaginal Wall: Effect of Pregnancy, Elastic Fiber Deficiency, and Pelvic Organ Prolapse. American Urogynecological Society. 198 (5), (2009).
  19. Caulk, A., Nepiyushchikh, Z., Shaw, R., Dixon, B., Gleason, R. Quantification of the passive and active biaxial mechanical behavior and microstructural organization of rat thoracic ducts. Royal Society Interface. 12 (108), 20150280 (2015).
  20. Amin, M., Le, V., Wagenseil, J. Mechanical Testing of Mouse Carotid Arteries: from Newborn to Adult. Journal of Visualized Experiments. (60), e3733 (2012).
  21. Sokolis, D., Sassani, S., Kritharis, E., Tsangaris, S. Differential histomechanical response of carotid artery in relation to species and region: mathematical description accounting for elastin and collagen anisiotropy. Medical and Biological Engineering and Computing. 49 (8), 867-879 (2011).
  22. Kim, J., Baek, S. Circumferential variations of the mechanical behavior of the porcine thoracic aorta during the inflation test. Journal of Biomechanics. 44 (10), 1941-1947 (2011).
  23. Faury, G., et al. Developmental adaptation of the mouse cardiovascular system to elastin haploinsufficency. Journal of Clinical Investigation. 11 (9), 1419-1428 (2003).
  24. Naito, Y., et al. Beyond Burst Pressure: Initial Evaluation of the Natural History of the Biaxial Mechanical Properties of Tissue-Engineered Vascular Grafts in the Venous Circulation Using a Murine Model. Tissue Engineering. 20, 346-355 (2014).
  25. Sommer, G., et al. Multaxial mechanical response and constitutive modeling of esophageal tissues: Impact on esophageal tissue engineering. Acta Biomaterialia. 9 (12), 9379-9391 (2013).
  26. Sokolis, D., Orfanidis, I., Peroulis, M. Biomechanical testing and material characterization for the rat large intestine: regional dependence of material parameters. Physiological Measurement. 32 (12), 1969-1982 (2011).
  27. Martins, P., et al. Prediction of Nonlinear Elastic Behavior of Vaginal Tissue: Experimental Results and Model Formation. Computational Methods of Biomechanics and Biomedical Engineering. 13 (3), 317-337 (2010).
  28. Feola, A., et al. Deterioration in Biomechanical Properties of the Vagina Following Implantation of a High-stiffness Prolapse Mesh. BJOG: An International Journal of Obstetrics and Gynaecology. 120 (2), 224-232 (2012).
  29. Huntington, A., Rizzuto, E., Abramowitch, S., Prete, Z., De Vita, R. Anisotropy of the Passive and Active Rat Vagina Under Biaxial Loading. Annals of Biomedical Engineering. 47, 272-281 (2018).
  30. Tokar, S., Feola, A., Moalli, P., Abramowitch, S. Characterizing the Biaxial Mechanical Properties of Vaginal Maternal Adaptations During Pregnancy. ASME 2010 Summer Bioengineering Conference, Parts A and B. , 689-690 (2010).
  31. Feloa, A., et al. Impact of Pregnancy and Vaginal Delivery on the Passive and Active Mechanics of the Rat Vagina. Annals of Biomedical Engineering. 39 (1), 549-558 (2010).
  32. Baah-Dwomoh, A., Alperin, M., Cook, M., De Vita, R. Mechanical Analysis of the Uterosacral Ligament: Swine vs Human. Annual Biomedical Engineering. 46 (12), 2036-2047 (2018).
  33. Champlin, A. Determining the Stage of the Estrous Cycle in the Mouse by the Appearance. Biology of Reproduction. 8 (4), 491-494 (1973).
  34. Byers, S., Wiles, M., Dunn, S., Taft, R. Mouse Estrous Cycle Identification Tool and Images. PLoS One. 7 (4), e35538 (2012).
  35. McLean, A. Performing Vaginal Lavage, Crystal Violet Staining and Vaginal Cytological Evaluation for Mouse Estrous Cycle Staging Identification. Journal of Visualized Experiments. 67, e4389 (2012).
  36. Bugg, G., Riley, M., Johnston, T., Baker, P., Taggart, M. Hypoxic inhibition of human myometrial contractions in vitro: implications for the regulation of parturition. European Journal of Clinical Investigation. 36 (2), 133-140 (2006).
  37. Taggart, M., Wray, S. Hypoxia and smooth muscle function: key regulatory events during metabolic stress. Journal of Physiology. 509, 315-325 (1998).
  38. Yoo, K., et al. The effects of volatile anesthetics on spontaneous contractility of isolated human pregnant uterine muscle: a comparison among sevoflurane, desflurane, isoflurane, and halothane. Anesthesia and Analgesia. 103 (2), 443-447 (2006).
  39. de Souza, L., et al. Effects of redox disturbances on intentional contractile reactivity in rats fed with a hypercaloric diet. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. , 6364821 (2018).
  40. Jaue, D., Ma, Z., Lee, S. Cardiac muscarinic receptor function in rats with cirrhotic cardiomyopathy. Hepatology. 25, 1361-1365 (1997).
  41. Xu, Q., Shaffer, E. The potential site of impaired gallbladder contractility in an animal mode of cholesterol gallstone disease. Gastroenterology. 110 (1), 251-257 (1996).
  42. Rodriguez, U., et al. Effects of blast induced Neurotrauma on pressurized rodent middle cerebral arteries. Journal of Visualized Experimentals. (146), e58792 (2019).
  43. Rubod, C., Boukerrou, M., Brieu, M., Dubois, P., Cosson, M. Biomechanical Properties of Vaginal Tissue Part 1: New Experimental Protocol. Journal of Urology. 178, 320-325 (2007).
  44. Robison, K., Conway, C., Desrosiers, L., Knoepp, L., Miller, K. Biaxial Mechanical Assessment of the Murine Vaginal Wall Using Extension-Inflation Testing. Journal of Biomechanical Engineering. 139 (10), 104504 (2017).
  45. Van loon, P. Length-Force and Volume-Pressure Relationships of Arteries. Biorheology. 14 (4), 181-201 (1977).
  46. Fernandez, M., et al. Investigating the Mechanical Function of the Cervix During Pregnancy using Finite Element Models Derived from High Resolution 3D MRI. Computational Methods Biomechanical and Biomedical Engineering. 19 (4), 404-417 (2015).
  47. House, M., Socrate, S. The Cervix as a Biomechanical Structure. Ultrasound Obstetric Gynecology. 28 (6), 745-749 (2006).
  48. Martins, P., et al. Biomechanical Properties of Vaginal Tissue in Women with Pelvic Organ Prolapse. Gynecologic and Obstetrics Investigation. 75, 85-92 (2013).
  49. Rada, C., Pierce, S., Grotegut, C., England, S. Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In vivo. Journal of Visualized Experiments. (98), e52541 (2015).
  50. Lumsden, M. A., Baird, D. T. Intra-uterine pressure in dysmenorrhea. Acta Obstectricia at Gynecologica Scandinavica. 64 (2), 183-186 (1985).
  51. Milsom, I., Andersch, B., Sundell, G. The Effect of Flurbiprofen and Naproxen Sodium On Intra-Uterine Pressure and Menstrual Pain in Patients With Primary Dysmennorrhea. Acta Obstetricia et Gynecologica Scandinavica. 67 (8), 711-716 (1988).
  52. Park, K., et al. Vasculogenic female sexual dysfunction: the hemodynamic basis for vaginal engorgement insufficiency and clitoral erectile insufficiency. International Journal of Impotence Journal. 9 (1), 27-37 (1997).
  53. Bulletti, C., et al. Uterine Contractility During Menstrual Cycle. Human Reproduction. 15, 81-89 (2000).
  54. Kim, N. N., et al. Effects of Ovariectomy and Steroid Hormones on Vaginal Smooth Muscle Contractility. International Journal of Impotence Research. 16, 43-50 (2004).
  55. Giraldi, A., et al. Morphological and Functional Characterization of a Rat Vaginal Smooth Muscle Sphincter. International Journal of Impotence Research. 14, 271-282 (2002).
  56. Gleason, R., Gray, S. P., Wilson, E., Humphrey, J. A Multiaxial Computer-Controlled Organ Culture and Biomechanical Device for Mouse Carotid Arteries. Journal of Biomechanical Engineering. 126 (6), 787-795 (2005).
  57. Swartz, M., Tscumperlin, D., Kamm, R., Drazen, J. Mechanical Stress is Communicated Between Different Cell Types to Elicit Matrix Remodeling. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98 (11), 6180-6185 (2001).
  58. Rachev, A. Remodeling of Arteries in Response to Changes in their Mechanical Environment. Biomechanics of Soft Tissue in Cardiovascular Systems. 441, 221-271 (2003).
  59. Lee, E. J., Holmes, J., Costa, K. Remodeling of Engineered Tissue Anisotropy in Response to Altered Loading Conditions. Annals of Biomedical Engineering. 36 (8), 1322-1334 (2008).
  60. Akintunde, A., et al. Effects of Elastase Digestion on the Murine Vaginal Wall Biaxial Mechanical Response. Journal of Biomechanical Engineering. 141 (2), 021011 (2018).
  61. Griffin, M., Premakumar, Y., Seifalian, A., Butler, P., Szarko, M. Biomechanical Characterization of Human Soft Tissues Using Indentation and Tensile Testing. Journal of Visualized Experiments. (118), e54872 (2016).
  62. Myers, K., Socrate, S., Paskaleva, A., House, M. A Study of the Anisotripy and Tension/Compression Behavior of Human Cervical Tissue. Journal of Biomechanical Engineering. 132 (2), 021003 (2010).
  63. Murtada, S., Ferruzzi, J., Yanagisawa, H., Humphrey, J. Reduced Biaxial Contractility in the Descending Thoracic Aorta of Fibulin-5 Deficent Mice. Journal of Biomechanical Engineering. 138 (5), 051008 (2016).
  64. Berkley, K., McAllister, S., Accius, B., Winnard, K. Endometriosis-induced vaginal hyperalgesia in the rat: effect of estropause, ovariectomy, and estradiol replacement. Pain. 132, s150-s159 (2007).
  65. van der Walt, I., Bø, K., Hanekom, S., Rienhardt, G. Ethnic Differences in pelvic floor muscle strength and endurance in South African women. International Urogynecology Journal. 25 (6), 799-805 (2014).

Tags

Биоинженерия Выпуск 150 шейка матки влагалище тестирование на расширение инфляции механические свойства здоровье женщин расстройства тазового дна
Биаксиальный базальный тон и пассивное тестирование репродуктивной системы Мурина с помощью миографа давления
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

White, S. E., Conway, C. K., Clark,… More

White, S. E., Conway, C. K., Clark, G. L., Lawrence, D. J., Bayer, C. L., Miller, K. S. Biaxial Basal Tone and Passive Testing of the Murine Reproductive System Using a Pressure Myograph. J. Vis. Exp. (150), e60125, doi:10.3791/60125 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter