ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ МОДЕЛІ ФЕТОПЛАЦЕНТАРНОЇ НЕДОСТАТНОСТІ У ТВАРИН (ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ ТА ВЛАСНІ СПОСТЕРЕЖЕННЯ)

  • N. Yu. Seliukova ДУ «Інститут проблем ендокринної патології ім. В. Я. Данилевського НАМН України», м. Харків
  • K. V. Misyura ДУ «Інститут проблем ендокринної патології ім. В. Я. Данилевського НАМН України», м. Харків
  • G. V. Storozhenko Національний фармацевтичний університет, м. Харків
Ключові слова: фетоплацентарна недостатність, еспериментальна модель, тварини, вік матері, нащадки.

Анотація

Огляд літератури присвячено експериментальним моделям відтворення плацентарних порушень у матерів на тваринах. На сьогодні наші знання щодо структури та функції плаценти протягом вагітності залишаються обмеженими. Використання нових технологій та методів візуалізації на тваринах, які можуть забезпечити безпечний контроль за ростом і функцією плаценти in vivo, вимагатимуть проведення доклінічних досліджень та випробувань на відповідних розроблених моделях тварин, які можуть бути легко переведені в клінічні умови. Все це, звичайно вимагає використання тварин як моделі відтворення патологій плаценти. В огляді розглянуто позитивні та негативні сторони різних тварин та методів відтворення патологічного стану вагітності. В експерименті дуже часто використовують моделі фетоплацентарної недостатності, що виникають внаслідок оксидативного стресу та активації вільнорадикального окиснення. Для відтворення експериментальної фетоплацентарної недостатності обумовленою гістотоксичною гіпоксією, використовують ксенобіотик тетрахлорметан. Високий ризик її виникнення у жінок дуже молодого та зрілого репродуктивного віку. Достеменно не відомо, як буде впливати фетоплацентарна недостатність у матерів на статевий розвиток пубертатних нащадків. Саме тому, нами, в ДУ «Інститут проблем ендокринної патології ім. В. Я. Данилевського НАМН України» проведено комплексне експериментальне дослідження стосовно цього питання. Для вирішення цієї проблеми у нашому інституті розроблена і пропонується нова фармацевтична композиція, яка повинна сприяти не тільки корекції фетоплацентарної недостатності, але й мати профілактичне значення щодо збереження репродуктивного потенціалу у дорослому віці. Для цього використовували щурів популяції Вістар, двох вікових груп. Моделювали експериментальну ФПН, після, проводили корекцію фармкомпозицією. Проведене нами дослідження дозволило встановити, що фетоплацентарна недостатність по різному впливає на становлення репродуктивної системи у самців та самиць щурів пубертатного віку. Профілактичне додавання до корму вагітним самицям на тлі фетоплацентарної недостатності призводить до зменшення репродуктопатій у пубертатному віці. Дослідження моделей на тваринах дають важливе розуміння молекулярних та функціональних механізмів, що лежать в основі фетоплацентарної недостатності та затримки внутрішньоутробного розвитку, оскільки дозволяють проводити дослідження які неможливі на вагітних жінках.

Посилання

1. Furukawa S, Kuroda Y, Sugiyama A A comparison of the histological structure of the placenta in experimental animals. J Toxicol Pathol. 2014; 27(1):11-8.

2. Carter AM, Enders AC, Jones CJ, Mess A, Pfarrer C, Pijnenborg R, Soma H. Comparative placentation and animal models: patterns of trophoblast invasion -- a workshop report. Placenta. 2006;27:S30-3.

3. Enders AC, Carter AM. Comparative placentation: some interesting modifications for histotrophic nutrition -- a review. Placenta. 2006;27Suppl A():S11-6.

4. Burton GJ, Kaufmann P, and Huppertz B. Anatomy and genesis of the Placenta. In: Knobil and Nell’s Physiology of Reproduction. 3rd ed. JD Neill (ed). Academic Press, Amsterdam. 189–243. 2006

5. Furukawa S, Hayashi S, Usuda K, Abe M, Hagio S, Ogawa I. Toxicological pathology in the rat placenta. J Toxicol Pathol. 2011 Jun; 24(2):95-111.

6. Pijnenborg R, et al. Deep trophoblast invasion and spiral artery remodelling in the placental bed of the lowland gorilla. Placenta. 2011;32(8):586–591.

7. Grigsby PL, Novy MJ, Sadowsky DW, Morgan TK, Long M, Acosta E, Duffy LB, Waites KB. Maternal azithromycin therapy for Ureaplasma intraamniotic infection delays preterm delivery and reduces fetal lung injury in a primate model. Am J Obstet Gynecol. 2012; 207(6):475.e1-475.e14.

8. Roberts VH, Räsänen JP, Novy MJ, Frias A, Louey S, Morgan TK, Thornburg KL, Spindel ER, Grigsby PL. Restriction of placental vasculature in a non-human primate: a unique model to study placental plasticity. Placenta. 2012 Jan; 33(1):73-6.

9. Ma J, Prince AL, Bader D, Hu M, Ganu R, Baquero K, Blundell P, Alan Harris R, Frias AE, Grove KL, Aagaard KM. High-fat maternal diet during pregnancy persistently alters the offspring microbiome in a primate model. Nat Commun. 2014 May 20; 5():3889.

10. Curtis B, Liberato N, Rulien M, Morrisroe K, Kenney C, Yutuc V, Ferrier C, Marti CN, Mandell D, Burbacher TM, Sackett GP, Hewitson L. Examination of the safety of pediatric vaccine schedules in a non-human primate model: assessments of neurodevelopment, learning, and social behavior. Environ Health Perspect. 2015 Jun; 123(6):579-89.

11. Hong SG, Winkler T, Wu C, Guo V, Pittaluga S, Nicolae A, Donahue RE, Metzger ME, Price SD, Uchida N, Kuznetsov SA, Kilts T, Li L, Robey PG, Dunbar CE. Path to the clinic: assessment of iPSC-based cell therapies in vivo in a nonhuman primate model. Cell Rep. 2014 May 22; 7(4):1298-1309.

12. Grigsby PL. Animal Models to Study Placental Development and Function throughout Normal and Dysfunctional Human Pregnancy. Semin Reprod Med. 2016 Jan;34(1):11-6. doi: 10.1055/s-0035-1570031.

13. Seidl DC, Hughes HC, Bertolet R, Lang CM. True pregnancy toxemia (preeclampsia) in the guinea pig (Cavia porcellus). Lab Anim Sci. 1979 Aug; 29(4):472-8.

14. Jansson T, Persson E. Placental transfer of glucose and amino acids in intrauterine growth retardation: studies with substrate analogs in the awake guinea pig. Pediatr Res. 1990 Sep; 28(3):203-8.

15. Dyson RM, Palliser HK, Kelleher MA, Hirst JJ, Wright IM. The guinea pig as an animal model for studying perinatal changes in microvascular function. Pediatr Res. 2012 Jan; 71(1):20-4.

16. MacLaughlin SM, Walker SK, Roberts CT, Kleemann DO, McMillen IC. Periconceptional nutrition and the relationship between maternal body weight changes in the periconceptional period and feto‐placental growth in the sheep. J. Physiol. 2005; 565: 111–24.

17. Alexander G. Studies on the placenta of the sheep (Ovis aries L.). Effect of surgical reduction in the number of caruncles. J. Reprod. Fertil. 1964; 30: 307–22.

18. Thureen PJ, Trembler KA, Meschia G, Makowski EL, Wilkening RB. Placental glucose transport in heat‐induced fetal growth retardation. Am. J. Physiol. 1992; 263: R578–85.

19. Emmanouilides GC, Townsend DE, Bauer RA. Effects of single umbilical artery ligation in the lamb fetus. Pediatrics 1968; 42: 919–27.

20. Gagnon R, Johnston L, Murotsuki J. Fetal placental embolization in the late‐gestation ovine fetus: Alterations in umbilical blood flow and fetal heart rate patterns. Am. J. Obstet. Gynecol. 1996; 175: 63–72.

21. Morrison JL. Sheep models of intrauterine growth restriction: fetal adaptations and consequences. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2008;35(7):730-743. doi:10.1111/j.1440-1681.2008.04975.

22. Gagnon R, Benzaquen S, Hunse C. The fetal sound environment during vibroacoustic stimulation in labor: Effect on fetal heart rate response. Obstet. Gynecol. 1992; 79: 950–5.

23. Giussani DA, Spencer JA, Moore PJ, Bennet L, Hanson MA. Afferent and efferent components of the cardiovascular reflex responses to acute hypoxia in term fetal sheep. J. Physiol. 1993; 461: 431–49.

24. Soncin F, Khater M, To C, Pizzo D, Farah O, Wakeland A, Arul Nambi Rajan K, Nelson KK, Chang CW, Moretto-Zita M, Natale DR, Laurent LC, Parast MM. Comparative analysis of mouse and human placentae across gestation reveals species-specific regulators of placental development. Development. 2018 Jan 29; 145(2).

25. Larsson L, Maunsbach AB. The ultrastructural development of the glomerular filtration barrier in the rat kidney: A morphometric analysis. J. Ultrastruct. Res. 1980; 72: 392–406.

26. Li F, Wang X, Capasso JM, Gerdes AM. Rapid transition of cardiac myocytes from hyperplasia to hypertrophy during postnatal development. J. Mol. Cell. Cardiol. 1996; 28: 1737–46.

27. Konje JC, Bell SC, Morton JJ, De Chazal R, Taylor DJ. Human fetal kidney morphometry during gestation and the relationship between weight, kidney morphometry and plasma active renin concentration at birth. Clin. Sci. 1996; 91: 169–75.

28. Strakovsky RS, Schantz SL. Using Experimental Models to Assess Effects of Bisphenol A (BPA) and Phthalates on the Placenta: Challenges and Perspectives. Toxicol Sci. 2018 Dec 1;166(2):250-268. doi: 10.1093/toxsci/kfy224.

29. McMullen S, Langley-Evans SC Maternal low-protein diet in rat pregnancy programs blood pressure through sex-specific mechanisms. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2005 Jan; 288(1):R85-90.

30. Kawamura M, Itoh H, Yura S, Mogami H, Suga S, Makino H, Miyamoto Y, Yoshimasa Y, Sagawa N, Fujii S. Undernutrition in utero augments systolic blood pressure and cardiac remodeling in adult mouse offspring: possible involvement of local cardiac angiotensin system in developmental origins of cardiovascular disease. Endocrinology. 2007 Mar; 148(3):1218-25.

31. Yuasa K, Kondo T, Nagai H, Mino M, Takeshita A, Okada T Maternal protein restriction that does not have an influence on the birthweight of the offspring induces morphological changes in kidneys reminiscent of phenotypes exhibited by intrauterine growth retardation rats. Congenit Anom (Kyoto). 2016 Mar; 56(2):79-85.

32. Remacle C, Bieswal F, Bol V, Reusens B. Developmental programming of adult obesity and cardiovascular disease in rodents by maternal nutrition imbalance. Am J Clin Nutr. 2011 Dec; 94(6 Suppl):1846S-1852S.

33. Chavatte-Palmer P, Tarrade A, Rousseau-Ralliard D. Diet before and during Pregnancy and Offspring Health: The Importance of Animal Models and What Can Be Learned from Them. Int J Environ Res Public Health. 2016 Jun 14;13(6):586. doi: 10.3390/ijerph13060586. PMID: 27314367; PMCID: PMC4924043.

34. Janot M, Cortes-Dubly ML, Rodriguez S, Huynh-Do U. Bilateral uterine vessel ligation as a model of intrauterine growth restriction in mice. Reprod Biol Endocrinol. 2014 Jul 8; 12():62.

35. Winterhager E, Gellhaus A. Transplacental Nutrient Transport Mechanisms of Intrauterine Growth Restriction in Rodent Models and Humans. Front Physiol. 2017 Nov 27;8:951. doi: 10.3389/fphys.2017.00951. PMID: 29230179; PMCID: PMC5711821.

36. Crews JK, Herrington JN, Granger JP, Khalil RA. Decreased endothelium-dependent vascular relaxation during reduction of uterine perfusion pressure in pregnant rat. Hypertension. 2000;35(1 Pt 2):367-72.

37. Granger JP, Alexander BT, Llinas MT, Bennett WA, Khalil RA. Pathophysiology of preeclampsia: linking placental ischemia/hypoxia with microvascular dysfunction. Microcirculation. 2002 Jul; 9(3):147-60.

38. Heltemes A, Gingery A, Soldner EL, Bozadjieva N, Jahr KN, Johnson BK, Gilbert JS. Chronic placental ischemia alters amniotic fluid milieu and results in impaired glucose tolerance, insulin resistance and hyperleptinemia in young rats. Exp Biol Med (Maywood). 2010 Jul; 235(7):892-9.

39. Mohan R, Baumann D, Alejandro EU. Fetal undernutrition, placental insufficiency, and pancreatic β-cell development programming in utero. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2018 Nov 1;315(5):R867-R878. doi: 10.1152/ajpregu.00072.2018. Epub 2018 Aug 15. PMID: 30110175; PMCID: PMC6295492.

40. Pedrycz A, Wieczorski M, Czerny K. Secondary preeclampsia in rats with nephrotic syndrome – experimental model. Reproductive Toxicology. V.19(4), 2005, P. 493-500.

41. Cotechini T, Komisarenko M, Sperou A, Macdonald-Goodfellow S, Adams MA, Graham CH. Inflammation in rat pregnancy inhibits spiral artery remodeling leading to fetal growth restriction and features of preeclampsia. J Exp Med. 2014 Jan 13; 211(1):165-79.

42. Yakovleva LV, Zaichenko GV, Tsypkun AG, Laryanovska YuB., Butenko IG, Deeva TV, Kudina OV, Pavlenko NYa. Preclinical study of drugs intended for the treatment of placental dysfunction: method. recommendations / DFC of the Ministry of Health of Ukraine; - K., 2009 (Ukrainian).

43. Radzynskyy VE, Smalko PYa. Byokhymyya platsentarnoy nedostatochnosty [Biochemistry of placental insufficiency]. ; Kyev:Nauk.dumka; 1987. 120 s. (Russian)

44. Yanovych DO, Yanovych NYe. Biotransformatsiya ksenobiotykiv i mekhanizmy yiyi regulyatsiyi. (Biotransformation of xenobiotics and mechanisms of its regulation). Naukovyy visnyk LNUVMBT im. S.Z. Gzhytskogo. 2011;13,2 (48):305-311. (Ukrainian)

45. Korol TM. Fetoplatsentarna nedostatnist – aktualna problema medytsyny. kliniko-etiopatogenetychni kryteriyi diagnostyky, likuvannya ta profilaktyky (Fetoplacental insufficiency is an urgent problem of medicine. clinical and etiopathogenetic criteria for diagnosis, treatment and prevention). Visnyk problem biologiyi i medytsyny. 2013;1(2):49-54. (Ukrainian)

46. Matthews TJ, Hamilton BE. First births to older women continue to rise. NCHS Data Brief. 2014;152:1-8.

47. Patel R, Moffatt JD, Mourmoura E, Demaison L, Seed PT, Poston L, et al. Effect of reproductive ageing on pregnant mouse uterus and cervix. J Physiol. 2017; 595(6): 2065-84. DOI: 10.1113/JP273350
Опубліковано
2020-12-30
Як цитувати
Seliukova, N. Y., Misyura, K. V., & Storozhenko, G. V. (2020). ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ МОДЕЛІ ФЕТОПЛАЦЕНТАРНОЇ НЕДОСТАТНОСТІ У ТВАРИН (ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ ТА ВЛАСНІ СПОСТЕРЕЖЕННЯ). Актуальні проблеми сучасної медицини: Вісник Української медичної стоматологічної академії, 20(4), 225-231. https://doi.org/10.31718/2077-1096.20.4.225