Abstract

Restricția de creștere intrauterină (IUGR) implică un eșec al fătului de a-și atinge potențialul genetic de creștere. Restricția creșterii fetale are un impact semnificativ asupra rezultatului sarcinii și stării de sănătate neonatală, unde fetușii IUGR demonstrează rate crescute de mortalitate, morbiditate și prematuritate neonatală (1,2). Procesele fiziopatologice care duc la restricționarea creșterii fetale sunt multiple și diverse; la nivel global, se consideră că o cauză a restricției de creștere este malnutriția. Populațiile umane studiate după malnutriție maternă acută în timpul sarcinii au demonstrat atât creșterea fetală afectată, cât și consecințe pe termen lung pentru sănătatea adulților (3-7).

Făturile compromise suferă adaptări cardiovasculare pentru a păstra fluxul sanguin către organele vitale, cum ar fi inima, creierul și glandele suprarenale, în detrimentul țesuturilor periferice (8,9). Această adaptare poate implica modificări ale răspunsului vascular regional la vasoconstrictor și factorii dilatatori, care servește la redistribuirea debitului cardiac. S-a demonstrat anterior la ovinele fetale că restricția maternă a nutrienților afectează relaxarea endotelială dependentă și sensibilitatea vasculară la oxidul nitric în arterele mici din patul vascular femural (10,11); cu toate acestea, nu se cunosc efectele subnutriției asupra funcției arterelor care alimentează fluxul sanguin către creier.

În timpul hipoxiei acute, s-a demonstrat că redistribuția fetală a debitului cardiac și menținerea perfuziei cerebrale sunt cauzate parțial de oxidul nitric (12-14). Atât la fătul de oaie, cât și la porcul nou-născut, s-a demonstrat că inhibarea oxidului de azot sintază cu esterul metilic N G-nitro-L-arginină (L-NAME) în timpul hipoxiei atenuează modificările fluxului sanguin în cadrul microcirculației cerebrale (12,13). Adaptările circulatorii care apar în paturile vasculare cerebrale ale făturilor cu restricție de creștere pot implica adaptări compensatorii specifice în calea oxidului nitric sintază. Cu toate acestea, nu se știe dacă oxidul nitric contribuie și la menținerea fluxului sanguin al creierului fetal ca răspuns la subnutriția cronică.

Deși disfuncția vasculară a arterelor periferice a fost demonstrată la descendenții rozători și ovini neonatali după manipularea dietei materne în timpul sarcinii (10,15,16), nu se cunoaște efectul restricției nutrienților materni asupra răspunsurilor vasculare carotide fetale. O înțelegere cuprinzătoare a modificărilor regionale ale funcției vasculare care pot apărea după creșterea fetală redusă este esențială pentru înțelegerea anomaliilor profilurilor de flux sanguin regional observate la sarcinile umane cu IUGR (17-19).

Am examinat efectul restricției de nutrienți maternali de 50% pe parcursul sarcinii asupra funcției arterelor carotide izolate la fătul de șobolan de gestație târzie, concentrându-ne în mod special pe efectul IUGR asupra răspunsurilor vasoconstrictoare și modularea oxidului azotic al tonusului arterial. Am emis ipoteza că, după restricția maternă a nutrienților, răspunsurile arterelor carotide la vasoconstrictoare ar fi reduse și modularea oxidului nitric al tonusului bazal ar fi îmbunătățită la fătul de șobolan de gestație tardivă.

METODE

Model animal.

Șobolanii Sprague-Dawley femele (cu vârste cuprinse între 12 și 16 săptămâni) au fost împerecheați. Dimineața în care spermatozoizii au fost identificați într-un frotiu vaginal a fost denumită ziua 0 a sarcinii. Din acest moment, șobolanii au fost așezați la întâmplare ad libitum (chow de laborator standard, n = 7) sau restricție nutrițională (12 g pe zi de șobolan standard, care a fost descris anterior pentru a reprezenta aproximativ 50% din aportul matern mediu zilnic în timpul sarcinii la șobolani (20), n = 6). Șobolanii au fost cântăriți în ziua 0 și ziua 20 a sarcinii.

Colecția de țesuturi.

În ziua 20 a sarcinii (termen = 22 d) barajele au fost ucise sub anestezie chirurgicală (injecție intraperitoneală de pentobarbital de sodiu, [Somnotol, MTC Pharmaceuticals, Ontario, Canada, 42,25 mg/kg greutate corporală]), cavitatea abdominală a fost deschisă, iar făturile au fost livrate rapid prin cezariană și plasate în mediu rece Dulbecco. Mediul Dulbecco conține baza medie modificată Eagle Dulbecco (Sigma Chemical Co.), suplimentată cu 1 mmol/L piruvat de sodiu, 25 mmol/L bicarbonat de sodiu, 5 mmol/L HEPES, 5 mmol/L glucoză și aminoacizi și vitamine nutritive care viabilitate îmbunătățită a vaselor studiate in vitro (21).

Primii trei fetuși eliberați prin cezariană din cornul uterin drept au fost cântăriți după îndepărtarea placentei și a membranelor înconjurătoare, iar după ce organele de decapitare au fost îndepărtate și cântărite, greutățile de la acești trei fetiți au fost mediatizate și reprezentate n = 1 pentru fiecare așternut. Primii doi fetuși din cornul uterin stâng au fost eliberați, decapitați și arterele carotide drepte disecate pentru evaluarea funcției vaselor, experimentele au fost efectuate pe o arteră de la fiecare pui și rezultatele au fost mediate. În timp ce artera carotidă este un vas de conductă, a fost utilizată anterior, la speciile în care vasele de rezistență cerebrală sunt inaccesibile din cauza limitărilor de dimensiune, pentru a investiga adaptările vasculare fetale la restricția de creștere (22). Acest studiu a fost aprobat de Comitetul de politică și bunăstare a animalelor de la Universitatea din Alberta și a fost realizat în conformitate cu liniile directoare ale Consiliului canadian pentru îngrijirea animalelor.

Miografie sub presiune.

Arterele carotide fetale au fost disecate curate de țesut conjunctiv și grăsimi și folosind tehnicile descrise de Halpern și colab. (23). Arterele carotide au fost canulate de micropipete de sticlă cu diametrul de 60 până la 80 μm și legate în mod sigur la fiecare capăt. Vasele au fost montate într-o baie de organ de 2,5 ml folosită împreună cu un sistem de miograf sub presiune (Living Systems Instrumentation Inc., Burlington, VT), care a menținut presiunea izobarică în arteră pe tot parcursul experimentului printr-o pompă peristaltică servo-controlată. Baia sistemului miografic a fost umplută cu mediu Dulbecco (pH 7,4), care a fost menținut la 37 ° C cu ajutorul unui controler de temperatură cu microprocesor încorporat. Mediul din baie a fost schimbat la intervale de 10 minute pe tot parcursul experimentului. Arterele au fost realizate cu ajutorul unei camere video, iar diametrul intern a fost măsurat folosind un analizor de dimensiune video la marcatori de referință pentru a asigura măsurători repetate în puncte fixe.

Protocoale experimentale.

După montare, arterele carotide au fost presurizate la o presiune intraluminală fixă ​​de 10 mm Hg și lăsate să se echilibreze pentru o perioadă de 30 de minute. Mediul tampon din camerele arteriale a fost schimbat la intervale de 10 minute. Presiunea intraluminală fixă ​​de 10 mm Hg a fost determinată dintr-o serie de experimente preliminare în care viabilitatea arterelor carotide fetale la presiuni intraluminale fixe în repaus de la 6 la 18 mm Hg au fost evaluate prin măsurarea diametrului vasului și constricție la fenilefrină (PE) și endotelină-1 (ET-1). După procesul de echilibrare, s-au efectuat curbe doză-răspuns la o varietate de agenți vasoconstrictori.

La scurt timp după administrarea fiecărei doze de medicament în camera arterială, vasele au fost lăsate să se stabilizeze pentru o perioadă de 4 minute înainte de măsurarea diametrului lumenului din două puncte fixe din vas. La finalizarea fiecărei curbe doză-răspuns vasul a fost spălat și lăsat să se reechilibreze timp de 30 de minute. Acest protocol a fost utilizat pentru a evalua răspunsurile vaselor la receptorul adrenergic α1 agonist PE (10-9 până la 10-5 mol/L), ET-1 (10-10 până la 10-7 mol/L) și oxidul azotic sintetic competitiv (NOS) Inhibitor al esterului metilic al NG-nitro-L-argininei (L-NAME; 10-7 până la 10-4 mol/L). Efectul inhibării oxidului nitric asupra constricției induse de PE a fost evaluat numai în arterele carotide de la fetușii NR după incubarea cu L-NAME (10 −4 mol/L), deoarece la fetusii de control, răspunsurile semnificative ale constrictorului la L-NAME au împiedicat cercetarea ulterioară. a răspunsurilor constrictoare.

Analiza datelor.

Datele sunt rezumate ca medie ± SEM. Diferențele dintre grupurile de control și grupurile restrânse de nutrienți în ceea ce privește creșterea în greutate a mamei, dimensiunea așternutului, greutatea corpului fetal și greutatea organului fetal au fost examinate folosind t Test. Analiza bidirecțională a varianței (ANOVA) pentru măsuri repetate cu testare post hoc (Holm-Sidak) pentru comparații multiple a fost utilizată pentru a evalua diferențele în răspunsurile constrictorilor la fiecare doză de vasoconstrictor între grupurile de artere. Curbele doză-răspuns sunt prezentate ca procent de constricție a vasului față de valoarea inițială. Semnificația statistică a fost stabilită la p

REZULTATE

La începutul sarcinii, vârsta și greutatea materne au fost similare în ambele grupuri. Creșterea în greutate în timpul sarcinii a fost semnificativ mai mică în barajele cu restricții nutritive (NR) contra baraje de control (C: 118,8 ± 9,8 g contra NR: 38,6 ± 5,01 g, p tabelul 1 Greutăți ale organelor fetale

materni

Răspunsuri vasculare carotide.

După echilibrare și înainte de începerea curbelor de răspuns la concentrație nu a existat nicio diferență semnificativă în diametrul sub presiune al arterelor carotide din grupurile martor sau NR (C: 145,6 ± 9,1 μm contra NR: 147,5 ± 11,9 μm). Nici vasoconstricția maximă a arterei carotide, nici sensibilitatea la ET-1 nu au fost semnificativ diferite între cele două grupuri (Fig. 2). Cu toate acestea, vasoconstricția ca răspuns la PE a fost semnificativ mai scăzută în arterele carotide de la fetuții NR comparativ cu martorii (Fig. 3, p −8 mol/L versuri NR: 1,4 ± 0,7 × 10 −7 mol/L).

Răspunsurile constrictorului arterei carotide la endotelina-1. Nu a existat nicio diferență semnificativă în amploarea răspunsului constrictor al arterei carotide la endotelina-1 între nutrienți restricționați (cercuri negre, n = 4) și control (cercuri deschise, n = 4) fetuși.

Pentru a determina dacă vasoconstricția indusă de PE a fost redusă în arterele carotide de la fetuții NR din cauza sintezei îmbunătățite a oxidului nitric, am evaluat efectele L-NAME (inhibitor de oxid nitric sintază) asupra funcției vasculare. În arterele de la făturile martor, adăugarea L-NAME a dus la vasoconstricție semnificativă. Prin urmare, am evaluat contribuția oxidului nitric la tonusul arterial bazal realizând o curbă concentrație-răspuns la L-NAME. Creșterea concentrațiilor L-NAME a indus vasoconstricție în grupul martor, dar a avut un efect redus în grupul NR. Efectul L-NAME în arterele carotide din grupul de control a fost semnificativ mai mare decât fetusii NR (Fig. 4, p Figura 4

Pentru a confirma că oxidul nitric nu a mediat constricția redusă la PE în arterele carotide de la fetuții NR, vasoconstricția la PE în arterele carotide de la fetuși NR a fost evaluată în prezența sau absența L-NAME (10-4 mol/L). L-NAME nu a produs nicio modificare semnificativă în răspunsul vasoconstrictor indus de PE în acest grup (Fig. 5). Vasoconstricția indusă de PE nu a fost evaluată utilizând acest protocol în grupul de control, deoarece L-NAME a indus vasoconstricție marcată în arterele carotide din acest grup, (așa cum se demonstrează în Fig. 4), ceea ce înseamnă că constricția suplimentară ca răspuns la PE nu a fost măsurabilă.

Efectul incubației L-NAME asupra constricției carotide induse de fenilefrină la făturile restricționate. Această figură arată răspunsul la fenilefrină, măsurat prin schimbarea diametrului arterei carotide de la diametrul inițial în prezența sau absența L-NAME. Nu a existat nicio schimbare (p > 0,05) în răspunsul constrictor al restricției nutrienților la artera carotidă la fenilefrină înainte (cercuri deschise, n = 3) și după (cercuri negre, n = 3) incubație cu L-NAME (10 −4 mol/L).

DISCUŢIE

În acest studiu am demonstrat că restricția globală a nutrienților materni la 50% din aportul de control în timpul sarcinii a redus greutatea corpului fetal cu 21%. Modificările proporțiilor de organe la fetuții cu restricții nutritive, o creștere semnificativă a greutății relative a creierului în asociere cu o scădere semnificativă a greutății relative a ficatului, sunt în concordanță cu un model de redistribuire circulatorie menit să păstreze creșterea creierului. Aceste constatări sunt în concordanță cu datele publicate care demonstrează că modificările nutriției feto-materne fie prin restricție izocalorică de proteine, fie prin restricție calorică globală în timpul sarcinii induc restricții de creștere, cu o creștere relativă a creierului la descendenți (20,24,25).

În general, puține studii au investigat efectele subnutriției materne asupra funcției vasculare fetale. Două studii au determinat efectele subnutriției materne asupra funcționării unui pat vascular periferic la oile fetale în timpul gestației mijlocii și târzii (10,11). Autorii au demonstrat că subnutriția a afectat relaxarea dependentă de endoteliu fără a afecta constricția la norepinefrină în ramurile arterei femurale (10,11). Răspunsul la oxidul nitric exogen a fost, de asemenea, redus în acest studiu după restricția nutrienților. Rezultatele noastre demonstrează că în arterele carotide fetale atât constricția la PE, cât și modularea oxidului nitric al tonusului vascular au fost reduse prin restricție dietetică. Speculăm că reducerea constricției la activarea receptorului α1-adrenergic în artera carotidă, dar nu și în paturile vasculare periferice, poate reprezenta un mecanism implicat în medierea redistribuirii debitului cardiac la fătul compromis. Interesant, se pare că subnutriția maternă poate afecta modularea oxidului nitric al răspunsurilor vasculare atât în ​​vasele care alimentează fluxul sanguin al creierului, cât și în vasele periferice.

În rezumat, demonstrăm că restricția globală a nutrienților materni în timpul sarcinii modifică creșterea fetală cu o scădere a greutății corporale și o modificare a proporției greutății organului fetal în concordanță cu un model de conservare a creșterii creierului. Funcția vasculară a arterei carotide demonstrează răspunsuri constrictoare tocite la PE agonist adrenergic α1, concomitent cu o scădere a modulației oxidului azotic al tonusului bazal. Înțelegerea îmbunătățită a factorilor care contribuie la modificările tonusului vascular regional în IUGR fetal va contribui la proiectarea intervențiilor terapeutice adecvate.