PORÓWNANIE AKTYWNOŚCI MIOELEKTRYCZNEJ TRZONU I ROGÓW MACICY U OWIEC W ANESTRUS STYMULOWANYCH ESTRADIOLEM

Medicina Veterinaria 1(2) 2002, 23-30 PORÓWNANIE AKTYWNOŚCI MIOELEKTRYCZNEJ TRZONU I ROGÓW MACICY U OWIEC W ANESTRUS STYMULOWANYCH ESTRADIOLEM Albert Czerski, Wojciech Zawadzki, BoŜena Króliczewska Streszczenie. Doświadczenia przeprowadzano na 6 maciorkach mieszańcach międzyrasowych, w wieku od 24 do 50 miesięcy i masie ciała od 38 do 45 kg. Operacyjnie implantowano podsurowiczówkowo do rogów i trzonu macicy bipolarne elektrody platynowe. Badania przeprowadzono u maciorek w anestrus uczulonych estradiolem, w dawce 1,25 mg/zwierzę, w 24 i 48 godz. po stymulacji. Celem badań było porównanie aktywności mioelektrycznej trzonu oraz rogów macicy owiec w anestrus stymulowanych estradiolem. Badania wykazały, Ŝe nie ma istotnych róŝnic w aktywności trzonu i rogów macicy zarówno w 24 godz., jak i 48 godz. po stymulacji estrogenem. Wartość indeksu mioelektrycznego w 24 godz. wynosiła dla trzonu macicy MI=10,07 ±2,85%/h, rogu prawego MI=9,95 ±2,99%/h i rogu lewego MI=8,54 ±2,58%/h. Ilość grup potencjałów czynnościowych w 24 godzinie po stymulacji wynosiła w trzonie macicy 1,38 ±0,30 na minutę, w rogu prawym 1,45 ±0,29 na minutę i rogu lewym 1,49 ±0,26 na minutę. W 48 godzinie po stymulacji estrogenem wartość indeksu mioelektrycznego w trzonie macicy wynosiła MI=14,77 ±2,6%/h, rogu prawym MI=13,41 ±2,53%/h i rogu lewym MI=12,86 ±2,85%/h. Ilość grup potencjałów czynnościowych w 48 godzin po stymulacji wynosiła w trzonie macicy 2,07 ±0,31 na minutę, w rogu prawym 2,00 ±0,29 na minutę i rogu lewym 1,98 ±0,25 na minutę. Zaobserwowano wzrost indeksu mioelektrycznego średnio o 4,2%/h i liczby grup potencjałów czynnościowych średnio o 0,57 na minutę w 48 godzin po stymulacji w stosunku do 24 godzin po stymulacji. Nie stwierdzono róŝnic statystycznie istotnych w aktywności trzonu macicy w stosunku do rogów. Z badań wynika, Ŝe trzon i rogi macicy reagują podobnie na stymulację estradiolem i wykazują podobną aktywność mioelektryczną. Słowa kluczowe: owca, aktywność mioelektryczna, macica, estradiol WSTĘP Większość ras owiec hodowanych w Polsce, z wyjątkiem owiec merynosowych oraz wrzosówki, naleŝy do samic sezonowo poliestralnych. U ras owiec cechujących się sezonowością cykli płciowych okres aktywności jajników trwa, w zaleŝności od rasy, od sierpnia do początków stycznia. W odniesieniu do owiec merynosowych panuje opinia, Ŝe mogą one mieć bardzo krótką przerwę w wykazywaniu cykli rujowych, ograniczoną do marca i kwietnia (około 6 tygodni). Jeśli zaś chodzi o wrzosówkę, to jest

24 A. Czerski i in. całkowicie asezonalna [NiŜnikowski 1994]. W czasie anestrus u owiec macica jest słabo reaktywna, a w zapisie elektrouterograficznym brak jest potencjałów czynnościowych. Zdaniem Zawadzkiego i in. [1999] u owiec uczulonych stilboestrolem pojawia się cykliczna aktywność zarówno w rogach, jak teŝ w trzonie macicy. Częstość grup potencjałów czynnościowych w 24 godz. po uczuleniu wahała się od 2 do 4 na minutę. Intensywność tej aktywności, amplituda i częstość wyładowań iglicowych była nasilona po 24 godz. od uczulenia i zmniejszała się do zupełnego zaniku w 7 10 dobie po stymulacji. Wyniki Zawadzkiego i in. [1999] są zgodne z danymi innych autorów [Massmann i in. 1991, Dejneka i in. 1998], którzy takŝe wykazali pobudzający wpływ estrogenów na kurczliwość macicy. Zastosowana metoda elektrouterografii jest metodą badawczą polegającą na odbiorze potencjałów czynnościowych z powierzchni komórek mięśniówki macicy. Powstający zapis jest sumą zjawisk elektrycznych zachodzących na powierzchni komórek ściśle sąsiadujących z elektrodą [Naaktgeboren i in. 1973, Nejmark i in. 1995]. Potencjały czynnościowe mogą być odbierane z róŝnych części układu rozrodczego w zaleŝności od tego, gdzie zostały implantowane elektrody. Wielu badaczy implantuje elektrody w mięśniówce trzonu macicy oraz w prawym i lewym rogu macicy [Zawadzki i in. 1999, Naaktgeboren i in. 1973, Troedsson i in. 1993]. Częstym problemem podczas badań przy uŝyciu elektrouterografii jest strata jednej z elektrod w trakcie prowadzonych doświadczeń. Zdaniem Naaktgeborena i in. [1973] następuje wtedy obfite bujanie tkanki łącznej wokół elektrody oraz tworzy się otoczka łącznotkankowa ściśle przylegająca i izolująca elektrodę od ściany macicy. Błona surowicza jest od 3 do 4 razy grubsza w miejscu przylegania elektrody w stosunku do miejsca kontrolnego. Izolacja elektrody przez tkankę łączną uniemoŝliwia odbiór potencjałów czynnościowych z powierzchni miocytów. Istnieje pytanie czy dalsze doświadczenia po utracie jednej z elektrod są w dalszym ciągu wiarygodne i reprezentują cały narząd. Celem pracy było porównanie aktywności mioelektrycznej trzonu macicy i rogów w odpowiedzi na stymulację estrogenami. Starano się teŝ wykazać, czy strata jednej z elektrod z powodu zaburzeń w odbiorze potencjałów czynnościowych musi powodować eliminację z badań zwierzęcia doświadczalnego. MATERIAŁ I METODY BADAŃ Doświadczenia przeprowadzono na 6 maciorkach mieszańcach międzyrasowych, w wieku od 24 do 50 miesięcy i masie ciała od 38 do 45 kg. Zwierzętom operacyjnie implantowano podsurowiczówkowo do rogów i trzonu macicy bipolarne elektrody platynowe po jednej elektrodzie [Dejneka i in. 1998, Nejmark i in. 1995]. Zabieg wykonano w znieczuleniu ogólnym, układając zwierzę w pozycji grzbietowej na stole operacyjnym. Laparotomię wykonano z cięcia w linii białej od spojenia łonowego do pępka. Po delikatnym podciągnięciu macicy implantowano elektrody osadzone na plastikowych płytkach. KaŜdą płytkę przyszyto do ściany macicy 4 szwami węzełkowymi. W celu wyprowadzenia przewodów elektrycznych na zewnątrz, wykonano oddzielne otwory w powłokach brzusznych, po prawej stronie, w jednej trzeciej dolnej części ciała zwierzęcia. Jamę brzuszną zaszyto warstwowo. Po dwutygodniowym okresie rekonwalescencji przystąpiono do badań. Rejestrację aktywności mioelektrycznej macicy przeprowadzono przy uŝyciu elektroencefalografu Reega Duplex XVI, przy stałej czasowej 0,01 s. Doświadczenia przeprowadzano na owcach w anestrus uczulonych Acta Sci. Pol.

Porównanie aktywności... 25 benzoesanem estradiolu w dawce 1,25 mg na zwierzę. Zapisy prowadzono rano zawsze o tej samej godzinie, tzn. w 24 i 48 godzinie po podaniu estrogenu. Ogółem przeprowadzono 26 doświadczeń. Minimalny czas zapisu brany pod uwagę do analizy statystycznej wynosił 1 godzinę. Uzyskane elektrouterogramy wstępnie oceniano metodą wzrokową [Hausmanowa-Petrusewicz 1986], a następnie potwierdzono analizą statystyczną, porównując indeks mioelektryczny [Krishnamurti i in. 1982] trzonu i rogów macicy oraz ilość grup potencjałów czynnościowych na minutę zapisu [Troedsson i in. 1993, Harding i in. 1982, Massmann i in. 1991]. Wzięto teŝ pod uwagęśredni czas trwania grup potencjałów czynnościowych w analizowanym fragmencie wykresu. Wyniki opracowano statystycznie stosując test t-studenta oraz analizę wariancji (ANOVA). OMÓWIENIE WYNIKÓW I DYSKUSJA Wyniki badań przedstawiono na wykresach i rysunkach. Macica owiec w anestrus nie wykazywała aktywności mioelektrycznej. Natomiast elektrouterogram uzyskany w tym czasie nie zawierał potencjałów czynnościowych (rys. 1), co jest zgodne z wcześniejszymi wynikami uzyskanymi przez Dejnekę i Ziębę [1996]. Rys. 1. Zapis aktywności mioelektrycznej trzonu macicy (1), rogu prawego (2), rogu lewego (3) u owcy w anestrus, nie stymulowanej estradiolem. Objaśnienia: stała czasowa 1 sek. (pierwszy zapis na górze wykresu), amplituda 500 µv (pierwszy zapis po lewej) Fig. 1. Record of functional electrical activity in sheep shank uterus (1), right horn uterus (2), left horn uterus (3) during anestrus, non-sensitized with estradiol. Explanations: time (first record on the top) 1 sec., amplitude (first record on the left) 500 µv Stymulacja estrogenami wpływa na tworzenie się potencjałów czynnościowych w komórkach mięśniówki macicy. Marnet [1987] uzyskał w swoich badaniach wzrost aktywności mioelektrycznej macicy po podaniu estrogenów w dawce 2 µg/kg juŝ po 5 7 h od iniekcji, natomiast Lye i in. [1983] nieco później, bo w 8 godzinie. Przeprowadzone badania wykazały, Ŝe w 24 godzinie po podaniu estrogenów aktywność mioelektryczna trzonu macicy wynosiła MI=10,07 ±2,85%/h, rogu prawego MI=9,95 ±2,99%/h oraz rogu lewego MI=8,54 ±2,58%/h (wykres 1, rys. 2A). Medicina Veterinaria 1(2) 2002

26 A. Czerski i in. MI % / h 16 14 12 10 8 6 4 trzon macicy (uterus shank) róg prawy (right horn) róg lewy (left horn) 2 0 24h 48h Wykres 1. Porównanie wartości indeksu mioelektrycznego (MI%/h) trzonu macicy oraz rogów w 24 i 48 h po stymulacji estradiolem. Widoczny wzrost indeksu mioelektrycznego w 48h. * P 0,05 Graph 1. Comparison of index myoelectrical worthies (MI%/h) of shank and horns uterus in 24 and 48 hrs after estradiol sensitizing. Noticeable increase of myoelectrical index in 48 h. * P 0,05 Rys. 2 A. Zapis aktywności mioelektrycznej trzonu macicy (1), rogu prawego (2), rogu lewego (3) w 24 h po stymulacji estrogenem. Objaśnienia: stała czasowa 1sek. (pierwszy zapis u góry rysunku), amplituda 500 µv (zapisy po lewej stronie rysunku) Fig. 2 A. Record of functional electrical activity in shank uterus (1), right horn uterus (2), left horn uterus (3) in 24 h after estradiol sensitized. Explanations: time (first record on the top) 1 sec., amplitude (first record on the left) 500 µv Rys. 2 B. Zapis aktywności mioelektrycznej trzonu macicy (1), rogu prawego (2), rogu lewego (3) w 48 h po stymulacji estrogenem. Objaśnienia: stała czasowa 1sek. (pierwszy zapis u góry rysunku), amplituda 500 µv (zapisy po lewej stronie rysunku) Fig. 2 B. Record of functional electrical activity in shank uterus (1), right horn uterus (2), left horn uterus (3) in 48 h after estradiol sensitized. Explanations: time (first record on the top) 1 sec., amplitude (first record on the left) 500 µv Acta Sci. Pol.

Porównanie aktywności... 27 Ilość grup potencjałów czynnościowych w trzonie macicy w 24 godzinie po iniekcji kształtowała się na poziomie 1,38 ±0,30 na minutę, w rogu prawym 1,45 ±0,299 na minutę, rogu lewym 1,49 ±0,26 na minutę (wykres 2, rys. 2A). 2,5 GPC / min 2 1,5 1 0,5 trzon macicy (uterus shank) róg prawy (right horn) róg lewy (left horn) 0 24h 48h Wykres 2. Porównanie liczby grup potencjałów czynnościowych (GPC/min) trzonu macicy oraz rogów w 24 i 48 h po stymulacji estrogenem. Widoczny wzrost liczby grup potencjałów czynnościowych w 48 h. Objaśnienia: GPC- grupy potencjałów czynnościowych. * P 0,05 Graph 2. Comparison of functional potential spindles (GPC/min) of shank and horns uterus in 24 and 48 hrs after estradiol sensitizing. Noticeable increase of functional potential spindles in 48 h. Explanations: GPC functional potential spindles. * P 0,05 W 48 godzinie po iniekcji preparatu estrogenowego wartość indeksu mioelektrycznego w trzonie macicy wynosiła MI=14,77 ±2,60%/h, w rogu prawym MI=13,41 ±2,53%/h oraz w rogu lewym MI=12,86 ±2,85%/h (wykres 1, rys. 2B). Natomiast liczba grup potencjałów czynnościowych w trzonie macicy kształtowała się na poziomie 2,07 ±0,31 na minutę, w rogu prawym 2 ±0,29 na minutę, rogu lewym 1,98 ±0,25 na minutę (wykres 2, rys 2B). Nie stwierdzono statystycznie istotnych róŝnic w wartości indeksu mioelektrycznego oraz w liczbie grup potencjałów czynnościowych pomiędzy trzonem macicy a rogami zarówno w 24 godzinie, jak i 48 godzinie po stymulacji. Natomiast widoczny jest duŝy wzrost aktywności macicy odnotowany w 48 godzinie po podaniu estrogenu w stosunku do godziny 24 po stymulacji średnio indeks mioelektryczny wzrósł o 4,2%/h (p 0,05), (wykres 1), a liczba pojawiających się grup potencjałów czynnościowych o 0,57 na minutę (p 0,05), (wykres 2). Średni czas trwania grup potencjałów czynnościowych wynosił 4,2 ±0,08 sek. zarówno w 24, jak i 48 godzinie po podaniu estradiolu. Uzyskane wyniki potwierdzają hipotezę, Ŝe nie ma róŝnic w intensywności aktywności mioelektrycznej pomiędzy trzonem macicy a rogami. Zarówno trzon macicy i rogi podobnie reagują na stymulację estrogenami osiągając zbliŝoną do siebie aktywność elektryczną, a róŝnice pomiędzy uzyskiwanymi wartościami są statystycznie nieistotne. Zaburzenia w odbiorze potencjałów czynnościowych z jednej elektrody nie muszą powodować eliminacji zwierzęcia doświadczalnego (rys. 3). Medicina Veterinaria 1(2) 2002

28 A. Czerski i in. Rys. 3. Zapis aktywności mioelektrycznej macicy. Zaburzenia w odbiorze potencjałów czynnościowych z trzonu macicy (1), róg prawy (2), róg lewy (3). Objaśnienia: stała czasowa 1 sek. (pierwszy zapis u góry) Fig. 3. Record of myoelectrical activity of uterus. Noticeable lack of electrode contact recording of action potentials from shank uterus (1), right horn (2), left horn (3). Explanations: time (first record on the top) 1 sec., amplitude (first record on the left) 500 µv Garfield i in. [1980] twierdzą, Ŝe podanie estrogenów stymuluje powstawanie połączeń jonowo-metabolicznych pomiędzy komórkami mięśniówki macicy, co umoŝliwia swobodny przepływ jonów między sąsiadującymi miocytami oraz scala cały narząd tworząc jedną całość elektryczną. Massmann i in. [1991] twierdzą natomiast, Ŝe istnieje wiele moŝliwych mechanizmów, którymi estrogeny wpływają na wzrost aktywności elektrycznej macicy: wzrost syntezy białek kurczliwych, indukowanie powstawania receptorów dla oksytocyny [Windmoller i in. 1983, Maltier i in. 1989, Zięba i in. 1995], stymulowanie syntezy prostaglandyn [Horton i in. 1976]. Zdaniem Hardinga i in. [1982] nie ma równieŝ widocznych dowodów na istnienie określonego miejsca (rozrusznika) w obrębie mięśniówki macicy, w którym powstawałyby potencjały czynnościowe. WNIOSKI 1. Nie zauwaŝono istotnych róŝnic w zapisie elektrouterograficznym trzonu macicy i rogów po stymulacji estrogenami. 2. Zaburzenia w odbiorze potencjałów czynnościowych z jednej z elektrod nie wpływają znacząco na wyniki badań. 3. W zapisie elektrouterograficznym u owiec w anestrus nie uczulonych estrogenami nie stwierdza się potencjałów czynnościowych. 4. Podanie preparatu estrogenowego indukuje powstawanie potencjałów czynnościowych w mięśniówce macicy. Acta Sci. Pol.

Porównanie aktywności... 29 PIŚMIENNICTWO Dejneka J., Zięba D., 1996. Wpływ stilboestrolu na aktywność receptorów molekularnych w miometrium u owiec. X Kongres PTNW tom 3, 563. Dejneka J., Zięba D., Rauszkiewicz S., 1998. The influence of beta-adrenergic receptors on uterus myoelectric activity in sheep sensitised with stilboestrol. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities. Vol. 1, Iss. 1, Series Veterinary Medicine. http://www.ejpau.media.pl/series/volume1/veterinary/art.-05.html Garfield R. E., Kannan M. S., Daniel E. E., 1980. Gap junction formation in myometrium: control by estrogens, progesterone, and prostaglandins. Am. J. Physiol. 238, C81-C89. Harding R., Poore E. R., Bailey A., Thorburn G. D., Jansen C. A. M., Nathanielsz P. W., 1982. Electromyographic activity of the nonpregnant and pregnant sheep uterus. Am. J. Gynecol. 142, 448 457. Hausmanowa-Petrusewicz I., 1986. Elektromiografia kliniczna. PZWiL, Warszawa, 104. Horton EW, Poyser NI., 1976. Uterine luteolytic hormone a physiological role for prostaglandin F 2α. Physiol. Rev. 54, 595 651. Krishnamurti C. R., Kitts D. D., Kitts W. D., Tompkins J. G., 1982. Myoelectrical changes in the uterus of the sheep around parturition. J. Reprod. Fert. 64, 59 67. Lye S.J., Sprague C.L., Challis J.R.G., 1983. Modulation of ovine myometrial activity by estradiol- -17beta. The possible involvement of prostaglandins. Can. J. Physiol. Pharmacol. 61, 729 735. Maltier J-P., Benghan-Eyene Y., Legrand C., 1989. Regulation of myometrial beta 2-adrenergic receptors by progesterone and estradiol-17 beta in late pregnant rats. Biol. Reprod. 40, 531 540. Marnet P.G., Garcia-Villar R., Laurentie M.P., Toutain P.I., 1987. In vivo pharmacological charactarization of alpha adrenergic receptors in sheep myometrium and their physiological meaning. Biol. Reprod. 37, 241 248. Massmann G.M., Figueroa J.P., Nathanielsz P.W., 1991. Futher characterization of electromyographic activity of the myometrium and mesometrium in nonpregnant sheep under estrogen supplementation. Biol. Reprod. 45, 605 610. Naaktgeboren C., Weyden G.C., Klopper P.J., Kroon C.H., Schoof A.G., Taverne M.A.M., 1973. Electrophysiological observations of uterine motility during the oestrous cycle in sheep. J. Reprod. Fert. 35, 511 518. Nejmark L., Tworek B., Zięba D., 1995. Wykonanie elektrody bipolarnej do odprowadzania potencjałów mięśni Ŝołądka wielokomorowego i macicy u owiec. Zesz. Nauk. AR Wroc., Wet., 54, 55 60. NiŜnikowski R., 1994. Chów owiec. PWRiL, Warszawa, 81 82. Toutain P.L., Garcia-Villar R., Hanzen C., Ruckebusch Y., 1983. Electrical and mechanical activity of the cervix in the ewe during pregnancy and parturition. J. Reprod. Fert. 68, 195 204. Troedsson M.H.T., Wistrom A.O.G., Liu I.K.M., Ing M., Pascoe J., Thurmond M., 1993. Registration of myometrial activity using multiple site electromyography in cyclic mares. J. Reprod. Fert. 99, 299 306. Windmoller R., Lye S.J., Challis J.R.G., 1983. Estradiol modulation of ovine uterine activity. Can. J. Pharmacol. 61, 722 728. Zawadzki W., Zięba D., Dejneka J., 1999. Changes of uterus myoelectrical activity under influence of serotonin in sheep sensitized and non-sensitized with stilboestrol. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities. Vol. 2, Iss. 2, Series Veterinary Medicine. http://www.ejpau.media.pl/series/volume2/issue2/veterinary/art.-02.html Medicina Veterinaria 1(2) 2002

30 A. Czerski i in. COMPARISON OF MYOELECTRICAL ACTIVITY OF SHANK AND HORNS UTERUS IN ANESTRUS SHEEP SENSITIZING WITH ESTRADIOL Abstract. The research was conducted on 6 inter-breed hybrid sheep, at the age of 24 to 50 months and of the body mass of 38-45 kg, which had bipolar electrodes implanted to uterus horns and shank. The registration of uterus myoelectric activity was performed on sheep 24 and 48 hours after sensitizing with estradiol in dose 1,25 mg/on animal. This study showed that there is no statistical differences between uterus horns and shank in myoelectrical activity. The obtained data of the myoelectrical index (MI) in sheep in anestrus 24 hours after sensitizing with estradiol, were MI=10,07 ±2,85%/h on shank, MI=9,95 ±2,99%/h on right horn and MI=8,54 ±2,58%/h on left horn. The frequency of cycles (spindles) of action potentials 24 hours after sensitizing with estradiol were 1,38 ±0,30/ min. on shank, 1,45 ±0,29/min on right horn and 1,49 ±0,26/min on left horn. The value of myoelectrical index 48h after sensitizing were MI=14,77 ±2,6%/h on shank, MI=13,41 ±2,53%/h on right horn and MI=12,86 ±2,85%/h on left horn. The frequency of cycles of action potentials 48 hours after sensitizing with estradiol were 2,07 ±0,31/min on shank 2,00 ±0.29/min on right horn and 1,98 ±0,25/min on left horn. After 48-hours estradiol sensitivisation, as compared to 24-hours estradiol sansitivisation, MI and frequency of cycles of action potentials increased, respectively, by average 4,2%/h and 0,57/min. There were no statistically essential differences found between shank and horns activity. The result of this research is the following: uterus horns and shank both react likewise to estradiol sensitivisation and show similar myoelectrical activity after such stimulation. Key words: sheep, myoelectrical activity, uterus, estradiol Albert Czerski,Wojciech Zawadzki, BoŜena Króliczewska, Katedra Fizjologii Zwierząt, Akademia Rolnicza we Wrocławiu, ul. C.K. Norwida 31, 50 375 Wrocław Acta Sci. Pol.