人類和家庭物種足月胎膜的生物力學(xué)分析比較

時間：2022/5/19閱讀：708

目的：本研究的目的是通過生物力學(xué)特性來表征和比較人、豬、馬和綿羊的胎膜。

研究設(shè)計：地形分析采用非接觸式計量學(xué)方法。采用單軸拉伸試驗來確定特定的生物力學(xué)值。采用雙軸穿刺試驗確定穿刺力和徑向應(yīng)力。并對其微觀結(jié)構(gòu)和表面彎曲度進行了組織學(xué)分析。

結(jié)果：馬和人的膜承受較大的負荷，但羊和豬的膜表現(xiàn)出更強的材料性能。雙軸穿刺驗證了單軸結(jié)果；人和馬組承受大的負荷，但產(chǎn)生很低的應(yīng)力。馬的膜多呈血管化，豬膜彎曲度高。不同種的妊娠期長度與細胞膜厚度呈正相關(guān)。

結(jié)論：胎盤解剖結(jié)構(gòu)和物種妊娠長度與膜生物力學(xué)有明顯的關(guān)系。與其他物種不同，人類胎兒膜不能用較厚的膜來彌補結(jié)構(gòu)弱點。這一發(fā)現(xiàn)可能解釋了人類早產(chǎn)兒胎膜早破的高發(fā)生率。

據(jù)了解，自然界中原始的脊椎動物生命形式是海洋的，隨著陸地生物的出現(xiàn)，額外的進化創(chuàng)新，如胎生性成為必要的，以提高物種的生存能力。在不同的分類群中，許多變異已經(jīng)增加，它們利用胎生來成功繁殖（即超育和超育）。在胎生哺乳動物中，胎膜(FMs)在妊娠的生理進展中起著至關(guān)重要的作用。從生物力學(xué)的角度來看，它們終負責控制和維持妊娠到足月妊娠的過程。FM的這一基本功能與其力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)性能直接相關(guān)。人類直立姿勢的進化對FM提出了一個*的挑戰(zhàn)，這是其他物種中所沒有的。這種生物力學(xué)困境導(dǎo)致了妊娠期間并發(fā)癥的顯著發(fā)生率，特別是那些與我們攜帶后代到足月妊娠的能力有關(guān)的并發(fā)癥。

由于人類妊娠期間早產(chǎn)兒胎膜早破(PPROM)的高發(fā)生率，以及羊膜作為一種生物材料在組織工程領(lǐng)域的興趣日益濃厚，人類FMs在機械和結(jié)構(gòu)上已經(jīng)被確定。5-8據(jù)我們所知，目前還沒有對不同哺乳動物物種的FMs的力學(xué)和結(jié)構(gòu)特性進行過直接的比較。通過深入了解FMs的跨物種可變特性，可以更好地理解細胞膜與我們的物種和進化相關(guān)的作用、功能和生理學(xué)。

這種比較生物力學(xué)研究有助于理解人類妊娠中常見的膜相關(guān)并發(fā)癥，特別是PPROM。在美國，PPROM使3-4.5%的妊娠復(fù)雜化，是導(dǎo)致婦女早產(chǎn)的主要原因；30-40%的所有早產(chǎn)都是由PPROM造成的。PPROM，可能體現(xiàn)了多種因素的原因，通過多種病理途徑發(fā)生貫穿整個生殖結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致生化波動，能夠改變FM內(nèi)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這種可能性與生物力學(xué)事件的影響(如重復(fù)的膜拉伸，可以使FMs硬化，使其彈性降低)相結(jié)合，會使FMs容易破裂。

許多關(guān)于人類繁殖的研究都是用動物模型進行的。雖然在研究其他器官系統(tǒng)（如心血管、呼吸、肌肉骨骼）時，動物模型仍然相對有效和準確，但不同物種間生殖功能的巨大差異可能導(dǎo)致用于研究生殖的動物模型的有效性降低。有人認為，胎盤器官的變異比其他哺乳動物器官都多。因此，與結(jié)構(gòu)和機械功能相關(guān)的多物種比較可能有利于證明生殖研究中經(jīng)常使用的動物模型，特別是那些關(guān)注膜相關(guān)疾病和并發(fā)癥的研究。

生物力學(xué)技術(shù)分析了4種不同物種的胎兒的力學(xué)性能：智人、家豬（家豬）、馬蹄鐵（馬）和綿羊（家羊）。我們用膜的組織學(xué)分析補充我們的力學(xué)結(jié)果，以分析FMs的微觀結(jié)構(gòu)。我們的目標是確定與每個物種的妊娠形式相關(guān)的*的膜特性，以及跨物種保守的特性。