מודל Hyperandrogenic העכבר ללמוד תסמונת השחלות הפוליציסטיות
Summary
אנו מתארים את התפתחות מודל העכבר PCOS דמוי רזה עם גלולה דיהידרוטסטוסטרון ללמוד הפתופיזיולוגיה של PCOS, הצאצא של סכרים PCOS דמוי אלה.
Abstract
Hyperandrogenemia משחק תפקיד קריטי בתפקוד הרבייה וחילוף אצל נקבות, סימן ההיכר של תסמונת השחלות הפוליציסטיות. פיתוח מודל רזה PCOS דמוי העכבר המחקה נשים עם PCOS הוא בעל משמעות קלינית. ב פרוטוקול זה, נתאר מודל כזה. על-ידי הוספת באורך 4 מ מ של DHT (דיהידרוטסטוסטרון) קריסטל אבקת גלולה (האורך הכולל של גלולה הוא 8 מ מ), מחליף אותו מדי חודש, אנחנו מסוגלים לייצר דגם עכבר דמוי-PCOS עם סרום DHT רמות 2 קיפול גבוה יותר מאשר עכברים לא מושתל דיהידרוטסטוסטרון (DHT-לא). הבחנו תפקוד הרבייה וחילוף ללא שינוי במשקל הגוף ואת הרכב הגוף. בעוד מפגין רמה גבוהה של בעיות פוריות, תת קבוצה קטנה של עכברים הנשי אלה PCOS כמו שאפשר להכנס להריון צאצאיהם מראים עיכוב ההתבגרות טסטוסטרון מוגבר כמבוגרים. המודל הזה PCOS דמוי העכבר רזה הוא כלי שימושי כדי לימוד הפתופיזיולוגיה של PCOS, הצאצא של סכרים PCOS דמוי אלה.
Introduction
Hyperandrogenism היא סימן ההיכר של תסמונת השחלות הפוליציסטיות (PCOS) על פי קריטריונים NIH, של עודף אנדרוגן, החברה PCOS (AE-PCOS). נשים עם PCOS יש קושי להיכנס להריון, הגדילו את הסיכון לסיבוכים הריון1. אפילו אם הם להיכנס להריון, צאצאיהם נקבה יש2,של תוצאות בריאותיות שליליות3. מודלים אלו פותחו מגוון אסטרטגיות4,5,6,7,8,9,10,11 , 12 . מציג תכונות רבות של PCOS (anovulation ו/או לקוי סובלנות גלוקוז, אינסולין) עם משקל גוף מוגבר והשמנה המשויך adipocyte מוגדלת בגודל ובמשקל מוגברת adipocyte ינאו ישנן שתי אסטרטגיות מרכזיות לייצר מודלים המשמשים ללמוד PCOS. אחד הוא טיפול עם רמות גבוהות של אנדרוגנים ישירות (אקסוגני אנדרוגן הכניסה/הזרקת) או בעקיפין (כגון חסימת המרה אנדרוגן לאסטרוגן עם ארומטאז) לאחר הלידה13. נוספת היא על ידי העובר hyperexposure של אנדרוגנים במהלך ההיריון14,15 ללמוד את הצאצא. לדוגמה, הצאצא הנקבה קוף רזוס16,17, כבשים18, מכרסמים שנחשפו לרמות זכר של אנדרוגן במהלך התקופה תוך רחמי לפתח תכונות כמו PCOS בהמשך החיים. מודלים אלה משופרת באופן משמעותי את ההבנה שלנו של אפקטים האנדרוגן, תיכנות העובר ואת ההשפעות הסביבתיות הרחם. עם זאת, מודלים אלה יש מגבלות משלו: 1) חיות לפתח השמנת יתר, לכן קשה להפריד את ההשפעות של hyperandrogenemia לבין השמנת יתר הנגרמת הרבייה מטבולי לקוי; 2) לפני ההריון, נשים עם PCOS כבר מוצג רמות גבוהות של אנדרוגנים, וכך נחשפו oocytes אנדרוגן עודף לפני ההפריה; 3) במינון תרופתי של טסטוסטרון (T) או דיהידרוטסטוסטרון (DHT) המשמש לאחר הלידה או במהלך ההיריון אינן משקפות בהכרח את הסביבה אנדרוגן של PCOS. נמדדו רמות טסטוסטרון ו- DHT נוזל הזקיקים בשחלות ו/או סרום, טסטוסטרון ו- DHT רמות הם מקפלים 1.5 ל 3.9 גבוהה יותר בנשים עם PCOS5,19,20,21 22, ,23 בהשוואה לנשים לא מושפע. יצרנו של העכבר למבוגרים דגם23,24,25 שמתפתח תפקוד הרבייה וחילוף בתוך שבועיים אתחול של חשיפה כרונית DHT מן ההכנסה של גלולה עם 4 מ מ אורך אבקת DHT קריסטל (האורך הכולל של גלולה הוא 8 מ מ). מודל זה מייצר רמות DHT בסרום שנמצאים על קיפול כפול גבוה יותר (המכונה 2xDHT) מזה של בקרת עכברים ללא טיפול DHT. העכברים 2xDHT לא להציג שינויים של לעשות LH, טסטוסטרון, אסטרדיול בסרום הבזליים לא לפתח השמנת יתר, ולהראות משקל דומה השחלות, רמות של כולסטרול, חומצות שומן, לפטין, TNFα ו- IL-623,24, 25 יחסית שולט אפילו עד 3.5 חודשים לאחר DHT ההכנסה23,24,25. בנוסף, על ידי הזדווגות הנקבות שכבר פיתחו תכונות של PCOS, נוכל ללמוד את ההשפעה של hyperandrogenic האימהי סביבה על הבריאות ועל הרבייה מטבולי של הצאצאים15.
הפרדיגמה החדשה (רלוונטי על הקריטריונים NIH וחברה AE-PCOS) מודלים המחלה על ידי ייצור דומה יחסית רמות אנדרוגנים לאלה של נשים עם PCOS 2 – טסטוסטרון גבוה יותר 3-fold או רמות DHT בהשוואה לנשים לא מושפע. עם זאת, מודל זה נשמר על ידי DHT אקסוגני מתמשך ולא hyperandrogenism אנדוגני מתוכנת ברגע DHT נסוגה. המטרה הכוללת של מאמר זה היא להתמקד 1) כיצד להפוך בגדר DHT; 2) כיצד לייצר רזה-PCOS כמו עכבר דוגמן 3) אסטרטגיות כדי להעריך את הצאצאים הנשי של אלה סכרים. אחרים מדידות והערכה של פנוטיפים שאינן מטופלות כתב יד זה אך ניתן למצוא5,15,23,24,25,26.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hyperandrogenism היא תכונה מרכזית של PCOS. סרום DHT רמות (שני לקפל גבוה בעכברים DHT מאשר בעכברים לא-DHT) בשימוש פרוטוקול זה נמוכים יותר מאלה שדווחו על-ידי חוקרים אחרים במחקרים קודמים, מכוילים לחקות באופן יחסי נשים עם PCOS5,19, 20,21. שלא כמו ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי מכוני הבריאות הלאומיים (מענקים R00-HD068130 כדי ייגמר בתיקו), המרכז לחקר הסוכרת בולטימור: טייסים וגרנט היתכנות (כדי ייגמר בתיקו).
Materials
| Crystalline 5α-DHT powder | Sigma-Aldrich | A8380-1G | ||
| Dow Corning Silastic tubing | Fisher Scientific | 11-189-15D | 0.04in/1mm inner diameter x0.085in/2.15mm outer diameter | |
| Medical adhesive silicone | Factor II, InC. | A-100 | ||
| Goggles, lab coats, gloves and masks. | ||||
| 10 µL pipette tips without filter | USA Scientific | 11113700 | ||
| Microscope slide for smear | Fisher Scientific | 12-550-003 | ||
| Diff Quik for staining cells | Fisher Scientific | NC9979740 | ||
| Lancet | Fisher Scientific | NC9416572 | ||
| 3 mL Syring | Becton, Dickinson and Company (BD), | 30985 | ||
| attached needle: 20G | BD | 305176 | ||
| Ruler: any length than 10cm with milimeter scale. | ||||
| Xylazine | Vet one AnnSeA LA, MWI, Boise | NDC13985-704-10 | 100mg/ml | |
| Ketamine Hydrochloride | Hospira, Inc | NDC 0409-2051-05 | 100mg/ml | |
| Surgical staple | AutoClip® System, Fine Science Tool | 12020-00 | ||
| Insulin syringe | BD | 329461 | 1/2 CC, low dose U-100 insulin syringe | |
| Trochar | Innovative Research of America | MP-182 | ||
| Microscope | Carl Zeiss Primo Star | 415500-0010-001 | Germany | |
| Ear punch | Fisher Scientific | 13-812-201 | ||
| Testosterone rat/mouse ELISA kit | IBL | B79174 | ||
| DHT ELISA kit | Alpha Diagnostic International | 1940 | ||
| One touch ultra glucometer | Life Scan, Inc. | |||
| One touch ultra test stripes | Life Scan, Inc. | |||
| Eppendorf tube | Fisher Scientific | 05-402-18 | ||
| Razor blade | Fisher Scientific | 12-640 | ||
| Clidox | Fisher Scientific | NC0089321 | ||
| surgical underpad | Fisher Scientific | 50587953 | 
|
|
| Betadine Antiseptic Solution | Walgreens | |||
| 3M Vetbond (n-butyl cyanoacrylate) | 3M Science. Applied to Life | |||
| Animal tattoo ink paste | Ketchum manufacturing Inc. | Brockville, Ontario, Canada | ||
| Scale | Ohaus Corporation | HH120D | Pine Brook, NJ | |
| Electronic digital caliper | NEIKO Tools USA | 01407A | available from Amazon |
References
- Palomba, S., de Wilde, M. A., Falbo, A., Koster, M. P., La Sala, G. B., Fauser, B. C. Pregnancy complications in women with polycystic ovary syndrome. Hum. Reprod. Update. 21 (5), 575-592 (2015).
- Doherty, D. A., Newnham, J. P., Bower, C., Hart, R. Implications of polycystic ovary syndrome for pregnancy and for the health of offspring. Obstet. Gynecol. 125 (6), 1397-1406 (2015).
- de Wilde, M. A., et al. Cardiovascular and Metabolic Health of 74 Children From Women Previously Diagnosed With Polycystic Ovary Syndrome in Comparison With a Population-Based Reference Cohort. Reprod. Sci. , (2018).
- Caldwell, A. S., et al. Characterization of reproductive, metabolic, and endocrine features of polycystic ovary syndrome in female hyperandrogenic mouse models. Endocrinology. 155 (8), 3146-3159 (2014).
- van Houten, E. L., Kramer, P., McLuskey, A., Karels, B., Themmen, A. P., Visser, J. A. Reproductive and metabolic phenotype of a mouse model of PCOS. Endocrinology. 153 (6), 2861-2869 (2012).
- Cardoso, R. C., Puttabyatappa, M., Padmanabhan, V. Steroidogenic versus Metabolic Programming of Reproductive Neuroendocrine, Ovarian and Metabolic Dysfunctions. Neuroendocrinology. 102 (3), 226-237 (2015).
- Dumesic, D. A., Abbott, D. H., Padmanabhan, V. Polycystic ovary syndrome and its developmental origins. Rev. Endocr. Metab Disord. 8 (2), 127-141 (2007).
- Kauffman, A. S., et al. A Novel Letrozole Model Recapitulates Both the Reproductive and Metabolic Phenotypes of Polycystic Ovary Syndrome in Female Mice. Biol Reprod. 93 (3), 69 (2015).
- Kelley, S. T., Skarra, D. V., Rivera, A. J., Thackray, V. G. The Gut Microbiome Is Altered in a Letrozole-Induced Mouse Model of Polycystic Ovary Syndrome. PLoS One. 11 (1), e0146509 (2016).
- Kafali, H., Iriadam, M., Ozardali, I., Demir, N. Letrozole-induced polycystic ovaries in the rat: a new model for cystic ovarian disease. Arch. Med. Res. 35 (2), 103-108 (2004).
- Maliqueo, M., Benrick, A., Stener-Victorin, E. Rodent models of polycystic ovary syndrome: phenotypic presentation, pathophysiology, and the effects of different interventions. Semin. Reprod. Med. 32 (3), 183-193 (2014).
- Yanes, L. L., et al. Cardiovascular-renal and metabolic characterization of a rat model of polycystic ovary syndrome. Gend. Med. 8 (2), 103-115 (2011).
- Kauffman, A. S., et al. A Novel Letrozole Model Recapitulates Both the Reproductive and Metabolic Phenotypes of Polycystic Ovary Syndrome in Female Mice. Biol. Reprod. 93 (3), 69 (2015).
- Filippou, P., Homburg, R. Is foetal hyperexposure to androgens a cause of PCOS?. Hum. Reprod. Update. 23 (4), 421-432 (2017).
- Wang, Z., Shen, M., Xue, P., DiVall, S. A., Segars, J., Wu, S. Female Offspring From Chronic Hyperandrogenemic Dams Exhibit Delayed Puberty and Impaired Ovarian Reserve. Endocrinology. 159 (2), 1242-1252 (2018).
- Abbott, D. H., Barnett, D. K., Bruns, C. M., Dumesic, D. A. Androgen excess fetal programming of female reproduction: a developmental aetiology for polycystic ovary syndrome?. Hum. Reprod. Update. 11 (4), 357-374 (2005).
- Abbott, D. H., Dumesic, D. A., Franks, S. Developmental origin of polycystic ovary syndrome – a hypothesis. J. Endocrinol. 174 (1), 1-5 (2002).
- Padmanabhan, V., Veiga-Lopez, A. Sheep models of polycystic ovary syndrome phenotype. Mol. Cell. Endocrinology. 373 (1-2), 8-20 (2013).
- Pierre, A., et al. Dysregulation of the Anti-Mullerian Hormone System by Steroids in Women With Polycystic Ovary Syndrome. J. Clin. Endocrinol. Metab. 102 (11), (2017).
- Dumesic, D. A., et al. Hyperandrogenism Accompanies Increased Intra-Abdominal Fat Storage in Normal Weight Polycystic Ovary Syndrome Women. J. Clin. Endocrinol. Metab. 101 (11), 4178-4188 (2016).
- Fassnacht, M., Schlenz, N., Schneider, S. B., Wudy, S. A., Allolio, B., Arlt, W. Beyond adrenal and ovarian androgen generation: Increased peripheral 5 alpha-reductase activity in women with polycystic ovary syndrome. J. Clin. Endocrinol. Metab. 88 (6), 2760-2766 (2003).
- Dikensoy, E., Balat, O., Pence, S., Akcali, C., Cicek, H. The risk of hepatotoxicity during long-term and low-dose flutamide treatment in hirsutism. Arch. Gynecol. Obstet. 279 (3), 321-327 (2009).
- Ma, Y., et al. Androgen Receptor in the Ovary Theca Cells Plays a Critical Role in Androgen-Induced Reproductive Dysfunction. Endocrinology. , en20161608 (2016).
- Andrisse, S., et al. Low Dose Dihydrotestosterone Drives Metabolic Dysfunction via Cytosolic and Nuclear Hepatic Androgen Receptor Mechanisms. Endocrinology. , en20161553 (2016).
- Andrisse, S., Billings, K., Xue, P., Wu, S. Insulin signaling displayed a differential tissue-specific response to low-dose dihydrotestosterone in female mice. Am. J. Physiol.Endocrinol. Metab. 314 (4), E353-E365 (2018).
- van Houten, E. L., Visser, J. A. Mouse models to study polycystic ovary syndrome: a possible link between metabolism and ovarian function?. Reprod. Biol. 14 (1), 32-43 (2014).
- Caligioni, C. S. Assessing reproductive status/stages in mice. Curr. Protoc. Neurosci. , (2009).
- Wu, S., et al. Conditional knockout of the androgen receptor in gonadotropes reveals crucial roles for androgen in gonadotropin synthesis and surge in female mice. Mol. Endocrinol. 28 (10), 1670-1681 (2014).
- Nelson, J. F., Felicio, L. S., Randall, P. K., Sims, C., Finch, C. E. A longitudinal study of estrous cyclicity in aging C57BL/6J mice: I. Cycle frequency, length and vaginal cytology. Biol. Reprod. 27 (2), 327-339 (1982).
- Dinger, K., et al. Intraperitoneal Glucose Tolerance Test, Measurement of Lung Function, and Fixation of the Lung to Study the Impact of Obesity and Impaired Metabolism on Pulmonary Outcomes. Journal of Visualized Experiments. (133), (2018).
- Nilsson, M. E., et al. Measurement of a Comprehensive Sex Steroid Profile in Rodent Serum by High-Sensitive Gas Chromatography-Tandem Mass Spectrometry. Endocrinology. 156 (7), (2015).
- McNamara, K. M., Harwood, D. T., Simanainen, U., Walters, K. A., Jimenez, M., Handelsman, D. J. Measurement of sex steroids in murine blood and reproductive tissues by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 121 (3-5), 611-618 (2010).
- Klein, S. L., Bird, B. H., Glass, G. E. Sex differences in Seoul virus infection are not related to adult sex steroid concentrations in Norway rats. J. Virol. 74 (17), 8213-8217 (2000).
- Siracusa, M. C., Overstreet, M. G., Housseau, F., Scott, A. L., Klein, S. L. 17beta-estradiol alters the activity of conventional and IFN-producing killer dendritic cells. J. Immunol. 180 (3), 1423-1431 (2008).
