Summary

Um modelo de Mouse hiperandrogénicas para estudar a síndrome do ovário policístico

Published: October 02, 2018
doi:

Summary

Descrevemos o desenvolvimento de um modelo de mouse SOP, como magro com diidrotestosterona pelota para estudar a fisiopatologia da síndrome do ovário Policístico e a prole dessas barragens, como síndrome do ovário Policístico.

Abstract

Hyperandrogenemia desempenha um papel crítico na função reprodutiva e metabólica em mulheres e é a marca da síndrome do ovário policístico. Desenvolvimento de um modelo de rato de SOP, como magro que imita as mulheres com SOP é clinicamente significativa. Neste protocolo, descrevemos um modelo deste tipo. Inserindo um comprimento de 4 mm de pelota de pó de cristal DHT (dihidrotestosterona) (comprimento total da pelota é 8 mm), e substituí-lo mensalmente, somos capazes de produzir um modelo do rato de SOP, como com dobra de soro níveis 2 DHT mais elevado do que os ratos não implantados com DHT (n-DHT). Observamos uma disfunção metabólica e reprodutiva sem alterar o peso corporal e composição corporal. Enquanto exibindo um elevado grau de infertilidade, um pequeno subconjunto destes ratos fêmeas de SOP, como posso engravidar e sua prole puberdade atrasada e testosterona aumentada de adultos. Este modelo de rato magra como SOP é uma ferramenta útil para estudar a fisiopatologia da síndrome do ovário Policístico e a prole dessas barragens, como síndrome do ovário Policístico.

Introduction

Hiperandrogenismo é a marca da síndrome do ovário policístico (SOP) de acordo com os critérios do NIH e do excesso de andrógenos e síndrome do ovário Policístico (SOP-AE) da sociedade. Mulheres com SOP têm dificuldade em engravidar e tem aumentado o risco de complicações de gravidez1. Mesmo se elas engravidam, sua prole feminina tem um resultados de saúde adversos2,3. Modelos animais foram desenvolvidos utilizando várias estratégias4,5,6,7,8,9,10,11 , 12 e exibindo muitas características da síndrome do ovário Policístico (anovulação, e ou tolerância deficiente de glicose e insulina) com aumento de peso e obesidade associada com hiperplasia dos adipócitos de tamanho e peso do aumento dos adipócitos. Existem duas estratégias principais para produzir modelos animais que são usados para estudar a síndrome do ovário Policístico. Um é o tratamento com níveis elevados de andrógenos diretamente (injeção/inserção de andrógenos exógenos) ou indiretamente (por exemplo, bloqueando a conversão de andrógeno em estrógeno com inibidor de aromatase) após nascimento13. Outra é por hyperexposure fetal de andrógenos durante gestação14,15 estudar a prole. Por exemplo, a prole fêmea de macaco rhesus16,17, ovelha18e roedores expostos a níveis masculinos de andrógeno durante o período intra-uterino desenvolve traços de SOP, como mais tarde na vida. Estes modelos aprimorado significativamente nossa compreensão de efeitos de andrógeno elevado, programação fetal e uterinos efeitos ambientais. No entanto, estes modelos têm suas próprias limitações: 1) animais desenvolvem obesidade e, por conseguinte, é difícil separar os efeitos da hyperandrogenemia de obesidade induzida reprodutivos e disfunções metabólicas; 2) antes da gravidez, as mulheres com SOP já apresentam níveis elevados de andrógenos, assim oócitos foram expostos a andrógeno em excesso antes de fertilização; 3) as doses farmacológicas de testosterona (T) ou dihidrotestosterona (DHT) usado após o nascimento ou durante a gestação podem não refletir o ambiente de andrógeno de SOP. Foram medidos os níveis de testosterona e DHT no fluido folicular ovariano e/ou soro, e a testosterona e os níveis DHT são 1.5 para 3,9 vezes maior em mulheres com SOP5,19,20,21 ,22,23 , quando comparadas com mulheres não afetadas. Criamos um rato adulto modelo23,24,25 que desenvolve disfunção metabólica e reprodutiva dentro de duas semanas a contar do início da exposição crônica de DHT de inserção de um pellet com 4 mm de comprimento de pó de cristal DHT (comprimento total da pelota é 8mm). Este modelo produz níveis séricos DHT que são cerca de 2 dobras superior (designado 2xDHT) do que o de ratos controle sem tratamento de DHT. Os ratos 2xDHT não apresentam alterações de estradiol basal soro, testosterona, LH e não desenvolver obesidade e mostrar o peso ovariano semelhante, os níveis séricos de colesterol, ácidos graxos livres, leptina, TNFa e IL-623,24, 25 , relativo a controla mesmo até 3,5 meses após a inserção de DHT23,24,25. Além disso, pelo acasalamento de fêmeas que já desenvolveram características da síndrome do ovário Policístico, podemos estudar o impacto de um ambiente de hiperandrogénicas materna sobre a saúde reprodutiva e metabólico da prole15.

Neste novo paradigma (relevante para os critérios NIH e sociedade AE-SOP) modela a doença através da produção relativamente semelhantes níveis de andrógenos para aqueles das mulheres com SOP 2 – a 3 vezes mais testosterona ou níveis DHT, quando comparados com mulheres não afetadas. No entanto, este modelo é mantido por DHT exógena contínua e não de hiperandrogenismo endógeno programado uma vez DHT é retirado. O objetivo geral deste artigo é se concentrar em 1) como fazer a pelota DHT; 2) como gerar um SOP-incline-se como um modelo do rato; 3) estratégias para avaliar a prole fêmea dessas barragens. Outras medições e avaliação dos fenótipos não são abordados neste manuscrito, mas podem ser encontradas em5,15,23,24,25,26.

Protocol

Aqui, apresentamos protocolos detalhados para inserção e preparação de sedimento DHT e para testes metabólicos e reprodutivos. Os ratos utilizados neste estudo foram um fundo misto (C57/B6, CD1, 129Sv) e foram mantidos com comida e água ad libitum em um ciclo de luz/escuridão h 14/10 a 24 ° C na instalação de animal Broadway edifício de investigação para o Johns Hopkins University School of Medicina. Todos os procedimentos foram aprovados pelo Comitê de uso e cuidado Animal do Johns Hopkins Univers…

Representative Results

Os níveis DHT de soro e teste de tolerância à glicose Os níveis DHT foram medidos de soro coletado por ambos ELISA e por LC-MS de acordo com o protocolo 1.24 – 1,25 e 2.9, 3.0. Os valores absolutos DHT são diferentes entre a espectrometria de massa e ELISA, no entanto, a dobra relativa (cerca 2 vezes) de DHT vs inserção n-DHT é semelhante de ambos os ensaios e através dos experimentos de15,</…

Discussion

Hiperandrogenismo é uma característica fundamental da síndrome do ovário Policístico. A DHT sérica (duas vezes mais alto nos ratos DHT do que nos ratos não-DHT) usada neste protocolo é inferiores aos relatados por outros pesquisadores em estudos anteriores e é calibradas para imitar proporcionalmente as mulheres com SOP5,19, 20,21. Ao contrário de outros modelos, este modelo DHT 2 ve…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi financiado pelo National Institutes of Health (R00-HD068130 subsídios para S.W.) e o centro de pesquisas de Diabetes de Baltimore: pilotos e viabilidade Grant (S.W.).

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 Supplier Diversity Partner
Manufacturer:  Andwin Scientific 56616018
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

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Cardoso, R. C., Puttabyatappa, M., Padmanabhan, V. Steroidogenic versus Metabolic Programming of Reproductive Neuroendocrine, Ovarian and Metabolic Dysfunctions. Neuroendocrinology. 102 (3), 226-237 (2015).
  7. Dumesic, D. A., Abbott, D. H., Padmanabhan, V. Polycystic ovary syndrome and its developmental origins. Rev. Endocr. Metab Disord. 8 (2), 127-141 (2007).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Filippou, P., Homburg, R. Is foetal hyperexposure to androgens a cause of PCOS?. Hum. Reprod. Update. 23 (4), 421-432 (2017).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Abbott, D. H., Dumesic, D. A., Franks, S. Developmental origin of polycystic ovary syndrome – a hypothesis. J. Endocrinol. 174 (1), 1-5 (2002).
  18. Padmanabhan, V., Veiga-Lopez, A. Sheep models of polycystic ovary syndrome phenotype. Mol. Cell. Endocrinology. 373 (1-2), 8-20 (2013).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. Ma, Y., et al. Androgen Receptor in the Ovary Theca Cells Plays a Critical Role in Androgen-Induced Reproductive Dysfunction. Endocrinology. , en20161608 (2016).
  24. Andrisse, S., et al. Low Dose Dihydrotestosterone Drives Metabolic Dysfunction via Cytosolic and Nuclear Hepatic Androgen Receptor Mechanisms. Endocrinology. , en20161553 (2016).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Caligioni, C. S. Assessing reproductive status/stages in mice. Curr. Protoc. Neurosci. , (2009).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. 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).
  34. 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).

Play Video

Cite This Article
Xue, P., Wang, Z., Fu, X., Wang, J., Punchhi, G., Wolfe, A., Wu, S. A Hyperandrogenic Mouse Model to Study Polycystic Ovary Syndrome. J. Vis. Exp. (140), e58379, doi:10.3791/58379 (2018).

View Video