Summary

Создание модели искусственной децидуализации мыши с овариэктомией для исследования децидуализации эндометрия

Published: July 27, 2022
doi:

Summary

Здесь мы описываем метод создания модели искусственной децидуализации с использованием овариэктомизированной мыши, классический эксперимент по децидуализации эндометрия в области исследований децидуализации эндометрия.

Abstract

Децидуализация эндометрия – это уникальный процесс дифференцировки эндометрия, тесно связанный с менструацией и беременностью. Нарушение децидуализации приводит к различным нарушениям эндометрия, таким как бесплодие, привычное невынашивание беременности и преждевременные роды. Разработка и использование модели децидуализации эндометрия в репродуктивных исследованиях долгое время были основным событием для исследователей-репродуктологов. Мышь широко использовалась при изучении размножения и децидуализации. Существует три хорошо зарекомендовавших себя мышиных модели децидуализации, а именно естественная децидуализация беременности (NPD), искусственная децидуализация (AD) и децидуализация in vitro (IVD). Среди них AD считается надежной моделью децидуализации мыши, которая проста в реализации и близка к NPD. В данной статье основное внимание уделяется модифицированному методу создания и применения модели искусственной децидуализации мышей с овариэктомией для предотвращения эффектов яичников, что позволяет получить высоковоспроизводимые результаты с небольшими внутригрупповыми дисперсиями. Этот метод обеспечивает хорошую и надежную животную модель для изучения децидуализации эндометрия.

Introduction

С развитием репродуктивных технологий с помощью человека текущая частота клинической беременности экстракорпорального оплодотворения и переноса эмбрионов (ЭКО-ЭТ) достигла или даже превысила частоту естественной беременности. Несмотря на это, многие пациентки в клинической практике вспомогательной репродукции по-прежнему подвергаются многократному переносу эмбрионов, но не могут достичь желаемой беременности. Однако его специфический молекулярный механизм до сих пор неясен, поэтому клиническое вмешательство неэффективно, что является одной из существенных проблем, стоящих перед репродуктивной медициной 1,2.

Эндометриоидные факторы составляют около двух третей причин неудачиЭКО3. Имплантация эмбриона человека делится на три этапа: позиционирование, адгезия и инвазия 4,5,6. Материнский эндометрий претерпевает ряд изменений, чтобы соответствовать прибытию эмбриона. Формирование имплантационного «оконного периода» обеспечивает благоприятные условия для имплантации эмбриона 7,8.

У большинства млекопитающих после прилипания бластоцисты к просветному эпителию матки стромальные клетки, окружающие бластоцисту, быстро начинают размножаться и дифференцироваться, а быстрое ремоделирование мезенхимы меняет ее форму и функцию, что приводит к имплантации эмбриона 5,9,10. Быстрое увеличение объема и веса участка позволяет бластоцисте внедряться в строму матки, процесс, известный как децидуализация11. Строма эндометрия дифференцируется и ремоделируется при подготовке к беременности, в то время как переход стромальных клеток обеспечивает пространство и новые сигнальные связи для децидуальных клеток для выполнения своих функций12,13. Стромальные клетки превращаются в децидуальные клетки и секретируют многие знаковые факторы, такие как пролактин (PRL), инсулиноподобный белок, связывающий фактор роста 1 (Igfbp1), и так далее. Исследования показали, что аномальная децидуализация является одной из ключевых причин неудачной имплантации эмбриона, но причина аномальной децидуализации до сих пор неясна и нуждается в дальнейшем выяснении 1,14.

Модель искусственной децидуализации мыши имеет важное значение для изучения физиологических процессов и молекулярных механизмов, лежащих в основе децидуализации. Искусственная децидуализация (АД) в основном относится к процессу децидуализации эндометрия, установленному искусственными методами для имитации беременности или менструального цикла. С точки зрения морфологии, общая разница между децидуализацией беременности и искусственной децидуализациейневелика 15,16. Маточные железы существуют в эндометрии до формирования децидуа и исчезают после децидуализации. Что касается экспрессии генов, то выявлено лишь небольшое различие между естественной децидуализацией беременности (NPD) и AD15. Следовательно, модель искусственной децидуализации у мышей может имитировать децидуализацию беременности для изучения неизвестного патогенеза и нового лечения репродуктивных заболеваний человека.

NPD, AD и децидуализация in vitro (IVD) — это три метода достижения децидуализации мыши. Модель NPD зависит от естественной беременности и наиболее близка к физиологическому состоянию матери, включая эффекты от эмбрионов. Сравнение различий между имплантационными и неимплантационными участками является более физиологичным и удобным подходом для изучения децидуализации. Модель AD была разработана с использованием внутриматочной инъекции кунжутного масла в качестве стимулятора, чтобы вызвать децидуализацию у псевдобеременной самки мыши, спаренной с вазэктомией самцов, чтобы избежать воздействия эмбрионов. Модели НРЛ и БА играют важную роль в различных исследовательских целях, но они не могут избежать сбоев спаривания и внутригрупповых различий, вызванных различной активностью метаболизма материнских гормонов. IVD – это метод, зависящий от лечения комбинированным эстрогеном и прогестероном на клеточном уровне, который требует более строгих экспериментальных условий и работоспособности. Однако модель in vitro не может полностью имитировать децидуальный ответ в физиологических условиях15. Поэтому мы предлагаем простой и улучшенный метод индукции, модифицированный по сравнению с традиционным БА, чтобы уменьшить влияние эндогенных гормонов на децидуализацию. Исходя из обеспечения успешности индукции децидуализации, она ближе к физиологическому состоянию и больше подходит для экспериментов, требующих исключения эмбриональных факторов.

Protocol

Все описанные эксперименты на животных были одобрены Комитетом по использованию и уходу за животными Медицинской школы Нанкинского университета (No 20171202). Все операции проводятся в соответствии с соответствующими рекомендациями агентства по уходу за животными и их использования, а та?…

Representative Results

Индексы модели децидуализации мыши включают общую морфологию матки, соотношение массы децидуализированной и недецидуализированной матки, гистологическую морфологию эндометрия и уровень экспрессии молекул маркера децидуализации. Общая морфология искусственной децидуализированно?…

Discussion

Децидуализация у мышей — это спонтанный процесс, зависящий от наличия эмбрионов, который отличается от человеческого. Однако было обнаружено, что искусственная стимуляция, такая как инъекция стеклянных шариков в матку и разрыв матки, может вызвать децидуализацию эндометрия вместо эм?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Авторы выражают благодарность за поддержку со стороны Национального фонда естественных наук Китая (82001629, XQS), Молодежной программы Фонда естественных наук провинции Цзянсу (BK20200116, XQS) и Финансирования постдокторских исследований провинции Цзянсу (2021K277B, XQS).

Materials

Estrogen Sigma E2758 Hormone supplement
Progesterone Sigma P0130 Hormone supplement
Sesame oil  Sigma S3547 Hormone supplement
Sodium pentobarbital  Dainippon Sumitomo Pharma Co.,Ltd. Anaesthesia
Meloxicam injection Qilu Animal Health Products Co., Ltd Analgesia
Alkaline phophatase stain kit(kaplow's/azo coupling method) Solarbio G1480 Alkaline phophatase stain
Eosin Servicebio G1005-2 HE stain
Hematoxylin Servicebio G1005-1 HE stain
ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix Vazyme Q711-02 qPCR
70% ethanol Lircon ZH1120090 Disinfect
Iodophor Runzekang RZK-DF Disinfect
Erythromycin Eye Ointment Guangzhou Baiyunshan Mice eyeball protect
4-0 suture Ethicon W329 Incision suture
10% formalin Yulu L25010118 Tissue fix
Optimal cutting temperature compound Sakura 4583 Ssection
Trizol reagent Ambion 15596018 qPCR

References

  1. Carson, S. A., Kallen, A. N. Diagnosis and management of infertility: A review. JAMA. 326 (1), 65-76 (2021).
  2. Yatsenko, S. A., Rajkovic, A. Genetics of human female infertility dagger. Biology of Reproduction. 101 (3), 549-566 (2019).
  3. Sang, Y., Li, Y., Xu, L., Li, D., Du, M. Regulatory mechanisms of endometrial decidualization and pregnancy-related diseases. Acta Biochimica et Biophysica Sinica. 52 (2), 105-115 (2020).
  4. Ng, S. W., et al. Endometrial decidualization: The primary driver of pregnancy health. International Journal of Molecular Sciences. 21 (11), 4092 (2020).
  5. Birgit, G., Brosens, J. J. Cyclic decidualization of the human endometrium in reproductive health and failure. Endocrine Reviews. 35 (6), 851-905 (2014).
  6. Owusu-Akyaw, A., Krishnamoorthy, K., Goldsmith, L. T., Morelli, S. S. The role of mesenchymal-epithelial transition in endometrial function. Human Reproduction Update. 25 (1), 114-133 (2019).
  7. Paulson, E. E., Comizzoli, P. Endometrial receptivity and embryo implantation in carnivores-commonalities and differences with other mammalian species. Biology of Reproduction. 104 (4), 771-783 (2021).
  8. Kelleher, A. M., Milano-Foster, J., Behura, S. K., Spencer, T. E. Uterine glands coordinate on-time embryo implantation and impact endometrial decidualization for pregnancy success. Nature Communications. 9 (1), 2435 (2018).
  9. Tian, J., et al. Attenuated monoamine oxidase a impairs endometrial receptivity in women with adenomyosis via downregulation of FOXO1dagger. Biology of Reproduction. 105 (6), 1443-1457 (2021).
  10. Large, M. J., DeMayo, F. J. The regulation of embryo implantation and endometrial decidualization by progesterone receptor signaling. Molecular and Cellular Endocrinology. 358 (2), 155-165 (2012).
  11. Dunn, C. L., Kelly, R. W., Critchley, H. O. Decidualization of the human endometrial stromal cell: an enigmatic transformation. Reproductive BioMedicine Online. 7 (2), 151-161 (2003).
  12. Zhu, H., Hou, C. C., Luo, L. F., Hu, Y. J., Yang, W. X. Endometrial stromal cells and decidualized stromal cells: Origins, transformation and functions. Gene. 551 (1), 1-14 (2014).
  13. Jose, R. M., et al. Endometrial and decidual stromal precursors show a different decidualization capacity. Reproduction. 160 (1), 83-91 (2020).
  14. Pan-Castillo, B., et al. Morphophysical dynamics of human endometrial cells during decidualization. Nanomedicine. 14 (7), 2235-2245 (2018).
  15. Wang, C., et al. Comparative analysis of mouse decidualization models at the molecular level. Genes. 11 (8), 935 (2020).
  16. De Clercq, K., Hennes, A., Vriens, J. Isolation of mouse endometrial epithelial and stromal cells for in vitro decidualization. Journal of Visualized Experiments. (121), e55168 (2017).
  17. Kerger, H., et al. Microvascular oxygen delivery and interstitial oxygenation during sodium pentobarbital anesthesia. Anesthesiology. 86 (2), 372-386 (1997).
  18. Filant, J., Spencer, T. E. Endometrial glands are essential for blastocyst implantation and decidualization in the mouse uterus. Biology of Reproduction. 88 (4), 93 (2013).
  19. Sheng, X., et al. The mitochondrial protease LONP1 maintains oocyte development and survival by suppressing nuclear translocation of AIFM1 in mammals. EBioMedicine. 75, 103790 (2022).
  20. Grogg, E., Pearse, A. G. Coupling azo dye methods for histochemical demonstration of alkaline phosphatase. Nature. 170 (4327), 578-579 (1952).
  21. Labarta, E., et al. Analysis of serum and endometrial progesterone in determining endometrial receptivity. Human Reproduction. 36 (11), 2861-2870 (2021).

Play Video

Cite This Article
Zhang, Y., Zhang, Z., Kang, N., Sheng, X. Generation of a Mouse Artificial Decidualization Model with Ovariectomy for Endometrial Decidualization Research. J. Vis. Exp. (185), e64278, doi:10.3791/64278 (2022).

View Video