استكشاف التأثيرات المستقلة للهرمون المنبه للجريب في الجسم الحي في نموذج الماوس
Summary
يرتبط الهرمون المنبه للجريب (FSH) في مختلف الأنسجة والأعضاء الخارجية بالتسبب في أمراض متعددة. يمكن استخدام نموذج الفأر الذي تم استئصال المبيض ومعالجته ب FSH (OVF) لاستكشاف الإجراءات الخارجية ل FSH.
Abstract
أثناء الانتقال من مرحلة الإنجاب إلى المرحلة غير الإنجابية (انقطاع الطمث) ، تعاني العديد من النساء من تغيرات فسيولوجية ومرضية كبيرة ، بما في ذلك انخفاض كتلة العظام ، وزيادة نسبة الدهون في الدم ، وزيادة السمنة الحشوية. ترتفع مستويات الهرمون المنبه للجريب (FSH) أثناء فترة انقطاع الطمث. أظهرت العديد من الدراسات أن هرمون FSH في مختلف الأنسجة والأعضاء الخارجية يرتبط بالتسبب في أمراض متعددة. وبالتالي ، فإن بناء نموذج حيواني يمكن أن يساعد في دراسة التأثيرات المستقلة لهرمون FSH في الجسم الحي أمر مهم بشكل خاص. في هذه الدراسة ، تم استئصال المبيض من إناث الفئران C57BL / 6 واستكمالها بفاليرات استراديول (OVX + E2) للقضاء على تأثير محور الغدة النخامية والغدد التناسلية. تلقت الفئران OVX + E2 مذيب (N.S.) أو جرعات مختلفة من FSH المؤتلف عن طريق الحقن داخل الصفاق لإنشاء نموذج فأر (OVF) يتميز بهرمون الاستروجين المستقر نسبيا وارتفاع مستويات FSH. وهكذا ، نجحنا في إنشاء نموذج فأر تجريبي لتقليد المرحلة المبكرة من انتقال انقطاع الطمث ، والتي تتميز بارتفاع مستويات هرمون FSH في الدم. يتميز نموذج OVF بمزايا كونه مستقرا ومنخفض التكلفة وسهل التشغيل ، وهو مناسب للدراسات لاستكشاف الإجراءات الخارجية ل FSH. هنا ، نصف بروتوكولات مفصلة لنموذج OVF للماوس.
Introduction
ترتفع مستويات الهرمون المنبه للجريب (FSH) أثناء فترة انقطاع الطمث (تم تعريف مصطلح انتقال انقطاع الطمث في عام 2011 في مراحل ورشة عمل الشيخوخة الإنجابية (STRAW) + 10 نظام)1. خلال فترة انقطاع الطمث ، وهي فترة تتميز بارتفاع مستويات هرمون FSH وهرمون الاستروجين1 المستقر نسبيا ، تعاني النساء من تغيرات في الدورة الشهرية وتغيرات فسيولوجية كبيرة تشمل خلايا وأنسجة مختلفة. هذه التغييرات يمكن أن تؤثر بشكل خطير على نوعية حياة وصحة المرأة. قد يؤدي استكشاف آثار هرمون FSH إلى تحسين نوعية حياة المرأة وصحتها.
يفرز هرمون FSH من خلايا موجهة الغدد التناسلية في الغدة النخامية الأمامية وهو أمر بالغ الأهمية في التحكم في وظيفة الغدد التناسلية والتكاثر2. يتم التوسط في وظيفة هرمون FSH من خلال مستقبل الهرمون المنشط للحويصلة (FSHR)، الذي ينتمي إلى مستقبل البروتين المقترن G (GPCR)3. يتم التعبير عن FSHR بشكل عام في الغدد التناسلية ، وهي المبيض والخصية. لقد ثبت أن FSHR يتم التعبير عنه عالميا في العديد من الخلايا والأنسجة خارج الغدد التناسلية ، بما في ذلك الكبد4 ، الحصين5 ، الخلايا العظمية6 ، الخلايا الشحمية7 ، والخلايا البطانية8. كشفت الدراسات الناشئة عن إجراءات الغدد التناسلية الإضافية لهرمون FSH وأهميتها السريرية المحتملة في دسليبيدميا4 ، ومرض الزهايمر5 ، وهشاشة العظام9،10 ، وتصلب الشرايين11 ، والسمنة9 ، والسرطان12. وبالتالي ، فإن بناء نموذج حيواني يمكن أن يساعد في دراسة التأثيرات المستقلة لهرمون FSH في الجسم الحي مهم بشكل خاص في استكشاف تصرفات FSH وحدها.
في البروتوكول ، قدمنا الإجراء الخاص بإنشاء نموذج فأر مع هرمون الاستروجين المستقر نسبيا وارتفاع مستويات هرمون FSH13. يحاكي نموذج الفأر انتقال انقطاع الطمث عن طريق جراحة استئصال المبيض ثم يتم استكماله بفاليرات استراديول و FSH المؤتلف. نظرا لأن الفئران التي تم استئصال المبيض قد استكملت بالإستروجين الخارجي للحفاظ على مستويات هرمون الاستروجين المماثلة مع الفئران التي تعمل بالخداع ، كانت مستويات هرمون FSH الداخلي مستقرة بسبب ردود فعل هرمون الاستروجين في الغدة النخامية. في هذه الحالة ، يمكنه التحكم في مستويات هرمون FSH عن طريق إعطاء هرمون FSH خارجي المنشأ دون تغيير مستويات هرمون الاستروجين. وبالتالي ، يمكن لنموذج الماوس OVF استبعاد تأثير هرمون الاستروجين ومراقبة الآثار الفسيولوجية والمرضية الخارجية ل FSH. نعتقد أن الإجراء المفصل والمرئي مفيد للباحثين لإنشاء نموذج فأر OVF في مختبرهم وتطبيقه للتحقيق في التغيرات الفسيولوجية والمرضية أثناء انتقال انقطاع الطمث حسب الحاجة.
Protocol
Representative Results
Discussion
أثناء الانتقال من مرحلة الإنجاب إلى المرحلة غير الإنجابية (انقطاع الطمث) ، تعاني العديد من النساء من تغيرات فسيولوجية ومرضية كبيرة. ترتفع مستويات هرمون FSH أثناء فترة انقطاع الطمث1. كشفت الدراسات الناشئة أن هرمون FSH في مختلف الأنسجة والأعضاء خارج الغدد التناسلية أمر بالغ الأهمية في التسبب في أمراض متعددة ، بما في ذلك دسليبيدميا4 ، ومرض الزهايمر5 ، وهشاشة العظام9،10 ، وتصلب الشرايين11 ، والسمنة9 ، والسرطان12. وبالتالي ، فإن بناء نموذج حيواني يمكن أن يساعد في دراسة التأثيرات المستقلة لهرمون FSH في الجسم الحي أمر مهم بشكل خاص. يحاكي نموذج الماوس OVF المرحلة المبكرة من انتقال انقطاع الطمث مع هرمون الاستروجين المستقر نسبيا وارتفاع مستويات هرمون FSH وهو مناسب بشكل خاص للدراسات لاستكشاف الإجراءات الخارجية لهرمون FSH.
في هذه الطريقة ، تم إجراء استئصال المبيض باستخدام شق ظهري واحد ، حوالي 1 سم من قاعدة الفخذ إلى أعلى (الشكل 1 ب). تم قطع الجلد تقريبا مع العضلات الظهرية باستخدام مقص تشريح حاد ، وبالتالي تم الوصول إلى التجويف البريتوني. بعد العملية ، لم يتطلب شق العضلات أي خياطة ، وتم إغلاق جرح الجلد بشكل ثنائي بخياطة واحدة (الشكل 2). العملية أسهل تقنيا وأقل استهلاكا للوقت وأقل ضررا لإناث الفئران مقارنة بالطرق الأخرى المستخدمة.
بعض التفاصيل التي يجب الاهتمام بها أثناء إجراء الجراحة. أولا ، يجب أن تبقى جميع العمليات الجراحية نظيفة ومعقمة قدر الإمكان لتقليل خطر الإصابة بالعدوى بعد العملية الجراحية. ثانيا ، نظرا لأن أنسجة المبيض هشة للغاية ، لا يمكن للأدوات الجراحية الاتصال بالمبايض مباشرة أثناء استئصال المبيض ، لتجنب الزرع داخل الصفاق. ثالثا ، بعد الجراحة ، تم نقل الفئران إلى بطانية درجة حرارة ثابتة 37 درجة مئوية أثناء التعافي لمنع انخفاض حرارة الجسم بعد العملية الجراحية مما يؤدي إلى الوفاة.
أثبتت دراسة سابقة أن هرمون الاستروجين الداخلي يتم تصنيعه في خلايا ثيكا المبيض للنساء قبل انقطاع الطمث أو الخلايا الدهنية الدهنية للثدي لدى النساء بعد انقطاع الطمث وبكميات صغيرة في الأنسجة المحيطية14. انخفض هرمون الاستروجين في الدم بشكل حاد للفئران التي تم استئصال المبيض ولكن لا يمكن القضاء عليها (الشكل 3 ب). ومع ذلك ، فإن هرمون الاستروجين الداخلي المنشأ الذي يتم تصنيعه في الأنسجة الخارجية لا يؤثر على استقرار مستويات هرمون الاستروجين في نموذج OVF (الشكل 4B).
هناك بعض القيود في نموذج OVF. بمجرد أن تكون العملية الجراحية غير دقيقة وتؤدي إلى زرع المبيض داخل الصفاق ، فقد يؤدي ذلك إلى فشل النموذج. في هذه الحالة ، لا ينخفض هرمون الاستروجين في الدم بشكل حاد ويتقلب خلال مراحل مختلفة من الدورة الشحمية. بعد الإدارة الخارجية للإستروجين و FSH ، يستغرق حوالي 1 أسبوع حتى يصل الجسم إلى التوازن. وبالتالي ، فإن التغيرات المرضية لنموذج OVF التي تحدث في غضون 1 أسبوع لا يمكن أن تشير إلى آثار FSH.
في الختام ، يتميز نموذج OVF بمزايا كونه مستقرا ومنخفض التكلفة وسهل التشغيل. يمكن ملاحظة التأثيرات الجهازية لهرمون FSH عالي المستوى بعد الحقن داخل الصفاق ل FSH. أي أن نموذج OVF مناسب للدراسات التي تستكشف الإجراءات الخارجية ل FSH. ومع ذلك ، فإن متطلبات الجراحة النموذجية وإجراءات الحقن داخل الصفاق مرتفعة للغاية. إذا كان التمويل كافيا ، فإن نماذج خروج المغلوب المحددة هي الخيار الأفضل.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نود أن نشكر مختبر في مستشفى مقاطعة شاندونغ على الدعم الفني. تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (NSFC 82101645) ، ومؤسسة العلوم الطبيعية بمقاطعة شاندونغ ، الصين (ZR2020QH088) ، وخطة دعم العلوم والتكنولوجيا لابتكار الشباب في الكليات في مقاطعة شاندونغ (2021KJ051).
Materials
| beta-estradiol 17-valerate | Macklin | E829824 | |
| Estradiol sensitive ELISA | Demeditec | DE4399 | |
| Hematoxylin Staining Solution | Beyotime | C0107 | |
| Meloxicam | Aladdin | M129228 | |
| recombinant human Follicle-stimulating hormone | Merck Serono | N19Z8803G | |
| Tribromoethanol | Sigma | T48402 | Aliphatic name: 2,2,2-Tribromoethanol |
References
- Harlow, S. D., et al. Executive summary of the Stages of Reproductive Aging Workshop + 10: addressing the unfinished agenda of staging reproductive aging. Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 97 (4), 1159-1168 (2012).
- Ulloa-Aguirre, A., Zariñán, T. The Follitropin Receptor: Matching Structure and Function. Molecular Pharmacology. 90 (5), 596-608 (2016).
- Franks, S., Stark, J., Hardy, K. Follicle dynamics and anovulation in polycystic ovary syndrome. Human Reproduction Update. 14 (4), 367-378 (2008).
- Guo, Y., et al. Blocking FSH inhibits hepatic cholesterol biosynthesis and reduces serum cholesterol. Cell Research. 29 (2), 151-166 (2019).
- Xiong, J., et al. FSH blockade improves cognition in mice with Alzheimer’s disease. Nature. 603 (7901), 470-476 (2022).
- Sun, L., et al. FSH Directly Regulates Bone Mass. Cell. 125 (2), 247-260 (2006).
- Liu, X. M., et al. FSH regulates fat accumulation and redistribution in aging through the Gαi/Ca(2+)/CREB pathway. Aging Cell. 14 (3), 409-420 (2015).
- Maclellan, R. A., et al. Expression of Follicle-Stimulating Hormone Receptor in Vascular Anomalies. Plastic and Reconstructive Surgery. 133 (3), 344e-351en (2014).
- Liu, P., et al. Blocking FSH induces thermogenic adipose tissue and reduces body fat. Nature. 546 (7656), 107-112 (2017).
- Ji, Y., et al. Epitope-specific monoclonal antibodies to FSHβ increase bone mass. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (9), 2192-2197 (2018).
- El Khoudary, S. R., et al. Trajectories of estradiol and follicle-stimulating hormone over the menopause transition and early markers of atherosclerosis after menopause. European Journal of Preventive Cardiology. 23 (7), 694-703 (2016).
- Radu, A., et al. Expression of Follicle-Stimulating Hormone Receptor in Tumor Blood Vessels. The New England Journal of Medicine. 363 (17), 1621-1630 (2010).
- Sowers, M. R., et al. Endogenous hormones and bone turnover markers in pre- and perimenopausal women: SWAN. Osteoporosis International. 14 (3), 191-197 (2003).
- Kristensen, V. N., Kure, E. H., Erikstein, B., Harada, N., Børresen-Dale, A. L. Genetic susceptibility and environmental estrogen-like compounds. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 482 (1), 77-82 (2001).
