Untersuchung unabhängiger Effekte des follikelstimulierenden Hormons in vivo in einem Mausmodell
Summary
Das follikelstimulierende Hormon (FSH) in verschiedenen extragonadalen Geweben und Organen wird mit der Pathogenese mehrerer Krankheiten in Verbindung gebracht. Das ovariektomierte und FSH-behandelte Mausmodell (OVF) kann verwendet werden, um die extragonadalen Wirkungen von FSH zu untersuchen.
Abstract
Während des Übergangs von einer reproduktiven zu einer nicht-reproduktiven Phase (Menopause) erleben viele Frauen signifikante physiologische und pathologische Veränderungen, einschließlich einer verminderten Knochenmasse, erhöhter Blutfette und erhöhter viszeraler Adipositas. Der Spiegel des follikelstimulierenden Hormons (FSH) steigt während der Wechseljahre an. Viele Studien haben gezeigt, dass FSH in verschiedenen extragonadalen Geweben und Organen mit der Pathogenese mehrerer Krankheiten verbunden ist. Daher ist es besonders wichtig, ein Tiermodell zu bauen, das helfen kann, die unabhängigen Wirkungen von FSH in vivo zu untersuchen. In dieser Studie wurden weibliche C57BL/6-Mäuse ovariektomiert und mit Östradiolvalerat (OVX + E2) ergänzt, um die Wirkung der Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden-Achse zu eliminieren. Die OVX + E2-Mäuse erhielten Lösungsmittel (N.S.) oder verschiedene Dosen rekombinantes FSH über intraperitoneale Injektion, um ein Mausmodell (OVF) zu schaffen, das sich durch relativ stabiles Östrogen und steigende FSH-Spiegel auszeichnet. So ist es uns gelungen, ein experimentelles Mausmodell zu entwickeln, das das frühe Stadium des Übergangs in die Menopause nachahmt, das durch erhöhte Serum-FSH-Spiegel gekennzeichnet ist. Das OVF-Modell hat den Vorteil, dass es stabil, kostengünstig und einfach zu bedienen ist, was für Studien geeignet ist, um die extragonadalen Wirkungen von FSH zu untersuchen. Hier beschreiben wir detaillierte Protokolle für das Maus-OVF-Modell.
Introduction
Der Spiegel des follikelstimulierenden Hormons (FSH) steigt während des Übergangs in den Wechseljahren an (der Begriff des Übergangs in den Wechseljahren wurde 2011 in den Phasen des reproduktiven Alterns Workshop (STRAW) + 10 System definiert)1. Während des Übergangs in die Wechseljahre, einer Zeit, die durch steigende FSH-Werte und relativ stabiles Östrogengekennzeichnet ist 1, kommt es bei Frauen zu Veränderungen des Menstruationszyklus und zu signifikanten physiologischen Veränderungen, die verschiedene Zellen und Gewebe betreffen. Diese Veränderungen können die Lebensqualität und Gesundheit von Frauen ernsthaft beeinträchtigen. Die Erforschung der Auswirkungen von FSH kann die Lebensqualität und Gesundheit von Frauen verbessern.
FSH wird von gonadotropen Zellen im Hypophysenvorderlappen sezerniert und ist entscheidend für die Kontrolle der Gonadenfunktion und -fortpflanzung2. Die Funktion von FSH wird durch den FSH-Rezeptor (FSHR) vermittelt, der zum G-Protein-gekoppelten Rezeptor (GPCR)3 gehört. FSHR wird im Allgemeinen in Gonaden, nämlich dem Eierstock und den Hoden, ausgedrückt. Es wurde nachgewiesen, dass FSHR universell in mehreren extragonadalen Zellen und Geweben exprimiert wird, einschließlich Leber4, Hippocampus5, Osteoklasten6, Adipozyten7 und Endothelzellen8. Neue Studien haben extragonadale Wirkungen von FSH und seine potenzielle klinische Relevanz bei Dyslipidämie4, Alzheimer5, Osteoporose 9,10, Atherosklerose11, Fettleibigkeit9 und Krebs12 gezeigt. Daher ist der Aufbau eines Tiermodells, das helfen kann, die unabhängigen Wirkungen von FSH in vivo zu untersuchen, besonders wichtig, um die Wirkungen von FSH allein zu untersuchen.
In dem Protokoll stellten wir das Verfahren zur Etablierung eines Mausmodells mit relativ stabilem Östrogen und steigenden FSH-Spiegelnvor 13. Das Mausmodell ahmt den Übergang in die Menopause durch eine ovariektomierte Operation nach und wird dann mit Östradiolvalerat und rekombinantem FSH ergänzt. Da die ovariektomierten Mäuse mit exogenem Östrogen ergänzt wurden, um ähnliche Östrogenspiegel wie bei den scheinoperierten Mäusen aufrechtzuerhalten, waren die endogenen FSH-Spiegel aufgrund der Östrogenrückkopplung an der Hypophyse stabil. In diesem Zustand könnte es den FSH-Spiegel durch die Verabreichung von exogenem FSH kontrollieren, ohne den Östrogenspiegel zu verändern. Somit kann das OVF-Mausmodell den Einfluss von Östrogen ausschließen und die extragonadalen physiologischen und pathologischen Effekte von FSH beobachten. Wir glauben, dass das detaillierte und visualisierte Verfahren für Forscher nützlich ist, um das OVF-Mausmodell in ihrem Labor zu etablieren und es bei Bedarf anzuwenden, um physiologische und pathologische Veränderungen während des Übergangs in die Menopause zu untersuchen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Während des Übergangs von einer reproduktiven zu einer nicht-reproduktiven Phase (Menopause) erleben viele Frauen erhebliche physiologische und pathologische Veränderungen. Der FSH-Spiegel steigt während der Wechseljahre an1. Neue Studien haben gezeigt, dass FSH in verschiedenen extragonadalen Geweben und Organen entscheidend für die Pathogenese mehrerer Krankheiten ist, darunter Dyslipidämie4, Alzheimer-Krankheit5, Osteoporose 9,10, Atherosklerose11, Fettleibigkeit9 und Krebs12. Daher ist es besonders wichtig, ein Tiermodell zu bauen, das helfen kann, die unabhängigen Wirkungen von FSH in vivo zu untersuchen. Das OVF-Mausmodell ahmt das frühe Stadium des Übergangs in die Menopause mit relativ stabilem Östrogen und steigenden FSH-Spiegeln nach und eignet sich besonders für Studien zur Untersuchung der extragonadalen Wirkungen von FSH.
Bei dieser Methode wurde die Ovariektomie mit einem einzigen dorsalen Rückenschnitt ca. 1 cm von der Oberschenkelbasis aufwärts durchgeführt (Abbildung 1B). Die Haut wurde mit einer scharfen Präparierschere fast zusammen mit den Rückenmuskeln durchtrennt und so in die Bauchhöhle gelangt. Nach der Operation musste der Muskelschnitt nicht genäht werden und die Hautwunde wurde beidseitig mit einer Catgut-Naht verschlossen (Abbildung 2). Die Operation ist technisch einfacher, weniger zeitaufwändig und weniger schädlich für weibliche Mäuse im Vergleich zu anderen Methoden.
Einige Details, die während des chirurgischen Eingriffs beachtet werden sollten. Zunächst sollten alle chirurgischen Eingriffe sauber und so steril wie möglich gehalten werden, um das Risiko einer postoperativen Infektion zu verringern. Zweitens, da das Eierstockgewebe sehr zerbrechlich ist, können chirurgische Instrumente während der Ovariektomie nicht direkt mit den Eierstöcken in Kontakt kommen, um eine intraperitoneale Implantation zu vermeiden. Drittens wurden die Mäuse nach der Operation während der Genesung auf eine 37 °C heiße Decke mit konstanter Temperatur gebracht, um eine postoperative Unterkühlung zu verhindern, die zum Tod führte.
Eine frühere Studie hat gezeigt, dass endogenes Östrogen in den Thekazellen der Eierstöcke prämenopausaler Frauen oder in Fettstromazellen der Brust von postmenopausalen Frauen und in geringen Mengen im peripheren Gewebe synthetisiert wird14. Das Serumöstrogen sank bei ovariektomierten Mäusen stark, kann aber nicht eliminiert werden (Abbildung 3B). Das endogene Östrogen, das im extragonadalen Gewebe synthetisiert wird, hat jedoch keinen Einfluss auf die Stabilität des Östrogenspiegels im OVF-Modell (Abbildung 4B).
Das OVF-Modell weist einige Einschränkungen auf. Sobald der chirurgische Eingriff nicht vorsichtig ist und zu einer intraperitonealen Implantation der Eierstöcke führt, kann er zum Versagen des Modells führen. In diesem Fall fällt das Serumöstrogen nicht stark ab und schwankt in verschiedenen Stadien des Brunstzyklus. Nach exogener Gabe von Östrogen und FSH dauert es ca. 1 Woche, bis der Körper ins Gleichgewicht kommt. Somit können pathologische Veränderungen des OVF-Modells, die innerhalb von 1 Woche auftreten, nicht auf die Auswirkungen von FSH hinweisen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das OVF-Modell die Vorteile hat, stabil, kostengünstig und einfach zu bedienen zu sein. Die systemischen Wirkungen von hochdosiertem FSH können nach intraperitonealer Injektion von FSH beobachtet werden; Das heißt, das OVF-Modell eignet sich für Studien, die die extragonadalen Wirkungen von FSH untersuchen. Die Anforderungen an Modellchirurgie und intraperitoneale Injektionsverfahren sind jedoch recht hoch. Wenn die Finanzierung ausreicht, sind spezifische K.O.-Modelle die beste Wahl.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken dem Tierlabor des Provinzkrankenhauses Shandong für die technische Unterstützung. Diese Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China (NSFC 82101645), der Natural Science Foundation of Shandong Province, China (ZR2020QH088) und dem Science and Technology Support Plan for Youth Innovation of Colleges in Shandong Province (2021KJ051) unterstützt.
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
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