Esplorazione degli effetti indipendenti dell'ormone follicolo-stimolante in vivo in un modello murino
Summary
L’ormone follicolo-stimolante (FSH) in vari tessuti e organi extragonadici è associato alla patogenesi di molteplici malattie. Il modello murino ovariectomizzato e trattato con FSH (OVF) può essere utilizzato per esplorare le azioni extragonadiche di FSH.
Abstract
Durante il passaggio da una fase riproduttiva a una non riproduttiva (menopausa), molte donne sperimentano significativi cambiamenti fisiologici e patologici, tra cui la diminuzione della massa ossea, l’aumento dei lipidi nel sangue e l’aumento dell’adiposità viscerale. I livelli di ormone follicolo-stimolante (FSH) aumentano durante la transizione della menopausa. Molti studi hanno dimostrato che l’FSH in vari tessuti e organi extragonadici è associato alla patogenesi di molteplici malattie. Pertanto, la costruzione di un modello animale che possa aiutare a studiare gli effetti indipendenti dell’FSH in vivo è particolarmente importante. In questo studio, topi femmina C57BL/6 sono stati ovariectomizzati e completati con estradiolo valerato (OVX + E2) per eliminare l’effetto dell’asse ipotalamo-ipofisi-gonadi. I topi OVX + E2 hanno ricevuto solvente (N.S.) o diverse dosi di FSH ricombinante tramite iniezione intraperitoneale per creare un modello murino (OVF) caratterizzato da estrogeni relativamente stabili e livelli crescenti di FSH. Pertanto, abbiamo generato con successo un modello murino sperimentale per imitare la fase iniziale della transizione della menopausa, caratterizzata da elevati livelli sierici di FSH. Il modello OVF presenta i vantaggi di essere stabile, a basso costo e facile da usare, il che è adatto per studi volti a esplorare le azioni extragonadiche dell’FSH. Qui descriviamo i protocolli dettagliati per il modello OVF del topo.
Introduction
I livelli di ormone follicolo-stimolante (FSH) aumentano durante la transizione menopausale (il termine transizione menopausale è stato definito nel 2011 in fase di invecchiamento riproduttivo workshop (STRAW) + 10 system)1. È durante la transizione della menopausa, un periodo caratterizzato da un aumento dei livelli di FSH e da una posizione relativamente stabile di estrogeni1, che le donne sperimentano cambiamenti del ciclo mestruale e cambiamenti fisiologici significativi che coinvolgono varie cellule e tessuti. Questi cambiamenti possono influire seriamente sulla qualità della vita e sulla salute delle donne. Esplorare gli effetti dell’FSH può migliorare la qualità della vita e la salute delle donne.
L’FSH è secreto dalle cellule gonadotrope dell’ipofisi anteriore ed è fondamentale per controllare la funzione gonadica e la riproduzione2. La funzione dell’FSH è mediata dal recettore dell’FSH (FSHR), che appartiene al recettore accoppiato alla proteina G (GPCR)3. La FSHR è generalmente espressa nelle gonadi, vale a dire l’ovaio e il testicolo. È stato dimostrato che la FSHR è universalmente espressa in più cellule e tessuti extragonadici, tra cui fegato4, ippocampo5, osteoclasti6, adipociti7 e cellule endoteliali8. Studi emergenti hanno rivelato azioni gonadiche extra di FSH e la sua potenziale rilevanza clinica nella dislipidemia4, nel morbo di Alzheimer5, nell’osteoporosi 9,10, nell’aterosclerosi11, nell’obesità9 e nel cancro12. Pertanto, la costruzione di un modello animale che possa aiutare a studiare gli effetti indipendenti dell’FSH in vivo è particolarmente importante per esplorare le azioni del solo FSH.
Nel protocollo, abbiamo introdotto la procedura per stabilire un modello murino con estrogeni relativamente stabili e livelli crescenti di FSH13. Il modello murino imita la transizione della menopausa mediante chirurgia ovariectomizzata e quindi integrato con estradiolo valerato e FSH ricombinante. Poiché i topi ovariectomizzati sono stati integrati con estrogeni esogeni per mantenere livelli di estrogeni simili con i topi operati fittizi, i livelli di FSH endogeno erano stabili a causa del feedback degli estrogeni alla ghiandola pituitaria. In questa condizione, potrebbe controllare i livelli di FSH somministrando FSH esogeno senza alterare i livelli di estrogeni. Pertanto, il modello murino OVF può escludere l’influenza degli estrogeni e osservare gli effetti fisiologici e patologici extragonadici di FSH. Riteniamo che la procedura dettagliata e visualizzata sia utile ai ricercatori per stabilire il modello murino OVF nel loro laboratorio e applicarlo per studiare i cambiamenti fisiologici e patologici durante la transizione della menopausa, se necessario.
Protocol
Representative Results
Discussion
Durante il passaggio da una fase riproduttiva a una non riproduttiva (menopausa), molte donne sperimentano significativi cambiamenti fisiologici e patologici. I livelli di FSH aumentano durante la transizione menopausale1. Studi emergenti hanno rivelato che l’FSH in vari tessuti e organi extragonadici è fondamentale nella patogenesi di molteplici malattie, tra cui la dislipidemia4, il morbo di Alzheimer5, l’osteoporosi 9,10, l’aterosclerosi11, l’obesità9 e il cancro12. Pertanto, la costruzione di un modello animale che possa aiutare a studiare gli effetti indipendenti dell’FSH in vivo è particolarmente importante. Il modello murino OVF imita la fase iniziale della transizione alla menopausa con estrogeni relativamente stabili e livelli di FSH in aumento ed è particolarmente adatto per studi volti a esplorare le azioni extragonadiche di FSH.
In questo metodo, l’ovariectomia è stata eseguita utilizzando una singola incisione dorsale posteriore, a circa 1 cm dalla base della coscia verso l’alto (Figura 1B). La pelle è stata tagliata quasi insieme ai muscoli dorsali utilizzando forbici da dissezione affilate, e si è così acceduto alla cavità peritoneale. Dopo l’operazione, l’incisione muscolare non ha richiesto sutura e la ferita cutanea è stata chiusa bilateralmente con una sutura catgut (Figura 2). L’operazione è tecnicamente più semplice, meno dispendiosa in termini di tempo e meno dannosa per i topi femmina rispetto ad altri metodi utilizzati.
Alcuni dettagli che dovrebbero essere curati durante la procedura chirurgica. In primo luogo, tutte le procedure chirurgiche devono essere mantenute pulite e il più sterili possibile per ridurre il rischio di infezione postoperatoria. In secondo luogo, poiché il tessuto ovarico è molto fragile, gli strumenti chirurgici non possono entrare in contatto diretto con le ovaie durante l’ovariectomia, per evitare l’impianto intraperitoneale. In terzo luogo, dopo l’intervento chirurgico, i topi sono stati spostati in una coperta a temperatura costante di 37 °C durante il recupero per prevenire l’ipotermia postoperatoria che portava alla morte.
Uno studio precedente ha dimostrato che gli estrogeni endogeni sono sintetizzati nelle cellule teche ovariche delle donne in premenopausa o nelle cellule stromali adipose del seno delle donne in postmenopausa e in quantità minori nel tessuto periferico14. Gli estrogeni sierici sono diminuiti bruscamente per i topi ovariectomizzati, ma non possono essere eliminati (Figura 3B). Tuttavia, gli estrogeni endogeni sintetizzati nel tessuto extragonadico non influenzano la stabilità dei livelli di estrogeni nel modello OVF (Figura 4B).
Il modello OVF presenta alcune limitazioni. Una volta che l’operazione chirurgica non è attenta e porta all’impianto intraperitoneale ovarico, può portare al fallimento del modello. In questo caso, l’estrogeno sierico non diminuisce bruscamente e fluttua durante le diverse fasi del ciclo estrale. Dopo la somministrazione esogena di estrogeni e FSH, ci vuole circa 1 settimana perché il corpo raggiunga l’equilibrio. Pertanto, i cambiamenti patologici del modello OVF che si verificano entro 1 settimana non possono indicare gli effetti dell’FSH.
In conclusione, il modello OVF ha il vantaggio di essere stabile, a basso costo e facile da usare. Gli effetti sistemici di FSH ad alti livelli possono essere osservati dopo l’iniezione intraperitoneale di FSH; cioè, il modello OVF è adatto per studi che esplorano le azioni extragonadiche di FSH. Tuttavia, i requisiti per la chirurgia del modello e le procedure di iniezione intraperitoneale sono piuttosto elevati. Se il finanziamento è sufficiente, i modelli specifici di knockout sono la scelta migliore.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vogliamo ringraziare il laboratorio animale dell’ospedale provinciale di Shandong per il supporto tecnico. Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China (NSFC 82101645), dalla Natural Science Foundation of Shandong Province, China (ZR2020QH088) e dal Science and Technology Support Plan for Youth Innovation of Colleges in Shandong Province (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
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