Exploración de los efectos independientes de la hormona folículo estimulante in vivo en un modelo de ratón
Summary
La hormona folículo estimulante (FSH) en varios tejidos y órganos extragonadales se asocia con la patogénesis de múltiples enfermedades. El modelo de ratón ovariectomizado y tratado con FSH (OVF) se puede utilizar para explorar las acciones extragonadales de la FSH.
Abstract
Durante la transición de una fase reproductiva a una no reproductiva (menopausia), muchas mujeres experimentan cambios fisiológicos y patológicos significativos, incluida la disminución de la masa ósea, el aumento de los lípidos en la sangre y el aumento de la adiposidad visceral. Los niveles de la hormona folículo estimulante (FSH, por sus siglas en inglés) aumentan durante la transición a la menopausia. Muchos estudios han demostrado que la FSH en varios tejidos y órganos extragonadales se asocia con la patogénesis de múltiples enfermedades. Por lo tanto, la construcción de un modelo animal que pueda ayudar a estudiar los efectos independientes de la FSH in vivo es particularmente importante. En este estudio, ratones hembra C57BL/6 fueron ovariectomizados y suplementados con valerato de estradiol (OVX + E2) para eliminar el efecto del eje hipotálamo-hipófisis-gonadal. Los ratones OVX + E2 recibieron disolvente (N.S.) o diferentes dosis de FSH recombinante a través de inyección intraperitoneal para crear un modelo de ratón (OVF) caracterizado por niveles relativamente estables de estrógeno y FSH en aumento. Por lo tanto, generamos con éxito un modelo experimental de ratón para imitar la etapa temprana de la transición a la menopausia, caracterizada por niveles séricos elevados de FSH. El modelo OVF tiene las ventajas de ser estable, de bajo costo y fácil de operar, lo que es adecuado para estudios que exploren las acciones extragonadales de FSH. A continuación, describimos protocolos detallados para el modelo OVF de ratón.
Introduction
Los niveles de la hormona folículo estimulante (FSH) aumentan durante la transición a la menopausia (el término transición menopáusica se definió en 2011 en el taller de etapas de envejecimiento reproductivo (STRAW) + sistema 10)1. Es durante la transición a la menopausia, un período caracterizado por el aumento de los niveles de FSH yestrógenos relativamente estables, que las mujeres experimentan cambios en el ciclo menstrual y cambios fisiológicos significativos que involucran varias células y tejidos. Estos cambios pueden afectar seriamente la calidad de vida y la salud de las mujeres. Explorar los efectos de la FSH puede mejorar la calidad de vida y la salud de las mujeres.
La FSH es secretada por las células gonadotrópicas en la hipófisis anterior y es fundamental en el control de la función gonadal y la reproducción2. La función de la FSH está mediada por el receptor de la FSH (FSHR), que pertenece al receptor acoplado a la proteína G (GPCR)3. La FSHR se expresa generalmente en gónadas, es decir, el ovario y los testículos. Se ha demostrado que la FSHR se expresa universalmente en múltiples células y tejidos extragonadales, incluyendo el hígado4, el hipocampo5, los osteoclastos6, los adipocitos7 y las células endoteliales8. Estudios emergentes han revelado acciones extragonadales de la FSH y su potencial relevancia clínica en la dislipidemia4, la enfermedad de Alzheimer5, la osteoporosis 9,10, la aterosclerosis11, la obesidad9 y el cáncer12. Por lo tanto, la construcción de un modelo animal que pueda ayudar a estudiar los efectos independientes de la FSH in vivo es particularmente importante para explorar las acciones de la FSH sola.
En el protocolo, introdujimos el procedimiento para establecer un modelo de ratón con estrógenos relativamente estables y niveles de FSH en aumento13. El modelo de ratón imita la transición a la menopausia mediante cirugía ovariectomizada y luego se complementa con valerato de estradiol y FSH recombinante. A medida que los ratones ovariectomizados fueron suplementados con estrógeno exógeno para mantener niveles de estrógeno similares a los de los ratones operados simuladamente, los niveles de FSH endógena se mantuvieron estables debido a la retroalimentación de estrógeno en la glándula pituitaria. En esta condición, podría controlar los niveles de FSH mediante la administración de FSH exógena sin alterar los niveles de estrógenos. Por lo tanto, el modelo de ratón OVF puede excluir la influencia del estrógeno y observar los efectos fisiológicos y patológicos extragonadales de la FSH. Creemos que el procedimiento detallado y visualizado es útil para que los investigadores establezcan el modelo de ratón OVF en su laboratorio y lo apliquen para investigar los cambios fisiológicos y patológicos durante la transición a la menopausia, según sea necesario.
Protocol
Representative Results
Discussion
Durante la transición de una fase reproductiva a una no reproductiva (menopausia), muchas mujeres experimentan cambios fisiológicos y patológicos significativos. Los niveles de FSH aumentan durante la transición a la menopausia1. Estudios emergentes han revelado que la FSH en varios tejidos y órganos extragonadales es crítica en la patogénesis de múltiples enfermedades, incluyendo la dislipidemia4, la enfermedad de Alzheimer5, la osteoporosis 9,10, la aterosclerosis11, la obesidad9 y el cáncer12. Por lo tanto, la construcción de un modelo animal que pueda ayudar a estudiar los efectos independientes de la FSH in vivo es particularmente importante. El modelo de ratón OVF imita la etapa temprana de la transición a la menopausia con niveles relativamente estables de estrógeno y FSH en aumento, y es particularmente adecuado para estudios que exploren las acciones extragonadales de FSH.
En este método, la ovariectomía se realizó mediante una única incisión dorsal en la espalda, aproximadamente 1 cm desde la base del muslo hacia arriba (Figura 1B). La piel se cortó casi junto con los músculos dorsales con unas tijeras de disección afiladas, y así se accedió a la cavidad peritoneal. Después de la operación, la incisión muscular no requirió sutura y la herida cutánea se cerró bilateralmente con una sutura de catgut (Figura 2). La operación es técnicamente más fácil, requiere menos tiempo y es menos dañina para los ratones hembra en comparación con otros métodos utilizados.
Algunos detalles que se deben atender durante el procedimiento quirúrgico. En primer lugar, todos los procedimientos quirúrgicos deben mantenerse limpios y lo más estériles posible para reducir el riesgo de infección postoperatoria. En segundo lugar, debido a que el tejido ovárico es muy frágil, los instrumentos quirúrgicos no pueden entrar en contacto directo con los ovarios durante la ovariectomía, para evitar la implantación intraperitoneal. En tercer lugar, después de la cirugía, los ratones fueron trasladados a una manta de temperatura constante a 37 °C durante la recuperación para evitar la hipotermia postoperatoria que condujo a la muerte.
Un estudio previo ha demostrado que el estrógeno endógeno se sintetiza en las células de la teca ovárica de mujeres premenopáusicas o en las células del estroma adiposo de la mama de mujeres postmenopáusicas y en menor cantidad en el tejido periférico14. El estrógeno sérico disminuyó bruscamente en los ratones ovariectomizados, pero no se puede eliminar (Figura 3B). Sin embargo, el estrógeno endógeno sintetizado en el tejido extragonadal no afecta a la estabilidad de los niveles de estrógeno en el modelo de OVF (Figura 4B).
Existen algunas limitaciones en el modelo OVF. Una vez que la operación quirúrgica no es cuidadosa y conduce a la implantación intraperitoneal ovárica, puede conducir al fracaso del modelo. En este caso, el estrógeno sérico no cae bruscamente y fluctúa durante las diferentes etapas del ciclo estral. Después de la administración exógena de estrógeno y FSH, el cuerpo tarda aproximadamente 1 semana en alcanzar el equilibrio. Por lo tanto, los cambios patológicos del modelo de OVF que ocurren dentro de 1 semana no pueden indicar los efectos de FSH.
En conclusión, el modelo OVF tiene las ventajas de ser estable, de bajo costo y fácil de operar. Los efectos sistémicos de la FSH de alto nivel se pueden observar después de la inyección intraperitoneal de FSH; es decir, el modelo OVF es adecuado para estudios que exploran las acciones extragonadales de la FSH. Sin embargo, los requisitos para la cirugía modelo y los procedimientos de inyección intraperitoneal son bastante altos. Si la financiación es suficiente, los modelos de eliminación selectiva específicos son la mejor opción.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Queremos agradecer al laboratorio de animales del Hospital Provincial de Shandong por su apoyo técnico. Este trabajo contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (NSFC 82101645), la Fundación de Ciencias Naturales de la Provincia de Shandong, China (ZR2020QH088) y el Plan de Apoyo a la Ciencia y la Tecnología para la Innovación Juvenil de las Universidades de la Provincia de Shandong (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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