نموذج الماوس هايبراندروجينيك لدراسة متلازمة تكيس المبيض
Summary
يصف لنا تطوير نموذج الماوس مثل متلازمة تكيس المبايض العجاف مع بيليه ديهدروتستوسترون لدراسة الفسيولوجيا المرضية لمتلازمة تكيس المبايض والذرية من هذه السدود مثل متلازمة تكيس المبايض.
Abstract
هايبراندروجينيميا يلعب دوراً حاسما في الوظيفة الإنجابية والايض لدى الإناث، وهي السمة المميزة لمتلازمة تكيس المبيض. وضع نموذج ماوس مثل متلازمة تكيس المبايض الهزيل الذي يحاكي النساء مع متلازمة تكيس المبايض مجدية سريرياً. في هذا البروتوكول، يصف لنا نموذج من هذا القبيل. عن طريق إدراج بطول 4 ملم من دهت (ديهدروتستوسترون) كريستال مسحوق بيليه (الطول الكلي لبيليه 8 ملم)، واستبدال شهريا، نحن قادرون على إنتاج نموذج ماوس مثل متلازمة تكيس المبايض مع المصل دهت مستويات 2 إضعاف أعلى من الفئران غير مزروع مع دهت (لا-DHT). لاحظنا الخلل في الصحة الإنجابية والتمثيل الغذائي دون تغيير وزن الجسم وتكوين الجسم. وفي حين نستعرض بدرجة عالية من العقم، مجموعة فرعية صغيرة من هذه الفئران الإناث مثل متلازمة تكيس المبايض يمكن الحصول على الحوامل وذريتهم إظهار تأخر سن البلوغ وزيادة التستوستيرون كبالغين. هذا النموذج مثل متلازمة تكيس المبايض العجاف الماوس أداة مفيدة لدراسة الفسيولوجيا المرضية لمتلازمة تكيس المبايض والذرية من هذه السدود مثل متلازمة تكيس المبايض.
Introduction
هايبراندروجينيسم هو السمة المميزة لمتلازمة تكيس المبيض (بكس) وفقا لمعايير المعهد الوطني للصحة والاندروجين الزائد والمجتمع بكس (AE-متلازمة تكيس المبايض). المرأة مع متلازمة تكيس المبايض يجدون صعوبة في الحصول على الحوامل، وزادت من خطر مضاعفات الحمل1. حتى لو أنها تحصل على الحوامل، قد ذريتهم الإناث نتائج ضارة بصحة2،3. وقد وضعت نماذج حيوانية باستخدام مختلف استراتيجيات4،5،،من67،،من89،10،11 , 12 ونستعرض العديد من الميزات لمتلازمة تكيس المبايض (anovulation و/أو ضعف التسامح الجلوكوز والإنسولين) مع زيادة وزن الجسم والسمنة المرتبطة بحجم adipocyte تضخم وزيادة الوزن adipocyte. هناك اثنين من الاستراتيجيات الرئيسية لإنتاج النماذج الحيوانية المستخدمة لدراسة متلازمة تكيس المبايض. واحد هو العلاج مع مستويات عالية من الاندروجين مباشرة (حقن الاندروجين الخارجية/الإدراج) أو غير مباشر (مثل حظر تحويل الاندروجين إلى الإستروجين مع مثبط aromatase) بعد الولادة13. آخر طريق هايبريكسبوسوري الجنين من الاندروجين أثناء الحمل14،15 لدراسة الأبناء. على سبيل المثال، وضع الإناث ذرية من القرد الريسوسي16،17والأغنام18والقوارض المعرضين لمستويات الاندروجين الذكور خلال فترة داخل الرحم الصفات مثل متلازمة تكيس المبايض لاحقاً في الحياة. هذه النماذج إلى حد كبير تعزيز فهمنا للآثار الاندروجين مرتفعة، وبرمجة الجنين والرحم من الآثار البيئية. ومع ذلك، قد هذه النماذج القيود الخاصة بها: 1) الحيوانات وضع السمنة وذلك فمن الصعب فصل آثار هايبراندروجينيميا من السمنة الناجمة عن الصحة الإنجابية والخلل في التمثيل الغذائي؛ 2) قبل الحمل، تظهر النساء مع متلازمة تكيس المبايض الفعل مستويات عالية من الاندروجين، وهكذا تعرضت بويضات الاندروجين الزائد قبل الإخصاب؛ 3) الجرعات الدوائية التستوستيرون (T) أو ديهدروتستوسترون (دهت) تستخدم بعد الولادة أو خلال فترة الحمل قد لا تعكس بيئة الاندروجين متلازمة تكيس المبايض. تم قياس مستويات هرمون التستوستيرون و DHT في سائل جرابي المبيض و/أو المصل، والتستوستيرون ومستويات DHT 1.5 إلى 3.9 إضعاف أعلى بين النساء مع متلازمة تكيس المبايض5،،من1920،21 ،،من2223 مقارنة بالمرأة التي لم تتأثر. لقد أنشأنا ماوس الكبار نموذجي23،24،25 أن يتطور الإنجابية والايض الخلل في خلال أسبوعين بدء التعرض المزمن دهت من الإدراج بيليه بطول 4 مم كريستال مسحوق دهت (الطول الكلي لبيليه 8 ملم). ينتج هذا النموذج مستويات DHT المصل التي على وشك 2-fold أعلى (يشار إليها على أنها 2xDHT) مقارنة بالفئران التحكم دون علاج دهت. الفئران 2xDHT لا يحمل التعديلات من استراديول المصل القاعدي، التستوستيرون، LH، وهل عدم وضع السمنة، وإظهار وزن المبيض مماثلة، مصل مستويات الكولسترول، والأحماض الدهنية الحرة، اللبتين، TNFα وايل-623،24، 25 نسبة إلى عناصر التحكم حتى يصل إلى 3.5 شهور بعد دهت الإدراج23،،من2425. بالإضافة إلى ذلك، بالتزاوج الإناث التي وضعت بالفعل ملامح متلازمة تكيس المبايض، علينا دراسة أثر بيئة الأمهات هايبراندروجينيك عن الصحة الإنجابية والأيضية ل ذرية15.
هذا النموذج الجديد (ذات الصلة بمعايير المعاهد الوطنية للصحة والمجتمع عبد اللطيف-متلازمة تكيس المبايض) نماذج المرض بإنتاج مماثلة نسبيا مستويات الاندروجين إلى أولئك النساء مع “متلازمة تكيس المبايض” 2-3-fold التستوستيرون أعلى أو مستويات DHT مقارنة بالمرأة التي لم تتأثر. ومع ذلك، يتم الاحتفاظ هذا النموذج دهت الخارجية المستمرة وليس من هايبراندروجينيسم الذاتية مبرمجة حالما يتم سحب دهت. والهدف العام لهذه المادة هو التركيز على 1) كيفية جعل بيليه دهت؛ 2) كيفية توليد العجاف-متلازمة تكيس المبايض مثل الماوس النموذجي؛ 3) استراتيجيات تقييم ذرية الإناث من هذه السدود. القياسات والتقييم تعمل الأخرى لم تعالج في هذه المخطوطة ولكن يمكن العثور عليها في5،15،،من2324،،من2526.
Protocol
Representative Results
Discussion
هايبراندروجينيسم من سمات رئيسية لمتلازمة تكيس المبايض. مستويات DHT المصل (اثنان إضعاف أعلى في الفئران دهت من الفئران لا دهت) المستخدمة في هذا البروتوكول هي أقل من تلك التي أبلغ عنها بغيرها من المحققين في الدراسات السابقة وهي محسوبة تناسبياً تقليد النساء مع متلازمة تكيس المبايض5</su…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذا العمل كان يدعمها المعاهد الوطنية للصحة (منح HD068130 R00 إلى جنوب غرب) ومركز أبحاث مرض السكري بالتيمور: الطيارين وجدوى منحة (جنوب غرب).
Materials
| Crystalline 5α-DHT powder | Sigma-Aldrich | A8380-1G | ||
| Dow Corning Silastic tubing | Fisher Scientific | 11-189-15D | 0.04in/1mm inner diameter x0.085in/2.15mm outer diameter | |
| Medical adhesive silicone | Factor II, InC. | A-100 | ||
| Goggles, lab coats, gloves and masks. | ||||
| 10 µL pipette tips without filter | USA Scientific | 11113700 | ||
| Microscope slide for smear | Fisher Scientific | 12-550-003 | ||
| Diff Quik for staining cells | Fisher Scientific | NC9979740 | ||
| Lancet | Fisher Scientific | NC9416572 | ||
| 3 mL Syring | Becton, Dickinson and Company (BD), | 30985 | ||
| attached needle: 20G | BD | 305176 | ||
| Ruler: any length than 10cm with milimeter scale. | ||||
| Xylazine | Vet one AnnSeA LA, MWI, Boise | NDC13985-704-10 | 100mg/ml | |
| Ketamine Hydrochloride | Hospira, Inc | NDC 0409-2051-05 | 100mg/ml | |
| Surgical staple | AutoClip® System, Fine Science Tool | 12020-00 | ||
| Insulin syringe | BD | 329461 | 1/2 CC, low dose U-100 insulin syringe | |
| Trochar | Innovative Research of America | MP-182 | ||
| Microscope | Carl Zeiss Primo Star | 415500-0010-001 | Germany | |
| Ear punch | Fisher Scientific | 13-812-201 | ||
| Testosterone rat/mouse ELISA kit | IBL | B79174 | ||
| DHT ELISA kit | Alpha Diagnostic International | 1940 | ||
| One touch ultra glucometer | Life Scan, Inc. | |||
| One touch ultra test stripes | Life Scan, Inc. | |||
| Eppendorf tube | Fisher Scientific | 05-402-18 | ||
| Razor blade | Fisher Scientific | 12-640 | ||
| Clidox | Fisher Scientific | NC0089321 | ||
| surgical underpad | Fisher Scientific | 50587953 | 
|
|
| Betadine Antiseptic Solution | Walgreens | |||
| 3M Vetbond (n-butyl cyanoacrylate) | 3M Science. Applied to Life | |||
| Animal tattoo ink paste | Ketchum manufacturing Inc. | Brockville, Ontario, Canada | ||
| Scale | Ohaus Corporation | HH120D | Pine Brook, NJ | |
| Electronic digital caliper | NEIKO Tools USA | 01407A | available from Amazon |
References
- Palomba, S., de Wilde, M. A., Falbo, A., Koster, M. P., La Sala, G. B., Fauser, B. C. Pregnancy complications in women with polycystic ovary syndrome. Hum. Reprod. Update. 21 (5), 575-592 (2015).
- Doherty, D. A., Newnham, J. P., Bower, C., Hart, R. Implications of polycystic ovary syndrome for pregnancy and for the health of offspring. Obstet. Gynecol. 125 (6), 1397-1406 (2015).
- de Wilde, M. A., et al. Cardiovascular and Metabolic Health of 74 Children From Women Previously Diagnosed With Polycystic Ovary Syndrome in Comparison With a Population-Based Reference Cohort. Reprod. Sci. , (2018).
- Caldwell, A. S., et al. Characterization of reproductive, metabolic, and endocrine features of polycystic ovary syndrome in female hyperandrogenic mouse models. Endocrinology. 155 (8), 3146-3159 (2014).
- van Houten, E. L., Kramer, P., McLuskey, A., Karels, B., Themmen, A. P., Visser, J. A. Reproductive and metabolic phenotype of a mouse model of PCOS. Endocrinology. 153 (6), 2861-2869 (2012).
- Cardoso, R. C., Puttabyatappa, M., Padmanabhan, V. Steroidogenic versus Metabolic Programming of Reproductive Neuroendocrine, Ovarian and Metabolic Dysfunctions. Neuroendocrinology. 102 (3), 226-237 (2015).
- Dumesic, D. A., Abbott, D. H., Padmanabhan, V. Polycystic ovary syndrome and its developmental origins. Rev. Endocr. Metab Disord. 8 (2), 127-141 (2007).
- Kauffman, A. S., et al. A Novel Letrozole Model Recapitulates Both the Reproductive and Metabolic Phenotypes of Polycystic Ovary Syndrome in Female Mice. Biol Reprod. 93 (3), 69 (2015).
- Kelley, S. T., Skarra, D. V., Rivera, A. J., Thackray, V. G. The Gut Microbiome Is Altered in a Letrozole-Induced Mouse Model of Polycystic Ovary Syndrome. PLoS One. 11 (1), e0146509 (2016).
- Kafali, H., Iriadam, M., Ozardali, I., Demir, N. Letrozole-induced polycystic ovaries in the rat: a new model for cystic ovarian disease. Arch. Med. Res. 35 (2), 103-108 (2004).
- Maliqueo, M., Benrick, A., Stener-Victorin, E. Rodent models of polycystic ovary syndrome: phenotypic presentation, pathophysiology, and the effects of different interventions. Semin. Reprod. Med. 32 (3), 183-193 (2014).
- Yanes, L. L., et al. Cardiovascular-renal and metabolic characterization of a rat model of polycystic ovary syndrome. Gend. Med. 8 (2), 103-115 (2011).
- Kauffman, A. S., et al. A Novel Letrozole Model Recapitulates Both the Reproductive and Metabolic Phenotypes of Polycystic Ovary Syndrome in Female Mice. Biol. Reprod. 93 (3), 69 (2015).
- Filippou, P., Homburg, R. Is foetal hyperexposure to androgens a cause of PCOS?. Hum. Reprod. Update. 23 (4), 421-432 (2017).
- Wang, Z., Shen, M., Xue, P., DiVall, S. A., Segars, J., Wu, S. Female Offspring From Chronic Hyperandrogenemic Dams Exhibit Delayed Puberty and Impaired Ovarian Reserve. Endocrinology. 159 (2), 1242-1252 (2018).
- Abbott, D. H., Barnett, D. K., Bruns, C. M., Dumesic, D. A. Androgen excess fetal programming of female reproduction: a developmental aetiology for polycystic ovary syndrome?. Hum. Reprod. Update. 11 (4), 357-374 (2005).
- Abbott, D. H., Dumesic, D. A., Franks, S. Developmental origin of polycystic ovary syndrome – a hypothesis. J. Endocrinol. 174 (1), 1-5 (2002).
- Padmanabhan, V., Veiga-Lopez, A. Sheep models of polycystic ovary syndrome phenotype. Mol. Cell. Endocrinology. 373 (1-2), 8-20 (2013).
- Pierre, A., et al. Dysregulation of the Anti-Mullerian Hormone System by Steroids in Women With Polycystic Ovary Syndrome. J. Clin. Endocrinol. Metab. 102 (11), (2017).
- Dumesic, D. A., et al. Hyperandrogenism Accompanies Increased Intra-Abdominal Fat Storage in Normal Weight Polycystic Ovary Syndrome Women. J. Clin. Endocrinol. Metab. 101 (11), 4178-4188 (2016).
- Fassnacht, M., Schlenz, N., Schneider, S. B., Wudy, S. A., Allolio, B., Arlt, W. Beyond adrenal and ovarian androgen generation: Increased peripheral 5 alpha-reductase activity in women with polycystic ovary syndrome. J. Clin. Endocrinol. Metab. 88 (6), 2760-2766 (2003).
- Dikensoy, E., Balat, O., Pence, S., Akcali, C., Cicek, H. The risk of hepatotoxicity during long-term and low-dose flutamide treatment in hirsutism. Arch. Gynecol. Obstet. 279 (3), 321-327 (2009).
- Ma, Y., et al. Androgen Receptor in the Ovary Theca Cells Plays a Critical Role in Androgen-Induced Reproductive Dysfunction. Endocrinology. , en20161608 (2016).
- Andrisse, S., et al. Low Dose Dihydrotestosterone Drives Metabolic Dysfunction via Cytosolic and Nuclear Hepatic Androgen Receptor Mechanisms. Endocrinology. , en20161553 (2016).
- Andrisse, S., Billings, K., Xue, P., Wu, S. Insulin signaling displayed a differential tissue-specific response to low-dose dihydrotestosterone in female mice. Am. J. Physiol.Endocrinol. Metab. 314 (4), E353-E365 (2018).
- van Houten, E. L., Visser, J. A. Mouse models to study polycystic ovary syndrome: a possible link between metabolism and ovarian function?. Reprod. Biol. 14 (1), 32-43 (2014).
- Caligioni, C. S. Assessing reproductive status/stages in mice. Curr. Protoc. Neurosci. , (2009).
- Wu, S., et al. Conditional knockout of the androgen receptor in gonadotropes reveals crucial roles for androgen in gonadotropin synthesis and surge in female mice. Mol. Endocrinol. 28 (10), 1670-1681 (2014).
- Nelson, J. F., Felicio, L. S., Randall, P. K., Sims, C., Finch, C. E. A longitudinal study of estrous cyclicity in aging C57BL/6J mice: I. Cycle frequency, length and vaginal cytology. Biol. Reprod. 27 (2), 327-339 (1982).
- Dinger, K., et al. Intraperitoneal Glucose Tolerance Test, Measurement of Lung Function, and Fixation of the Lung to Study the Impact of Obesity and Impaired Metabolism on Pulmonary Outcomes. Journal of Visualized Experiments. (133), (2018).
- Nilsson, M. E., et al. Measurement of a Comprehensive Sex Steroid Profile in Rodent Serum by High-Sensitive Gas Chromatography-Tandem Mass Spectrometry. Endocrinology. 156 (7), (2015).
- McNamara, K. M., Harwood, D. T., Simanainen, U., Walters, K. A., Jimenez, M., Handelsman, D. J. Measurement of sex steroids in murine blood and reproductive tissues by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 121 (3-5), 611-618 (2010).
- Klein, S. L., Bird, B. H., Glass, G. E. Sex differences in Seoul virus infection are not related to adult sex steroid concentrations in Norway rats. J. Virol. 74 (17), 8213-8217 (2000).
- Siracusa, M. C., Overstreet, M. G., Housseau, F., Scott, A. L., Klein, S. L. 17beta-estradiol alters the activity of conventional and IFN-producing killer dendritic cells. J. Immunol. 180 (3), 1423-1431 (2008).
