Muizen orchidectomie en ovariëctomie om de productie van geslachtshormonen te verminderen
Summary
Dit manuscript beschrijft een consistente manier om snel overleving uit te voeren knaagdierorchidtomieën en ovariëctomieën.
Abstract
Geslachtshormoonsignalering speelt een cruciale rol in meerdere orgaansystemen en bij de progressie van verschillende ziekten, waaronder neurodegeneratieve ziekten. De manipulatie van geslachtshormoonspiegels in het muizenmodelsysteem maakt het mogelijk om hun impact op organen/weefsels en binnen ziekteprogressie te bestuderen. Orchiectomie – de chirurgische verwijdering van de teelballen – en ovariëctomie – de chirurgische verwijdering van de eierstokken – bieden een methode om de endogene geslachtshormonen uit te putten, zodat de precieze hormoonspiegels kunnen worden geleverd door middel van medicijnen of andere toedieningsmethoden. Hier bieden we snelle en minimaal invasieve methoden voor zowel orchidectomie als ovariëctomie in het muizenmodelsysteem voor de vermindering van geslachtshormonen. Dit protocol beschrijft de chirurgische voorbereiding en excisie van de teelballen door de scrotumzak en excisie van de eierstokken via twee incisies in het rechter en linker laterale dorsum.
Introduction
De teelballen en eierstokken zijn de primaire organen die verantwoordelijk zijn voor de productie van geslachtshormonen. De cascade van hormonale communicatie die leidt tot de productie van testosteron en oestrogeen is een goed gekarakteriseerd proces dat begint in de hypothalamus met de afgifte van gonadotropine-releasing hormoon (GnRH)1. De afgifte van GnRH veroorzaakt de afgifte van luteïniserend hormoon (LH) en follikelstimulerend hormoon (FSH) uit de hypofyse. Als deze hormonen in de bloedbaan terechtkomen, beïnvloeden ze andere weefsels in het lichaam. Het primaire doelwit van LH zijn de teelballen (bij mannen) en de eierstokken (bij vrouwen)2. Als reactie op LH produceren de teelballen testosterones geven het testosteron af. Evenzo produceren de eierstokken oestrogeen4. Hoewel de beoogde effecten van deze hormonen zijn om de cellen en het lichaam voor te bereiden op bevruchting en te zorgen voor een functionerend voortplantingssysteem, kunnen veel andere lichaamssystemen worden beïnvloed.
Geslachtshormonen zijn in verband gebracht met verschillende fysiologische functies. Oestrogeen helpt bijvoorbeeld de bothomeostase te handhaven door de resorptie van bot door osteoclasten te voorkomen. Om deze reden kunnen ovariëctomische muismodellen worden gebruikt om de fysiologie van botziekten zoals osteoporose te bestuderen 5,6,7. Testosteron en oestrogeen zijn ook onderzoeksdoelen voor veel cardiovasculaire en neurodegeneratieve ziekten. Onlangs is een verhoogde testosteronproductie in combinatie met een vetrijk dieet in verband gebracht met vasculaire oxidatieve stress. In de hersenen hebben veranderingen in LH na ovariëctomie veranderingen in het ruimtelijk geheugen veroorzaakt9. Vermindering van oestrogenen na ovariëctomie is ook een modelsysteem geworden voor het bestuderen van celdood in de hippocampus, omdat dit apoptose kan induceren, wat resulteert in geheugenstoornissen10. Testosteron heeft ook een rol getoond bij de groei van de nieren, zowel in muismodellen als bij mensen na niertransplantatie11.
De creatie van een hormoonarm muizenmodel maakt het mogelijk om geslachtshormonen en hun hormooncascades op verschillende ziekten of weefsels te bestuderen. Dit kan worden bereikt door chirurgische verwijdering van de teelballen (orchidectomie) of eierstokken (ovariëctomie). Deze procedure kan worden uitgevoerd bij muizen van elke stam wanneer ze zo jong zijn als de speenleeftijd (eenentwintig dagen) of elke volwassen leeftijd. Ovariëctomie wordt uitgevoerd bij vrouwelijke muizen, terwijl orchidectomie wordt uitgevoerd bij mannelijke muizen. Door deze organen te verwijderen, kunnen de niveaus van oestrogeen en testosteron, en veel van hun derivaten, zoals progesteron, sterk worden verlaagd12,13. Het proces van het uitvoeren van orchidectomieën of ovariëctomieën bij muizen kan met de juiste techniek snel en minimaal invasief zijn. Snelle excisie van deze organen op een veilige en efficiënte manier kan een snelle chirurgische verwerking mogelijk maken, terwijl het aantal muizen minimaal wordt gehouden door een overlevingspercentage van 100% te hebben wanneer het correct wordt uitgevoerd. Hier beschrijven we een protocol voor de snelle excisie van de testikels en eierstokken en demonstreren we de juiste postoperatieve monitoring om onderzoekers in staat te stellen deze operatie snel en veilig uit te voeren. We voegen ook visuele voorbeelden toe van de geslachtsorganen en omliggende weefsels om de chirurg anatomische oriëntatiepunten te bieden bij het uitvoeren van deze procedure.
Protocol
Representative Results
Discussion
Chirurgische verwijdering van testikels en eierstokken maakt het mogelijk om de fysiologie van muizen te bestuderen onder gecontroleerde hormoondeprivatie. Deze techniek is belangrijk voor veel wetenschapsgebieden, waaronder neurodegeneratie, mineraalmetabolisme, cardiovasculaire en reproductieve gezondheid 15,16,17,18,19,20,21.</s…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We danken het Animal Resource Center van het Southwestern Medical Center van de Universiteit van Texas voor hun hulp bij chirurgische training en protocolbeoordeling. We danken het ondersteuningsteam van Wert Lab voor hun onschatbare hulp. Dit werk is ondersteund door fondsen van het National Institute of Health (NIH P30EY030413). Biorender.com werd gebruikt voor het maken van cartoonschema’s.
Materials
| 1mL Syringe | BD | 309659 | |
| 30G 1/2" Needle | BD | 305106 | |
| AutoClip System | Fine Science Tools | 12020-00 | |
| Betadine Solution | Fisher Scientific | NC0158124 | |
| Cotton-Tipped Applicators | Fisher Scientific | 10-000-692 | |
| Double -ended Micro Spatula | Fine Science Tools | 10091-12 | |
| Galilean Loupes | Fine Science Tools | 28050-30 | Optional, can provide better clarity during procedure |
| Gauze Sponges, 4"x4" | Fisher Scientific | 13-761-52 | |
| Graefe Forceps | Fine Science Tools | 11150-10 | |
| High Temp Cautery Kit | Fine Science Tools | 18010-00 | Using the fine tip attachment |
| Needle Holders | Fine Science Tools | 12001-13 | |
| PGA Absorbable Suture:4-0 / NFS-2 Reverse Cutting 19MM / 30 IN | Covetrus | 29242 | 4-0 or 5-0 Absorbable sutures are best |
| Rodent Warming pad | Kent Scientific | RT-0515 | |
| Sterile Alcohol Prep Pads | Fisher Scientific | 22-363-750 | |
| Straight Locking Micro Needle Holders | Fine Science Tools | 12060-01 | |
| Surgical Scissors | Fine Science Tools | 140-60-09 | |
| Vannas Spring Scissors – 2.5mm Cutting Edge | Fine Science Tools | 15000-08 | |
| Veet Sensitive Hair Remover Gel Cream | Amazon | N/A | |
| Wahl Professional Animal Compact Trimmer and Grooming Kit, Blue | Amazon | #9861-900 |
Referencias
- Kaprara, A., Huhtaniemi, I. T. The hypothalamus-pituitary-gonad axis: Tales of mice and men. Metabolism. 86, 3-17 (2018).
- Stamatiades, G. A., Kaiser, U. B. Gonadotropin regulation by pulsatile GnRH: Signaling and gene expression. Molecular and Cellular Endocrinology. 463, 131-141 (2018).
- Plant, T. M., Marshall, G. R. The functional significance of FSH in spermatogenesis and the control of its secretion in male primates. Endocrine Reviews. 22 (6), 764-786 (2001).
- Fuentes, N., Silveyra, P. Estrogen receptor signaling mechanisms. Advances in Protein Chemistry and Structural Biology. 116, 135-170 (2019).
- Guo, X., Yu, X., Yao, Q., Qin, J. Early effects of ovariectomy on bone microstructure, bone turnover markers and mechanical properties in rats. BMC Musculoskeletal Disorder. 23 (1), 316 (2022).
- Yu, H., et al. High-mobility group box chromosomal protein-1 deletion alleviates osteoporosis in OVX rat model via suppressing the osteoclastogenesis and inflammation. Journal of Orthopedic Surgery and Research. 17 (1), 232 (2022).
- Sun, J., et al. Quercetin attenuates osteoporosis in orchiectomy mice by regulating glucose and lipid metabolism. Frontiers in Endocrinology (Lausanne). 13, 849544 (2022).
- Costa, R. M., et al. Testosterone contributes to vascular dysfunction in young mice fed a high fat diet by promoting nuclear factor E2-related factor 2 downregulation and oxidative stress. Frontiers in Physiology. 13, 837603 (2022).
- Bohm-Levine, N., Goldberg, A. R., Mariani, M., Frankfurt, M., Thornton, J. Reducing luteinizing hormone levels after ovariectomy improves spatial memory: Possible role of brain-derived neurotrophic factor. Hormones and Behavior. 118, 104590 (2020).
- Pandey, R., et al. Estrogen deficiency induces memory loss via altered hippocampal HB-EGF and autophagy. Journal of Endocrinology. 244 (1), 53-70 (2020).
- Laouari, D., et al. The sexual dimorphism of kidney growth in mice and humans. Kidney International. 102 (1), 78-95 (2022).
- Ström, J. O., Theodorsson, A., Ingberg, E., Isaksson, I. M., Theodorsson, E. Ovariectomy and 17β-estradiol replacement in rats and mice: a visual demonstration. Journal of Visualized Experiments. (64), e4013 (2012).
- Valkenburg, K. C., Amend, S. R., Pienta, K. J. Murine prostate micro-dissection and surgical castration. Journal of Visualized Experiments. (111), e53984 (2016).
- Pritchett-Corning, K. R., Luo, Y., Mulder, G. B., White, W. J. Principles of rodent surgery for the new surgeon. Journal of Visualized Experiments. (47), e2586 (2011).
- Haider, A., et al. Role of sex hormones in modulating myocardial perfusion and coronary flow reserve. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 49 (7), 2209-2218 (2022).
- Joll, J. E., Bersi, M. R., Nyman, J. S., Merryman, W. D. Evaluation of early bilateral ovariectomy in mice as a model of left heart disease. American Journal of Physiology Heart-Circulartory Physiology. 322 (6), H1080-H1085 (2022).
- Lu, H., Ma, K., Jin, L., Zhu, H., Cao, R. 17β-estradiol rescues damages following traumatic brain injury from molecule to behavior in mice. Journal of Cell Physiology. 233 (2), 1712-1722 (2018).
- Meydan, S., et al. Effects of testosterone on orchiectomy-induced oxidative damage in the rat hippocampus. Journal of Chemical Neuroanatomy. 40 (4), 281-285 (2010).
- Ohlson, N., Bergh, A., Persson, M. L., Wikström, P. Castration rapidly decreases local insulin-like growth factor-1 levels and inhibits its effects in the ventral prostate in mice. Prostate. 66 (16), 1687-1697 (2006).
- Tehranipour, M., Moghimi, A. Neuroprotective effects of testosterone on regenerating spinal cord motoneurons in rats. Journal of Motor Behavior. 42 (3), 151-155 (2010).
- Yamada, K., et al. The impact of ovariectomy on olfactory neuron regeneration in mice. Chemical Senses. 45 (3), 203-209 (2020).
- Koebele, S. V., Bimonte-Nelson, H. A. Modeling menopause: The utility of rodents in translational behavioral endocrinology research. Maturitas. 87, 5-17 (2016).
