Мышиная орхиэктомия и овариоэктомия для снижения выработки половых гормонов
Summary
В этой рукописи описывается последовательный способ быстрого выполнения орхиэктомии и овариэктомии грызунов, выживающих грызунов.
Abstract
Передача сигналов половых гормонов играет важнейшую роль в развитии нескольких систем органов, а также в прогрессировании различных заболеваний, включая нейродегенеративные заболевания. Манипуляции с уровнями половых гормонов в мышиной модельной системе позволяют изучать их влияние на органы/ткани и в рамках прогрессирования заболевания. Орхиэктомия – хирургическое удаление яичек – и овариоэктомия – хирургическое удаление яичников – представляют собой метод истощения эндогенных половых гормонов, чтобы точный уровень гормонов мог быть обеспечен с помощью лекарств или других методов доставки. Здесь мы предлагаем быстрые и минимально инвазивные методы как орхиэктомии, так и овариоэктомии в мышиной модельной системе для снижения уровня половых гормонов. В этом протоколе подробно описывается хирургическая подготовка и иссечение яичек через мошоночный мешок, а также иссечение яичников через два разреза в правой и левой боковой тыльной стороне.
Introduction
Яички и яичники являются основными органами, ответственными за выработку половых гормонов. Каскад гормональных коммуникаций, приводящих к выработке тестостерона и эстрогена, является хорошо охарактеризованным процессом, который начинается в гипоталамусе с высвобождения гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ)1. Высвобождение ГнРГ вызывает высвобождение лютеинизирующего гормона (ЛГ) и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) из гипофиза. Когда эти гормоны попадают в кровоток, они затем влияют на другие ткани в организме. Основной мишенью ЛГ являются яички (у мужчин) и яичники (у женщин)2. В ответ на ЛГ яички вырабатывают и высвобождают тестостерон3. Аналогично яичники вырабатывают эстроген4. В то время как эти гормоны предназначены для подготовки клеток и организма к оплодотворению и обеспечения функционирования репродуктивной системы, многие другие системы организма могут быть затронуты.
Половые гормоны связаны с несколькими физиологическими функциями. Например, эстроген помогает поддерживать гомеостаз костей, предотвращая резорбцию кости остеокластами. По этой причине овариэктомированные мышиные модели могут быть использованы для изучения физиологии заболеваний костей, таких как остеопороз 5,6,7. Тестостерон и эстроген также являются объектами исследований многих сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний. В последнее время повышенная выработка тестостерона в сочетании с диетой с высоким содержанием жиров была связана с сосудистым окислительнымстрессом. В головном мозге изменения ЛГ после овариоэктомии вызвали изменения в пространственной памяти9. Снижение уровня эстрогенов после овариоэктомии также стало модельной системой для изучения гибели клеток в гиппокампе, поскольку это может индуцировать апоптоз, приводящий кдефициту памяти. Тестостерон также показал свою роль в росте почек как у мышей, так и у людей послетрансплантации почки.
Создание лишенной гормонов мышиной модели позволяет изучать половые гормоны и их гормональные каскады на различных заболеваниях или тканях. Это может быть достигнуто путем хирургического удаления яичек (орхиэктомия) или яичников (овариоэктомия). Эта процедура может быть проведена на мышах любой линии в возрасте от отъема (21 день) или в любом взрослом возрасте. Овариоэктомия выполняется самкам мышей, в то время как орхиэктомия выполняется самцам мышей. Удаляя эти органы, можнозначительно снизить уровень эстрогена и тестостерона, а также многих их производных, таких как прогестерон. Процесс выполнения орхиэктомии или овариоэктомии у мышей может быть быстрым и минимально инвазивным при правильной технике. Быстрое иссечение этих органов безопасным и эффективным способом может обеспечить быструю хирургическую обработку, сохраняя при этом минимальное количество мышей за счет 100% выживаемости при правильном выполнении. Здесь мы подробно опишем протокол быстрого иссечения яичек и яичников и продемонстрируем надлежащий послеоперационный мониторинг, чтобы исследователи могли выполнить эту операцию быстро и безопасно. Мы также включаем визуальные примеры половых органов и окружающих тканей, чтобы предоставить хирургу анатомические ориентиры при выполнении этой процедуры.
Protocol
Representative Results
Discussion
Хирургическое удаление яичек и яичников позволяет изучать физиологию мышей в условиях контролируемой гормональной депривации. Этот метод важен для многих областей науки, включая нейродегенерацию, минеральный обмен, сердечно-сосудистое и репродуктивное здоровье 15,16,17,18,19,20,21<sup cl…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Центр ресурсов для животных Юго-Западного медицинского центра Техасского университета за помощь в обучении хирургов и пересмотре протокола. Благодарим службу поддержки Wert Lab за неоценимую помощь. Эта работа была поддержана средствами Национального института здравоохранения (NIH P30EY030413). Biorender.com использовалась для создания мультипликационных схем.
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).
