Ein Hyperandrogenic Mausmodell, PCO-Syndrom zu studieren
Summary
Wir beschreiben die Entwicklung von einem schlanken PCOS-wie Maus-Modell mit Pellet-Dihydrotestosteron, die Pathophysiologie der PCOS und die Nachkommen aus diesen PCOS-wie Dämme zu studieren.
Abstract
Hyperandrogenemia spielt eine entscheidende Rolle in der reproduktiven und metabolische Funktion bei Frauen und ist das Markenzeichen der PCO-Syndrom. Entwicklung eines schlanken PCOS-wie Maus-Modells, das Frauen mit PCOS imitiert ist klinisch relevant. In diesem Protokoll beschreiben wir ein solches Modell. Durch das Einfügen einer Länge von DHT (Dihydrotestosteron) Crystal Pulver Pellets 4 mm (Gesamtlänge der Pellets beträgt 8 mm), und monatlich zu ersetzen, können wir eine PCOS-wie Maus-Modell mit Serum DHT Level 2 fache höher als Mäuse nicht implantiert mit DHT (keine-DHT) zu produzieren. Wir beobachteten reproduktive und metabolische Dysfunktion ohne Gewicht und Körperzusammensetzung zu ändern. Während ein hohes Maß an Unfruchtbarkeit ausstellen, eine kleine Teilmenge dieser PCOS-wie weibliche Mäuse schwanger kann und ihre Nachkommen verzögerte Pubertät und erhöhte Testosteron als Erwachsene zeigen. Diese PCOS-wie schlanke Maus-Modell ist ein nützliches Tool um die Pathophysiologie von PCOS und die Nachkommen aus diesen PCOS-wie Dämme zu studieren.
Introduction
Hyperandrogenism ist das Markenzeichen von PCO-Syndrom (PCOS) nach NIH-Kriterien und der überschüssige Androgen und PCOS (AE-PCOS) Gesellschaft. Frauen mit PCOS haben Schwierigkeiten, schwanger und haben ein erhöhtes Risiko von Schwangerschaft Komplikationen1. Selbst wenn sie schwanger werden, haben ihre weiblichen Nachkommen eines negativen gesundheitlichen Ergebnisse2,3. Tiermodelle sind entwickelt worden, mit verschiedenen Strategien4,5,6,7,8,9,10,11 , 12 und viele Funktionen von PCOS (Anovulation und oder wertgemindert Glukose und Insulin Toleranz) mit erhöhtem Körpergewicht und Adipositas verbunden mit erweiterten Adipocyte Größe und Gewicht erhöhte Adipocyte ausstellen. Es gibt zwei Hauptstrategien, Tiermodellen zu produzieren, die verwendet werden, um PCOS zu studieren. Behandlung mit einem hohen Grad von Androgenen direkt (exogene Androgen Injektion/einstecken) oder indirekt (z. B. Sperrung Androgen-Umwandlung zu Östrogen mit Aromatase-Hemmer) ist nach der Geburt13. Ein weiterer ist von fetalen Hyperexposure von Androgenen während Schwangerschaft14,15 , die Nachkommen zu studieren. Zum Beispiel entwickeln weibliche Nachkommen von Rhesus-Affen16,17, Schafe18und Nagetiere ausgesetzt männliche Androgen während der intrauterinen Zeit PCOS-ähnliche Züge später im Leben. Diese Modelle deutlich erweitert unser Verständnis von erhöhten Androgen Effekte und fetale Programmierung und uterine Auswirkungen auf die Umwelt. Diese Modelle haben jedoch ihre eigenen Grenzen: 1) Tiere entwickeln Korpulenz und daher ist es schwierig, die Auswirkungen der Hyperandrogenemia von Adipositas verursachten Fortpflanzungs- und Stoffwechselstörungen; zu trennen (2) vor der Schwangerschaft Frauen mit PCOS weisen bereits hohe Androgen, somit Eizellen Androgen überschüssige vor der Befruchtung ausgesetzt worden; (3) die pharmakologischen Dosen von Testosteron (T) oder Dihydrotestosteron (DHT) verwendet, nach der Geburt oder während der Schwangerschaft können die Androgen-Umgebung von PCOS nicht wider. Testosteron und DHT Niveaus im Eierstock follikelflüssigkeit und/oder Serum gemessen wurden, und Testosteron und DHT-Spiegel sind 1,5 bis 3,9 fache höher bei Frauen mit PCOS5,19,20,21 ,22,23 im Vergleich zu Frauen unberührt. Wir haben einen Erwachsenen Maus Modell23,24,25 , die innerhalb von zwei Wochen über die Einleitung einer chronischen DHT aus Einfügung eines Pellet-mit 4 mm Länge des reproduktiven und metabolische Dysfunktion entwickelt Kristallpulver DHT (Gesamtlänge der Pellets beträgt 8mm). Dieses Modell produziert Serum-DHT-Spiegel, die über 2-fach höher (als 2xDHT bezeichnet) sind als die Kontroll-Mäusen ohne DHT Behandlung. Die 2xDHT Mäuse weisen nicht auf Veränderungen der basalen Serum Östradiol, Testosteron, LH und tun nicht Adipositas zu entwickeln, und zeigen ähnliches Eierstockkrebs Gewicht, Serumspiegel von Cholesterin, freie Fettsäuren, Leptin, TNF und IL-623,24, 25 gegenüber steuert sogar bis zu 3,5 Monate nach DHT Einfügung23,24,25. Bei der Paarung von Weibchen, die bereits Funktionen von PCOS entwickelt haben, können wir darüber hinaus die Auswirkungen einer Hyperandrogenic mütterlichen Umgebung auf die metabolischen und reproduktive Gesundheit der Nachkommen15studieren.
Dieses neue Paradigma (NIH und AE-PCOS Gesellschaft Kriterien relevant) Modelle die Krankheit durch die Produktion relativ ähnliche Niveaus der Androgene, die von Frauen mit PCOS 2 – 3-fold höhere Testosteron oder DHT-Spiegel im Vergleich zu Frauen unberührt. Dieses Modell wird jedoch beibehalten durch ständige exogene DHT und nicht von programmierten endogene Hyperandrogenism, sobald DHT entzogen wird. Das übergeordnete Ziel dieses Artikels ist es, Schwerpunkt 1) wie man das DHT Pellet; (2) wie ein Lean-PCOS wie Mausmodell zu generieren; (3) Strategien zur weibliche Nachkommen aus dieser Dämme zu bewerten. Andere Messungen und Bewertung der Phänotypen in dieser Handschrift nicht behandelt, aber können in5,15,23,24,25,26gefunden werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hyperandrogenism ist ein wesentliches Merkmal des PCOS. Das Serum DHT-Spiegel (zwei Falten höher in DHT Mäuse als bei keine-DHT Mäusen) verwendet in diesem Protokoll sind niedriger als die von anderen Forschern in früheren Studien gemeldet und sind so kalibriert, dass um Frauen mit PCOS5,19proportional zu imitieren, 20,21. Im Gegensatz zu anderen Modellen ändert dieses 2-fold DHT-Modell n…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde unterstützt durch die National Institutes of Health (Zuschüsse R00-HD068130, S.W) und dem Baltimore Diabetes Research Center: Piloten und Machbarkeit Stipendium (S.W).
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).
