Een muismodel van Hyperandrogenic te bestuderen polycysteus ovarium syndroom
Summary
We beschrijven de ontwikkeling van een mager PCOS-achtige muismodel met dihydrotestosteron pellet te bestuderen van de pathofysiologie van PCOS en de nakomelingen van deze PCOS-achtige dammen.
Abstract
Hyperandrogenemia speelt een cruciale rol in functie van de reproductieve en metabole bij vrouwtjes en is het waarmerk van polycysteus ovarium syndroom. Het ontwikkelen van een mager PCOS-achtige muismodel dat nabootst van vrouwen met PCOS is klinisch zinvol. In dit protocol beschrijven we een dergelijk model. Door het invoegen van een 4 mm lengte van DHT (dihydrotestosteron) crystal poeder pellet (totale lengte van pellet is 8 mm), en vervangt het maandelijks, zijn wij in staat om te produceren een muismodel van PCOS-achtige met serum DHT niveaus 2 vouw hoger dan muizen niet geïmplanteerd met DHT (neen-DHT). Reproductieve en metabole dysfunctie waargenomen zonder gewicht en lichaamssamenstelling. Terwijl vertoont een hoge mate van onvruchtbaarheid, een kleine ondergroep van deze vrouwelijke muizen van PCOS-achtige kan zwanger en hun nakomelingen laten zien van vertraagde puberteit en toegenomen testosteron als volwassenen. Dit mager muismodel van PCOS-achtige is een nuttig instrument om te studeren de pathofysiologie van PCOS en de nakomelingen van deze PCOS-achtige dammen.
Introduction
Hyperandrogenism is het waarmerk van polycysteus ovarium syndroom (PCOS) volgens de criteria van de NIH en de overtollige androgeen en PCOS (AE-PCOS) samenleving. Vrouwen met PCOS hebben moeite om zwanger en hebben een verhoogd risico van zwangerschap complicaties1. Zelfs als ze zwanger zijn, hebben hun vrouwelijke nakomelingen een gezondheidsrisico resultaten2,3. Dierlijke modellen zijn ontwikkeld met behulp van verschillende strategieën4,5,6,7,8,9,10,11 , 12 en vertonen veel kenmerken van PCOS (anovulatie en of verminderde glucose en insuline tolerantie) met verhoogd lichaamsgewicht en obesitas verbonden aan de grootte van de uitgebreide adipocyte en adipocyte gewicht toegenomen. Er zijn twee belangrijke strategieën om te produceren van dierlijke modellen die worden gebruikt voor het bestuderen van PCOS. Een is behandeling met hoge niveaus van androgenen rechtstreeks (exogene androgeen injectie/invoeging) of niet indirect (zoals het blokkeren van androgeen conversie naar oestrogeen met aromatase remmer) na geboorte13. Een andere is door foetale hyperexposure van androgenen tijdens dracht14,15 te bestuderen van de nakomelingen. Bijvoorbeeld, ontwikkelen vrouwelijke nakomelingen van rhesus monkey16,17, schapen18en knaagdieren blootgesteld aan mannelijke androgeen uteriene deperiode PCOS-achtige eigenschappen later in het leven. Deze modellen aanzienlijk verbeterd ons begrip van verhoogde androgeen effecten, en foetale programing en uteriene milieu-effecten. Echter, deze modellen hebben hun eigen beperkingen: 1) dieren ontwikkelen obesitas en daarom is het moeilijk te scheiden van de gevolgen van de hyperandrogenemia van obesitas geïnduceerde reproductieve en metabole dysfunctie; 2) vóór zwangerschap, vrouwen met PCOS vertonen al hoge niveaus van androgeen, aldus eicellen zijn blootgesteld aan androgeen overtollige vóór bevruchting; 3) de farmacologische doses van testosteron (T) of dihydrotestosteron (DHT) gebruikt na de geboorte of tijdens de zwangerschap kunnen niet overeen met de androgeen-omgeving van PCOS. Niveaus van testosteron en DHT zijn gemeten in ovariële folliculaire vloeistof en/of serum en testosteron en DHT niveaus zijn 1,5 tot 3,9 vouw hoger bij vrouwen met PCOS5,19,20,21 ,22,23 t.o.v. onaangetast vrouwen. We hebben een volwassen muis model23,24,25 dat reproductieve en metabole dysfunctie binnen twee weken na de opening van chronische DHT blootstelling ten gevolge van het inbrengen van een pellet met 4 mm lengte van ontwikkelt gemaakt Crystal DHT poeder (totale lengte van pellet is 8mm). Dit model produceert serum DHT niveaus die over 2-fold hoger (hierna: 2xDHT) dan die van controle Muizen zonder DHT behandeling. De 2xDHT muizen geen wijzigingen van de basale serum estradiol, testosteron en LH Ken vertonen niet ontwikkelen van obesitas, en Toon vergelijkbaar ovariële gewicht, serum niveaus van cholesterol, vrije vetzuren, leptine, TNFα en IL-623,24, 25 ten opzichte bepaalt zelfs maximaal 3,5 maanden na DHT invoeging23,24,25. Bovendien door de paring vrouwtjes die kenmerken van PCOS al ontwikkeld, kunnen we bestuderen het effect van een hyperandrogenic moeders omgeving op de metabolische en reproductieve gezondheid van de nakomelingen15.
Dit nieuwe paradigma (relevante NIH en AE-PCOS samenleving criteria) modellen de ziekte door het produceren van de relatief vergelijkbare niveaus van androgenen aan die van de vrouwen met PCOS 2 – 3-voudig hoger testosteron of DHT niveaus ten opzichte van onaangetast vrouwen. Dit model wordt echter gehandhaafd door de voortdurende exogene DHT en niet van geprogrammeerde endogene hyperandrogenism zodra DHT wordt ingetrokken. Het algemene doel van dit artikel is gericht op 1) hoe maak je de DHT pellet; 2) hoe te genereren een lean-PCOS zoals muismodel; 3) strategieën te evalueren van de vrouwelijke nakomelingen van deze dammen. Andere metingen en evaluatie van fenotypen worden niet behandeld in dit manuscript maar kunnen worden gevonden in24,25,26,5,15,23,.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hyperandrogenism is een belangrijk kenmerk van PCOS. Het serum DHT niveaus (twee vouwen hoger in DHT Mouses dan in neen-DHT Mouses) gebruikt in dit protocol lager zijn dan die door andere onderzoekers in eerdere studies gerapporteerd en zijn gekalibreerd om na te bootsen proportioneel vrouwen met PCOS5,19, 20,21. In tegenstelling tot andere modellen verandert dit 2-fold DHT model niets aan het…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door de National Institutes of Health (subsidies R00-HD068130 naar S.W.) en de Baltimore Diabetes Research Center: piloten en haalbaarheid subsidie (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 |
Riferimenti
- 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).
