Сингенная мышиная модель эндометриоза с использованием естественно циклических мышей
Summary
Многие модели эндометриоза на грызунах ограничены технической сложностью, воспроизводимостью и / или потребностью в животных с ослабленным иммунитетом или специальных мышах-репортерах. Мы представляем упрощенную систему индукции поражения с использованием любой экспериментальной мыши с независимо проверяемой, объективной системой оценки и без необходимости овариэктомии или операции по выживанию.
Abstract
Эндометриоз является основной причиной тазовых болей и бесплодия. Определяется наличием ткани эндометрия во внематочном расположении. Разработка новых методов лечения и диагностических инструментов для эндометриоза была ограничена отчасти из-за проблем в изучении заболевания. За пределами приматов немногие млекопитающие менструают, и ни у одного из них не развивается спонтанный эндометриоз. Модели грызунов популярны, но требуют искусственной индукции эндометриоза, причем многие из них используют либо иммунокомпрометированных мышей, либо хирургически индуцированное заболевание. В последнее время больше внимания уделяется моделям, включающим внутрибрюшинную инъекцию. Мы представляем мышиную модель эндометриоза, которая объединяет несколько особенностей существующих моделей эндометриоза в новую, упрощенную систему, которая опирается на микроскопическую количественную оценку вместо субъективной оценки. В этой модели мы выполняем гормональную стимуляцию мышей-доноров, внутрибрюшинную инъекцию, систематическое абдоминальное обследование и сбор тканей, а также гистологическую количественную оценку, которая может быть выполнена и проверена в любое время после некропсии. Эта модель требует минимальных ресурсов и обучения; не требует экспертизы лаборантов в хирургии выживания мысов или в выявлении грубых эндометриотических поражений; может быть использован у иммунокомпрометированных, иммунокомпетентных и/или мутантных мышей; и надежно создает эндометриотические поражения, которые гистологически согласуются с эндометриотической болезнью человека.
Introduction
Эндометриоз является загадочным заболеванием женского репродуктивного тракта со значительным финансовым и оздоровительным бременем для женщин1,2. Этиология эндометриоза не полностью понята, и было предложено множество объяснений, включая целовую метаплазию, эмбриональные остатки Мюллера, набор клеток-прогениторов костного мозга и ретроградную менструацию3. Хотя могут быть задействованы многочисленные аспекты этих предлагаемых механизмов, и ни одно объяснение не может объяснить все формы заболевания, ведущей моделью патогенеза эндометриоза является ретроградная менструация. Ретроградная менструация – это прохождение менструальных стоков по фаллопиевым трубам и в брюшинную полость; Подсчитано, что 90% менструаций женщин регулярно подвергаются ретроградным менструациям4,5. Учитывая это обыденное явление ретроградной менструации, почему эндометриоз развивается только у подгруппы женщин, неясно5. Чтобы лучше понять этиологию этого заболевания, прямые исследования на людях невозможны, и исследования на животных оправданы.
Эндометриоз является проблемой как для лечения, так и для изучения. Распространенность заболевания неизвестна, но оценивается в 10%1. В то время как некоторые продвинутые типы эндометриоза могут быть точно идентифицированы с помощью неинвазивной визуализации, окончательный диагноз достигается только путем гистопатологического анализа хирургически полученных образцов биопсии; поражения, которые визуально кажутся больными, на самом деле могут быть фиброзом или рубцеванием от других причин6. Тяжесть и степень заболевания не коррелирует с симптоматикой7.
Поражения эндометриоза состоят из гетерогенных типов клеток и популяций, которые взаимодействуют сложными способами в микросреде, что ограничивает полезность клеточных моделей8,9. Модели in vivo существуют, но они имеют присущие им проблемы и ограничения10,11,12. Модели приматов идеальны, но часто неосуществимы13,14,15. Немногие млекопитающие, не являющиеся приматами, менструают и у них развивается эндометриоз спонтанно16. Модели эндометриоза на грызунах существуют, но каждая из них имеет ограничения17. Многие из этих моделей требуют операции по выживанию для наложения швов или имплантации ткани эндометрия в стенку донора-реципиента или кишечник, добавляя техническую сложность, потребность в анестезии и смешивая иммунные факторы от самой операции18,19,20. Кроме того, многие модели требуют овариэктомии и добавок эстрогена; увеличивая выход поражения, это увеличивает время, затраты и дополнительную операцию по выживанию. Модели внутрибрюшинных (IP) инъекций не требуют анестезии или операции по выживанию, и эти модели логически имитируют ретроградную менструацию лучше, чем шовные модели21,22,23. Однако большинство моделей ИС подвержены большей изменчивости в месте поражения из-за случайного рассеивания фрагментов эндометрия после инъекции и, следовательно, большей погрешности в идентификации и измерении поражения.
Здесь мы представляем мышиную модель эндометриоза, которая объединяет несколько особенностей существующих моделей эндометриоза в новую, упрощенную и эффективную систему, которая опирается на микроскопическую количественную оценку вместо субъективной классификации.
Protocol
Representative Results
Discussion
Наше исследование показывает, что эндометриоз может быть надежно индуцирован у мышей, не требуя использования овариэктомии и / или операции по выживанию, и что внематочные поражения эндометрия могут быть идентифицированы и количественно определены с ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы хотели бы поблагодарить членов лаборатории Рейзеса за их критический обзор и понимание во время подготовки рукописи, а также ядра визуализации и гистологии в Научно-исследовательском институте Лернера за их помощь в сборе и анализе данных. Эта работа была поддержана за счет внутреннего грантового финансирования через Комитет по исследовательской программе в клинике Кливленда и внешнего гранта через Общество репродуктивных исследований и Bayer. Исследования в лаборатории Рейзеса также финансируются через VeloSano Bike to Cure, Центр передового опыта в области гинекологического рака и через кафедру Лоры Дж. Клиника Кливленда владеет авторским правом на Рисунок 1 и Рисунок 2.
Materials
| Supplies for injecting PMSG into donor mouse | |||
| 1 mL Tuberculin syringe with 27G needle | Fisher Scientific | 14-826-87 | |
| Pregnant mare serum gonadotropin | Sigma-Aldrich | 9002-70-4 | |
| Supplies for necropsy of donor mouse and tissue processing | |||
| 6” serrated forceps, curved tip | Electron Microscopy Sciences | 72993-6C | |
| 70% ethanol solution | Pharmco | 33000HPLCCS4L | 70% solution dilute ethyl acetate 200 proof |
| Analytical balance | Mettler Toledo | ME54TE | |
| Carbon dioxide | TriGas Supplier | ||
| Dissecting tray | Fisher Scientific | S14000 | |
| No. 10 disposable scalpel | Fisher Scientific | NC9999403 | |
| Scissors, curved | Electron Microscopy Sciences | 72941 | |
| Scissors, straight | Electron Microscopy Sciences | 72940 | |
| Stereo microscope | Leica Microsystems | Leica SE 4 | For tissue dissection |
| Sterile phosphate buffered saline (PBS) | Institutional core facility supplies | ||
| Surgical instrument sterilization tray | Electron Microscopy Sciences | 66112-02 | |
| Tissue culture dishes | Fisher Scientific | 08-772E | |
| Weighing dishes | Fisher Scientific | 02-202-103 | |
| Supplies for injecting into recipient mouse | |||
| 1 cc syringe | BD Biosciences | 301025 | |
| 18 G needle | Fisher Scientific | 148265d | |
| 200 uL pipette tip | Fisher Scientific | 02-707-422 | |
| Double distilled water | Institutional core facility supplies | ||
| Latex bulb | Fisher Scientific | 03-448-21 | |
| Micro cover glass slip | VWR | 48366-067 | |
| Microscope slide | Fisher Scientific | 12-544-7 | |
| Standard light microscope | Leica Microsystems | DM IL | For evaluating vaginal cytology smears |
| Supplies for harvesting tissue from recipient mouse | |||
| 10% Buffered formalin | Fisher Scientific | SF100-4 | |
| Biopsy foam pads | Fisher Scientific | 22-038-222 | |
| Precision Digital Calipers | Electron Microscopy Sciences | 62065-40 | |
| Processing/embedding cassettes | Fisher Scientific | 22-272416 |
Riferimenti
- Zondervan, K. T., Becker, C. M., Missmer, S. A. Endometriosis. England Journal of Medicine. 382 (13), 1244-1256 (2020).
- Schwartz, K., Llarena, N. C., Rehmer, J. M., Richards, E. G., Falcone, T. The role of pharmacotherapy in the treatment of endometriosis across the lifespan. Expert Opinion on Pharmacotherapy. 21 (8), 893-903 (2020).
- Giudice, L. C. Clinical practice. Endometriosis. New England Journal of Medicine. 362 (25), 2389-2398 (2010).
- D’Hooghe, T. M., Debrock, S. Endometriosis, retrograde menstruation and peritoneal inflammation in women and in baboons. Human Reproduction Update. 8 (1), 84-88 (2002).
- Ahn, S. H., et al. Pathophysiology and immune dysfunction in endometriosis. BioMed Research International. 2015, (2015).
- Falcone, T., Flyckt, R. Clinical management of endometriosis. Obstetrics and Gynecology. 131 (3), 557-571 (2018).
- Vercellini, P., et al. Association between endometriosis stage, lesion type, patient characteristics and severity of pelvic pain symptoms: a multivariate analysis of over 1000 patients. Human Reproduction. 22 (1), 266-271 (2007).
- Bulun, S. E., et al. Endometriosis. Endocrine Reviews. 40 (4), 1048-1079 (2019).
- Brueggmann, D., et al. Novel three-dimensional in vitro models of ovarian endometriosis. Journal of Ovarian Research. 7, 17 (2014).
- Dodds, K. N., Beckett, E. A. H., Evans, S. F., Hutchinson, M. R. Lesion development is modulated by the natural estrous cycle and mouse strain in a minimally invasive model of endometriosis. Biology of Reproduction. 97 (6), 810-821 (2017).
- Martinez, J., Bisbal, V., Marin, N., Cano, A., Gómez, R. Noninvasive monitoring of lesion size in a heterologous mouse model of endometriosis. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (144), (2019).
- Pelch, K. E., Sharpe-Timms, K. L., Nagel, S. C. Mouse model of surgically-induced endometriosis by auto-transplantation of uterine tissue. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (59), e3396 (2012).
- Nishimoto-Kakiuchi, A., et al. Spontaneous endometriosis in cynomolgus monkeys as a clinically relevant experimental model. Human Reproduction. 33 (7), 1228-1236 (2018).
- Nair, H. B., et al. An efficient model of human endometriosis by induced unopposed estrogenicity in baboons. Oncotarget. 7 (10), 10857-10869 (2016).
- Laganà, A. S., et al. Translational animal models for endometriosis research: a long and windy road. Annals of Translational Medicine. 6 (22), 431 (2018).
- Bellofiore, N., et al. First evidence of a menstruating rodent: the spiny mouse (Acomys cahirinus). Amercian Journal of Obstetrics and Gynecology. 216 (1), 1-11 (2017).
- Bruner-Tran, K. L., Mokshagundam, S., Herington, J. L., Ding, T., Osteen, K. G. Rodent models of experimental endometriosis: identifying mechanisms of disease and therapeutic targets. Current Women’s Health Reviews. 14 (2), 173-188 (2018).
- Bilotas, M. A., et al. Interplay between endometriosis and pregnancy in a mouse model. PloS One. 10 (4), 0124900 (2015).
- Peterse, D., et al. Of mice and women: a laparoscopic mouse model for endometriosis. Journal of Minimally Invasive Gynecology. 25 (4), 578-579 (2018).
- Richards, E. G., et al. KLF11 is an epigenetic mediator of DRD2/dopaminergic signaling in endometriosis. Reproductive Sciences. 224 (8), 1129-1138 (2017).
- Jones, R. L., Lang, S. A., Kendziorski, J. A., Greene, A. D., Burns, K. A. Use of a Mouse Model of Experimentally Induced Endometriosis to Evaluate and Compare the Effects of Bisphenol A and Bisphenol AF Exposure. Environmental Health Perspectives. 126 (12), 127004 (2018).
- Greaves, E., et al. A novel mouse model of endometriosis mimics human phenotype and reveals insights into the inflammatory contribution of shed endometrium. The American Journal of Pathology. 184 (7), 1930-1939 (2014).
- Nothnick, W. B., Graham, A., Holbert, J., Weiss, M. J. miR-451 deficiency is associated with altered endometrial fibrinogen alpha chain expression and reduced endometriotic implant establishment in an experimental mouse model. PloS One. 9 (6), 100336 (2014).
