Murin orkidektomi och ovariektomi för att minska produktionen av könshormon
Summary
Detta manuskript beskriver ett konsekvent sätt att snabbt utföra överlevnadsrodgare orkidektomier och ovariektomier.
Abstract
Könshormonsignalering spelar en avgörande roll i flera organsystem samt i utvecklingen av olika sjukdomar, inklusive neurodegenerativa sjukdomar. Manipulering av könshormonnivåer i det murina modellsystemet gör det möjligt att studera deras inverkan på organ/vävnader och inom sjukdomsprogression. Orkidektomi – kirurgiskt avlägsnande av testiklarna – och ovariektomi – kirurgiskt avlägsnande av äggstockarna – ger en metod för att tömma de endogena könshormonerna så att de exakta hormonnivåerna kan tillhandahållas genom läkemedel eller andra leveransmetoder. Här tillhandahåller vi snabba och minimalt invasiva metoder för både orkidektomi och ovariektomi i det murina modellsystemet för reduktion av könshormoner. Detta protokoll beskriver den kirurgiska förberedelsen och excisionen av testiklarna genom pungsäcken och excision av äggstockarna via två snitt i höger och vänster laterala dorsum.
Introduction
Testiklarna och äggstockarna är de primära organen som ansvarar för produktionen av könshormoner. Kaskaden av hormonell kommunikation som leder till produktion av testosteron och östrogen är en välkarakteriserad process som börjar i hypotalamus med frisättningen av gonadotropinfrisättande hormon (GnRH)1. Frisättningen av GnRH orsakar frisättning av luteiniserande hormon (LH) och follikelstimulerande hormon (FSH) från hypofysen. När dessa hormoner kommer in i blodomloppet påverkar de sedan andra vävnader i kroppen. Det primära målet för LH är testiklarna (hos män) och äggstockarna (hos kvinnor)2. Som svar på LH producerar och frigör testiklarna testosteron3. På samma sätt producerar äggstockarna östrogen4. Medan de avsedda effekterna av dessa hormoner är att förbereda cellerna och kroppen för befruktning och säkerställa ett fungerande reproduktionssystem, kan många andra kroppsliga system påverkas.
Könshormoner har kopplats till flera fysiologiska funktioner. Till exempel hjälper östrogen till att upprätthålla benhomeostas genom att förhindra resorption av ben av osteoklaster. Av denna anledning kan ovariektomerade musmodeller användas för att studera fysiologin hos bensjukdomar som osteoporos 5,6,7. Testosteron och östrogen är också forskningsmål för många kardiovaskulära och neurodegenerativa sjukdomar. Nyligen har förhöjd testosteronproduktion i kombination med fettrik kost kopplats till vaskulär oxidativ stress8. I hjärnan har förändringar i LH efter ovariektomi orsakat förändringar i det spatiala minnet9. Minskning av östrogener efter ovariektomi har också blivit ett modellsystem för att studera celldöd i hippocampus, eftersom detta kan inducera apoptos, vilket resulterar i minnesbrister10. Testosteron har också visat sig spela en roll i tillväxten av njurar både i musmodeller och hos människor efter njurtransplantation11.
Skapandet av en hormonberövad musmodell gör det möjligt att studera könshormoner och deras hormonkaskader på olika sjukdomar eller vävnader. Detta kan åstadkommas genom kirurgiskt avlägsnande av testiklarna (orkidektomi) eller äggstockarna (ovariektomi). Denna procedur kan utföras på möss av vilken stam som helst när de är så unga som avvänjningsålder (tjugoen dagar) eller vilken vuxen ålder som helst. Ovariektomi utförs på honmöss, medan orkidektomi utförs på hanmöss. Genom att ta bort dessa organ kan nivåerna av östrogen och testosteron och många av deras derivat, såsom progesteron, minskas kraftigt12,13. Processen att utföra orkidektomier eller ovariektomier på möss kan vara snabb och minimalt invasiv med rätt teknik. Snabb excision av dessa organ på ett säkert och effektivt sätt kan möjliggöra snabb kirurgisk bearbetning samtidigt som antalet möss hålls minimalt genom att ha en överlevnadsgrad på 100 % när det utförs korrekt. Här beskriver vi ett protokoll för snabb excision av testiklarna och äggstockarna och visar korrekt postoperativ övervakning för att göra det möjligt för forskare att utföra denna operation snabbt och säkert. Vi inkluderar också visuella exempel på könsorganen och omgivande vävnader för att ge kirurgen anatomiska landmärken när han utför denna procedur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kirurgiskt avlägsnande av testiklar och äggstockar gör det möjligt att studera murina fysiologi under kontrollerad hormonbrist. Denna teknik är viktig för många vetenskapsområden, inklusive neurodegeneration, mineralmetabolism, kardiovaskulär och reproduktiv hälsa 15,16,17,18,19,20,21.</…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi tackar University of Texas Southwestern Medical Center Animal Resource Center för deras hjälp med kirurgisk utbildning och protokollgranskning. Vi tackar Wert Labs supportteam för deras ovärderliga hjälp. Detta arbete har stötts av medel från National Institute of Health (NIH P30EY030413). Biorender.com användes för att skapa tecknade scheman.
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 |
Riferimenti
- 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).
