An in vivo Østrogenmangel Mouse modell for screening eksogene østrogen behandlinger av kardiovaskulær dysfunksjon etter overgangsalder
Summary
Klinisk, Østrogenmangel i overgangsalderen kvinner kan forverre forekomsten av lipid forstyrrelser og aterosklerose. Vi etablerte en in vivo østrogen-mangel modell av bilaterale ovarieektomi via en dobbel rygg-lateral snitt i apoE-/- mus. Musa modellen gjelder for screening eksogene østrogenbehandling av kardiovaskulær dysfunksjon etter overgangsalderen.
Abstract
Postmenopausale kvinner har større risiko for å utvikle hjerte-og karsykdommer enn premenopausale kvinner. Kvinnelige mus ovariectomized (OVX) på avvenning vise økt aterosklerotiske lesjoner i aorta sammenlignet med kvinnelige mus med intakt eggstokkene funksjon. Men, laboratorie modeller som involverer østrogen-mangelfull mus med aterosklerose utsatt status mangler. Dette underskuddet er avgjørende fordi klinisk Østrogenmangel i overgangsalderen kvinner kan forverre forekomsten av pre-eksisterende eller pågående lipid avbrudd og aterosklerose. I denne studien etablerer vi en in vivo østrogen-mangelfull musemodell av bilaterale ovarieektomi via en dobbel rygg-lateral snitt i Apolipoprotein E (apoE)-/- mus. Deretter sammenligner vi effekten av 17β-østradiol og pseudoprotodioscin (PPD) (en phytoestrogen) perorally administrert via hasselnøtt spredning. Vi finner at selv om PPD utøver en viss effekt på å redusere den endelige kroppsvekten og plasma TG i OVX apoE-/- mus, har den anti-aterosklerotiske og CARDIAC-beskyttende kapasitet sammenlignbare med sin 17β-østradiol motstykke. PPD er en phytoestrogen som har blitt rapportert å utøve anti-tumor egenskaper. Dermed er den foreslåtte metoden gjelder for screening fytoøstrogener via peroral administrasjon til erstatning for tradisjonelle Hormone erstatning terapi i postmenopausale kvinner, som har blitt rapportert å ha potensielt skadelige tumorigenetic Kapasitet. Peroral administrasjon via hasselnøtt spredning er ikke-invasiv, slik at den kan brukes mye for mange pasienter. Denne artikkelen inneholder trinn-for-trinn demonstrasjon av bilaterale ovarieektomi via dobbel rygg-lateral snitt i apoE-/- mus og peroral 17β-østradiol eller phytoestrogen hormon erstatning via hasselnøtt spredt. Plasma lipid og hjerte-funksjon analyser ved hjelp ekkokardiografi følge.
Introduction
Epidemiologiske og kliniske studier har vist at postmenopausale kvinner er betydelig større risiko for hjerte-og karsykdommer enn premenopausale kvinner1,2. Hormone erstatning terapi (HRT) kan redusere den relative risikoen for hjerte-og karsykdommer til 0.37-0.793. Blant andre komplikasjoner, aterosklerose forårsaket av kardiovaskulære sykdommer er den ledende dødsårsaken over hele verden4. Men, laboratorie modeller som involverer østrogen-mangelfull mus presentere aterosklerose utsatt status mangler. Denne protokollen gir en in vivo Østrogenmangel mus modell for screening eksogene østrogenbehandling av kardiovaskulær dysfunksjon etter overgangsalderen.
Tidligere studier viser at anvendelsen av OVX i aterosklerotiske gnagere matet en høy-kolesterol diett kan etterligne postmenopausale kvinner lider av åreforkalkning5,6,7,8. En reproduserbar og praktisk dyremodell som likner den aterosklerotiske staten i overgangsalderen kvinner er grunnlaget for eksogene østrogen forskning. Her ble en dobbel rygg-lateral snitt av bilaterale ovarieektomi brukt i aterosklerose utsatt Apolipoprotein E knockout (apoE-/-) mus9,10. Sammenlignet med midtre buk eller rygg snitt, dobbel rygg-lateral snitt er en enklere, mindre tidkrevende metode som kan unngå alvorlig abdominal hulrom vedheft og betennelse. Peroral administrering via hasselnøtt spredning (se tabell over materialer) er ikke-invasiv og praktisk, slik at den kan brukes som en langsiktig administrasjonsmodus11. Pellet-implantat med langsom utløsning er også populært6. Implantater mayaggravate imidlertid forekomsten av infeksjon, spesielt hos mus som utsettes for OVX. Andre ikke-invasive administrasjons moduser, som oral gavage og vann administrasjon, har også mange ulemper. Oral gavage vanligvis stress mus og kan forårsake esophageal skade. Administrering av hormonet via drikkevann er svært gunstig; Men, er å legge til DMSO som en emulgator uunngåelig som eksogene østrogen er uløselig i vann. Her valgte vi peroral 17β-østradiol eller phytoestrogen hormon erstatning via hasselnøtt spredt for langsiktig administrasjon.
Nylig har den gunstige effekten av HRT på det kardiovaskulære systemet av postmenopausale kvinner vært omstridt i kvinners helse initiativ (WHI) prøvelser12. På den ene side, eksogene østrogen alene utøver en gunstig effekt på det kardiovaskulære systemet; på den annen side, det kan kombineres med metohydroxyprogesterone acetate å øke risikoen for kardiovaskulære hendelser. Mer alvorlig, HRT kan føre til bryst og livmor tumorprogresjon, og denne effekten har markert begrenset bruken13,14. Mer interesse har vært fokusert på det kardiovaskulære-beskyttende effekter av eksogene østrogen mangler mitotisk aktivitet i tumorceller15,16,17. Flere studier hos mennesker og dyr tyder på at fytoøstrogener med strukturer som ligner på østrogen kan spille en gunstig rolle i kardiovaskulær beskyttelse15,18.
Dermed er målene for dagens arbeid (i) for å bygge en in vivo Østrogenmangel mus modell av bilaterale ovarieektomi via en dobbel rygg-lateral snitt i apoE-/- mus og (II) for å sammenligne den kardiovaskulære beskyttende effekten av perorally administrert 17β-østradiol og pseudoprotodioscin (PPD), via hasselnøtt spredt. 17β-østradiol er en slags eksogene østrogen som tilhører kvinnelige seksuelle hormoner6,11,19. PPD, et steroid saponin og phytoestrogen fra dioscorea planter, har tidligere blitt rapportert å utøve anti-tumor egenskaper20.
Protocol
Representative Results
Discussion
Metodikken beskrevet her er en mus modell som likner lipid avbrudd og aterosklerose sett i overgangsalderen kvinner. Det er godt dokumentert at Østrogenmangel i postmenopausale kvinner kan forverre forekomsten av pre-eksisterende eller pågående hyperkolesterolemi med progressivt komplekse og utbredte atherosclerostic lesjoner1. Å etterligne aterosklerose utsatt status i klinikken, apoE-mangelfull mus, en reproduserbar og praktisk kilde til dyr som å studere atherogenesis23</…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av National Natural Science Foundation i Kina (81202526 til J.X.), National Natural Science Foundation i Kina (81302769 til BS), Beijing Municipal Natural Science Foundation (47144226 til BS), den kinesiske postdoktor Science Foundation (20110490325 til J.X.), og Ph.D. programmer stiftelsen av utdanningsdepartementet i Kina (20121106120031 til BS).
Materials
| 17β-estradiol, >98% | Sigma-Aldrich | E8875-250MG | Estrogen |
| Disposable syringes (with 25G needles) | Hunan Luzhou Huikang Development Co., Ltd | 0.5*19TWLB | Cardiac bleeding |
| High-cholesterol mouse diet | Huafukang Bio-Technology | N/A | 1.25% cholesterol, 0% cholate |
| High-Resolution In Vivo Micro-Imaging System | VisualSonics | Vevo®770 | Measurements of intima-media thickness and cardiac dysfunction |
| 2-Methyl-2-butanol | Sigma-Aldrich | 152463-250ML | Preparation of avertin |
| Micro Dissecting forceps, Curved 8mm | Kanghua Medical Equipment Co., Ltd | Surgical tools | |
| Micro Dissecting forceps, Straight 8mm | Kanghua Medical Equipment Co., Ltd | Surgical tools | |
| Micro Dissecting Scissors, Curved/Sharp 8mm | Kanghua Medical Equipment Co., Ltd | Surgical tools | |
| Micro Dissecting Scissors, Straight/Sharp 8mm | Kanghua Medical Equipment Co., Ltd | Surgical tools | |
| Monofilament suture 4-0 1/2 5*12 19mm | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Supplies Co., Ltd | R413 | Suture and ligation of the tissues |
| Nut cream (Nutella) | Ferrero | N/A | Medium for peroral 17β-estradiol or PPD |
| OptiVisor optical glass binocular magnifier | Dohegan Optical Company Inc. | N/A | Assistant of identifying the tissues during ovariectomy |
| Phosphate-buffered saline at pH 7.4 | SIGMA | P3813 | Preparing 1 L saline |
| Pro MultiLabel Microplate Reader | Tecan | Infinite M1000 | Plasma TC and TG determination |
| Pseudoprotodioscin | Shanghai Winherb Medical S & T Development | W-0427 | CAS registry no. 102115-79-7 |
| Rimadyl, 50 mg/mL | Pfizer Pharma GmbH | 462986 | Postoperative analgesia after ovariectomy |
| Sesame oil | Sigma-Aldrich | S3547-1L | Dissolving the 17β-estradiol or PPD |
| Solcoseryl Eye-Gel | Menarini, Solco Basle Ltd. | Eye protection during anesthesia | |
| Stereo microscope | MCALON | MCL-6STV | Image of the intimal region of aorta |
| Table model high speed centrifuge | SIGMA | 1-14K | Preparation of plasma |
| Scissors, slight Curve (14cm) | Kanghua Medical Equipment Co., Ltd | Surgical tools | |
| Scissors, straight Flat (14cm) | Kanghua Medical Equipment Co., Ltd | Surgical tools | |
| Tissue forceps, serrated, slight Curve (14cm) | Kanghua Medical Equipment Co., Ltd | Surgical tools | |
| Tissue forceps, serrated, straight Flat (14cm) | Kanghua Medical Equipment Co., Ltd | Surgical tools | |
| Tribromoethanol | Sigma-Aldrich | T48402-5G | Preparation of avertin |
| Triglycerides (TG) assay kit | Institute of Nanjing Jiancheng Biology Engineering | A110-1 | Plasma TG determination |
| Total cholesterols (TC) assay kit | Institute of Nanjing Jiancheng Biology Engineering | A111-1 | Plasma TC determination |
References
- Mozaffarian, D., et al. Heart Disease and Stroke Statistics-2016 Update: A Report From the American Heart Association. Circulation. 133 (4), e38-e360 (2016).
- Packard, B. L. Cardiovascular health and disease in women. The New England Journal of Medicine. 329 (4), 247-256 (1993).
- Samaan, S. A., Crawford, M. H. Estrogen and cardiovascular function after menopause. Journal of the American College of Cardiology. 26 (6), 1403-1410 (1995).
- Libby, P. Inflammation in atherosclerosis. Nature. 420 (6917), 868-874 (2002).
- Tremollieres, F. A., et al. Effect of hormone replacement therapy on age-related increase in carotid artery intima-media thickness in postmenopausal women. Atherosclerosis. 153 (1), 81-88 (2000).
- Bourassa, P. A., Milos, P. M., Gaynor, B. J., Breslow, J. L., Aiello, R. J. Estrogen reduces atherosclerotic lesion development in apolipoprotein E-deficient mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (3), 10022-10027 (1996).
- Squadrito, F., et al. Genistein supplementation and estrogen replacement therapy improve endothelial dysfunction induced by ovariectomy in rats. Cardiovascular Research. 45 (2), 454-462 (2000).
- Wang, D., et al. Endothelial dysfunction and enhanced contractility in microvessels from ovariectomized rats: roles of oxidative stress and perivascular adipose tissue. Hypertension. 63 (5), 1063-1069 (2014).
- Zhang, S. H., Reddick, R. L., Piedrahita, J. A., Maeda, N. Spontaneous Hypercholesterolemia and Arterial Lesions in Mice Lacking Apolipoprotein E. Science. 258 (5081), 468-471 (1992).
- Nakashima, Y., Plump, A. S., Raines, E. W., Breslow, J. L., Ross, R. ApoE-Deficient Mice Develop Lesions of All Phases of Atherosclerosis Throughout the Arterial Tree. Arteriosclerosis and Thrombosis. 14 (1), 133-140 (1994).
- Ström, J. O., Theodorsson, A., Ingberg, E., Isaksson, I. M., Theodorsson, E. Ovariectomy and 17-estradiol Replacement in Rats and Mice: A Visual Demonstration. Journal of Visualized Experiments. 64 (e4013), 1-4 (2012).
- Rossouw, J. E., et al. Risks and benefits of estrogen plus progestin in healthy postmenopausal women: principal results From the Women’s Health Initiative randomized controlled trial. The Journal of the American Medical Association. 288 (3), 321-333 (2002).
- Kumle, M. Declining breast cancer incidence and decreased HRT use. Lancet. 372 (9639), 608-610 (2008).
- Jager, W., et al. A randomized comparison of triptorelin and tamoxifen as treatment of progressive ovarian cancer. Anticancer Research. 15 (6B), 2639-2642 (1995).
- Bhathena, S. J., Velasquez, M. T. Beneficial role of dietary phytoestrogens in obesity and diabetes. The American Journal of Clinical Nutrition. 76 (6), 1191-1201 (2002).
- Wang, L., Qiu, X. M., Hao, Q., Li, D. J. Anti-inflammatory effects of a Chinese herbal medicine in atherosclerosis via estrogen receptor beta mediating nitric oxide production and NF-kappaB suppression in endothelial cells. Cell Death and Disease. 4 (e551), 1-13 (2013).
- Xiao, J., Wang, N. L., Sun, B., Cai, G. P. Estrogen receptor mediates the effects of pseudoprotodiocsin on adipogenesis in 3T3-L1 cells. American Journal of Physiology-Cell Physiology. 299 (1), C128-C138 (2010).
- Guivarc’h, E., et al. Predominant Role of Nuclear Versus Membrane Estrogen Receptor alpha in Arterial Protection: Implications for Estrogen Receptor alpha Modulation in Cardiovascular Prevention/Safety. Journal of the American Heart Association. 7 (13), 1-17 (2018).
- Osako, M. K., et al. Estrogen inhibits vascular calcification via vascular RANKL system: common mechanism of osteoporosis and vascular calcification. Circulation Research. 107 (4), 466-475 (2010).
- Ivanova, A., et al. Screening of some saponins and phenolic components of Tribulus terrestris and Smilax excelsa as MDR modulators. In vivo. 23 (4), 545-550 (2009).
- Xiao, J., Zhu, T., Yin, Y. Z., Sun, B. Notoginsenoside R1, a unique constituent of Panax notoginseng, blinds proinflammatory monocytes to protect against cardiac hypertrophy in ApoE(-/-) mice. European Journal of Pharmacology. 833 (15), 441-450 (2018).
- Sun, B., Xiao, J., Sun, X. B., Wu, Y. Notoginsenoside R1 attenuates cardiac dysfunction in endotoxemic mice: an insight into oestrogen receptor activation and PI3K/Akt signalling. British Journal of Pharmacology. 168 (7), 1758-1770 (2013).
- Adams, M. R., et al. Inhibition of coronary artery atherosclerosis by 17-beta estradiol in ovariectomized monkeys. Lack of an effect of added progesterone. Arteriosclerosis. 10 (6), 1051-1057 (1990).
- Keaney, J. F., et al. 17 beta-estradiol preserves endothelial vasodilator function and limits low-density lipoprotein oxidation in hypercholesterolemic swine. Circulation. 89 (5), 2251-2259 (1994).
- Nakashima, Y., Plump, A. S., Raines, E. W., Breslow, J. L., Ross, R. ApoE-deficient mice develop lesions of all phases of atherosclerosis throughout the arterial tree. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 14 (1), 133-140 (1994).
- Saleh, T. M., Cribb, A. E., Connell, B. J. Estrogen-induced recovery of autonomic function after middle cerebral artery occlusion in male rats. American Journal of Physiology- Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 281 (5), R1531-R1539 (2001).
- Bingham, D., Macrae, I. M., Carswell, H. V. Detrimental effects of 17beta-oestradiol after permanent middle cerebral artery occlusion. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 25 (3), 414-420 (2005).
- Pignoli, P., Tremoli, E., Poli, A., Oreste, P., Paoletti, R. Intimal plus medial thickness of the arterial wall: a direct measurement with ultrasound imaging. Circulation. 74 (6), 1399-1406 (1986).
- Hodgin, J. B., Maeda, N. Minireview: estrogen and mouse models of atherosclerosis. Endocrinology. 143 (12), 4495-4501 (2002).
- Bush, T. L., et al. Cardiovascular mortality and noncontraceptive use of estrogen in women: results from the Lipid Research Clinics Program Follow-up Study. Circulation. 75 (6), 1102-1109 (1987).
- Marsh, M. M., Walker, V. R., Curtiss, L. K., Banka, C. L. Protection against atherosclerosis by estrogen is independent of plasma cholesterol levels in LDL receptor-deficient mice. Journal of Lipid Research. 40 (5), 893-900 (1999).
