استئصال الخصية واستئصال المبيض لتقليل إنتاج هرمون الجنس
Summary
تصف هذه المخطوطة طريقة متسقة لإجراء عمليات استئصال خصية القوارض واستئصال المبيض بسرعة للبقاء على قيد الحياة.
Abstract
تلعب إشارات هرمون الجنس دورا مهما في أنظمة الأعضاء المتعددة وكذلك في تطور الأمراض المختلفة ، بما في ذلك الأمراض التنكسية العصبية. يسمح التلاعب بمستويات هرمون الجنس في نظام نموذج الفئران بدراسة تأثيرها على الأعضاء / الأنسجة وضمن تطور المرض. يوفر استئصال الخصية – الاستئصال الجراحي للخصيتين – واستئصال المبيض – الاستئصال الجراحي للمبيض – طريقة لاستنفاد الهرمونات الجنسية الداخلية بحيث يمكن توفير مستويات هرمون دقيقة من خلال الأدوية أو طرق التوصيل الأخرى. هنا ، نقدم طرقا سريعة وطفيفة التوغل لكل من استئصال الخصية واستئصال المبيض في نظام نموذج الفئران لتقليل الهرمونات الجنسية. يفصل هذا البروتوكول التحضير الجراحي واستئصال الخصيتين من خلال كيس الصفن ، واستئصال المبيضين عن طريق شقين في الظهر الجانبي الأيمن والأيسر.
Introduction
الخصيتان والمبيضان هما الجهازان الأساسيان المسؤولان عن إنتاج الهرمونات الجنسية. سلسلة الاتصالات الهرمونية التي تؤدي إلى إنتاج هرمون التستوستيرون والإستروجين هي عملية مميزة بشكل جيد تبدأ في منطقة ما تحت المهاد مع إطلاق هرمون إفراز الغدد التناسلية (GnRH)1. يؤدي إطلاق GnRH إلى إفراز الهرمون اللوتيني (LH) والهرمون المنبه للجريب (FSH) من الغدة النخامية. عندما تدخل هذه الهرمونات إلى مجرى الدم ، فإنها تؤثر بعد ذلك على الأنسجة الأخرى في الجسم. الهدف الأساسي ل LH هو الخصيتين (عند الذكور) والمبيضين (عند الإناث)2. استجابة ل LH ، تنتج الخصيتان وتطلق هرمون التستوستيرون3. وبالمثل ، تنتج المبايض هرمون الاستروجين4. في حين أن الآثار المقصودة لهذه الهرمونات هي إعداد الخلايا والجسم للإخصاب وضمان عمل الجهاز التناسلي ، يمكن أن تتأثر العديد من أجهزة الجسم الأخرى.
تم ربط الهرمونات الجنسية بالعديد من الوظائف الفسيولوجية. على سبيل المثال، يساعد الإستروجين في الحفاظ على الاتزان الداخلي للعظام عن طريق منع ارتشاف العظام بواسطة الخلايا الآكلة للعظم. لهذا السبب ، يمكن استخدام نماذج الفئران المبيضة لدراسة فسيولوجيا أمراض العظام مثل هشاشة العظام5،6،7. التستوستيرون والإستروجين هي أيضا أهداف بحثية للعديد من أمراض القلب والأوعية الدموية والأمراض التنكسية العصبية. في الآونة الأخيرة ، تم ربط إنتاج هرمون التستوستيرون المرتفع إلى جانب النظام الغذائي عالي الدهون بالإجهاد التأكسدي الوعائي8. في الدماغ ، تسببت التغيرات في LH بعد استئصال المبيض في حدوث تغييرات في الذاكرة المكانية9. أصبح الحد من هرمون الاستروجين بعد استئصال المبيض أيضا نظاما نموذجيا لدراسة موت الخلايا في الحصين ، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى موت الخلايا المبرمج ، مما يؤدي إلى عجز في الذاكرة10. أظهر التستوستيرون أيضا دورا في نمو الكلى في كل من نماذج الفئران والبشر بعد زرع الكلى11.
يسمح إنشاء نموذج الفئران المحرومة من الهرمونات بدراسة الهرمونات الجنسية وشلالات هرموناتها على الأمراض أو الأنسجة المختلفة. يمكن تحقيق ذلك عن طريق الاستئصال الجراحي للخصيتين (استئصال الخصية) أو المبايض (استئصال المبيض). يمكن إجراء هذا الإجراء في الفئران من أي سلالة عندما تكون صغيرة مثل سن الفطام (واحد وعشرون يوما) أو أي عمر بالغ. يتم إجراء استئصال المبيض في إناث الفئران ، بينما يتم إجراء استئصال الخصية في ذكور الفئران. عن طريق إزالة هذه الأعضاء ، يمكن تخفيض مستويات هرمون الاستروجين والتستوستيرون ، والعديد من مشتقاتها ، مثل البروجسترون ، بشكل كبير12,13. يمكن أن تكون عملية إجراء استئصال الخصية أو استئصال المبيض في الفئران سريعة وطفيفة التوغل باستخدام التقنية المناسبة. يمكن أن يسمح الاستئصال السريع لهذه الأعضاء بطريقة آمنة وفعالة بالمعالجة الجراحية السريعة مع الحفاظ على الحد الأدنى من أعداد الفئران من خلال الحصول على معدل بقاء بنسبة 100٪ عند إجرائها بشكل صحيح. هنا ، نقوم بتفصيل بروتوكول للاستئصال السريع للخصيتين والمبيضين ونوضح المراقبة المناسبة بعد الجراحة لتمكين الباحثين من إجراء هذه الجراحة بسرعة وأمان. نقوم أيضا بتضمين أمثلة مرئية للأعضاء التناسلية والأنسجة المحيطة بها لتزويد الجراح بمعالم تشريحية عند إجراء هذا الإجراء.
Protocol
Representative Results
Discussion
يسمح الاستئصال الجراحي للخصيتين والمبيضين بدراسة فسيولوجيا الفئران تحت الحرمان الهرموني الخاضع للرقابة. هذه التقنية مهمة للعديد من مجالات العلوم ، بما في ذلك التنكس العصبي ، والتمثيل الغذائي المعدني ، والقلب والأوعية الدموية ، والصحة الإنجابية15،16،17،<sup class="xref"…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر مركز الموارد الحيوانية التابع للمركز الطبي الجنوبي الغربي بجامعة تكساس على مساعدتهم في التدريب الجراحي ومراجعة البروتوكول. نشكر فريق دعم Wert Lab على مساعدتهم التي لا تقدر بثمن. تم دعم هذا العمل بأموال من المعهد الوطني للصحة (NIH P30EY030413). تم استخدام Biorender.com لإنشاء مخططات الرسوم المتحركة.
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 |
Referências
- 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).
