Een in vivo oestrogeen deficiëntie muis model voor het screenen van exogene oestrogeen behandelingen van cardiovasculaire disfunctie na de menopauze
Summary
Klinisch, oestrogeen deficiëntie bij menopauzale vrouwen kunnen verergeren de incidentie van lipide verstoring en atherosclerose. We vestigden een in vivo oestrogeen deficiëntie model door bilaterale ovariëctomie via een dubbele Dorsale-laterale incisie in apoE-/- muizen. Het muismodel is van toepassing voor het screenen van exogene oestrogeen behandelingen van cardiovasculaire disfunctie na de menopauze.
Abstract
Postmenopauzale vrouwen lopen een groter risico op het ontwikkelen van cardiovasculaire aandoeningen dan premenopauzale vrouwen. Vrouwelijke muizen ovariectomized (OVX) bij spening display verhoogde atherosclerotische laesies in de aorta in vergelijking met vrouwelijke muizen met intact ovariële functie. Echter, laboratorium modellen waarbij oestrogeen-deficiënte muizen met atherosclerose-gevoelige status ontbreken. Dit tekort is van cruciaal belang omdat klinische oestrogeen deficiëntie bij menopauzale vrouwen de incidentie van reeds bestaande of voortdurende lipide verstoring en atherosclerose kan verergeren. In deze studie, we vestigen een in vivo oestrogeen-deficiënte muismodel door bilaterale ovariëctomie via een dubbele Dorsale-laterale incisie in apolipoproteïne E (ApoE)-/- muizen. Vervolgens vergelijken we de effecten van 17β-estradiol en pseudoprotodioscin (PPD) (een fyto-oestrogeen), oraal toegediend via hazelnoot verspreiding. We vinden dat hoewel PPD enige invloed uitoefent op het verminderen van het eindgewicht en plasma TG in OVX apoE-/- muizen, het anti-atherosclerotische en cardiale beschermende capaciteiten heeft die vergelijkbaar zijn met zijn tegenhanger van 17β-estradiol. PPD is een fyto-oestrogenen die is gemeld dat anti-tumor eigenschappen uit te oefenen. De voorgestelde methode is dus van toepassing op het screenen van fyto-oestrogenen via perorale toediening ter vervanging van traditionele hormonale substitutietherapie bij postmenopauzale vrouwen, waarvan is gemeld dat zij potentieel schadelijke tumorigenetische Capaciteit. Perorale toediening via hazelnootpasta is niet-invasief, waardoor het algemeen toepasbaar is op veel patiënten. Dit artikel bevat stapsgewijze demonstraties van bilaterale ovariëctomie via de dubbele Dorsale-laterale incisie in apoE-/- muizen en peroral 17β-estradiol of fyto-oestrogeen hormoon vervanging via hazelnoot verspreiding. Plasma lipide en cardiovasculaire functie analyses met behulp van echocardiografie volgen.
Introduction
Epidemiologische en klinische studies hebben aangetoond dat postmenopauzale vrouwen een aanzienlijk groter risico op hart-en vaatziekten hebben dan premenopauzale vrouwen1,2. Hormonale substitutietherapie (HRT) kan het relatieve risico van hart-en vaatziekten te verminderen 0,37-0.793. Onder andere complicaties, atherosclerose veroorzaakt door hart-en vaatziekten is de belangrijkste doodsoorzaak wereldwijd4. Echter, laboratorium modellen waarbij oestrogeen deficiënte muizen presenteren atherosclerose gevoelige status ontbreken. Dit protocol biedt een in vivo oestrogeen deficiëntie muismodel voor het screenen van exogene oestrogeen behandelingen van cardiovasculaire disfunctie na de menopauze.
Eerdere studies tonen aan dat de toepassing van ovx in atherosclerotische knaagdieren gevoed met een hoog-cholesterol dieet postmenopauzale vrouwen die lijden aan atherosclerose5,6,7,8kan nabootsen. Een reproduceerbare en handige diermodel lijkt op de atherosclerotische toestand bij menopauzale vrouwen is de basis van exogene oestrogeen onderzoek. Hier werd een dubbele Dorsale-laterale incisie van bilaterale ovariëctomie toegepast bij atherosclerose-gevoelige apolipoproteïne E Knockout (ApoE-/-) muizen9,10. Vergeleken met middelste buik-of dorsale incisie, is dubbele Dorsale-laterale incisie een eenvoudigere, minder tijdrovende methode die ernstige hechting en ontsteking van de buikholte kan voorkomen. Perorale toediening via hazelnoot verspreiding (Zie tabel van de materialen) is niet-invasief en handig, waardoor het algemeen toepasbaar als een lange termijn administratie modus11. Slow-release pellet implantatie is ook populair6. Implantaten verergeren echter de incidentie van infectie, vooral bij muizen die onderworpen zijn aan OVX. Andere niet-invasieve toedieningswijzen, zoals mond sonde en waterbeheer, hebben ook veel nadelen. Orale maagsonde stress meestal muizen en kan veroorzaken oesofageale letsel. Het hormoon toedienen via drinkwater is zeer gunstig; echter, de toevoeging van DMSO als een emulgator is onvermijdelijk als exogene oestrogenen zijn onoplosbaar in water. Hier kozen we voor peroral 17β-estradiol of fyto-oestrogenen hormoon vervanging via hazelnoot verspreiding voor langdurige toediening.
Onlangs is het gunstige effect van HRT op het cardiovasculaire systeem van postmenopauzale vrouwen betwist in het vrouwen gezondheidinitiatief (WHI) Trials12. Aan de ene kant, exogene oestrogeen alleen oefent een gunstig effect op het cardiovasculaire systeem; aan de andere kant, het kan combineren met metohydroxyprogesteron acetaat te verhogen het risico van cardiovasculaire gebeurtenissen. Serieuzer, HRT kan leiden tot borst-en baarmoeder tumorprogressie, en dit effect heeft aanzienlijk beperkt het gebruik13,14. Meer belangstelling is gericht op de cardiovasculaire-beschermende effecten van exogene oestrogenen ontbreekt mitotische activiteit in tumorcellen15,16,17. Meerdere studies bij mens en dier suggereren dat fyto-oestrogenen met structuren die vergelijkbaar zijn met die van oestrogeen een gunstige rol in cardiovasculaire bescherming kunnen spelen15,18.
Dus, de doelstellingen van het huidige werk zijn (i) om een in vivo oestrogeen deficiëntie muismodel te bouwen door bilaterale ovariëctomie via een dubbele Dorsale-laterale incisie in apoE-/- muizen en (II) om de cardiovasculaire beschermende effecten van peroraal te vergelijken toegediend 17β-estradiol en pseudoprotodioscin (PPD), via hazelnoot verspreiding. 17β-estradiol is een soort exogene oestrogeen dat behoort tot vrouwelijke seksuele hormonen6,11,19. PPD, een steroïde saponine en fyto-oestrogenen van Dioscorea planten, is eerder gemeld om uit te oefenen anti-tumor eigenschappen20.
Protocol
Representative Results
Discussion
De hier beschreven methodologie is een muismodel dat lijkt op lipide verstoring en atherosclerose gezien bij menopauzale vrouwen. Het is goed gedocumenteerd dat oestrogeen deficiëntie bij postmenopauzale vrouwen kan verergeren de incidentie van reeds bestaande of lopende hypercholesterolemie met progressief complexe en wijdverbreide atherosclerostic laesies1. Om na te bootsen de atherosclerose-gevoelige status in kliniek, ApoE-deficiënte muizen, een reproduceerbare en handige bron van dieren waa…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door de National Natural Science Foundation of China (81202526 tot J.X.), de National Natural Science Foundation of China (81302769 tot B.S.), de Beijing Municipal Natural Science Foundation (47144226 tot B.S.), de Chinese postdoctorale Science Foundation (20110490325 tot J.X.), en de Ph.D. Programma’s Stichting van het ministerie van onderwijs van China (20121106120031 tot B.S.).
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).
