En in vivo östrogenbrist musmodell för screening exogena östrogen behandlingar av kardiovaskulär dysfunktion efter klimakteriet
Summary
Kliniskt, östrogenbrist hos menopausala kvinnor kan förvärra förekomsten av lipid störningar och åderförkalkning. Vi etablerade en in vivo östrogenbrist modell av bilaterala ovariektomi via en dubbel dorsal-lateral snitt i apoE-/- möss. Musmodellen är tillämplig för screening exogena östrogen behandlingar av kardiovaskulär dysfunktion efter klimakteriet.
Abstract
Postmenopausala kvinnor har större risk att drabbas av hjärt-kärlsjukdomar än premenopausala kvinnor. Honmöss ovariectomized (OVX) vid avvänjning Visa ökade aterosklerotiska lesioner i aorta jämfört med honmöss med intakt äggstocksfunktion. Emellertid, laboratorie modeller med östrogen-brist möss med åderförkalkning-benägen status saknas. Detta underskott är avgörande eftersom klinisk östrogenbrist hos menopausala kvinnor kan förvärra förekomsten av redan existerande eller pågående lipid störningar och åderförkalkning. I denna studie, vi etablera en in vivo östrogen-bristfällig musmodell av bilaterala ovariektomi via en dubbel dorsal-lateral snitt i apolipoprotein E (apoE)-/- möss. Vi jämför sedan effekterna av 17β-estradiol och pseudoprotodioscin (PPD) (en fytoöstrogen) peroralt administreras via hasselnöt sprids. Vi finner att även PPD utövar viss effekt på att minska den slutliga kroppsvikten och plasma TG i OVX apoE-/- möss, den har anti-aterosklerotisk och hjärt-skyddande kapacitet jämförbar med dess 17β-estradiol motsvarighet. PPD är en fytoöstrogen som har rapporterats att utöva anti-tumör egenskaper. Sålunda, den föreslagna metoden är tillämplig för screening fytoöstrogener via peroral administrering att ersätta traditionell hormonersättningsbehandling hos postmenopausala kvinnor, som har rapporterats ha potentiellt skadliga tumorigenetiska Kapacitet. Peroral administrering via hasselnöt sprids är noninvasiv, vilket gör den allmänt tillämplig på många patienter. Denna artikel innehåller steg-för-steg-demonstrationer av bilaterala ovariektomi via dubbel dorsala-laterala snittet i apoE-/- möss och peroral 17β-estradiol eller fytoöstrogen hormon Replacement via hasselnöt sprids. Plasma lipid-och kardiovaskulär funktion analyser med ekokardiografi följa.
Introduction
Epidemiologiska och kliniska studier har visat att postmenopausala kvinnor är betydligt större risk för hjärt-kärlsjukdom än premenopausala kvinnor1,2. Hormonersättningsbehandling (HRT) kan minska den relativa risken för hjärt-kärlsjukdom till 0,37-0,793. Bland andra komplikationer, åderförkalkning orsakad av hjärt-kärlsjukdomar är den vanligaste dödsorsaken i världen4. Emellertid, laboratorie modeller med östrogen-brist möss som uppvisar åderförkalkning liggande status saknas. Detta protokoll ger en in vivo östrogenbrist musmodell för screening exogena östrogen behandlingar av kardiovaskulär dysfunktion efter klimakteriet.
Tidigare studier visar att tillämpningen av OVX i aterosklerotiska gnagare matas en hög kolesterol diet kan efterlikna postmenopausala kvinnor som lider av åderförkalkning5,6,7,8. En reproducerbar och bekväm djurmodell som liknar det aterosklerotiska tillståndet hos kvinnor i klimakteriet är grunden för EXOGEN östrogen forskning. Här, en dubbel dorsala-laterala snitt av bilaterala ovariektomi tillämpades i åderförkalkning-benägna apolipoprotein E knockout (APOE-/-) möss9,10. Jämfört med mellersta buken eller dorsala snitt, dubbel dorsala-laterala snitt är en enklare, mindre tidskrävande metod som kan undvika svår bukhålan vidhäftning och inflammation. Peroral administrering via hasselnöt sprids (se tabell över material) är noninvasiv och bekväm, vilket gör den allmänt tillämplig som en långsiktig administration läge11. Långsam frisättning pellets implantation är också populärt6. Emellertid, implantat mayaggravate förekomsten av infektion särskilt hos möss som utsätts för OVX. Andra noninvasiv administration lägen, såsom muntliga sondrör och vatten administration, har också många nackdelar. Oral sonal vanligtvis stress möss och kan orsaka esofagus skada. Administrera hormonet via dricksvatten är mycket fördelaktigt; emellertid, tillsats av DMSO som ett emulgeringsmedel är oundvikligt som exogena östrogener är olösliga i vatten. Här, vi valde peroral 17β-estradiol eller fytoöstrogen hormon ersättare via hasselnöt sprids för långsiktig administrering.
Nyligen, den gynnsamma effekten av HRT på det kardiovaskulära systemet av postmenopausala kvinnor har ifrågasatts i Women ‘ s Health Initiative (WHI) prövningar12. Å ena sidan utövar exogena östrogen ensamt en gynnsam effekt på det kardiovaskulära systemet; å andra sidan, det kan kombinera med metohydroxiprogesteron acetat att öka risken för kardiovaskulära händelser. Mer allvarligt, HRT kan leda till bröst-och livmoder tumör progression, och denna effekt har markant begränsat dess användning13,14. Mer intresse har inriktats på de kardiovaskulära-skyddande effekterna av exogena östrogener som saknar mitotisk aktivitet i tumörceller15,16,17. Flera studier på människor och djur tyder på att fytoöstrogener med strukturer som liknar östrogener kan spela en gynnsam roll i kardiovaskulär skydd15,18.
Således är syftet med det nuvarande arbetet (i) att bygga en in vivo östrogenbrist musmodell av bilaterala ovariektomi via en dubbel dorsal-lateral snitt i apoE-/- möss och (II) att jämföra de kardiovaskulära skyddande effekterna av peroralt administreras 17β-estradiol och pseudoprotodioscin (PPD), via hasselnöt sprids. 17β-estradiol är en typ av EXOGEN östrogen som tillhör kvinnliga könshormoner6,11,19. PPD, en steroid saponin och fytoöstrogen från Dioscorea växter, har tidigare rapporterats att utöva anti-tumör egenskaper20.
Protocol
Representative Results
Discussion
Den metod som beskrivs här är en musmodell som liknar lipid störningar och åderförkalkning ses hos kvinnor i klimakteriet. Det är väl dokumenterat att östrogenbrist hos postmenopausala kvinnor kan förvärra incidensen av redan existerande eller pågående hyperkolesterolemi med successivt komplexa och utbredda aterosklerostiska lesioner1. För att efterlikna den åderförkalkning-benägen status i kliniken, APOE-brist möss, en reproducerbar och bekväm källa till djur som att studera at…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av National Natural Science Foundation i Kina (81202526 till J.X.), National Natural Science Foundation i Kina (81302769 till BS), Beijing Municipal Natural Science Foundation (47144226 till BS), den kinesiska postdoktorala Science Foundation (20110490325 till J.X.), och Ph.D. program Stiftelsen för undervisningsministeriet i Kina (20121106120031 till 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).
