نموذج مورين Syngeneic من بطانة الرحم باستخدام الفئران ركوب الدراجات بشكل طبيعي
Summary
العديد من نماذج القوارض من بطانة الرحم محدودة بسبب التعقيد التقني ، والاستنساخ ، و / أو الحاجة إلى الحيوانات المنافقة المناعية أو الفئران مراسل خاص. نحن نقدم نظام مبسط من تحريض الآفات باستخدام أي فأر تجريبي مع نظام تسجيل موضوعي يمكن التحقق منه بشكل مستقل وبدون أي شرط لاستئصال المبيضين أو جراحة البقاء على قيد الحياة.
Abstract
بطانة الرحم هو السبب الرئيسي لآلام الحوض والعقم. يتم تعريفه من خلال وجود أنسجة بطانة الرحم في مواقع خارج الرحم. كان تطوير علاجات جديدة وأدوات تشخيصية لالتهاب بطانة الرحم محدودا ويرجع ذلك جزئيا إلى التحديات في دراسة المرض. خارج الرئيسيات ، وعدد قليل من الثدييات الحيض ، وليس أي تطوير بطانة الرحم العفوية. نماذج القوارض تحظى بشعبية ولكنها تتطلب تحريض اصطناعي من بطانة الرحم، مع العديد من استخدام الفئران إما منقوص المناعة أو الأمراض المستحثة جراحيا. في الآونة الأخيرة، تم إيلاء المزيد من الاهتمام للنماذج التي تنطوي على الحقن داخل الصفاق. نحن نقدم نموذج مورين من بطانة الرحم الذي يدمج العديد من ميزات نماذج بطانة الرحم الموجودة في نظام جديد ومبسط يعتمد على القياس الكمي المجهري بدلا من الدرجات الذاتية. في هذا النموذج، نقوم بالتحفيز الهرموني للفئران المانحة، والحقن داخل الصفاق، ومسح البطن المنهجي وحصاد الأنسجة، والتحديد الكمي النسيجي الذي يمكن إجراؤه والتحقق منه في أي وقت بعد التشريح. ويتطلب هذا النموذج الحد الأدنى من الموارد والتدريب؛ لا يتطلب خبرة فنيي المختبر في جراحة البقاء على قيد الحياة مورين أو في تحديد الآفات بطانة الرحم الإجمالية; يمكن استخدامها في الفئران المنافضة، والنوافض المناعية، و/ أو الفئران المتحولة؛ ويخلق موثوق الآفات بطانة الرحم التي تتسق النسيجية مع مرض بطانة الرحم البشري.
Introduction
بطانة الرحم هو مرض غامض في الجهاز التناسلي للإناث مع أعباء مالية وصحية كبيرة على النساء1،2. مسببات بطانة الرحم غير مفهومة تماما ، وقد تم اقتراح تفسيرات متعددة بما في ذلك الميتابلاسيا السيلومية ، والراحة المولريانية الجنينية ، وتجنيد خلايا السلف المشتقة من نخاع العظم ، والحيض الرجعي3. في حين أن جوانب متعددة من هذه الآليات المقترحة قد تشارك، وليس هناك تفسير واحد يمكن أن يفسر جميع أشكال المرض، والنموذج الرائد لمسببات الأمراض بطانة الرحم هو الحيض الرجعي. الحيض الرجعي هو مرور النفايات السائلة الحيض من خلال قناتي فالوب وإلى تجويف الصفاق. وتشير التقديرات إلى أن 90٪ من النساء الحائض يخضعن بانتظام الحيض الرجعية4،5. وبالنظر إلى هذه الظاهرة الشائعة من الحيض إلى الوراء، لماذا بطانة الرحم يتطور فقط في مجموعة فرعية من النساء غير واضح5. لفهم مسببات هذا المرض بشكل أفضل ، فإن الدراسات البشرية المباشرة غير مجدية والدراسات الحيوانية مبررة.
بطانة الرحم هو التحدي على حد سواء لعلاج ودراسة. انتشار المرض غير معروف ولكن يقدر أن يكون 10٪1. في حين أن بعض الأنواع المتقدمة من بطانة الرحم يمكن تحديدها بدقة من خلال التصوير غير الباضع ، إلا أن التشخيص النهائي لا يتحقق إلا من خلال التحليل النسيجي لعينات الخزعة التي تم الحصول عليها جراحيا ؛ الآفات التي تظهر بصريا أن تكون مريضة، قد يكون في الواقع التليف أو تندب من أسباب أخرى6. شدة ومدى المرض لا يرتبط مع أعراض7.
تتكون آفات بطانة الرحم من أنواع الخلايا غير المتجانسة والسكان الذين يتفاعلون بطرق معقدة داخل البيئة الدقيقة ، وبالتالي ، مما يحد من فائدة النماذج الخلوية8،9. في نماذج فيفو موجودة، ولكن هذه التحديات والقيود المتأصلة10،11،12. نماذج الرئيسيات مثالية ولكن غالبا ما تكون غير مجدية13،14،15. عدد قليل من الثدييات غير الرئيسيات الحيض وتطوير بطانة الرحم تلقائيا16. نماذج القوارض من بطانة الرحم موجودة ولكن كل منها لديه قيود17. العديد من هذه النماذج تتطلب جراحة البقاء على قيد الحياة لخياطة أو زرع أنسجة بطانة الرحم في جدار المتلقي المانحة أو الأمعاء, إضافة التعقيد التقني, الحاجة إلى التخدير, والعوامل المناعية الخلط من الجراحة نفسها18,19,20. وبالإضافة إلى ذلك, نماذج كثيرة تتطلب استئصال المبيضين ومكملات هرمون الاستروجين; في حين زيادة العائد الآفة، وهذا يضيف الوقت، وحساب، وجراحة البقاء على قيد الحياة إضافية. نماذج الحقن داخل الصفاق (IP) لا تتطلب التخدير أو جراحة البقاء على قيد الحياة، وهذه النماذج تحاكي منطقيا الحيض الرجعية أفضل من خياطة نماذج21،22،23. ومع ذلك، فإن معظم نماذج الملكية الفكرية تخضع لمزيد من التباين في موقع الآفة بسبب التشتت العشوائي لشظايا بطانة الرحم بعد الحقن وبالتالي إلى مزيد من التحيز في تحديد الآفات وقياسها.
هنا نقدم نموذج مورين من بطانة الرحم الذي يدمج العديد من الميزات من نماذج بطانة الرحم القائمة في نظام جديد ومبسط وفعال يعتمد على القياس الكمي المجهري بدلا من الدرجات الذاتية.
Protocol
Representative Results
Discussion
توضح دراستنا أنه يمكن تحريض بطانة الرحم بشكل موثوق في الفئران دون الحاجة إلى استخدام استئصال المبيضين و / أو جراحة البقاء على قيد الحياة ، وأنه يمكن تحديد آفات بطانة الرحم خارج الرحم وقياسها كميا باستخدام مسح موحد للبطن والتحليل النسيجي.
<p class="jove_content" fo:k…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نود أن نشكر أعضاء مختبر إعادة الزلازل على مراجعتهم النقدية وأفكارهم أثناء إعداد المخطوطة، وكذلك نواة التصوير والأنسجة في معهد ليرنر للأبحاث لمساعدتهم في جمع البيانات وتحليل البيانات. وقد تم دعم هذا العمل من خلال تمويل منحة داخلية من خلال لجنة برنامج البحوث في كليفلاند كلينك ومنحة خارجية من خلال جمعية التحقيق الإنجابي وباير. كما يتم تمويل البحوث في مختبر الزلازل من خلال الدراجة VeloSano لعلاج، مركز التميز البحثي في سرطان النساء، ومن خلال كرسي لورا J. فوغارتي هبت لأبحاث سرطان الرحم. كليفلاند كلينك تمتلك إذن حقوق الطبع والنشر للشخصية 1 والشكل 2.
Materials
| Supplies for injecting PMSG into donor mouse | |||
| 1 mL Tuberculin syringe with 27G needle | Fisher Scientific | 14-826-87 | |
| Pregnant mare serum gonadotropin | Sigma-Aldrich | 9002-70-4 | |
| Supplies for necropsy of donor mouse and tissue processing | |||
| 6” serrated forceps, curved tip | Electron Microscopy Sciences | 72993-6C | |
| 70% ethanol solution | Pharmco | 33000HPLCCS4L | 70% solution dilute ethyl acetate 200 proof |
| Analytical balance | Mettler Toledo | ME54TE | |
| Carbon dioxide | TriGas Supplier | ||
| Dissecting tray | Fisher Scientific | S14000 | |
| No. 10 disposable scalpel | Fisher Scientific | NC9999403 | |
| Scissors, curved | Electron Microscopy Sciences | 72941 | |
| Scissors, straight | Electron Microscopy Sciences | 72940 | |
| Stereo microscope | Leica Microsystems | Leica SE 4 | For tissue dissection |
| Sterile phosphate buffered saline (PBS) | Institutional core facility supplies | ||
| Surgical instrument sterilization tray | Electron Microscopy Sciences | 66112-02 | |
| Tissue culture dishes | Fisher Scientific | 08-772E | |
| Weighing dishes | Fisher Scientific | 02-202-103 | |
| Supplies for injecting into recipient mouse | |||
| 1 cc syringe | BD Biosciences | 301025 | |
| 18 G needle | Fisher Scientific | 148265d | |
| 200 uL pipette tip | Fisher Scientific | 02-707-422 | |
| Double distilled water | Institutional core facility supplies | ||
| Latex bulb | Fisher Scientific | 03-448-21 | |
| Micro cover glass slip | VWR | 48366-067 | |
| Microscope slide | Fisher Scientific | 12-544-7 | |
| Standard light microscope | Leica Microsystems | DM IL | For evaluating vaginal cytology smears |
| Supplies for harvesting tissue from recipient mouse | |||
| 10% Buffered formalin | Fisher Scientific | SF100-4 | |
| Biopsy foam pads | Fisher Scientific | 22-038-222 | |
| Precision Digital Calipers | Electron Microscopy Sciences | 62065-40 | |
| Processing/embedding cassettes | Fisher Scientific | 22-272416 |
References
- Zondervan, K. T., Becker, C. M., Missmer, S. A. Endometriosis. England Journal of Medicine. 382 (13), 1244-1256 (2020).
- Schwartz, K., Llarena, N. C., Rehmer, J. M., Richards, E. G., Falcone, T. The role of pharmacotherapy in the treatment of endometriosis across the lifespan. Expert Opinion on Pharmacotherapy. 21 (8), 893-903 (2020).
- Giudice, L. C. Clinical practice. Endometriosis. New England Journal of Medicine. 362 (25), 2389-2398 (2010).
- D’Hooghe, T. M., Debrock, S. Endometriosis, retrograde menstruation and peritoneal inflammation in women and in baboons. Human Reproduction Update. 8 (1), 84-88 (2002).
- Ahn, S. H., et al. Pathophysiology and immune dysfunction in endometriosis. BioMed Research International. 2015, (2015).
- Falcone, T., Flyckt, R. Clinical management of endometriosis. Obstetrics and Gynecology. 131 (3), 557-571 (2018).
- Vercellini, P., et al. Association between endometriosis stage, lesion type, patient characteristics and severity of pelvic pain symptoms: a multivariate analysis of over 1000 patients. Human Reproduction. 22 (1), 266-271 (2007).
- Bulun, S. E., et al. Endometriosis. Endocrine Reviews. 40 (4), 1048-1079 (2019).
- Brueggmann, D., et al. Novel three-dimensional in vitro models of ovarian endometriosis. Journal of Ovarian Research. 7, 17 (2014).
- Dodds, K. N., Beckett, E. A. H., Evans, S. F., Hutchinson, M. R. Lesion development is modulated by the natural estrous cycle and mouse strain in a minimally invasive model of endometriosis. Biology of Reproduction. 97 (6), 810-821 (2017).
- Martinez, J., Bisbal, V., Marin, N., Cano, A., Gómez, R. Noninvasive monitoring of lesion size in a heterologous mouse model of endometriosis. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (144), (2019).
- Pelch, K. E., Sharpe-Timms, K. L., Nagel, S. C. Mouse model of surgically-induced endometriosis by auto-transplantation of uterine tissue. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (59), e3396 (2012).
- Nishimoto-Kakiuchi, A., et al. Spontaneous endometriosis in cynomolgus monkeys as a clinically relevant experimental model. Human Reproduction. 33 (7), 1228-1236 (2018).
- Nair, H. B., et al. An efficient model of human endometriosis by induced unopposed estrogenicity in baboons. Oncotarget. 7 (10), 10857-10869 (2016).
- Laganà, A. S., et al. Translational animal models for endometriosis research: a long and windy road. Annals of Translational Medicine. 6 (22), 431 (2018).
- Bellofiore, N., et al. First evidence of a menstruating rodent: the spiny mouse (Acomys cahirinus). Amercian Journal of Obstetrics and Gynecology. 216 (1), 1-11 (2017).
- Bruner-Tran, K. L., Mokshagundam, S., Herington, J. L., Ding, T., Osteen, K. G. Rodent models of experimental endometriosis: identifying mechanisms of disease and therapeutic targets. Current Women’s Health Reviews. 14 (2), 173-188 (2018).
- Bilotas, M. A., et al. Interplay between endometriosis and pregnancy in a mouse model. PloS One. 10 (4), 0124900 (2015).
- Peterse, D., et al. Of mice and women: a laparoscopic mouse model for endometriosis. Journal of Minimally Invasive Gynecology. 25 (4), 578-579 (2018).
- Richards, E. G., et al. KLF11 is an epigenetic mediator of DRD2/dopaminergic signaling in endometriosis. Reproductive Sciences. 224 (8), 1129-1138 (2017).
- Jones, R. L., Lang, S. A., Kendziorski, J. A., Greene, A. D., Burns, K. A. Use of a Mouse Model of Experimentally Induced Endometriosis to Evaluate and Compare the Effects of Bisphenol A and Bisphenol AF Exposure. Environmental Health Perspectives. 126 (12), 127004 (2018).
- Greaves, E., et al. A novel mouse model of endometriosis mimics human phenotype and reveals insights into the inflammatory contribution of shed endometrium. The American Journal of Pathology. 184 (7), 1930-1939 (2014).
- Nothnick, W. B., Graham, A., Holbert, J., Weiss, M. J. miR-451 deficiency is associated with altered endometrial fibrinogen alpha chain expression and reduced endometriotic implant establishment in an experimental mouse model. PloS One. 9 (6), 100336 (2014).
