מודל מורין סינגני של אנדומטריוזיס באמצעות עכברי רכיבה טבעיים
Summary
מודלים מכרסמים רבים של אנדומטריוזיס מוגבלים על ידי מורכבות טכנית, רבייה, ו / או צורך בעלי חיים immunocompromised או עכברי כתב מיוחד. אנו מציגים מערכת פשוטה של אינדוקציה נגע באמצעות כל עכבר ניסיוני עם מערכת ניקוד אובייקטיבית הניתנת לאימות עצמאי וללא דרישה לכריתת שחלות או ניתוח הישרדות.
Abstract
אנדומטריוזיס היא הגורם המוביל לכאב באגן ולאי פוריות. זה מוגדר על ידי נוכחות של רקמת רירית הרחם במקומות חוץ רחמיים. הפיתוח של עיבודים חדשניים וכלי אבחון עבור אנדומטריוזיס הוגבל בין היתר בשל אתגרים בחקר המחלה. מחוץ לפרימטים, יונקים מעטים וסת, ואף אחד מהם לא מפתח אנדומטריוזיס ספונטני. דגמי מכרסמים פופולריים אך דורשים אינדוקציה מלאכותית של אנדומטריוזיס, כאשר רבים משתמשים בעכברים אימונו-קוםיים או במחלה הנגרמת בניתוח. לאחרונה, תשומת לב רבה יותר ניתנה מודלים מעורבים הזרקה תוך אינטריתוניאלית. אנו מציגים מודל מורין של אנדומטריוזיס המשלב מספר תכונות של מודלים אנדומטריוזיס קיימים לתוך מערכת חדשנית, פשוטה המסתמכת על כימות מיקרוסקופי במקום דירוג סובייקטיבי. במודל זה, אנו מבצעים גירוי הורמונלי של עכברים תורמים, הזרקה תוך-פטרייתונית, סקר בטן שיטתי וקציר רקמות, וכימות היסטולוגי שניתן לבצע ולאמת בכל עת לאחר נמק. מודל זה דורש משאבים והכשרה מינימליים; אינו דורש מומחיות על ידי טכנאי מעבדה בניתוח הישרדות מורין או בזיהוי נגעים אנדומטריוטיים ברוטו; ניתן להשתמש בעכברים אימונו-קומונימציה, חיסונית ו/או מוטנטיים; ויוצר באופן אמין נגעים אנדומטריוטית התואמים היסתולוגית למחלה אנדומטריוטית אנושית.
Introduction
אנדומטריוזיס היא מחלה מסתורית של מערכת הרבייה הנשית עם נטל כלכלי ובריאותי משמעותי על נשים1,2. האטיולוגיה של אנדומטריוזיס אינה מובנת לחלוטין, והוצעו הסברים מרובים כולל מטאפלזיה קולומית, מנוחה מולרית עוברית, גיוס תאי אב נגזרים מח עצם, וסת מדרדרת3. בעוד היבטים מרובים של מנגנונים מוצעים אלה עשויים להיות מעורבים, ואין הסבר אחד יכול להסביר את כל צורות המחלה, המודל המוביל של אנדומטריוזיס פתוגנזה הוא וסת מדרדרת. הווסת המדרדרת היא מעבר של שפכים וסת דרך החצוצרות לתוך חלל הצפק; ההערכה היא כי 90% מהנשים במחזור עוברות באופן קבוע וסת מדרדרת4,5. בהתחשב בתופעה הנפוצה הזו של הווסת המדרדרת, מדוע אנדומטריוזיס מתפתחת רק בתת קבוצה של נשים לא ברור5. כדי להבין טוב יותר את האטיולוגיה של מחלה זו, מחקרים אנושיים ישירים אינם אפשריים ומחקרים בבעלי חיים מוצדקים.
אנדומטריוזיס הוא אתגר הן לטפל והן ללמוד. שכיחות המחלה אינה ידועה אך מוערכת ב -10%1. בעוד כמה סוגים מתקדמים של אנדומטריוזיס עשויים להיות מזוהים במדויק באמצעות הדמיה לא פולשנית, אבחנה סופית מושגת רק באמצעות ניתוח היסטופתולוגי של דגימות ביופסיה שהושגו בניתוח; נגעים שנראים חזותית להיות חולה, עשוי למעשה להיות פיברוזיס או הצטלקות מסיבות אחרות6. חומרת והיקף המחלה אינו תואם עם סימפטומטולוגיה7.
נגעים אנדומטריוזיס מורכבים מסוגי תאים הטרוגניים ואוכלוסיות אשר אינטראקציה בדרכים מורכבות בתוך microenvironment, ולכן, הגבלת התועלת של מודלים הסלולר8,9. במודלים של Vivo קיימים, אבל אלה יש אתגרים ומגבלות מובנים10,11,12. דגמי פרימטים הם אידיאליים אך לעתים קרובות אינם אפשריים13,14,15. מעט יונקים שאינם פרימטים וסת ומפתחים אנדומטריוזיס באופן ספונטני16. מודלים מכרסמים של אנדומטריוזיס קיימים אבל כל אחד יש מגבלות17. רבים מהמודלים הללו דורשים ניתוח הישרדות לתפר או להשתיל רקמת רירית הרחם בקיר או במעי של הנמען התורם, הוספת מורכבות טכנית, צורך בהרדמה וגורמים חיסוניים מבלבלים מהניתוח עצמו18,19,20. בנוסף, מודלים רבים דורשים כריתת השחלות ותוספת אסטרוגן; תוך הגדלת תפוקת הנגעים, הדבר מוסיף זמן, הוצאות וניתוח הישרדות נוסף. מודלים הזרקה intraperitoneal (IP) אינם דורשים הרדמה או ניתוח הישרדות, ומודלים אלה באופן הגיוני לדמות וסת מדרדרת טוב יותר מאשר מודלים תפירה21,22,23. רוב מודלי ה- IP, לעומת זאת, כפופים לשונות רבה יותר במיקום הנגע עקב פיזור אקראי של שברי רירית הרחם לאחר ההזרקה ולכן להטיה רבה יותר בזיהוי ומדידת נגעים.
כאן אנו מציגים מודל מורין של אנדומטריוזיס המשלב מספר תכונות של מודלים אנדומטריוזיס קיימים לתוך מערכת חדשנית, פשוטה ויעילה המסתמכת על כימות מיקרוסקופי במקום דירוג סובייקטיבי.
Protocol
Representative Results
Discussion
המחקר שלנו מדגים כי אנדומטריוזיס יכול להיות מושרה באופן אמין בעכברים ללא צורך בשימוש ב כריתת השחלות ו/או ניתוח הישרדות, וכי נגעים רירית הרחם חוץ רחמית ניתן לזהות ולכמת באמצעות סקר סטנדרטי של הבטן וניתוח היסטולוגי.
מחקרים ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ברצוננו להודות לחברי מעבדת רייס על סקירתם הביקורתית ותובנותיהם במהלך הכנת כתב היד, וכן לליבות ההדמיה וההיסתולוגיה במכון המחקר לרנר על עזרתם באיסוף נתונים וניתוח נתונים. עבודה זו נתמכה באמצעות מימון מענק פנימי באמצעות ועדת תוכנית המחקר בקליבלנד קליניק ועל ידי מענק חיצוני באמצעות האגודה לחקירת פוריות ובאייר. המחקר במעבדת Reizes ממומן גם באמצעות אופני VeloSano לריפוי, המרכז למצוינות מחקרית בסרטן גינקולוגי, ודרך הכיסא ניחן לורה ג ‘פוגרטי לחקר סרטן הרחם. קליבלנד קליניק מחזיקה באישור זכויות היוצרים באיור 1 וב-איור 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).
