本方案介绍了一种通过微型泵控释来曲唑在小鼠中诱导多囊卵巢综合征(PCOS)模型的技术。在充分麻醉条件下,将微型泵皮下植入小鼠体内,经过微型泵一定时间的释放后,成功诱导出小鼠PCOS模型。
本方案介绍了一种通过微型泵控释来曲唑在小鼠中诱导多囊卵巢综合征(PCOS)模型的技术。在充分麻醉条件下,将微型泵皮下植入小鼠体内,经过微型泵一定时间的释放后,成功诱导出小鼠PCOS模型。
多囊卵巢综合征(PCOS)是导致女性不孕的主要原因之一。动物模型被广泛用于研究PCOS的病因机制及相关药物开发。来曲唑诱导的小鼠模型能够复制PCOS患者的代谢和生殖表型。传统的PCOS小鼠来曲唑给药方法需要在一定时期内每日给药,操作繁琐且可能对小鼠造成显著应激。本研究描述了一种通过植入可控释以来曲唑的微型泵来诱导小鼠PCOS的简便有效方法。研究人员制备了一种可稳定、持续释放定量来曲唑的微型泵,并在麻醉条件下将其皮下植入小鼠体内。本研究表明,植入来曲唑微型泵后,小鼠模型成功模拟了PCOS的特征。本研究中所用材料与设备在大多数实验室中均易于获取,无需特殊定制。综上所述,本文提供了一种独特且易于操作的小鼠PCOS诱导方法。
多囊卵巢综合征(PCOS)是育龄女性中最常见的疾病之一1。全球多达18%的女性受其影响,是全球女性不孕的主要原因2,3。PCOS 的特征是一系列相互关联的生殖异常,包括促性腺激素分泌紊乱、慢性无排卵、雄激素生成增加以及多囊卵巢形态4。除了妇科疾病外,PCOS 还会增加心血管疾病的风险5,6。尽管已有数十年的研究,PCOS 的病因仍不明确7,8。
为了更深入地了解多囊卵巢综合征(PCOS)的发病机制并开发新的治疗方法,建立能够紧密模拟人类生理状态的动物模型具有重要意义9。目前报道的PCOS啮齿类动物模型包括通过睾酮、来曲唑和戊酸雌二醇等处理诱导的模型。睾酮可引起高雄激素血症,在大鼠中更常被用作PCOS诱导剂10。脱氢表雄酮(DHEA)已被用于在啮齿类动物中诱导PCOS,可升高睾酮水平、黄体生成素/卵泡刺激素(LH/FSH)比值,并导致动情周期紊乱11。戊酸雌二醇(EV)是一种长效雌激素,使用该方法的研究表明,性类固醇激素和促性腺激素的水平随EV给药剂量的不同而变化12,13,14。来曲唑是一种非甾体芳香化酶抑制剂15。来曲唑处理可导致大鼠出现无周期性动情期、卵巢重量和体重增加、脂肪细胞增大、卵泡发育最大化以及睾酮水平升高16,17。来曲唑处理的小鼠则表现出窦状卵泡和出血性囊肿数量增加,以及黄体生成素(LH)、卵泡刺激素(FSH)、雌二醇和孕酮浓度升高18,19。
目前,来曲唑诱导多囊卵巢综合征(PCOS)模型的主要方法包括口服给药和皮下注射,这两种方法均需要每日重复给药20,21,22。这些方法耗时且劳动强度大,反复给药可能对动物造成显著应激23。尽管一些研究使用来曲唑缓释丸24,25,但这类产品需要定制,成本较高。本报告介绍了一种利用微型泵在小鼠中诱导PCOS的技术。该方法操作简便、节省时间,并使用大多数实验室中常见的手术工具和设备。
本研究中的所有动物实验方案均经批准 动物伦理委员会 复旦大学的4周龄雌性C57BL/6J小鼠被用于本研究。本研究中所用动物、试剂和设备的详细信息列于下文 材料表.
1. 微量泵的准备
2. 手术与麻醉的准备工作
3. 来曲唑微型泵的植入
4. 动物恢复
实验方案及部分关键步骤见图1和图2。血清睾酮水平显示在图3A中。来曲唑微型泵处理的小鼠(以下简称LTZ小鼠)血清睾酮水平显著高于雌性对照小鼠。同时,卵巢组织学分析显示,LTZ小鼠出现多囊卵巢,并且黄体数量显著减少(图3B、C),提示无排卵。此外,与雌性对照小鼠相比,LTZ小鼠表现出显著的动情周期紊乱(图3D)。体重评估结果显示,LTZ小鼠体重高于对照小鼠(图3E)。葡萄糖耐量试验结果及AUC计算表明,与对照小鼠相比,LTZ小鼠出现葡萄糖耐受不良(图3F、G)。血清脂质检测显示,LTZ小鼠的血清脂质谱较对照小鼠发生改变(图3H)。

图1:制备微型泵的材料与关键步骤。(A)来曲唑微型泵制备过程的示意图。(B)通过连接在帽端的细管疏通微型泵。(C)将与泵匹配的针头连接至1 mL注射器的针头端。(D)缓慢吸取来曲唑溶液,避免产生气泡。(E)从泵的最底部缓慢注入来曲唑溶液。(F)填充后的泵盖上帽,帽端朝上保存于生理盐水中。请点击此处查看该图的放大版本。

图 2:在小鼠体内植入泵以诱导多囊卵巢综合征(PCOS)的材料与关键步骤。(A)示意图显示来曲唑微型泵的植入过程。(B)麻醉设备:空气泵、麻醉机、诱导箱和气体过滤器。(C)将小鼠麻醉后固定并进行消毒。(D)在背部中线附近做一个0.5 cm的切口。(E)分离皮肤以留出空间用于插入微型泵。(F)使用清洁且无菌的镊子将微型泵从生理盐水中取出。(G)将微型泵植入先前分离的皮下空间。(H)用4-0缝线关闭皮肤。(I)让已植入微型泵的小鼠恢复。 请点击此处查看此图的放大版本。

图3:来曲唑微型泵植入小鼠模型中生殖与代谢表型的表征。(A)来曲唑(LTZ)处理组小鼠的血浆睾酮水平显著高于对照组小鼠(每组 n = 9 只动物)。(B)卵巢组织学分析。箭头指示黄体。比例尺:1 mm。(C)各指定组中黄体的数量(每组 n = 9 只动物)。(D)与对照组雌性小鼠相比,LTZ 处理小鼠出现无周期性。(E)各指定组的体重变化(每组 n = 10 只动物)。(F,G)各指定组的葡萄糖耐量试验结果(每组 n = 8 只动物)。(H)各指定组的血清脂质水平(每组 n = 8 只动物)。数据以均值 ± 标准误表示。AUC 表示曲线下面积;E,动情期;LDL-C,低密度脂蛋白胆固醇;HDL-C,高密度脂蛋白胆固醇;P,动情前期;M/D,动情间期/动情后期;TC,总胆固醇;TG,甘油三酯。请点击此处查看该图的放大版本。
本报告展示了一种使用易得材料在小鼠中诱导多囊卵巢综合征(PCOS)的简单方案。小鼠PCOS模型对于探索PCOS的发病机制及药物筛选至关重要26。在现有的多种小鼠PCOS建模方法中,来曲唑诱导法是最常用的方法之一。来曲唑可通过抑制睾酮向雌二醇的转化或促进睾酮合成,从而建立并维持高雄激素状态27。来曲唑诱导的小鼠模型在代谢和生殖特征方面与PCOS患者具有相似性28。然而,传统的小鼠来曲唑处理方法需要连续21天或更长时间每日口服给药或注射29,30。长期、定时的给药过程耗时且劳动密集,反复给药对小鼠造成显著应激,可能引入影响模型结果的非实验性干扰因素23,31。尽管部分大鼠和小鼠PCOS研究已采用可植入的来曲唑缓释丸28,32,但此类产品需定制,可能无法及时获得。本研究提出一种通过植入来曲唑微型泵以诱导小鼠PCOS的技术。该方法操作简便、节省时间,且所用手术工具和设备在大多数实验室中均可常规获取。
关键步骤与故障排除
在实施本方法时,为获得最佳结果,需注意以下几个关键步骤。首先,使用前应利用配套帽上附带的细管疏通泵体。以往经验表明,泵体堵塞可能干扰药物的装载与释放。此外,配置来曲唑溶液的每一步都必须谨慎操作,以确保最终溶液的浓度准确达到预期值。在泵体组装过程中,必须注意防止污染。 Furthermore,麻醉前及麻醉过程中需进行仔细调整,以确保实验小鼠达到充分的麻醉状态,并尽量减少麻醉对受术小鼠产生的不良影响。
优点与局限性
本研究中描述的方法具有多项优点:(1)节省时间,并可在泵植入后实现来曲唑的持续释放;(2)避免了反复给药对实验动物造成的应激,最大限度减少了非实验因素对建模结果的影响;(3)所需材料、手术器械和设备在大多数实验室中均常见易得;(4)该方法可有效诱导小鼠出现多囊卵巢综合征(PCOS)表型。然而,该方法也存在局限性:(1)微型泵植入所需的麻醉和手术操作可能对小鼠造成刺激,且皮下植入的微型泵可能干扰其正常活动;(2)在操作过程中,若泵体受到污染或损坏,可能影响该建模方法的效果。根据作者的经验,严谨地执行实验方案各步骤,可实现较高的PCOS小鼠模型构建成功率。
作者无任何利益冲突需要披露。
本研究获得以下基金资助:中国国家重点研发计划(项目号 2021YFC2700701)、国家自然科学基金(项目号 82088102、82071731、82171613、8227034、81601238)、中国医学科学院医学与健康科技创新工程(项目号 2019-I2M-5-064)、上海市科学技术委员会(项目号 21Y11907600)、上海市卫生健康委员会和计划生育委员会(项目号 20215Y0216)、上海市卫生健康委员会协同创新项目(项目号 2020CXJQ01)、上海医院发展中心临床研究计划(项目号 SHDC2020CR1008A)、上海市妇科疾病临床研究中心(项目号 22MC1940200)、上海市泌尿系统疾病研究中⼼(项目号 2022ZZ01012)、上海市生殖与发育前沿科学研究基地、衢州市科学技术局(项目号 2022K54)、浙江大学教育部生殖遗传重点实验室开放基金项目(项目号 KY2022035)以及广东省医学科学院开放基金项目(项目号 YKY-KF202202)。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 注射器 | Bofeng Biotech | BD300841 | 1ML(无菌) |
| 离心管 | Biological Hope | 1850-K | 15ML(无菌) |
| 移液器 | Eppendorf | 3123000268-A | 100μL-1000μL(无菌) |
| 移液器 | TopPette | 7010101008 | 10μL-100μL(无菌) |
| 来曲唑粉末 | Sigma | L6545-50MG | 主要作用药物(无菌) |
| PEG(聚乙二醇) | Solarbio | P8250 | 用于溶解(无菌) |
| 无菌生理盐水溶液 | Biosharp | BL158A | 微型泵储存 |
| 渗透泵 | ALZET | 1004 | 来曲唑储存与缓释(无菌) |
| 二甲基亚砜 | Biosharp | BS087 | 用于溶解(无菌) |
| 小动物麻醉机 | RWD | R500IP | 用于麻醉 |
| 异氟烷 | RWD | 20071302 | 用于麻醉 |
| 止血钳 | Biosharp | BS-HF-S-125 | 手术器械 |
| 剪刀 | Biosharp | BS-SOR-S-100P | 手术器械 |
| 持针器 | ShangHaiJZ | J32010 | 手术器械 |
| 镊子 | RWD | F12028 | 手术器械 |
| 缝合针与4-0可吸收缝线 | JINGHUAN | CR413 | 手术器械 |
| 聚维酮碘棉签 | SingleLady | GB26368-2010 | 皮肤消毒 |
| 脱毛膏 | ZIKER BIOTECHNOLOGY | ZK-L2701 | 实验动物脱毛剂 |
| 丁腈手套 | Biosharp | BC040-L | 用于无菌操作 |
| 无菌纱布 | ZHENDE | BA69087 | 用于擦拭液体 |
| C57BL/6J 小鼠 | 上海模型生物中心 | N/A | 年龄:4周 |
| 宠物眼润滑剂 | BAITE | SHF021153 | 用于小鼠眼部润滑 |
| 美洛昔康注射液 | MEIDAJIA | R21064-21 | 用于小鼠镇痛(无菌) |