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Der Eierstock ist ein stark vaskularisiertes Organ, und streng regulierte zyklische, strukturelle und funktionelle Veränderungen in seinem Gefäßsystem (Gefäßumbau) sind für die normale Physiologie der Eierstöcke unerlässlich, einschließlich der Follikelentwicklung, des Eisprungs und der Gelbkörperbildung 1,2,3,4. Der vaskuläre Umbau umfasst eine Reihe koordinierter Prozesse, wie z. B. Veränderungen der Gefäßpermeabilität, Angiogenese, Vasodilatation, Vasokonstriktion und Veränderungen des Blutflusses (Hämodynamik). Diese Prozesse ermöglichen es dem Eierstock, die Blutversorgung als Reaktion auf hormonelle Signale während des Östruszyklus schnell anzupassen 1,2,3,5,6,7,8,9. Störungen des Gefäßumbaus und des Blutflusses der Eierstöcke beeinträchtigen den Eisprung und sind an Fruchtbarkeitsstörungen wie dem polyzystischen Ovarialsyndrom beteiligt 2,3,10,11. In ähnlicher Weise wurde gezeigt, dass Adipositas die Angiogenese stört und die Expression von vaskulären Mediatoren wie Endothelin-2 reduziert12,13. Darüber hinaus führt das ovarielle Hyperstimulationssyndrom, eine Komplikation, die meist mit der Stimulation der Eierstöcke durch Gonadotropinbehandlung während der In-vitro-Fertilisation verbunden ist, häufig zu einem erhöhten stromalen Blutfluss im Eierstock, was die nachteiligen Folgen einer fehlregulierten Gefäßfunktion unterstreicht14. Zusammengenommen unterstreichen diese Erkrankungen die zentrale Rolle des Gefäßumbaus der Eierstöcke bei der Aufrechterhaltung der weiblichen Fruchtbarkeit und unterstreichen die Bedeutung der Hämodynamik für die Unterstützung der Eierstockfunktion.
Eine genaue Beurteilung der Gefäßfunktion der Eierstöcke erfordert eine Echtzeitmessung der Hämodynamik, ohne das physiologische Umfeld zu stören. Bei Menschen und Großtiermodellen wie Rindern, Schafen und Pferden ist die Dopplersonographie ein weit verbreitetes, nicht-invasives Instrument zur Beurteilung des ovariellen Blutflusses und der Gefäßarchitektur 15,16,17,18. Diese Technik ermöglicht eine dynamische Analyse der Vaskularisation der Eierstöcke und erfasst hormonell bedingte Veränderungen des Blutflusses, was wertvolle Einblicke in die Funktion und Dysfunktion der Eierstöcke bietet 15,16,17,18.
Trotz der umfangreichen Verwendung von Labormäusen als Modell für die Forschung in der Eierstockbiologie aufgrund ihres kurzen Fortpflanzungszyklus und ihrer genetischen Rückverfolgbarkeit bleiben nicht-invasive In-vivo-Methoden zur Untersuchung des ovariellen Blutflusses in diesem Modell begrenzt19,20. Bestehende Ansätze beruhen auf hochinvasiven Verfahren, die eine Externalisierung des Eierstocks erfordern (Intravitalmikroskopie), oder auf Techniken wie dem CLARITY-Ansatz oder der Whole-Mount-Bildgebung, denen es an zeitlicher Auflösung mangelt und die den physiologischen Kontext stören 1,2,3,4. Als das am häufigsten verwendete Säugetiermodell für genetische Manipulations- und Fortpflanzungsstudien bietet die Maus die Möglichkeit, molekulare Mechanismen der ovariellen Hämodynamik zu erforschen und gezielte Interventionen zu evaluieren. Dies unterstreicht den Bedarf an nicht-invasiven, longitudinalen und quantitativen Bildgebungsansätzen zur Überwachung dynamischer Gefäßveränderungen der Eierstöcke in vivo.
Der Ovulationsprozess, ein zentrales Ereignis in der weiblichen Fertilität, ist ein Beispiel für die Bedeutung des Umbaus der Gefäße der Eierstöcke für die weibliche Fertilität. Sie beginnt mit der Follikelreifung, die durch follikelstimulierendes Hormon (FSH) induziert wird, und gipfelt in dem LH-Anstieg, der die Follikelruptur und die Eizellfreisetzung auslöst1. Nach der Stimulation mit equinem Choriongonadotropin (eCG), das die Wirkung von FSH nachahmt, erweitert sich das Gefäßnetz der Eierstöcke2. Dieses Gefäßwachstum schreitet von der Ovarialmarka nach außen in Richtung Kortex fort, um die sich entwickelnden Follikelzu stützen 2. Kurz vor dem Eisprung erstrecken sich die Blutgefäße in die Granulosazellschicht, und eine lokalisierte Vasokonstriktion wird an der follikulären Spitze beobachtet - der Stelle der eventuellen Ruptur und der Eizellfreisetzung3. Diese koordinierten vaskulären Veränderungen sind entscheidend für einen erfolgreichen Eisprung 1,2,3. Dopplerstudien an Großtiermodellen und am Menschen haben Veränderungen in der Hämodynamik während der präovulatorischen Periode gezeigt, einschließlich eines raschen Anstiegs der ovariellen Perfusion und einer lokalisierten Umverteilung des Blutflusses innerhalb des präovulatorischen Follikels, gekennzeichnet durch einen erhöhten Fluss an der Basis (am nächsten zum Ovarialstroma - gegenüber der Spitze) und einen verminderten Fluss an der Spitze16. Die Erhöhung der Geschwindigkeit des ovariellen Blutflusses unmittelbar nach dem LH-Anstieg war bei Frauen mit einem erfolgreichen Eisprung verbunden15. Es gibt jedoch noch keine Studien, die diese hämodynamischen Veränderungen im intakten murinen Eierstock longitudinal verfolgt haben, was unser Verständnis des vaskulären Umbaus in diesem weit verbreiteten Modell einschränkt.
Um diese Lücke zu schließen, stellen wir ein Protokoll für die Dopplersonographie vor, das eine nicht-invasive Visualisierung des murinen Eierstocks und seiner Gefäße ermöglicht, zusammen mit der Quantifizierung der ovariellen Hämodynamik, einschließlich Geschwindigkeits- und Widerstandsindizes. Obwohl die in dieser Studie verwendete MS-700-Sonde eine begrenzte Auflösung (axial/lateral: 30/58 μm) aufweist, was eine detaillierte Analyse der Kapillaren verhindert, ermöglicht sie dennoch eine klare Visualisierung und Quantifizierung der wichtigsten ovariellen Blutgefäße. Der Einsatz von Kontrastmitteln in zukünftigen Anwendungen kann die Gefäßvisualisierung weiter verbessern. Insgesamt ermöglicht dieser Ansatz wiederholte Längsschnittmessungen am selben Tier über definierte Zeitpunkte, wie z. B. während der präovulatorischen Periode, unter Beibehaltung der physiologischen Integrität, ein wesentlicher Vorteil gegenüber bestehenden invasiven Techniken.