פרוטוקול זה מציג טכניקה לגרימת מודלים של תסמונת השחלות הפוליציסטיות (PCOS) בעכברים באמצעות שחרור לטרוזול מבוקר באמצעות משאבות זעירות. תחת הרדמה מספקת, המשאבה הקטנה הושתלה תת עורית, ו- PCOS הושרה בהצלחה בעכברים לאחר תקופה מסוימת של שחרור המשאבה.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה מציג טכניקה לגרימת מודלים של תסמונת השחלות הפוליציסטיות (PCOS) בעכברים באמצעות שחרור לטרוזול מבוקר באמצעות משאבות זעירות. תחת הרדמה מספקת, המשאבה הקטנה הושתלה תת עורית, ו- PCOS הושרה בהצלחה בעכברים לאחר תקופה מסוימת של שחרור המשאבה.
תסמונת השחלות הפוליציסטיות (PCOS) היא אחד הגורמים המובילים לאי פוריות אצל נשים. מודלים של בעלי חיים נמצאים בשימוש נרחב כדי ללמוד את המנגנונים האטיולוגיים של PCOS ופיתוח תרופות הקשורות. מודלים עכבריים המושרים על ידי Letrozole משכפלים את הפנוטיפים המטבוליים והרבייה של חולים עם PCOS. השיטה המסורתית של טיפול letrozole בעכברים PCOS דורש מינון יומי על פני תקופה מסוימת, אשר יכול להיות אינטנסיבי עבודה ולגרום מתח משמעותי לעכברים. מחקר זה מתאר שיטה פשוטה ויעילה לגרימת תסמונת השחלות הפוליציסטיות בעכברים על ידי השתלת מיני-משאבה מבוקרת המשחררת לטרוזול. משאבה זעירה המסוגלת לשחרר באופן יציב ורציף כמות כמותית של לטרוזול יוצרה והושתלה תת עורית בעכברים תחת הרדמה. מחקר זה הראה כי מודל העכבר חיקה בהצלחה תכונות PCOS לאחר השתלת משאבת מיני letrozole. החומרים והציוד המשמשים במחקר זה זמינים בקלות לרוב המעבדות, ואינם דורשים התאמה אישית מיוחדת. באופן קולקטיבי, מאמר זה מספק שיטה ייחודית וקלה לביצוע לגרימת PCOS בעכברים.
תסמונת השחלות הפוליציסטיות (PCOS) היא אחת המחלות השכיחות ביותר בקרב נשים בגילהפריון 1. זה משפיע על עד 18% מהנשים ברחבי העולם והוא הגורם המוביל לאי פוריות האישה ברחבי העולם 2,3. תסמונת השחלות הפוליציסטיות מאופיינת בסדרה של הפרעות במערכת הרבייה, כולל הפרשת גונדוטרופין מופרעת, אנובולציה כרונית, ייצור אנדרוגן מוגבר ומורפולוגיה של השחלות הפוליציסטיות4. בנוסף להפרעות גינקולוגיות, PCOS גם מגביר את הסיכון למחלות לב וכלי דם 5,6. למרות עשרות שנים של מחקר, האטיולוגיה של PCOS נותרה לא ברורה 7,8.
כדי לקבל תובנות טובות יותר על הפתוגנזה של PCOS ולפתח טיפולים חדשניים, יצירת מודלים של בעלי חיים המחקים באופן הדוק את הפיזיולוגיה האנושית היא בעלת חשיבות עצומה9. מודלים מכרסמים המדווחים כיום של PCOS כוללים אלה המושרים על ידי טיפולים עם טסטוסטרון, letrozole, ו estradiol valerate, בין היתר. טסטוסטרון גורם hyperandrogenemia והוא נפוץ יותר כמו PCOS משרה בחולדות10. DHEA שימש להשראת תסמונת השחלות הפוליציסטיות במכרסמים, להעלאת רמות הטסטוסטרון, ליחס LH/FSH (הורמון מחלוטיניזציה/הורמון מגרה זקיקים) ולגרימת מחזורי ייחום לא סדירים11. אסטרדיול ואלרט (EV) הוא אסטרוגן ארוך טווח, ומחקרים המשתמשים בשיטה זו מראים כי רמות הורמוני סטרואידים וגונדוטרופינים משתנות בהתאם למינון של EV המנוהל 12,13,14. Letrozole הוא מעכב ארומטאז nonsteroidal15. טיפול בלטרוזול משרה ייחום לא מחזורי, מעלה את משקל השחלות, משקל הגוף, מגדיל אדיפוציטים, ממקסם את התפתחות הזקיקים ומעלה את רמות הטסטוסטרון בחולדות16,17. עכברים שטופלו בלטרוזול מציגים מספר מוגבר של זקיקי סינוסים וציסטות דימומות, כמו גם ריכוזים גבוהים של LH, FSH, אסטרדיול ופרוגסטרון18,19.
נכון לעכשיו, השיטות העיקריות עבור מודלים PCOS המושרה letrozole כוללים מתן דרך הפה הזרקה תת עורית, שניהם דורשים מינון יומי חוזר 20,21,22. שיטות אלה גוזלות זמן רב ודורשות עבודה, וסביר להניח שמתן חוזר ונשנה גורם ללחץ משמעותי לבעלי החיים23 . למרות כמה מחקרים להשתמש כדורי letrozole24,25, מוצרים אלה צריכים להיות מותאמים אישית והם יקרים. דוח זה מתאר טכניקה לגרימת PCOS בעכברים באמצעות משאבות זעירות. שיטה זו פשוטה, חוסכת זמן ומשתמשת בכלים ובציוד כירורגי הזמינים ברוב המעבדות.
כל הפרוטוקולים לניסויים בבעלי חיים במחקר זה אושרו על ידי ועדת האתיקה של בעלי חיים באוניברסיטת פודאן. נקבות עכברי C57BL/6J, בנות 4 שבועות, שימשו כאן. פרטי בעלי החיים, הריאגנטים והציוד ששימשו במחקר זה מפורטים בטבלת החומרים.
1. הכנת משאבת המיני
2. הכנה לפעולה והרדמה
3. השתלת משאבת מיני letrozole
4. התאוששות בעלי חיים
פרוטוקול הניסוי וכמה שלבים קריטיים מוצגים באיור 1 ובאיור 2. רמות טסטוסטרון בסרום מוצגות באיור 3A. עכברי Letrozole שטופלו במיני משאבה (להלן עכברי LTZ) הפגינו רמות טסטוסטרון גבוהות משמעותית בסרום בהשוואה לעכברי ביקורת נקבות. בינתיים, ניתוח היסטולוגי של השחלות הראה כי עכברות LTZ הראו שחלות פוליציסטיות עם ירידה משמעותית במספר הקורפורה לוטאה (איור 3B,C), מה שמצביע על חדשנות. יתר על כן, עכברי LTZ הפגינו אציקליות ייחום משמעותית בהשוואה לנקבות עכברי ביקורת (איור 3D). הערכת משקל הגוף גילתה שעכברי LTZ היו כבדים יותר מעכברי ביקורת (איור 3E). תוצאות בדיקות סבילות לגלוקוז וחישובי AUC הראו שעכברי LTZ פיתחו אי-סבילות לגלוקוז בהשוואה לעכברי ביקורת (איור 3F,G). בדיקת שומנים בסרום הצביעה על כך שעכברי LTZ הציגו שינוי בפרופיל השומנים בסרום בהשוואה לעכברי ביקורת (איור 3H).

איור 1: חומרים ושלבים קריטיים להכנת המשאבה. (A) איור סכמטי המראה את הכנת משאבות המיני letrozole. (B) המיני-משאבה נפתחה על ידי צינור דק המחובר לפקק. (ג) מחט התואמת את המשאבה חוברה לקצה המחט של מזרק בנפח 1 מ"ל. (D) תמיסת Letrozole נשאפה לאט בלי לבעבע. (E) תמיסת Letrozole הוזרקה באיטיות מתחתית המשאבה. (F) המשאבות שמולאו כוסו ואוחסנו במי מלח כשקצה הפקק מכוון כלפי מעלה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: חומרים ושלבים קריטיים של השתלת משאבות בעכברים לצורך השראת PCOS. (A) איור סכמטי המראה השתלה של משאבות זעירות letrozole. (ב) ציוד הרדמה: משאבת אוויר, מכונת הרדמה, קופסת אינדוקציה ומסנני גז. (C) עכברים מורדמים תוקנו ועוקרו. (D) חתך של 0.5 ס"מ ליד קו האמצע הגבי. (E) העור התפנה כדי לפנות מקום להחדרת משאבה זעירה. (ו) מיני-משאבה נחתכה מהמלח בעזרת מלקחיים נקיים וסטריליים. (G) המיני-משאבה הושתלה מתחת לעור ששוחרר קודם לכן. (H) העור נסגר ב-4-0 תפרים. (I) העכבר המושתל הורשה להתאושש. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: אפיון פנוטיפים רבייתיים ומטבוליים במודלים של עכברים מושתלי משאבת זעיר letrozole. (A) רמות טסטוסטרון בפלזמה בעכברים שטופלו ב-LTZ היו גבוהות משמעותית מאלה שבעכברי הביקורת (n = 9 חיות לקבוצה). (B) ניתוח היסטולוגי של השחלות. החץ מציין corpora lutea. סרגל קנה מידה: 1 מ"מ. (C) מספר corpora lutea בקבוצות שצוינו (n = 9 בעלי חיים לקבוצה). (D) עכברי LTZ הראו אציקליות בהשוואה לעכברות ביקורת. (E) משקל הגוף בקבוצות שצוינו (n = 10 בעלי חיים לקבוצה). (ו,ז) תוצאות בדיקת סבילות לגלוקוז בקבוצות שצוינו (n = 8 בעלי חיים לקבוצה). (H) רמות שומנים בסרום בקבוצות שצוינו (n = 8 בעלי חיים לקבוצה). הנתונים מבוטאים כממוצע ± SEM. AUC מציין שטח מתחת לעקומה; E, שלב הייחום; LDL-C, כולסטרול ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה; HDL-C, כולסטרול ליפופרוטאין בצפיפות גבוהה; P, שלב proestrus; M/D, שלב מטסטרוס / דיסטרוס; TC, כולסטרול כולל; ו-TG, טריגליצרידים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
דו"ח זה מדגים פרוטוקול פשוט לגרימת PCOS בעכברים באמצעות חומרים נגישים בקלות. מודל PCOS עכבר חיוני לחקר מנגנוני PCOS ותרופות סינון26. מבין השיטות הזמינות להשראת מודלים PCOS בעכברים, השראת letrozole היא אחת הנפוצות ביותר. השימוש letrozole יכול לפתח ולתחזק מצב hyperandrogenic על ידי עיכוב ההמרה של טסטוסטרון לאסטרדיול או על ידי הגדלת סינתזת טסטוסטרון27. מודל העכבר המושרה letrozole מראה דמיון מטבולי רבייה לחולים עם PCOS28. עם זאת, טכניקות קונבנציונליות של טיפול letrozole במודל PCOS עכבר דורשים הזנה אוראלית יומית או הזרקה של תרופה letrozole לעכברים במשך 21 ימים או יותר29,30. הקצאת תרופות מתמשכת לטווח ארוך עם מינון מתוזמן של הזנה או הזרקה גוזלת זמן רב ודורשת עבודה, ומתן חוזר ונשנה של תרופות יכול להיות מלחיץ לשמצה עבור עכברים, הצגת גורמים לא ניסיוניים המשפיעים על תוצאות המודל23,31. למרות שחלק ממחקרי ה- PCOS של חולדות ועכבר משתמשים בכדורי letrozole מושתלים28,32, המוצרים המשמשים צריכים להיות מותאמים אישית וייתכן שלא יהיו זמינים בזמן. המחקר הנוכחי מציע טכניקה של השתלת משאבות זעירות letrozole כדי לגרום PCOS בעכברים. השיטה פשוטה, חוסכת זמן ומשתמשת בכלים ובציוד כירורגי הזמינים ברוב המעבדות.
שלבים קריטיים ופתרון בעיות
חשוב לציין כמה צעדים מרכזיים כדי להשיג תוצאות אופטימליות בעת תרגול שיטה זו. ראשית, פתחו את סתימת המשאבה באמצעות הצינור הדק המחובר למכסה התואם לפני השימוש. ניסיון קודם מצביע על כך שמשאבה סתומה עלולה לשבש את הטעינה והשחרור של תרופות. בנוסף, כל שלב בהגדרת הפתרון letrozole חייב להתבצע בזהירות כדי להבטיח את הפתרון הסופי הוא בדיוק בריכוז הרצוי. לאורך כל תהליך הרכבת המשאבה, יש לשים לב למניעת זיהום. יתר על כן, נדרשות התאמות זהירות לפני ההרדמה ובמהלכה כדי להבטיח הרדמה נאותה לעכברי הניסוי ולמזער את ההשפעות השליליות של ההרדמה על העכברים המנותחים.
יתרונות ומגבלות
השיטה המתוארת במחקר זה מציעה מספר יתרונות: (1) היא חוסכת זמן ומאפשרת שחרור לטרוזול רציף לאחר השתלת משאבה; (2) הוא מונע את הלחץ של מתן תרופות חוזר ונשנה על חיות ניסוי וממזער את ההשפעה של גורמים שאינם ניסויים על תוצאות המידול; (3) החומרים, כלי הניתוח והציוד הדרושים זמינים בדרך כלל ברוב המעבדות; (4) השיטה גורמת ביעילות לפנוטיפים של PCOS בעכברים. עם זאת, לשיטה זו יש גם מגבלות: (1) ההרדמה וההליך הכירורגי הנדרשים להשתלת משאבה זעירה עלולים לגרום לגירוי לעכברים, ונוכחות המשאבה הקטנה מתחת לעור עלולה להפריע לפעילותם; (2) יעילותה של שיטת מידול זו עשויה להיות מושפעת מזיהום או נזק לגוף המשאבה במהלך התהליך. בהתבסס על ניסיונם של המחברים, ביצוע קפדני של שלבי הפרוטוקול יכול להוביל לאחוזי הצלחה גבוהים ביצירת מודל עכבר PCOS.
למחברים אין מה לחשוף.
המחקר נתמך על ידי התוכנית הלאומית למחקר ופיתוח מפתח של סין (מענקים 2021YFC2700701), הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מענקים 82088102, 82071731, 82171613, 8227034, 81601238), האקדמיה הסינית למדעי הרפואה קרן חדשנות למדעי הרפואה (מענק 2019-I2M-5-064), ועדת המדע והטכנולוגיה של עיריית שנחאי (מענקים 21Y11907600), הוועדה העירונית של שנגחאי לבריאות ותכנון המשפחה (מענק 20215Y0216), תוכנית חדשנות שיתופית של ועדת הבריאות העירונית של שנחאי (מענק 2020CXJQ01), תוכנית המחקר הקליני של מרכז הפיתוח של בית החולים בשנחאי (מענק SHDC2020CR1008A), מרכז המחקר הקליני של שנגחאי למחלות גינקולוגיות (מענק 22MC1940200), מרכז המחקר למחלות מערכת האורגניטל בשנגחאי (מענק 2022ZZ01012), בסיס המחקר המדעי של שנחאי פרונטירז לרבייה ופיתוח, ועדת המדע והטכנולוגיה של עיריית קוזו (מענק 2022K54), פרויקט הקרן הפתוחה של מעבדת מפתח לגנטיקה של הרבייה, משרד החינוך, אוניברסיטת ג'ג'יאנג (מענק KY2022035), ופרויקט הקרן הפתוחה של האקדמיה למדעי הרפואה של גואנגדונג (מענק YKY-KF202202).
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מזרק | Bofeng Biotech | BD300841 | 1 מ"ל (סטרילי) |
| צינור צנטריפוגה | Biological Hope | 1850-K | 15ML (סטרילי) |
| פיפטה | אפנדורף | 3123000268-A | 100μ L-1000μ L (סטרילי) |
| Pipette | TopPette | 7010101008 | 10μ L-100μ L (סטרילי) |
| אבקת לטרוזול | Sigma | L6545-50MG | תרופות בפעולה ראשונית (סטרילית) |
| PEG(פולי(אתילן גליקול))) | Solarbio | P8250 | משמש לפירוק (סטרילי) |
| תמיסת מלח פיזיולוגית סטרילית | Biosharp | BL158A | אחסון מיני משאבה |
| משאבות אוסמוטיות | ALZET | 1004 | אחסון לטרוזול ושחרור מושהה (סטרילי) |
| דימתיל סולפוקסיד | Biosharp | BS087 | משמש לפירוק (סטרילי) |
| מכונת הרדמה לבעלי חיים קטנים | RWD | R500IP | משמש להרדמה |
| איזופלורן | RWD | 20071302 | משמש להרדמה |
| המוסטטים | Biosharp | BS-HF-S-125 | מכשיר כירורגי |
| מספריים | Biosharp | BS-SOR-S-100P | כירורגי |
| מחזיק מחט | ShangHaiJZ | J32010 | מכשיר כירורגי |
| מלקחיים | RWD | F12028 | מכשיר כירורגי |
| מחט ותפר נספג 4-0 | JINGHUAN | CR413 | מכשיר כירורגי |
| ספוגיות פובידון-יוד | SingleLady | GB26368-2010 | חיטוי עור |
| ZIKER BIOTECHNOLOGY | ZK-L2701 | חומר אפילציה לחיות מעבדה | |
| כפפות ניטריל | Biosharp | BC040-L | משמש לפעולה אספטית |
| גזה סטרילית | ZHENDE | BA69087 | משמש לניגוב נוזלים |
| C57BL / 6J עכברי | שנחאי מודל אורגניזמים מרכז | N/A | גיל: 4 שבועות |
| חומר סיכה לעין לחיות מחמד | BAITE | SHF021153 | משמש לחומר סיכה לעין עכבר |
| הזרקת מלוקסיקם | MEIDAJIA | R21064-21 | משמש לשיכוך כאבים בעכברים (סטרילי) |