이 프로토콜은 미니 펌프를 사용하여 제어된 레트로졸 방출을 통해 마우스에서 다낭성 난소 증후군(PCOS) 모델을 유도하는 기술을 소개합니다. 적절한 마취 하에 미니 펌프를 피하 주사하고, 미니 펌프 방출 일정 기간 후에 마우스에서 PCOS를 성공적으로 유도하였다.
방법 논문
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이 프로토콜은 미니 펌프를 사용하여 제어된 레트로졸 방출을 통해 마우스에서 다낭성 난소 증후군(PCOS) 모델을 유도하는 기술을 소개합니다. 적절한 마취 하에 미니 펌프를 피하 주사하고, 미니 펌프 방출 일정 기간 후에 마우스에서 PCOS를 성공적으로 유도하였다.
다낭성 난소 증후군(PCOS)은 여성 불임의 주요 원인 중 하나입니다. 동물 모델은 다낭성 난소 증후군의 병인학적 기전을 연구하고 관련 약물 개발에 널리 사용됩니다. Letrozole 유도 마우스 모델은 PCOS 환자의 대사 및 생식 표현형을 복제합니다. 다낭성 난소 증후군(PCOS) 생쥐에서 레트로졸 처리의 전통적인 방법은 노동 집약적이고 생쥐에게 상당한 스트레스를 줄 수 있는 특정 기간 동안 매일 투여해야 합니다. 이 연구는 제어된 letrozole-releasing mini-pump를 이식하여 마우스에서 PCOS를 유도하는 간단하고 효과적인 방법을 설명합니다. letrozole의 양이 많은 양의 안정되어 있는, 지속적인 방출 가능한 소형 펌프는 마취의 밑에 쥐에서 피하로 제작되고 이식되었습니다. 이 연구는 마우스 모델이 letrozole 미니 펌프 이식 후 PCOS 기능을 성공적으로 모방했음을 보여주었습니다. 이 연구에 사용된 재료와 장비는 대부분의 실험실에서 쉽게 사용할 수 있으므로 특별한 사용자 정의가 필요하지 않습니다. 종합적으로, 이 논문은 마우스에서 PCOS를 유도하기 위한 독특하고 수행하기 쉬운 방법을 제공합니다.
다낭성 난소 증후군(PCOS)은 가임기 여성에게 가장 흔한 질환 중 하나입니다1. 전 세계 여성의 최대 18%에게 영향을 미치며 전 세계 여성 불임의 주요 원인입니다 2,3. 다낭성 난소 증후군(PCOS)은 성선 자극 호르몬 분비 장애, 만성 무배란, 안드로겐 생산 증가, 다낭성 난소 형태 등 일련의 상호 연관된 생식 이상을 특징으로 한다4. 다낭성 난소 증후군(PCOS)은 부인과 질환 외에도 심혈관 질환의 위험을 증가시킵니다 5,6. 수십 년간의 연구에도 불구하고 다낭성 난소 증후군의 병인은 불분명한 상태로 남아있다 7,8.
다낭성 난소 증후군(PCOS)의 발병 기전에 대한 더 나은 통찰력을 얻고 새로운 치료법을 개발하기 위해서는 인간 생리학을 밀접하게 모방한 동물 모델을 만드는 것이 매우 중요하다9. 현재 보고된 다낭성 난소 증후군의 설치류 모델에는 테스토스테론, 레트로졸, 에스트라디올 발레레이트 등의 치료에 의해 유발된 모델이 포함됩니다. 테스토스테론은 고안드로겐혈증을 유발하고 쥐에서 PCOS 유도제로 더 일반적으로 사용됩니다10. DHEA는 설치류에서 PCOS를 유도하는 데 사용되어 테스토스테론 수치, LH/FSH(황체 형성 호르몬/여포 자극 호르몬) 비율을 증가시키고, 불규칙한 발정 주기11을 일으키는 원인이 되었습니다. 에스트라디올 발레레이트(EV)는 오래 지속되는 에스트로겐이며, 이 방법을 사용한 연구는 투여된 EV의 투여량에 따라 성 스테로이드 호르몬과 성선 자극 호르몬의 수치가 다르다는 것을 보여줍니다 12,13,14. Letrozole는 비스테로이드 아로마타제 억제제입니다15. Letrozole 처리는 비 주기적인 발정을 유도하고, 난소 무게, 체중을 증가하고, adipocytes를 확대하고, 여포 발달을 확대하고, 쥐16,17에 있는 테스토스테론 수준을 올립니다. Letrozole 처리된 마우스는 LH, FSH, 에스트라디올 및 프로게스테론18,19의 농도 증가뿐만 아니라 부비동 여포 및 출혈성 낭종의 수가 증가합니다.
현재, letrozole 유도 PCOS 모델링의 주요 방법은 경구 투여 및 피하 주사를 포함하며, 둘 다 반복적인 일일 투여를 필요로합니다 20,21,22. 이러한 방법은 시간이 많이 걸리고 노동 집약적이며, 반복적인 투여는 동물에게 상당한 스트레스를 유발할 수 있다23. 일부 연구에서는 letrozole 펠릿24,25을 사용하지만, 이러한 제품은 사용자 정의가 필요하고 비쌉니다. 이 보고서는 미니 펌프를 사용하여 마우스에서 PCOS를 유도하는 기술을 설명합니다. 이 방법은 간단하고 시간을 절약할 수 있으며 대부분의 실험실에서 쉽게 구할 수 있는 수술 도구와 장비를 사용합니다.
이 연구의 모든 동물 실험 프로토콜은 Fudan University의 동물 윤리 위원회의 승인을 받았습니다. 4주령의 암컷 C57BL/6J 마우스를 여기에 사용하였다. 이 연구에 사용된 동물, 시약 및 장비의 세부 사항은 재료 표에 나열되어 있습니다.
1. 미니 펌프의 준비
2. 수술 준비 및 마취
3. letrozole 미니 펌프의 이식
4. 동물 회수
실험 프로토콜과 몇 가지 중요한 단계는 그림 1과 그림 2에 나와 있습니다. 혈청 테스토스테론 수치는 그림 3A에 표시되어 있습니다. Letrozole 미니 펌프 처리 마우스(이하 LTZ 마우스라고 함)는 암컷 대조 마우스에 비해 혈청 테스토스테론 수치가 크게 상승했습니다. 한편, 난소의 조직학적 분석은 LTZ 마우스가 다낭성 난소에서 탈상 수(corpora lutea number)가 현저히 감소한 것으로 나타났으며(그림 3B,C), 이는 무배란을 나타냅니다. 더욱이, LTZ 마우스는 암컷 대조군 마우스에 비해 유의한 발정 비대칭성을 보였다(그림 3D). 체중 평가 결과, LTZ 마우스가 대조군 마우스보다 더 무거웠습니다(그림 3E). 포도당 내성 테스트 결과 및 AUC 계산은 LTZ 마우스가 대조군 마우스에 비해 포도당 불내성이 발생했음을 보여주었습니다(그림 3F, G). 혈청 지질 분석은 LTZ 마우스가 대조군 마우스에 비해 혈청 지질 프로필에서 변화를 나타냈다는 것을 나타냈다(그림 3H).

그림 1: 미니 펌프를 준비하기 위한 재료 및 중요한 단계. (A) letrozole 미니 펌프의 준비를 보여주는 개략도. (B) 미니 펌프는 캡에 부착된 얇은 튜브로 막히지 않았습니다. (C) 펌프와 일치하는 바늘을 1mL 주사기의 바늘 끝에 부착했습니다. (D) Letrozole 용액은 기포 없이 천천히 흡인되었습니다. (E) Letrozole 용액을 펌프의 맨 바닥에서 천천히 주입하였다. (F) 채워진 펌프는 캡을 씌우고 캡 끝이 위쪽을 향하도록 식염수에 보관했습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: PCOS 유도를 위해 마우스에 펌프를 주입하는 재료 및 중요한 단계. (A) letrozole 미니 펌프의 이식을 보여주는 개략도. (B) 마취 장비: 공기 펌프, 마취 기계, 인덕션 박스 및 가스 필터. (C) 마취된 마우스를 고정하고 살균하였다. (D) 등쪽 정중선 부근에서 0.5cm 절개. (E) 미니 펌프 삽입을 위한 공간을 만들기 위해 피부를 해제했습니다. (F) 미니 펌프를 깨끗하고 멸균된 집게로 식염수에서 잘라냈습니다. (G) 미니 펌프는 이전에 해제된 피부 아래에 이식되었습니다. (H) 피부를 4-0 봉합사로 봉합했습니다. (I) 이식된 마우스는 회복될 수 있었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3: letrozole mini-pump implanted mouse 모델에서 생식 및 대사 표현형의 특성화. (A) LTZ 처리된 마우스의 혈장 테스토스테론 수치는 대조군 마우스의 혈장 테스토스테론 수치보다 유의하게 높았습니다(n = 그룹당 9마리). (B) 난소의 조직학적 분석. 화살표는 corpora lutea를 나타냅니다. 척도 막대 : 1 mm. (C) 표시된 그룹의 corpora lutea의 수 (n = 그룹 당 9 마리). (D) LTZ 마우스는 대조군 암컷 마우스에 비해 비대칭성을 보였다. (E) 표시된 그룹의 체중(n = 그룹당 10마리). (에프,지) 표시된 그룹(n = 그룹당 8마리)의 포도당 내성 테스트 결과. (H) 표시된 그룹의 혈청 지질 수치(n = 그룹당 8마리). 데이터는 SEM± 평균으로 표현됩니다. AUC는 곡선 아래 면적을 나타냅니다. E, 발정 단계; LDL-C, 저밀도 지단백 콜레스테롤; HDL-콜레스테롤, 고밀도 지단백 콜레스테롤; P, 발정기; M/D, metestrus/diestrus 단계; TC, 총 콜레스테롤; 그리고 TG, 트리글리세리드. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
이 보고서는 쉽게 접근할 수 있는 물질을 사용하여 마우스에서 PCOS를 유도하기 위한 간단한 프로토콜을 보여줍니다. 마우스 PCOS 모델은 PCOS 메커니즘을 탐색하고 약물을 스크리닝하는 데 필수적이다26. 생쥐에서 PCOS 모델을 유도하는 데 사용할 수 있는 방법 중 letrozole 유도는 가장 일반적으로 사용되는 방법 중 하나입니다. letrozole의 사용은 estradiol에 테스토스테론의 변환을 금하거나 테스토스테론 종합을 증가해서 hyperandrogenic 상태를 개발하고 유지할 수 있습니다27. letrozole 유도 마우스 모델은 PCOS28 환자와 대사 및 생식 유사성을 보여줍니다. 그러나, 마우스 PCOS 모델에서 레트로졸 처리의 종래의 기술은 21일 이상 마우스에 레트로졸 약물을 매일 경구 공급하거나 주입해야 한다29,30. 수유 또는 주사의 시간 제한 투여를 통한 장기간의 지속적인 약물 할당은 시간이 많이 걸리고 노동 집약적이며, 약물의 반복적인 투여는 마우스에게 악명 높은 스트레스를 줄 수 있으며, 모델 결과에 영향을 미치는 비실험적 요인을 도입할 수 있습니다23,31. 일부 쥐 및 마우스 PCOS 연구는 이식 가능한 letrozole 펠릿28,32을 사용하지만, 사용되는 제품은 사용자 정의가 필요하며 적시에 사용할 수 없을 수 있습니다. 본 연구는 생쥐에서 PCOS를 유도하기 위해 레트로졸 미니 펌프를 이식하는 기술을 제안합니다. 이 방법은 간단하고 시간을 절약할 수 있으며 대부분의 실험실에서 쉽게 구할 수 있는 수술 도구와 장비를 사용합니다.
중요 단계 및 문제 해결
이 방법을 연습할 때 최적의 결과를 얻기 위한 몇 가지 주요 단계에 유의하는 것이 중요합니다. 먼저 사용하기 전에 일치하는 캡에 부착된 얇은 튜브를 사용하여 펌프의 막힘을 풉니다. 이전 경험에 따르면 막힌 펌프는 약물 로딩 및 방출을 방해할 수 있습니다. 게다가, letrozole 해결책을 형성하기에 있는 각 단계는 주의해서 최종 해결책이 원한 농도에 정확하게 있다는 것을 지키기 위하여 실행되어야 합니다. 펌프를 조립하는 과정에서 오염을 방지하기 위해 주의를 기울여야 합니다. 더욱이, 실험용 마우스에 대한 적절한 마취를 보장하고 수술된 마우스에 대한 마취의 부작용을 최소화하기 위해 마취 전 및 마취 중에 신중한 조정이 필요하다.
장점과 한계
이 연구에서 기술된 방법은 몇몇 이점을 제안합니다: (1) 시간을 절약하고 지속적인 letrozole 방출 포스트 펌프 이식을 허용합니다; (2) 실험동물에 대한 반복적인 약물 투여의 스트레스를 피하고 모델링 결과에 대한 비실험적 요인의 영향을 최소화합니다. (3) 필요한 재료, 수술 도구 및 장비는 대부분의 실험실에서 일반적으로 구할 수 있습니다. (4) 이 방법은 마우스에서 PCOS 표현형을 효과적으로 유도합니다. 그러나, 이 방법에는 또한 한계가 있다: (1) 미니 펌프 이식에 필요한 마취 및 수술 절차는 마우스에게 자극을 유발할 수 있고, 피부 아래에 미니 펌프의 존재는 그들의 활동을 방해할 수 있다; (2) 이 모델링 방법의 효능은 공정 중 펌프 본체의 오염 또는 손상에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 저자의 경험에 비추어 볼 때, 프로토콜 단계를 세심하게 실행하면 PCOS 마우스 모델을 유도하는 데 높은 성공률을 얻을 수 있습니다.
저자는 밝힐 것이 없습니다.
이 연구는 중국 국가 핵심 연구 개발 프로그램(보조금 2021YFC2700701), 중국 국립 자연 과학 재단(보조금 82088102, 82071731, 82171613, 8227034, 81601238), 중국 의학 아카데미 의료 과학 혁신 기금(보조금 2019-I2M-5-064), 상하이시 과학기술위원회(보조금 21Y11907600), 상하이시 건강 및 가족 계획 위원회(보조금 20215Y0216)의 지원을 받았습니다. 상하이시 위생건강위원회 협력 혁신 프로그램(보조금 2020CXJQ01), 상하이 병원 개발 센터 임상 연구 계획(보조금 SHDC2020CR1008A), 상하이 부인과 질환 임상 연구 센터(보조금 22MC1940200), 상하이 비뇨생식기 계통 질환 연구 센터(보조금 2022ZZ01012), 상하이 국경 과학 생식 개발 연구 기지, 취저우시 과학기술위원회(보조금 2022K54), 저장대학교 교육부 생식유전학 핵심 연구소의 오픈 펀드 프로젝트(보조금 KY2022035) 및 광동 의학 아카데미의 오픈 펀드 프로젝트(보조금 YKY-KF202202).
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 주사기 | Bofeng Biotech | BD300841 | 1ML (sterile) |
| Centrifugation tube | Biological Hope | 1850-K | 15ML (sterile) |
| Pipette | Eppendorf | 3123000268-A | 100μ L-1000μ L (sterile) |
| 피펫 | TopPette | 7010101008 | 10μ L-100&뮤; L (sterile) |
| Letrozole powder | Sigma | L6545-50MG | primary acting drugs (sterile) |
| PEG(Poly(ethylene glycol)) | Solarbio | P8250 | dissolution (sterile) |
| sterile physiological Saline solution | Biosharp | BL158A | Mini-pump storage |
| 삼투압 펌프 | ALZET | 1004 | Letrozole 저장 및 서방(sterile) |
| Dimethyl sulfoxide | Biosharp | BS087 | 용해 (sterile)에 사용되는 |
| 작은 동물 마취 기계 | RWD | 마취에 사용되는 | R500IP |
| 이소플루란 | RWD | 20071302 | 마취에 사용됩니다. |
| 헤모스탯 | Biosharp | BS-HF-S-125 | 수술 기구 |
| 가위 | Biosharp | BS-SOR-S-100P | 수술 기구 |
| 바늘 홀더 | ShangHaiJZ | J32010 | 수술 기구 |
| 펜치 | RWD | F12028 | 수술 기구 |
| 바늘 및 4-0 흡수성 봉합 | JINGHUAN | CR413 | 수술 기구 |
| 포비돈-요오드 면봉 | SingleLady | GB26368-2010 | 피부 소독 |
| 탈모 크림 | ZIKER BIOTECHNOLOGY | ZK-L2701 | 실험동물용 제모제 |
| 니트릴 장갑 | Biosharp | BC040-L | 무균 작동에 사용 |
| 멸균 거즈 | ZHENDE | BA69087 | 액체 |
| C57BL/6J 마우스 | 상하이 모델 유기체 센터 | N/A | 나이 : 4 주 |
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| Meloxicam 주사 | MEIDAJIA | R21064-21 | 에 사용마우스 진통제에 사용 (무균) |