Яичник является сильно васкуляризированным органом, и строго регулируемые циклические, структурные и функциональные изменения в его сосудистой сети (сосудистое ремоделирование) имеют важное значение для нормальной физиологии яичников, включая развитие фолликулов, овуляцию и образование желтого тела 1,2,3,4. Сосудистое ремоделирование включает в себя ряд скоординированных процессов, таких как изменения проницаемости сосудов, ангиогенез, вазодилатация, сужение сосудов и изменения кровотока (гемодинамика). Эти процессы позволяют яичникам быстро регулировать кровоснабжение в ответ на гормональные сигналы в течение эстрального цикла 1,2,3,5,6,7,8,9. Нарушения в ремоделировании сосудов и кровотоке яичников нарушают овуляцию и связаны с нарушениями фертильности, такими как синдром поликистозных яичников 2,3,10,11. Также было показано, что ожирение нарушает ангиогенез и снижает экспрессию сосудистых медиаторов, таких как эндотелин-212,13. Кроме того, синдром гиперстимуляции яичников, осложнение, в основном связанное со стимуляцией яичников с помощью лечения гонадотропинами во время экстракорпорального оплодотворения, часто приводит к увеличению стромального кровотока в яичниках, что подчеркивает пагубные последствия нерегулируемойфункции сосудов. В совокупности эти состояния подчеркивают центральную роль ремоделирования сосудов яичников в поддержании женской фертильности и подчеркивают важность гемодинамики в поддержании функции яичников.
Точная оценка сосудистой функции яичников требует измерения гемодинамики в режиме реального времени без нарушения физиологической среды. У людей и крупных животных, таких как крупный рогатый скот, овцы и лошади, допплерография является широко используемым неинвазивным инструментом для оценки кровотока яичников и сосудистой архитектуры 15,16,17,18. Этот метод позволяет проводить динамический анализ васкуляризации яичников и фиксировать гормональные изменения в кровотоке, предлагая ценную информацию о функции и дисфункции яичников 15,16,17,18.
Несмотря на широкое использование лабораторных мышей в качестве модели для исследований в области биологии яичников из-за их короткого репродуктивного цикла и генетической податливости, неинвазивные методы in vivo для изучения кровотока яичников в этой модели остаются ограниченными19,20. Существующие подходы опираются на высокоинвазивные процедуры, требующие экстернализации яичника (прижизненная микроскопия), или на такие методы, как подход CLARITY или визуализация всего монта, которые не имеют временного разрешения и нарушают физиологический контекст 1,2,3,4. Будучи наиболее часто используемой моделью млекопитающих для генетических манипуляций и репродуктивных исследований, мышь предоставляет возможность изучить молекулярные механизмы гемодинамики яичников и оценить целевые вмешательства. Это подчеркивает необходимость неинвазивных, лонгитюдных и количественных подходов к визуализации для мониторинга динамических изменений сосудов яичников in vivo.
Овуляторный процесс, являющийся центральным событием в женской фертильности, иллюстрирует важность ремоделирования сосудов яичников в женской фертильности. Он начинается с индуцированного фолликулостимулирующим гормоном (ФСГ) созревания фолликулов и завершается всплеском ЛГ, который вызывает разрыв фолликулов и высвобождение ооцитов1. После стимуляции хорионическим гонадотропином (ХГЧ) лошадей, который имитирует эффекты ФСГ, сосудистая сеть яичников расширяется2. Этот сосудистый рост прогрессирует наружу от мозгового вещества яичника к коре головного мозга для поддержки развивающихся фолликулов2. Незадолго до овуляции кровеносные сосуды расширяются в слой гранулезных клеток, а локализованная вазоконстрикция наблюдается на верхушке фолликула – месте возможного разрываи высвобождения ооцитов. Эти скоординированные сосудистые изменения имеют решающее значение для успешной овуляции 1,2,3. Допплеровские исследования на крупных животных моделях и людях выявили изменения в гемодинамике в течение преовуляторного периода, в том числе быстрое увеличение перфузии яичников и локализованное перераспределение кровотока в преовуляторном фолликуле, отмеченное увеличением кровотока у основания (ближе всего к строме яичника - противоположно вершине) и снижением кровотока на вершине16. Увеличение скорости кровотока в яичниках сразу после всплеска ЛГ было связано с успешной овуляцией у женщин15. Тем не менее, ни одно исследование еще не отслеживало эти гемодинамические изменения в интактном яичнике мыши, что ограничивает наше понимание сосудистого ремоделирования в этой широко используемой модели.
Чтобы восполнить этот пробел, мы представляем протокол ультразвуковой допплерографии, который позволяет неинвазивно визуализировать яичник мыши и его сосуды, а также количественно оценить гемодинамику яичников, включая индексы скорости и сопротивления. Несмотря на то, что зонд MS-700, используемый в этом исследовании, имеет ограниченное разрешение (осевое/боковое: 30/58 мкм), что препятствует детальному анализу капилляров, он все же позволяет четко визуализировать и количественно оценить основные кровеносные сосуды яичников. Использование контрастных веществ в будущих приложениях может еще больше улучшить визуализацию сосудов. В целом, этот подход позволяет проводить повторные продольные измерения у одного и того же животного в определенные моменты времени, например, в преовуляторный период, сохраняя при этом физиологическую целостность, что является ключевым преимуществом по сравнению с существующими инвазивными методами.