在小鼠模型中探索卵泡刺激素 在体内 的独立作用

Summary

各种性腺外组织和器官中的卵泡刺激素（FSH）与多种疾病的发病机制有关。卵巢切除和 FSH 处理的小鼠模型 （OVF） 可用于探索 FSH 的性腺外作用。

Abstract

在从生殖期到非生殖期（更年期）的过渡期间，许多女性经历了显着的生理和病理变化，包括骨量减少、血脂升高和内脏肥胖增加。促卵泡激素 （FSH） 水平在绝经过渡期间升高。许多研究表明，各种性腺外组织和器官中的FSH与多种疾病的发病机制有关。因此，建立一个可以帮助研究FSH 在体内 独立作用的动物模型尤为重要。本研究对C57BL/6雌性小鼠进行卵巢切除术，并补充戊酸雌二醇（OVX+E2），以消除下丘脑-垂体-性腺轴的影响。OVX + E2小鼠通过腹膜内注射接受溶剂（N.S.）或不同剂量的重组FSH，以创建小鼠模型（OVF），其特征是雌激素相对稳定，FSH水平升高。因此，我们成功地生成了一个实验小鼠模型来模拟更年期过渡的早期阶段，其特征是血清FSH水平升高。OVF模型具有稳定、低成本、易于操作等优点，适合研究FSH的性腺外作用。在这里，我们描述了小鼠OVF模型的详细协议。

Introduction

促卵泡激素 （FSH） 水平在绝经过渡期间升高（绝经过渡一词于 2011 年在生殖衰老研讨会 （STRAW） + 10 系统阶段定义）¹。在更年期过渡期间，一个以 FSH 水平升高和雌激素¹ 相对稳定的时期为特征，女性会经历月经周期变化和涉及各种细胞和组织的显着生理变化。这些变化会严重影响妇女的生活质量和健康。探索FSH的影响可能会改善女性的生活质量和健康。

FSH 由垂体前叶的促性腺激素细胞分泌，在控制性腺功能和生殖方面至关重要².FSH的功能是通过FSH受体（FSHR）介导的，FSHR属于G蛋白偶联受体（GPCR）³。FSHR通常在性腺中表达，即卵巢和睾丸。已经证明，FSHR在多种性腺外细胞和组织中普遍表达，包括肝脏⁴、海马^体5、破骨细胞⁶、脂肪细胞⁷和内皮细胞⁸。新兴研究揭示了 FSH 的额外性腺作用及其在血脂异常⁴、阿尔茨海默病⁵、骨质疏松症 ^9,10、动脉粥样硬化¹¹、肥胖 ⁹ 和癌症¹² 中的潜在临床相关性。因此，建立一个可以帮助研究FSH在体内独立作用的动物模型对于探索FSH在体内的作用尤为重要。

在协议中，我们介绍了建立具有相对稳定的雌激素和不断上升的FSH水平的小鼠模型^的程序13。小鼠模型通过卵巢切除手术模拟绝经过渡，然后补充戊酸雌二醇和重组FSH。由于卵巢切除的小鼠补充了外源性雌激素以维持与假手术小鼠相似的雌激素水平，因此由于垂体的雌激素反馈，内源性FSH的水平是稳定的。在这种情况下，它可以通过施用外源性FSH来控制FSH水平，而不会改变雌激素水平。因此，OVF小鼠模型可以排除雌激素的影响，并观察FSH的性腺外生理和病理作用。我们相信，详细和可视化的程序有助于研究人员在实验室中建立OVF小鼠模型，并根据需要将其应用于研究更年期过渡期间的生理和病理变化。

Protocol

以下方案符合有关使用研究动物的所有机构伦理准则，并已获得中国山东省立医院动物伦理委员会的批准。所有手术操作均在深度麻醉下进行，动物在手术过程中的任何阶段都没有感到疼痛。

1. 术前准备

1. 器械灭菌
   1. 手术前在高压灭菌器（121°C，15分钟）中对手术器械进行蒸汽灭菌。准备足够的一次性缝合线和针头。
2. 手术平台设置
   1. 在专门用于外科手术的房间进行手术。为手术分配至少 60 cm x 60 cm 的工作台区域。用75%酒精清洁该区域表面，并用一次性医用毛巾盖住，然后提前30分钟用紫外线辐射消毒（图1A）。
3. 动物准备
   1. 将所有动物饲养在温度受控的房间（20-25°C）中，光照周期为12小时，黑暗循环为12小时。手术前将 8 周龄的雌性 C57BL/6 小鼠适应饲养设施 1 周。
   2. 手术前称量小鼠。通过腹膜内注射三溴乙醇（280mg / kg）给予所有9周龄的雌性小鼠全身麻醉，以在手术过程中的任何阶段实现无痛。手术前约1小时皮下注射美洛昔康（2mg / kg）以缓解疼痛。
   3. 在手术过程中涂抹眼药膏以防止角膜干燥。
   4. 使用干净的棉签在背部涂抹脱毛化妆水。让化妆水在鼠标上静置3-5分钟，然后用纱布和棉签去除毛发。重复此步骤，直到从鼠标背面去除所有毛发。
   5. 使用纱布和棉签用 75% 的酒精清洁皮肤。使用橡胶条或棉绳将鼠标固定在手术平台上（图1B），并使用碘伏溶液清洁背部。
      注意：在卵巢切除术前通过脚趾捏住确认麻醉深度。

2. 卵巢切除术

注意：三溴乙醇可以维持约 30 分钟，确保手术尽可能完成。

1. 使用一次性手术刀从大腿根部向上纵向切开~1.0厘米的背侧切口，确保只切开皮肤和皮下筋膜，避免此时切入后腹膜。
2. 将切口向左拉，可以看到一个白色的脂肪垫。使用微型镊子和剪刀沿白色脂肪垫切割~0.5厘米，以暴露腹膜腔。
3. 切开腹膜后部后，用微镊子缓慢而轻柔地从腹膜腔中取出白色脂肪垫。立即用0.9%无菌盐水润湿浸泡的纱布外的白色脂肪组织。在腹腔外时，保持暴露的组织始终湿润。
4. 粉红色颗粒状物质，即卵巢，附着在白色脂肪垫的下部（图2A）。卵巢连接到细长的导管，即子宫。使用5-0可吸收缝合线结扎子宫的卵巢端并切除左卵巢（图2B）。
5. 切除卵巢时，尽可能保留周围的脂肪组织。避免手术器械与卵巢直接接触，防止卵巢组织腹腔内着床。
6. 小心地将白色脂肪垫放回腹膜腔内。用5-0可吸收缝合线在后腹膜上进行简单的间歇缝合（图2C）。缝合完成后，用 0.9% 无菌盐水浸泡的纱布清洁出血处。
7. 将皮肤切口向右拉，并使用相同的方法切除右侧卵巢。
8. 用4-0不可吸收缝合线进行间歇缝合，并用0.9%无菌盐水浸泡的纱布清洁任何出血（图2D）。
9. 完成两次缝合后，用碘伏溶液清洁伤口。腹腔注射广谱抗生素。

3.术后观察

1. 手术后将小鼠移至37°C恒温毯中。在老鼠可以自由移动之前，将动物放在各自的笼子里。不要让动物无人看管，直到它恢复足够的意识以保持胸骨卧位。
2. 术后24小时皮下注射美洛昔康（2mg / kg）以缓解疼痛。
3. 每天监测小鼠，以确保手术伤口正常愈合，没有任何并发症（裂开）的迹象。

4.补充雌二醇

1. 准备补充戊酸雌二醇的饲料。每 1 公斤饲料补充 2.6 毫克 β-雌二醇 17-戊酸酯。
2. 手术完成后3天，用戊酸雌二醇喂养小鼠。

5. FSH注射

1. 制备重组人FSH溶液。用0.9%无菌盐水溶解注射用重组人FSH粉末至100IU / mL。
2. 根据实验计划对小鼠进行分组，并通过腹腔注射给予溶剂或不同剂量的重组FSH2周。根据重组FSH的生物活性，在小鼠中使用FSH的注射剂量，相当于女性在绝经过渡期的血清FSH水平。
   注：根据不同的处理，卵巢切除的补充雌激素的小鼠随机分为三组，溶剂（NS）组接受100μL /天溶剂，低剂量FSH（L-FSH）组每天接受15 IU / kg体重和高剂量FSH（H-FSH）组每天接受30 IU / kg体重。

Discussion

在从生殖阶段到非生殖阶段（更年期）的过渡期间，许多女性经历了显着的生理和病理变化。FSH水平在绝经过渡期间升高¹.新兴研究表明，各种性腺外组织和器官中的FSH在多种疾病的发病机制中至关重要，包括血脂异常⁴，阿尔茨海默病⁵，骨质疏松症^9,10，动脉粥样硬化¹¹，肥胖⁹和癌症¹²。因此，建立一个可以帮助研究FSH在体内独立作用的动物模型尤为重要。OVF小鼠模型模拟了更年期过渡的早期阶段，雌激素相对稳定，FSH水平升高，特别适合探索FSH性腺外作用的研究。

在这种方法中，卵巢切除术使用单个背侧切口进行，从大腿底部向上约1厘米（图1B）。使用锋利的解剖剪刀将皮肤几乎与背肌一起切割，从而进入腹膜腔。手术后，肌肉切口不需要缝合，皮肤伤口用一根猫肠缝合线双侧闭合（图2）。与其他方法相比，该操作在技术上更容易，耗时更少，对雌性小鼠的危害更小。

在手术过程中应注意的一些细节。首先，所有外科手术都应尽可能保持清洁和无菌，以降低术后感染的风险。其次，由于卵巢组织非常脆弱，手术器械在卵巢切除术时不能直接接触卵巢，避免腹腔内着床。第三，手术后，在恢复过程中将小鼠移至37°C恒温毯中，以防止术后体温过低导致死亡。

先前的一项研究证明，内源性雌激素在绝经前妇女的卵巢细胞或绝经后妇女乳房的脂肪基质细胞中合成，并在外周组织中少量合成¹⁴。卵巢切除小鼠的血清雌激素急剧下降，但不能消除（图3B）。然而，在性腺外组织中合成的内源性雌激素不会影响OVF模型中雌激素水平的稳定性（图4B）。

OVF 模型存在一些限制。一旦外科手术不小心，导致卵巢腹腔内着床，就可能导致模型失败。在这种情况下，血清雌激素不会急剧下降，并且在发情周期的不同阶段波动。外源性施用雌激素和FSH后，身体大约需要1周才能达到平衡。因此，在1周内发生的OVF模型的病理变化不能表明FSH的影响。

综上所述，OVF机型具有稳定、低成本、易于操作等优点。腹腔注射FSH后可观察到高水平FSH的全身效应;也就是说，OVF 模型适用于探索 FSH 性腺外作用的研究。然而，模型手术和腹膜内注射手术的要求相当高。如果资金充足，特定的基因敲除模型是最佳选择。

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
beta-estradiol 17-valerate	Macklin	E829824
Estradiol sensitive ELISA	Demeditec	DE4399
Hematoxylin Staining Solution	Beyotime	C0107
Meloxicam	Aladdin	M129228
recombinant human Follicle-stimulating hormone	Merck Serono	N19Z8803G
Tribromoethanol	Sigma	T48402	Aliphatic name: 2,2,2-Tribromoethanol