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Oct 17, 2023

Wirkung der Hormontherapie auf die durch Östrogenmangel verursachten otokonialen Veränderungen

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 22596 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Benigner paroxysmaler Lagerungsschwindel (BPPV) ist mit Menopause und/oder Osteopenie verbunden. Nach Ovariektomie (OVX) wurde über morphologische Veränderungen in der Otokonialschicht berichtet. Darüber hinaus verringert eine Hormonersatztherapie das BPPV-Risiko. Allerdings ist das Wissen über die Wirkung einer Hormontherapie auf die durch Östrogenmangel verursachten otokonialen Veränderungen begrenzt. Unser Ziel war es, die Wirkung einer Hormontherapie auf otokoniale Veränderungen zu untersuchen, die durch Östrogenmangel verursacht werden. Wir stellten die Hypothese auf, dass eine Hormontherapie die durch OVX verursachten otokonialen Veränderungen reduzieren könnte. Acht Wochen alte C57BL/6-Mäuse wurden in vier Gruppen eingeteilt: Scheinoperation mit Implantation von Vehikel (sham + v), OVX mit Implantation von Vehikel (OVX + v), OVX mit Implantation von Östradiol (E2) (OVX + E2). ) und OVX mit Implantation von Raloxifen (RAL) (OVX + RAL)-Gruppen. Das Volumen der Otokonialschicht wurde 4 Wochen nach der OVX oder der Scheinoperation mittels Mikro-CT gemessen. Die Ohrblasen wurden entfernt; Für den Östrogenrezeptor Alpha und 4-Hydroxynonenal wurde eine Immunhistochemie durchgeführt. Das Volumen der otokonialen Schicht war in der OVX + v-Gruppe signifikant höher als in der Schein + v-Gruppe. E2 und RAL reduzierten diese Veränderungen in der Endometriumschicht deutlich. Die Färbung des Östrogenrezeptors Alpha und 4-Hydroxynonenal war in der OVX + v-Gruppe stärker als in der Schein + v-Gruppe, in den Schein + v-, OVX + E2- und OVX + RAL-Gruppen jedoch gleich. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass E2 und RAL durch die Reduzierung von oxidativem Stress wirksam gegen morphologische Veränderungen der Otokonialschicht sind, die durch Östrogenmangel verursacht werden.

Der benigne paroxysmale Lagerungsschwindel (BPPV) ist eine häufige Gleichgewichtsstörung. Ein typischer BPPV-Angriff wird durch horizontale oder vertikale Kopfbewegungen ausgelöst. Mehrere Patienten geben an, dass beim Liegen, Umdrehen oder Sitzen im Bett ein schwerer Schwindelanfall auftritt. Die kumulative Inzidenz von BPPV im Laufe des Lebens beträgt im Alter von 80 Jahren fast 10 %1. Die weithin akzeptierte Ätiologie von BPPV besteht darin, dass die vom Utrikel gelösten otokonialen Trümmer in die Endolymphe schwimmen und im halbkreisförmigen Kanal festgehalten werden. Die Änderung der Kopfposition führt zu einer Bewegung von Otokonialtrümmern durch die Schwerkraft und folgt einem abnormalen Endolymphstrom, der zu einem unangemessenen Cupula-Signal führt, das schließlich zu einem Schwindelanfall führt. Der natürliche Verlauf von BPPV ohne Kanalneupositionierungstherapie führt zu einer spontanen Remission über mehrere Wochen2. Das Verfahren zur Kanalneupositionierung wird häufig bei Patienten mit BPPV durchgeführt. Es wurde berichtet, dass die Heilungsrate des Verfahrens zur Kanalneupositionierung höher ist (94,2 %) im Vergleich zu der ohne Behandlung (36,4 %), und die Rückfallrate beträgt 3,8 % innerhalb von 6 Monaten3. Trotz der kurzfristigen Wirkung wurde berichtet, dass es bei 33,8–50 % der Patienten mit BPPV innerhalb weniger Jahre zu einem Rezidiv kommt4,5,6,7 und BPPV beeinträchtigt die Lebensqualität der Patienten8. Es gibt jedoch keine Standardbehandlung für BPPV.

Früheren Studien zufolge tritt BPPV am häufigsten bei Frauen mittleren Alters auf9 und eine Hormonersatztherapie verringert das Risiko10. Darüber hinaus wurde berichtet, dass Patienten mit BPPV tendenziell eine niedrige Knochenmineraldichte und niedrige Serumkonzentrationen von Vitamin D6,11,12,13,14,15,16 aufweisen und dass diejenigen, bei denen ein Rezidiv auftritt, einen niedrigeren Vitamin-D-Spiegel aufwiesen als die Nicht-Wiederholungsgruppe6,12,15,17. Diese Studien legen nahe, dass BPPV mit postmenopausalen Erkrankungen oder Störungen des Knochenstoffwechsels zusammenhängt. In früheren Tierstudien verursachte die bilaterale Ovariektomie (OVX), die Östrogenmangel und Osteoporose hervorruft, morphologische Veränderungen bei Otokonien18,19,20. Es wurde auch berichtet, dass eine Ergänzung mit Phytoöstrogen durch OVX18 induzierte otokoniale Veränderungen verhindert. Östrogen hat nachweislich antioxidative Eigenschaften21, während andere Studien berichteten, dass BPPV mit oxidativem Stress assoziiert ist22,23,24. Es gibt jedoch keine Studien, die die Wirkung von Östrogen- oder Osteoporosemedikamenten auf Veränderungen der Otokonie aufgrund von Östrogenmangel sowie den Zusammenhang zwischen Östrogenmangel und oxidativem Stress im Utrikel untersucht haben. Deshalb haben wir uns zum Ziel gesetzt, dieses Problem in dieser Studie zu untersuchen.

Östrogen ist ein Steroidhormon und fungiert als Transkriptionsfaktor über den Östrogenrezeptor (ER), der zu den Kernrezeptoren gehört25. Die Gabe von Östrogen wird bei klimakterischen Symptomen angewendet26. Allerdings ist die Verabreichung von Östrogen zur Behandlung der postmenopausalen Osteoporose umstritten27,28,29. Für eine solche Behandlung wird häufig die Verabreichung von Raloxifen (RAL) angeboten. RAL ist ein selektiver ER-Modulator (SERM). Darüber hinaus ist es ein nichtsteroidales Mittel, das an ER27 bindet. Seine Wirkung als Agonist oder Antagonist variiert je nach Organgewebe30. Es bleibt jedoch unbekannt, ob RAL im Innenohr als Agonist oder Antagonist wirkt. Um dieses Problem zu untersuchen, haben wir in dieser Studie RAL zur Osteoporosebehandlung ausgewählt. Unsere Hypothese war, dass Östrogen- oder Osteoporosemedikamente die durch Östrogenmangel verursachten otokonialen Veränderungen verhindern könnten, indem sie oxidativen Stress reduzieren. Diese Studie könnte nützliche Informationen über die Behandlungsmöglichkeiten zur Verhinderung des Auftretens von BPPV liefern.

Abbildung 1 zeigt die Uterusgewichtsmessungen für jede Gruppe 4 Wochen nach der Operation. Die Uterusgewichte betrugen 86,4 ± 39,4 mg, 12,0 ± 3,0 mg, 217,7 ± 30,1 mg und 25,8 ± 4,4 mg, im Schein + Vehikel (Sham + v), OVX + Vehikel (OVX + v), OVX + Estradiol (OVX). + E2) bzw. OVX + Raloxifen (OVX + RAL)-Gruppen. Das Uterusgewicht war in der OVX + v-Gruppe signifikant niedriger als in der Schein + v-Gruppe (p < 0,001). Das Uterusgewicht war in der OVX + E2-Gruppe signifikant höher als in den Gruppen OVX + v (p < 0,001) und OVX + RAL (p < 0,001). Diese Daten zeigten, dass die OVX korrekt durchgeführt wurde, das Östradiol-Pellet von der Maus absorbiert wurde und das Raloxifen-Pellet keinen starken Einfluss auf die Gebärmutter hatte.

Gewicht der Gebärmutter (jeweils n = 9–15). Das Gewicht der Gebärmutter nahm nach der Ovarektomie (OVX) ab. Die Verabreichung von Östradiol (E2) erhöhte das Gewicht der Gebärmutter im Vergleich zu OVX mit Vehikel signifikant (p < 0,001). Das Uterusgewicht war in der OVX + Raloxifen-Gruppe (RAL) signifikant höher als in der OVX + v-Gruppe (p = 0,002). (ANOVA: p < 0,001, *: p < 0,01).

Abbildung 2 zeigt die gesamten Knochenmineraldichten (BMDs) der Femuren in jeder Gruppe 4 Wochen nach der Operation. Die femoralen BMDs betrugen 28,8 ± 1,0 mg/cm3, 27,3 ± 0,7 mg/cm3, 36,7 ± 1,0 mg/cm3 und 31,2 ± 1,2 mg/cm3 für Schein + v, OVX + v, OVX + E2 und OVX + RAL Gruppen bzw. Die BMD war in der OVX + v-Gruppe signifikant niedriger als in der Schein + v-Gruppe (p < 0,001). Die BMDs waren in den Gruppen OVX + E2 und OVX + RAL signifikant höher als in der Gruppe OVX + v (beide p < 0,001). Diese Daten zeigten, dass die Verabreichung von Östradiol und Raloxifen wirksam für den Knochenstoffwechsel war.

Die mit DEXA gemessenen Knochenmineraldichten (BMDs) der Femuren (jeweils n = 9–25). Die BMDs der Femuren waren in der OVX + v-Gruppe signifikant niedriger als in der Schein + v-Gruppe (p < 0,001). Die Verabreichung von Östradiol oder Raloxifen erhöhte die BMDs der Femuren im Vergleich zu denen in der OVX + v-Gruppe signifikant (p < 0,001 bzw. p < 0,001). (ANOVA: p < 0,001, *: p < 0,01).

Abbildung 3 zeigt das Volumen der Otokonialschicht des Utrikels, das durch Mikro-CT (µCT) für jede Gruppe 4 Wochen nach der Operation ermittelt wurde. Die Volumina der Otokonialschicht des Utrikels betrugen 481.272,0 ± 19.998,2 µm2, 511.274,3 ± 20.755,1 µm2, 472.776,9 ± 29.765,6 µm2 und 483.702,3 ± 21.973,8 µm2 für die Sham + v, OVX + v-, OVX + E2- und OVX + RAL-Gruppen. Das Volumen der Otokonialschicht des Utrikels war in der OVX + v-Gruppe signifikant höher als in der Schein + v-Gruppe (p < 0,001), wohingegen es in den Schein + v-, OVX + E2- und OVX + RAL-Gruppen keinen signifikanten Unterschied aufwies .

Das Volumen der Otokonialschicht des Utrikels wurde mithilfe eines Mikro-CT-Scans gemessen (jeweils n = 10–26). Das Volumen der Otokonialschicht des Utrikels war in der OVX + v-Gruppe signifikant höher als in der Schein + v-Gruppe (p < 0,001). Die Volumina der otokonialen Schichten des Utrikels waren in den Gruppen OVX + E2 und OVX + RAL signifikant geringer als in der Gruppe OVX + v (p = 0,007 bzw. p = 0,04) (ANOVA: p < 0,001, *: p < 0,01, **: p < 0,05).

Es wurde eine differentielle Expressionsanalyse der gesamten mRNA im Utrikel durchgeführt. Nach Erhalt der Ergebnisse des Volumens der Otokonialschicht wurden die Daten der OVX + v-Gruppe mit denen der Schein + v-, OVX + E2-, OVX + RAL-Gruppen verglichen. Im Vergleich zwischen den Gruppen OVX + E2 und OVX + v war die Expression von Gstp2 in der OVX + E2-Gruppe deutlich höher und die Expression von Orc8, Amd2, Mettl16, Slc35b1, Cog5, Wdr41, Sra1 und Stard8 in der OVX + E2-Gruppe waren deutlich niedriger. Im Vergleich zwischen den Gruppen OVX + RAL und OVX + v sowie zwischen den Gruppen sham + v und OVX + v wurde festgestellt, dass die Expression des Gstp2-Gens in den Gruppen OVX + RAL und sham + v signifikant höher war. Wie bereits erwähnt, war die Expression des Gstp2-Gens in der OVX + v-Gruppe signifikant geringer als in den anderen Gruppen (Abb. 4 und 5). Gstp2 kodiert Glutathion-S-Transferase (GST) pi2. GST pi2 (GSTP) ist ein Phase-II-Entgiftungsenzym, das reaktive Sauerstoffspezies oder endogene und exogene toxische Verbindungen entgiften kann31.

Das Venn-Diagramm für die mRNA-Expression im Utrikel von Mäusen. Das Venn-Diagramm für den mRNA-Expressionsunterschied im Utrikel der Schein- + Vehikel-, OVX + Östradiol- und OVX + RAL-Gruppen im Vergleich zur OVX + Vehikel-Gruppe bei einer Falscherkennungsrate von 0,05 (jeweils n = 5). Lediglich die Expression von Gstp2 nahm in der OVX+-Vehikelgruppe im Vergleich zu denen der anderen Gruppen signifikant ab.

Der Ausdruck von Gstp2 im Utrikel (jeweils n = 5). Die Expression von Gstp2 in der OVX + Vehikel-Gruppe war signifikant niedriger als in anderen Gruppen (False Discovery Rate [FDR]-p < 0,001 vs. Schein + Vehikel-Gruppe; FDR-p = 0,02 vs. OVX + Östradiol-Gruppe; FDR- p = 0,003 vs. OVX + Raloxifen-Gruppe).

Bei der OVX + v-Gruppe wurde eine höhere Intensität des ER alpha (ERα) am Utrikel beobachtet als bei der Schein + v-Gruppe, und die Behandlung mit Östradiol oder Raloxifen verringerte sie auf das für die Schein + v-Gruppe beobachtete Niveau (Abb. 6). Darüber hinaus war die Intensität von 4-Hydroxynonenal (4-HNE) in der OVX + V-Gruppe deutlich höher als in den anderen Gruppen. Insbesondere 4-HNE ist ein Metabolit der Lipidperoxidation und gilt als Marker für oxidativen Stress32.

Die Immunhistochemie des Utrikels. Die Färbung sowohl des Östrogenrezeptors Alpha (ERα) als auch von 4-Hydroxynonenal (4-HNE) war in der OVX + Vehikel-Gruppe deutlich stärker als in der Schein + Vehikel-Gruppe. Die Färbung von ERα und 4-HNE war in den Gruppen OVX + Östradiol und OVX + Raloxifen geringer als in der OVX + Vehikel-Gruppe und gleich denen in der Schein- + Vehikel-Gruppe.

In dieser Studie nahm das Volumen der Otokonialschicht des Utrikels durch OVX signifikant zu, was zu einem Östrogenmangel führte. Die Verabreichung von E2 oder RAL verhinderte diese durch OVX verursachten morphologischen Veränderungen in der Otokonialschicht. Die RNA-seq-Analyse ergab, dass die Expression von Gstp2, das GSTP kodiert, in der OVX + v-Gruppe signifikant abnahm. Die immunhistochemische Analyse zeigte, dass die Expression von ERα und 4-HNE in der OVX + v-Gruppe höher war als in den anderen Gruppen. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Verabreichung von E2 oder RAL die durch Östrogenmangel verursachten morphologischen Veränderungen in der Otokonialschicht des Utrikels wirksam reduzierte, indem oxidativer Stress über ERs unterdrückt wurde.

In einer früheren Arbeit wurde berichtet, dass OVX große und lockere Otokonien19 sowie ein größeres Volumen der Otokonialschicht im Utrikel20 hervorrief. Unsere Ergebnisse der OVX + v-Gruppe stützen die der oben genannten Berichte. Es ist bemerkenswert, dass E2 und RAL diese Veränderungen der Otokonialschicht aufgrund von OVX unterdrücken. Obwohl unsere Daten die Veränderung der ERα-Expression zeigten, haben wir ERß nicht gemessen, da die vorherige Studie zeigte, dass Östrogen die Expression von ERα regulierte, während ERß im Innenohr stabil war33. Es bleibt jedoch unbekannt, wie ERα und ERß die Struktur des Utrikels aufrechterhalten. Weitere Studien sind erforderlich, um den Zusammenhang zwischen Östrogenmangel und ERα oder ERβ zu untersuchen.

Die RNA-seq-Analyse ergab, dass die Expression von Gstp2 in der OVX + v-Gruppe signifikant geringer war als in den anderen Gruppen (Abb. 4 und 5). Gstp2 GSTP, ein Mitglied der GST-Familie. GSTs sind Phase-II-Enzyme, die endogene oder exogene Xenobiotika entgiften, um Zellen zu schützen31. GSTs katalysieren die Konjugation von Elektrophilen und verursachen zelluläre Funktionsstörungen mit Glutathion. Die erzeugten Glutathionkonjugate werden extrazellulär durch einen Transporter eliminiert, bei dem es sich um ein Multiresistenzprotein handelt, das Zellen vor Schäden schützt34,35. Zusätzlich zu dieser Entgiftung wurde kürzlich berichtet, dass GSTP die Stresskinase-Signalwege reguliert36,37,38. Jun-terminale Kinase (JNK) ist eine repräsentative Stresskinase, die durch Stress wie oxidativen Stress, Kopfschock und entzündliche Zytokine ausgelöst wird39,40,41. GSTP bildet mit JNK einen Komplex unter Beibehaltung der grundlegenden JNK-Aktivität. Oxidativer Stress, Zytokine oder Medikamente führen zur Zersetzung des GSTP-JUN-Komplexes und zur Aktivierung der JNK-Signalübertragung, was zu Apoptose oder Proliferation führt36,39,42. Muthusami et al. berichteten, dass OVX eine Beeinträchtigung des Antioxidationssystems, einschließlich GST43, hervorruft. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass ein Östrogenmangel die GSTP-Expression verringert, was zu einer intrazellulären Anreicherung oxidativer Komponenten führt.

Die Färbungsintensität von 4-HNE und ERα im Utrikel war in der OVX + v-Gruppe stärker als in den anderen Gruppen (Abb. 5). Die starke Intensität von ERα in der OVX + v-Gruppe kann eine Rückmeldung eines Östrogenmangels sein. Insbesondere 4-HNE ist ein Metabolit der Lipidperoxidation und ein bekannter Marker für oxidativen Stress32. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Menopause zu einem Anstieg des oxidativen Stresses führt und die antioxidative Aktivität verringert43,44,45,46,47,48,49. Darüber hinaus wurde berichtet, dass eine Hormonersatztherapie44,45,46,47 oder eine Nahrungsergänzung mit Antioxidantien48 die Nebenwirkungen von OVX verhindern können. Es wurde auch berichtet, dass Östrogen unabhängig vom ER21,50,51 antioxidative Eigenschaften besitzt. Diese Studien haben einen starken Zusammenhang zwischen Östrogen und oxidativem Stress gezeigt. Einige neuere klinische Studien haben auch gezeigt, dass BPPV mit oxidativem Stress verbunden ist22,23,24. Basierend auf dem Vorstehenden wird vermutet, dass die Kontrolle von oxidativem Stress ein neuartiger Ansatz für BPPV sein könnte, insbesondere für perimenopausale Patienten.

In dieser Studie waren E2 und RAL wirksam bei der Unterdrückung morphologischer Veränderungen in der Otokonialschicht. RAL, eines der SERMs, verhindert unnötige Auswirkungen auf das ER in der Brustdrüse oder der Gebärmutter30. Daher wird RAL häufig zur Behandlung von Osteoporose in den Wechseljahren eingesetzt27,52. RAL wirkt auf das ER in den Knochen als Agonist und in den Brustdrüsen oder der Gebärmutter als Antagonist49. Dadurch kann das Risiko von Östrogen-induzierten Tumoren unterdrückt werden30. Es wurde berichtet, dass der Mechanismus dieser einzigartigen Wirkung von SERM durch die unterschiedliche Expression von ER, die unterschiedliche Konformation von ER bei der Ligandenbindung sowie die unterschiedliche Expression und Bindung von Koregulatorproteinen in Zielzellen erklärt werden könnte53. Es wurde gezeigt, dass ER im Innenohr weit verbreitet ist54. Seine Wirkung auf das ER im Innenohr ist jedoch unbekannt. In dieser Studie verhinderte RAL ähnlich wie in E2 die durch OVX verursachten morphologischen Veränderungen in der Otokonialschicht. Darüber hinaus zeigten immunhistochemische Ergebnisse, dass die Intensität von OVX + E2 fast die gleiche war wie die von OVX + RAL im Utrikel. Es bleibt jedoch unbekannt, ob RAL direkt auf das Innenohr wirkt. Es besteht die Möglichkeit, dass die Verbesserung des Knochenstoffwechsels durch die Verabreichung von RAL indirekt die durch Östrogenmangel verursachten Veränderungen in der Otokonialschicht lindert. Es wurde berichtet, dass der Knochenstoffwechsel über Osteozyten oder Osteoblasten mit dem Glukosestoffwechsel, der Lymphopoese und dem Fettstoffwechsel zusammenhängt55,56. Einige von Osteozyten oder Osteoblasten abgesonderte Faktoren können auch den Otolithenstoffwechsel regulieren. Weitere Studien sind erforderlich, um herauszufinden, ob SERMs direkt oder indirekt das Innenohr beeinflussen.

Diese Studie weist mehrere Einschränkungen auf. Erstens: Da Mäuse genetisch nicht monoklonal sind wie kultivierte Zellen, kann es bei der RNA-Analyse zu falsch negativen Genen gekommen sein. Darüber hinaus wurde kein Echtzeit-PCR-Assay zur Validierung der veränderten Genexpression durchgeführt. Zweitens bleibt unklar, wie oxidativer Stress die Otokonie morphologisch verändert. Es wurde gezeigt, dass Otokonien hauptsächlich aus konstituierenden Proteinen, Ankerproteinen und regulatorischen Proteinen bestehen57. Auch oxidativer Stress kann die Expression dieser Proteine ​​beeinflussen. Weitere Studien sind erforderlich, um den molekularen Mechanismus zu identifizieren, der der Wirkung von oxidativem Stress auf die otokoniale Struktur oder die Vestibularumgebung zugrunde liegt. Drittens beurteilten wir das Volumen der Otokonialschicht des Utrikels nur mithilfe der µCT und führten keine anderen Techniken durch, einschließlich Histopathologie oder Rasterelektronenmikroskopie (REM). Wir haben zuvor berichtet, dass das mittels µCT gemessene Volumen der Otokonialschicht signifikant mit den Ergebnissen der histopathologischen Studie zusammenhängt20. Daher wurden die µCT-Ergebnisse als zuverlässig angesehen. Da die Voxelgröße im µCT jedoch 6 µm betrug, war für detaillierte Beobachtungen ein SEM erforderlich. Viertens wurde in dieser Studie der Brunstzyklus nicht berücksichtigt. Mäuse haben einen 4–5-tägigen Brunstzyklus58. Es wurde jedoch nicht berichtet, ob der Brunstzyklus das Vestibularsystem beeinflusst. Zukünftige Studien müssen bestätigen, ob der Brunstzyklus die otokoniale Struktur beeinflusst. Darüber hinaus haben wir Serum-E2 nicht gemessen, da die Kosten für die E2-Messung hoch sind. Stattdessen stellen wir den E2-Mangel indirekt durch die Messung des Uterusgewichts und der BMD fest. Da in dieser Studie sowohl das Uterusgewicht als auch die BMD durch OVX signifikant abnahmen, wurde angenommen, dass den OVX-Mäusen E2-Mäuse fehlten. Es sind jedoch weitere Studien erforderlich, um die E2-Messung einzubeziehen. Schließlich war die per Pellet verabreichte Dosis von E2 und RAL höher als die klinisch verwendete Dosis59,60. In dieser Studie wurden Pellets zur Verabreichung von E2 oder RAL verwendet, um den Tieren Stress vorzubeugen. Es sind jedoch weitere Studien erforderlich, um zu untersuchen, ob niedrigere Dosen dieser Medikamente wirksam sind, um die morphologischen Veränderungen der Otokonialschicht aufgrund von OVX zu verhindern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Östrogenmangel zu morphologischen Veränderungen in der Otokonialschicht des Utrikels führte und die Verabreichung von E2 oder RAL diese Veränderungen in der Otokonialschicht verhinderte. Der Mechanismus, der den Wirkungen von E2 oder RAL zugrunde liegt, ist weiterhin unbekannt. Die Ergebnisse dieser Studie legen jedoch nahe, dass E2 und RAL den oxidativen Stress reduzieren. Weitere Arbeiten sind erforderlich, um zu untersuchen, ob E2 oder RAL oxidativen Stress über ER reduzieren.

Das Studienprotokoll wurde von der Ethikkommission für Tierversuche der Ehime-Universität genehmigt (Nr. 05HI77-1). Alle Methoden wurden in Übereinstimmung mit den relevanten Richtlinien und Vorschriften durchgeführt. Diese Studie wurde in Übereinstimmung mit den ARRIVE-Richtlinien (https://arriveguidelines.org) durchgeführt.

Weibliche C57BL/6 J-Mäuse wurden von Japan SLC (Shizuoka, Japan) gekauft und zufällig in die folgenden vier Gruppen eingeteilt: (1) scheinoperiert mit Vehikelpellet (Schein + V-Gruppe), (2) OVX mit Vehikelpellet (OVX). + v-Gruppe), (3) OVX mit Pellet-freisetzendem 17beta-Östradiol (OVX + E2-Gruppe) und (4) OVX mit Pellet-freisetzendem Raloxifen (RAL), das ein SERM ist (OVX + RAL-Gruppe). Die Mäuse wurden entweder scheinoperiert oder im Alter von 8 Wochen unter Narkose unter Verwendung intraperitonealer Injektionen von Medetomidin (0,3 mg/kg), Midazolam (4 mg/kg) und Butorphanol (5 mg/kg) ovarektomiert. Beim OVX-Verfahren haben wir einen Hautschnitt am unteren Rücken vorgenommen und das Peritoneum identifiziert. Dann führten wir eine Dissektion des Peritoneums durch, entfernten den Eierstock und nähten schließlich den Einschnitt. Bei scheinoperierten Mäusen wurden die Eierstöcke identifiziert und nicht entfernt, und Vehikelpellets wurden unmittelbar nach der OVX subkutan implantiert. Bei den OVX-Mäusen wurden die folgenden Pellets subkutan implantiert: Vehikelpellet, langsam freisetzendes Östradiolpellet (50 µg/60 Tage) oder langsam freisetzendes Raloxifenpellet (2,4 mg/60 Tage) (Innovative Research of America, Sarasota, FL). , USA). Nach der OVX- oder Scheinoperation wurden die Mäuse bis zu weiteren Tests in ihre Käfige zurückgebracht. Alle Mäuse wurden in der gleichen Umgebung bei einer Temperatur von 21–23 °C und einem 12/12-stündigen Hell-Dunkel-Zyklus (Licht an von 7:00 bis 19:00 Uhr) gehalten und hatten freien Zugang zu Standardfutter und Wasser, ad libitum, in der Tierhaltung der Ehime-Universität.

Die Mäuse wurden 4 Wochen nach der OVX- oder Scheinoperation getötet, wobei die Ergebnisse einer früheren Studie berücksichtigt wurden, in der das Volumen der Otokonialschicht 4 Wochen nach OVX20 signifikant zunahm. Sie wurden mit Ketamin (200 mg/kg) und Xylazin (20 mg/kg) tief betäubt und eingeschläfert. Die Ohrblasen wurden entfernt und 24 Stunden lang mit einer 4%igen Paraformaldehydlösung fixiert, 4 Tage lang mit 0,1 M EDTA entkalkt und in Paraffin eingebettet. Die gesamten BMDs der Femuren wurden mittels Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie mit einem Knochenmineralanalysator (DCS-600EX, Aloka, Tokio, Japan) gemessen. Um die Auswirkungen von OVX und Medikamenten zu untersuchen, wurde das Uterusgewicht gemessen.

Das Volumen der Otokonialschicht wurde mittels µCT (Scanco Medical, Brüttisellen, Schweiz) beurteilt. Wir haben zuvor berichtet, dass das Volumen der Otokonialschicht, das aus µCT-Scanbildern ermittelt wurde, mit dem Volumen einer histologischen Studie korrelierte20. Nach der Tötung der Mäuse unter tiefer Anästhesie wurden die Ohrblasen entfernt und 24 Stunden lang mit einer 4%igen Paraformaldehydlösung fixiert. Die Ohrblasen wurden 24 Stunden lang mit 70 % Ethanol nachfixiert und ein µCT-Scan mit einem Scanco Medical µCT35-System mit einer isotropen Voxelgröße von 6 µm durchgeführt. Die Scans wurden mit einem Röntgenröhrenpotential von 70 kVp und einer Intensität von 114 µA durchgeführt und die Bilder der Otokonialschicht des Utrikels wurden mit der ImageJ-Software (US National Institute of Health, Bethesda, ML, USA) analysiert (Abb. 7). ). Nach der Binarisierung wurde die Membranstruktur der Utrikel-Otokonie bestimmt. Die Gesamtflächen der Utrikelmembranstruktur aller Schnitte der vier Gruppen wurden verglichen.

Das Mikro-CT-Bild des Utrikels. (a) Das Originalbild der Otokonialschicht des Utrikels (weißer Pfeil) wurde aus einem Mikro-CT-Scan erhalten. (b) Das binarisierte Bild der Otokonialschicht mit der Image J-Software. Nach der Binarisierung wurde das Volumen der Otokonialschicht des Utrikels mit der Bild-J-Software berechnet.

Nach der Enthauptung wurden die Ohrblasen entfernt. Das ovale Fenster wurde sorgfältig unter Wasser gefenstert und der Utrikel wurde präpariert. Der Utrikel wurde mit RNAprotect Tissue Reagent (#76,104, Qiagen, Hilden, Deutschland) schnell stabilisiert und bis zur RNA-Extraktion bei 4 °C gelagert. Die Gesamt-RNA wurde mit dem NucleoSpin RNA XS-Kit (#74,902.50, Macherey-Nagel, Waltham, MA, USA) gemäß den Anweisungen des Herstellers aus dem Utrikel extrahiert. Die RNA-Qualität wurde mit einem Agilent 2100 Bioanalyzer (#G2939A, Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA), dem RNA6000 Pico Kit (#5067–1513, Agilent Technologies) und der 2100 Expert Software (Version B.02.07, Agilent) überprüft Technologien). Für die weitere Analyse wurde hochwertige Gesamt-RNA verwendet, die über 7 RNA-Integritätszahlen (RIN) aufwies (Durchschnitt 7,96; 7,30–8,24). Die RNA-Seq-Bibliothek wurde aus 1 ng Gesamt-RNA unter Verwendung des QuantSeq 3'mRNA-Seq Library Prep Kit für Illumina (FWD) (#015.384, LEXOGEN, Wien, Österreich) erstellt. Die erstellte Bibliothek wurde unter Verwendung von NextSeq500 (Illumina) mit NextSeq 5050/550 High Output Kit v2.5 (75 Zyklen) (#20.024.906, Illumina) am Kazusa DNA Research Institute (Chiba, Japan) sequenziert. Die Sequenzdaten wurden mit der CLC Genomics Workbench (Qiagen) analysiert. Kurz gesagt, der Fastq wurde basierend auf den Richtlinien des Bibliotheksbaukastens getrimmt. Insbesondere wurden die Adapter- und PolyA-Sequenzen sowie minderwertige Nukleotide am 3'-Ende entfernt. Die ersten 12 Nukleotide am 5'-Ende wurden gekürzt und kurze Lesevorgänge unter 20 Nukleotiden wurden aus dem Datensatz entfernt. Der getrimmte Fastq wurde unter Verwendung der Standardeinstellungen der Referenzsequenz von Mus musculus (GRCm39.105) zugeordnet. Die Analyse der differentiellen Expression wurde mit der CPM-Normalisierungsmethode durchgeführt.

Nach der Einbettung in Paraffin werden Abschnitte der Ohrblasenabschnitte abgeschnitten. (4 µm) wurden hergestellt. Anschließend wurden sie entparaffiniert und rehydriert. Die Antigengewinnung wurde in Citraconsäurepuffer (Immunosaver®, Nr. 097–06,192, Fujifilm Wako Pure Chemical Corporation) 45 Minuten lang in einem Autoklaven bei 95 °C durchgeführt. Die endogene Peroxidaseaktivität wurde mit 3 % Wasserstoffperoxid 15 Minuten lang gehemmt und die Schnitte wurden mit einem RTU Animal Free Blocker und Diluent® (SP-5035, Vector Laboratories, Burlingame, CA, USA) blockiert. Nach dem Spülen mit Phosphatpuffer-Kochsalzlösung (PBS) wurden die Schnitte über Nacht mit polyklonalen Kaninchen-Antikörpern gegen ERα (1:200, #106,132-T08, Sino Biological) und 4-HNE (1:400, #bs-6313R, Bioss) inkubiert bei 4℃. Nach anschließendem erneuten Spülen mit PBS wurden sie mit einem sekundären Antikörper (Histofine Simple Stain Mouse MAX-PO(R) #414,341, Nichirei Biosciences, Tokio, Japan) 1 Stunde lang bei Raumtemperatur inkubiert und 10 Stunden lang mit dem DAB-Chromogen gefärbt Mindest. Nach einer abschließenden Spülung erfolgte eine Gegenfärbung mit Hämatoxylin nach Mayer.

Die Ergebnisse werden als Mittelwert ± Standardabweichung ausgedrückt. Die Daten der Gruppen wurden mithilfe von ANOVA und dem Steel-Dwass-Test mit JMP für Macintosh (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) verglichen. Die statistische Signifikanz wurde auf p < 0,05 festgelegt. Für die differentielle Expressionsanalyse von mRNA wurden die Daten der OVX + v-Gruppe mit denen der Sham + v-, OVX + E2- und OVX + RAL-Gruppen unter Verwendung des t-Tests mit CLC Genomics Workbench (Qiagen) verglichen. FDP-p-Werte < 0,05 wurden als statistisch signifikant angesehen.

Die während der aktuellen Studie generierten und/oder analysierten Datensätze sind im GEO-Repository GSE216449 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE216449) verfügbar.

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Yuuki Imai

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TN, MO, NH und YI konzipierten die Studie und verfassten das Manuskript. EN, SA und TT waren an der Datenerhebung beteiligt. AI, NT und YI waren an der Datenerfassung, -analyse und -interpretation beteiligt.

Korrespondenz mit Takahiro Nakata.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Nakata, T., Okada, M., Nishihara, E. et al. Wirkung der Hormontherapie auf die durch Östrogenmangel verursachten otokonialen Veränderungen. Sci Rep 12, 22596 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-27240-5

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Eingegangen: 18. Oktober 2022

Angenommen: 28. Dezember 2022

Veröffentlicht: 30. Dezember 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-27240-5

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