妊娠建立是一个动态过程,涉及胚胎与子宫之间复杂的相互作用。母体子宫环境在这些过程中的确切作用仍是当前研究的活跃领域。本文提供了详细的实验方案,以协助设计 体内 用于回答这些研究问题的动物模型。
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妊娠建立是一个动态过程,涉及胚胎与子宫之间复杂的相互作用。母体子宫环境在这些过程中的确切作用仍是当前研究的活跃领域。本文提供了详细的实验方案,以协助设计 体内 用于回答这些研究问题的动物模型。
要成功建立妊娠,一个具有活力的胚泡必须与容受性的子宫内膜成功相互作用,以促进着床和胎盘形成,并维持妊娠的持续发展。由胚胎缺陷导致的妊娠成功率限制问题早已被充分认识,并且随着近年来辅助生殖技术的进步,在很大程度上已得到克服。 体外 体外受精(IVF)与辅助生殖技术。然而迄今为止,该领域尚未克服因子宫内膜容受性不足所导致的局限性,从而造成体外受精成功率停滞不前。卵巢功能与子宫内膜功能密切相关,因为卵巢分泌的激素调控着子宫内膜的月经周期性变化。因此,在使用啮齿类动物妊娠模型时,往往难以确定所观察到的结果究竟是源于卵巢功能缺陷还是子宫功能缺陷。为解决这一问题,研究人员建立了去卵巢小鼠模型,并结合胚胎移植或人工诱导蜕膜化,以专门研究子宫在妊娠过程中的特异性作用。本文将详细介绍去卵巢手术的操作步骤,并深入探讨多种外源性激素补充技术,以支持来自健康供体的胚胎移植后实现成功的人工蜕膜化或妊娠。这些技术包括皮下注射、缓释颗粒植入以及渗透压微型泵给药。文章还将分析每种方法的主要优缺点,帮助研究人员根据其具体科学问题选择最适宜的实验设计。
近年来,随着辅助生殖技术的广泛应用,许多生育障碍已被克服,使许多面临不孕问题的夫妇得以建立家庭1。卵子或精子缺乏通常可通过体外受精(in vitro fertilization)或卵胞浆内单精子注射技术解决;然而,与子宫及子宫内膜容受性相关的问题仍然是生殖潜能中一个难以捉摸的"黑箱"领域2。
当优质胚胎与容受性良好的子宫内膜(子宫内壁)成功相互作用时,妊娠得以建立。在任何一个月经周期中,成功妊娠的几率较低,约为30%3,4。在成功妊娠的案例中,仅有50%至60%能够维持到妊娠20周以上,而未能达到20周的妊娠中,75%是由于着床失败所致3。尽管这些数据最早可追溯至20世纪90年代末期,但该领域至今仍未克服子宫内膜容受性不足所带来的限制。这导致近年来体外受精(IVF)的成功率停滞不前,甚至在某些情况下出现下降5,6。
不明原因不孕的女性常出现接受性时间窗偏移,或因未知原因无法达到接受状态。近年来开发了子宫内膜接受性分析技术,该技术通过检测数百个基因的表达情况,旨在根据个体的接受性时间窗个性化调整胚胎移植时机7,8,9。然而,目前学术界仍缺乏对胚胎着床完成后出现的妊娠并发症发病机制的理解。
女性生殖系统具有高度动态性,并受到严格的激素调控。下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴控制黄体生成素和卵泡刺激素的释放,这两种激素调节卵巢周期的多个方面,包括卵泡成熟以及雌激素和孕激素的活性。反过来,子宫的月经周期则由雌激素和孕激素调控10,11。因此,卵巢的影响使子宫生物学机制的研究变得复杂。例如,在研究癌症治疗对子宫可能产生的影响时,很难区分所观察到的子宫表型(如妊娠丢失或月经周期紊乱)是由于对子宫的直接损伤所致,还是继发于卵巢受损的间接效应。
为了全面理解生育能力,必须明确子宫对妊娠的贡献。尤为重要的是,这种理解必须超越卵巢调控下的子宫功能。这一问题无法在人类中进行研究,因此常采用动物模型。其中,卵巢切除术(OVX)被广泛用于通过外源性给予激素来调控啮齿类动物的动情周期(类似于月经周期)。此外,OVX 可使研究人员在排除卵巢影响的情况下独立研究子宫的反应12。然而,若在 OVX 后未立即给予激素,将出现类似更年期的表型,研究人员需对此予以充分考虑。
卵巢切除术(OVX)在啮齿类动物模型中被广泛使用13,14,15,16,17,经过充分培训后操作相对简便。具体方法因仅切除卵巢或同时切除卵巢和输卵管而异,也取决于动物的年龄(成年、处于动情周期的动物卵巢较大,表面可见黄体,因此更易于识别卵巢)。同样,激素补充的方法也有多种,包括皮下注射14、缓释颗粒15、渗透压微型泵18以及卵巢移植。
本文详细介绍了如何进行卵巢切除术,并制备三种类型的激素补充方式,包括皮下注射、缓释颗粒和渗透压微型泵。文中提供了两项详细的实验方案,适用于在卵巢切除术后进行外源性激素补充的实验终点(胚胎移植和人工脱膜化)。本文讨论了每种方法的优缺点,旨在指导研究人员开展研究,以分离和评估对子宫的影响,特别是在妊娠和生育力研究领域。
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所有动物均饲养于温度可控的高屏障设施中(莫纳什大学动物研究实验室),自由获取食物和水,光照周期为12小时明/12小时暗。所有实验程序均经莫纳什动物研究平台伦理委员会批准(#21908,17971),并遵循澳大利亚国家卫生与医学研究委员会《动物护理与使用实践规范》进行。
1. 手术准备
2. 进行卵巢切除术
3. 激素制备:皮下注射
4. 激素制备:缓释颗粒
5. 激素制备:渗透压微型泵
6. 手术操作:皮下激素丸剂和微型泵的植入
7. 实验步骤:胚胎移植
8. 实验步骤:人工蜕膜化
9. 手术操作:术后恢复、监测及夹子修复
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本方案论文描述了一种经过充分表征的人工蜕膜化模型(图1A)。在此,使用8周龄的年轻成年雌性小鼠,按照第1节和第2节所述进行手术切除卵巢。随后,小鼠休养2周,以确保内源性卵巢激素完全消退,之后按照第3–7节和第9节所述给予外源性激素支持。通过阴道内注射芝麻油诱导人工蜕膜化,随后动物继续休养直至组织采集,具体操作见第9节。本研究在C57BL6/J小鼠中进行人工蜕膜化,该品系为常用的小鼠品系。在组织采集时记录小鼠体重,并完整剥离子宫组织,修整后称重(图1B)。通过将子宫重量与体重的比值表示,以评估蜕膜反应的程度。本研究中,80%的C57BL6/J小鼠成功蜕膜化(0.01012 ± 0.001515,n = 15),而20%的小鼠子宫未发生蜕膜化(0.002108 ± 0.0001764,n = 3)(图1C)。
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本文提供了关于如何进行卵巢切除术(OVX)并给予外源性激素的分步操作指南,适用于研究子宫在妊娠和生育能力中作用的相关研究。文中详细介绍了这两种方法的两个实验应用方案,包括胚胎移植操作和人工诱导蜕膜化。
尽管最初进行卵巢切除术(OVX)可能具有挑战性——尤其是对于刚接触啮齿类动物模型的研究人员而言——但经过适当的培训和练习后,这是一项相对简单的手术。该手术的关键步骤包括在动物处于麻醉状态时密切监测其生命体征,并确保彻底清除所有卵巢组织。在某些动物模型中,可选择保留输卵管。然而需要注意的是,输卵管是一种激素响应性组织,富含雌激素和孕激素受体19。与仅切除卵巢而保留输卵管的手术相比,同时切除卵巢和输卵管的外科操作更为简便,前者仅凭肉眼即可完成。若需仅切除卵巢而保留输卵管,则必须使用解剖显微镜,因为该操作更为精细复杂。因此,手术时间可能延长,因为在手术过程中需要将动物在解剖显微镜载物台与手术区域之间反复移动,以完成诸如缝合腹壁内层等不同步骤。
此处详述的镇痛方案为莫纳什大学动物伦理委员会...
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作者声明不存在任何竞争性财务或其他利益冲突。
本研究得益于维多利亚州政府运营基础设施支持以及澳大利亚政府国家卫生与医学研究理事会(NHMRC)独立研究机构基础设施支持计划(IRIISS)的资助。本研究还获得了莫纳什大学医学、护理与健康科学学部平台访问资助(Winship-PAG18-0343)的支持,该资助授予A.L.W.,用于访问莫纳什生殖服务技术平台。A.L.W. 获得了澳大利亚研究理事会(ARC)DECRA项目基金(DE21010037)的支持。J.N.H. 和 L.R.A. 获得了澳大利亚政府研究培训计划奖学金的支持。L.R.A. 还获得了莫纳什大学研究生卓越奖学金的支持。K.J.H. 获得了澳大利亚研究理事会未来研究员项目(FT190100265)的支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| ALZET 1002 型微型渗透泵 | BioScientific | 1002 | 递送 0.25 µL/h,持续14天。用于第7节(实验步骤—胚胎移植)。 |
| ALZET 1003D 微型渗透泵 | BioScientific | 1003D | 递送 1 µL/h,持续14天。用于第8节(实验步骤 - 人工蜕膜化)。 |
| ALZET Reflex 7 mm 夹子 | BioScientific | 0009971 | 可根据个人偏好选择使用 Reflex缝合夹或Michel缝合夹进行伤口闭合 |
| ALZET Reflex 夹钳式施用器 | BioScientific | 0009974 | 可根据个人偏好选择使用 Reflex缝合夹或Michel缝合夹进行伤口闭合 |
| ALZET Reflex 夹移除器 | BioScientific | 0009976 | 可根据个人偏好选择使用 Reflex缝合夹或Michel缝合夹进行伤口闭合 |
| 布比卡因注射液 | 辉瑞 | NA | 储存液浓度0.5%,使用时用生理盐水稀释至0.05% |
| 雌二醇 | Sigma | E8875 | |
| 美洛昔康 | 髂骨 | NA | 活性成分为 0.5 mg/mL。每 400 mL 笼具饮水瓶中使用 3.5 mL,或按机构兽医的处方使用。 |
| 米歇尔夹 | 丹尼尔斯 | NS-000242 | |
| 多功能密封剂 | 道康宁 | 732 | |
| 非手术胚胎移植(NSET)装置 | ParaTechs | 60010 | 含6 mm窥器。仅限一次性使用。 |
| 孕酮 | Sigma | P0130 | 可溶于乙醇。用于 第3部分(激素制备——皮下注射)以及 第4节(激素制备——缓释颗粒) |
| 孕酮 | Sigma | P7556 | 溶于水。用于第5节(激素制备—渗透微型泵) |
| 更新眼膏 | Allergan | NA | 42.5% w/v 液体石蜡,57.3% w/v 软白石蜡 |
| Rimadyl 卡洛芬 | 硕腾 | NA | 储备液 50 mg/mL。使用浓度为 1 mg/mL(对应剂量为 5 mg/kg) |
| 橡胶管 | 道康宁 | 508-008 | 用100%乙醇洗涤并切成1 cm的片段。内径1.57 mm ± 0.23 mm;外径 3.18 mm ± 0.23 mm;壁厚 0.81 mm。 |
| 芝麻油 | Sigma | S3547 | |
| Sofsilk 3-0 规格丝线缝合线 | Covidien | GS-832 |
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