La corteccia ovarica rappresenta lo strato esterno dell'ovaio in cui si verifica lo sviluppo del follicolo1. I follicoli primordiali, inizialmente arrestati nello sviluppo, saranno attivati per diventare follicoli primari, secondari e quindi antrali o terziari basati su input paracrini e gonadotropine1,2,3,4. Per comprendere meglio i processi fisiologici all'interno dell'ovaio, la coltura tissutale può essere utilizzata come modello in vitro, consentendo così un ambiente controllato per condurre esperimenti. Molti studi hanno utilizzato la coltura del tessuto ovarico per la ricerca nella tecnologia di riproduzione assistita, nella conservazione della fertilità e nel cancro ovarico5,6,7. La coltura del tessuto ovarico è servita anche come modello per studiare le tossine riproduttive che danneggiano la salute ovarica e l'eziologia di disturbi riproduttivi come la sindrome dell'ovaio policistico (PCOS)8,9,10,11. Pertanto, questo sistema di cultura è applicabile a una vasta gamma di specialità.
Nei roditori, gonadi fetali o perinatali intere sono state utilizzate negli esperimenti di biologia riproduttiva12,13,14,15. Tuttavia, le gonadi di bestiame domestico più grande non possono essere coltivate come organi interi a causa delle loro grandi dimensioni e della potenziale degenerazione. Pertanto, la corteccia ovarica dei primati bovini e non umani viene tagliata in pezzi più piccoli16,17,18. Molti studi hanno coltivato piccoli pezzi di corteccia ovarica per studiare vari fattori di crescita nell'iniziazione del follicolo primordiale nel bestiame domestico e nei primati non umani1,17,18,19. L'uso della coltura della corteccia ovarica ha anche dimostrato l'inizio del follicolo primordiale in assenza di siero per pezzi corticali bovini e primati coltivati per 7 giorni20. Yang e Fortune nel 2006 hanno trattato il terreno di coltura della corteccia ovarica fetale con una gamma di dosi di testosterone nell'arco di 10 giorni e hanno osservato che la concentrazione di10-7 M di testosterone aumentava il reclutamento del follicolo, la sopravvivenza e l'aumento della progressione dei follicoli in fase iniziale19. Nel 2007, utilizzando colture di corteccia ovarica da feti bovini (5-8 mesi di gestazione), Yang e Fortune hanno riportato un ruolo per il fattore di crescita endoteliale vascolare A (VEGFA) nella transizione del follicolo primario-secondario21. Inoltre, il nostro laboratorio ha utilizzato colture di corteccia ovarica per dimostrare come le isoforme VEGFA (angiogeniche, antiangiogeniche e una combinazione) possono regolare diverse vie di trasduzione del segnale attraverso il recettore del dominio chinasico (KDR), che è il principale recettore di trasduzione del segnale che VEGFA lega16. Queste informazioni hanno permesso una migliore comprensione di come le diverse isoforme di VEGFA influenzano le vie di segnalazione per provocare la progressione o l'arresto del follicolo. Nel loro insieme, la coltura di pezzi di corteccia ovarica in vitro con diversi steroidi o fattori di crescita può essere un saggio prezioso per determinare gli effetti sui meccanismi che regolano la follicologenesi. Allo stesso modo, gli animali che si sviluppano su diversi regimi nutrizionali possono avere microambienti ovarici alterati, che possono promuovere o inibire la follicologenesi che influenza la maturità riproduttiva femminile. Pertanto, il nostro obiettivo nel manoscritto attuale è quello di riportare la tecnica di coltura della corteccia bovina e determinare se ci sono differenze nei microambienti ovarici dopo la coltura in vitro della corteccia bovina da giovenche alimentate con diete di controllo o Stair-Step raccolte a 13 mesi di età come descritto in precedenza16.
Pertanto, il nostro passo successivo è stato quello di determinare il microambiente ovarico in queste giovenche che sono state sviluppate con diverse diete nutrizionali. Abbiamo valutato la corteccia ovarica da giovenche alimentate con una dieta Stair-Step o Control. Alle giovenche di controllo è stata offerta una dieta di mantenimento di 97,9 g / kg0,75 per 84 giorni. La dieta Stair-Step è stata iniziata a 8 mesi contenente una dieta ristretta di 67,4 g / kg0,75 per 84 giorni. Dopo i primi 84 giorni, mentre le giovenche di controllo hanno continuato a ricevere 97,9 g/kg0,75,alle giovenche di manzo Stair-Step sono stati offerti 118,9 g/kg0,75 per altri 68 giorni, dopo di che sono state ovariectomizzate a 13 mesi di età16 anni per studiare i cambiamenti negli stadi follicolari e nella morfologia prima e dopo la coltura. Abbiamo anche analizzato le differenze in steroidi, metaboliti steroidei, chemochine e citochine secrete nei mezzi della corteccia. Gli steroidi e altri metaboliti sono stati misurati per determinare se ci fossero effetti diretti dai trattamenti condotti in vivo e/o in vitro sulla vitalità e la produttività dei tessuti. I cambiamenti nel microambiente ovarico prima e dopo la coltura hanno fornito un'istantanea dell'ambiente endocrino e della follicologenesi prima della coltura e di come la coltura o il trattamento durante la coltura influisce sulla progressione o sull'arresto del follicolo.
Le ovaie sono state raccolte dopo che le ovariectomie sono state eseguite presso il Meat Animal Research Center (USMARC) degli Stati Uniti secondo le loro procedure IACUC dalle giovenche control e stair-step a 13 mesi di età16anni, pulite con lavaggi sterili di soluzione salina tampone fosfato (PBS) con antibiotico allo 0,1% per rimuovere sangue e altri contaminanti, tagliato il tessuto in eccesso e trasportato al laboratorio di fisiologia riproduttiva UNL dell'Università del Nebraska-Lincoln (UNL) a 37 ° C23 . All'UNL, i pezzi della corteccia ovarica sono stati tagliati in piccoli pezzi quadrati (~ 0,5-1 mm3; Figura 1) e coltivato per 7 giorni (Figura 2). L'istologia è stata condotta sui vetrini di coltura della corteccia prima e dopo la coltura per determinare gli stadi follicoli16,24 (Figura 3 e Figura 4)e le proteine della matrice extracellulare che possono indicare la fibrosi (Picro-Sirus Red, PSR; Figura 5). Ciò ha permesso la determinazione dell'effetto dei regimi nutrizionali in vivo sugli stadi follicolari e ha permesso il confronto di 7 giorni di corteccia ovarica sugli stadi follicolari e sulla progressione del follicolo. Durante tutta la coltura, il mezzo è stato raccolto e cambiato ogni giorno (circa il 70% dei media è stato raccolto ogni giorno; 250 μL / bene) in modo che gli ormoni giornalieri / citochine / chemochine possano essere valutati o raggruppati su giorni per ottenere concentrazioni medie. Gli steroidi come l'androstenedione (A4) e l'estrogeno (E2) possono essere raggruppati nell'arco di 3 giorni e valutati attraverso il test radioimmunologico (RIA; Figura 6) e raggruppati nell'arco di 4 giorni per animale e analizzati tramite cromatografia liquida ad alte prestazioni-spettrometria di massa (HPLC-MS)24,25 (Tabella 1). Gli array di citochine sono stati utilizzati per valutare le concentrazioni di citochine e chemochine nel terreno di coltura della corteccia ovarica26 (Tabella 2). Le piastre di analisi della reazione a catena della polimerasi in tempo reale (RT-PCR) sono state condotte per determinare l'espressione genica per specifiche vie di trasduzione del segnale, come dimostrato in precedenza16. Tutti gli steroidi, le citochine, lo stadio follicolare e i marcatori istologici forniscono un'istantanea del microambiente ovarico e indizi sulla capacità di quel microambiente di promuovere la follicologenesi "normale" o "anormale".