本プロトコルは、ラ ゴストムス・マキシムスにおける自然排卵および誘導排卵の解析方法を説明しており、自然排出、ホルモン誘発、精漿誘発排卵後の卵母細胞回復も含まれます。これは、高度多排卵性哺乳類モデルにおける卵巣反応性と生殖生理学を研究するための包括的な枠組みを提供します。
方法論記事
本プロトコルは、ラ ゴストムス・マキシムスにおける自然排卵および誘導排卵の解析方法を説明しており、自然排出、ホルモン誘発、精漿誘発排卵後の卵母細胞回復も含まれます。これは、高度多排卵性哺乳類モデルにおける卵巣反応性と生殖生理学を研究するための包括的な枠組みを提供します。
南米平原のヴィスカーチャ( Lagostomus maximus)は、哺乳類の中で最も高い排卵率を持つ種として認識されており、最大で300個の卵子に達することもあります。この驚くべき多排卵現象は、その独特な生殖生理学を反映した複数の方法論的アプローチを通じて検証できます。自然排卵は繁殖期の卵母細胞放出によって評価され、卵管や子宮角を洗浄することで回収される種の自然排卵機構に関する洞察を提供します。さらに、ゴナドトロピンなどの外因性ホルモンを用いた実験的排卵誘導により、卵巣反応性の制御された評価が可能となり、ヒストリコグナス齧歯類における内分泌調節を理解するための貴重なモデルを提供します。第三のアプローチは、自己精漿を排卵の生理的トリガーとして用いるもので、この種における誘導性と自発的なメカニズムの共存を示しています。これらの技術は、卵胞の募集と卵子放出の動態を明らかにするだけでなく、 L. maximus を生殖生物学の比較モデルとして確立し、哺乳類の排卵制御の理解に翻訳的な示唆をもたらす可能性があります。
南米平原ビスカチャ(Lagostomus maximus)は、卓越した生殖生理学を特徴とするヒストリコグナス齧歯類であり、1サイクルあたり300個を超える排卵率を誇ります1,2。この特徴により、L. maximusは哺乳類の卵巣機能と排卵制御を研究する自然なモデルとして位置づけられています(3,4,5,6,7,8,9,10,11)。
典型的な自然排卵者とは異なり、L. maximusは自然性と誘導排卵の両方を示します2.この二重性は、大量の卵胞成長と非同期排卵と組み合わさり、内分泌または組織学的エンドポイント4,12,13,14だけに基づく従来のアプローチに挑戦しています。したがって、卵母細胞放出のタイミングと大きさを正確に決定するためには、直接的かつ定量的な手法の使用が不可欠です。
成体のメスのビスカチャは、アルゼンチン・ブエノスアイレス州ベラサテギのペレイラ・イラオラ公園(南緯34度49分57秒、西経58度06分12秒)にある自然の定住個体群から採取されました。私たちは、天然資源に対する主権的権利がブエノスアイレス州の独占財産であることを認めます。捕獲された動物の数はブエノスアイレス州農業省によって承認されました。メスは、年間を通じて異なる時期に巣穴の入り口に設置された生きた罠を使って捕獲されました。
捕獲期間はLlanos & Crespo15によって確立された種の自然繁殖サイクルに基づいて選定され、フィールドワーク経験7、8、10、14に基づいて精緻化されました。この種の主な繁殖期は晩夏(3月)から春の始まり(9月下旬)まで続き、特に子孫を失ったメスでは10月に二次繁殖期が訪れます。それに従い、以下の作業グループが決定されました:a) グループI(N=27):2月下旬から4月初旬(妊娠なし、主要な生殖期開始);b) グループII(N=26):9月中旬から10月下旬(妊娠なし、授乳後発情期);グループIII(N=35):12月〜1月(妊娠せずホルモン誘発の排卵);グループIV(N=7):12月〜1月(妊娠せず、精漿誘発排卵)。
本研究は、 L. maximusの排卵解析のためのいくつかの方法論的アプローチを提示し検証します:(1) 直接的な卵母細胞回収による自然排卵の評価;(2) 外因性ゴナドトロピンを用いた排卵誘導;および(3)自己精漿による排卵誘導。それぞれの技術は、卵胞の動態、卵母細胞の成熟、排卵を制御する調節機構について補完的な洞察を提供します。
卵管と子宮角の洗浄により卵母細胞の直接回収と排卵の正確な定量化が可能となり、濾胞の発達や卵母細胞形態との相関が可能となります 19,20,21。外因性ゴナドトロピンを用いたホルモン刺激は、実験室齧歯類で用いられたプロトコルを応用し、卵巣の反応性と卵母細胞放出のタイミングを制御された評価を可能にします。一方で、自己精漿を生理的トリガーとして利用することは、以前ウサギやラクダ科の誘導排卵体で記述されていた23,24,25で、排卵に関与する内分泌および副分泌因子を探る革新的な手段を提供します。
これらの補完的な手法を統合することで、本研究はL. maximusにおける排卵機構の検証のための再現性のある枠組みを提供します。自然モデルと誘導モデルの組み合わせにより、自発的な卵胞の募集、排卵効率、精液介質反応の区別が可能になります。さらに、これらのアプローチは自然発生的な単為生殖卵母細胞活性化や「欠陥」卵子と「真胚性」卵子の共存現象を明らかにし、卵胞選択と卵母細胞能力の理解に寄与します。
種特異的な意味合いを超えて、ヴィスカチャモデルは比較生殖生物学にとってより広範な関連性を提供します。混合排卵戦略は誘導排卵者と自然排卵者の特徴を橋渡しし、家畜種や人間を含む他の哺乳類の生殖過程との貴重な類似点を提供しています。
ここに詳述された方法論的プロトコルは、再現性を確保し、濾胞動態、排卵調節、ホルモン操作など多様な実験文脈への適応を促進するために設計されています。
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ここに記載された実験プロトコルは、実験動物利用およびケアに関する機関委員会(CICUAE、マイモニデス大学、プロトコル番号#6184)によって審査・承認されました。捕獲、取り扱い、安楽死は、実験動物のケアと使用に関するすべての地方、州、連邦の規制に準拠した訓練を受けた技術スタッフによって行われました。畜産は、国立衛生研究所(NIH)の実験動物の飼育と利用に関するガイドライン28およびアメリカ哺乳類学会(ASM)の野生哺乳類研究利用ガイドライン29に従っていました。すべての実験はARRIVE 2.0ガイドラインに準拠しています。使用される動物の数を最小限に抑えるためにあらゆる努力が払われました。南米の平野ビスカチャ(Lagostomus maximus)は絶滅危惧種とは見なされていません。
1. 排卵のホルモン誘発
注:この節では、捕獲されたヴィスカチャの非妊娠女性における排卵のホルモン誘発を示します。3つの異なるプロトコルの選択肢が議論されています。
2. 精漿による排卵誘導
注:ホルモンが活性化した女性において、精漿が筋内投与による排卵誘導能力を検証してください。
3. 麻酔、安楽死、生殖管採取
注意:麻酔および人道的な安楽死方法を用いて、卵母細胞および組織学的分析のために完全な生殖器官を確保してください。
4. 卵母細胞の回復
注意:卵管や子宮角から卵母細胞を優しく洗浄することで、放出された配偶子を完全に回収しつつ組織損傷を最小限に抑えてください。
5. 卵母細胞形態学的評価
注:回収された卵母細胞の質は、細胞質の外観、透明帯の均一性、核成熟段階に基づいて評価してください。
6. 卵母細胞核成熟および減数分裂紡錘体の完全性の評価
注:αチューブリンの免疫蛍光染色およびクロマチンカウンター染色によって核成熟および紡錘体形態を評価します。
7. 統計解析
注:実験群間の排卵反応と卵子の質を比較するために定量データを分析してください。
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自然排卵
2月下旬から4月中旬に捕獲された27頭のメス(グループI)のうち12頭が排卵期で観察され、二次交尾期(9月/10月)(グループII)では26頭中10頭が排卵を示しました。両方の捕獲期間で、排卵中のメスの約40%の成功率がほぼ同じで観察されました。卵管の膨大は認められず、排卵スティグマの有無にかかわらず卵母細胞を採取しました(図1A,B)。卵母細胞は裸の状態で採取され、積乱細胞に包まれていなかった(図1C、表2)。
全体平均は女性あたり154個(±87個)の卵母細胞で、範囲は29から326で、グループI(198 ±92 [平均+標準差]、範囲33-326)とグループII(平均116 ± 66、範囲29-204)間で統計的に有意な差は認められませんでした(表2)
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ここで示す平原ビスカチャの排卵研究プロトコルは、自然および実験的に誘発された排卵イベントの両方を評価するための再現可能な枠組みを提供します。このプロトコルの大きな利点は、平原ビスカチャから放出される非常に多くの卵母細胞を直接定量・特徴付けできることであり、これは他の哺乳類モデルでは他に類を見ない特徴です。ホルモンプロファイルや組織学的切片に基づく間接的な方法とは異なり、卵管および子宮の洗浄は、未去形の卵母細胞に即座にアクセスし、定量的および定性的分析の両方を可能にします。このアプローチはまた、受精の可能性や形態学的質を評価するために極めて重要な、積雲-卵母細胞複合体(COC)の完全性を保持します。
もう一つの利点は、方法論的な柔軟性があることです。自然排卵とホルモン誘発または精液誘導性の血漿誘導排卵を組み合わせることで、同一種内の異なる排卵誘発因子の比較解析を可能にします。この多様性により、研究者は排卵過程における内分泌、機械的、精液的要因の相対的な寄与を解析でき、これは従来の実験室モデルでは容易に達成できないこと...
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著者らは、報告された研究の公平性を損なう利益相反は存在しないと宣言しています。
この活動は、アルゼンチンのマイモニデス大学の校内財政援助とアルゼンチンのFONCYT-AMPCYT機関(PICT-2018-04619、NPLに付与)によって支援されました。著者らは特に、動物捕獲を許可してくれたアルゼンチンブエノスアイレス州政府農業省に感謝しています。動物の捕獲や取り扱いにおいて貴重な支援をしてくれたECAS(ECAS)の職員にも感謝します。そして、麻酔および手術手技の際の支援に対して、CCV-マイモニデス大学のセルジオ・フェラリス獣医およびフェルナンド・ランゲ獣医に感謝しました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Adobe Photoshop | アドビ・システムズ社、アメリカ | 該当なし | 画像処理 |
| 牛血清アルブミン(BSA) | シグマ・オルドリッチ、アメリカ | A9647 | 洗浄媒体およびブロッキングバッファーに使用 |
| 遠心分離機(精液処理用) | エッペンドルフ、ドイツ | 5417R | 精液プラズマ製製 |
| コンフォーカル顕微鏡(C1 Eclipse E800) | ニコン株式会社、日本 | 該当なし | 卵母細胞イメージング |
| 電気射精器 | 実験室で設計されました。カビオモルフ類齧歯類用に家畜哺乳類から適応 | 該当なし | 精液採取 |
| エウタニル(ペントバルビタールナトリウム、ジフェニルヒダントインナトリウム) | ブラウワーS.A.、アルゼンチン | 該当なし | 安楽死 |
| FITC結合ヤギ抗マウスIgG(AP124F) | ケミコン、アメリカ | AP124F | 二次抗体 |
| ヘマトキシリン・エオシン染色キット | シグマ・オルドリッチ、アメリカ | 様々な | 組織学 |
| ホエヒスト 33324 | サーモフィッシャー・サイエンティフィック、アメリカ | H3570 | 核染色 |
| ケタミン塩化物 | ホリデイ・スコットS.A.、アルゼンチン | 該当なし | 麻酔 |
| 層流フード | サーモ・サイエンティフィック、アメリカ | 該当なし | 無菌処理 |
| 光顕微鏡 | オリンパス、日本 | BX51 | 組織学 |
| ルトロピン-V(pLH) | バイオニッチ動物医療、カナダ | 該当なし | ホルモン誘導 |
| M2中型 | シグマ・オルドリッチ、アメリカ | M7167 | 卵母細胞回復 |
| ミネラルオイル | シグマ・オルドリッチ、アメリカ | M8410 | 卵子培養 |
| ノボルモン5000(eCG) | シンテックスS.A.、アルゼンチン | 該当なし | ホルモン誘導 |
| オヴシン(hCG) | シンテックスS.A.、アルゼンチン | 該当なし | ホルモン誘導 |
| パラホルムアルデヒド(PFA、2%および4%) | シグマ・オルドリッチ、アメリカ | 158127 | 固定 |
| ペニシリンG | シグマ・オルドリッチ、アメリカ | P3032 | メディア用抗生物質 |
| 立体顕微鏡 | ライカ・マイクロシステムズ、ドイツ | M80 | 卵母細胞の同定 |
| ストレプトマイシン | Gibco、サーモ・フィッシャー・サイエンティフィック、アメリカ | 11860038 | メディア用抗生物質 |
| 鈍い針付き注射器(1 mL) | BDバイオサイエンス、アメリカ | 305219 | 卵管/子宮の洗浄 |
| トライトン X-100 | シグマ・オルドリッチ、アメリカ | T8787 | 透過化 |
| VectaShieldマウントメディア | ベクター・ラボラトリーズ、アメリカ | H-1000 | 蛍光用のマウント |
| キシラジン塩化物 | リッチモンド研究所、アルゼンチン | 該当なし | 麻酔 |
| キシレン | シグマ・オルドリッチ、アメリカ | 534056 | 脱ワックスパラフィン断面 |
| &α;-チューブリン単クローナル抗体(マウス抗α;-チューブリン、SC-5286 B7) | サンタクルーズ・バイオテクノロジー、アメリカ | SC-5286 B7 | 減数分裂紡錘体免疫染色のために |
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