Kury produkujące jaja są kluczowym elementem światowego łańcucha dostaw żywności i są rozwijającym się modelem zwierzęcym do badań nad płodnością i rakiem jajników. Kurczak ma długą historię stosowania w laboratoriach, od badań in ovo szczepionek przeciw grypie1 do badań nad wzrostem guzów nowotworowych2, i jest kluczowym zwierzęciem dla wglądu w rozwój gonad3,4,5. Zrozumienie roli układu rozrodczego kur, a w szczególności cyklicznego charakteru rozwoju pęcherzyków jajnikowych i typów zaangażowanych komórek, jest obszarem dużego zainteresowania i potencjalnego zastosowania. Multiomiczne podejścia do badania jajnika kury mają zastosowanie w zwiększaniu plonów rolnych poprzez analizę produktywności i wyjaśnianie czynników wpływających na zdrowie człowieka za pomocą kury jako modelu choroby reprodukcyjnej.
Ptasi jajnik ma bardzo wyraźne rozwojowe stadia pęcherzykowe składające się z (1) małych pierwotnych i pierwotnych pęcherzyków (>1 mm), (2) pęcherzyków przedrekrutacyjnych o różnej wielkości (od białych do bladożółtych, 2-8 mm) i (3) dużych, wypełnionych żółtkiem pęcherzyków przedowulacyjnych (żółtych) (Rysunek 1)5,6,7. Dojrzały płciowo jajnik ptaka składa się z zewnętrznej kory, w której znajdują się pęcherzyki jajnikowe i wewnętrznego rdzenia składającego się z mięśni gładkich, nerwów i naczyń krwionośnych8. Cały cykl rozwoju pęcherzyków włosowych odbywa się w korze mózgowej. Jednak dopiero w wieku około pięciu miesięcy tylko lewy jajnik wykazuje pełną hierarchię rozwojową pęcherzyków przedowulacyjnych (tj. żółtych), a kura przejdzie pierwszą owulację i składanie jaj (składanie jaj). Pęcherzyki przedowulacyjne tworzą rażąco widoczną hierarchię około 5 do 6 pęcherzyków, które wahają się od największego i obok owulacji - pęcherzyka F1 - do mniej rozwiniętego, najmniejszego pęcherzyka - F5 lub F6. Pęcherzyki przedowulacyjne są łatwe do odróżnienia od mniejszych pęcherzyków przedrekrutacyjnych ze względu na ich większy rozmiar, rozległe unerwienie i ciemnożółte żółtko.
Wszystkie pęcherzyki zawierają wyspecjalizowane typy komórek, które pełnią różne role w sygnalizacji, wzroście i rozwoju pęcherzyka, gdy przechodzi on przez różne etapy przed owulacją - są to komórki ziarniste, komórki osłonki i oocyty (gamety żeńskie) (Rysunek 2A). W szczególności warstwy komórek ziarnistych tworzą wewnętrzną ścianę pęcherzyka, a komórki osłonki tworzą drugą ścianę otaczającą oocyt. W miarę jak pęcherzyk przechodzi przez hierarchię przedowulacyjną, warstwy komórek osłonki i ziarnistości zaczynają się przerzedzać, szczególnie wzdłuż punktu bezpośrednio naprzeciwko łodygi pęcherzyka przedowulacyjnego. Łodyga jest punktem przyczepienia pęcherzyka do jajnika (Ryc. 2B). Ta linia warstw ziarnistości i osłonki naprzeciwko łodygi nazywana jest znamieniem (Rysunek 2C). Całkowicie pozbawiony jest unaczynienia i będzie punktem pęknięcia pęcherzyka podczas owulacji pęcherzyka F1. Widoczny jest również krążek rozrodczy, czyli puszysta biała warstwa komórek podporowych, które otaczają oocyt (Ryc. 2B).
Zarówno komórki ziarniste, jak i osłonki są kluczowymi składnikami rozwoju pęcherzyków, ponieważ otaczają i wspierają oocyt poprzez złożoną sygnalizację hormonalną. Warstwa komórkowa ziarnistości wspiera szlaki steroidogenne poprzez cykliczną sygnalizację AMP (cAMP) w celu wywołania produkcji progesteronu9,10,11. Z drugiej strony komórki osłonki czasowo wytwarzają estradiol, który jest znacznie inny niż u ssaków, których komórki osłonki wytwarzają androgen i progesteron12,13,14. W połączeniu z sygnalizacją zewnętrzną, komórki ziarnistości i osłonki są kluczowymi czynnikami wpływającymi na dojrzewanie pęcherzyków i składanie jaj. Technika oddzielania warstw ziarnistości i osłonki została po raz pierwszy opisana przez Gilberta i in. w 197715. Osiągnięcie kompleksowego oddzielenia warstw ziarnistości i osłonki oraz zapewnienie, że nie pozostanie żaden materiał ziarnisty, może stwarzać trudności w przypadku metody Gilberta. Co więcej, brak jasnego wizualnego przewodnika do zakończenia separacji może sprawić, że zadanie będzie trudne do wykonania. Badanie to ma na celu opisanie ekstrakcji i oddzielenia warstw ziarnistych, osłonek i oocytów od pęcherzyków przedowulacyjnych, oferując adaptacje i zapewniając wyraźną reprezentację wizualną za pomocą zarówno obrazów, jak i filmów (Ryc. 3). Wizualizacja tej techniki pozwoli naukowcom badającym pęcherzyki jajnikowe ptaków na powtarzalne wychwytywanie warstw ziarnistych i osłonek zarówno w rolnictwie, jak i biomedycynie.