4.7: Desenvolvimento e Reprodução do Camundongo de Laboratório

Os camundongos são organismos modelo extremamente valiosos que continuam a melhorar nossa compreensão do desenvolvimento humano e das doenças. Entre os mamíferos, os camundongos têm alta fecundidade e rápido desenvolvimento, o que significa que as colônias podem ser expandidas rapidamente.

Como o desenvolvimento dentro do útero requer algumas estruturas embrionárias especializadas, o estudo da embriogênese em um modelo de mamífero também é mais relevante para os humanos. Neste vídeo, discutiremos os estágios de reprodução e desenvolvimento de camundongos, como criar camundongos e maneiras de aplicar o conhecimento reprodutivo e de desenvolvimento de camundongos no laboratório.

Primeiro, vamos falar um pouco sobre a reprodução de camundongos. Como os humanos, o desenvolvimento inicial do camundongo é interno, com a gestação ocorrendo dentro dos chifres uterinos da mãe, que é chamada de "mãe". No entanto, ao contrário da maioria de nós, os ratos carregam muitos fetos ao mesmo tempo, produzindo um tamanho médio de ninhada de 10 a 12 filhotes em um período de gestação.

Antes de discutir o desenvolvimento desses filhotes com mais detalhes, vamos revisar os termos usados para identificar os estágios de desenvolvimento. O sistema de estadiamento mais comum começa no dia zero embrionário, ou E0, no dia da cópula bem-sucedida. Depois disso, cada estágio é definido pelo número de dias desde a fertilização até o dia do nascimento, quando a numeração recomeça no dia zero pós-natal, ou P0.

Como o tempo de desenvolvimento pode variar ligeiramente mesmo entre embriões da mesma ninhada, abordagens alternativas baseadas na morfologia e não no tempo pós-fertilização, como o estadiamento de Theiler, também podem ser usadas.

Em seguida, vamos dar uma olhada mais de perto nas mudanças morfológicas que ocorrem durante as primeiras semanas de desenvolvimento do camundongo.

Após a fertilização do oócito, o embrião inicia sua vida lentamente, completando apenas 4 rodadas de divisão celular nos primeiros 3 dias. No entanto, em E4, essas células se multiplicaram e se reorganizaram para formar uma bola compactada e oca de células conhecida como "blastocisto". Nesse estágio, as células que eventualmente darão origem ao próprio embrião são todas encontradas dentro de um aglomerado de células-tronco conhecido como massa celular interna, ou ICM. As células restantes, conhecidas como células trofoblásticas, se tornarão parte da placenta que fornece oxigênio e nutrição ao embrião.

Após este ponto, o desenvolvimento de roedores fica um pouco distorcido. Na maioria dos mamíferos, as células que dão origem ao embrião formam uma estrutura semelhante a um disco. Em contraste, o embrião de camundongo tem uma configuração em forma de xícara. As células do lado de fora deste copo formam uma camada celular conhecida como endoderma, que eventualmente dá origem a tecidos profundos, como o revestimento do trato digestivo. Confusamente, as células na superfície interna do copo representam o ectoderma, que forma tecidos mais superficiais, como cabelo e pele.

Esse layout invertido persiste até o 8º dia embrionário, quando o embrião literalmente se vira. A essa altura, algumas outras estruturas reconhecíveis se desenvolveram, incluindo os somitos, que dão origem a tecidos como o músculo esquelético; e os botões dos membros, que formarão os membros anteriores e posteriores.

As coisas se movem muito rapidamente a partir daqui, com o desenvolvimento dos principais sistemas de órgãos, como os pulmões e o trato digestivo, bem encaminhado no dia embrionário 12. Notavelmente, os embriões estão prontos para sobreviver fora da mãe após apenas 19 a 21 dias de gestação.

Agora que você tem uma ideia de como o desenvolvimento prossegue no útero, vamos falar sobre o que acontece depois que os ratos dão à luz. Os camundongos recém-nascidos, ou filhotes, são minúsculos, sem pelos e cegos.

Nas primeiras semanas de vida, os filhotes podem receber nutrição de qualquer fêmea lactante disponível. Então, cerca de três semanas após o nascimento, eles estão prontos para o desmame, o que significa que é hora de sair da casa da mãe para uma gaiola própria!

Para controlar a reprodução futura, você precisará separar os machos e as fêmeas neste momento. Para identificar os sexos, examine a distância entre o ânus e a genitália externa. Nas mulheres, essa distância será menor do que nos homens.

Para preparar os filhotes? Nova casa, forre uma gaiola com uma camada de roupa de cama. Como eles ainda estão se acostumando com as novas escavações, adicione alguns pellets de comida amolecidos com água ou um prato de comida úmida no fundo da gaiola, além de fornecer água.

Os camundongos tornam-se sexualmente maduros dentro de algumas semanas após o desmame, com seu pico de reprodução geralmente caindo entre 2 e 9 meses de idade.

Então, como usamos essas informações para iniciar uma colônia de reprodução? Primeiro, é importante lembrar que o comportamento de um camundongo é significativamente afetado por seu ritmo circadiano; Como são noturnos, seus ratos se reproduzem à noite.

Os feromônios também desempenham um papel importante no comportamento do camundongo, por isso é útil "introduzir" parceiros em potencial para que eles se conheçam. Para maximizar o número de filhotes nascidos durante um ciclo de reprodução, combine um camundongo macho com até 4 fêmeas.

Para cronometrar com precisão o desenvolvimento do embrião, volte pela manhã para verificar se há um tampão mucoso vaginal em cada camundongo, que é depositado pelo macho durante a cópula. Os camundongos ovulam a cada 4 a 5 dias; Portanto, se você não vir um plugue imediatamente, mantenha os ratos juntos para outra chance no final da semana. Depois de determinar que algumas das fêmeas estão grávidas, remova o rato macho da gaiola, pois ele pode ser uma ameaça para os filhotes recém-nascidos.

Para estudar os processos complexos que controlam o desenvolvimento de embriões de mamíferos, os cientistas desenvolveram algumas técnicas muito interessantes. Vamos dar uma olhada em alguns exemplos.

Para começar, o mapeamento do destino é uma abordagem na qual as células são marcadas e rastreadas in vivo para determinar como elas contribuem para estruturas específicas no tecido em desenvolvimento e adulto.

Aqui, a expressão de uma proteína fluorescente é ativada em uma pequena população de células para rastrear a contribuição das células que expressam a proteína para o tecido cerebral fetal e adulto.

Para testar o papel de um gene específico no desenvolvimento, é útil examinar o resultado de sua superexpressão. Em uma técnica chamada eletroporação in utero, o DNA é entregue ao embrião por microinjeção e, em seguida, conduzido para as células pela aplicação de corrente elétrica através do tecido. O resultado é a indução da expressão gênica em células específicas, como demonstrado pela expressão da proteína fluorescente vermelha no sistema nervoso central desse embrião.

Mudanças mais permanentes na expressão gênica vêm na forma de camundongos knockout, nos quais uma parte de um gene é removida. Para gerar esses camundongos, as células-tronco são isoladas de embriões iniciais e submetidas à modificação do genoma. As células modificadas são transplantadas para um blastocisto, que é então implantado em uma fêmea para a gestação. O filhote resultante será uma ?quimera? composto por células normais e knockdown, e pode ser criado para gerar camundongos knockout homozigotos.

Você acabou de assistir a visão geral de JoVE sobre reprodução e desenvolvimento de camundongos. Neste vídeo, abordamos a reprodução de camundongos, o desenvolvimento pré-natal e pós-natal e como criar camundongos. Também discutimos algumas aplicações interessantes para estudar o desenvolvimento de camundongos no laboratório. Obrigado por assistir!