קביעת כשירות הרבייה על-ידי המאשר תחילת המתבגר וביצוע וזמינותו של פוריות ב עכברים וחולדות
Summary
טיפולים רבים, מוטציות גנטיות להשפיע על התזמון של בגרות מינית ופוריות. פרוטוקול זה מתאר שיטה לא פולשנית כדי להעריך את התפתחות המתבגר ב עכברים וחולדות לפני הגדרת מחקר פוריות בחיות בגרו.
Abstract
הערכה של יכולת הרבייה היא קריטית להבנת ההשפעה של הטיפול או מניפולציה גנטית על ציר הרבייה, גם כינה את הציר ההיפותלמוס-יותרת המוח-האשכים. הציר הרבייה היא אינטגרטור מפתח של קלט סביבתי ופנימיים בהתאמת לפוריות תנאים נוחים עבור רבייה. לפני היציאה על מחקר פוריות עכברים וחולדות, בגרות מינית מוערך לשלול את האפשרות כי הפנוטיפים הרבייה שנצפה נגרמות על ידי עיכוב או נעדר תחילת המתבגר. פרוטוקול זה מתאר בגישה פולשנית כדי להעריך את התפתחות המתבגר אצל זכרים באמצעות הקביעה של ההפרדה preputial, אצל נקבות דרך פתח הנרתיק, ייחום ראשון. לאחר האישור של סיום ההתבגרות, ההישג של בגרות מינית, יכול להיות יזם מחקר פוריות. ההליך מתאר את תנאי גידול אופטימליים עבור עכברים, חולדות, כיצד להגדיר מחקר פוריות אילו פרמטרים כדי להעריך ולקבוע אם הטיפול או מחיקה ג’ין יש השפעה על פוריות.
Introduction
המעבר לבגרות נדרש להשיג בגרות מינית וכשירותם הרבייה. המעבר המתבגר ותחזוקה של פוריות בבגרות מוסדר על ידי הציר הרבייה, גם כינה את הציר ההיפותלמוס-יותרת המוח-האשכים (איור 1). העיתוי של תחילת המתבגר ותחזוקה של פוריות מוסדר בחוזקה על ידי גורמים פנימיים, כמו גם הסביבה כדי להגדיל את סיכויי ההישרדות של הצאצאים וההורים1,2. פרוטוקול זה מספקת גישה פולשנית לקבוע המתבגר התחלתה של עכברים וחולדות לאשר בגרות מינית לפני הגדרת מחקר פוריות כדי להעריך את יכולת הרבייה.
מחקר פוריות מבוצעת בבעלי חיים בגרו, ניתן לאתחל לאחר החיות עברו גיל ההתבגרות. לפני תחילת המתבגר, הציר הרבייה היא השבתה הדרגתית, הנהג מפתח של התבגרות מינית, גונדוטרופין – releasing הורמון (GnRH), הוא שוחרר לתוך בלוטת יותרת המוח בכמויות לא מספיקות כדי ליזום גיל ההתבגרות (איור 1). תחילת המתבגר היא תהליך מורכב שתוצאתו שחרור מוגבר GnRH קדושתו החציוני. GnRH מעודד הורמון מחלמן (LH) ואת זקיק מגרה הפרשת הורמון (FSH) של בלוטת יותרת המוח, שני הורמונים חיוניים עבור ההבשלה האשכים ותפקוד הרבייה (איור 1)3,4,5 .
עלבונות לציר הרבייה לגרום הפריון, ויכול גם מראש או עיכוב התפתחות המתבגר. תנאים ידוע להשפיע על התזמון של תחילת המתבגר וכשירותם הרבייה כוללים את החשיפה משבשי כימיקלים6,7, הגוף עלה/ירד במשקל1,8, שינויים היום אורך2,9 , מוטציות גנטיות10,11,12,13,14,15.
תחילת הבגרות המינית היא צעד קריטי זה צריך להסתיים לפני הגדרת וזמינותו של פוריות. היתרונות של קביעת תחילת המתבגר דרך ההפרדה preputial, פתח הנרתיק, ייחום ראשון, הם המאפיינים לא פולשנית של נהלים אלה, כפי שהם אינם מצריכים איסוף דם או הקרבת בעלי חיים16, 17.
לאחר תחילת המתבגר נקבע, הגדרת כראוי מחקר פוריות יספק מידע חשוב אודות השלמות של הציר הרבייה, בדרך כלל יש היתרון השני של יצירת חיות ניסוי ללימודי (עידון) 18. הגדרת המחקר פוריות שמתואר פרוטוקול זה יכול לזהות חסרונות קטנים וגם גדולים ביכולת הרבייה של זכרים ונקבות. מפתח הערכה שפרמטרים 1) זמן ההמלטה הראשונה, 2) מספר המלטות המופקים גודל מסגרת הזמן וחול 3) נתון. לבסוף, המלצות עבור הסוג של מעקב מחקרים אשר יכול להתבצע כדי לזהות את הגורם ליקוי פוריות הינם כלולים.
הפרוטוקול המתואר מתייחס עכברים ומשקפים הנתונים נציג העבודה העכברים הטרנסגניים. עם זאת, כל הפרוטוקולים כלולים תקפות באותה מידה בחולדות.
Protocol
Representative Results
Discussion
רווחתם הכללית של העכברים הוא קריטי עבור assay פוריות מוצלחת21. בעת ביצוע וזמינותו של פוריות, חשוב לבדוק לא פיזית העכברים כל יום כמו זה יכול לגרום ללחץ. דרך נוספת להימנע שינויים תכופים בכלוב, כמו אלה גם מלחיץ. אידיאלי שינויים כלוב ייעשה יותר מ 1 – 2 פעמים בשבוע. לאור החשיפה במהלך שלב כ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אני מודה המחברים לתרום העבודה ההתחלתית אשר הוא הבסיס של פרסום זה. תודה Aitor אגירה, ג’נביב א, ריאן ואריקה Schoeller ל’ לעזרה בהכנת כתב היד. תודה לי סורה ג’סיקה, אוסטין הסנטר לקבלת סיוע טכני עם כתב היד. H.M.H. נתמכה על ידי יוניס קנדי שרייבר המכון הלאומי הילד לבריאות & פיתוח אנושי של מכוני הבריאות הלאומיים תחת פרס מספר R00HD084759.
Materials
| Sterile Cotton Balls | Fisher | 22456885 | |
| Surface protector | Fisher | 1420637 | |
| Light meter | VWR | 21800-014 | |
| Methylene blue | Sigma-Aldrich | M9140 | |
| Microscope Slides | Genesee Scientific | 29-101 | |
| Optimouse rack with cages | AnimalCare systems | C89100 | |
| Water Bottle Basket | AnimalCare systems | C61011 | |
| Filtered Cage Tops | AnimalCare systems | C78210 | |
| Optimice Standard Feeder | AnimalCare systems | C40100SG | |
| Cage Card Holder | AnimalCare systems | C43251 | |
| Cage Cards | AnimalCare systems | M52010 | |
| Bottle Assambley | AnimalCare systems | C79122P | |
| Bed R'Nest Nesting | The Andersons | BRN4WSR | |
| 1/8" Corn Cob bedding | The Andersons | 8B | |
| Standard mouse chow | Teklad | 7904 (7004) | |
| Scale | VWR | 10205-004 | |
| Polypropylene Beaker | Fisher | 14-955-111F |
References
- Schneider, J. E. Energy balance and reproduction. Physiology and Behavior. 81 (2), 289-317 (2004).
- Walton, J. C., Weil, Z. M., Nelson, R. J. Influence of photoperiod on hormones, behavior, and immune function. Frontiers Neuroendocrinology. 32 (3), 303-319 (2012).
- Hoffmann, H. M., Mellon, P. L. A small population of hypothalamic neurons govern fertility: the critical role of VAX1 in GnRH neuron development and fertility maintenance. Neuroscience communications. 2, (2016).
- Kauffman, A. S. Sexual differentiation and the Kiss1 system: Hormonal and developmental considerations. Peptides. , (2009).
- Bronson, F. H., Dagg, C. P., Snell, G. D. . Reproduction. , (1966).
- Chehab, F. F., Mounzih, K., Lu, R., Lim, M. E. Early onset of reproductive function in normal female mice treated with leptin. Science. , (1997).
- Yoshimura, S., Yamaguchi, H., Konno, K., Ohsawa, N., Noguchi, S., Chisaka, A. Observation of Preputial Separation is a Useful Tool for Evaluating Endocrine Active Chemicals. J Toxicologic Pathology. 18, 141-157 (2005).
- Ahima, R. S., Dushay, J., Flier, S. N., Prabakaran, D., Flier, J. S. Leptin accelerates the onset of puberty in normal female mice. Journal of Clinical Investigation. 99 (3), 391-395 (1997).
- Bohlen, T. M., et al. A short-day photoperiod delays the timing of puberty in female mice via changes in the kisspeptin system. Frontiers in Endocrinology. 9 (FEB), 1-9 (2018).
- Shahab, M., Mastronardi, C., Seminara, S. B., Crowley, W. F., Ojeda, S. R., Plant, T. M. Increased hypothalamic GPR54 signaling: A potential mechanism for initiation of puberty in primates. Proceedings of the National Academy of Sciences. , (2005).
- Hoffmann, H. M., Mellon, P. L. A small population of hypothalamic neurons govern fertility: the critical role of VAX1 in GnRH neuron development and fertility maintenance. Neuroscience communications. 2, 5-9 (2016).
- Navarro, V. M., et al. Role of Neurokinin B in the Control of Female Puberty and Its Modulation by Metabolic Status. Journal of Neuroscience. 32 (7), 2388-2397 (2012).
- Hoffmann, H. M., Tamrazian, A., Xie, H., Pérez-Millán, M. I., Kauffman, A. S., Mellon, P. L. Heterozygous deletion of ventral anterior homeobox (Vax1) causes subfertility in mice. Endocrinology. 155 (10), 4043-4053 (2014).
- Kauffman, A. S., et al. The Kisspeptin Receptor GPR54 Is Required for Sexual Differentiation of the Brain and Behavior. Journal of Neuroscience. 27 (33), 8826-8835 (2007).
- Teles, M. G., et al. Brief report: A GPR54-activating mutation in a patient with central precocious puberty. New England Journal of Medicine. , (2008).
- Korenbrot, C. C., Huhtaniemi, I. T., Weiner, R. I. Preputial separation as an external sign of pubertal development in the male rat. Biology of reproduction. , (1977).
- Gaytan, F., et al. Development and validation of a method for precise dating of female puberty in laboratory rodents: The puberty ovarian maturation score (Pub-Score). Scientific Reports. 7 (March), 1-11 (2017).
- Caligioni, C. Assessing reproductive status/stages in mice. Current Protocols in Neuroscience. , 1-11 (2010).
- Mayer, C., et al. Timing and completion of puberty in female mice depend on estrogen receptor -signaling in kisspeptin neurons. Proceedings of the National Academy of Sciences. 107 (52), 22693-22698 (2010).
- McLean, A. C., Valenzuela, N., Fai, S., Bennett, S. A. L. Performing Vaginal Lavage, Crystal Violet Staining, and Vaginal Cytological Evaluation for Mouse Estrous Cycle Staging Identification. Journal of Visualized Experiments. (67), 4-9 (2012).
- Hedrich, H. . The Laboratory Mouse. , (2012).
- Hoffmann, H. M., Trang, C., Gong, P., Kimura, I., Pandolfi, E. C., Mellon, P. L. Deletion of Vax1 from Gonadotropin-Releasing Hormone (GnRH) Neurons Abolishes GnRH Expression and Leads to Hypogonadism and Infertility. Journal of Neuroscience. 36 (12), 3506-3518 (2016).
- Sloboda, D. M., Howie, G. J., Pleasants, A., Gluckman, P. D., Vickers, M. H. Pre- and postnatal nutritional histories influence reproductive maturation and ovarian function in the rat. PLoS ONE. , (2009).
- Manual, R. Breeding Strategies for Maintaining Colonies of Laboratory Mice. Management. , (2007).
- Kennedy, G. C., Mitra, J. Body weight and food intake as initiating factors for puberty in the rat. The Journal of Physiology. , (1963).
- Sisk, C. L., Foster, D. L. The neural basis of puberty and adolescence. Nature Neuroscience. 7 (10), 1040-1047 (2004).
- Nelson, J. F., Karelus, K., Felicio, L. S., Johnson, T. E. Genetic influences on the timing of puberty in mice. Biology of reproduction. , (1990).
- Nelson, J. F., Felicio, L. S., Randall, P. K., Sims, C., Finch, C. E. A longitudinal study of estrous cyclicity in aging C57BL/6J mice: I. Cycle frequency, length and vaginal cytology. Biology of reproduction. , (1982).
- Falconer, D. S. Weight and age at puberty in female and male mice of strains selected for large and small body size. Genetical Research. , (1984).
- Rodriguez, I., Araki, K., Khatib, K., Martinou, J. C., Vassalli, P. Mouse vaginal opening is an apoptosis-dependent process which can be prevented by the overexpression of Bcl2. Developmental Biology. , (1997).
- Lomniczi, A., Wright, H., Ojeda, S. R. Epigenetic regulation of female puberty. Frontiers in Neuroendocrinology. 36, 90-107 (2015).
- Selmanoff, M. K., Goldman, B. D., Ginsburg, B. E. Developmental changes in serum luteinizing hormone, follicle stimulating hormone and androgen levels in males of two inbred mouse strains. Endocrinology. 100 (1), 122-127 (1977).
- Larder, R., Clark, D. D., Miller, N. L. G., Mellon, P. L. Hypothalamic Dysregulation and Infertility in Mice Lacking the Homeodomain Protein Six6. Journal of Neuroscience. 31 (2), 426-438 (2011).
- Knight, C. H., Maltz, E., Docherty, A. H. Milk yield and composition in mice: Effects of litter size and lactation number. Comparative Biochemistry and Physiology — Part A: Physiology. 84 (1), 127-133 (1986).
- Chahoud, I., Paumgartten, F. J. R. Influence of litter size on the postnatal growth of rat pups: is there a rationale for litter-size standardization in toxicity studies. Environmental research. 109 (8), 1021-1027 (2009).
- Pandolfi, E. C., Hoffmann, H. M., Schoeller, E. L., Gorman, M. R., Mellon, P. L. Haploinsufficiency of SIX3 Abolishes Male Reproductive Behavior Through Disrupted Olfactory Development, and Impairs Female Fertility Through Disrupted GnRH Neuron Migration. Molecular Neurobiology. , (2018).
