Beoordeling van seksueel gedrag van mannelijke muizen
Summary
In dit artikel wordt beschreven hoe u seksueel gedragstests uitvoeren bij mannelijke muizen.
Abstract
Seksueel gedrag is zeer soortspecifiek. Hoewel knaagdieren iets ander seksueel gedrag hebben, hebben muizen en ratten een vergelijkbaar seksueel gedragspatroon. Het doel van dit artikel is om het hormoon-geïnduceerde estrus ovariectomized vrouwelijk model en de experimentele procedure voor de beoordeling van seksueel gedrag van mannelijke muizen te beschrijven. De belangrijkste seksuele gedragselementen worden gedemonstreerd in de video en illustraties. De kritieke stappen, voordelen en beperkingen van de test voor seksueel gedrag worden ook uitgelegd. Ten slotte worden de gedragsparameters gepresenteerd en worden montage-, intromissie- en ejaculatieprocessen in de paring onderscheiden. Gedragsparameters worden beoordeeld in termen van de voorgekomen duur en tellingen tijdens de testperiode.
Introduction
Seksueel gedrag bij volwassen mannelijke muizen is het gevolg van de interactie van een reeks verwante en onderling afhankelijke hormonale systemen en neurale systemen in verschillende hersencircuits1. Het vereist ook ontwikkelingservaringen, leren, context en een geschikte partner. Gedragsanalyse is een belangrijke reflectie op neurale of neurocrine functie. Vandaar, seksueel gedrag studie op dier modellen is op grote schaal gebruikt in gedragsneurowetenschappen en ander gerelateerd onderzoek2. Het ethogram van seksueel gedrag bij knaagdieren is uitgelegd in vele artikelen en boeken1,3,4. Bijvoorbeeld, Scahs en Barfield’s beschrijving van seksueel gedrag in de rat5 heeft geholpen begrijpen een soortgelijk gedragspatroon in muizen5. De muis is een van de meest gebruikte onderwerpen voor gedragsstudies. Hull et al.6 gaf een gedetailleerde introductie van mannelijke muis seksueel gedrag: Wanneer een mannelijke muis een vrouwtje tegenkomt, begint het anogenitale gebied van het vrouwtje te onderzoeken. Vervolgens drukt het mannetje zijn voorpoten tegen de flanken van het vrouwtje om het vrouwtje van achteren te monteren. Het vrouwtje vertoont een karakteristieke seksueel ontvankelijke houding, buigt zijn wervelkolom naar beneden in een boog en beweegt zijn staart naar één kant van het lichaam, waardoor een openingsintroitus wordt blootgelegd voor de seksuele penetratie van het mannetje (d.w.z. lordosis). Na de montage maakt het mannetje snelle, ondiepe bekkenstoten, gevolgd door langzame en diepe vaginale stoten. Na talrijke intromissies resulteert een langdurige stuwkracht in de ejaculatie van sperma, waarbij de mannelijke muis ongeveer 25 minuten kan bevriezen voordat hij van het vrouwtje wordt afgebroken of erafvalt. Bij ejaculatie kunnen de mannelijke muisaccessoireklieren een mengsel produceren dat sperma bevat dat verhardt om de copulatory plug te vormen. Ten slotte, na ejaculatie, het mannetje begint genitale verzorging en toont een gebrek aan interesse in het vrouwtje. Kortom, de basissequentie van mannelijk seksueel gedrag bestaat uit snuiven, volgen, monteren, intromissie, ejaculatie en post-ejaculatieverzorging. Het seksuele gedrag van de muis stelt spanningsverschillen tentoon. Bijvoorbeeld, ejaculatie latencies variëren van 594 tot 6943 s, en het aantal intromissies variëren van 5 tot meer dan 100. Post-ejaculatie latencies variëren van 17 tot 60 min. Echter, de invoering van een nieuw vrouwtje kan dit tijdsinterval verminderen. In sommige gevallen, de mannelijke ejaculeert op de eerste intromissie met de nieuwe vrouwelijke7.
De belangrijkste gebeurtenissen voor de evaluatie van seksueel gedrag zijn montage, intromissie en ejaculatie. Gedragswetenschappers hebben aanbevolen de meting van niet alleen de frequentie van elke actie, maar ook de latentie en het tijdsinterval5,8. Enkele belangrijke meetindicatoren in eerdere studies zijn: aantal mounts, aantal intromissies, mount latency, intromission latency, ejaculatielatentie, post-ejaculatoire mount latency (of post-ejaculatoire intervallen), post-ejaculatory intromission latency, aantal copulatory series, en de duur van copulatory series. Park et al.8 en Sachs et al.5 beschreven hoe elke actie van montage, intromissie en ejaculatie van knaagdieren kan worden geïdentificeerd. Montage wordt gedefinieerd als de mannelijke montage van het vrouwtje van de achterzijde, palpating haar flanken met zijn voorpoten, en stak zijn penis snel en herhaaldelijk zonder penis inbrengen. Intromissie, ook bekend als penis inbrengen, wordt geïdentificeerd door een of meer van de volgende handelingen: een lange, diepe stuwkracht na snelle ondiepe stoten, een snelle kick met een achterbeen, en een duidelijke laterale terugtrekking van het mannetje uit het vrouwtje. Ejaculatie wordt geïdentificeerd door een terminale bekkenstuwkracht die langzamer en dieper is dan die van een intromissie en een vermindering van de hoogte van het achterbeen. Een copulatory reeks wordt geïdentificeerd door elke opeenvolging van montage aan ejaculatie. De definities van gedragsparameters die in deze studie worden gebruikt, worden als volgt vermeld: 1) Montagelatentie: de tijd vanaf de introductie van het vrouwtje tot de eerste montage van het mannetje; 2) Intromission latentie: de tijd vanaf de introductie van het vrouwtje tot de eerste intromissie; 3) Ejaculatielatentie: de tijd vanaf de eerste intromissie tot de eerste ejaculatie (meestal na de laatste bekkenstuwkracht); 4) Post-ejaculatoire mount latency: de tijd van ejaculatie naar de volgende montage; 5) Post-ejaculatory intromission latency: de tijd van ejaculatie en de volgende intromissie; 6) Aantal mounts: het aantal montagetijden vóór de eerste ejaculatie; 7) Aantal intromissies: het aantal intromissies vóór de eerste ejaculatie; 8) Aantal copulatory reeksen: het aantal copulatory reeksen tijdens de observatieperiode; 9) Duur van de copulatory serie: de tijd van alle copulatory series tijdens de observatieperiode.
Seksueel gedrag en gerelateerd gedrag kan worden uitgevoerd in de kooi van de man of in een afgesloten arena, waaronder een apparaat genaamd Rissman’s “No Secrets” gespiegelde doos wordt geïntroduceerd om het paringsgedrag te observeren3. Een videocamera wordt voor de doos geplaatst om tegelijkertijd de actie van de muizen op te nemen vanuit een zijdelingse weergave en door een hellende spiegel vanuit een ventrale weergave. Deze methode vereist echter felle lichten, wat onvermijdelijk leidt tot langere gewenning om milieustress bij muizen te elimineren. Wat de meetmethode betreft, wordt videogebaseerde gedragsanalyse aanbevolen om gedrag op te nemen en te kwantificeren4. Een videorecorder die een frame-voor-frame video vooraf optie met aanbevolen sluitertijden groter dan 1/1000 s heeft kan worden gebruikt om snelle muisbewegingen op te nemen. De hoge resolutie infrarood camera is noodzakelijk bij het opnemen in een donkere omgeving. Om de film te analyseren, is een computer met een framegrijper nodig om de afzonderlijke frames van gedrag te kunnen vastleggen voor computermanipulatie. Muizen zijn zeer veelzijdig en kunnen compenserend gedrag vertonen na bijna elke behandeling. Ambiguïteit kan bestaan over elk bewegend lichaamsdeel4. Vandaar, kan de analyse van sommige gedragingen nog grotere resolutie en hogere snelheidscamera’s vereisen.
Mannelijk seksueel gedrag bij muizen wordt beïnvloed door vele factoren, waaronder stamverschillen, hormoonveranderingen en genmutantions1,3,9,10. McGill en Blight11 illustreerden de spanningsverschillen in het paringsgedrag van muizen. Bijvoorbeeld, C57BL / 6 mannen krijgen meestal intromissie snel en ejaculeren in ongeveer 20 min11. DBA/2 mannetjes zijn traag om intromissie te krijgen, maar ejaculeren snel. BALB/c mannetjes zijn traag om ejaculatie (gemiddelde latentie van 1 h) te bereiken als gevolg van een lange periode van verkering11. Testosteron vergemakkelijkt en onderhoudt mannelijk seksueel gedrag2, en veranderingen in testosteron niveaus kunnen veranderen seksueel gedrag prestaties12. Zowel chirurgische castratie en antiandrogene behandeling kan het niveau van testosteron verminderen en resulteren in een snelle daling van seksueel gedrag en zelfs seksuele motivatie en seksuele opwinding13. Toegediend testosteron kan herstellen precopulatory en copulatory gedrag in gecastreerde muizen. Ten slotte vertonen knock-out- en knockdownmuizen verschillen in facetten van seksueel gedrag in vergelijking met wilde muizen. Bijvoorbeeld, mannelijke muizen met gerichte mutaties van Adcy3, Cnga2, en Gnao vertonen een verminderd vermogen om feromonen te detecteren, terwijl Trpc2 knock-out muizen tonen veranderde partner voorkeur14,15,16. Andere effecten van transgenics en knock-outs op het seksuele gedrag van muizen worden verklaard door Crawley3.
Hier wordt een van de meest voorkomende procedures om seksueel gedrag te beoordelen in de koppeling van een mannelijke muis met een ovariectomized vrouwtje dat hormonaal is voorbereid om ontvankelijk te zijn beschreven. Een experimenteel protocol wordt gepresenteerd voor het uitvoeren van seksueel gedrag experimenten in muizen. Daarnaast wordt een voorbeeld getoond van het veranderen van seksuele gedragspatronen als gevolg van sociaal isolement in CD-1 muizen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Er zijn een paar kritieke stappen in het gepresenteerde protocol. Met betrekking tot de ovariectomie van vrouwen, de operatie incisie opening van de rug is minder schadelijk dan die van de buik. Gezien het feit dat de positie van de eierstok diep is, trekt andere organen wanneer de incisie wordt opengesneden uit de buik leidt vaak tot bloeden en resulteert in onduidelijke chirurgische visie20. We voerden de incisie op de rug uit om de eierstok gemakkelijk te bereiken en de chirurgische tijd te ver…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken Lu Cong, Zhang Hongxia, Zhang Beiyue en Hu Mi voor hun suggesties voor de experimenten.
Materials
| Choral hydrate | Sinopharm Chenmical Reagent Co., Ltd. | 20160225 | |
| Coated VICRYL Plus Sutures | Ethicon, Inc. | missing | |
| Estradiol benzoate | J&K Scientific, Ltd. | L930Q170 | |
| Ethanol absolute | Beijing Chemical Works Co., Ltd. | 20160715 | |
| Ibuprofen (Children's Motrin) | Shanghai Johnson & Johnson Co., Ltd. | 160629478 | |
| Isoflurane | RWD Life Science Co., Ltd. | 217180501 | |
| Lidocaine | HebeI Tiancheng Pharmacreutical Co., Ltd. | 1170506107 | |
| Male and female CD-1 mice | Vital River Beijing | SCXK( )2013-0023 |
|
| Olive oil | |||
| Penicillin sodium | North China Pharmaceutical Co., Ltd. | F5126420 | |
| Progesterone | J&K Scientific, Ltd. | LR50Q07 | |
| Sony digital camera | Sony Corporation | HDR-CX290E | |
| Test box | DIY | ||
| ThinkStation Computer | Lenovo | S/N PCOGLQKG | |
| Vaporizer for Isoflurane | RWD Life Science Co., Ltd. | E05904-009M |
References
- The staff of the Jackson laboratory. . Biology of the Laboratory Mouse. , (2007).
- Burns-Cusato, M., Scordalakes, E. M., Rissman, E. F. Of mice and missing data: what we know (and need to learn) about male sexual behavior. Physiology & Behavior. 83 (2), 217-232 (2004).
- Crawley, J. N. . What’s Wrong With My Mouse?. , (2006).
- Whishaw, I. Q., Haun, F., Kolb, B., Windhorst, U., Johansson, H. Analysis of Behavior in Laboratory Rodents. Modern Techniques in Neuroscience Research. , (1999).
- Sachs, B., Barfield, R. . Functional Analysis of Masculine Copulatory Behavior in the Rat. 7, (1976).
- Hull, E. M., Dominguez, J. M. Sexual behavior in male rodents. Hormones and Behavior. 52 (1), 45-55 (2007).
- Mosig, D. W., Dewsbury, D. A. Studies of the copulatory behavior of house mice (Mus musculus). Behavioral Biology. 16 (4), 463-473 (1976).
- Park, J. H., Gould, T. Assessment of Male Sexual Behavior in Mice. Mood and Anxiety Related Phenotypes in Mice. 63, (2011).
- Bonthuis, P. J., et al. Of mice and rats: key species variations in the sexual differentiation of brain and behavior. Frontiers in Neuroendocrinology. 31 (3), 341-358 (2010).
- Levine, L., Barsel, G. E., Diakow, C. A. Mating behaviour of two inbred strains of mice. Animal Behavior. 14 (1), 1-6 (1966).
- McGill, T. E. Sexual Behavior in Three Inbred Strains of Mice. Behaviour. 19 (4), 341 (1962).
- James, P. J., Nyby, J. G. Testosterone rapidly affects the expression of copulatory behavior in house mice (Mus musculus). Physiology & Behavior. 75 (3), 287-294 (2002).
- Arteaga-Silva, M., Rodriguez-Dorantes, M., Baig, S., Morales-Montor, J. Effects of castration and hormone replacement on male sexual behavior and pattern of expression in the brain of sex-steroid receptors in BALB/c AnN mice. Comparative Biochemistry and Physiology – Part A: Molecular & Integrative Physiology. 147 (3), 607-615 (2007).
- Zhang, Z., et al. Deletion of Type 3 Adenylyl Cyclase Perturbs the Postnatal Maturation of Olfactory Sensory Neurons and Olfactory Cilium Ultrastructure in Mice. Frontiers in Cellular Neuroscience. 11, 1 (2017).
- Mandiyan, V. S., Coats, J. K., Shah, N. M. Deficits in sexual and aggressive behaviors in Cnga2 mutant mice. Nature Neurosciemce. 8 (12), 1660-1662 (2005).
- Choi, C. I., et al. Simultaneous deletion of floxed genes mediated by CaMKIIalpha-Cre in the brain and in male germ cells: application to conditional and conventional disruption of Goalpha. Experimental & Molecular Medicine. 46, 93 (2014).
- Pelch, K. E., Sharpe-Timms, K. L., Nagel, S. C. Mouse model of surgically-induced endometriosis by auto-transplantation of uterine tissue. Journal of Visualized Experiments. (59), e3396 (2012).
- McLean, A. C., Valenzuela, N., Fai, S., Bennett, S. A. Performing vaginal lavage, crystal violet staining, and vaginal cytological evaluation for mouse estrous cycle staging identification. Journal of Visualized Experiments. (67), e4389 (2012).
- Liu, Z. W., et al. Postweaning Isolation Rearing Alters the Adult Social, Sexual Preference and Mating Behaviors of Male CD-1 Mice. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 13, 21 (2019).
- TIan, E. P., Long, T., Qin, D. N. Establishment and applications of mating model in male rat. Chinese Journal of Andrology. 22 (1), 7-10 (2008).
- . Anesthesia Guidelines: Mice Available from: https://www.researchservices.umn.edu/services-name/research-animal-resources/research-support/guidelines/anesthesia-mice (2019)
- Leypold, B. G., et al. Altered sexual and social behaviors in trp2 mutant mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (9), 6376-6381 (2002).
