Ovarian Tissue Culture Phänomene in der Maus Eierstock zu visualisieren
Summary
Eierstöcke Gewebekulturen als Modelle der Follikel Entwicklung, Eisprung und Follikel Atresie einsetzbar und regulatorische Mechanismen der Eierstöcke Dynamiken zeigen.
Abstract
Säugetier-Frauen Eisprung in regelmäßigen Abständen eine nahezu konstante Anzahl von Eizellen bei jedem Brunst-Zyklus. Um solche Regelmäßigkeit und Häufigkeit zu erhalten, tritt die Verordnung auf die Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden Achse-Ebene und auf die Entwicklung der Follikel in den Eierstöcken. Trotz aktiven Studien sind Follikel Fördermechanismen nicht klar wegen der mehrere Schritte aus der ruhenden primordialen Follikel-Aktivierung zur Ovulation und aufgrund der Komplexität der Verordnung, die in jeder follikuläre Phase unterscheidet. Um die Mechanismen der Entwicklung der Follikel und die Dynamik der Follikel während des Östrus Zyklus zu untersuchen, entwickelten wir ein Mausmodell ovariellen Gewebe-Kultur, die verwendet werden, um die Entwicklung der Follikel mit einem Mikroskop zu beobachten. Systematische Follikel Entwicklung und regelmäßigen Eisprung Follikel Atresie können alle im kultivierten Eierstock Modell reproduziert werden, und die Kulturbedingungen experimentell moduliert werden können. Hier zeigen wir die Nützlichkeit dieser Methode in der Studie die regulatorischen Mechanismen der Entwicklung der Follikel und anderen Eierstock Phänomene.
Introduction
Weibliche Maus Eierstöcke enthalten mehrere tausend Follikel1und regelmäßigen Eisprung reift etwa zehn Eizellen bei jedem Brunst-Zyklus. Follikel sind in mehrere Entwicklungsstufen eingeteilt: Primordial, Primar-, Sekundar-, antral, und Graafian Follikel, abhängig von der Form der Granulosa zellulärer Ebene rund um jede Eizelle. Die meisten primordialfollikel ruhen, und einige von ihnen werden aktiviert und wachsen in primären Follikel bei jeder Östrus Zyklus2. Nach der sekundären follikuläre Phase ist Follikel Entwicklung vor allem von Gonadotropinen, follikuläre stimulierende Hormon (FSH) und Luteinisierendes Hormon (LH) geregelt. Jedoch ursprüngliche und primäre Follikel Entwicklung ist unabhängig von der Gonadotropin und Regulationsmechanismen, die diese Stufen Regeln bleiben schlecht Inderstood3,4,5. Die ursprüngliche und primäre Follikel ist zusätzlich Wachstumsfaktoren und Hormone die Interaktionen zwischen den Follikeln6,7geregelt. Daher wir Analysen der Follikel Dynamik in Maus Eierstock Gewebe durchgeführt, und die damit verbundenen Regulationsmechanismen mit Eierstockkrebs Gewebekulturen8,9,10untersucht.
Hier stellen wir zwei Eierstöcke Gewebekultur Modell Methoden. Die erste dient zur Follikel Entwicklung analysieren durch Messung der follikulären Bereiche, und die zweite wird verwendet, um den Regulierungsmechanismus in frühen Entwicklung der Follikel aus ur auf sekundäre Follikel Bühne mit transgenen Mäusen zu studieren. Für Follikel Entwicklungsanalyse benutzten wir hauptsächlich Eierstöcke der 4 – Wochen alten weiblichen Mäusen, weil sie für einfache Visualisierung der Follikel ermöglichen. Um regelmäßige Ovulation und Modellentwicklung in Vivo Follikel zu induzieren, reproduziert wir LH-Anstieg und beobachteten Eisprung Follikel Atresie und Sekretion von Estradiol Gewebekultur Bedingungen. Bilder der kultivierten Eierstöcke wurden gefangen genommen, und die Follikel Entwicklungsprozesse durch Rückverfolgung Veränderungen im Bereich follikulären analysiert wurden. Allerdings war die Unterscheidung zwischen ursprünglicher und frühen primären Follikel im Hellfeld Mikroskopieren Analysen, unklar. So wir entwickelten eine Methode, um kleine Follikel zu erkennen und zu unterscheiden zwischen dem ursprünglichen, primäre, und sekundäre Follikel in kultivierten ovariellen Gewebe mit Oogenesin1 (Oog1) pro3. 9 und R26-H2B-mCherry Transgene Mäuse Eierstöcke bei 0 und 4 Tage nach Geburt11. Oog1 Ausdruck ist nachweisbar in Eizellen nach Inkrafttreten der Meiose und allmählich mit der Entwicklung der Follikel, so dass Beobachtung des Übergangs vom ursprünglichen primären Follikel mit Zeitraffer-Bilder der kultivierten eierstockgewebe11 ,12. Obwohl morphologische Methoden verwendet wurden, um Faktoren zu untersuchen, die ruhende primordialfollikel13,14,15,16aktivieren, ist die Entwicklung der physiologischen Follikel in den Eierstöcken schwer zu beobachten, und die Effekte verschiedener Faktoren bleiben fußgelenkes. Die gegenwärtige Kulturmethoden wurden entwickelt, um diesen Mangel in Echtzeit Analysen Ziel Faktoren anzugehen.
In der vorliegenden Studie wir follikulären Entwicklung mit einem Zeitraffer bildgebenden Methode verfolgt und charakterisiert den Prozess der Entwicklung der Follikel. Unsere neuartigen Methoden bieten ein noch nie da gewesenen Instrument zur Erforschung der Physiologie der Eierstöcke.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dieser Studie haben wir zwei neue Methoden für die Untersuchung der Entwicklung der Follikel in den Eierstöcken Maus entwickelt. Die erste Methode beinhaltet Kultur der geschnittenen Eierstock Erwachsener Mäuse Gewebe gefolgt von Analysen zur Entwicklung der Follikel, und die zweite beinhaltet die Verwendung von Time-Lapse imaging zu visualisieren, frühe Entwicklung der Follikel bei der Gonadotropin-unabhängig. Zuvor wir verwendet das vorliegende Eierstock Gewebekultur Verfahren zur Beurteilung der Wirkung von he…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken Dr. Naojiro Minami (Kyoto University) für die Bereitstellung der Oog1pro3.9 Mäuse. Diese Forschung wurde von der JSPS (KAKENHI # JP15H06275) und der Nitto-Stiftung unterstützt.
Materials
| Follicle stimulating hormone from human pituitary | SIGMA | F4021 | |
| Lutenizing hormone from equine pituitary | SIGMA | L9773 | |
| Penicillin-streptomycin solution | Wako Pure Chemical Industries | 168-23191 | |
| MEM a, GlutaMax, no nucleotides | Thermo Fisher | 32561037 | |
| Glass bottom dish | MatTek | P35G-0-10-C | 35mm dish, No. 0 coverslip, 10mm glass diameter |
| Millicell cell culture insert | Merck Millipore | PICM0RG50 | Diameter: 315 mm, pore size: 0.4 mm, material: hydrophilic PTTE |
| 3.5cm cell culture dishes | greiner bio-one | 627160 | |
| 50ml / centrifuge tube with triple seal cap | IWAKI | 2345-050 | |
| Low-profile disposable blades 819 | Leica | 14035838925 | |
| LSM 710 | Carl Zeiss | Confocal microscope | |
| CellVoyager, CV1000 | Yokogawa Electric Corporation | Time-lapse imaging | |
| BZ-X700 | KEYENCE | Time-lapse imaging |
References
- Myers, M., Britt, K. L., Wreford, N. G., Ebling, F. J., Kerr, J. B. Methods for quantifying follicular numbers within the mouse ovary. Reproduction. 127 (5), 569-580 (2004).
- Adams, G. P., Jaiswal, R., Singh, J., Malhi, P. Progress in understanding ovarian follicular dynamics in cattle. Theriogenology. 69 (1), 72-80 (2008).
- Palma, G. A., et al. Biology and biotechnology of follicle development. Sci World J. , (2012).
- Knight, P. G., Glister, C. TGF-beta superfamily members and ovarian follicle development. Reproduction. 132 (2), 191-206 (2006).
- Picton, H. M., Harris, S. E., Muruvi, W., Chambers, E. L. The in vitro growth and maturation of follicles. Reproduction. 136 (6), 703-715 (2008).
- Spears, N., de Bruin, J. P., Gosden, R. G. The establishment of follicular dominance in co-cultured mouse ovarian follicles. J Reprod Fertil. 106 (1), 1-6 (1996).
- Baker, S. J., Srsen, V., Lapping, R., Spears, N. Combined effect of follicle-follicle interactions and declining follicle-stimulating hormone on murine follicle health in vitro. Biol Reprod. 65 (4), 1304-1310 (2001).
- Komatsu, K., et al. Analysis of the Effect of Leukemia Inhibitory Factor on Follicular Growth in Cultured Murine Ovarian Tissue. Biol Reprod. 93 (1), 18 (2015).
- Komatsu, K., Masubuchi, S. The concentration-dependent effect of progesterone on follicle growth in the mouse ovary. J Reprod Dev. 63 (3), 271-277 (2017).
- Murase, T., et al. Follicle dynamics: visualization and analysis of follicle growth and maturation using murine ovarian tissue culture. J Assist Reprod Genet. , 1-5 (2017).
- Ishida, M., et al. The promoter of the oocyte-specific gene, Oog1, functions in both male and female meiotic germ cells in transgenic mice. PLoS One. 8 (7), 68686 (2013).
- Minami, N., et al. Oogenesin is a novel mouse protein expressed in oocytes and early cleavage-stage embryos. Biol Reprod. 69 (5), 1736-1742 (2003).
- Nilsson, E. E., Skinner, M. K. Growth and differentiation factor-9 stimulates progression of early primary but not primordial rat ovarian follicle development. Biol Reprod. 67 (3), 1018-1024 (2002).
- Nilsson, E. E., Kezele, P., Skinner, M. K. Leukemia inhibitory factor (LIF) promotes the primordial to primary follicle transition in rat ovaries. Mol Cell Endocrinol. 188 (1-2), 65-73 (2002).
- Nilsson, E. E., Skinner, M. K. Bone morphogenetic protein-4 acts as an ovarian follicle survival factor and promotes primordial follicle development. Biol Reprod. 69 (4), 1265-1272 (2003).
- Nilsson, E. E., Skinner, M. K. Kit ligand and basic fibroblast growth factor interactions in the induction of ovarian primordial to primary follicle transition. Mol Cell Endocrinol. 214 (1-2), 19-25 (2004).
- Abe, T., et al. Establishment of conditional reporter mouse lines at ROSA26 locus for live cell imaging. Genesis. 49 (7), 579-590 (2011).
- Lan, Z. J., Xu, X., Cooney, A. J. Differential oocyte-specific expression of Cre recombinase activity in GDF-9-iCre, Zp3cre, and Msx2Cre transgenic mice. Biol Reprod. 71 (5), 1469-1474 (2004).
- Payer, B., et al. Generation of stella-GFP transgenic mice: a novel tool to study germ cell development. Genesis. 44 (2), 75-83 (2006).
- Ohinata, Y., Sano, M., Shigeta, M., Yamanaka, K., Saitou, M. A comprehensive, non-invasive visualization of primordial germ cell development in mice by the Prdm1-mVenus and Dppa3-ECFP double transgenic reporter. Reproduction. 136 (4), 503-514 (2008).
