Bewertung des Sexualverhaltens männlicher Mäuse
Summary
Dieser Artikel beschreibt, wie sexuelle Verhaltenstests bei männlichen Mäusen durchzuführen.
Abstract
Sexuelles Verhalten ist sehr artspezifisch. Obwohl Nagetiere leicht unterschiedliche sexuelle Verhaltensweisen haben, haben Mäuse und Ratten ein ähnliches Sexualverhalten. Der Zweck dieses Artikels ist es, das hormoninduzierte estrus ovariectomisierte weibliche Modell und das experimentelle Verfahren zur Beurteilung des Sexualverhaltens von männlichen Mäusen zu beschreiben. Die wichtigsten sexuellen Verhaltenselemente werden in den Videos und Illustrationen gezeigt. Die kritischen Schritte, Vorteile und Einschränkungen des Sexualverhaltenstests werden ebenfalls erklärt. Schließlich werden die Verhaltensparameter vorgestellt, und Montage-, Intromission- und Ejakulationsprozesse bei der Paarung werden unterschieden. Verhaltensparameter werden anhand der aufgetretenen Dauer und Anzahl während des Testzeitraums bewertet.
Introduction
Sexuelles Verhalten bei reifen männlichen Mäusen resultiert aus der Interaktion einer Reihe verwandter und voneinander abhängiger Hormonsysteme und neuronaler Systeme in verschiedenen Gehirnkreisen1. Es erfordert auch Entwicklungserfahrungen, Lernen, Kontext und einen geeigneten Partner. Verhaltensanalyse ist eine wichtige Reflexion über neuronale oder neurokrine Funktion. Daher wurde Sexualverhaltensstudie an Tiermodellen weit verbreitet in der Verhaltensneurowissenschaft und anderen verwandtenForschungeneingesetzt 2 . Das Ethogramm des Sexualverhaltens bei Nagetieren wurde in vielen Artikeln und Büchern1,3,4erklärt. Zum Beispiel hat Scahs und Barfields Beschreibung des Sexualverhaltens in der Ratte5 dazu beigetragen, ein ähnliches Verhaltensmuster bei Mäusen zu verstehen5. Die Maus ist eines der am häufigsten verwendeten Themen für Verhaltensstudien. Hull et al.6 gab eine detaillierte Einführung des männlichen Maus-Sexualverhaltens: Wenn eine männliche Maus auf ein Weibchen trifft, beginnt sie, die anogenitale Region des Weibchens zu untersuchen. Dann drückt das Männchen seine Vorderpfoten gegen die Flanken des Weibchens, um das Weibchen von hinten zu montieren. Das Weibchen zeigt eine charakteristische sexuell empfängliche Haltung, biegt seine Wirbelsäule in einen Bogen und bewegt seinen Schwanz auf eine Seite des Körpers, wodurch ein öffnendes Introitus für die sexuelle Penetration des Männchens (d.h. Lordose) freigelegt wird. Nach der Montage macht das Männchen schnelle, flache Beckenstöße, gefolgt von langsamen und tiefen vaginalen Stößen. Nach zahlreichen Intromissionen, ein lang anhaltender Schub führt zur Ejakulation des Samens, während der die männliche Maus für etwa 25 s einfrieren kann, bevor sie demontiert oder von der weiblichen6abfällt. Bei der Ejakulation kann die männliche Maus Zubehör Drüsen eine Mischung mit Sperma produzieren, die aushärtet, um den kopulatorischen Stecker zu bilden. Schließlich, nach der Ejakulation, das Männchen beginnt Genitalpflege und zeigt ein mangelndes Interesse an der frau. Kurz gesagt, die grundlegende Sequenz des männlichen Sexualverhaltens besteht aus Schnüffeln, Folgen, Montage, Intromission, Ejakulation, und Post-Ejakulation Pflege. Das sexuelle Verhalten der Maus weist Dehnungsunterschiede auf. Zum Beispiel, Ejakulation Latencies reichen von 594 bis 6943 s, und die Anzahl der Intromissionen reichen von 5 bis mehr als 100. Post-Ejakulation Latencies reichen von 17 bis 60 min. Die Einführung eines neuartigen Weibchens kann dieses Zeitintervall jedoch verringern. In einigen Fällen ejakuliert das Männchen bei der ersten Intromission mit dem neuen Weibchen7.
Die wichtigsten Ereignisse für die Bewertung des Sexualverhaltens sind Montage, Intromission, und Ejakulation. Verhaltensforscher haben die Messung nicht nur der Häufigkeit jeder Aktion empfohlen, sondern auch deren Latenz und Zeitintervall5,8. Einige wichtige Messindikatoren in früheren Studien sind: Anzahl der Reittiere, Anzahl der Intromissionen, Mount Latenz, Intromission Latenz, Ejakulation Latenz, post-ejakulation Mount Latenz (oder post-ejakulationsintervalle), post-ejakulation Latenz, Anzahl der kopulatorischen Reihen, und Dauer der kopulatorischen Serie. Park et al.8 und Sachs et al.5 beschrieben, wie man jede Aktion der Montage, Intromission und Ejakulation von Nagetieren zu identifizieren. Die Montage ist definiert als das Männchen, das das Weibchen von hinten montiert, ihre Flanken mit seinen Vorderbeinen palpatiert und seinen Penis schnell und wiederholt ohne Peniseinfügung schubt. Die Intromission, auch bekannt als Peniseinfügung, wird durch einen oder mehrere der folgenden Handlungen identifiziert: ein langer, tiefer Schub nach schnellen flachen Stößen, ein schneller Tritt mit einem Hinterbein und ein deutlicher seitlicher Rückzug des Männchens vom Weibchen. Ejakulation wird durch eine terminale Beckenschub identifiziert, die langsamer und tiefer als die einer Intromission und eine Verringerung der Höhe des Hinterbeins ist. Eine kopulatorische Serie wird durch jede Sequenz von der Montage bis zur Ejakulation identifiziert. Die Definitionen der Verhaltensparameter, die in der vorliegenden Studie verwendet werden, sind wie folgt aufgeführt: 1) Montagelatenz: die Zeit von der Einführung des Weibchens bis zur ersten Montage des Männchens; 2) Intromission Latenz: die Zeit von der Einführung des Weibchens zur ersten Intromission; 3) Ejakulation Latenz: die Zeit von der ersten Intromission bis zur ersten Ejakulation (in der Regel nach dem letzten Beckenschub); 4) Post-Ejakulation Mount Latenz: die Zeit von der Ejakulation zur nächsten Montage; 5) Post-Ejakulation Intromission Latenz: die Zeit von der Ejakulation und die nächste Intromission; 6) Anzahl der Halterungen: die Anzahl der Montagezeiten vor der ersten Ejakulation; 7) Anzahl der Intromissionen: die Anzahl der Intromissionen vor der ersten Ejakulation; 8) Anzahl der kopulatorischen Reihen: die Anzahl der kopulatorischen Reihen während des Beobachtungszeitraums; 9) Dauer der kopulatorischen Reihen: die Zeit aller kopulatorischen Reihen während des Beobachtungszeitraums.
Sexuelles Verhalten und damit zusammenhängendes Verhalten können entweder im Hauskäfig des Männchens oder in einer geschlossenen Arena durchgeführt werden, unter denen ein Apparat namens Rissmans “No Secrets” gespiegelte Box eingeführt wird, um das Paarungsverhalten zu beobachten3. Eine Videokamera wird vor der Box platziert, um gleichzeitig die Wirkung der Mäuse aus einer seitlichen Ansicht und durch einen geneigten Spiegel aus einer ventralen Ansicht aufzuzeichnen. Diese Methode erfordert jedoch helle Lichter, was unweigerlich zu längeren Gewöhnung führt, um Umweltbelastungen bei Mäusen zu beseitigen. Was die Messmethode betrifft, so wird eine videobasierte Verhaltensanalyse empfohlen, umdasVerhalten 4 aufzuzeichnen und zu quantifizieren. Ein Videorecorder mit einer Frame-by-Frame-Video-Advance-Option mit empfohlenen Verschlusszeiten größer als 1/1000 s kann verwendet werden, um schnelle Mausbewegungen aufzuzeichnen. Die hochauflösende Infrarotkamera ist bei aufnahmen in einer dunklen Umgebung notwendig. Um den Film zu analysieren, ist ein Computer mit einem Framegrabber erforderlich, damit die einzelnen Verhaltensbilder für computermanipulierte Bilder erfasst werden können. Mäuse sind extrem vielseitig und können nach fast jeder Behandlung kompensatorisches Verhalten zeigen. Mehrdeutigkeit kann über jeden beweglichen Körper Teil4existieren. Daher kann die Analyse einiger Verhaltensweisen eine noch höhere Auflösung und höhere Blitzer erfordern.
Männliche Sexuelle Verhaltensweisen bei Mäusen werden von vielen Faktoren beeinflusst, einschließlich Dehnungsunterschiede, Hormonveränderungen, und Gen-Mutationen1,3,9,10. McGill und Blight11 veranschaulichten die Dehnungsunterschiede im Paarungsverhalten der Maus. Zum Beispiel, C57BL/6 Männchen gewinnen in der Regel Intromission schnell und ejakulieren in etwa 20 min11. DBA/2 Männchen sind langsam, um Intromission zu gewinnen, aber schnell ejakulieren. BALB /c Männer sind langsam, um Ejakulation zu erreichen (durchschnittliche Latenz von 1 h) aufgrund einer langen Zeit der Balz11. Testosteron erleichtert und hält männliches Sexualverhalten2, und Veränderungen im Testosteronspiegel können sexuelles Verhalten Leistung ändern12. Sowohl chirurgische Kastration und Antiandrogen-Behandlung kann das Niveau von Testosteron zu reduzieren und führen zu einem schnellen Rückgang des Sexualverhaltens und sogar sexuelle Motivation und sexuelle Erregung13. Verabreichtes Testosteron kann präkopulatorisches und kopulatorisches Verhalten bei kastrierten Mäusen wiederherstellen. Schließlich zeigen Knockout- und Knockdown-Mäuse Unterschiede in den Facetten des Sexualverhaltens im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen. Zum Beispiel zeigen männliche Mäuse mit gezielten Mutationen von Adcy3, Cnga2 und Gnao eine verminderte Fähigkeit, Pheromone zu erkennen, während Trpc2 Knockout-Mäuse veränderte Partnerpräferenz14,15,16zeigen. Andere Auswirkungen von Transgenen und Knockouts auf das Sexualverhalten von Mäusen werden durch Crawley3erklärt.
Hier wird eines der häufigsten Verfahren zur Beurteilung des Sexualverhaltens in der Paarung einer männlichen Maus mit einem eialisierten Weibchen beschrieben, das hormonell grundiert wurde, um empfänglich zu sein. Ein experimentelles Protokoll wird für die Durchführung von Sexualverhaltensexperimenten an Mäusen vorgelegt. Darüber hinaus wird ein Beispiel für sich verändernde Sexualverhaltensmuster gezeigt, die sich aus der sozialen Isolation von CD-1-Mäusen ergeben.
Protocol
Representative Results
Discussion
Es gibt einige wichtige Schritte im vorgestellten Protokoll. In Bezug auf die Eizellenvon Frauen ist die sich von hinten öffnende Operationsschnittöffnung weniger schädlich als die des Bauches. Da die Position des Eierstocks tief ist, führt das Ziehen anderer Organe, wenn der Schnitt aus dem Bauch herausgeschnitten wird, oft zu Blutungen und führt zu unklarem chirurgischen Sehvermögen20. Wir führten den Schnitt auf dem Rücken durch, um den Eierstock leicht zu erreichen und die Operationsze…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken Lu Cong, Zhang Hongxia, Zhang Beiyue und Hu Mi für ihre Vorschläge für die Experimente.
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).
