הערכה של התנהגות מינית של עכברים זכרים
Summary
מאמר זה מתאר כיצד לבצע בדיקות התנהגות מינית בעכברים זכרים.
Abstract
התנהגות מינית היא מאוד. ספציפית למינים למרות מכרסמים יש התנהגויות מיניות שונות מעט, עכברים וחולדות יש דפוס דומה התנהגות מינית. מטרתה של מאמר זה היא לתאר את המודל הנשי המושרה ביותר הנגרמת על ידי הורמון והליך ניסיוני להערכת התנהגות מינית של עכברים זכרים. האלמנטים החשובים ביותר התנהגות מינית מומחש וידאו ואיורים. הצעדים הקריטיים, היתרונות והמגבלות של בדיקת ההתנהגות המינית מוסברים גם כן. לבסוף, את הפרמטרים ההתנהגות מוצגים, והרכבה, החוסר, ותהליכי שפיכה בהזדווגות הם נבדלים. פרמטרים התנהגותיים מוערך במונחים של משך שאירע וספירות במהלך תקופת הבדיקה.
Introduction
התנהגות מינית בעכברים זכרים בוגרים נובעת מאינטרקציה של סדרה של מערכות הורמונליות קשורות ותלויות ומערכות עצביות במעגלים ממוח שונים1. כמו-כן, היא דורשת ניסיון התפתחותי, למידה, הקשר ושותף מתאים. ניתוח התנהגותי הוא השתקפות חשובה. בתפקוד העצבי או הנוירוקרוין מכאן, מחקר התנהגות מינית על מודלים בעלי חיים כבר בשימוש נרחב במדעי ההתנהגות ומחקר אחרים הקשורים2. האיתוגרמה של התנהגויות מיניות אצל מכרסמים הוסבר במאמרים רבים ספרים1,3,4. למשל, התיאור של ההתנהגות המינית של Scahs ו Barfield בחולדה5 עזר להבין תבנית התנהגותית דומה בעכברים5. העכבר הוא אחד הנושאים הנפוצים ביותר למחקרים התנהגותיים. הול ואח ‘6 נתן הקדמה מפורטת של התנהגות גברית עכבר מינית: כאשר עכבר זכר נתקל נקבה, הוא מתחיל לחקור את האזור האנואיברי של הנקבה. לאחר מכן, הזכר לוחץ את כפות הרגליים שלו מול מגדותיו של הנקבה כדי לטעון את הנקבה מאחור. הנקבה מציגה תנוחה מבחינה מינית מאפיין, כיפוף עמוד השדרה שלה לתוך קשת והזזת זנבו לצד אחד של הגוף, חשיפת אינטרוטוס פותח לחדירה המינית של הזכר (כלומר, lordosis). בעקבות ההרכבה, הזכר עושה מהירה, שטחי האגן דחיפות, ואחריו דחיפות ומהנרתיק ומעמיק. לאחר מספר רב של חוסר בעיות, דחף לאורך זמן ארוך התוצאות בפליטת הזרע, שבמהלכו העכבר הגברי עשוי להקפיא על 25 s לפני ביטול טעינה או נפילה מן הנקבה6. בשפיכה העכבר הגברי בלוטות אביזר עשוי לייצר תערובת המכילה זרע התקשה ליצור את התקע השמאלי. לבסוף, בעקבות השפיכה, הזכר מתחיל לטפח באברי המין ומציג חוסר עניין בנקבה. בקיצור, הרצף הבסיסי של התנהגות המין הגברי מורכב לרחרח, לאחר, הרכבה, חוסר הפיכה, פליטה, ושלאחר שפיכה לטפח. עכבר התנהגות מינית מוצגים הבדלים זן. למשל, שפיכה השהיות נעות בין 594 ל 6943 s, ואת המספרים של טווח האינטטרסיות מ 5 כדי יותר מ 100. השהיות שלאחר השפיכה נעות בין 17 ל 60 דקות. עם זאת, המבוא של הנקבה הרומן יכול להקטין את הזמן הזה. במקרים מסוימים, הזכר גומר בחוסר היעילות הראשון עם הנקבה החדשה7.
האירועים העיקריים להערכת התנהגות מינית הם הרכבה, intromission, ושפיכה. מדענים התנהגותיים המליצו על המדידה של לא רק את התדירות של כל פעולה, אלא גם את ההשהיה ואת מרווח הזמן שלה5,8. כמה מחווני המדידה העיקריים במחקרים הקודמים כוללים: מספר טעינות, מספר הפסקות, השהיית הר, השהיית השהיה, השהיית פליטה, השהיה לאחר הפליטה של הר (או לאחר הפליטה מרווחי זמן), השהיה לאחר השפיכה, מספר סדרות הcopulission, ומשך סדרת הסדרה. פארק ואח ‘8 ו זקס ואח ‘5 תיאר כיצד לזהות כל פעולה של הרכבה, intromission, ופליטת מכרסמים. ההרכבה מוגדרת בתור הזכר המגביה את הנקבה מאחור, מכניסה את האגפים עם התחת שלו, ומדחף את הפין שלו במהירות ובאופן מהיר ללא החדרת פין. Intromission, הידוע גם בשם הוספת הפין, מזוהה על ידי אחת או יותר מהפעולות הבאות: דחיפה ארוכה, עמוקה לאחר דחיפות שטחי מהיר, בעיטה מהירה עם רגל אחת, ונסיגה לרוחב מסומן של הזכר מן הנקבה. שפיכה מזוהה על ידי דחף האגן הטרמינל כי הוא איטי יותר ועמוק יותר מזה של חוסר מחלות וירידה בגובה הרגליים האחוריות. סדרה שקותית מזוהה על ידי כל רצף מטעינה לשפיכה. ההגדרות של פרמטרים התנהגותיים המשמשים במחקר הנוכחי מפורטות כדלקמן: 1) השהיית הרכבה: הזמן ממבוא של הנקבה להרכבה הראשונה של הזכר; 2) השהיית חוסר הכרה: הזמן ממבוא של הנקבה לחוסר ההתחלה הראשון; 3) השהיית שפיכה: הזמן מחוסר היעילות הראשון לשפיכה הראשונה (בדרך כלל בעקבות דחף האגן האחרון); 4) לאחר הפליטה הר ההשהיה: הזמן משפיכה להרכבה הבאה; 5) השהיית פוסט-הפיכה: הזמן משפיכה ומניעת התגובה הבאה; 6) מספר טעינות: מספר זמני הטעינה לפני השפיכה הראשונה; 7) מספר האינטרוסיות: מספר האי לפני השפיכה הראשונה; 8) מספר סדרות שקופאותית: מספר סדרות הספרים בתקופת התצפית; 9) משך הסדרה: הזמן של כל הסדרות המשולסות בתקופת התצפית.
התנהגות מינית והתנהגות קשורה יכולה להתבצע בכלוב הבית של הזכר או בזירה סגורה, ביניהם מנגנון בשם “אין סודות” של ריסמן תיבת שיקוף מוצגת להתבונן התנהגות ההזדווגות3. מצלמת וידאו ממוקמת לפני התיבה כדי להקליט בו את הפעולה של העכברים מתוך תצוגה לרוחב ודרך מראה נוטה מתוך נוף הגחוני. עם זאת, שיטה זו מחייבת אור בוהק, אשר בהכרח מוביל להרגלה ארוך יותר כדי למנוע לחץ סביבתי בעכברים. באשר לשיטת המדידה, ניתוח התנהגותי מבוסס וידאו מומלץ להקליט ולכמת התנהגות4. מקליט וידאו כי יש מסגרת על ידי מסגרת וידאו אפשרות מראש עם מהירויות תריס מומלצים יותר מ 1/1000 s ניתן להשתמש כדי להקליט תנועות עכבר מהיר. מצלמת האינפרא-אדום ברזולוציה גבוהה נחוצה בעת הקלטה בסביבה אפלה. כדי לנתח את הסרט, מחשב עם חוטף מסגרת כדי לאפשר למסגרות בודדות של התנהגות להילכד עבור טיפול במחשב נדרש. עכברים הם מאוד צדדי והוא יכול להציג התנהגות פיצוי לאחר כמעט כל טיפול. עמימות יכולה להתקיים על כל גוף נע חלק4. מכאן, ניתוח התנהגויות מסוימות עשוי לדרוש עדיין רזולוציה גדולה יותר מצלמות מהירות גבוהה יותר.
התנהגויות מיניות של גברים בעכברים מושפעים מגורמים רבים, כולל הבדלים בזנים, שינויי הורמונים, ומוטנסים של גנים1,3,9,10. מקגיל ומידפון11 מומחש ההבדלים הזנים באופני ההזדווגות של העכבר. לדוגמה, C57BL/6 זכרים בדרך כלל לצבור במהירות ולפלוט בתוך כ 20 דקות11. הזכרים DBA/2 איטיים בכדי לצבור מהירות ולפלוט במהירות. גברים BALB/c הם איטיים כדי להשיג פליטה (השהיה הממוצעת של 1 h) עקב תקופה ארוכה של חיזור11. טסטוסטרון מקלה ומתחזק התנהגות מינית גברית2, ושינויים ברמות הטסטוסטרון יכול לשנות את ביצועי ההתנהגות המינית12. הן סירוס ניתוחי וטיפול אנטי אנדרוגן יכול להפחית את רמת הטסטוסטרון ולגרום לירידה מהירה של התנהגויות מיניות ואפילו מוטיבציה מינית ועוררות מינית13. טסטוסטרון מנוהל יכול לשחזר התנהגויות מראש והתנהגות בעכברים מסורסים. לבסוף, נוק אאוט עכברים להציג הבדלים היבטים של התנהגויות מיניות לעומת עכברים סוג פראי. לדוגמה, עכברים זכרים עם מוטציות ממוקדות של Adcy3, Cnga2, ו-מוצג מראה מופחת יכולת לזהות פרומונים, בעוד Trpc2 עכברים הסתרה להראות העדפה שונה של השותף14,15,16. תופעות אחרות של transgenics ו הסתרה על התנהגות מינית של עכברים מוסברים על ידי קרולי3.
כאן, אחד ההליכים השכיחים ביותר כדי להעריך את ההתנהגות המינית בזיווג של עכבר גברי עם נקבה ovariectomized שכבר מוכן להיות פתוח מתואר. פרוטוקול ניסיוני מוצג לביצוע ניסויים בהתנהגות מינית בעכברים. בנוסף, מוצג דוגמה לשינוי דפוסי התנהגות מינית הנובעים מבידוד חברתי בעכברים מדגמי CD-1.
Protocol
Representative Results
Discussion
קיימים מספר שלבים קריטיים בפרוטוקול המוצג. בנוגע לניתוחי הנשים, חתך הניתוח שנפתח מאחור הוא פחות מזיק מהבטן. בהתחשב כי המיקום של השחלה הוא עמוק, מושך איברים אחרים כאשר החתך לחתוך פתוח מן הבטן לעתים קרובות מוביל דימום ותוצאות ראייה כירורגית לא ברורה20. ביצעת את החתך על הגב כדי לה?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים לו קונג, ג’אנג Hongxia, ג’אנג באייאה, ו-הו מי עבור הצעותיהם לניסויים.
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).
