思春期の発症を確認マウスおよびラットの不妊治療法を実行することで生殖能力の決定
Summary
多くの治療法や遺伝的変異性成熟と不妊治療のタイミングに影響を与えます。このプロトコルでは、マウスおよびラットの性成熟動物で不妊治療研究を設定する前に思春期の発症を評価する非侵襲的な方法について説明します。
Abstract
生殖能力の評価は、治療や生殖の軸は、視床下部-下垂体-性腺軸とも呼ばれますに遺伝子操作の影響を理解する重要です。生殖軸は再生のための有利な条件に不妊治療の適応環境と内部の入力のキー インテグレーターです。マウスおよびラットの不妊治療研究に着手、前に性的に成熟を観察される生殖表現型に起因する可能性を除外する評価遅延または不在の思春期発症。このプロトコルでは、膣口と最初の発情を女性、男性包皮分離の決断のもとで思春期の発症を評価する非侵襲的なアプローチについて説明します。思春期の補完と性的成熟度の達成の確認後不妊治療研究を開始できます。プロシージャには、マウスとラット、不妊研究をセットアップする方法を評価し、治療や遺伝子欠失の肥沃度の影響があるかどうかを判断するパラメーターに最適な飼育条件がについて説明します。
Introduction
思春期までの移行は、性的成熟と生殖能力を達成するために必要です。思春期の転移と成人期の肥沃度の維持は、視床下部-下垂体-性腺軸 (図 1) とも呼ばれます、生殖軸によって調整されます。思春期発症のタイミングと肥沃度の維持が子孫、親1,2の生存の可能性を高めるための内部として環境要因によって堅く調整されます。このプロトコルはマウスおよびラット生殖能力を評価するために不妊治療研究を設定する前に性的に成熟を確認する思春期の発症を決定する非侵襲的なアプローチを提供します。
不妊治療研究性成熟動物でされるので、動物は思春期を経て後開始することができます。思春期の発症する前に生殖の軸は静止、思春期 (図 1) を開始する不十分な量で下垂体に性の成熟、性腺刺激ホルモン放出ホルモン (GnRH) のキーのドライバーがリリースされます。思春期の発症は、正中隆起の GnRH 放出の増加の結果複雑なプロセスです。GnRH は黄体形成ホルモン (LH)、卵胞刺激ホルモン (FSH) の分泌、下垂体から生殖腺の成熟と生殖機能 (図 1)3,4,5に不可欠な 2 つのホルモンを促進します。.
生殖軸への侮辱減らされた豊饒とも事前または遅延思春期発症することができます。内分泌撹乱化学物質6,7体の増加/減少体重1,8の変更への露出のような思春期の発症と生殖能力のタイミングに影響を与える知られている状況日長2,9と遺伝的変異10,11,12,13,14,15。
性的成熟度の発症は、不妊治療法を設定する前に完了する必要がある重要なステップです。採血や動物16,の犠牲を必要としない場合、包皮分離、腟口、最初の発情思春期発症の決定の利点はこれらのプロシージャの非侵襲的な特性17。
思春期の発症を決定したら不妊研究を正しく設定生殖軸の整合性に関する重要な情報を提供して通常 (改良) のさらなる研究のための実験動物の生成の 2 番目の利点は、18します。 このプロトコルで記述されている不妊治療研究のセットアップは男性と女性の生殖能力のマイナーおよびメジャーの赤字を検出できます。キー パラメーター評価 1) 最初のごみ、2) 所定の時間枠と 3) ゴミの大きさで生成リットル数時間が含まれます。最後に、フォロー アップの不妊治療障害の原因を識別するために行なうことができる研究の種類に関する推奨事項が含まれます。
記述されていたプロトコルはマウスと代表のデータ反映トランスジェニック マウスでの作業。ただし、含まれているすべてのプロトコルはラットで均等に有効です。
Protocol
ここで説明したすべてのメソッドは機関動物ケアおよび使用委員会のミシガン州立大学によって承認されケアと実験動物の使用のためのガイドに従って実施します。 1. 思春期の発症を決定します。 最低限の衣服制度ガイドラインに従ってください、きれいな白衣と清潔な手袋を着用する必要があります。常に清潔な手袋を着用してマウスを処理します。 ?…
Representative Results
これらの結果は、転写因子腹側前部ホメオ 1 (Vax1) ヘテロ マウス (HET)13、またはVax1 とここで呼ばれる 1 つの対立遺伝子に全身でされている 2 つの異なるトランスジェニック マウス モデルから内 GnRH ニューロン22、ここで条件付き KO (cKO) と呼ばれる条件付きで削除されています。不妊治療研究を設定する前に、すべて?…
Discussion
マウスの全面的な福利は成功した不妊試金21にとって重要です。不妊治療法を実行すると、物理的にマウスを毎日チェックこれはストレスを引き起こす可能性があることが重要です。これらはストレスも、さらにケージの頻繁な変更を避けます。理想的には週に 1-2 回以上ケージの変更が行われます。暗い段階露光夜行性の齧歯動物の繁殖に悪影響します。暗い時間の間飼育…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この文書の基礎である初期の作品への貢献の著者に感謝します。おかげでアイトール アギーレ, ジュヌビエーブ E. ライアンとエリカ L. ソエラーさんの原稿を準備をお手伝い。ジェシカそらリーとオースティンあごに原稿に関する技術的な支援ありがとう。H.M.H. は、ユーニス · ケネディ · シュライバー国立衛生研究所の子 & 受賞番号 R00HD084759 の下で健康の国民の協会の人間の開発によって支えられました。
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).
Cite This Article
Hoffmann, H. M. Determination of Reproductive Competence by Confirming Pubertal Onset and Performing a Fertility Assay in Mice and Rats. J. Vis. Exp. (140), e58352, doi:10.3791/58352 (2018).