Bedömning av sexuellt beteende hos manliga möss
Summary
I den här artikeln beskrivs hur du utför sexuella beteendetester hos hanmöss.
Abstract
Sexuellt beteende är mycket artspecifikt. Även gnagare har något olika sexuella beteenden, möss och råttor har en liknande sexuell beteendemönster. Syftet med denna artikel är att beskriva hormon-inducerad estrus ovariectomized kvinnliga modellen och det experimentella förfarandet för bedömning av sexuellt beteende av manliga möss. De viktigaste sexuella beteendeelementen demonstreras i videon och illustrationerna. De kritiska stegen, fördelarna och begränsningarna i testet för sexuellt beteende förklaras också. Slutligen presenteras beteendeparametrarna, och monterings-, intromission- och utlösningsprocesser i parning är framstående. Beteendemässiga parametrar bedöms i termer av den inträffade varaktigheten och räknas under testperioden.
Introduction
Sexuellt beteende hos mogna hanmöss beror på samspelet mellan en serie relaterade och ömsesidigt beroende hormonella system och neurala system i olika hjärnkretsar1. Det kräver också utvecklingsupplevelser, lärande, sammanhang och en lämplig partner. Beteendeanalys är en viktig reflektion över neural a eller neurokrin funktion. Därför har sexuellt beteende studie på djurmodeller använts i stor utsträckning i beteendemässiga neurovetenskap och annan relaterad forskning2. Etogrammet av sexuella beteenden hos gnagare har förklarats i många artiklar och böcker1,3,4. Till exempel, Scahs och Barfield beskrivning av sexuellt beteende i råtta5 har hjälpt till att förstå ett liknande beteendemönster hos möss5. Musen är en av de vanligaste ämnena för beteendestudier. Hull et al.6 gav en detaljerad introduktion av manliga mus sexuella beteenden: När en manlig mus möter en kvinna, börjar det att undersöka den anogenitala regionen av kvinnan. Sedan pressar hanen sina framtassar mot honans flanker för att montera honan bakifrån. Honan uppvisar en karakteristisk sexuellt mottaglig hållning, böjer ryggraden ner i en båge och flyttar svansen till ena sidan av kroppen, utsätta en inledande introitus för sexuell penetration av hanen (dvs. lordos). Efter monteringen gör hanen snabba, grunda bäckenstötar, följt av långsamma och djupa vaginala stötar. Efter många intromissioner, en långvarig dragkraft resulterar i utlösning av sperma, under vilken den manliga musen kan frysa i ca 25 s innan demontering eller faller av från honan6. Vid utlösning av de manliga mustillbehörkörtlarna kan producera en blandning som innehåller sperma som härdar för att bilda copulatory plugg. Slutligen, efter utlösning, börjar hanen genital grooming och visar en brist på intresse för honan. I korthet består den grundläggande sekvensen av manligt sexuellt beteende av sniffning, följande, montering, intromission, utlösning, och post-utlösning grooming. Mus sexuellt beteende uppvisar stam skillnader. Till exempel, utlösning latens varierar från 594 till 6943 s, och antalet intromissions varierar från 5 till mer än 100. Efter utlösning svarstider varierar från 17 till 60 min. Men införandet av en ny kvinna kan minska detta tidsintervall. I vissa fall ejakulerar hanen på den första intromissionen med den nya kvinnliga7.
De viktigaste händelserna för utvärdering av sexuellt beteende är montering, intromission och utlösning. Beteendevetare har rekommenderat mätning av inte bara frekvensen av varje åtgärd, men också dess latens och tidsintervall5,8. Några viktiga mätindikatorer i tidigare studier inkluderar: antal fästen, antal intromissioner, monteringsfördröjning, intromission latens, utlösning latens, post-utlösning montera latens (eller post-utlösning intervall), post-utlösning intromission latens, antal copulatory serien, och varaktighet copulatory serien. Park et al.8 och Sachs et al.5 beskrev hur man identifierar varje åtgärd av montering, intromission och utlösning av gnagare. Montering definieras som den manliga montering en hona bakifrån, palpering hennes flanker med frambenen, och stötande hans penis snabbt och upprepade gånger utan penis insättning. Intromission, även känd som penis insättning, identifieras av en eller flera av följande handlingar: en lång, djup dragkraft efter snabba grunda stötar, en snabb spark med en bakben, och en markant lateraltillbakadragande av hanen från honan. Utlösning identifieras av en terminal bäckendragkraft som är långsammare och djupare än en intromission och en minskning av höjden av bakbenet. En copulatory serie identifieras av varje sekvens från montering till utlösning. Definitionerna av beteendemässiga parametrar som används i den aktuella studien anges på följande sätt: 1) Monteringslatens: tiden från införandet av honan till den första monteringen av hanen; 2) Intromission latens: tiden från införandet av honan till första intromission; 3) Utlösning latens: tiden från den första intromissionen till första utlösning (i allmänhet efter den sista bäckenstöten); 4) Efter utlösning montera latens: tiden från utlösning till nästa montering; 5) Efter utlösning intromission latens: tiden från utlösning och nästa intromission; 6) Antal fästen: antalet monteringstider före första utlösning; 7) Antal introsmissioner: antalet introsmissioner före den första utlösning; 8) Antal copulatory serier: antalet copulatory serien under observationsperioden; 9) Varaktighet en copulatory serie: tiden för alla copulatory serien under observationsperioden.
Sexuellt beteende och relaterat beteende kan utföras i antingen mannens hem bur eller i en sluten arena, bland vilka en apparat som kallas Rissman’s “No Secrets” speglad låda införs för att observera parning beteende3. En videokamera placeras framför lådan för att samtidigt spela in verkan av mössfrån en lateral vy och genom en lutande spegel från en ventral vy. Denna metod kräver dock starkt ljus, vilket oundvikligen leder till längre tillvänjning för att eliminera miljöstress hos möss. När det gäller mätmetoden rekommenderas videobaserad beteendeanalys att registrera och kvantifiera beteende4. En videobandspelare som har en ram-för-bildruta video förväg alternativ med rekommenderade slutartider större än 1 /1000 s kan användas för att spela in snabba musrörelser. Den högupplösta infraröda kameran är nödvändig när du spelar in i en mörk miljö. För att analysera filmen behövs en dator med en ramgripare så att de enskilda beteenderamarna kan fångas för datormanipulering. Möss är extremt mångsidiga och kan visa kompensatoriskt beteende efter nästan alla behandlingar. Tvetydighet kan finnas om varje rörlig kroppsdel4. Därför kan analysen av vissa beteenden kräva ännu större upplösning och högre hastighetskameror.
Manliga sexuella beteenden hos möss påverkas av många faktorer, inklusive stamskillnader, hormonförändringar och genmutantioner1,3,9,10. McGill och Blight11 illustrerade stamskillnaderna i musparningbeteenden. Till exempel, C57BL/6 män får vanligtvis intromission snabbt och ejakulera i ca 20 min11. DBA/2 hanar är långsamma med att få intromission men ejakulera snabbt. BALB / c män är långsamma för att uppnå utlösning (genomsnittlig latens på 1 h) på grund av en lång period av uppvaktning11. Testosteron underlättar och upprätthåller manligt sexuellt beteende2, och förändringar i testosteronnivåer kan förändra sexuellt beteende prestanda12. Både kirurgisk kastrering och antiandrogen behandling kan minska nivån av testosteron och resultera i en snabb nedgång av sexuella beteenden och även sexuell motivation och sexuell upphetsning13. Administreras testosteron kan återställa precopulatory och copulatory beteenden i kastrerade möss. Slutligen visar knockout och knockdown möss skillnader i fasetter av sexuella beteenden jämfört med vilda möss. Till exempel uppvisar manliga möss med riktade mutationer av Adcy3, Cnga2 och Gnao en minskad förmåga att upptäcka feromoner, medan Trpc2 knockout möss visar förändrad partner preferens14,15,16. Andra effekter av transgens och knockouts på sexuellt beteende av möss förklaras av Crawley3.
Här beskrivs en av de vanligaste procedurerna för att bedöma sexuellt beteende i parningen av en manlig mus med en ovariektomiserad kvinna som har varit hormonellt primade att vara mottaglig. Ett experimentellt protokoll presenteras för att utföra experiment med sexuellt beteende hos möss. Dessutom visas ett exempel på förändrade beteendemönster för sexuellt beteende till följd av social isolering hos CD-1-möss.
Protocol
Representative Results
Discussion
Det finns några kritiska steg i det presenterade protokollet. När det gäller ovariectomy av kvinnor, kirurgi snittet öppning från baksidan är mindre skadligt än från buken. Med tanke på att äggstockens position är djup, dra andra organ när snittet skärs upp från buken leder ofta till blödning och resulterar i otydlig kirurgisk syn20. Vi utförde snittet på baksidan för att nå äggstocken enkelt och förkorta operationstiden, samt för att säkerställa säkerheten för operatione…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi tackar Lu Cong, Zhang Hongxia, Zhang Beiyue och Hu Mi för deras förslag till 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).
