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Biology

小さいテレオストモデル日本メダカにおけるゴナデクトミーと血液サンプリング手順 (オリジアス ラティプ )

Published: December 11, 2020
doi:
10.3791/62006
, , , , , ,
1Physiology Unit, Faculty of Veterinary Medicine,Norwegian University of Life Sciences, 2Laboratory of Physiology, Atmosphere and Ocean Research Institute,The University of Tokyo, 3Department of Biological Sciences, Graduate School of Science,The University of Tokyo, 4Centre of Reproduction, Development and Aging (CRDA), Faculty of Health Sciences,University of Macau

Summary

この記事では、動物生理学における性ステロイドの役割を調べるため、小型テレオスト魚から血液を血液に血液をサンプル化するクイックプロトコルについて説明し、日本のメダカ(Oryzias latipes)をモデルとして使用する。

Abstract

性ステロイド, 生殖腺によって生成, 脳と下垂体組織の可塑性と脳と下垂体にフィードバックを提供することにより、すべての脊椎動物の生殖の神経内分泌制御に不可欠な役割を果たしています。.テレオストの魚は、哺乳類と比較して生殖戦略の組織可塑性と変動の高い程度を持っており、性ステロイドの役割とそれらが作用するメカニズムを調査するのに有用なモデルであるように見える。ステロイドのレベルを測定する血液サンプリングと一緒にゴナデクトミーを使用してセックスステロイド生産の主なソースの除去は、確立されており、大きな魚でかなり実現可能であり、性ステロイドの役割と効果を調査するための強力な技術です..しかし、これらの手法は、小型テレオストモデルで実装する場合の課題を引き起こします。ここでは、男性と女性の両方の日本式メダカにおけるゴナデクトミーのステップバイステップの手順と、血液サンプリングについて述べています。これらのプロトコルは、高い生存率、魚の寿命および表現型の安全性、およびセックスステロイドクリアランスの点で再現性によって示されるメダカにおいて非常に実現可能であることが示されている。これらの手順をこの小さなテレオストモデルを使用する他の利点と組み合わせることで、脊椎動物のセックスステロイドによって提供される生殖および組織可塑性の神経内分泌制御におけるフィードバック機構の理解が大幅に向上する。

Introduction

脊椎動物において、主に生殖腺によって産生される性ステロイドは、様々なフィードバック機構1、2、3、4、5を介して脳下垂体-性腺(BPG)軸の調節において重要な役割を果たす。さらに、性ステロイドは脳内のニューロンの増殖と活動に影響を与える6,7,8およびゴナドロープを含む内分泌細胞, 下垂体9,10,したがって、脳および下垂体の可塑性において重要な役割を果たす.哺乳類における比較的良い知識にもかかわらず、性ステロイドによって媒介されるBPG軸調節のメカニズムは、非哺乳類種において理解されるどころか、進化的保存原理11の理解が不十分に至る。脳と下垂体の可塑性に対する性ステロイドの役割を文書化する研究はまだ限られています, したがって、多様な脊椎動物種に対するセックスステロイドの役割と効果のさらなる調査の必要性を高めます.

脊椎動物の中でも、テレオストは、ストレス応答12、13、成長14、15、栄養生理学16、17および再生2を含む多数の生物学的および生理学的な質問に対処する上で強力なモデル動物となっている。テレオスト, セックスステロイドは、主にエストラジオール (E2) 女性と 11-ケトテストステロン (11-KT) 男性で18,19,長い間、種間の再生の一般的な原則を調査するための信頼性の高い実験モデルとなっています。テレオストは視床下部下垂体の接続20、21および別個のゴナドロープ細胞22に固有性を示し、調節機構の解明に便利な場合もある。さらに、実験室および現場実験の両方に対する彼らのアノニアビリティのために、テレオストは他の生物と比較して多くの利点を提供する。彼らは購入し、23、24を維持するために比較的安価です。特に、ゼブラフィッシュ(Danio rerio)や日本のメダカ(Oryzias latipes)などの小型テレオストモデルは、非常に高い胎児性と比較的短いライフサイクルを有する種であり、遺伝子機能と疾患機構の迅速な分析を可能にする23の、したがって、これらの多くのよく発達したプロトコルおよび生理学的な質問に対処する上でさらに大きな利点を提供する。

多くの研究において、血液採取技術とともに生殖腺(ゴナ16分法)の除去は、哺乳類26、27、28、鳥29および両生類における脊椎動物生殖生理学におけるその影響を含む多くの生理学的な問題を調査する方法として用いられてきた。生殖生理学に対するゴナ16次切開効果は、タモキシフェンやクロミフェンなどの性ステロイド拮抗薬によって代替的に模倣することができるが、薬物の効果は、バイモーダル効果31、32のために矛盾しているように見える。セックスステロイド拮抗薬への慢性暴露は、卵巣の拡大につながる可能性があります33,34, 不健康な表現型のために長期的な目的のためのその効果の観察を無効にする可能性があります..さらに,セックスステロイドアンタゴニスト治療後の回復実験を行うことは不可能であり,特定の性ステロイドの特定の効果を保証する。これらの前述の点と共に、セックスステロイド拮抗薬使用の他のトレードオフは広範囲にレビューされています31,32.したがって, ゴナ十二分法はまだセックスステロイドの役割を調査するための強力な技術として今日表示されます。.

ゴナ16次切毛と血液サンプリング技術は、より大きな種では比較的簡単に行うことができますが、 ヨーロッパのシーバス(ディセントラーチ・ラブラクス)35、ブルーヘッド・ラッセ(タラソマ・ビファシアタム)36、ドッグフィッシュ(シリオリヌス・カニクル)37)、ナマズ(ヘテロプノウステス化石とクラリアス・バトラカス)など、小さな魚にmedkaとして適用すると課題を提起します。例えば,魚類麻酔デリバリーシステム(FADS)40の使用は実現可能性が低く、小魚に対して過度の物理的損傷を受けやすいようです。さらに、大きな魚40に一般的に使用されるゴナデクトミーの手順は、過度の損傷を避けるために高精度を必要とする小さな魚には適していません。最後に、血液採取は、血管へのアクセスが限られており、それらの動物の血液量が少ないため、困難です。したがって、小さなテレオストにおけるゴナ16次除術と血液サンプリングのあらゆるステップを示す明確なプロトコルが重要である。

このプロトコルは、東アジア原産の小さな淡水魚である日本のメダカでの血液サンプリングに続いて、ゴナデクトミーのステップバイステップの手順を示しています。日本のメダカは、配列ゲノム、いくつかの分子および遺伝的ツールを利用できる25、および二次性徴または生殖腺が十分に発達する前に性的差異の調査を可能にする遺伝的性決定システムを有する。興味深いことに、日本のメダカは、他の多くのテレオスト種42に反して融合性腺を持っています。これらの2つの技術を組み合わせると合計で8分しかかからず、血管43の標識、下垂体セクション44 および脳神経細胞45のパッチクランプ、および一次細胞培養46を含むこの種のために既に存在するビデオプロトコルのリストを完成させる。これらの技術は調査し、よりよく、将来的に脳と下垂体の可塑性と同様、フィードバックメカニズムでセックスステロイドの役割を調査し、理解する研究コミュニティを可能にします。.

Protocol

すべての実験と動物の取り扱いは、ノルウェー生命科学大学の実験動物福祉に関する勧告に従って行われました。ゴナデケーションを用いた実験は、ノルウェー食品安全局(FOTS ID 24305)によって承認されました。 ※実験は、成人男性と女性(生後6~7ヶ月、体重ca.0.35g、長さ2.7cm)を用いて行いました。性別は、42,47に記載されている?…

Representative Results

このプロトコルは、小さなサイズのモデルテレオスト、日本のメダカでゴナ12次と血液サンプリングを行うためのすべてのステップを記述します。女性の卵巣切り抜き(OVX)後の魚の生存率は100%(10匹中10匹)、オスの94%(18匹中17匹)が11次切り出し後に生存した。一方、血液採取手順が行われた後、すべての(38匹の魚)魚が生き残った。 <p class="jove_content" fo:keep-together.within-…

Discussion

前の文献で報告されているように, ゴナ16>と血液サンプリングは、BPG 軸の調節における性ステロイドの役割に関連する質問を調査するために、他のモデル種で長い間使用されています。.しかし、これらの技術は、より大きな動物に対してのみ適しているようです。一般的に使用されるテレオストモデルの小さなサイズを考慮して、我々は、この種のために実現可能であるゴナデクトミーと血…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者らは、ルルド・カリアンGタンさんが魚の畜産を支援してくれたことに感謝している。本研究は、日本科学振興会(JSPS)の助成金援助(助成金番号18H04881、18K19323)、住友財団からS.K.に対する基礎科学研究プロジェクトの助成金を受け、NMBUが出資しました。

Materials

Glass capilary GD1 Glass Capillary with Filament GD-1; Narishige
Heparin sodium salt H4784-1G Sigma-aldrich
Needle puller P97 Flaming/Brown Micropipette puller Model P-97; Sutter Instrument
Nylon thread N45VL Polyamide suture, 0.2 metric; Crownjun
Plastic tube T9661 Eppendorf Safe-lock microcentifuge tube 1.5 ml, Sigma-aldrich
Razor blade – Astra Superior Platinum Double Edge Razor Blades Green, salonwholesale.com
Silicone capillary a16090800ux0403 Uxcell Silicone Tube 1 mm ID x 2 mm OD, amazon.com 
Tricaine WXBC9102V Aldrich chemistry
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Royan, M. R., Kanda, S., Kayo, D., Song, W., Ge, W., Weltzien, F., Fontaine, R. Gonadectomy and Blood Sampling Procedures in the Small Size Teleost Model Japanese Medaka (Oryzias latipes). J. Vis. Exp. (166), e62006, doi:10.3791/62006 (2020).
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