성인 마우스 난소의 정확한 여포 열거
Summary
여기에서, 우리는 고정 마우스 난소 조직의 정확한 여포 계산을 위한 2개의 다른 기술을 기술하고, 비교하고, 대조합니다.
Abstract
성적으로 재현된 여성 포유류는 평생 난모세포 공급으로 태어납니다. 미숙하고, 정지성 난모세포는 여성 생식선의 저장 단위인 원시 여포 내에서 발견됩니다. 그(것)들은 비 신재생적입니다, 그러므로 출생시 그들의 수 및 손실의 후속 비율은 주로 여성 비옥한 수명을 지시합니다. 여성과 동물의 원시 여포 수의 정확한 정량화는 난소 보호구역에 대한 의약품과 독성물질의 영향을 결정하는 데 필수적입니다. 또한 기존 및 신흥 불임 보존 기술의 필요성과 성공을 평가하는 데도 필요합니다. 현재 여성의 난소 예비군을 포함하는 원시 여포의 수를 정확하게 측정하는 방법은 존재하지 않는다. 또한, 실험을 위해 큰 동물 또는 멸종 위기에 처한 종에서 난소 조직을 얻는 것은 종종 가능하지 않습니다. 따라서, 마우스는 그러한 연구를 위한 필수적인 모형이 되고, 전체 마우스 난소에 있는 원시 여포 수를 평가하는 기능은 중요한 공구입니다. 그러나 문헌에서 마우스 난소의 절대 여포 숫자에 대한 보고는 매우 가변적이기 때문에 데이터를 비교 및/또는 복제하기가 어렵습니다. 이것은 긴장, 나이, 처리 단, 고용된 계산의 방법에 있는 기술적인 다름을 포함하여 요인의 수 때문입니다. 이 문서에서는 분획기/광학 디스섹터 기술에 의존하는 [1] 입체학: 조직학적 섹션을 준비하고 마우스 난소에서 원시 여포를 계산하기 위한 단계별 교육 가이드를 제공합니다. 및 [2] 직접 카운트 기술. 각 방법의 주요 장점과 단점 중 일부는 현장에서 재현성을 개선하고 연구원이 연구에 가장 적합한 방법을 선택할 수 있도록 강조될 것입니다.
Introduction
난소의 원시 여포 내에 저장된 미숙하고 메이오티컬하게 체포된 난모세포는 여성 생식선을 위한 저장 장치이며 개인의 평생 난소 보호구역으로 구성됩니다. 원시 여포 수는1세또는 대체로 공기, 식품 및 물2의일부 의약품 및 환경 독성물질을 포함한 외인성 화학 물질에 노출된 후 조기에 고갈될 수 있다. 원시 여포 수가 유한하다는 점을 감안할 때, 난소 안에 존재하는 여포의 양과 질은 주로 여성의 불임과 자손 건강을 결정합니다. 따라서, 여성의 원시 여포 수의 정확한 정량화는 난소 예비군에 외인성 모욕의 오프 타겟 영향을 평가하기 위해 필수적이다.
여성의 경우, 전체 난소의 분석은 일반적으로 불가능하므로 난소 예비군의 비침습적 대리 측정은 임상 환경에서 활용되어야 합니다. 항Mϋllerian 호르몬(AMH)은 가장 널리 사용되는 대리 바이오마커 임상3이다. 혈청 AMH 수준은 종종 고급 모성 나이의 여성에서 측정, 또는 화학 요법과 같은 암 치료 전후. 그러나, AMH는 원시 여포가 아닌 여포를 성장시킴으로써 생성되며, 따라서 혈청 수준은 절대 원시 여포 수에 대해 알리지 않습니다.
설치류와 같은 작은 동물 모델에서난소 여포를 세는 여성의 원시 여포 수를 정확하게 결정하는 방법이 없기 때문에 외인성 모욕이 원시 여포에 미치는 영향을 평가하는 필수적인 연구 도구로 남아 있습니다. 불행하게도 그래도, 설치류 모델의 원시 여포 번호의 문학을 통해 보고서는 매우가변4입니다. 이에 대한 주요 이유는 널리 고용 된 계산 방법의 기술적 차이를보고된다. 주로, 쥐에 있는 원시 여포를 열거하기 위한 문헌에 기술된 2개의 다른 기술이 있습니다. 여기에는 분수기 광학 디스섹터 방법을 사용하는 입체학및 직접 여포 수가 포함됩니다.
입체학은 체계적인 균일 한 무작위 샘플링5를사용하기 때문에 금 본위제로 널리 간주되며, 전체 마우스 또는 쥐 난소4,6,7에서원시 여포 수를 정량화하는 가장 정확한 방법입니다. 입체학은 관심 있는 개체의 3차원 구조를 차지하기 때문에 편견이 없습니다8. 광학 분수/분수기 방법을 사용하여 전체 마우스 난소의 알려진 분수 내에서 두꺼운 조직 섹션(예를 들어, 20 μm)을 사용하여 원시 여포를 정량화하기 위해 3가지 수준의 샘플링이 적용됩니다. 첫째, 샘플링 간격은 무작위 시작(예: 매3rd 섹션)에서 선택됩니다(샘플링 분획 1, f1)4. 그런 다음 이 시점에서 전체 난소를 통해 체계적이고 균일한 방식으로 단조로 섹션을 샘플링합니다. 이어서, 편견없는 카운팅 프레임은 난소 섹션 위에 중첩되고 정의된 무작위 계수 그리드(샘플링 분수 2, f2)8을따라 점진적으로 이동한다. 마지막으로, 단면 두께의 공지된 분획은 광학적으로 샘플링(예를 들어, 10 μm) 및 이 영역 내의 여포(sample 분획 3, f3)4를계산한다. 원시 여포 수는 최종 값을 얻기 위해 이러한 샘플링 분획의 반역으로 곱됩니다. 이 방법은 스테레오소프트웨어가 구동하는 전동 단계가 있는 현미경을 포함한 전문가 교육 및 장비가 필요합니다. 조직은 전문 부인의 고정물로 보존되어야 하며, 글리콜메타크릴레이트 수지에 내장되어 유리 칼로 글리콜메타크릴레이트 수지 마이크로톨메를 사용하여 두꺼운 조직 섹션을 절단할 수 있도록 해야 합니다. 이 방법은 난소와 여포9의3차원 형태 구조를 가장 잘 보존하기 위해 조직 수축 및 변형을 고려하여 설계되었습니다.
직접 여포 카운트는여포(10)를세는 데 가장 자주 사용되는 방법입니다. 일반적인 고정제(즉, 포르말린)를 사용할 수 있으며, 4-6 μm 사이의 두께로 표준 마이크로토메를 사용하여 파라핀 왁스 임베드 및 철저한 직렬 단면을 사용할 수 있습니다. 여포는 정의된 간격으로 전체 조직 섹션에서 체계적으로 계산된 다음 샘플링 간격의 역으로 곱하여 총 여포 추정치를 얻습니다. 이 방법은 빠르고 쉽고 보관된 조직을 사용하여 수행할 수 있으며 표준 조직학 기술을 사용하여 준비할 수 있습니다. 표준 이미징 기능을 갖춘 가벼운 현미경만 필요합니다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 직접 여포 계수는 입체학의 정확성과 엄격한 계수 매개 변수가 부족하여 조사자 편견에 더 취약합니다. 추가적으로, 조직은 처리 도중 수축 및 변형을 겪을 수 있고, 난소의 무결성 그리고 형태를 방해하고 이렇게 여포 분류 및 정량화를 어렵게 만듭니다.
이 문서의 목적은 마우스 난소의 원시 여포 수를 정량적으로 평가하는 두 가지 일반적으로 사용되는 방법을 설명하는 것입니다: 입체학 및 직접 여포 계수. 우리는 이 두 가지 방법에 대한 상세한 프로토콜을 제공하고, 우리의 분야에서 재현성을 향상시키고 연구원이 자신의 연구에 가장 적합한 계수 방법의 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있도록하기 위해, 자신의 강점과 약점의 일부를 강조 할 것입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 문서에서는 마우스 원시 여포, 입체학 및 보다 일반적으로 사용되는 직접 여포 계포 방법을 통합하기 위한 금 표준 기술에 대한 단계별 프로토콜을 제공합니다. 화학요법 치료는 동일한 동물로부터 좌우 난소 내에서 이 두 가지 다른 방법에서 얻은 결과를 비교하고 대조하기 위해 사용되었다. 두 방법 모두 원시 여포 수의 높은 동물 간 가변성을 드러냈습니다. 난소 예비의 중요한 고갈은 입체?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작업은 빅토리아 주 정부 운영 인프라 지원과 호주 정부 NHMRC IRIISS를 통해 가능했으며 국립 보건 의료 연구 위원회 (ALW #1120300)와 호주 연구 위원회 (KJH #FT190100265)의 자금 지원을 통해 지원되었습니다. 저자는 모나시 동물 연구 플랫폼, 모나시 히스토로지 플랫폼 및 모나시 마이크로 이미징 시설의 기술 적 지원을 인정하고 싶습니다.
Materials
| 1-Butanol (HPLC) | Fisher Chemical | #A383-1 | |
| Acid alcohol | Amber Scientific | #ACDL | |
| Bouin’s fixative | Sigma-Aldrich | #HT10132 | Picric acid 0.9% (w/v), formaldehyde 9% (v/v), acetic acid 5% (w/v) |
| Cyclophosphamide | Sigma-Aldrich | #C0768-5G | |
| Dibutylphthalate Polystyrene Xylene (DPX) | Sigma-Aldrich | #06522 | |
| Ethanol | Amber Scientific | #ETH | Ethanol 100% |
| Micro Feather opthalmic scalpel with aluminium handle | Designs for Vision | #FEA-745-SR | Feather blade for dissections (seen in Figure 1) |
| Formalin fixative | Australian Biostain | #ANBFC | |
| Glass coverslip | Thermo Scientific | #MENCS22501GP | 22 mm x 50 mm |
| Glycomethacrylate resin RM2165 microtome | Leica Microsystems | #RM2165 | |
| Glycolmethacrylate DPX | *made in house | *Mix 1.5 L Xylene; 800 g polystyrene pellets; 100mL Dibutyl phthalate for 3 weeks | |
| Histolene | Trajan | #11031 | |
| Mayer’s haematoxylin | Amber Scientific | #MH | |
| Olympus BX50 microscope | Olympus | #BX50 | Brightfield microscope fitted with 10x dry & 100x oil immersion objective (numerical aperture 1.3) |
| Olympus immersion oil type-F | Olympus | #IMMOIL-F30CC | |
| Olympus TH4-200 light source | Olympus | #TH4-200 | |
| Paraffin wax | Sigma-Aldrich | #03987 | |
| Periodic acid | Trajan | #PERI1% | Periodic acid 1% |
| Rotary Microtome CUT 4060 | MicroTec | #4060R/F | Used to cut paraffin sections |
| Schiff’s reagent | Trajan | #SCHF | |
| Scott's tap water | Amber Scientific | #SCOT | Potassium carbonate, magnesium sulphate, water |
| StereoInvestigator Stereological System | MBF Bioscience | Includes StereoInvestigator software, multi-control unit, automatic stage and joystick | |
| Superfrost microscope slides | Thermo Scientific | #MENSF41296SP | 1 mm, 72 pcs |
| Technovit 7100 Plastic embedding system | Emgrid Australia | #64709003 | 500 mL/5 x 1 g/40 mL |
| Technovit 3040 yellow | Emgrid Australia | #64708805 | 100 g/80 mL |
References
- Stringer, J. M., Winship, A., Liew, S. H., Hutt, K. The capacity of oocytes for DNA repair. Cellular and Molecular Life Sciences. 75 (15), 2777-2792 (2018).
- Winship, A. L., Stringer, J. M., Liew, S. H., Hutt, K. J. The importance of DNA repair for maintaining oocyte quality in response to anti-cancer treatments, environmental toxins and maternal ageing. Human Reproduction Update. 24 (2), 119-134 (2018).
- Broer, S. L., Broekmans, F. J., Laven, J. S., Fauser, B. C. Anti-Mullerian hormone: ovarian reserve testing and its potential clinical implications. Human Reproduction Update. 20 (5), 688-701 (2014).
- Myers, M., Britt, K. L., Wreford, N. G., Ebling, F. J., Kerr, J. B. Methods for quantifying follicular numbers within the mouse ovary. Reproduction. 127 (5), 569-580 (2004).
- Boyce, R. W., Dorph-Petersen, K. A., Lyck, L., Gundersen, H. J. Design-based stereology: introduction to basic concepts and practical approaches for estimation of cell number. Toxicologic Pathology. 38 (7), 1011-1025 (2010).
- Ristic, N., et al. Maternal dexamethasone treatment reduces ovarian follicle number in neonatal rat offspring. Journal of Microscopy. 232 (3), 549-557 (2008).
- Soleimani Mehranjani, M., Mansoori, T. Stereological study on the effect of vitamin C in preventing the adverse effects of bisphenol A on rat ovary. International Journal of Reproductive Biomedicine (Yazd). 14 (6), 403-410 (2016).
- Brown, D. L. Bias in image analysis and its solution: unbiased stereology. Journal of Toxicologic Pathology. 30 (3), 183-191 (2017).
- Hasselholt, S., Lykkesfeldt, J., Overgaard Larsen, J. Thick methacrylate sections devoid of lost caps simplify stereological quantifications based on the optical fractionator design. Anatomical Record (Hoboken). 298 (12), 2141-2150 (2015).
- Tilly, J. L. Ovarian follicle counts–not as simple as 1, 2, 3. Reproductive Biology and Endocrinology. 1, 11 (2003).
- Nguyen, Q. N., et al. Loss of PUMA protects the ovarian reserve during DNA-damaging chemotherapy and preserves fertility. Cell Death and Disease. 9 (6), 618 (2018).
- Meirow, D., Assad, G., Dor, J., Rabinovici, J. The GnRH antagonist cetrorelix reduces cyclophosphamide-induced ovarian follicular destruction in mice. Human Reproduction. 19 (6), 1294-1299 (2004).
- Winship, A. L., et al. The PARP inhibitor, olaparib, depletes the ovarian reserve in mice: implications for fertility preservation. Human Reproduction. , (2020).
- Meirow, D., Lewis, H., Nugent, D., Epstein, M. Subclinical depletion of primordial follicular reserve in mice treated with cyclophosphamide: clinical importance and proposed accurate investigative tool. Human Reproduction. 14 (7), 1903-1907 (1999).
- Nguyen, Q. N., et al. Cisplatin- and cyclophosphamide-induced primordial follicle depletion is caused by direct damage to oocytes. Molecular Human Reproduction. , (2019).
- Gundersen, H. J., Jensen, E. B. The efficiency of systematic sampling in stereology and its prediction. Journal of Microscopy. 147, 229-263 (1987).
- Olesen, M. V., Needham, E. K., Pakkenberg, B. The Optical Fractionator Technique to Estimate Cell Numbers in a Rat Model of Electroconvulsive Therapy. Journal of Visualized Experiments. (125), e55737 (2017).
- Findlay, J. K., Hutt, K. J., Hickey, M., Anderson, R. A. How Is the Number of Primordial Follicles in the Ovarian Reserve Established. Biology of Reproduction. 93 (5), 111 (2015).
- Omari, S., et al. Mcl-1 is a key regulator of the ovarian reserve. Cell Death and Disease. 6, 1755 (2015).
- Winship, A. L., Bakai, M., Sarma, U., Liew, S. H., Hutt, K. J. Dacarbazine depletes the ovarian reserve in mice and depletion is enhanced with age. Scientific Reports. 8 (1), 6516 (2018).
- Miller, P. B., Charleston, J. S., Battaglia, D. E., Klein, N. A., Soules, M. R. An accurate, simple method for unbiased determination of primordial follicle number in the primate ovary. Biology of Reproduction. 56 (4), 909-915 (1997).
- Miller, P. B., Charleston, J. S., Battaglia, D. E., Klein, N. A., Soules, M. R. Morphometric analysis of primordial follicle number in pigtailed monkey ovaries: symmetry and relationship with age. Biology of Reproduction. 61 (2), 553-556 (1999).
- Charleston, J. S., et al. Estimating human ovarian non-growing follicle number: the application of modern stereology techniques to an old problem. Human Reproduction. 22 (8), 2103-2110 (2007).
- Hansen, K. R., Craig, L. B., Zavy, M. T., Klein, N. A., Soules, M. R. Ovarian primordial and nongrowing follicle counts according to the Stages of Reproductive Aging Workshop (STRAW) staging system. Menopause. 19 (2), 164-171 (2012).
- Hansen, K. R., et al. A new model of reproductive aging: the decline in ovarian non-growing follicle number from birth to menopause. Human Reproduction. 23 (3), 699-708 (2008).
- Sonigo, C., et al. High-throughput ovarian follicle counting by an innovative deep learning approach. Scientific Reports. 8 (1), 13499 (2018).
- McKey, J., Cameron, L. A., Lewis, D., Batchvarov, I. S., Capel, B. Combined iDISCO and CUBIC tissue clearing and lightsheet microscopy for in toto analysis of the adult mouse ovarydagger. Biology of Reproduction. 102 (5), 1080-1089 (2020).
- Kagami, K., Shinmyo, Y., Ono, M., Kawasaki, H., Fujiwara, H. Three-dimensional evaluation of murine ovarian follicles using a modified CUBIC tissue clearing method. Reproductive Biology and Endocrinology. 16 (1), 72 (2018).
