両生類生物学の研究は、多くの分類学的グループの生物を駆動する生殖、生理学的、発生学的および発達過程に関する貴重な情報を提供します。ここでは、両生類の卵巣制御とモニタリングを研究するために使用できるさまざまな方法論に関する包括的なガイドを紹介します。
両生類における卵巣の制御とモニタリングには多面的なアプローチが必要です。生殖行動を正常に誘導し、生理学的または分子研究のためのガメや胚の獲得に成功できるいくつかのアプリケーションがあります。両生類は脊椎動物の研究の4分の1に貢献しており、この文脈で関心を持っているのは、生殖過程と胚学的発達に関する科学界の知識への貢献である。しかし、この知識のほとんどは、少数の種に由来しています。近年、世界中の両生類の減少は、保護主義者による介入を増やす必要がある。絶滅のリスクに対応して出現し続ける捕虜の回復と保証のコロニーは、人間のケアの下で保持される両生類の生存と繁殖に既存の研究と臨床応用を非常に貴重にします。捕虜集団の成功は、その健康と繁殖と、その種の最も多様な遺伝的表現を進める生存可能な子孫を開発する能力に基づいている。研究者や獣医師にとって、卵巣の発達と健康を監視し、制御する能力は、したがって、不可欠です。この記事の焦点は、両生類の卵巣機能を監視し、必要に応じて制御するために使用できるさまざまな補助生殖技術を強調することです。理想的には、あらゆる生殖と健康の問題は、適切な捕虜の畜産を通じて減らされるべきであるが、他の動物と同様に、健康と生殖病理学の問題は避けられない。非侵襲的な技術は、身体状態指数と超音波の計算のための行動評価、目視検査および触診および形態測定を含む。侵襲的な技術は、ホルモン注射、血液採取、および手術を含む。卵巣制御は、必要なアプリケーションと関心のある種に応じて、さまざまな方法で行使することができます。
両生類は、長い間、研究分野の広い範囲によって重要な生物学的および医学的モデルとして認識されています。キセノプス・レービスやX.トロピカル、ヒョウカエル(リソベート(旧ラナ)ピピエンス)、アキソロトル(アンビストマ・メキシカム)などの特定の種を研究することによって得られたデータが適用されている。人間を含む他の脊椎動物種の数。これらの両生類や他の両生類の研究から生殖を助けた獣医、畜生技術は、捕虜の稀な集団の成功したケア、維持および持続可能性の開発を担当する人々に援助を提供する1,2,3,4.
リスクの高い両生類種1、2で多くの絶滅の潮流を逆転させるため、自然保護に基づくアプローチの同時使用に関心が高まっている。この記事では、アヌランおよびカウデートのモデル種における両生類卵巣機能を監視および制御するために現在利用可能な方法論を提供する。さらに、卵の保持の一般的な生殖病理学に対処するための既存の技術が提示される。
多くの分類群と同様に、両生類卵巣制御は、環境と生理学の間で緊密に同期された一連の相互作用を伴う。温度および光周期(近接シグナルとして知られている)は、それらが急速に遺伝的、ホルモンおよび概日プロセス(究極の信号)3、4に変換される目および脳によって解読される。この記事で説明する卵巣機能を監視および制御する方法には、侵襲的および非侵襲的な技術が含まれる。機関動物ケアおよび使用委員会(IACUC)の研究と教育の要件は、物理的な痛みや精神的苦痛を最小限に抑え、痛みを和らげる薬物を必要としないものとして非侵襲的な技術を定義します5.ここで、非侵襲的な技術は、目視検査および触診、行動観察、形態測定および超音波を含む。それどころか、採血、ホルモン投与、手術(卵摘出と卵子の除去)の技術は、痛みや不快感を引き起こし、麻酔または手続き後の薬物療法を必要とするので侵襲的に分類される。
非侵襲的な卵巣モニタリング技術は、ほとんどの捕虜両生類の日常ケアルーチンに容易に組み込むことができます。種に応じて、卵巣の重力は、多くの場合、簡単な目視検査(ガラスカエル)によって決定することができます。他のケースでは、触診は、女性が重力であるかどうかを示す場合があります。体重、スナートウロスタイル長(SUL)、スナアウトベント長(SVL)、標準質量指数(SMI)などの様々な身体状態指数(BCI)は、卵4、6、7の有無を予測するために利用可能です。 8,9.しかし、ほとんどの人が年齢、体の形または組成物(例えば、保持された水対卵巣質量または脂肪)6を考慮しないので、結果の解釈に注意する必要があります。決定的な生殖診断は、卵子の発達と卵巣サイクル4、7のステージングに関して得られたより深い知識を持つ超音波を介して達成することができます。超音波はまた、生殖病理学および関連する生理学的条件4、8を確認し、監視する手段を提供する。
健康状態に関する情報を提供することに加えて、血液サンプリングは生殖ホルモンを測定するために使用することができます。ホルモンプロファイリングが最終的な目標である場合, 全身ステロイド データを混乱させる可能性のあるストレス関連の影響を避けるために重要です。.潜在的に強力なモニタリングツールである一方で、両生類種における外因性ホルモン投与に対する生来の内分泌的応答を実証する研究はまだない。血液は、いくつかのサイトから安全に取ることができます。カエルでは、これは腹部静脈、言語叢、大腿静脈および心臓9、10を含む。Caudatesでは、血液は腹部尾静脈から採取される。侵襲性の程度、必要な拘束量、麻酔薬の必要性、標的とされる器官の繊細さ、および動物の大きさは、両生類患者の収集技術を選択する際に考慮すべき要因である。本稿では、Forzanら9.で最初に述べたカエルの顔上顎または筋肉皮静脈からの血液採取の技術を紹介する。
卵巣制御は種に特異的であり、ホルモンプロトコルをテストし、最適化する必要があります。季節性および関連する循環ホルモンmilieuを除いて、卵巣コントロールはまた、年齢、監禁に費やされた時間、および繰り返されるホルモン投与への暴露に密接に関連し、文献11にはほとんど情報がない,12歳,13.生殖行動、ゲームの産生、成熟および卵巣を引き起こすホルモン療法の実施は、捕虜に関連する一般的な生殖問題を解決するための広く報告されたアプローチとなっている4, 8,14,15,16.脊椎動物の生殖を制御するメカニズムは高度に保存されているため、多くのホルモン、神経ペプチド、市販の薬物が他の分類群で治療的に使用され、多くの中で確実に使用できる。両生類種(表1)。ゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)およびヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)(またはそのバリエーション、すなわち、PMSGおよびeCG)17、18、個別または組み合わせのいずれかで、両生類捕虜に広く使用されているを含む繁殖プログラム: 南ロッキー山脈ボリアル (アナキシルスボレアスボレアス)4,19,20;ヒキガエル、ダスキーゴーファーカエル、ラナ・セボサ(ランゴルンら、未発表)7;湾岸ウォータードッグ、ネクトゥルスベエリ20;ワイオミングヒキガエル、アナキシラスバクテリ18;ブルフロッグ、ラナ・カテスビアナ21;アメリカのヒキガエル、アナキシルスアメリカ人22;草のカエル、リンパ疱タスマニエンシス23;コキ、エリューセロダクチルスコキ24;ゼノプス、ゼノプス・ラエビス25;ガンターのヒキガエル、プセオフリングエンテリ26;北ヒョウカエル、リソバテスピピエンス;アルゼンチンの角カエル、セラトフリは華やか;クランウェルの角のカエル、C.クランウェル;アメリカの地上カエル、オドントフリヌスアメリカ人27;と火災サラマンダー(サラマンドラ)228.ステロイドホルモンは、プロゲステロン(P4)のような、あまり一般的に報告されていないが、アヌランの一部の種で排卵および卵巣を引き出す上で良好な有効性を実証している16、18、29。プロスタグランジン(特にプロスタグランジン2-α(PGF2α)は、コルチコステロイド30、31、32、34と共に排卵に関与し、その間に高レベルに達する排卵相31.
インビトロ研究では、PGF2αは排卵31の強力な誘導者であり、生体内ではラナ・マスコサ4、30、32における保持卵の卵巣を誘導することができる。下垂体抽出物はまた、排卵15、16、34の効果的な誘導者である。しかし、バイオセキュリティを取り巻く懸念と病気感染の可能性は、多くの場合、このアプローチを検討する際に捕獲繁殖コロニーの抑止力である35.
この記事の最後のセクションでは、外科的処置を詳述し、卵巣研究を拡大したり、生殖病理学の解決を支援するための代替アプローチを提供します。卵管切除術は、生理的研究のための卵母細胞を得るために両生類で最も一般的に行われます。しかし、別のオプションが失敗した場合に保持卵の救済策を提供することもできます。この手順は侵襲的であるが、卵塊を露出させるために完全な麻酔および切開を必要とするが、安楽死を必要としない。さらに、部分的な耳切り後、動物は完全に回復し、生殖後に活動的な手術後8、36を続けることができる。
以下に説明するプロトコルは、アヌランおよびカウデートにおける卵巣制御およびモニタリングの侵襲的および非侵襲的な方法を概説する。アヌランの技術を説明するために選ばれた特定の種には、R.粘膜およびX.laevisが含まれる。ネクトゥルス・マキュロスス、N.ベエリ、N.アラバメンシス、およびA.メキシコは、同様にカウデートの技術を記述するために使用される種を含む。
直接的な取り扱い、目視観察および形態測定は非侵襲的な技術を提供し、女性の生殖段階を決定するための最初の評価基準である。しかし、この研究は、重力卵巣が常に触診によって確実に識別されるとは限らないことを示している。種に応じて、重力卵巣は、動物の腹部側の半半透明の皮膚(図13A、B)を通して視覚的に検出されることがある(図13C)。卵巣を完了した女性は、重力女性と比較して外観に明らかな変化を示すことができます(例えば、皮膚のゆるみと体重の最大30%の損失、図13D)。繁殖中、雄と雌は排卵と排卵の近くに関する情報を提供する特定の行動を表示します。R.ムスコサの場合、女性が卵巣に近い兆候は、女性がハンドスタンドに入ることから始まる。
アヌランとカウデートへの超音波技術の適用は、卵の有無の診断を可能にし、卵子が発達した卵子の完全または部分的な放出に関連していたかどうか。したがって、この方法は、腹部皮膚の透明性、または表皮の一貫性によって変化する視覚化技術を介して重力/非重力状態を決定することに限定されることなく、生殖状態のより完全かつ正確な評価を提供します。異なる両生類種。超音波は、動物に対する比較的容易で、ほとんどストレスを伴い(図5および図13)、生殖周期を特徴付け、生殖状態4を決定するために使用することができる。種に精通することが重要です。しかし、この研究は、ネクトゥルスとR.ムスコサが生殖段階の同様の分類を可能にする生殖パターンにおいて共通の発達徴候を共有することを示した(図5)。この技術を通じて、卵の発達は捕虜ネクトゥルスとR.ムスコサで高く、これらの種は両方とも季節パターンに従っているという証拠があります。これらの現象の理由は不明であり、さらなる調査を必要としますが、超音波を使用せずに、卵子の保持や部分的な卵巣などの卵巣機能不全のいくつかの領域は検出されなかったでしょう。この技術への将来のアプリケーションは、任意の年に雌を選択する必要があるかどうか、および卵巣が完了しているかどうかを決定するために使用されます。
R.muscosaで提示されたような採血プロトコルは、効果的であり、動物に最小限の苦痛を引き起こすが、捕虜および野生の捕獲されたアヌラン(Calatayud、未発表)でホルモンプロファイルを研究するのに最適である。現在まで、捕虜R.ムスコサの年間ホルモンプロファイルに関する情報は存在しないため、ホルモンが健康と生殖にどのように影響しているかについての知識はありません。さらに、この種の雌が年間ブリーダーではないかもしれないという証拠で、ホルモンプロファイリングは卵巣周期を追跡するための別の方法になります。超音波と一緒に、ホルモン分析は、女性が卵巣の準備ができているかのより良い予測につながる可能性があります。さらに、過去1年間に、捕虜R.ムスコサ集団におけるインターセックスの2例が文書化されている。さらに、親指パッドの開発は、古い創設女性の一部に記載されています。この理由は現在調査中ですが、最初の結果は、テストステロンのレベルの変化に関連する可能性があることを示唆しています (Calatayud, 未発表).異なる年齢の女性の識別ホルモンサイクルは、女性が男性に関連する二次性的特徴を開発する理由と、これが高齢化人口で期待されるかどうかについて理解するのに役立ちます。
外因性ホルモン療法は、捕虜両生類で頻繁に遭遇する生殖機能障害を克服するために使用されています。しかし、本研究におけるR.ムスコサおよびネクトゥルス集団の両方について、ホルモン治療と対照雌の間の卵巣の有意な差は、それぞれ2年および5年の期間にわたって検出されなかった。これは、ホルモン投与プロトコル、用量、プライミングおよび使用されるホルモンの組み合わせが種に対して十分ではなかったことを示している可能性があります。個々の女性の生殖履歴の詳細な分析は、R.ムスコサが毎年の繁殖を経験しないかもしれないことを示唆しています, また、治療された女性で観察されるホルモン効果の欠如を説明することができます.一定の割合の女性が毎年一貫して繁殖をスキップしているので、種の自然史を理解することは、外因性ホルモンの必要性があるかどうか、そしてそれらが最も効果的である可能性があるかどうかを判断するのに役立ちます。この記事で概説する手順は、多くの種(表1)に適用することができ、5gから150gの範囲のアヌラン用です。より大きな動物は、異なる注射器と針ゲージを必要とする場合があります。注射の場所は、筋肉内、食皮内、皮下注射または皮内注射を必要とするいくつかのホルモンによって異なります(図7)。
卵胞目の目的のための手術は、胚学的研究のための卵母細胞を得るために様々な両生類種で使用される一般的な方法です。卵子保存術はまた、集団制御および卵の保持などの医学的問題のために示されるかもしれない。卵母細胞の採取が研究目的で行われる部分的な卵性腫瘍の場合、手術は動物が生殖されたままであることを確認しなければならない。PGF2αの投与は、女性R.ムスコサにおける卵の保持を解決する上でいくつかの約束を示している。いくつかの個体では、PGF2αは以前に保持された卵の完全な堆積を引き起こしたが、他の部分堆積のみがすべての卵を除去するために手動剥取を必要とする起こった。PGF2αは、R.ムスコサにおける卵保持手術の代替として役立つかもしれないが、他の両生類における同様の病理状態を改善する能力は、種特異的な検証を必要とする。アヌランまたはカウデート患者に外科的介入が義務付けられている場合、切開が行われる前に十分な麻酔の平面を確保する必要があります。この研究で概説されているように、各タキサに対する規範的な誘導および回復応答を評価し、監視するためには、直感的な観察スキルが必要です。特定の解剖学、適切な外科的アプローチ、無限り、穏やかな組織操作および適切な術後管理に精通したら、生殖手術は圧倒的な障害をもたらさない。
The authors have nothing to disclose.
ナタリー・カラタユドは、バーバラ・デュラント博士に超音波の訓練と援助を行い、SDZGの私の研究アソシエイトポジションに資金援助を授与してくれたエクスプラドラ・デ・イムブルズ(EISA)に感謝したいと思います。原稿に関するコメントと公式のレビュー担当者(彼らが誰であろうと)にカイリー・ケーン博士に感謝します。写真を提供するためのサンディエゴ動物園保全研究所の2018サマーフェローのジョナサン・デインのおかげで(図1A,B)。モニカ・ストゥープスは、動物園と水族館保護基金とディズニー・ワールドワイド・コンサベーション・ファンドに対し、捕虜のネクチュラス人口を確立するための財政支援を行うための感謝の意を表します。また、両生類の擁護者であるアイリス・デ・ラ・モットさんからの私的寄付も通じて支援を受けました。クリストファー・デチャント氏とマーク・キャンベル博士に感謝の気持ちを述べました。
GE logiq Book XP and 8C-RS probe 4e10 MHz GE Medical Systems | GE medical systems | GE logiq Book XP | Ultrasound |
Aloka 500 7.5mHz linear or IBEX multi-frequency (10-6mHz) micro-convex | GE medical systems | 8C-RS (10 MHz) | Ultrasound probe |
BD disposable U-100 insulin syringe (28-29 G needle) | Mettler Electronics Corp CA | Sonigel | Ultrasound gel (water soluble, salt-free) |
Hormone | |||
Gonadotropin releasing hormone | BACHEM | 4012028 | synonym: [Des-Gly10, D-Ala6, Pro-NHEt9]-GnRH acetate abbreviation: GnRH |
Lutenizing hormone releasing hormone | BACHEM, Sigma-Aldrich | 4033013; L1898 | synonym: Pyr-His-Trp-Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro-Gly-NH2 acetate salt; [D-Ala6}-LHRH acetate salt hydrate abbreviation: LHRH |
Human chorionic gonadotropin | BACHEM, Sigma-Aldrich | 4030270, 4018894; C1063, CG5, CG10 | synonym: Chorionic gonadotropin-β (109-145)(109-119); Choriogonin, HCG (2,500IU, 5,000IU, 10,000IU) abbreviation: hCG |
Prostaglandin 2α | Sigma-Aldrich | P40424; | synonym: (5Z,9α,11α,13E,15S)-9,11,15-Trihydroxyprosta-5,13-dienoic acid tris salt, PGF2α−Tris; abbreviation: PGF2α |
Follicle-stimulating hormone | Sigma-Aldrich | F4021, F8174 | synonym: porcine, sheep abbreviation: FSH |
Progesterone | Sigma-Aldrich | 46665; P7556 | synonym: Vetranal; P4 water soluble abbreviation: P4 |
Pituitary extract | na | synonym: Check papers for amphibian species derivation abbreviation: PE |
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Pregnant Mare Serum Gonadotropin | Prospec; Lee Biosolutions; Sigma-Aldrich | HOR-272; 493-10; 9002-70-4 | synonym: Pregnant Mare Serum Gonadotropin abbreviation: PMSG |
Metaclopromide | Sigma-Aldrich | M0763 | synonym: 4-Amino-5-chloro-N-[2-(diethylamino)ethyl]-2-methoxybenzamide, Methoxychloroprocainamide abbreviation: MET |
Lucrin | BACHEM; Sigma-Aldrich | 4033014; L0399 | synonym: Leuprorelin acetate abbreviation: Lucrin |
Lutalyse | Pfizer | synonym: PGF2α – Dinoprost tromethamine abbreviation: Lut |
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Pimozide | Sigma-Aldrich | P1793 | synonym: 1-[1-[4,4-bis(4-Fluorophenyl)butyl]-4-piperidinyl]-1,3-dihydro-2H-benzimidazol-2-one abbreviation: PZ |
Amphiplex | see above | synonym: Gonadotropin releasing hormone + metoclopramide abbreviation: GnRH + MET |
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Ovopel | Ovopel | na | synonym: GnRHa + dopamine receptor antagonist (administered 1 pellet/ kg) abbreviation: Ovo |
Ovaprim | Pentair aquatic eco-systems | Ova10 | synonym: Salmon gonadotropin + domperidone abbreviation: Ova |
Domperidone | Sigma-Aldrich | D122 | synonym: 4-(5-Chloro-2-oxo-1-benzimidazolinyl)-1-[3-(2-oxobenzimidazolinyl)propyl]piperidine abbreviation: DOM |