Summary

Hele Mount immunofluorescens og follikel kvantificering af kulturperler mus æggestokke

Published: May 02, 2018
doi:

Summary

Vi præsenterer her, en protokol for at kvantificere follikler i kulturperler æggestokkene af unge mus uden seriel skæring. Brug hele orgel immunofluorescens og væv clearing, er fysiske skæring erstattet med optisk skæring. Denne metode til forberedelse af prøver og visualisering fastholder orgel integritet og letter automatiserede kvantificering af specifikke celler.

Abstract

Forskning inden for pattedyr reproduktiv biologi indebærer ofte, vurdere den generelle sundhed i æggestokke og testikler. Specifikt, i kvinder vurderes æggestokkene fitness ofte ved visualisering og kvantificere follikler og oocyter. Fordi æggestokken er en uigennemsigtig tredimensionale væv, kræver traditionelle metoder møjsommeligt udskæring af væv i talrige seriel sektioner for at visualisere celler i hele hele orglet. Desuden, fordi kvantificering af denne metode indebærer typisk, scorede kun et undersæt af de dele, adskilt af en oocyt omtrentlige diameter, det er udsat for unøjagtighed. Her, er en protokol, der beskrevet som i stedet udnytter hele organ væv clearing og immunfluorescens farvning af musen æggestokkene til at visualisere follikler og oocyter. I forhold til mere traditionelle tilgange, denne protokol er en fordel for visualisere celler i æggestokkene af mange årsager: 1) æggestokken forbliver intakt hele prøveforberedelse og behandling; 2) små æggestokke, som er vanskelige at sektion, kan undersøges med lethed; 3) cellulære kvantificering er mere let og præcist opnåede; og 4) hele orglet afbildet.

Introduction

For at studere cellulær sammensætning og morfologiske funktioner af pattedyr æggestokke, afhængige forskere ofte i vivo eksperimenter efterfulgt af immunohistological farvning af paraffin indlejret æggestokke. Mere for nylig om hele æggestokken orgel kultur har vist sig for at være et effektivt alternativ til at studere ovarie funktion1,2,3,4 , fordi teknikken kan være kombineret med bedre visualisering og kvantificering værktøjer. Traditionelt, afhænger analyse af æggestokkene morfologi voldsomme tredimensionale æggestokkene arkitektur fra indlejret serie paraffinsnit, men ud over at være besværlige og tidskrævende, seriefremstillede skæring paraffin indlejret væv ikke garanti for korrekt rekonstruktion af orglet, og sektionerne er ofte tabt eller mis bestilt i processen.

Ud over de tekniske udfordringer forbundet med seriel skæring, er der også forskelle i de metoder, der rutinemæssigt anvendes til at kvantificere follikel numre pr. æggestokken5,6. Den metodologiske variabilitet i øjeblikket anvendes forringer meta-analyse af ovariereserven på tværs af undersøgelser5,7. For eksempel, kan follikel tal fra forskellige forskningsartikler variere ved 10-fold eller mere mellem lignende udviklingsmæssige aldre inden for en bestemt stamme6. Disse store forskelle i rapporterede follikel kvantificering kan føre til forvirring og har hindret cross-undersøgelse sammenligninger. Eksperimentelt, traditionelle tilgange til hårsækken kvantificering fra seriel sektioner er udført ved at tælle follikler af et foruddefineret antal sektioner (fx hver femte, tiende, eller andre afsnit). Variation i hårsækken tæller ved hjælp af denne fremgangsmåde opstår ikke kun fra hyppighed i hvilke afsnit tælles, men også fra variationer i snittykkelse og teknisk erfaring til at generere serielle afsnit5,6. Ud over sin variation er en anden ulempe ved traditionelt væv skæring, skæring af små æggestokke fra unge dyr er især udfordrende og meget afhængige af væv orientering8.

Protokollen nedenfor beskriver et rutinemæssigt anvendes æggestokken kultur teknik1 men i høj grad forbedrer efter traditionelle follikel kvantificering ved at erstatte fysisk skæring med væv clearing og optisk kontinuerlig skæring ved hjælp af Konfokal mikroskopi8 ,9. Clearing ved hjælp af væv nedsænkning (uden brug af transkranial perfusion eller elektroforese) i en urea – og sorbitol-baseret løsning (f.eks. ScaleS(0)10) viste sig at være forenelig med immunfarvning og tilladt til reduktion af clearing tid uden at kompromittere dybde af billedbehandling. Andre rapporterede metoder (fx, ScaleA28,10, SeeDB11, ClearT12, og ClearT212) er enten mere tid forbruge eller Tillad ikke dybdegående optisk opløsning af prøven. Optisk skæring er fordelagtig, fordi det er mindre arbejdsintensive og vedligeholder orglet tredimensionale arkitektur7,8. En anden fordel ved denne tilgang er, at forberedelsen af prøverne ikke kræver dyre reagenser til at klare væv og kan udføres med relativ lethed.

Specifikt, protokollen beskrevet er blevet optimeret til kulturperler mus æggestokkene på postnatal dag fem men er blevet gennemført på æggestokkene spænder fra postnatal dag 0 – 10. Metoden gør brug af en æggestok kultur system som vævet naturligvis tillægger membranen som, det er kulturperler, lette orgel håndtering og manipulation. Kultur-systemet beskrevet kan bruges til at opretholde eksplanterede æggestokkene i op til 10 dage og at vurdere, hvordan forskellige eksperimentelle betingelser kan forstyrre oocyt overlevelse13. Kvantificering proceduren udføres ved hjælp af den ikke-kommercielle billedbehandling pakke FIJI-ImageJ14 og kan udføres på de fleste pc’er. Desuden kan billeder, der bruges til kvantificering gøres alment tilgængelig for det videnskabelige samfund, således at fremtidige meta-analyse.

Protocol

Cornell Universitys institutionelle Animal Care og brug udvalg (IACUC) har godkendt alle de metoder, der beskrives her, under protokollen 2004-0038 til JCS. 1. fremstilling af instrumenter og kultur medier Tørre arbejdsområdet rent med 10% blegemiddel og tillade blegemiddel til at forblive på området bordpladen i mindst 5 min. Efter 5 min, Fjern den overskydende blegemiddel med rene papirservietter og 70% ethanol (EtOH). Ren dissekere mikroskopet grundigt med 70% EtOH.Bemærk…

Representative Results

Denne protokol indeholder 6 store skridt efter dissektion af æggestokkene, som skitseret i figur 1. Figur 2 , Figur 3 , Figur 4 fremhæver de mest roman funktioner af denne protokol, som omfatter optimering af væv clearing til æggestokkene og hele væv oocyt kvantificering ved hjælp af FIJI-ImageJ. <strong class="…

Discussion

Studiet af pattedyr reproduktion kræver hjælp og kvantificere specialiserede celler, der ikke er rutinemæssigt indstillet til cellekultur. Men ex vivo kultur systemer er effektive på at opretholde en æggestok og follikel levedygtighed1,15. Under æggestokken kultur kræver vævet et større areal til udveksling af næringsstoffer gennem diffusion. Derfor, 5 – dages gammel mus æggestokkene er ideelle i størrelse og form for orgel kultur. Denne prot…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi takker Rebecca Williams og Johanna Dela Cruz fra Cornell BRC Imaging og Andrew Recknagel for nyttige forslag og teknisk bistand. Dette arbejde blev støttet til nationale kontorer i sundhed grant S10-OD018516 (til Cornell’s Imaging facilitet), T32HD057854 til J.C.B. og R01-GM45415 til J.C.S.

Materials

Micro dissecting scissor 4.5", straight, sharp points Roboz RS-5912 Micro dissecting scissor
Jewelers style forceps 4-3/8", style 5 Integra Miltex 17-305X Fine tip forceps
Micro Iris Scissors 4", straight, sharp points Integra Miltex 18-1618 Micro dissecting iris scissor or micro dissecting spring scissor
1X Minimal Essential Media (MEM) ThermoFisher Scientific 11090-081
Fetal Bovine Serium Corning 35011CV
HEPES (1M) Gibco 15630080
Antibiotic-Antimycotic (100X) Gibco 15240062 Used in Step 1.3.1
35mm Tissue Culture Treated Dish Corning 430165
Nunc™ 24-Well Carrier Plate for Cell Culture Inserts ThermoFisher Scientific 141006 Pore size: 8μm
Paraformaldehyde (PFA) Electron Microscopy Sciences 15710 16% solution
1X Phosphate-Buffered Saline (PBS) Gibco 10010023
Nutator mixer GyroTwister™ Labnet S1000-A-B three dimensional shaker
Normal Goat Serum VWR 103219-578
Bovine Serum Albumen (BSA) VWR 97061-416
Sodium Azide (NaN3) Sigma-Aldrich S2002-25G
Sodium borohydride solution (NaBH4) Sigma-Aldrich 452904-25ML Use the solution, rather than the tablet or powder form 
Polyvinyl Alcohol (PVA) Sigma-Aldrich P8136-250G Cold water soluble
Triton™ X-100 Sigma-Aldrich 93443-100ML polyethylene glycol tert-octylphenyl ether
Syringe filters ThermoFisher Scientific 725-2520 25mm
10mL Syringes BD 309695
Mouse anti-p63 antibody (4A4) Biocare Medical CM 163A Dilution 1:500
Rabbit anti-MVH antibody Abcam ab13840 Dilution 1:600
Alexa Fluor® goat anti-mouse 594 ThermoFisher Scientific A-11032 Dilution 1:1000
Alexa Fluor® goat anti-rabbit 488 ThermoFisher Scientific A-11034 Dilution 1:1000
4,6-Diamidino-2-phenylindole (DAPI)  ThermoFisher Scientific 62248
D-(-)sorbitol  Sigma-Aldrich 240850-100G
Glycerol Sigma-Aldrich G9012-100ML
Urea Sigma-Aldrich U5378-500G
Dimethyl sulfoxide (DMSO) Sigma-Aldrich D2650-5X10ML
FIJI-ImageJ Image processing software
Disposable plastic transfer pipettes VWR 414044-034

Referências

  1. O’Brien, M. J., Pendola, J. K., Eppig, J. J. A Revised Protocol for In Vitro Development of Mouse Oocytes from Primordial Follicles Dramatically Improves Their Developmental Competence. Biology of Reproduction. 68 (5), 1682-1686 (2003).
  2. Morgan, S., Campbell, L., Allison, V., Murray, A., Spears, N. Culture and Co-Culture of Mouse Ovaries and Ovarian Follicles. Journal of Visualized Experiments. (97), (2015).
  3. Livera, G., Rouiller-Fabre, V., Valla, J., Habert, R. Effects of retinoids on the meiosis in the fetal rat ovary in culture. Molecular and Cellular Endocrinology. 165 (1), 225-231 (2000).
  4. Livera, G., Petre-Lazar, B., Guerquin, M. -. J., Trautmann, E., Coffigny, H., Habert, R. p63 null mutation protects mouse oocytes from radio-induced apoptosis. Reproduction. 135 (1), 3-12 (2008).
  5. Tilly, J. L. Ovarian follicle counts – not as simple as 1, 2, 3. Reproductive Biology and Endocrinology. 1, 11 (2003).
  6. Bucci, T. J., Bolon, B., Warbritton, A. R., Chen, J. J., Heindel, J. J. Influence of sampling on the reproducibility of ovarian follicle counts in mouse toxicity studies. Reproductive Toxicology. 11 (5), 689-696 (1997).
  7. Skodras, A., Marcelli, G. Computer-Generated Ovaries to Assist Follicle Counting Experiments. PLOS ONE. 10 (3), e0120242 (2015).
  8. Malki, S., Tharp, M. E., Bortvin, A. A Whole-Mount Approach for Accurate Quantitative and Spatial Assessment of Fetal Oocyte Dynamics in Mice. Biology of Reproduction. 93 (5), (2015).
  9. Feng, Y., et al. CLARITY reveals dynamics of ovarian follicular architecture and vasculature in three-dimensions. Scientific Reports. 7, (2017).
  10. Hama, H., et al. ScaleS: an optical clearing palette for biological imaging. Nature Neuroscience. 18 (10), 1518-1529 (2015).
  11. Ke, M. -. T., Fujimoto, S., Imai, T. SeeDB: a simple and morphology-preserving optical clearing agent for neuronal circuit reconstruction. Nature Neuroscience. 16 (8), 1154-1161 (2013).
  12. Kuwajima, T., Sitko, A. A., Bhansali, P., Jurgens, C., Guido, W., Mason, C. ClearT: a detergent- and solvent-free clearing method for neuronal and non-neuronal tissue. Development. 140 (6), 1364-1368 (2013).
  13. Rinaldi, V. D., Hsieh, K., Munroe, R., Bolcun-Filas, E. M., Schimenti, J. C. Pharmacological Inhibition of the DNA Damage Checkpoint Prevents Radiation-Induced Oocyte Death. Genética. , (2017).
  14. Schindelin, J., et al. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).
  15. Obata, Y., Kono, T., Hatada, I. Oogenesis: Maturation of mouse fetal germ cells in vitro. Nature. 418 (6897), 497 (2002).
  16. Faire, M., et al. Follicle dynamics and global organization in the intact mouse ovary. Biologia do Desenvolvimento. 403 (1), 69-79 (2015).
  17. Byrne, C., Hardman, M. J. Whole-Mount Assays for Gene Induction and Barrier Formation in the Developing Epidermis. Epidermal Cells. , 127-136 (2005).
  18. Lauter, G., Söll, I., Hauptmann, G. Multicolor fluorescent in situ hybridization to define abutting and overlapping gene expression in the embryonic zebrafish brain. Neural Development. 6, 10 (2011).
  19. Laronda, M. M., et al. A bioprosthetic ovary created using 3D printed microporous scaffolds restores ovarian function in sterilized mice. Nature Communications. 8, (2017).
check_url/pt/57593?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Rinaldi, V. D., Bloom, J. C., Schimenti, J. C. Whole Mount Immunofluorescence and Follicle Quantification of Cultured Mouse Ovaries. J. Vis. Exp. (135), e57593, doi:10.3791/57593 (2018).

View Video