Summary

Hele Mount immunofluorescentie en follikel kwantificering van gekweekte muis eierstokken

Published: May 02, 2018
doi:

Summary

Hier presenteren we een protocol om te kwantificeren follikels in gekweekte eierstokken van jonge Muizen zonder seriële segmenteren. Met behulp van hele orgel immunofluorescentie en weefsel wissen, is fysieke segmenteren vervangen door optische segmenteren. Deze methode voor de bereiding van de monsters en visualisatie handhaaft integriteit van orgel en vergemakkelijkt geautomatiseerde kwantificering van specifieke cellen.

Abstract

Onderzoek op het gebied van zoogdieren reproductieve biologie brengt vaak evaluatie van de algehele gezondheid van eierstokken en teelballen. Met name bij vrouwtjes, wordt ovariële fitness vaak beoordeeld door visualiseren en kwantificeren van de follikels en eicellen. Omdat het vruchtbeginsel een ondoorzichtige drie-dimensionale weefsel is, vereisen traditionele benaderingen moeizaam het weefsel in talrijke seriële secties opsplitsen om te visualiseren van cellen in het gehele orgaan. Bovendien, omdat kwantificering door deze methode houdt meestal slechts een subset van de secties gescheiden door de geschatte diameter van een oöcyt scoren is het vatbaar voor onjuistheden. Hier, wordt een protocol beschreven dat in plaats daarvan maakt gebruik van hele orgel weefsel clearing en immunofluorescentie kleuring van muis eierstokken te visualiseren follikels en eicellen. Vergeleken met meer traditionele benaderingen, dit protocol is gunstig voor het visualiseren van de cellen binnen het ovarium voor tal van redenen: 1) het vruchtbeginsel blijft intact gedurende de bereiding van de monsters en verwerking; 2) kleine eierstokken, die moeilijk te sectie, kunnen worden onderzocht met gemak; 3) cellulaire kwantificering meer gemakkelijk en nauwkeurig gebeurt; en 4) het hele orgel beeld.

Introduction

Om het onderzoek naar de cellulaire samenstelling en morfologische kenmerken van zoogdieren eierstokken, afhankelijk wetenschappers vaak van in vivo experimenten gevolgd door immunohistological kleuring van paraffine ingesloten eierstokken. Meer recent echter hele eierstok orgel cultuur heeft bewezen een effectief alternatief voor het bestuderen van ovariële functie1,,2,,3,4 , omdat de techniek kan gepaard gaan met betere visualisatie en kwantificering tools. Traditioneel, analyse van ovariële morfologie is afhankelijk van reconstructie driedimensionale ovariële het platform van paraffine ingesloten seriële secties, maar naast het feit dat moeizaam en tijdrovend, serieel afdelen paraffine ingesloten weefsel garantie niet juiste reconstructie van het orgel en secties zijn vaak verloren of verkeerd besteld in het proces.

Naast de technische uitdagingen in verband met seriële afdelen, zijn er ook variaties in de gehanteerde routinematig kwantificeren follikel nummers per eierstok5,6. De methodologische variabiliteit momenteel gebruikt schaadt meta-analyse van ovariële reserve over studies5,7. Follikel nummers uit verschillende onderzoeksartikelen kan bijvoorbeeld variëren door 10-fold of meer tussen soortgelijke developmental leeftijden binnen een specifieke stam6. Deze grote verschillen in de gerapporteerde follikel kwantificering kunnen leiden tot verwarring en cross-studie vergelijkingen hebben gestaan. Experimenteel, traditionele benaderingen follikel kwantificering van seriële secties worden uitgevoerd door het tellen van de follikels van een vooraf gedefinieerde aantal secties (b.v., elke vijfde, tiende, of een andere sectie). Variabiliteit in de follikel graven met behulp van deze aanpak ontstaat niet alleen uit de periodiciteit in welke secties worden geteld maar ook uit de variaties in de dikte van de sectie, en technische ervaring bij het genereren van seriële secties5,6. Naast haar variabiliteit is een ander nadeel van traditionele weefsel segmenteren dat het segmenteren van kleine eierstokken van jonge dieren vooral een uitdaging en sterk afhankelijk is van een weefsel geaardheid8 is.

Het onderstaande protocol beschrijft een routinematig gebruikte eierstok cultuur techniek1 maar sterk verbetert bij traditionele follikel kwantificering te vervangen door fysieke segmenteren met weefsel clearing en optische afdelen met behulp van de confocal microscopie8 ,9. Wissen met behulp van weefsel onderdompeling (zonder de noodzaak voor transcraniale perfusie of voor elektroforese) in een ureum en sorbitol-gebaseerde oplossing (b.v., ScaleS(0)10) bewezen compatibel met de immunokleuring en toegestaan voor de vermindering van clearing tijd zonder diepte voor imaging. Andere gemelde methoden (b.v., ScaleA28,10, SeeDB11, ClearT12, en ClearT212) bevinden zich meer tijd consumeren of niet toestaan grondig optische resolutie van het monster. Optische segmenteren is voordelig, omdat het is minder arbeidsintensief en het orgel van driedimensionale het platform7,8 onderhoudt. Een ander voordeel van deze aanpak is dat de voorbereiding van de monsters geen dure reagentia vereist te wissen van het weefsel en kan worden uitgevoerd met relatief gemak.

Met name het protocol beschreven is geoptimaliseerd voor gekweekte muis eierstokken op postnatale dag vijf maar werd uitgevoerd op de eierstokken variërend van postnatale dag 0 – 10. De methode maakt gebruik van een eierstok cultuur systeem waarin het weefsel natuurlijk aan het membraan waarop het is gekweekt hecht, orgel behandeling en manipulatie te vergemakkelijken. Het systeem van de cultuur zoals beschreven kan worden gebruikt om transplanteren eierstokken voor maximaal 10 dagen en te beoordelen hoe verschillende experimentele omstandigheden kunnen interfereren met de oöcyt overleving13. De kwantificering beschreven procedure wordt uitgevoerd met behulp van de niet-commerciële pakket FIJI-ImageJ14 voor beeldverwerking en kan worden uitgevoerd op de meeste personal computers. Bovendien kunnen beelden gebruikt voor kwantificering wijd-beschikbaar gemaakt te worden voor de wetenschappelijke gemeenschap, waardoor voor toekomstige meta-analyse.

Protocol

Cornell University’s institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC) heeft ingestemd met alle methoden beschreven hier, onder protocol 2004-0038 bij JCS. 1. voorbereiding van instrumenten en kweekmedia Veeg het werkgebied met 10% bleekwater schoon en laat het bleekmiddel te blijven op het oppervlak gebied werk voor ten minste 5 min. Na 5 min, verwijder het overtollige bleekmiddel met schone papieren handdoeken en 70% ethanol (EtOH). Schoon het ontleden Microscoop grondig met 70…

Representative Results

Dit protocol omvat 6 belangrijke stappen volgen dissectie van de eierstokken, zoals uiteengezet in Figuur 1. Figuur 2 , Figuur 3 , Figuur 4 wijzen op de meest nieuwe kenmerken van dit protocol, die omvatten de optimalisatie van weefsel voor eierstokken en hele weefsel oöcyt kwantificering met behulp van FIJI-ImageJ w…

Discussion

De studie van zoogdieren reproductie vereist gebruiken en kwantificeren van gespecialiseerde cellen die niet routinematig vatbaar voor celkweek. Ex vivo cultuur systemen zijn echter effectief bij het handhaven van de eierstok en follikel levensvatbaarheid1,15. Tijdens de eierstok cultuur vereist het weefsel een groter oppervlak voor uitwisseling van voedingsstoffen via diffusie. Daarom 5 – dagen oude muis eierstokken zijn ideaal in grootte en vorm voor o…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wij danken Rebecca Williams en Johanna Dela Cruz van de Cornell BRC Imaging en Andrew Recknagel voor nuttige suggesties en technische bijstand. Dit werk werd gesteund aan de nationale instituten van gezondheid subsidie S10-OD018516 (naar Cornell’s Imaging Facility), T32HD057854 tot J.C.B. en R01-GM45415 naar 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