Summary

Tutta Monte immunofluorescenza e quantificazione del follicolo delle ovaie coltivati del topo

Published: May 02, 2018
doi:

Summary

Qui, presentiamo un protocollo per quantificare i follicoli nelle ovaie colte di giovani topi senza sezionamento seriale. Mediante immunofluorescenza di intero organo e tessuto di compensazione, sezionamento fisico viene sostituito con sezionamento ottico. Questo metodo di preparazione del campione e visualizzazione mantiene l’integrità dell’organo e facilita la quantificazione automatizzata di cellule specifiche.

Abstract

Ricerca nel campo della biologia riproduttiva nei mammiferi spesso coinvolge valutare la salute generale delle ovaie e testicoli. In particolare, nelle femmine, fitness ovarico è spesso valutata da visualizzare e quantificare i follicoli e gli ovociti. Perché l’ovaio è un tessuto tridimensionale opaco, gli approcci tradizionali richiedono faticosamente affettare il tessuto in numerose sezioni di serie al fine di visualizzare le cellule in tutto l’intero organo. Inoltre, poiché la quantificazione di questo metodo implica, generalmente, segnando solo un sottoinsieme delle sezioni separate dal diametro approssimativo di un ovocita, è incline ad inesattezza. Qui, un protocollo è descritto che invece utilizza organo intero tessuto compensazione e colorazione di immunofluorescenza delle ovaie del mouse per visualizzare i follicoli e gli ovociti. Rispetto ad approcci più tradizionali, questo protocollo è vantaggioso per la visualizzazione di celle all’interno dell’ovaio per numerose ragioni: 1) l’ovaio rimane intatto in tutta la preparazione del campione e trattamento; 2) piccole ovaie, che sono difficili da sezione, possono essere esaminate con facilità; 3) cellulare quantificazione avviene più facilmente e con precisione; e 4) l’intero organo imaged.

Introduction

Al fine di studiare la composizione cellulare e caratteristiche morfologiche delle ovaie dei mammiferi, gli scienziati spesso si affidano in vivo esperimenti seguiti dalla macchiatura immunohistological delle ovaie di paraffina. Più recentemente comunque, coltura di organo intero ovaio ha dimostrato di essere un’alternativa efficace per studiare la funzione ovarica1,2,3,4 perché la tecnica può essere accoppiata con migliore visualizzazione e strumenti di quantificazione. Tradizionalmente, analisi della morfologia ovarica dipende dalla ricostruzione tridimensionale ovarico architettura dalla paraffina sezioni di serie, ma, oltre ad essere laboriosa e richiede tempo, sezionamento in serie del tessuto paraffina non garanzia di ricostruzione adeguata dell’organo, e sezioni sono spesso persi o mis-ordinati nel processo.

Oltre le sfide tecniche associate di sezionamento seriale, ci sono inoltre variazioni nei metodi abitualmente utilizzati per quantificare numeri follicolo per ovaia5,6. La variabilità metodologica attualmente utilizzata altera la meta-analisi della riserva ovarica attraverso studi5,7. Ad esempio, numeri di follicolo da articoli di ricerca diversi possono variare da 10 volte o più tra simili età inerente allo sviluppo all’interno di un ceppo specifico6. Queste grandi differenze nella quantificazione riferito follicolo possono portare a confusione e hanno ostacolato i confronti Croce-Studio. Sperimentalmente, gli approcci tradizionali alla quantificazione del follicolo da sezioni di serie vengono eseguiti da follicoli di un numero predeterminato di sezioni di conteggio (ad esempio, ogni quinto, decimo, o altra sezione). Variabilità nei conteggi di follicolo utilizzando questo approccio deriva non solo dalla periodicità in quali sezioni sono contati, ma anche da variazioni di spessore della sezione e l’esperienza tecnica nella generazione di sezioni di serie5,6. Oltre alla sua variabilità, un altro svantaggio del taglio di tessuto tradizionale è che il sezionamento delle ovaie piccole dagli animali giovani è particolarmente difficile e dipende molto dal tessuto orientamento8.

Il protocollo sottostante descrive un ovaio ordinariamente usato cultura tecnica1 ma migliora notevolmente sulla quantificazione del follicolo tradizionale sostituendo sezionamento fisico con il tessuto di compensazione e sezionamento ottico mediante microscopia confocale8 ,9. Pulizia con immersione del tessuto (senza la necessità di transcranial aspersione o elettroforesi) in un – e sorbitolo-a base di urea soluzione (ad es., ScaleS(0)10) si è rivelato compatibile con immunostaining e ammessi per la riduzione del tempo di compensazione senza compromettere la profondità dell’imaging. Altri metodi segnalati (ad es., ScaleA28,10, SeeDB11, clean12e ClearT212) sono più tempo che consumano o non consentono approfondita risoluzione ottica del campione. Sezionamento ottico è vantaggioso perché è meno laborioso e mantiene l’architettura tridimensionale7,8 dell’organo. Un altro vantaggio di questo approccio è che la preparazione dei campioni non richiede costosi reagenti per cancellare il tessuto e può essere condotta con relativa facilità.

In particolare, il protocollo descritto è stato ottimizzato per le ovaie coltivati del topo al quinto giorno postnatale ma è stato condotto su ovaie che vanno dal giorno postnatale 0 – 10. Il metodo si avvale di un sistema di cultura dell’ovaia in cui il tessuto naturalmente si attacca alla membrana su cui è coltivato, facilitando l’utilizzo dell’organo e manipolazione. Il sistema di cultura descritto può essere utilizzato per mantenere explanted ovaie per fino a 10 giorni e di valutare come le diverse condizioni sperimentali possono interferire con ovocita sopravvivenza13. La procedura di quantificazione descritta viene eseguita utilizzando il pacchetto FIJI-ImageJ14 di elaborazione delle immagini non commerciali e può essere condotta sulla maggior parte dei personal computer. Inoltre, immagini utilizzate per la quantificazione possono essere reso ampiamente disponibile per la comunità scientifica, consentendo in tal modo futura meta-analisi.

Protocol

Cornell University istituzionale Animal Care ed uso Committee (IACUC) ha approvato tutti i metodi descritti qui, sotto protocollo 2004-0038 JCS. 1. preparazione di strumenti e mezzi di coltura Pulire l’area di lavoro pulito con candeggina al 10% e lasciare che la candeggina rimanere sulla superficie della zona di lavoro per almeno 5 min. Dopo 5 minuti, rimuovere la candeggina in eccesso con carta pulita asciugamani e 70% di etanolo (EtOH). Pulire il microscopio per dissezione accurat…

Representative Results

Questo protocollo comprende 6 fasi principali dopo la dissezione delle ovaie, come indicato nella Figura 1. Figura 2 , Figura 3 , Figura 4 evidenziare le caratteristiche più innovative del presente protocollo, che includono l’ottimizzazione del tessuto di compensazione per le ovaie e la quantificazione di ovocita int…

Discussion

Lo studio della riproduzione dei mammiferi richiede utilizzando e quantificare le cellule specializzate che non sono ordinariamente favorevoli alla coltura delle cellule. Tuttavia, sistemi di coltura ex vivo sono efficaci a mantenere dell’ovaia e del follicolo vitalità1,15. Durante la coltura di ovaio, il tessuto richiede una maggiore superficie per lo scambio di sostanze nutritive tramite diffusione. Di conseguenza, 5 – giorno vecchio mouse ovaie sono …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ringraziamo Rebecca Williams e Johanna Dela Cruz da BRC di Cornell, l’Imaging e Andrew Recknagel per utili suggerimenti e assistenza tecnica. Questo lavoro è stato supportato da istituti nazionali di sovvenzione di salute S10-OD018516 (per Imaging Facility cornelliano), T32HD057854 a j.c.b. e R01-GM45415 per 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

References

  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. Genetics. , (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. Developmental Biology. 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).
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Cite This Article
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).

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