Summary

Точное перечисление фолликула в яичниках взрослых мышей

Published: October 16, 2020
doi:

Summary

Здесь мы описываем, сравниваем и противопоставляем два различных метода точного подсчета фолликулов фиксированных тканей яичников мыши.

Abstract

Сексуально размножающиеся самки млекопитающих рождаются с их пожизненным запасом яйцеклеток. Незрелые, тихие яйцеклетки находятся в изначальных фолликулах, единице хранения женской зародышевой линии. Они не являются возобновляемыми, поэтому их число при рождении и последующие темпы потерь в значительной степени диктует женскую плодородную продолжительность жизни. Точная количественная оценка количества изначальных фолликулов у женщин и животных имеет важное значение для определения воздействия лекарственных средств и токсикантов на резерв яичников. Необходимо также оценить необходимость и успех существующих и новых методов сохранения фертильности. В настоящее время не существует методов точного измерения количества изначальных фолликулов, включающих резерв яичников у женщин. Кроме того, получение ткани яичников от крупных животных или исчезающих видов для экспериментов часто не представляется возможным. Таким образом, мыши стали важной моделью для таких исследований, и способность оценивать изначальные числа фолликулов в целых яичниках мыши является критическим инструментом. Тем не менее, сообщения об абсолютных числах фолликулов в яичниках мыши в литературе весьма изменчивы, что затрудняет сравнение и/или репликацию данных. Это связано с рядом факторов, включая напряжение, возраст, группы лечения, а также технические различия в методах подсчета занятых. В этой статье мы предоставляем пошаговое учебное руководство по подготовке гистологических разделов и подсчету изначальных фолликулов в яичниках мыши с использованием двух различных методов: стереологии, которая опирается на метод фракционной/оптической препаратора; и метод прямого подсчета. Некоторые из ключевых преимуществ и недостатков каждого метода будут выделены таким образом, чтобы можно было улучшить воспроизводимость в полевых условиях и дать исследователям возможность выбрать наиболее подходящий метод для своих исследований.

Introduction

Незрелые, меиотически арестованных яйцеклеток, хранящихся в изначальных фолликулов в яичнике являются единицей хранения для женской зародышевой линии и составляют пожизненный резерв яичников человека. Изначальные номера фолликулов снижаются естественным образомс возрастом 1, или же, может быть преждевременно истощены после воздействия экзогенных химических веществ, в том числе некоторые фармацевтические препараты и экологические токсиканты в воздухе, пище и воде2. Учитывая, что изначальное число фолликулов является конечным, количество и качество фолликулов, присутствующих в яичнике в значительной степени определить женскую плодовитости и здоровья потомства. Таким образом, точная количестве изначальных фолликулов у женщин имеет важное значение для оценки внецелевых воздействий экзогенных оскорблений на резерв яичников.

У женщин анализ всего яичника, как правило, не возможно, поэтому неинвазивные суррогатные меры резерва яичников должны быть использованы в клинических условиях. Анти-Mϋllerian гормона (AMH) является наиболее широко используемым суррогатным биомаркером клинически3. Уровни АМГ сыворотки часто измеряются у женщин преклонного материнского возраста или до и после лечения рака, например, химиотерапии. Тем не менее, AMH производится растущими фолликулами, а не изначальными фолликулами, и, таким образом, уровни сыворотки не сообщают об абсолютном количестве изначальных фолликулов.

При отсутствии методов точного определения количества изначальных фолликулов у женщин на месте, подсчет фолликуловяичников в мелких животных моделях, таких как грызуны, остается важным инструментом исследования для оценки степени, с помощью которой экзогенные оскорбления влияют на изначальные фолликулы и, следовательно, плодовитости. К сожалению, хотя, доклады по всей литературе изначальных фолликулов номера в моделях грызунов являются весьмапеременной 4. Одной из основных причин этого являются широко используемые технические различия в методе подсчета голосов. Преимущественно, Есть два различных методов, описанных в литературе для перечисления изначальных фолликулов у мышей. К ним относятся стереология, которая использует метод оптического препаратора фракциотора, и прямые отсчеты фолликулов.

Стереология широко рассматривается золотой стандарт, как он использует систематические равномернойслучайной выборки 5, что делает его наиболее точным методом количественной изначальной числа фолликула в целом мыши, или крысыяичников 4,6,7. Стереология непредвзята, так как она объясняет трехмерную структуру объекта интереса8. Используя метод оптического рассечения/фракционного метода, три уровня выборки применяются для количественной оценки изначальных фолликулов с использованием толстых секций тканей (например, 20 мкм) в пределах известной доли от общего яичника мыши. Во-первых, выбран интервал отбора проб (например, каждый 3-й раздел) при случайном запуске (выборка фракции 1, f1)4. Разделы затем пробы в систематической, равномерной манере с этого момента через весь яичник. Затем, непредвзятый подсчет кадра накладывается на секцию яичников и постепенно перемещается по определенной, рандомизированной сетке подсчета (выборка фракция 2, f2)8. Наконец, известная доля толщины секции оптически пробы (например, 10 мкм) и фолликулы в этой области учитываются (выборка фракции 3, f3)4. Количество необработанных фолликулов умножается на обратные эти фракции выборки для получения конечного значения. Этот метод требует экспертной подготовки и оборудования, в том числе микроскопа с моторизованной стадией, управляемой стереологическим программным обеспечением. Ткани должны быть сохранены в специализированной фиксатор Буин, и встроенные в гликольметакрилат смолы, чтобы для толстых секций ткани, которые будут сокращены с помощью микротома гликольметакрилат смолы со стеклянным ножом. Этот метод предназначен для учета усадки тканей и деформации, чтобы наилучшим образом сохранить трехмерную морфологическую структуру яичников ифолликулов 9.

Прямой подсчет фолликулов является наиболее часто используемым методом подсчета фолликулов10. Можно использовать более распространенные фиксаторы (т.е. формалин), за которыми следует встраивание парафинового воска и исчерпывающее последовательное сечение с использованием стандартного микротома толщиной от 4 до 6 мкм. Фолликулы систематически подсчитываются во всей секции тканей через определенный интервал, а затем умножаются на обратный интервал выборки для получения общей оценки фолликула. Этот метод быстрый, простой, может быть выполнен с использованием архивных тканей, и подготовлен с использованием стандартных гистологических методов. Для этого требуется только световой микроскоп со стандартными возможностями визуализации. Однако, несмотря на эти преимущества, прямой подсчет фолликулов не хватает точности и строгих параметров подсчета стереологии, что делает его более склонным к следователю предвзятости. Кроме того, ткани могут подвергаться усадки и деформации во время обработки, нарушая целостность и морфологию яичников и тем самым делая классификацию фолликулов и количественной оценки трудно.

Цель этой статьи состоит в том, чтобы описать два широко используемых метода количественной оценки числа изначальных фолликулов в яичниках мыши: стереология и прямой подсчет фолликулов. Мы предоставим подробные протоколы для этих двух методов и подчеркем некоторые из их сильных и слабых сторон, с тем чтобы повысить воспроизводимость в нашей области и позволить исследователям принять обоснованное решение о наиболее подходящем методе подсчета для своих исследований.

Protocol

Яичники были собраны у самок мышей C57BL6J. Все процедуры и эксперименты на животных были проведены в соответствии с Австралийским кодексом практики NHMRC по уходу и использованию животных и одобрены Комитетом по этике животных исследовательской платформы Monash Animal. ПРИМЕЧАНИ?…

Representative Results

Была использована хорошо охарактеризованная модель истощения фолликула, при которой молодым взрослым самшам вводили разовую дозу циклофосфамидной химиотерапии, или солевой контроль транспортного средства (n’5/group), и оба яичника были собраны с каждого животного после 48 часов. Один яичн…

Discussion

В этой статье приводится пошаговой протокол для техники золотого стандарта для перечисления мышей изначальных фолликулов, стереологии и более часто используемого метода прямого подсчета фолликулов. Химиотерапия была использована для сравнения и контраста результаты, полученные из ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Эта работа стала возможной благодаря поддержке оперативной инфраструктуры правительства штата Виктория и австралийского правительства NHMRC IRIISS и при поддержке Национального совета по здравоохранению и медицинским исследованиям (ALW #1120300) и Австралийского исследовательского совета (KJH #FT190100265). Авторы хотели бы отметить техническую поддержку исследовательской платформы Monash Animal Research Platform, платформы Гистологии Монаша и объекта микровизии Монаш.

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Ristic, N., et al. Maternal dexamethasone treatment reduces ovarian follicle number in neonatal rat offspring. Journal of Microscopy. 232 (3), 549-557 (2008).
  7. 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).
  8. Brown, D. L. Bias in image analysis and its solution: unbiased stereology. Journal of Toxicologic Pathology. 30 (3), 183-191 (2017).
  9. 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).
  10. Tilly, J. L. Ovarian follicle counts–not as simple as 1, 2, 3. Reproductive Biology and Endocrinology. 1, 11 (2003).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Winship, A. L., et al. The PARP inhibitor, olaparib, depletes the ovarian reserve in mice: implications for fertility preservation. Human Reproduction. , (2020).
  14. 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).
  15. Nguyen, Q. N., et al. Cisplatin- and cyclophosphamide-induced primordial follicle depletion is caused by direct damage to oocytes. Molecular Human Reproduction. , (2019).
  16. Gundersen, H. J., Jensen, E. B. The efficiency of systematic sampling in stereology and its prediction. Journal of Microscopy. 147, 229-263 (1987).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Omari, S., et al. Mcl-1 is a key regulator of the ovarian reserve. Cell Death and Disease. 6, 1755 (2015).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. Sonigo, C., et al. High-throughput ovarian follicle counting by an innovative deep learning approach. Scientific Reports. 8 (1), 13499 (2018).
  27. 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).
  28. 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).

Play Video

Cite This Article
Winship, A. L., Sarma, U. C., Alesi, L. R., Hutt, K. J. Accurate Follicle Enumeration in Adult Mouse Ovaries. J. Vis. Exp. (164), e61782, doi:10.3791/61782 (2020).

View Video