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电流原神经科学。作者手稿;PMC 2010年7月1日发布。
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美国国立卫生研究院:尼姆斯141124
PMID:19575469

评估小鼠的生殖状态/阶段

摘要

啮齿类动物的短生殖周期被称为发情周期,这使它们成为研究生殖周期变化的理想动物模型。文献中关于发情周期的大多数数据都是从大鼠身上获得的,因为它们易于操作,并且表现出清晰明确的发情周期。然而,使用基因敲除小鼠进行的实验数量增加,也需要确定它们的发情周期,因为可能会出现生育问题。在小鼠和大鼠中,发情周期阶段的识别是基于在阴道分泌物中观察到的细胞类型的比例。本单元的目的是为快速准确地确定小鼠发情周期阶段提供指导。

索引的关键术语:发情周期,小鼠,阴道涂片,阴道湿

人类的生殖周期称为月经周期,持续约28天,而啮齿类动物的这一周期称为发情周期,持续大约4-5天。所有哺乳动物的繁殖成功取决于下丘脑-垂体-性腺轴的功能。女性中隔区和下丘脑中的促性腺激素释放激素(GnRH)神经元将轴突发送至正中隆起。在那里释放的GnRH到达垂体前叶,在那里促性腺激素被刺激分泌黄体生成激素(LH)和卵泡刺激激素(FSH)。在外周循环中,这些激素刺激卵巢中的特定细胞,导致排卵。卵巢卵泡分泌雌激素(E2),到达下丘脑。大多数时候,E2的血浆浓度很低。然而,在排卵前期,E2分泌达到峰值,GnRH神经元受到刺激(Sarkar等人,1976年弗里曼,1994年). E2似乎通过中间神经元间接调节GnRH神经元。然而,在这一领域有许多问题需要回答。重要的是,由于E2具有多种作用,不仅在神经内分泌领域提出了问题,而且在神经科学(例如突触可塑性、记忆和学习以及神经变性疾病)以及研究心脏和/或肾功能、钠和水平衡等领域也提出了问题。

短的周期长度使啮齿类动物成为研究繁殖周期中发生的变化的理想动物模型,历史上大鼠一直是被选择的模型。大鼠显示,大多数时间,周期规则;它们易于操作;即使在动物设施中有常规压力,循环也不会轻易中断。然而,随着小鼠品系的使用不断增加,对研究人员来说,了解小鼠的发情周期至关重要,事实上,许多基因敲除小鼠可能表现出青春期/生育能力的变化,而这些变化只会影响基因敲除品系的维持。很少有关于小鼠发情周期的研究发表。发情周期的各个阶段不像大鼠那样肉眼可见,处理老鼠需要更加小心,因为它们的攻击行为。许多涉及生殖和神经内分泌系统的研究已经在基因敲除小鼠中进行,而对照组通常涉及卵巢切除和卵巢类固醇替代模型。这个模型运行良好,可以回答许多问题,但在某些实验中,完整的动物可能是最佳选择。

在涉及生殖系统和发情周期对非生殖功能影响的研究中,阴道涂片细胞学用于确定发情周期的阶段(Long&Evans,1922年). 该方法根据阴道涂片中观察到的三种细胞类型(上皮细胞、角化细胞和白细胞)的比例预测发情周期。因此,本单元的目的是提供快速准确收集阴道涂片和测定小鼠发情周期阶段的方案(马可德斯,2002年).

本单元详细描述了小鼠发情周期的各个阶段(参见发情周期阶段和激素注意事项的描述)。因为涉及动情周期的实验是在青春期后的动物身上进行的,所以包括了确定阴道开口(VO)的程序(见基本方案1),然后描述了如何操纵雌性小鼠、获取阴道分泌物和确定动情周期阶段(见基本方案2)。

注:所有使用活动物的协议必须首先由机构动物护理和使用委员会(IACUC)审查和批准,并且必须遵循官方批准的实验动物护理和利用程序。

发情周期各阶段的描述和激素因素

小鼠和大鼠的完整发情周期发生在4或5天以上,可分为四个阶段。

1.发情期

在此阶段,有核上皮细胞占优势(图1a). 这些细胞可以集群出现,也可以单独出现。有时,样品中可能会出现一些角化细胞。这一阶段对应于排卵前一天,此时E2增加(Walmer等人,1992年)因此,在夜间,LH和FSH激增并排卵(Parkening等人,1982年).

保存图片、插图等的外部文件。对象名称为nihms141124f1.jpg

(A)发情前期小鼠未染色阴道分泌物的显微照片,主要由有核上皮细胞组成;(B) 发情期,无核角化细胞;(C) 发情期,由白细胞、角化细胞和有核上皮细胞三种类型的细胞组成;(D)间期,主要由白细胞组成。有核上皮细胞(N)、白细胞(L)、角化细胞(C)。

2.发情

这一阶段的显著特征是角化鳞状上皮细胞成簇出现(图1b). 没有可见的细胞核;细胞质呈颗粒状;形状不规则。E2在整个上午都保持升高,下午又回到基本水平(Walmer等人,1992年).

3.气象

在这个阶段,有多种细胞类型,主要是白细胞和少数有核上皮和/或角质化鳞状上皮细胞(图1c). 血浆E2浓度低(Walmer等人,1992年).

4.间期

这一阶段主要由白细胞组成(图1d). 在此阶段,E2水平开始增加(Walmer等人,1992年).

在发情期、动情间期和发情间期,LH和FSH的血浆循环较低(Parkening等人,1982年).

注:因为动物可能会表现出最初的处理压力,所以在分析的前三天可能很难区分发情周期的阶段。在这段时间之后,动物们开始习惯于操作,因此材料的收集趋于改善。

基本方案1:评估小鼠阴道开口

阴道开口是一种凋亡介导的事件(罗德里格斯等人,1997年)用作青春期开始的外部指标。它是雌二醇分泌增加的结果,可以通过向未成熟小鼠或大鼠注射雌二醇来刺激(Ojeda和Urbancki,1994年). 虽然大鼠的阴道开口与第一次排卵同时发生,但小鼠的阴道开口可能发生在第一次阴道角化和发情周期开始前10天(Nelson等人,1982年).

从24天到30天每天早上监测小鼠,记录小鼠阴道开口的年龄。通常通过对外阴的简单目视检查来检测开口。在小鼠中,阴道开口发生在26天左右。

材料

  • 23日龄雌性小鼠
  • 棉花球
  • 盐分0.9%
  1. 选择一种方法来识别每种动物。通常使用耳塞和脚趾夹。正确处理老鼠对减少老鼠的压力,同时保护处理者免受伤害(如咬伤)至关重要。
  2. 用占优势的手抓住尾巴底部抬起老鼠;然后,用另一只手抓住颈部(拇指和食指之间)松弛的皮肤。抬起动物并用一只手约束。[通过抬起鼠标,让鼠标用前肢抓住金属丝笼顶部或其他表面,然后操作人员可以抓住颈背(颈背)区域的皮肤,这会变得更容易。]翻转鼠标,使鼠标的重量停留在手掌中。通过将尾巴放在处理者的第四和第五个手指之间来限制鼠标的下半部(图2).
    保存图片、插图等的外部文件。对象名为nihms141124f2.jpg

    为分析阴道开口和收集阴道分泌物而采用的适当方法。用非惯用手抓住拇指和食指之间颈背松弛的皮肤,用一只手约束动物。然后将动物倒置在手掌中,并将尾巴放在处理者的第四个和第五个手指之间。

  3. 一旦用一只手抓住老鼠,用另一只手检查外阴,看看阴道是否完全打开(图3). 重要的是要确保没有分泌物堵塞阴道入口。因此,重要的是用一块蘸有生理盐水的棉花清洁外阴。
    保存图片、插图等的外部文件。对象名称为nihms141124f3.jpg

    大约26天大的小鼠阴道开口,显示阴道腔闭合(A,B)和阴道腔开放(C,D)。

基本方案2:收集和分析阴道分泌物(“湿涂片”)

本方案描述了一种快速获取用于分析啮齿动物发情周期阶段的材料的方法。因为发情周期的某些阶段很短(例如,发情后期),所以每天在同一时间收集材料很重要。如果本研究的目的是在不同阶段使用骑自行车的小鼠或测试药物对骑自行车的影响,则在操作之前应至少记录两个连续的基线周期。

材料

  • 耻骨后雌性小鼠(大约40天大)
  • 细端塑料吸管,端部内径1mm
  • 磷酸盐缓冲液盐水(PBS)或0.9%盐水(0.15M)
  • 10倍物镜光学显微镜
  • 清洁的幻灯片或打印的幻灯片
  1. 识别并抑制小鼠(参见BASIC PROTOCOL 1,图2). 将充满PBS或生理盐水(~10μL)的塑料吸管尖端放入阴道。用相同的PBS/生理盐水轻轻冲洗阴道三到五次(图4). 收集移液管尖端的最终冲洗液。A类容量为10μL的生理盐水可以收集足够的材料用于阴道细胞学观察
    保存图片、插图等的外部文件。对象名为nihms141124f4.jpg

    收集小鼠阴道分泌物。用处理者的非支配手将雌性小鼠束缚住后,用支配手将充满0.9%生理盐水或PBS的塑料吸管(~5mm)尖端插入小鼠阴道(a,详见b),冲洗液体以收集样品。

  2. 将含有阴道液的最终冲洗液放在玻璃载玻片上。印刷幻灯片非常有用,因为它们有助于避免混合不同动物的样本(图5). 然而,常规细胞学玻片可以与每只动物的一张玻片一起使用。
    保存图片、插图等的外部文件。对象名为nihms141124f5.jpg

    塑料吸管内充满0.9%的生理盐水(a),带有尖端细节(b)。将阴道液放置在打印的载玻片(c)上,以便在显微镜上进行进一步分析。

  3. 用10倍物镜在光学显微镜下观察未染色材料。没有必要使用盖玻片。如果液滴变干,可以用另一个干净的移液管尖端添加更多的盐水(<10μl)来润湿。为了观察细胞,在显微镜中使用低照度,而不使用聚光镜来确保良好的对比度。

使用40倍物镜比使用10倍物镜更容易表征细胞类型。然而,发情周期阶段的确定是基于三种细胞类型之间的比例,如果使用10倍的目标,这更容易区分。

图1显示了小鼠发情周期四个阶段阴道分泌物中细胞的典型显微照片。尽管图片不是彩色的,但通过与经典染色技术(巴氏染色法和亚甲蓝染色法)进行比较,对大鼠进行的评估“湿涂片”可靠性的研究表明,直接检查(“湿涂膜”)技术也可以获得相同的结果。因此,没有必要使用耗时、不太实用和更昂贵的技术,如巴巴尼科劳或亚甲基蓝(Yener等人,2007年).

评论

关键参数和故障排除

  1. 刚开始时,动物可能会有攻击性,因此操作必须牢固可靠,否则动物会咬住支架。
  2. 排尿和排便是搬运时常见的应激反应。重要的是清洁阴道周围区域,避免污染吸管中收集的阴道分泌物。这种污染将使后续分析更加困难。

预期结果

表1显示了连续19天内4只小鼠的发情周期。发情前期、发情期、动情间期和间期。在小鼠中,观察到额外的间期和发情期是正常的。为了确保它们是周期性的,重要的是检查发情前(排卵前一天)和发情后。例如,动物编号55表示三个周期(发情前三个周期,然后是发情期,然后是动情间期)。如果问题是:它是骑自行车吗?答案是肯定的,例如,研究人员可以将其与淘汰动物进行比较。此外,如果问题是分析确定参数中激素变化的影响,[例如:“大鼠在发情周期和卵巢切除术和激素替代治疗后,渗透刺激诱导的催产素分泌”(Caligioni和Franci,2002年)]小鼠在发情前、发情期、发情间期和第三周期均可被处死。文献中没有数据(针对小鼠)显示在两次或两次以上连续发情(或动情间期)期间激素水平(雌激素、孕酮、LH、FSH)的差异。因此,如果研究人员选择处于发情周期不同阶段的小鼠,最好在第一次发情(或动情间期)时杀死它们。表1,编号为38和39的小鼠也在循环,发情期、发情期和间期在循环中各不相同。鼠标编号33仅显示2个循环(其他显示3个和4个循环)。在这种情况下,研究人员应该再做一周的阴道涂片检查(大约),以检查她是否会出现第三个周期(这意味着发情前又会出现发情)。这种动物的第一个周期更长;这就是为什么分析涂片需要更多时间的原因。

表1

由55、38、39和33鉴定的4只小鼠的样本,显示了它们19天的发情周期。

第1天245678910111213141516171819#P(P)#E类#M(M)#D类#循环
动物
55E类D类D类P(P)E类M(M)D类D类P(P)E类E类D类D类P(P)E类E类M(M)M(M)M(M)646
38E类M(M)M(M)P(P)E类D类P(P)E类E类D类D类P(P)E类E类D类D类D类D类D类628
39M(M)D类P(P)E类E类M(M)P(P)E类E类D类D类P(P)E类E类E类E类D类P(P)E类49244
33D类P(P)E类M(M)E类E类E类M(M)E类E类E类E类D类P(P)E类D类D类E类E类211242

P、 发情前期;E、 发情期;M、 发情间期和D间期。

引用文献

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