JoVE Logo

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

מאמר זה מתאר שתי שיטות מהירות ויעילות לאיסוף זרע מדאקה דג מודל קטן (Oryzias latipes), כמו גם פרוטוקול להערכה אמינה של איכות הזרע באמצעות ניתוח זרע בעזרת מחשב (CASA).

Abstract

מדאקה יפנית (Oryzias latipes) היא דג טלוסט ומודל מתפתח של בעלי חוליות למחקר אקוטוקסיקולוגיה, התפתחות, גנטיקה ופיזיולוגיה. מדאקה משמשת באופן נרחב גם כדי לחקור רבייה של בעלי חוליות, שהיא פונקציה ביולוגית חיונית מכיוון שהיא מאפשרת למין להנציח. איכות הזרע היא אינדיקטור חשוב לפוריות הגבר, ובכך להצלחת הרבייה. טכניקות להפקת זרע וניתוח זרע מתועדות היטב עבור מינים רבים, כולל דגי טלוסט. איסוף זרע הוא פשוט יחסית בדגים גדולים יותר, אך יכול להיות מסובך יותר בדגים קטנים מכיוון שהם מייצרים פחות זרע והם עדינים יותר. מאמר זה, אם כן, מתאר שתי שיטות לאיסוף זרע בדג המודל הקטן, מדאקה יפנית: דיסקציה של האשכים ועיסוי בטן. מאמר זה מדגים כי שתי הגישות אפשריות עבור medaka ומראה כי עיסוי בטן יכול להתבצע מספר חוזר של פעמים כאשר הדגים מתאוששים במהירות מההליך. מאמר זה מתאר גם פרוטוקול לניתוח זרע בעזרת מחשב במדאקה כדי להעריך באופן אובייקטיבי מספר אינדיקטורים חשובים לאיכות הזרע של medaka (תנועתיות, התקדמות, משך תנועתיות, ריכוז יחסי). הליכים אלה, המפורטים עבור מודל טלוסט קטן ושימושי זה, ישפרו מאוד את ההבנה של הגורמים הסביבתיים, הפיזיולוגיים והגנטיים המשפיעים על הפוריות אצל זכרים בעלי חוליות.

Introduction

מדאקה יפנית היא דג טלוסט קטן המטיל ביצים במים מתוקים שמקורו במזרח אסיה. מדאקה הפכה למערכת מודל מצוינת של בעלי חוליות עבור אקוטוקסיקולוגיה, גנטיקה התפתחותית, גנומיקה, ביולוגיה אבולוציונית ומחקרי פיזיולוגיה 1,2. בדומה לדגי הזברה הפופולריים, הם קלים יחסית לגידול ועמידים מאוד למחלות דגים נפוצות רבות 1,2. ישנם מספר יתרונות לשימוש במדאקה כמודל, כולל זמן דור קצר, עוברים שקופים 1,2 וגנום מרוצף3. שלא כמו דגי זברה, למדאקה יש גן הקובע את המין4 וכן טמפרטורה גבוהה (בין 4-40 מעלות צלזיוס) וסבילות מליחות (מינים אוריהלינים)5. כמו כן, כלים גנטיים ואנטומיים רבים, כמו גם פרוטוקולים 6,7,8,9,10,11,12, פותחו במדאקה כדי להקל על חקר הביולוגיה שלה.

רבייה היא פונקציה פיזיולוגית חיונית מכיוון שהיא מאפשרת למין להנציח. רבייה של בעלי חוליות דורשת מספר עצום של אירועים מתוזמרים במדויק, כולל ייצור ביציות אצל נקבות וייצור זרע אצל זכרים. זרע הם תאים ייחודיים, המיוצרים בתהליך מורכב של זרעונים, שבו ישנם מספר מחסומים במקום כדי להבטיח אספקה של מוצר באיכות גבוהה13. איכות הגמטה הפכה למוקד בחקלאות ימית ובחקר אוכלוסיות דגים בשל השפעתה על הצלחת ההפריה והישרדות הזחלים. איכות הזרע היא, אם כן, אינדיקטור חשוב לפוריות הגבר אצל בעלי חוליות.

שלושה גורמים שימושיים להערכת איכות זרע הדגים הם תנועתיות, התקדמות ואריכות ימים. תנועתיות באחוזים ותנועתיות פרוגרסיבית הם אינדיקטורים נפוצים לאיכות הזרע שכן תנועה פרוגרסיבית נחוצה ומתואמת מאוד עם הצלחת ההפריה14,15. משך התנועה הוא גם אינדיקטור חשוב בדגים שכן הזרע נשאר תנועתי באופן מלא במשך פחות מ -2 דקות ברוב מיני הטלוסט ומסלול הזרע הוא בדרך כלל פחות ליניארי מאשר ביונקים15. עם זאת, מחקרים רבים שהעריכו את תנועתיות הזרע בעבר הסתמכו על שיטות סובייקטיביות או כמותיות למחצה לניתוח זרע15,16. לדוגמה, תנועתיות הזרע במדאקה הוערכה בעבר באופן חזותי תחת מיקרוסקופ17. כמו כן, הוא הוערך על ידי רישום תנועת זרע ושימוש בתוכנת הדמיה למיזוג מסגרות ומדידת נתיב שחייה ומהירות18,19,20. גישות כאלה לעתים קרובות חסרות חוסן, ומספקות תוצאות שונות בהתאם לאדם המבצע את הניתוח 15,21.

ניתוח זרע בעזרת מחשב (CASA) פותח בתחילה עבור יונקים. CASA היא שיטה כמותית מהירה להערכת איכות הזרע על ידי הקלטה ומדידה של מהירות ומסלול באופן אוטומטי15. בדגים, הוא שימש במינים שונים כדי לפקח על ההשפעות של כמה מזהמי מים על איכות הזרע, לזיהוי אבות מעניינים כדי לשפר broodstock, כדי לשפר את היעילות של שימור בהקפאה ואחסון, כדי לייעל את התנאים להפריה15. לכן, זהו כלי רב עוצמה להערכה אמינה של איכות הזרע במינים שונים של בעלי חוליות. עם זאת, בשל המגוון החשוב באסטרטגיות הרבייה בין דגים, הזרע של דגי הטלוסט שונה מזה של יונקים וממין דג אחד למשנהו. לדגי טלוסט, המפרים בעיקר ביציות חיצונית על ידי שחרור גמטות למים, יש זרע מרוכז מאוד שהוא פשוט יחסית במבנה ללא אקרוזום, בניגוד ליונקים, אשר מפרים פנימית ולכן אינם צריכים לפצות על דילול במים, אך כן צריכים לעמוד בנוזלים צמיגים יותר14. בנוסף, זרע מרוב הדגים נע במהירות אך הוא תנועתי לחלוטין במשך פחות מ -2 דקות לאחר ההפעלה, אם כי ישנם מספר יוצאים מן הכלל15,22. מכיוון שהתנועתיות יכולה לרדת במהירות אצל רוב הדגים, יש לנקוט בזהירות רבה עם תזמון הניתוח לאחר ההפעלה בעת קביעת פרוטוקול ניתוח זרע לדגים.

רבייה היא אחד התחומים בביולוגיה שבהם טלאוסטים ומדאקה שימשו באופן נרחב כאורגניזמי מודל. ואכן, זכרי מדאקה מראים התנהגויות רבייה וחברתיות מעניינות, כגון שמירה עלהזדווגות 23,24. בנוסף, קיימים מספר קווים מהונדסים כדי לחקור את השליטה הנוירואנדוקרינית של רבייה במין זה25,26,27. דגימת זרע, הליך שהוא פשוט יחסית בדגים גדולים יותר, יכולה להיות מסובכת יותר בדגי מודל קטנים מכיוון שהם מייצרים פחות זרע והם עדינים יותר. מסיבה זו, רוב המחקרים הכוללים דגימת זרע בתמצית medaka milt (זרע דגים) על ידי ריסוק אשכים מנותחים 17,28,29,30. כמה מחקרים משתמשים גם בעיסוי בטן שונה כדי לבטא את המילט ישירות להפעלתמדיום 18,19,20; עם זאת, בשיטה זו קשה לדמיין את כמות וצבע של Milt שחולץ. אצל דגי זברה, עיסוי בטן משמש בדרך כלל כדי להביע milt, אשר נאסף מיד בצינור נימי31,32,33. שיטה זו מאפשרת להעריך את נפח המילט, כמו גם תצפית על צבע השפיכה, המהווה אינדיקטור מהיר ופשוט לאיכות הזרע32,33. לכן, פרוטוקול ברור ומתואר היטב לאיסוף וניתוח זרע חסר למדקה.

מאמר זה מתאר אפוא שתי שיטות לאיסוף זרע בדגם הקטן של דג מדאקה יפני: דיסקציה של האשכים ועיסוי בטן עם צינורות נימיים. הוא מדגים כי שתי הגישות אפשריות למדאקה ומראה כי ניתן לבצע עיסוי בטן מספר חוזר ונשנה של פעמים כאשר הדג מתאושש במהירות מההליך. הוא גם מתאר פרוטוקול לניתוח זרע בסיוע מחשב במדאקה כדי למדוד באופן מהימן מספר אינדיקטורים חשובים לאיכות הזרע של medaka (תנועתיות, התקדמות, אריכות ימים וריכוז זרע יחסי). הליכים אלה, המפורטים עבור מודל טלוסט קטן ושימושי זה, ישפרו מאוד את ההבנה של הגורמים הסביבתיים, הפיזיולוגיים והגנטיים המשפיעים על הפוריות אצל זכרים בעלי חוליות.

Protocol

כל הניסויים והטיפול בבעלי חיים נערכו בהתאם להמלצות על רווחת בעלי חיים ניסיוניים באוניברסיטה הנורבגית למדעי החיים (NMBU). הניסויים בוצעו באמצעות זכרי מדאקה (זן Hd-rR) זכרים בוגרים (בני 6-9 חודשים) שגודלו ב-NMBU (Ås, נורבגיה). השיטות נבדקו לזמן קצר גם במדאקה יפנית זכרית בת 9 חודשים (זן CAB) שגדלה במכון המחקר הלאומי לחקלאות, מזון וסביבה (INRAE, רן, צרפת).

1. הכנת מכשירים ופתרונות

  1. הכן תמיסת מלאי הרדמה (0.6% טריקאין).
    1. יש לדלל 0.6 גרם של טריקאין (MS-222) ב-100 מ"ל של מלח 10x פוספט בופר מלח (PBS).
    2. Aliquot 2 מ"ל של תמיסת מלאי ההרדמה לתוך 50 צינורות פלסטיק 2 מ"ל ולאחסן ב -20 מעלות צלזיוס עד לשימוש בהרדמה או המתת חסד.
  2. הכינו מי התאוששות (0.9% תמיסת נתרן כלורי [NaCl]).
    1. הוסיפו 27 גרם של NaCl ל-3 ליטר מי אקווריום.
    2. יש לאחסן את התמיסה בטמפרטורת החדר (RT) עד לשימוש.
  3. התאם את מדיום ההפעלה במידת הצורך (תמיסת המלח המאוזנת של האנק [HBSS]).
    הערה: HBSS ניתן לרכוש באופן מסחרי או מיוצר במעבדה (טבלת חומרים).
    1. מדוד את ה- pH של HBSS באמצעות מד pH. התאם את ה- pH במידת הצורך, באמצעות חומצה הידרוכלורית או נתרן הידרוקסיד, כך שה- pH הסופי הוא 7.1-7.3.
    2. מדוד את האוסמוליות של HBSS באמצעות אוסמומטר לדיווח עתידי.
      הערה: הטווח במוצר המסחרי הוא 266-294 mOsmol/kg; במחקר הנוכחי, האוסמולליות הייתה 287 mOsmol/kg. זה יכול להיות מדולל עם מים מזוקקים כדי להפחית את osmolality אם תרצה, אבל זה לא הכרחי כמו אין הבדל גדול בהפעלת זרע medaka ב 150-300 mOsmol / kg HBSS.
    3. אחסן את הפתרון ב-RT עד לשימוש.
  4. הכינו את ספוג האחיזה.
    1. חותכים ספוג רך כך שיתאים היטב לצלחת פטרי.
    2. חתכו קו ישר במרכז הספוג שהוא ארוך מספיק כדי לקלוט את הדג (3-4 ס"מ) ובעומק של כ-1 ס"מ (איור 1A). חריץ זה בספוג יחזיק את צד הגחון של הדג כלפי מעלה כדי לחשוף את הקלואקה.

2. איסוף זרע

הערה: איסוף זרע יכול להתבצע בשתי שיטות שונות: עיסוי בטן או דיסקציה של האשכים.

  1. איסוף זרע על ידי עיסוי בטן
    1. הכן תמיסת הרדמה של 0.03% על ידי דילול צינור אחד של מלאי טריקאין (0.6%) ב -38 מ"ל של מי אקווריום במיכל זכוכית של 100 מ"ל.
    2. הכן את המכשירים, כולל מלקחיים חלקים בקצה קהה ומכלול מיקרופיפטה מזכוכית מכוילת בגודל 10 μL ומכלול צינורות אספירטור (איור 1A). הרטיבו את ספוג ההחזקה שהוכן בשלב 1.4 עם תמיסת ההרדמה.
    3. הכן צינורות עם 36 μL של הפתרון המפעיל לניתוח מיידי. מחממים מראש את התמיסה המפעילה באמבט מים או באינקובטור המוגדר ל-27 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות לפחות.
      הערה: למרות שניתן לנתח דגימות מדגים בודדים, ניתן להפחית את השונות האינדיבידואלית על ידי איגום דגימות ממספר זכרים באותו פתרון הפעלה. בעת איגום דגימות ממספר דגים, השתמש ב-36 μL של תמיסה מפעילה לכל דג. ייתכן שיהיה צורך להתאים דילול זה בהתאם למתח או לתנאי הגידול של המדאקה המשמשים מכיוון שגורמים אלה יכולים להשפיע על ריכוז הזרע ונפחו. תוכנית CASA תציין אם הריכוז גבוה מכדי לזהות זרע.
    4. הרדמת הדג על ידי הכנסתו לתמיסת הרדמה למשך 30-90 שניות.
      הערה: משך ההרדמה חייב להיות מותאם כפי שהוא משתנה בהתאם לגודל הדג. כדי להבטיח כי הדג הוא מורדם לחלוטין, בעדינות לצבוט את peduncle caudal עם מלקחיים. אם הדג אינו מגיב, ניתן להתחיל את העיסוי.
    5. הוציאו את הדג מתמיסת ההרדמה והשתמשו במגבת נייר או נגבו בעדינות כדי לייבש את בטן הדג. הניחו את הדג בשוקת של הגחון הספוגי הלח כלפי מעלה, כך שהזימים שלו ייחשפו לתמיסת ההרדמה שבספוג (איור 1B).
    6. אם האזור סביב הקלואקה רטוב, יבשו בעדינות את החלק התחתון של הדג עם מגבון טישו חד פעמי.
    7. הניחו את הדגים בספוג ההחזקה תחת מיקרוסקופ מנתח והניחו את המיקרופיפטה עם צינור שואב שמחובר כנגד הקלואקה של הדג (איור 1C).
    8. עסו את הבטן של הדגים על ידי סחיטה עדינה עם מלקחיים חלקים בקצה קהה בתנועה רוסטרלית לקאודלית ובמקביל מציצה כדי לאסוף את המילט המגורש לתוך הפיפטה (איור 1D).
    9. שחררו את הדג מהספוג אל מי ההתאוששות. אפשרו להם להתאושש בתמיסה במשך 15 דקות לפחות לפני שתחזירו אותם למערכת האקווריום.
    10. מעבירים את המילט לצינור מוכן עם תמיסת הפעלה מחוממת מראש ופיפטה למעלה ולמטה מספר פעמים על ידי מציצה ונשיפה על מכלול צינור השואף.
    11. הומוגניזציה של הזרע המדולל בעדינות על ידי הזזת הצינורות לפני הניתוח.
      הערה: לקבלת התוצאות הטובות ביותר, נתח דגימות מיד (לדוגמה, 5 שניות) לאחר ההפעלה. במדאקה, הניתוח עשוי להתעכב, במידת הצורך, מכיוון שהזרע נשאר תנועתי במשך מספר שעות, אך הזמן צריך להישאר עקבי בין הדגימות ככל שהתנועתיות פוחתת עם הזמן.
  2. איסוף זרע על ידי נתיחת אשכים
    1. הכן תמיסת המתת חסד של 0.08% על ידי דילול שתי שפופרות של מלאי טריקאין (0.6%) ב -26 מ"ל של מי אקווריום במיכל זכוכית של 100 מ"ל.
    2. הכינו כלי דיסקציה, כולל מלקחיים קהים ועדינים ומספריים קטנים לחיתוך (איור 1E).
    3. הכן צינור לכל דגימה עם 120 μL של פתרון הפעלה לניתוח מיידי. מחממים מראש את התמיסה המפעילה באמבט מים או באינקובטור המוגדר ל-27 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות לפחות.
      הערה: למרות שניתן לנתח דגימות מדגים בודדים, ניתן להפחית את השונות האינדיבידואלית על ידי איגום דגימות ממספר זכרים באותו פתרון הפעלה. לאיגום דגימות ממספר דגים, השתמש ב-120 μL של תמיסה מפעילה לכל דג. ייתכן שיהיה צורך להתאים דילול זה בהתאם למתח או לתנאי הגידול של המדאקה המשמשים מכיוון שגורמים אלה יכולים להשפיע על ריכוז הזרע ונפחו. תוכנית CASA תציין אם הריכוז גבוה מכדי לזהות זרע.
    4. להרדים את הדג על ידי הכנסתו לתמיסת ההרדמה של 0.08% למשך 30-90 שניות.
      הערה: משך הזמן תלוי בגודל הדג. כדי להבטיח שהדג מורדם, המתן עד שתנועות האופרקולום ייפסקו. הדגים לא צריכים להגיב למגע של מלקחיים.
    5. הסר את הדג מתמיסת המתת החסד ויבש בעדינות את הדג במגבת נייר או נגב בעדינות.
      הערה: בשלב זה, ניתן לשקול את הדג כדי לחשב מאוחר יותר את האינדקס הגונדוסומטי (GSI, משקל גונדל / משקל גוף).
    6. הניחו את הדג מתחת למיקרוסקופ חותך כשצדו השמאלי הצדדי פונה כלפי מעלה (איור 1F).
    7. באמצעות מספריים קטנים לנתח, חותכים דש באופן דורסלי מהקלואקה, ואז חוצים את הצלעות אל הזימים כדי לחשוף את האיברים הפנימיים (איור 1G).
    8. אתרו את האשכים, חתכו את החיבור בשני הקצוות בעזרת מלקחיים עדינים והסירו את האשכים (איור 1H).
      הערה: כדי לחשב את ה- GSI, ניתן לשקול את האשכים בשלב זה. יש לעבוד במהירות כדי למנוע ייבוש של הרקמה.
    9. העבירו את האשכים לצינור מוכן עם תמיסת ההפעלה שחוממה מראש.
    10. השתמש מלקחיים כדי למחוץ את האשכים מספר פעמים נגד הצד של הצינור כדי לשחרר את הזרע. שחרור הזרע בדרך כלל יכול להיות חזותי ויהפוך את הפתרון מעט מעונן.
    11. הומוגניזציה של הזרע המדולל בעדינות על ידי הזזת הצינורות לפני הניתוח.
      הערה: לקבלת התוצאות הטובות ביותר, נתח דגימות מיד (לדוגמה, 5 שניות) לאחר ההפעלה. במדאקה, הניתוח עשוי להתעכב, במידת הצורך, מכיוון שהזרע נשאר תנועתי במשך מספר שעות, אך הזמן צריך להישאר עקבי בין הדגימות ככל שהתנועתיות פוחתת עם הזמן.

figure-protocol-6925
איור 1: איסוף מילט על ידי עיסוי בטן (A-D) ודיסקציה של האשכים (E-H). (A) מכשירים לעיסוי בטן: ספוג מחזיק, מלקחיים חלקים קהים, ומיקרופיפט זכוכית מכויל חד פעמי 10 μL עם מכלול צינור אספירטור; (B) מיקום הדגים בספוג ההחזקה, כאשר הזימים חשופים להרדמה בספוג ובקלואקה הפונים כלפי מעלה; (C) מיקום של מלקחיים חלקים קהים על הבטן ומיקרופיפטה כנגד קלואקה; (D) מילט במיקרופיפטה לאחר עיסוי עדין ומציצה. (E) מכשירים לנתיחת אשכים: מלקחיים קהים, מלקחיים עדינים ומספריים קטנים; (ו) מיקום הדגים לצורך נתיחת אשכים; (ז) מבט רוחבי על איברים פנימיים; (H) הסר את האשכים על ידי חיתוך החיבור בשני הקצוות עם מלקחיים עדינים. סרגל קנה מידה: 2 מ"מ. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

3. ניתוח זרע עם מערכת CASA

  1. מערכת CASA (SCA Evolution) צריכה להיות מוגדרת על פי המדריך עם מיקרוסקופ באמצעות מסנן ירוק ומטרה פי 10 עם ניגודיות פאזה.
  2. הכינו שקופיות חד פעמיות של 20 מיקרומטר על ידי חימום מראש על צלחת חימום או באינקובטור שנקבע ל-27 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות לפחות.
  3. פתח את תוכנת ניתוח הזרע ובחר את מודול התנועתיות.
  4. הגדר את התצורה של המדאקה כפי שמוצג באיור 2B.
  5. הניחו שקופית חד פעמית של 20 מיקרומטר מתחת למיקרוסקופ על במה מחוממת בטמפרטורה של 27 מעלות צלזיוס.
  6. צמחו את הדגימה לתוך התא בשקופית עד שהיא ממלאת את התא מבלי למלא אותו יתר על המידה. נגבו בזהירות דגימות עודפות מהכניסה לתא בעזרת קצה כותנה או נגבו בעדינות כדי למנוע תאים צפים.
  7. בחר נתח כדי להסתכל על הדגימה מתחת למיקרוסקופ.
    הערה: אם סמל המיקרוסקופ אדום, יש להתאים את תאורת המיקרוסקופ כדי שהתוכנית תעקוב אחר הזרע במדויק. התאם את בהירות המיקרוסקופ, כך שתנועת הזנב של הזרע נראית בבירור. הסמל צריך להיות כחול.
  8. ודא שהמיקרוסקופ ממוקד ובחר נתח שוב כדי להקליט את הזרע בשדה. הזז את השקופית כך שאזור חדש של הדוגמה יהיה במסגרת וחזור על הפעולה כדי ללכוד עבור 3-5 שדות תצוגה שונים. הימנע משדות עם בועות אוויר, מסות תאים או חפצים.
  9. בחר תוצאות כדי להציג את התוצאות.
    הערה: אם השדות בדף התוצאות מסומנים בקו אדום, פעל בהתאם להנחיות המערכת כדי למחוק את השדות המשתנים מדי בריכוז או בתנועתיות.
  10. לחץ פעמיים על שדה כדי להציג את התוצאות עבור השדה הבודד או כדי לבדוק באופן ידני אם קיימים זרעונים עם תווית שגויה או ללא מעקב. לחצו לחיצה ימנית על זרעונים בודדים כדי לסמן מחדש את התנועתיות, במידת הצורך (איור 2A).

figure-protocol-9737
איור 2: צילום מסך של תוכנת SCA Evolution . (A) תוצאות מעקב זרע עבור שדה אחד. הצג נתוני שדה בצד ימין ולחץ פעמיים על זרעונים כדי להציג נתונים בודדים; (B) סיכום תוצאות עבור כל השדות עם תפריט תצורה פתוח. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

תוצאות

סוג הנתונים שהתקבלו
ניתוח תנועתיות זרע מתוכנת SCA Evolution מספק נתונים על תנועתיות (אחוז הזרע התנועתי והלא תנועתי), כמו גם על התקדמות (אחוז הזרע המתקדם והלא פרוגרסיבי), ומהירות (אחוז הזרע המהיר, הבינוני והאיטי). הוא גם משלב התקדמות ומהירות (פרוגרסיבי מהיר, פרוגרסיבי בינוני, לא פרוגרסיב...

Discussion

אוסמולליות היא גורם חשוב בהפעלת זרע דגים36,37. באופן כללי, זרעונים הם תנועתיים באשכים והופכים תנועתיים במדיה שהיא היפרוסמוטית ביחס לנוזל הזרע עבור דגים ימיים, והיפו-אוסמוטי ביחס לנוזל הזרע עבור דגי מים מתוקים37. בדומה לדם, פלזמת הזרע בדגי מים מתוק...

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

עבודה זו מומנה על ידי האוניברסיטה הנורבגית למדעי החיים ותוכנית פולברייט האמריקאית. המחברים רוצים להודות לאנתוני פלטייה וללורדס קאריון ג'י טאן מ-NMBU על תחזוקת מתקני הדגים ולגיום גורמלין מ-ISC LPGP ב-INRAE (צרפת) על כך שסיפקו לדגים ולמעבדה שטח לבדיקה נוספת של שיטות אלה.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
1.5 mL tubesAxygenMCT-150-CAny standard brand can be used
10 µL disposable calibrated glass micropipette and aspirator tube assemblyDrummond2-000-010
10x objective with phase contrastNikonMRP90100
2 mL tubesAxygenMCT-200-c-sAny standard brand can be used
Blunt forcepsFine Science Tools11000-12
Blunt smooth forcepsMilliporeXX6200006P
Disposable 20 micron counting chamber slideMicroptic20.2.25 Leja 2 chamber slides
Dissecting microscopeOlympusSZX7Any standard brand can be used
Fine forcepsFine Science Tools11253-20
HBSSSigmaaldrichH8264-1L
Holding spongeself-made
Inverted microscopeNikonEclipse Ts2R
SCA EvolutionMicroptic
Small dissecting scissorsFine Science Tools14090-09
Sodium Chloride (NaCl)SigmaaldrichS9888
Tabletop vortexLabnetC1301B
TricaineSigmaaldrichA5040

References

  1. Shima, A., Mitani, H. Medaka as a research organism: past, present and future. Mechanisms of Development. 121 (7-8), 599-604 (2004).
  2. Wittbrodt, J., Shima, A., Schartl, M. Medaka - a model organism from the far east. Nature Reviews Genetics. 3 (1), 53-64 (2001).
  3. Kasahara, M., et al. The medaka draft genome and insights into vertebrate genome evolution. Nature. 447 (7145), 714-719 (2007).
  4. Matsuda, M., et al. DMY is a Y-specific DM-domain gene required for male development in the medaka fish. Nature. 417 (6888), 559-563 (2002).
  5. Sakamoto, T., Kozaka, T., Takahashi, A., Kawauchi, H., Ando, M. Medaka (Oryzias latipes) as a model for hypoosmoregulation of euryhaline fishes. Aquaculture. 193 (3-4), 347-354 (2001).
  6. Royan, M. R., et al. 3D atlas of the pituitary gland of the model fish medaka (Oryzias latipes). Frontiers in Endocrinology. 12, 719843 (2021).
  7. Fontaine, R., Hodne, K., Weltzien, F. A. Healthy brain-pituitary slices for electrophysiological investigations of pituitary cells in teleost fish. Journal of Visualized Experiments. (138), e57790 (2018).
  8. Fontaine, R., Weltzien, F. -. A. Labeling of blood vessels in the teleost brain and pituitary using cardiac perfusion with a dii-fixative. Journal of Visualized Experiments. (148), e59768 (2019).
  9. Ager-Wick, E., et al. Preparation of a high-quality primary cell culture from fish pituitaries. Journal of Visualized Experiments. (138), e58159 (2018).
  10. Porazinski, S. R., Wang, H., Furutani-Seiki, M. Microinjection of medaka embryos for use as a model genetic organism. Journal of Visualized Experiments. (46), e1937 (2010).
  11. Wiley-Blackwell. . Medaka: Biology, Management, and Experimental Protocols. , (2019).
  12. Royan, M. R., et al. Gonadectomy and blood sampling procedures in the small size teleost model japanese medaka (Oryzias latipes). Journal of Visualized Experiments. (166), e62006 (2020).
  13. Bhat, I. A., et al. Testicular development and spermatogenesis in fish: insights into molecular aspects and regulation of gene expression by different exogenous factors. Reviews in Aquaculture. 13 (4), 2142-2168 (2021).
  14. vander Horst, G., Garcia Alvarez, O., Garde, J. J., Soler, A. J., Jones, D. Status of sperm functionality assessment in wildlife species: From fish to primates. Animals. 11 (6), 1491 (2021).
  15. Kime, D. E., et al. Computer-assisted sperm analysis (CASA) as a tool for monitoring sperm quality in fish. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology. 130 (4), 425-433 (2001).
  16. Rurangwa, E., Kime, D. E., Ollevier, F., Nash, J. P. The measurement of sperm motility and factors affecting sperm quality in cultured fish. Aquaculture. 234 (1-4), 1-28 (2004).
  17. Yang, H., Tiersch, T. R. Sperm motility initiation and duration in a euryhaline fish, medaka (Oryzias latipes). Theriogenology. 72 (3), 386-392 (2009).
  18. Hashimoto, S., et al. Effects of ethinylestradiol on medaka (Oryzias latipes) as measured by sperm motility and fertilization success. Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 56 (2), 253-259 (2009).
  19. Hara, Y., Strüssmann, C. A., Hashimoto, S. Assessment of short-term exposure to nonylphenol in Japanese medaka using sperm velocity and frequency of motile sperm. Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 53 (3), 406-410 (2007).
  20. Kawana, R., Strüssmann, C. A., Hashimoto, S. Effect of p-Nonylphenol on sperm motility in Japanese medaka (Oryzias latipes). Fish Physiology and Biochemistry. 28, 213-214 (2003).
  21. Gallego, V., Herranz-Jusdado, J. G., Rozenfeld, C., Pérez, L., Asturiano, J. F. Subjective and objective assessment of fish sperm motility: when the technique and technicians matter. Fish Physiology and Biochemistry. 44 (6), 1457-1467 (2018).
  22. Browne, R. K., et al. Sperm motility of externally fertilizing fish and amphibians. Theriogenology. 83 (1), 1-13 (2015).
  23. Arias Padilla, L. F., et al. Cystic proliferation of germline stem cells is necessary to reproductive success and normal mating behavior in medaka. eLife. 10, 62757 (2021).
  24. Okuyama, T., Yokoi, S., Takeuchi, H. Molecular basis of social competence in medaka fish. Development, Growth, and Differentiation. 59 (4), 211-218 (2017).
  25. Okubo, K., et al. Forebrain Gonadotropin-releasing hormone neuronal development: Insights from transgenic medaka and the relevance to X-linked Kallmann syndrome. Endocrinology. 147 (3), 1076-1084 (2006).
  26. Hodne, K., Fontaine, R., Ager-Wick, E., Weltzien, F. A. Gnrh1-induced responses are indirect in female Medaka Fsh cells, generated through cellular networks. Endocrinology. 160 (12), 3018-3032 (2019).
  27. Karigo, T., et al. Whole brain-pituitary in vitro preparation of the transgenic Medaka (Oryzias latipes) as a tool for analyzing the differential regulatory mechanisms of LH and FSH release. Endocrinology. 155 (2), 536-547 (2014).
  28. Kowalska, A., Kowalski, R., Zakęś, Z. The effect of selective cyclooxygenase (COX) inhibitors on japanese medaka (Oryzias latipes) reproduction parameters. World Academy of Science, Engineering and Technology. 77, 19-23 (2011).
  29. Kowalska, A., Siwicki, A. K., Kowalski, R. K. Dietary resveratrol improves immunity but reduces reproduction of broodstock medaka Oryzias latipes (Temminck & Schlegel). Fish Physiology and Biochemistry. 43 (1), 27-37 (2007).
  30. Tan, E., Yang, H., Tiersch, T. R. Determination of sperm concentration for small-bodied biomedical model fishes by use of microspectrophotometry. Zebrafish. 7 (2), 233-240 (2010).
  31. Harvey, B., Kelley, R. N., Ashwood-Smith, M. J. Cryopreservation of zebra fish spermatozoa using methanol. Canadian Journal of Zoology. 60 (8), 1867-1870 (1982).
  32. Wasden, M. B., Roberts, R. L., DeLaurier, A. Optimizing sperm collection procedures in Zebrafish. Journal of the South Carolina Academy of Science. 15 (2), 7 (2017).
  33. Draper, B. W., Moens, C. B. A High-throughput method for Zebrafish sperm cryopreservation and in vitro fertilization. Journal of Visualized Experiments. (29), e1395 (2009).
  34. Castellini, C., Dal Bosco, A., Ruggeri, S., Collodel, G. What is the best frame rate for evaluation of sperm motility in different species by computer-assisted sperm analysis. Fertility and Sterility. 96 (1), 24-27 (2011).
  35. Acosta, I. B., et al. Effects of exposure to cadmium in sperm cells of zebrafish, Danio rerio. Toxicology Reports. 3, 696-700 (2016).
  36. Wilson-Leedy, J. G., Kanuga, M. K., Ingermann, R. L. Influence of osmolality and ions on the activation and characteristics of zebrafish sperm motility. Theriogenology. 71 (7), 1054-1062 (2009).
  37. Alavi, S. M. H., Cosson, J. Sperm motility in fishes. (II) Effects of ions and osmolality: A review. Cell Biology International. 30 (1), 1-14 (2006).
  38. Kowalska, A., Kamaszews ki, M., Czarnowska-Kujawska, M., Podlasz, P., Kowalski, R. K. Dietary ARA improves COX activity in broodstock and offspring survival fitness of a model organism (Medaka Oryzias latipes). Animals. 10 (11), 2174 (2020).
  39. Inoue, K., Takei, Y. Asian medaka fishes offer new models for studying mechanisms of seawater adaptation. Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology. 136 (4), 635-645 (2003).
  40. Zadmajid, V., Myers, J. N., Sørensen, S. R., Ernest Butts, I. A. Ovarian fluid and its impacts on spermatozoa performance in fish: A review. Theriogenology. 132, 144-152 (2019).
  41. Poli, F., Immler, S., Gasparini, C. Effects of ovarian fluid on sperm traits and its implications for cryptic female choice in zebrafish. Behavioral Ecology. 30 (5), 1298-1305 (2019).
  42. Cosson, J., Groison, A. L., Suquet, M., Fauvel, C., Dreanno, C., Billard, R. Studying sperm motility in marine fish: An overview on the state of the art. Journal of Applied Ichthyology. 24 (4), 460-486 (2008).
  43. Beirão, J., Soares, F., Herráez, M. P., Dinis, M. T., Cabrita, E. Sperm quality evaluation in Solea senegalensis during the reproductive season at cellular level. Theriogenology. 72 (9), 1251-1261 (2009).
  44. Beirão, J., et al. Sperm handling in aquatic animals for artificial reproduction. Theriogenology. 133, 161-178 (2019).
  45. Yang, H., Tiersch, T. R. Current status of sperm cryopreservation in biomedical research fish models: Zebrafish, medaka, and Xiphophorus. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology. 149 (2), 224-232 (2009).
  46. Yang, H., Tiersch, T. R. Sperm cryopreservation in biomedical research fish models. Cryopreservation in Aquatic Species. 2, 439-454 (2011).
  47. Viveiros, A., Fessehaye, Y., ter Veld, M., Schulz, R., Komen, H. Hand-stripping of semen and semen quality after maturational hormone treatments, in African catfish Clarias gariepinus. Aquaculture. 213 (1-4), 373-386 (2002).
  48. Ransom, D. G., Zon, L. I. Appendix 3 collection, storage, and use of Zebrafish sperm. Methods in Cell Biology. 60, 365-372 (1998).
  49. Cosson, J. Frenetic activation of fish spermatozoa flagella entails short-term motility, portending their precocious decadence. Journal of Fish Biology. 76 (1), 240-279 (2010).
  50. Kowalski, R. K., Cejko, B. I. Sperm quality in fish: Determinants and affecting factors. Theriogenology. 135, 94-108 (2019).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

188

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved