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Method Article
Na cultura in vitro do córtex ovariano bovino e o efeito da dieta nutricional passo da escada no microambiente ovariano é apresentado. As peças do córtex ovariano foram cultivadas por sete dias e foram avaliados esteroides, citocinas e fases folículos. O tratamento da dieta Stair-Step teve aumento da esterogênese, resultando na progressão do folículo na cultura.
O desenvolvimento folículo do estágio primordial para o antral é um processo dinâmico dentro do córtex ovariano, que inclui fatores endócrinos e paracrinos de células somáticas e comunicação cumulus cell-oocyte. Pouco se sabe sobre o microambiente ovariano e como as citocinas e esteroides produzidos no meio circundante afetam a progressão ou prisão do folículo. A cultura in vitro do córtex ovariano permite que os folículos se desenvolvam em um ambiente normalizado que permanece apoiado pelo estroma adjacente. Nosso objetivo era determinar o efeito da dieta nutricional stair-step no microambiente ovariano (desenvolvimento de folículos, esteroides e citocinas) através da cultura in vitro do córtex ovariano bovino. Para isso, foram removidas as peças cortical ovarianas das novilhas submetidas a dois esquemas nutricionalmente desenvolvidos nutricionalmente diferentes antes da puberdade: Controle (desenvolvimento nutricional tradicional) e Stair-Step (alimentação e restrição durante o desenvolvimento) que foram cortadas em aproximadamente 0,5-1 mm3 peças. Essas peças foram posteriormente passadas através de uma série de lavagens e posicionadas em uma inserção de cultura tecidual que é colocada em um poço que contém o meio de cultura de Waymouth. O córtex ovariano foi cultivado por 7 dias com mudanças diárias na mídia da cultura. A secção histológica foi realizada para determinar mudanças no estágio folículo antes e depois da cultura para determinar os efeitos da nutrição e do impacto da cultura sem tratamento adicional. O meio de cultura cortex foi agrupado ao longo de dias para medir esteroides, metabólitos de esteroides e citocinas. Havia tendências para o aumento de hormônios esteroides no microambiente ovariano que permitiam a progressão do folículo nas culturas do córtex ovariano Stair-Step versus Control. A técnica de cultura do córtex ovariano permite uma melhor compreensão do microambiente ovariano, e como alterações na secreção endócrina podem afetar a progressão e o crescimento do folículo tanto de tratamentos in vivo quanto in vitro. Este método de cultura também pode ser benéfico para testar potenciais terapêuticas que podem melhorar a progressão do folículo em mulheres para promover a fertilidade.
O córtex ovariano representa a camada externa do ovário onde ocorre o desenvolvimento do folículo1. Folículos primordiais, inicialmente presos em desenvolvimento, serão ativados para se tornarem folículos primários, secundários e, em seguida, folículos antral ou terciários baseados nos insumos paracrino e gonadotropina1,2,3,4. Para entender melhor os processos fisiológicos dentro do ovário, a cultura tecidual pode ser usada como modelo in vitro, permitindo assim que um ambiente controlado realize experimentos. Muitos estudos têm utilizado a cultura do tecido ovariano para pesquisas em tecnologia reprodutiva assistida, preservação da fertilidade e câncer de ovário5,6,7. A cultura do tecido ovariano também serviu como modelo para investigar toxinas reprodutivas que prejudicam a saúde ovariana e a etiologia de distúrbios reprodutivos como a Síndrome do Ovário Policístico (SPC)8,9,10,11. Assim, este sistema de cultura é aplicável a uma ampla gama de especialidades.
Em roedores, gônados fetais ou perinatais inteiros têm sido usados em experimentos de biologia reprodutiva12,13,14,15. No entanto, gôngas de animais domésticos maiores não podem ser cultivadas como órgãos inteiros devido ao seu grande tamanho e potencial degeneração. Portanto, o córtex ovariano de primatas bovinos e não humanos é cortado em pedaços menores16,17,18. Muitos estudos têm cultivado pequenos córtex ovariano para estudar vários fatores de crescimento na iniciação do folículo primordial na pecuária doméstica e primatas não humanos1,17,18,19. O uso da cultura do córtex ovariano também demonstrou iniciação primordial do folículo na ausência de soro para peças cortical bovina e primata cultivadas durante 7 diase 20. Yang e Fortune em 2006 trataram o meio de cultura do córtex ovariano fetal com uma gama de doses de testosterona ao longo de 10 dias e observaram que a concentração de10-7 M de testosterona aumentou o recrutamento de folículos, a sobrevivência e o aumento da progressão dos folículos em estágio inicial19. Em 2007, usando culturas de córtex ovariano de fetos bovinos (5-8 meses de gestação), Yang e Fortune relataram um papel para o Fator de Crescimento Endotelial Vascular A (VEGFA) na transição folículo primário para secundário21. Além disso, nosso laboratório tem utilizado culturas de córtex ovariano para demonstrar como os isoformes VEGFA (angiogênicos, antiangiogênicos e uma combinação) podem regular diferentes vias de transdução de sinal através do receptor de domínio Kinase (KDR), que é o principal receptor de transdução de sinal que a VEGFA liga16. Essas informações permitiram uma melhor compreensão de como diferentes isoformas da VEGFA afetam caminhos de sinalização para provocar progressão ou prisão do folículo. Juntos, a colheita de peças de córtex ovariano in vitro com diferentes esteroides ou fatores de crescimento pode ser um ensaio valioso para determinar efeitos sobre mecanismos que regulam a foliculogênese. Da mesma forma, animais desenvolvidos em diferentes regimes nutricionais podem ter alterado os microambientes ovarianos, que podem promover ou inibir a foliculogênese que afeta a maturidade reprodutiva feminina. Assim, nosso objetivo no manuscrito atual é relatar a técnica de cultura do córtex bovino e determinar se há diferenças nos microambientes ovarianos após a cultura in vitro do córtex bovino das novilhas alimentadas por dietas Control ou Stair-Step coletadas aos 13 meses de idade, conforme descrito anteriormente16.
Portanto, nosso próximo passo foi determinar o microambiente ovariano nessas novilhas que foram desenvolvidas com diferentes dietas nutricionais. Avaliamos o córtex ovariano de novilhas alimentadas com uma dieta Stair-Step ou Control. Foram oferecidas novilhas de controles uma dieta de manutenção de 97,9 g/kg0,75 por 84 dias. A dieta Stair-Step foi iniciada aos 8 meses contendo uma dieta alimentada restrita de 67,4 g/kg0,75 por 84 dias. Após os primeiros 84 dias, enquanto as novilhas de controle continuaram a receber 97,9 g/kg0,75, as hevilhas de carne de stair-Step foram oferecidas 118,9 g/kg0,75 por mais 68 dias, após as quais foram ovariectomizadas aos 13 meses deidade 16 para estudar mudanças em estágios foliculares e morfologia antes e depois da cultura. Também avaliamos diferenças em esteroides, metabólitos de esteroides, quimiocinas e citocinas secretadas em mídia córtex. Esteroides e outros metabólitos foram medidos para determinar se houve efeitos diretos dos tratamentos realizados in vivo e/ou in vitro na viabilidade e produtividade do tecido. Mudanças no microambiente ovariano antes e depois da cultura forneceram um instantâneo do meio endócrino e da foliculogênese antes da cultura e como a cultura ou o tratamento durante a cultura afeta a progressão ou prisão do folículo.
Os ovários foram coletados após a realização de ovariectomias nos EUA. O Meat Animal Research Center (USMARC) de acordo com seus procedimentos de IACUC de hevilhas Control and Stair-Step aos13 mesesde idade 16 anos, limpo com soro fisiológico tampão de fosfato estéril (PBS) lava com antibiótico de 0,1% para remover sangue e outros contaminantes, tecido em excesso aparado e transportado para o laboratório de fisiologia de fisiologia da Universidade de Nebraska-Lincoln (UNL) unl em 37°C23 . Na UNL, os pedaços do córtex ovariano foram cortados em pequenos pedaços quadrados (~0,5-1 mm3; Figura 1) e cultivada por 7 dias(Figura 2). A histologia foi conduzida nos slides da cultura do córtex antes e depois da cultura para determinar os folículosfases 16,24 ( Figura3 e Figura 4), e proteínas de matriz extracelular que podem indicar fibrose (Picro-Sirus Red, PSR; Figura 5). Isso permitiu a determinação do efeito dos regimes nutricionais in vivo em estágios folículos e permitiu a comparação de 7 dias de córtex ovariano em estágios folículos e progressão do folículo. Ao longo da cultura, o meio foi coletado e alterado diariamente (aproximadamente 70% das mídias foram coletadas todos os dias; 250 μL/well) para que os hormônios diários/citocinas/quimioterapias possam ser avaliados ou agrupados ao longo dos dias para obter concentrações médias. Esteroides como androstenedione (A4) e estrogênio (E2) podem ser agrupados ao longo de 3 dias e avaliados através de radioimunessay (RIA; Figura 6) e agrupado ao longo de 4 dias por animal e testado via Espectrometria de Massa Líquida de Alto Desempenho (HPLC-MS)24,25 (Tabela 1). Foram utilizadas matrizes de citocinas para avaliar as concentrações de citocina e quimiocina no meio da cultura do córtex ovariano26 (Tabela 2). As placas de ensaio de ensaio de polimerase em tempo real (RT-PCR) foram conduzidas para determinar a expressão genética para vias específicas de transdução de sinal, como demonstrado anteriormente16. Todos os esteroides, citocinas, fase folículo e marcadores histológicos fornecem um instantâneo do microambiente ovariano e pistas sobre a capacidade desse microambiente de promover foligenese "normal" ou "anormal".
Os ovários foram obtidos do Centro de Pesquisa animal de carne dos EUA16. Como ditoanteriormente, 16, todos os procedimentos foram aprovados pelo Comitê de Cuidados e Uso de Animais de Carne dos EUA (USMARC), de acordo com o guia de Cuidado e Uso de Animais Agrícolas em Pesquisa e Ensino Agrícola. Os ovários foram levados para o Laboratório Reprodutivo da Universidade de Nebraska-Lincoln, onde foram processados e cultivados.
1. Preparação de mídia necessária
2. Protocolo de cultura cortical ovariana
NOTA: Os ovários foram obtidos a partir de heíferas usmarc nascidas na primavera aos 13 meses de idade. Os ovários foram completamente enxaguados, e todo o sangue e outros fluidos foram removidos com PBS contendo antibiótico (0,1%) e transportados a 37° C23 para o Laboratório de Reprodução da Universidade de Nebraska-Lincoln UNL (1,5 h de distância). (Para comentários sobre a temperatura dos ovários durante o transporte, consulte Discussion)
Figura 1:Layoutdas placas para lavar as peças de ovário e córtex no banco limpo. (A) PBS usado para lavar o ovário à medida que seções do córtex são removidos. (B) PBS com lavagens de antibióticos que as peças do córtex são movidas. (C) As peças do córtex ovariano são lavadas quatro vezes em LB-15 antes de se mudarem para o armário de biossegurança para lavagem final em LB-15. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Peças de córtex ovariano e placa de cultura. (A) Uma tira ovariana sendo cortada do córtex do ovário. (B) Peça de régua e córtex mostrada lado a lado. (C) Quatro peças de córtex (~0,5-1 mm3) repousando na inserção no meio de cultura na placa. (D) Levantamento da pastilha para coletar o meio de cultura do poço. Recolher e substituir todo o meio cultural diariamente (250 μL) para manter o pH adequado.Aproximadamente 250 μL é obtido de cada poço a cada dia (cerca de 70% do meio de cultura inicial). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
3. Coleção de mídia
4. Imagem e processamento a jusante
Este procedimento de cultura do córtex bovino pode ser usado para determinar uma grande variedade de dados hormonais, citocinas e histologia de pequenos pedaços do ovário. A coloração, como hematoxilina e eosina (H&E), pode ser usada para determinar a morfologia ovariana através do folículo16,23,31 (Figura 3). Resumidamente, os folículos foram classificados como primordiais, que é um oócit...
O benefício da cultura do córtex ovariano in vitro, como descrito neste manuscrito, é que os folículos se desenvolvem em um ambiente normalizado com estroma adjacente ao redor dos folículos. As células somáticas e oócito permanecem intactos, e há comunicação célula-celular apropriada como modelo in vivo. Nosso laboratório descobriu que um sistema de cultura de 7 dias fornece dados representativos de foliculogênese e esteróideogênese para o tratamento do córtex ovariano. Outros protocolos de cultura de te...
Os autores não têm nada a revelar.
Esta pesquisa foi apoiada pelo Instituto Nacional de Alimentos e Agricultura 2013-67015-20965 para a ASC, Universidade de Nebraska Food for Health Competitive Grants to ASC. O Escotilha do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos concede a 8ª adesão do NEB26-202/W3112 #1011127 à ASC, Hatch-NEB ANHL Accession #1002234 à ASC. Quantitative Life Sciences Initiative Summer Postdoctoral Scholar Support – COVID-19 Award for summer funding for CMS.
Os autores gostariam de estender sua apreciação ao Dr. Robert Cushman, Centro de Pesquisa animal de carne dos EUA, Clay Center, NE para agradecê-lo por fornecer os ovários em uma publicação anterior, que foram então usados no artigo atual como prova de conceito na validação desta técnica.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
#11 Scapel Blade | Swann-Morton | 303 | Scaple Blade |
#21 Scapel Blade | Swann-Morton | 307 | Scaple Blade |
500mL Bottle Top Filter | Corning | 430514 | Bottle Top Filter 0.22 µm pore for filtering medium |
AbsoluteIDQ Sterol17 Assay | Biocrates | Sterol17 Kit | Samples are sent off to Biocrates and steroid panels are run and results are returned |
Androstenedione Double Antibody RIA Kit | MPBio | 7109202 | RIA to determine androstenedione from culture medium |
Belgium A4 Assay Kit | DIA Source | KIP0451 | RIA to determine androstenedione from culture medium |
Bovine Cytokine Array Q3 | RayBiotech | QAB-CYT-3-1 | Cytokine kit to determine cytokines from culture medium |
cellSens Software Standard 1.3 | Olympus | 7790 | Imaging Software |
Insulin-Transferrin-Selenium-X | Gibco ThermoFisher Scientific | 5150056 | Addative to the culture medium |
Leibovitz's L-15 Medium | Gibco ThermoFisher Scientific | 4130039 | Used for tissue washing on clean bench, and in the biosafety cabniet |
Microscope | Olympus | SZX16 | Disection microscope used for imaging tissue culture pieces |
Microscope Camera | Olympus | DP71 | Microscope cameraused for imaging tissue culture pieces |
Millicell Cell Culture Inserts 0.4µm, 12,mm Diameter | Millipore Sigma | PICM01250 | Inserts that allow the tissue to rest against the medium without being submerged in it |
Multiwell 24 well plate | Falcon | 353047 | Plate used to hold meduim, inserts, and tissues |
Petri dish 60 x 15 mm | Falcon | 351007 | Petri dish used for washing steps prior to culture |
Phosphate-Buffered Saline (PBS 1X) | Corning | 21-040-CV | Used for tissue washing |
SAS Version 9.3 | SAS Institute | 9.3 TS1M2 | Statistical analysis software |
Thomas Stadie-Riggs Tissue Slicer | Thomas Scientific | 6727C10 | Tissue slicer for preperation of thin uniform sections of fresh tissue |
Waymouth MB 752/1 Medium | Sigma-Aldrich | W1625 | Medium used for tissue cultures |
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