Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Представлена культура in vitro коры яичников крупного рогатого скота и влияние питательной лестничной диеты на микроокружение яичников. Кусочки коры яичников культивировали в течение семи дней, оценивали стероиды, цитокины и стадии фолликулов. Диетическое лечение Stair-Step увеличило стероидогенез, что привело к прогрессированию фолликулов в культуре.
Развитие фолликула от первичной до антральной стадии – это динамический процесс внутри коры яичников, который включает эндокринные и паракринные факторы из соматических клеток и кучевые клеточно-ооцитарные коммуникации. Мало что известно о микроокружении яичников и о том, как цитокины и стероиды, вырабатываемые в окружающей среде, влияют на прогрессирование или остановку фолликулов. Культура in vitro коры яичников позволяет фолликулам развиваться в нормализованной среде, которая остается поддерживаемой соседней стромой. Наша цель состояла в том, чтобы определить влияние питательной диеты Stair-Step на микроокружение яичников (развитие фолликулов, выработку стероидов и цитокинов) с помощью культуры in vitro коры яичников крупного рогатого скота. Чтобы достичь этого, корковые части яичников были удалены у телок, проходящих две различные схемы питания до полового созревания: Контроль (традиционное развитие питания) и Ступенька (кормление и ограничение во время развития), которые были разрезаны примерно на 0,5-1 мм3 кусочка. Эти кусочки впоследствии были пропущены через серию промывок и размещены на тканевой культуральной вставке, которая устанавливается в колодец, содержащий культуральную среду Уэймута. Кора яичников культивировалась в течение 7 дней с ежедневными изменениями питательных сред. Гистологическое сечение проводили для определения изменений стадии фолликула до и после посева для определения эффектов питания и воздействия культуры без дополнительного лечения. Культуральная среда cortex была объединена в течение нескольких дней для измерения стероидов, стероидных метаболитов и цитокинов. Наблюдались тенденции к увеличению стероидных гормонов в микроокружении яичников, что позволило прогрессировать фолликулы в культурах Stair-Step по сравнению с культурами коры яичников. Метод культивирования коры яичников позволяет лучше понять микроокружение яичников и то, как изменения в эндокринной секреции могут влиять на прогрессирование и рост фолликулов как при лечении in vivo, так и in vitro. Этот метод культивирования может также оказаться полезным для тестирования потенциальных терапевтических средств, которые могут улучшить прогрессирование фолликулов у женщин для повышения фертильности.
Кора яичников представляет собой внешний слой яичника, где происходит развитие фолликула1. Примордиальные фолликулы, первоначально остановленные в развитии, будут активированы, чтобы стать первичными, вторичными, а затем антральными или третичными фолликулами на основе паракринных и гонадотропиновых входов1,2,3,4. Чтобы лучше понять физиологические процессы в яичнике, культура тканей может быть использована в качестве модели in vitro, что позволяет контролируемой среде проводить эксперименты. Многие исследования использовали культуру ткани яичников для исследований в области вспомогательных репродуктивных технологий, сохранения фертильности и рака яичников5,6,7. Культура ткани яичников также послужила моделью для исследования репродуктивных токсинов, которые повреждают здоровье яичников и этиологию репродуктивных расстройств, таких как синдром поликистозных яичников (СПКЯ)8,9,10,11. Таким образом, эта система культур применима к широкому спектру специальностей.
У грызунов цельные фетальные или перинатальные гонады использовались в экспериментах по репродуктивной биологии12,13,14,15. Однако гонады более крупного домашнего скота не могут культивироваться как целые органы из-за их большого размера и потенциальной дегенерации. Поэтому кору яичников крупного рогатого скота и нечеловеческого примата разрезают на более мелкие кусочки16,17,18. Во многих исследованиях культивировались небольшие кусочки коры яичников для изучения различных факторов роста в инициации первичного фолликула у домашнего скота и нечеловеческих приматов1,17,18,19. Использование культуры коры яичников также продемонстрировало инициацию первичного фолликула при отсутствии сыворотки для кортикальных кусочков крупного рогатого скота и приматов, культивируемых в течение 7дней 20. Янг и Фортуна в 2006 году лечили культуральную среду коры яичников плода диапазоном доз тестостерона в течение 10 дней и наблюдали, что концентрация тестостерона10 -7 М увеличивает набор фолликулов, выживаемость и увеличивает прогрессирование фолликулов на ранней стадии19. В 2007 году, используя культуры коры яичников крупного рогатого скота (5-8 месяцев беременности), Ян и Фортуна сообщили о роли фактора роста эндотелия сосудов А (VEGFA) в первичном переходе фолликула на вторичный21. Кроме того, наша лаборатория использовала культуры коры яичников, чтобы продемонстрировать, как изоформы VEGFA (ангиогенные, антиангиогенные и комбинированные) могут регулировать различные пути сигнальной трансдукции через рецептор киназного домена (KDR), который является основным сигнальным рецептором трансдукции, который VEGFA связывает16. Эта информация позволила лучше понять, как различные изоформы VEGFA влияют на сигнальные пути, вызывая прогрессирование или остановку фолликулов. В совокупности культивирование кусочков коры яичников in vitro с различными стероидами или факторами роста может быть ценным анализом для определения влияния на механизмы, регулирующие фолликулогенез. Аналогичным образом, животные, которые развиваются на разных режимах питания, могут иметь измененное микроокружение яичников, что может способствовать или ингибировать фолликулогенез, влияющий на репродуктивную зрелость самок. Таким образом, наша цель в текущей рукописи состоит в том, чтобы сообщить о методе культивирования коры крупного рогатого скота и определить, есть ли различия в микросредах яичников после культуры in vitro коры крупного рогатого скота от телок, которых кормили либо контрольной, либо степенной диетой, собранной в возрасте 13 месяцев, как описаноранее 16.
Поэтому нашим следующим шагом было определение микроокружения яичников у этих телок, которые были разработаны с различными питательными диетами. Мы оценили кору яичников у телок, которых кормили либо лестничной, либо контрольной диетой. Контрольным телкам предлагалась поддерживающая диета 97,9 г/кг0,75 в течение 84 дней. Диета Stair-Step была начата через 8 месяцев, содержащая ограниченную диету 67,4 г / кг0,75 в течение 84 дней. После первых 84 дней, в то время как контрольные телки продолжали получать 97,9 г/кг0,75,говяжьим телкам Stair-Step предлагали 118,9 г/кг0,75 в течение еще 68 дней, после чего их овариэктомировали в возрасте 13 месяцев16 лет для изучения изменений в фолликулярных стадиях и морфологии до и после культивирования. Мы также проанализировали различия в стероидах, стероидных метаболитах, хемокинах и цитокинах, секретируемых в среды коры головного мозга. Стероиды и другие метаболиты измеряли, чтобы определить, были ли какие-либо прямые эффекты от лечения, проводимого in vivo и / или in vitro, на жизнеспособность и продуктивность тканей. Изменения в микроокружении яичников до и после культивирования обеспечили снимок эндокринной среды и фолликулогенеза до посева и того, как культура или лечение во время культуры влияет на прогрессирование или остановку фолликулов.
Яичники были собраны после того, как овариэктомия была выполнена в Исследовательском центре мясных животных США (USMARC) в соответствии с их процедурами IACUC от контрольных и лестничных телок в возрасте 13 месяцев16лет, очищенных стерильным фосфатным буферным физиологическим раствором (PBS), промытых 0,1% антибиотиком для удаления крови и других загрязняющих веществ, обрезанных излишков ткани и транспортированных в лабораторию репродуктивной физиологии Университета Небраски-Линкольна (UNL) UNL при 37 ° C23 . В UNL кусочки коры яичников разрезали на мелкие квадратные кусочки (~0,5-1мм3; Рисунок 1) и культивируется в течение 7 дней(рисунок 2). Гистология проводилась на слайдах культуры коры головного мозга до и после посева для определения фолликуловстадий 16,24 (Фиг.3 и Фиг.4),а также белков внеклеточного матрикса, которые могут указывать на фиброз (Picro-Sirus Red, PSR; Рисунок 5). Это позволило определить влияние режимов питания in vivo на стадии фолликула и позволило сравнить 7 дней коры яичников на стадиях фолликула и прогрессирование фолликулов. На протяжении всей культуры среду собирали и изменяли ежедневно (примерно 70% сред собирали каждый день; 250 мкл / хорошо), так что либо суточные гормоны / цитокины / хемокины могли быть оценены, либо объединены в течение нескольких дней для получения средних концентраций. Стероиды, такие как андростендион (A4) и эстроген (E2), могут быть объединены в течение 3 дней и оценены с помощью радиоиммуноанализа (RIA; Рисунок 6) и объединенные в течение 4 дней на каждое животное и проанализированные с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (ВЭЖХ-МС)24,25 (таблица 1). Цитокиновые массивы использовали для оценки концентраций цитокинов и хемокинов в культуральной среде коры яичников26 (таблица 2). Были проведены тестовые пластины полимеразной цепной реакции (ОТ-ПЦР) в режиме реального времени для определения экспрессии генов для специфических путей трансдукции сигнала, как было продемонстрированоранее 16. Все стероидные, цитокиновые, фолликулярные стадии и гистологические маркеры обеспечивают снимок микроокружения яичников и подсказки о способности этого микроокружения способствовать «нормальному» или «аномальному» фолликулогенезу.
Яичники были получены из Исследовательского центра мясных животных США16. Как указывалосьранее 16,все процедуры были одобрены Комитетом по уходу и использованию животных Центра исследований мясных животных США (USMARC) в соответствии с руководством по уходу и использованию сельскохозяйственных животных в сельскохозяйственных исследованиях и обучении. Яичники были доставлены в Репродуктивную лабораторию Университета Небраски-Линкольна, где они были обработаны и культивированы.
1. Подготовка необходимых носителей
2. Протокол культивирования коры яичников
ПРИМЕЧАНИЕ: Яичники были получены от весенних телок USMARC в возрасте 13 месяцев. Яичники тщательно промывали, а всю кровь и другую жидкость удаляли С помощью PBS, содержащего антибиотик (0,1%), и транспортировали при 37 °C23 в Лабораторию репродукции Университета Небраски-Линкольна UNL (1,5 часа). (Для комментариев о температуре яичников во время транспортировки см. Обсуждение)
Рисунок 1:Расположение пластин для промывания яичников и коры в чистой скамье. (А)PBS используется для промывания яичника по мере удаления участков коры. (B) PBS с антибиотиками, через которые перемещаются части коры. (C)Кусочки коры яичников промывают четыре раза в LB-15 перед перемещением в шкаф биобезопасности для окончательной промывки в LB-15. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2:Кусочки коры яичников и культуральная пластина. (A) Полоса яичника, вырезанная из коры яичника. (B) Линейка и часть коры показаны бок о бок. (C) Четыре части коры (~0,5-1 мм3),опирающиеся на вставку в культуральную среду в пластине. (D) Подъем вкладыша для сбора питательной среды из колодца. Собирайте и заменяйте всю культуральную среду ежедневно (250 мкл) для поддержания надлежащего рН.Приблизительно 250 мкл получают из каждой лунки каждый день (около 70% исходной питательной среды). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
3. Медиа коллекция
4. Визуализация и последующая обработка
Эта процедура культивирования коры крупного рогатого скота может быть использована для определения широкого спектра гормональных, цитокинных и гистологических данных из небольших кусочков яичника. Окрашивание, такое как гематоксилин и эозин (H & E), может быть использовано для определ?...
Преимущество культуры коры яичников in vitro, как описано в этой рукописи, заключается в том, что фолликулы развиваются в нормализованной среде с прилегающей стромой, окружающей фолликулы. Соматические клетки и ооцит остаются нетронутыми, и существует соответствующая межклеточная связь ?...
Авторам нечего раскрывать.
Это исследование было поддержано Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства 2013-67015-20965 ASC, University of Nebraska Food for Health Competitive Grants to ASC. Грант Министерства сельского хозяйства США NEB26-202/W3112 Присоединение No 1011127 к ASC, присоединение Hatch-NEB ANHL #1002234 к ASC. Количественная инициатива в области наук о жизни Летняя постдокторская поддержка стипендиатов – награда COVID-19 за летнее финансирование CMS.
Авторы хотели бы выразить свою признательность доктору Роберту Кушману, Исследовательскому центру мясных животных США, Clay Center, NE, чтобы поблагодарить его за предоставление яичников в предыдущей публикации, которые затем были использованы в текущей статье в качестве доказательства концепции при проверке этого метода.
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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены