Name: sperm collection and computer-assisted sperm analysis in the teleost model japanese medaka (oryzias latipes)
Uploaded: 2022-10-06T13:30:00
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この研究は、ノルウェー生命科学大学と米国フルブライトプログラムによって資金提供されています。著者らは、魚施設のメンテナンスについてNMBUのアンソニーペルティエとルルドカレオンGタン、およびこれらの方法をさらにテストするための魚とラボスペースを提供してくれたINRAE(フランス)のISC LPGPのギヨームグルメランに感謝したいと思います。

すべての実験と動物の取り扱いは、ノルウェー生命科学大学(NMBU)の実験動物福祉に関する推奨事項に従って実施されました。実験は、NMBU(ノルウェー、オース)で飼育された成体(6〜9ヶ月齢)のオスの日本メダカ(Hd-rR株)を用いて行った。また、国立研究開発法人農業・食品・環境研究所(INRAE、フランス、レンヌ)で飼育した生後9ヶ月のオスのメダカ(CAB株)でも簡単に試験した。
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浸透圧は、魚の精子の活性化における重要な要素です36,37。一般に、精子は精巣内で不動であり、海産魚では精液に対して高浸透圧性であり、淡水魚では精液に対して低浸透圧性である培地中で運動性になる37。血液と同様に、淡水魚の精漿は通常、海産魚の精漿よりも低い(400 mOsmol / kgと比較して約300 mOsmol / kg)22,37</s...

日本のメダカは、東アジア原産の小さな産卵淡水硬骨魚です。メダカは、生態毒性学、発生遺伝学、ゲノミクス、進化生物学および生理学研究のための優れた脊椎動物モデルシステムになりました1,2。人気のあるゼブラフィッシュと同様に、それらは比較的繁殖しやすく、多くの一般的な魚の病気に対して非常に耐性があります1,2。メダカをモデルとして使用することには、世代時間が短い、透明な胚1,2、配列決定されたゲノム3など、いくつかの利点があります。ゼブラフィッシュとは異なり、メダカは性決定遺伝子4と高温(4〜40°C)および塩分(ユーリハリン種)耐性5を持っています。また、多くの遺伝的および解剖学的ツール、ならびにプロトコル6,7,8,9,10,11,12がメダカで開発され、その生物学の研究を容易にする。
生殖は、種が永続することを可能にするため、不可欠な生理学的機能です。脊椎動物の繁殖には、雌の卵母細胞の産生や雄の精子の産生など、正確に調整された無数のイベントが必要です。精子は、精子形成の複雑なプロセスを通じて生成されるユニークな細胞であり、高品質の製品の配送を保証するためにいくつかのチェックポイントがあります13。配偶子の品質は、受精の成功と幼虫の生存に影響を与えるため、水産養殖と魚の個体数研究の焦点となっています。したがって、精子の質は脊椎動物の男性の生殖能力の重要な指標です。
魚の精子の質を評価するための3つの有用な要素は、運動性、進行性、および寿命です。運動率と進行性運動性は、漸進的な運動が受精の成功に必要であり、強く相関しているため、精子の質の一般的な指標です14,15。ほとんどの硬骨魚種で精子が2分未満完全に運動したままであり、精子の軌跡は一般に哺乳類よりも直線的ではないため、移動時間も魚の重要な指標です15。しかし、過去に精子の運動性を評価した多くの研究は、精子を分析する主観的または半定量的方法に依存していました15,16。例えば、メダカの精子運動性は、過去に顕微鏡下で目視で推定されてきた17。また、精子の動きを記録し、イメージングソフトウェアを使用してフレームをマージし、遊泳経路と速度を測定することによって推定されています18,19,20。そのようなアプローチはしばしば堅牢性を欠き、分析を実行する人に応じて異なる結果を提供する15,21。
コンピュータ支援精子分析(CASA)は、当初哺乳類向けに開発されました。CASAは、速度と軌跡を自動化された方法で記録および測定することにより、精子の質を評価するための迅速な定量的方法です15。魚類では、精子の質に対するいくつかの水質汚染物質の影響を監視し、家畜を改善するための興味深い前駆細胞を特定し、凍結保存と貯蔵の効率を改善し、受精の条件を最適化するために、さまざまな種で使用されてきました15。したがって、さまざまな脊椎動物種の精子の品質を確実に評価するための強力なツールです。しかし、魚類間の繁殖戦略の重要な多様性のために、硬骨魚の精子は哺乳類の精子とは異なり、魚種ごとに異なります。配偶子を水中に放出することによって主に卵子を外部から受精させる硬骨魚は、内部で受精するため、水中での希釈を補う必要はありませんが、より粘性のある液体に耐える必要がある哺乳類とは異なり、先体のない構造が比較的単純な高濃度の精子を持っています14。さらに、ほとんどの魚の精子は急速に動きますが、活性化後2分未満は完全に運動しますが、いくつかの例外があります15,22。ほとんどの魚で運動性が急速に低下する可能性があるため、魚の精子分析プロトコルを決定する際には、活性化後の分析のタイミングに細心の注意を払う必要があります。
生殖は生物学の中でも、硬骨魚やメダカがモデル生物として広く利用されてきた分野の一つです。確かに、メダカの男性は、配偶者を守る23,24など、興味深い生殖行動と社会的行動を示します。さらに、この種の生殖の神経内分泌制御を研究するために、いくつかのトランスジェニック系統が存在する25,26,27。精子サンプリングは、大きな魚では比較的簡単な手順ですが、小さなモデル魚では精子が少なく、繊細であるため、より複雑になる可能性があります。このため、メダカ抽出物白子(魚精液)における精子採取を含むほとんどの研究は、解剖精巣を粉砕することによって17、28、29、30である。いくつかの研究では、整形腹部マッサージを使用して、白子を活性化培地に直接表現しています18,19,20;しかし、この方法では、抽出された白子の量と色を視覚化することは困難です。ゼブラフィッシュでは、腹部マッサージは白子を表現するために一般的に使用され、これは直ちに毛細管31、32、33に集められる。この方法は、白子の体積の推定、ならびに精子の質の迅速かつ簡単な指標である射精色の観察を可能にする32,33。したがって、精子の収集と分析のための明確でよく記述されたプロトコルは、メダカには欠けています。
そこで本稿では,小型モデル魚メダカにおける精巣郭清と毛細血管による腹式マッサージの2つの精子採取方法について述べる.これは、両方のアプローチがメダカにとって実行可能であることを示し、魚が手順からすぐに回復するため、腹部マッサージを何度も繰り返すことができることを示しています。また、メダカの精子の質(運動性、進行性、寿命、および相対的な精子濃度)のいくつかの重要な指標を確実に測定するためのメダカでのコンピューター支援精子分析のプロトコルについても説明します。この有用な小型硬骨動物モデルのために指定されたこれらの手順は、脊椎動物の男性の生殖能力に影響を与える環境的、生理学的、および遺伝的要因の理解を大幅に強化します。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1.5 mL tubes</td>
			<td>Axygen</td>
			<td>MCT-150-C</td>
			<td>Any standard brand can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 &#181;L disposable calibrated glass micropipette and aspirator tube assembly</td>
			<td>Drummond</td>
			<td>2-000-010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10x objective with phase contrast</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>MRP90100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 mL tubes</td>
			<td>Axygen</td>
			<td>MCT-200-c-s</td>
			<td>Any standard brand can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blunt forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11000-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blunt smooth forceps</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>XX6200006P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable 20 micron counting chamber slide</td>
			<td>Microptic</td>
			<td>20.2.25&#160;</td>
			<td>Leja 2 chamber slides</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissecting microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>SZX7</td>
			<td>Any standard brand can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11253-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HBSS</td>
			<td>Sigmaaldrich</td>
			<td>H8264-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Holding sponge</td>
			<td>self-made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Eclipse Ts2R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SCA Evolution</td>
			<td>Microptic</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small dissecting scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>14090-09</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride (NaCl)</td>
			<td>Sigmaaldrich</td>
			<td>S9888</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tabletop vortex</td>
			<td>Labnet</td>
			<td>C1301B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tricaine</td>
			<td>Sigmaaldrich</td>
			<td>A5040</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

sperm collection and computer-assisted sperm analysis in the teleost model japanese medaka (oryzias latipes)

日本のメダカ(Oryzias latipes)は、硬骨魚であり、生態毒性学、発生学、遺伝学、生理学の研究のための新しい脊椎動物モデルです。メダカは脊椎動物の繁殖を調べるためにも広く使用されており、これは種が永続することを可能にするため、不可欠な生物学的機能です。精子の質は男性の生殖能力、したがって生殖の成功の重要な指標です。精子を抽出するための技術と精子分析は、硬骨魚を含む多くの種について十分に文書化されています。精子の採取は、大きな魚では比較的簡単ですが、小さなモデル魚では精子が少なく、繊細であるため、より複雑になる可能性があります。そこで本稿では、小型モデル魚であるメダカの精子採取方法について、精巣解離と腹筋マッサージの2つについて述べる。本稿では、メダカに対して両方のアプローチが実行可能であることを示し、魚が手順からすぐに回復するため、腹部マッサージを何度も繰り返し実行できることを示しています。この記事では、メダカの精子の質のいくつかの重要な指標(運動性、進行性、運動持続時間、相対濃度)を客観的に評価するための、メダカでのコンピューター支援精子分析のプロトコルについても説明します。この有用な小型硬骨動物モデルのために指定されたこれらの手順は、脊椎動物の男性の生殖能力に影響を与える環境的、生理学的、および遺伝的要因の理解を大幅に強化します。

取得するデータの種類 SCA Evolutionソフトウェアの精子運動性分析は、運動性(運動性および不動性の精子の割合)、および進行性(進行性および非進行性の精子の割合)、および速度(急速、中、およびゆっくりと動く精子の割合)に関するデータを提供します。また、プログレッシブと速度(ラピッドプログレッシブ、ミディアムプログレッシブ、非プログレッシブ)を兼ね備えていま?...

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Sperm Collection and Computer-Assisted Sperm Analysis in the Teleost Model Japanese Medaka Oryzias latipes

この記事では、小型モデル魚メダカ(Oryzias latipes)から精子を採取するための2つの迅速かつ効率的な方法と、コンピューター支援精子分析(CASA)を使用して精子の質を確実に評価するためのプロトコルについて説明します。

硬骨動物モデルにおける精子採取とコンピュータ支援精子解析 メダカ

Japanese medaka (Oryzias latipes) is a teleost fish and&#160;an emerging vertebrate model for ecotoxicology, developmental, genetics, and physiology ...

この技術により、小型モデル魚「ニホンマダカ」から白子を採取し、その品質を一貫して調査することができます。具体的には、腹部マッサージによる精子採取は、このアプローチが侵襲的ではないため、同じ魚で繰り返しサンプリングすることを可能にする。さらに、この技術は、マダカ精子凍結保存にも応用できる。精子の質は受精の成功の重要な指標であり、したがって生態学的および全体的な生産的生理学研究で分析するための重要なパラメータです。はじめに、ペトリ皿にこっそり収まるようにそれを切って、柔らかい保持スポンジを準備します。スポンジの真ん中で、魚の腹側を上に保持するのに十分な長さの直線を切ります。魚を麻酔した後、ペーパータオルでそっと拭いて魚の腹部を乾かします。腹側を上にして湿った保持スポンジのトラフに魚を置き、そのえらがスポンジの麻酔液にさらされるようにします。クロアカの周りが濡れている場合は、使い捨てのティッシュワイプで腹部の下側をそっと乾かします。解剖顕微鏡下で、アスピレーターチューブを取り付けたマイクロピペットを魚のクロアカに当てます。今度は吻側から尾側への動きで鈍い端の滑らかな鉗子で優しく絞ることによって魚の腹部をマッサージします。魚を回収するには、魚を水槽システムに戻す前に、スポンジから事前に準備した回収水にそれを解放します。集めた白子を予熱した活性化溶液とピペット溶液を含むチューブに移し、アスピレーターチューブアセンブリを使用して数回上下させます。分析前にチューブをフリックして、希釈した精子を穏やかに均質化します。魚を安楽死させた後、前に示したようにそれを乾燥させ、魚を左側の側面を上に向けて解剖顕微鏡の下に置きます。小さな解剖ハサミを使用して、クロアカから背側のフラップを切り取り、次に肋骨を横切ってえらまで内臓を露出させます。精巣を見つけ、細かい鉗子で両端のアタッチメントを切ります。精巣を取り出し、予熱した活性化溶液を含む準備されたチューブに移します。鉗子を使用して精巣をチューブの側面に対して数回押しつぶして精子を放出しますが、これは溶液のわずかに曇った外観で視覚化できます。分析を開始するには、精子分析ソフトウェアを開き、運動性モジュールを選択します。すべてのパラメータのソフトウェアで構成を設定します。あらかじめ温めた使い捨ての20マイクロメートル計数チャンバースライドを、摂氏27度に設定された加熱ステージ上の顕微鏡下に置きます。サンプルがいっぱいになるまでスライド上のチャンバーにサンプルをピペットで入れますが、過剰充填することはありません。チャンバーの入り口から余分なサンプルを注意深く拭き取り、溶液中の細胞のドリフト移動を防ぎます。分析を選択して、顕微鏡でサンプルを確認します。顕微鏡の焦点が合っていることを確認し、もう一度分析を選択して、フィールドの精子を記録します。スライドをフレーム内のサンプルの新しい領域に移動し、気泡、細胞塊、またはアーチファクトを避けて、3〜5つの異なる視野に対して手順を繰り返します。結果を表示するには、結果を選択し、フィールドをダブルクリックして個々のフィールドを視覚化するか、ラベル付けされていない精子や追跡されていない精子を手動で確認します。必要に応じて、個々の精子を右クリックして運動性を再ラベル付けします。本研究では、コンピューター支援精子分析を使用して、さまざまな速度と運動パラメーターを記録しました。計算値には、真直度指数、線形性指数、およびぐらつきが含まれます。活性化溶液の浸透圧は、精巣の解剖による精子の運動性に影響を与えました。精子は水槽水中では不動であったが、高浸透圧および低浸透圧を有するHBSS中で運動性であった。しかしながら、運動性は、より高い浸透圧溶液と比較して、キログラム当たり36ミリオスモルで有意に低下する。運動性は精子採取法の影響も受けており、精子は腹部マッサージと比較して精巣解剖法で有意に運動性が高い。また、より高い割合の細胞が進行性であり、より多くの細胞が中程度または急速に移動していた。運動性と進行性の割合は、摂氏27度の貯蔵と比較して、摂氏4度または氷上に保存された精子で有意に高くなります。環境条件と住居条件も精子の運動性にわずかに影響を与えました。産卵前後に採取した精子では精子の運動性に有意差は見られなかった。1ヶ月間女性なしで飼育された男性は高い運動性を示したが、その差はわずかであった。腹部マッサージによる精子採取では、適切な鉗子の圧力と動きを学び、糞便汚染を回避するためのトレーニングが必要です。この手法は、例えば、メダカが一般的に使用されるモデルである生態毒性研究における男性の生殖能力に対する多様な汚染物質の影響を調査するのに非常に役立ちます。

Research

JoVE Journal

Biology

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