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 來源:實驗動物那些(xiē)事兒 日期:2025.04.29 

生物醫藥研究中非人靈長類的精液采集方法

非人(rén)靈長類動物(NHP)精液樣本采集有多種目的,包(bāo)括生殖研究、物種保護、傳染病研(yán)究以及(jí)在藥物開發(fā)過程中評估生殖(zhí)安全性。在生物(wù)醫藥研究中最常見的精液采集方法是電刺(cì)激和陰莖振動刺激。電刺激是利用電流刺激NHP動(dòng)物產生射精的過程。最常用的電刺激方法是直腸探針電刺激(jī)法(RPE)和陰莖電刺激法(PEP)。據報(bào)道,直腸(cháng)探針電(diàn)刺激產生(shēng)的樣品精子濃度低於陰莖電刺激(jī)。因此,它通常被(bèi)認為不太適合於精液樣本的定量評價,而用於定性分析。陰莖電刺激最常用於收集精子進行定量分析,例如,測定精子數量和/或(huò)濃度,因為該方法采(cǎi)集到的(de)精(jīng)液量較大。而對於小型非人靈長(zhǎng)類動物(如鬆鼠猴和狨猴),陰莖振動刺激法(PVS)是比電(diàn)刺激法更優的采精方法,因為它更適合(hé)這些(xiē)動物的生理特(tè)點,同時對動物(wù)的福利影響較小。

直(zhí)腸探針(zhēn)電刺激法(RPE)

描述:這是較(jiào)早使用(yòng)的NHP采精方法。通過直接刺(cì)激盆(pén)腔器官周圍(wéi)的神經肌肉,導致盆腔器官收縮和放鬆,從而排出內(nèi)容物。該過程需要對動物(wù)進行輕度麻醉,但不需要對動物進行訓(xùn)練。操作者的(de)技術和培訓對程序的成功至關重要。

操作步驟:動物被輕度麻醉後側臥或(huò)在保定架上俯臥,使用合適大小的探針,在插入探(tàn)針前,電極需輕磨、衝洗和消毒。陰(yīn)莖(jīng)被輕(qīng)輕拉出並(bìng)清潔(可用無菌生理鹽水),然後(hòu)在探針上塗上一層薄薄的(de)水溶性潤(rùn)滑凝膠。探針電極需對準前列腺,為了確保電極與(yǔ)前列腺接觸,可將(jiāng)探頭的另一端抬(tái)起,輕輕向下按壓(yā)探(tàn)頭的尖端。通過逐漸增加電壓(yā)直到動物出(chū)現腿部伸展等反應,確定(dìng)動物的電壓設定點。達到反應點後(hòu),電壓保持不(bú)變一段(duàn)時間(最多約5秒),然(rán)後逐漸降低。這種電(diàn)壓的逐步(bù)增加、保持和降低構成了一個完整(zhěng)的刺激周期。通過多次刺激,通常三組(zǔ)刺激可以(yǐ)產生射精(jīng)。在整個刺激過程中(zhōng),陰莖的尖端需要保持在預熱的玻璃燒杯或其他收集容(róng)器上(shàng)方。

適用場景:由(yóu)於這個方法產生的樣本精子濃度較(jiào)低,因此更適合用於(yú)定(dìng)性分(fèn)析,如檢測精液中精(jīng)子的存在以確認性成熟,以及評估精子細胞的形態。

陰莖電刺激(jī)法(PEP)

描述:該方法通過刺(cì)激陰莖中的傳入神經末梢,隨(suí)後將刺激傳遞到(dào)與陰莖勃起和射精相關的傳(chuán)出神經通路。該方法(fǎ)在動物清醒狀態(tài)下采集,傳統的(de)保定方式是使用猴杆或者頸圈將動物固定在開放式的猴椅上,但近期有研究表明使用(yòng)封閉箱椅(closed box chair)是一種更優化的保定方式,可以訓練動(dòng)物直接從籠子進入封閉箱椅內,對動物福利(lì)、精液質量都有顯著改善。PEP已被證明能夠更好地刺激整個生(shēng)殖道,並且由於無需麻醉,減少了尿液汙染和精液樣本稀釋的問題(tí)。此外,與直腸探針法相關的逆行射精(精液進入膀胱)的風險在陰莖電刺激法(fǎ)中被最小化。這種非侵入性技術(shù)確(què)實需(xū)要對動物(wù)進行(háng)訓(xùn)練,並且需要控製實驗(yàn)環境(例如安(ān)靜的房間、熟(shú)悉動物的工作人員)。與直腸探針電刺激技(jì)術相比,這種方法(fǎ)可能需要更長(zhǎng)的時間來獲取樣本,但通常不會超過(guò)幾分鍾。陰莖電刺激法(fǎ)的一個潛在缺點是,有(yǒu)些動物對陰莖刺激(jī)沒(méi)有反(fǎn)應,因此無法提供精液樣(yàng)本。

操作步驟(zhòu):將(jiāng)陰莖輕輕(qīng)拉出,用潤滑凝膠包裹的除顫器墊包裹陰莖,將電極連接到電刺激器設備上。從低電壓開始刺激(根據動物的品種和(hé)體格)不超過15秒,逐漸增加到預設的最(zuì)大值。每次刺激時,觀察動物的生(shēng)理反應和射精(jīng),整個過程通常不超過3次刺激。不同(tóng)品種的電壓刺激相(xiàng)差較大(dà),對(duì)於食蟹(xiè)猴而言,可以從10-30伏特開始,如果需要,可以以 5-10 伏特(tè)的增量逐步增加(jiā),最高至約50 伏特。在刺激(jī)過(guò)程(chéng)中將收集管放在陰莖尖(jiān)端以收集射精(jīng)的精液(yè)樣本。

適用(yòng)場(chǎng)景:該方法適用於需(xū)要(yào)較高精子數量和質(zhì)量的場景(jǐng),如體外受(shòu)精(IVF)或單精子卵胞(bāo)漿內注射(ICSI),因為其能獲得更高的精液量和精子濃(nóng)度。

陰莖振(zhèn)動刺激法(fǎ)(PVS)

描述:該方(fāng)法利用自然反射,產生正常的射精(jīng)反(fǎn)應,從而(ér)獲得自然射精。使用經(jīng)過改裝的振動設備,並配備收集容器。該方法通常將清醒的動物保定在猴椅(yǐ)上,並在(zài)黑暗的房間中進行,避免動物過於激動。

操作步驟:將陰莖輕輕從包皮鞘中(zhōng)拉出,將振動玻璃管放(fàng)在陰莖尖端並保持接觸。根(gēn)據(jù)動物對刺激的反應逐漸調整振動參數,並在刺激期間提供休息時間(jiān)。如果在15-20分鍾內未達到射精,則停止刺激。

適用場景:在小型非人靈長(zhǎng)類動物(如(rú)鬆鼠猴和狨猴)中,PVS是首選方法,因為這些動物體型較小(xiǎo),直接放置電極進行陰莖刺激較為困難,且直腸探(tàn)針法在這些小型(xíng)NHP物種中也不太適用,較小的生殖道和消化道結(jié)構可能(néng)無法讓直腸探針精準放置。

同(tóng)時,對鬆鼠猴(hóu)和狨猴的研(yán)究發現,與 RPE 采集的樣本相(xiàng)比,振動(dòng)刺(cì)激采集的精液樣本中精子和附(fù)屬腺(xiàn)的產生顯著增加(jiā)。PVS 可產生質量(liàng)更高(gāo)的射精,結合了不需要鎮靜或輕度麻(má)醉的優點,幾乎不引(yǐn)起不適,並產生無汙染的自然射精。

無論(lùn)采用何種(zhǒng)精(jīng)液采集方法,均應慎(shèn)重考慮采精動物的(de)選(xuǎn)擇。確認精子發(fā)生(通過檢測精液中的精子)是確認 NHP 性成熟的最可靠方法。在一(yī)些 NHP 種屬中,精液采集時間應考慮季節性。在此類確認之前,可通過應(yīng)用常規(guī)選擇標準(如(rú)年(nián)齡、體重和/或睾丸體積)優化動物的選擇。睾酮(tóng)由於其脈(mò)衝式/晝夜節律性波動和(hé)動物間個體差異較大,並不(bú)是(shì)可靠判定性成熟的指標。

性成熟的具(jù)體標準還取決於動物的種屬甚至地理來源。例如,來自毛裏求斯的食蟹猴已被證實從(cóng) 3-4 歲開始性成熟(shú)(精液(yè)中的精子),而來自(zì)亞洲大陸的食蟹猴需要額外一年(> 4 歲)才能達到性成熟。關於食蟹猴和恒河猴的文(wén)獻表明,小於4歲和(hé)體重(chóng)小於4kg的(de)動物不太可(kě)能性成熟。

精液采集操作的福利考量

在精液采集時,也應關注動物福利的問(wèn)題,比(bǐ)如直腸探針(zhēn)電刺激法(fǎ)(RPE)比其他采精技術更具侵入性,因為該方法需要將探針插入動物的直腸,直接刺激前列腺和盆腔器官,可能會對動(dòng)物造成一定的不適或潛在的生理損(sǔn)傷。因此在進行直腸探針電刺激前,應仔細檢(jiǎn)查直腸是否(fǒu)存在異常,如(rú)瘢痕、狹窄或痔瘡。操作(zuò)者(zhě)需要密切監控動物的(de)反(fǎn)應(yīng)和身體狀況,定期檢查(chá)是(shì)否有出血或組織損傷的跡象。一旦發現(xiàn)異常,應立即停止操(cāo)作並給予動物恢複的時間。同時,提(tí)供(gòng)必要的操作後護理和采精頻率的限製也是確保動物福利的重要措施。

而陰莖電刺激和陰莖震動刺激法雖然無創,動物也是無需麻醉在猴椅或者封閉箱椅中操作,因(yīn)此操作過程中應關注的是對動物進行(háng)馴化和保定適應,減少動物的應激。同時在電刺激時應嚴格控(kòng)製給予刺激的電流,以及電刺激的次數。

通過(guò)上文描述,可以看出選擇合(hé)適的動物以及合適的方法才能夠采集到合適的樣本,同時應關注動(dòng)物的福利問題,最大程度減(jiǎn)少對動物的不利影響。

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