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 來(lái)源: 日期(qī):2025.04.29 

生物醫藥研究中非人靈長類的精液采集方法

非人靈長類動物(NHP)精液樣(yàng)本采集有多種目的,包括生(shēng)殖研究、物種保護、傳染病研究以及在藥物(wù)開發過程中評估生殖安全性。在(zài)生物醫藥研究中最常見的精液采集方法是電刺激和陰(yīn)莖振動(dòng)刺(cì)激。電刺激是利用電流刺激NHP動物(wù)產生射精的過程。最常用的電刺激方法是直腸探(tàn)針電刺激法(RPE)和陰(yīn)莖電刺激法(PEP)。據報道,直腸探針電刺激產生(shēng)的樣品精子濃度低於陰莖電刺激。因此,它通常被認為不太適合於(yú)精液樣本的定量(liàng)評價,而用於定性分析。陰莖電刺(cì)激最(zuì)常用於收集精子進行定量分析,例(lì)如(rú),測定精(jīng)子數量和/或濃度,因為該方法采集到(dào)的精液量較大(dà)。而對於小型非人靈長類動物(如鬆鼠猴和(hé)狨猴),陰莖振動刺激法(fǎ)(PVS)是比電刺激法更優的采精方法,因為它更適合這些動物的生理特點,同時對(duì)動物的福利影響較小。

直腸探針電刺激法(RPE)

描(miáo)述:這是較早使用的NHP采精方法。通(tōng)過直接刺激(jī)盆腔器(qì)官周圍的(de)神經肌(jī)肉,導致(zhì)盆腔器官收縮和放鬆,從而排出內(nèi)容物。該過程需要對動物進行輕(qīng)度麻醉,但不需要對動物進行(háng)訓練。操作者的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在保定架上俯臥,使用合適大小的探針,在插入探針前,電極(jí)需輕磨、衝洗和消毒。陰莖被輕(qīng)輕拉出(chū)並(bìng)清潔(可用無(wú)菌生(shēng)理鹽(yán)水),然後在探(tàn)針上塗上一層薄薄的水溶性潤滑凝膠。探針電極(jí)需對準前(qián)列腺,為了確保電極(jí)與前列腺接觸,可(kě)將探頭的另一(yī)端抬起,輕輕向下按(àn)壓探頭的尖端。通過逐漸(jiàn)增加電壓直到動物(wù)出現腿部伸展等反(fǎn)應(yīng),確定動物的電壓設定點。達(dá)到反應點後,電壓保持不(bú)變(biàn)一段時間(最多約5秒(miǎo)),然後逐漸降低(dī)。這種電壓的逐步(bù)增加、保持和降低構成了一(yī)個(gè)完(wán)整的刺激周(zhōu)期。通過(guò)多次刺激,通常三組刺激可以產生射精。在整個刺激過程中,陰莖的尖端需要保持在預熱(rè)的玻璃燒杯或其他收集容器上方(fāng)。

適用(yòng)場景:由於(yú)這個方(fāng)法產生的樣本精子濃度較低,因此更適合用於定性分析,如檢測精液中精子的存在以確認性成熟,以及評估精子細胞的形態。

陰莖電刺激法(PEP)

描述:該方法通過刺激陰莖中的傳入神經末梢(shāo),隨後將刺激傳遞到與陰(yīn)莖勃起和射精相關(guān)的傳出(chū)神經通路。該方法在動物清醒狀態下(xià)采集,傳統(tǒng)的保定方式是使用猴杆或者頸圈將動物固定在開放式(shì)的(de)猴椅上,但近期有研究表明使用封閉箱椅(closed box chair)是一種更優化的保定方(fāng)式,可以訓練動物直接從籠子進入封閉箱椅內,對動物福利、精液質量都(dōu)有顯著改善。PEP已被證明能夠更好地刺激整個生殖道(dào),並且由(yóu)於無需麻醉,減少了尿液汙(wū)染和精(jīng)液樣本稀釋的問題(tí)。此外,與直腸探針(zhēn)法相關的逆行射精(精液(yè)進入膀(bǎng)胱)的風險在(zài)陰莖電刺激法中被最小化。這種非侵入性技術確(què)實需要對動物進行訓練(liàn),並且需要控製實驗(yàn)環(huán)境(例如(rú)安靜(jìng)的房間(jiān)、熟悉動物的工作人員(yuán))。與直腸探針電刺激技術相比,這種方(fāng)法可(kě)能需要更長的時間來(lái)獲取樣本,但通常不會超過幾分鍾。陰莖電刺激法的一個潛在缺點是,有些動物對陰莖刺激沒有反應,因此無法提供精液樣本。

操作步驟:將陰莖輕(qīng)輕拉出,用潤滑凝膠包裹的除顫(chàn)器墊包裹陰莖,將(jiāng)電極連接到電刺激器設備上。從低(dī)電(diàn)壓開始刺激(根據動(dòng)物的品種和體格)不超(chāo)過15秒,逐漸增加到預設的最大值。每次刺激時,觀察動物的生理反應和射精(jīng),整個過程通常不超過3次刺激。不同品種的(de)電壓刺(cì)激相差較大,對於食蟹猴而言(yán),可以從10-30伏特開始,如果(guǒ)需要,可以以 5-10 伏特的增量逐(zhú)步增加,最高至約50 伏特。在刺激(jī)過程中(zhōng)將收集管放在陰莖尖端以(yǐ)收(shōu)集射精的精液樣本。

適用場景:該方法適用於需要較高精子數量和質量的場景,如體外受精(IVF)或(huò)單精子卵胞漿內注射(shè)(ICSI),因為其(qí)能(néng)獲得更高(gāo)的精液量和精子濃度。

陰莖振動刺激法(fǎ)(PVS)

描述:該方法利用自然反射,產生正(zhèng)常的射精(jīng)反(fǎn)應,從而獲得自然射精。使用經過改裝(zhuāng)的振動設備(bèi),並配備收集容器。該方法通常將清(qīng)醒的動物保定在猴椅上,並在黑暗的房間中進行(háng),避免動物(wù)過(guò)於激動(dòng)。

操作(zuò)步驟(zhòu):將陰莖輕輕從包(bāo)皮鞘中拉出,將振動玻璃(lí)管放在陰莖尖端(duān)並保持接觸。根據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(xī)時間。如果(guǒ)在15-20分鍾內未達到(dào)射精,則停止刺激。

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

同時,對鬆鼠(shǔ)猴和狨猴的研究發現,與 RPE 采集的樣本相比,振動刺激采集的精液樣本中精子和(hé)附屬腺的產(chǎn)生顯(xiǎn)著增加。PVS 可產生質量更高的(de)射精(jīng),結合了(le)不需要鎮靜或輕度麻醉的優點,幾乎不引起不適,並產生無汙染的自然射精。

無論采用何種(zhǒng)精液采集(jí)方法,均應慎重考慮(lǜ)采(cǎi)精動物的選擇。確認精子發生(通過(guò)檢測精液(yè)中的精(jīng)子)是(shì)確認 NHP 性成熟的最(zuì)可靠方法。在一些 NHP 種屬中,精(jīng)液采(cǎi)集時間應考慮季節性。在此類確認之前,可通過應用常規選擇標準(如(rú)年齡、體重和/或睾丸體積)優化動物的選擇。睾酮由於其脈衝式/晝夜(yè)節律性波(bō)動和動(dòng)物間個體差異較大,並不是可靠判定性(xìng)成熟的指標。

性成熟的(de)具(jù)體標準還取(qǔ)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(yǐ)被證實從 3-4 歲開始性(xìng)成熟(精液中的(de)精子),而來自亞(yà)洲(zhōu)大(dà)陸的食蟹猴(hóu)需要額外(wài)一年(> 4 歲)才能達到性成熟。關(guān)於食蟹猴和恒河(hé)猴的文獻(xiàn)表明,小於4歲和體重小於4kg的動物不太可能性成熟。

精液采集操作的福利考量

在精液采(cǎi)集時,也應關(guān)注動物福利的問題,比如直腸探針電刺激法(RPE)比其他采(cǎi)精技術(shù)更具侵入(rù)性,因(yīn)為該(gāi)方法需要將探(tàn)針插入動物的直腸,直接刺激前列腺和盆腔器官,可能會對(duì)動物(wù)造成(chéng)一定(dìng)的不適或潛在的生理損傷。因此(cǐ)在進行直(zhí)腸探針電刺激前,應仔細(xì)檢查直腸是否存在異常,如瘢痕(hén)、狹窄(zhǎi)或痔瘡。操作者需要密切監控動物的反應和身體狀況,定期檢查(chá)是否有出血或組織損傷的跡象。一旦發現異常,應立即(jí)停止操作並給予動物恢複(fù)的時間。同時,提供必要的操作後護理和采精頻率的限製(zhì)也是確保動物福利的重要措施。

而陰莖電刺(cì)激和陰莖震動刺激法雖然無創,動物也(yě)是無需麻醉在猴椅或者封閉箱椅中操作,因此操作過程(chéng)中應(yīng)關注(zhù)的是(shì)對(duì)動物進行馴化(huà)和保定適應,減少動物(wù)的應激。同時(shí)在電刺激時應嚴格控製(zhì)給予刺激的電(diàn)流(liú),以及電(diàn)刺激的(de)次數。

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

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