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 來源:實驗動物(wù)那些事兒 日期:2025.04.29 

生物(wù)醫藥研究中非(fēi)人靈長類的精液(yè)采集方法

非人靈(líng)長類動物(NHP)精液樣本采集(jí)有多種目的,包括生殖研究、物種保護、傳染病研(yán)究以(yǐ)及在藥物開發過(guò)程中評估生殖安全性。在生物醫藥研究中最常見的(de)精液采集方法(fǎ)是電刺激和陰莖振動刺激。電刺激是(shì)利用電流(liú)刺激NHP動物產生射精的(de)過程。最常用的電刺激方法是直腸探針電刺激法(fǎ)(RPE)和陰莖電刺激法(PEP)。據(jù)報道,直腸探針電刺激產生(shēng)的樣品精子濃度低於陰(yīn)莖電刺激。因此,它通常被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(jīng)電刺激最常用於收集精子進行定量分析,例(lì)如,測定精子數量和/或濃度,因為該方法采集到的(de)精液量(liàng)較大。而對於小型非人靈(líng)長類動物(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(shì)合這些動物的生理特點,同時對動物的福利影響較小。

直腸探針電刺激法(RPE)

描述(shù):這(zhè)是較早使用的NHP采(cǎi)精方(fāng)法。通過(guò)直接刺激盆腔器官周圍的神經肌肉,導(dǎo)致盆腔器官收縮和放鬆,從而排出內容物。該過程需(xū)要對動物進行輕度麻醉,但不需要(yào)對動物進行訓練。操作者的技術和培訓對程序的成功至關重要(yào)。

操(cāo)作步驟:動物被輕度(dù)麻醉後側(cè)臥或在保定架上俯(fǔ)臥,使用合適大小的(de)探(tàn)針,在插入探針(zhēn)前,電極需輕磨、衝洗和(hé)消毒。陰莖被輕輕(qīng)拉出並清潔(可用無菌生理鹽水),然後在探針上(shàng)塗上一層薄薄的水溶性潤滑凝膠。探針電極需對準前列腺,為(wéi)了確(què)保電(diàn)極與前列腺接觸(chù),可將(jiāng)探頭的另一端抬起,輕輕向下按壓探頭的尖端。通過逐漸(jiàn)增加電壓直到動物出現腿部(bù)伸展等反應,確定動物的電壓設定點。達(dá)到反應點後(hòu),電壓(yā)保持不變一段時間(最多約5秒(miǎo)),然後逐漸降低。這種電壓的逐步增加、保持和降低構成了一個(gè)完(wán)整的刺激周期。通過多次刺激,通常三組刺激可以產生(shēng)射精。在整個刺激過程(chéng)中,陰莖的尖端(duān)需(xū)要保持在預熱的玻璃燒杯或其他收集容器上方。

適用場景:由於這個方法產生的樣本精子濃度較低,因(yīn)此更適合用於定性分析,如檢測精液中精子的存在(zài)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(fǎ)通過刺激陰莖中(zhōng)的傳(chuán)入(rù)神經末梢,隨後將刺激傳遞到與陰莖勃起和射精相關的傳出(chū)神經通路。該方法在動(dòng)物清醒狀態下采集,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的(de)猴椅上,但近期(qī)有研究表明使用封閉箱椅(closed box chair)是一種更優化的保定方式,可以訓(xùn)練動物直接從籠子(zǐ)進入封閉(bì)箱椅內,對動物福利、精液質量都有顯著改善。PEP已被(bèi)證明(míng)能夠更好地刺激整個生殖道,並且由於無需麻醉(zuì),減少(shǎo)了(le)尿液汙染和精液樣本稀釋的問題。此外,與直腸探針法相關的逆行射精(精(jīng)液進入膀胱)的風險在陰莖(jīng)電刺激法中被最小化。這種非侵入性技術確實需要對(duì)動物進行訓練,並且需要控製實(shí)驗環境(例如安靜的房間、熟悉動物的工作(zuò)人員)。與直腸(cháng)探針電刺激技術相比,這種方法可能需要更長的時間(jiān)來獲取樣本,但(dàn)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(duì)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(jīng)輕輕拉出,用潤滑凝膠(jiāo)包裹的除顫器墊包裹陰莖(jīng),將電極連接到(dào)電刺激器設備上。從低電壓開始刺激(根據動物的(de)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(cì)激時,觀察動物的生理反應和射(shè)精,整個過程通常不超過3次刺激。不同品種的(de)電壓刺激相(xiàng)差較大,對於食蟹猴而(ér)言,可以從10-30伏特開始,如果(guǒ)需要,可以以 5-10 伏特的增量逐步增加,最高至約50 伏特。在刺激過(guò)程中(zhōng)將收集管(guǎn)放在陰莖尖端以收集射精的精液樣本。

適用場景:該方(fāng)法適用於需要較高精子數(shù)量(liàng)和質量的場景,如體外受精(IVF)或單(dān)精子(zǐ)卵胞漿內注射(ICSI),因為其能(néng)獲得更高的精液量和精子濃度。

陰莖振(zhèn)動刺激法(PVS)

描述:該方(fāng)法利用自然反射,產(chǎn)生正常的射(shè)精反應,從而獲得自然射精(jīng)。使用經過改裝的振動設備,並配(pèi)備收集容器。該方法通常(cháng)將清醒的(de)動物保定在猴椅上,並在黑暗的房間中進行,避(bì)免動物過於激(jī)動。

操作步驟:將陰莖(jīng)輕輕從(cóng)包皮鞘中(zhōng)拉出(chū),將振動玻璃管(guǎn)放在陰莖尖端並保持接觸。根據動物(wù)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。如果在15-20分鍾(zhōng)內未(wèi)達到射精,則停止刺激。

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

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

無論采用(yòng)何(hé)種精液采集方法,均應慎重考慮采精動物的選擇。確認精(jīng)子發生(shēng)(通過檢測精液中的精子)是確認 NHP 性成熟的最(zuì)可靠方(fāng)法。在一些 NHP 種屬中,精液采集(jí)時間應考慮季節性。在此類確認之前,可通過(guò)應用常規選擇標準(如年齡、體重和/或睾丸體積)優化(huà)動物的選擇。睾酮由於其脈(mò)衝式/晝夜節律性(xìng)波(bō)動和動物間個體差異較大,並不是可靠(kào)判定性成熟的指標。

性成熟的具體標準還取決於動物的種屬甚(shèn)至地理來源。例如,來自毛裏(lǐ)求斯的食蟹猴(hóu)已(yǐ)被證實從 3-4 歲開始性成熟(精液中的精子),而來自亞洲大陸的食蟹猴需要(yào)額外一年(nián)(> 4 歲)才能達到性成(chéng)熟(shú)。關於食蟹猴和恒河猴的文獻表明,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

在精液采集時,也應關注(zhù)動物福利的問(wèn)題,比(bǐ)如直腸探針電刺激法(RPE)比其他采精(jīng)技術更具侵入性,因為該方(fāng)法需(xū)要將探針插入動物的直腸,直接刺激前列腺和盆腔器官,可能會對動物造(zào)成一定的不適或潛在的生理損傷。因此在進行直腸探(tàn)針電刺激前,應仔細檢查(chá)直腸是否存在異常,如瘢痕、狹窄(zhǎi)或痔瘡(chuāng)。操作者需(xū)要密切監(jiān)控(kòng)動物的反應和身體狀(zhuàng)況,定期檢查是否有出血或組織損傷的(de)跡象。一旦發現異常,應立即停止操作並給予動物恢複(fù)的時(shí)間。同時,提供必要的操作後護理和采精頻率的限(xiàn)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(suī)然(rán)無創,動物也是無需麻醉在猴椅或者封閉(bì)箱椅中(zhōng)操作,因此操作(zuò)過程中(zhōng)應關注的是對動(dòng)物進行(háng)馴化(huà)和保定適應,減少動物的應激。同時在電刺激時應嚴格控製給予刺激的電流,以及電刺激(jī)的次數。

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

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