
生物醫藥(yào)研究中非人靈長類的精液采集方法
非人靈長(zhǎng)類動物(NHP)精液樣本采集有(yǒu)多種目的,包括生殖研究(jiū)、物種保護、傳染病研究以及在藥物開發(fā)過程(chéng)中評估生殖安全性(xìng)。在生物醫藥研究中最常見的精液采集方法是電刺激和陰莖振動刺激。電刺激是(shì)利(lì)用電(diàn)流刺激NHP動物產生射精的(de)過(guò)程。最(zuì)常用的電刺(cì)激(jī)方法是直腸探針電刺激法(RPE)和陰莖電刺激法(PEP)。據報道,直腸探針(zhēn)電刺激產(chǎn)生的樣品精子濃(nóng)度低於陰莖電刺激。因此,它通常被認為不太適合於精液樣本的定量評價(jià),而用(yòng)於定性分析。陰莖電刺激最常用於收集(jí)精子進行定量分析(xī),例如,測定精子數量和/或濃度,因為該方法采集到的精液量較大。而對(duì)於小型非人靈長類動物(如鬆鼠猴和狨猴),陰莖振動刺激法(PVS)是比電刺激法更優的采精(jīng)方法,因為它(tā)更適合這(zhè)些動(dòng)物(wù)的生(shēng)理特點,同時(shí)對動物的福利(lì)影響較小。
直腸探針電刺激法(fǎ)(RPE)
描述:這是較早使(shǐ)用的NHP采精(jīng)方法。通過直接刺激盆腔(qiāng)器官周圍的神經肌肉,導致盆腔器官收(shōu)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練(liàn)。操作者的技術和培訓對程序的成功至關重(chóng)要。
操作步(bù)驟:動物被輕度麻醉後側臥或在保定架上俯臥,使用合(hé)適大小的探針,在插入探針前,電極需輕磨(mó)、衝洗和消毒。陰(yīn)莖被輕輕拉出並清潔(可(kě)用無(wú)菌生(shēng)理鹽水),然後在探針(zhēn)上塗上一層薄薄的水溶(róng)性潤滑凝膠。探針電極需對(duì)準前(qián)列腺,為了確(què)保電極(jí)與前列腺接觸,可將(jiāng)探頭的另(lìng)一端抬起,輕輕向下按壓探頭的(de)尖端。通過逐漸增加電壓直到動物出現(xiàn)腿部伸展等反應,確(què)定動物的電(diàn)壓(yā)設定(dìng)點。達到反應點(diǎn)後(hòu),電壓保持不變一段時(shí)間(最多約(yuē)5秒),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完整的刺激周期。通過多次刺激,通常三組刺激可以產生(shēng)射精。在整個刺激過程中,陰莖的尖(jiān)端需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(yú)這個方法產生的樣本精子濃度較低,因此更適合用於定性分析(xī),如檢測精液中精子的存在(zài)以確認性成熟,以及(jí)評(píng)估精子細胞的形(xíng)態。
陰莖電刺(cì)激(jī)法(PEP)
描述:該方法(fǎ)通過刺激陰莖中的傳入神經末梢,隨後(hòu)將刺激傳遞到與陰莖勃起和射精相關(guān)的(de)傳出神經通路。該方法在動物清醒狀(zhuàng)態下采(cǎi)集,傳統的保定方式是使用猴杆或者頸(jǐng)圈將動物固定在開放式的猴椅上,但(dàn)近(jìn)期有研究表明使用封閉箱(xiāng)椅(closed box chair)是一種更(gèng)優化的保定方式(shì),可(kě)以訓練動物直接從籠子進入封(fēng)閉箱(xiāng)椅內,對動物福利、精液質量都有顯著改善。PEP已被證明能夠更好地刺激整(zhěng)個生殖(zhí)道,並(bìng)且由於(yú)無需麻醉,減少了尿液汙染和(hé)精液樣本稀釋的問題。此外,與直腸探(tàn)針法相關的逆行(háng)射精(精液進入膀胱(guāng))的風險在陰莖電刺激法中被最小化。這種非侵入(rù)性技術確實需要對(duì)動物進行訓練,並且需要控製實驗(yàn)環境(例如安靜的房間、熟悉動物的工(gōng)作人員)。與直腸探針電刺激技術相比,這種方法可能需要更長的時間來獲取樣本,但通常不會超過(guò)幾分(fèn)鍾。陰莖電刺激法的一個潛在缺點是,有些動物對陰莖(jīng)刺(cì)激沒有反應,因此無(wú)法提供精液樣本(běn)。
操作步驟:將陰莖輕輕拉出,用(yòng)潤滑凝膠包裹的除顫(chàn)器墊(diàn)包裹陰莖,將電極連接到電刺激器(qì)設備上。從低電壓(yā)開始刺激(根據動物的品種和體格)不超過15秒,逐漸增(zēng)加到預(yù)設的最大值。每次刺激時,觀察動物的生理(lǐ)反應和射精,整個過程通常不超過3次刺激。不同品種的電壓刺激(jī)相差較大,對於食蟹猴(hóu)而言,可以從10-30伏特開始,如果需要(yào),可以以 5-10 伏特的增量逐(zhú)步增加,最高至約50 伏特。在刺激過程中將收集(jí)管放在陰莖尖端以收集射精的精液樣本(běn)。
適用場景:該方法適用於需要較高精子數量和質量的場(chǎng)景,如體外受精(IVF)或單精子卵胞漿內注射(ICSI),因為其(qí)能獲(huò)得更高的精液量(liàng)和精子濃度。
陰莖(jīng)振動刺激法(PVS)
描述:該(gāi)方法利用自然反射,產生正(zhèng)常的射精反應,從而獲得自然射精。使用經(jīng)過改裝(zhuāng)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上,並在黑(hēi)暗的房間(jiān)中(zhōng)進行,避免動物過於激動。
操作步(bù)驟:將(jiāng)陰莖輕輕從包皮鞘中拉(lā)出,將振動玻璃管放在陰莖尖端並(bìng)保(bǎo)持接觸(chù)。根據動物對刺激的反應逐(zhú)漸調整振動參數,並在刺(cì)激期間提供休息時間。如(rú)果在15-20分鍾(zhōng)內未達到射(shè)精,則停止刺激。
適用場景:在(zài)小(xiǎo)型(xíng)非人靈長類動物(如鬆鼠猴和狨猴)中,PVS是首(shǒu)選方法,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(kùn)難,且直腸探(tàn)針法在這些小型(xíng)NHP物(wù)種中也不太適(shì)用,較小的生殖道和消化(huà)道結構可能無法讓(ràng)直腸探針精準放置。
同時,對鬆鼠猴和狨猴的研究發現,與 RPE 采集的樣本相比,振動刺(cì)激采集的精液樣本中(zhōng)精子(zǐ)和附屬腺的產生顯著增加。PVS 可產生質量更高的射精(jīng),結合了不需(xū)要鎮靜或輕度麻醉的優點,幾乎不引起不適,並產(chǎn)生(shēng)無汙染的自然射精。
無論采用何種精液采集方法,均應慎重考慮采精動物的選擇。確認精子發生(通過檢測精液中的精子)是確認 NHP 性成熟(shú)的最可(kě)靠方法。在一(yī)些 NHP 種屬中,精液采集時間應考(kǎo)慮季節性。在此類確認之前,可通(tōng)過應用常規(guī)選擇標準(如年齡、體重和/或睾丸體積)優化動物的選擇。睾酮由於其脈衝式/晝夜節律性波動和動物間個體差異較大,並不是可(kě)靠判定性成(chéng)熟(shú)的指標。
性(xìng)成(chéng)熟的具體標準還取決於動物的種屬(shǔ)甚至地理(lǐ)來源。例(lì)如,來自毛裏求斯(sī)的(de)食蟹猴已被證實從 3-4 歲開始性成熟(shú)(精液中的精子),而來自亞(yà)洲大(dà)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獻表明(míng),小於4歲和體重小於(yú)4kg的動物不太可(kě)能(néng)性成熟。
精液采(cǎi)集操作的福利考(kǎo)量
在精液采集時,也應關注(zhù)動物福(fú)利的問題,比如直腸探(tàn)針電刺激法(RPE)比其他采精技(jì)術更具侵入(rù)性,因為該方法(fǎ)需要將探針插(chā)入動物的直腸,直接刺激前列腺和盆(pén)腔(qiāng)器官,可能會對動物造成一定的不適或(huò)潛在的生理損傷。因此在(zài)進行直腸探針電(diàn)刺激前,應仔細檢查(chá)直腸是否存在(zài)異常,如瘢痕、狹窄(zhǎi)或(huò)痔瘡。操作(zuò)者需要密切監控動物的反(fǎn)應和身體狀(zhuàng)況,定期檢查是(shì)否有出血或組織損傷的跡象(xiàng)。一旦發現異常,應立即停(tíng)止操(cāo)作並給予(yǔ)動物(wù)恢(huī)複的時間。同時,提供必(bì)要的操作(zuò)後(hòu)護理和采精頻率的限製也是確保動(dòng)物福利的重要(yào)措施。
而陰莖(jīng)電刺激和陰莖震動刺激法雖然無創,動物(wù)也是無(wú)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馴化和保定適應,減少動物的應激。同時在電刺(cì)激時應嚴格控製給予刺激的電流,以及電刺激的(de)次數。
通(tōng)過上文描(miáo)述,可以看出選擇(zé)合(hé)適的動物以及合(hé)適的方法才能夠(gòu)采(cǎi)集到合適的樣本(běn),同時應關注動物的福利問(wèn)題,最大程度減少對動(dòng)物的(de)不利影響。