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 來源(yuán):實驗動物那些事兒 日期(qī):2025.04.29 

生物醫藥研究中非人靈長類的精液采(cǎi)集方法

非人靈(líng)長類動物(wù)(NHP)精液樣本采集有多種目的,包括生殖研究、物種保護、傳染病研究以及在藥(yào)物開發過程中(zhōng)評估生殖安全性。在生物醫藥研究(jiū)中最常見的精液采集方法是電(diàn)刺激和陰莖振(zhèn)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(zuì)常用(yòng)的電刺激方法是直腸探針電刺激法(RPE)和陰莖(jīng)電刺激法(PEP)。據報(bào)道,直腸探針電刺激產生的樣(yàng)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精液樣本的定量評價,而用於定(dìng)性分析。陰莖電刺激最常(cháng)用於收(shōu)集精子進行定量分析,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。而對於小型非(fēi)人靈長類動物(如鬆鼠猴和狨猴),陰莖振(zhèn)動刺激法(fǎ)(PVS)是比電刺(cì)激法更優的(de)采精方法,因為(wéi)它更適合這些動物的生理特點(diǎn),同時(shí)對(duì)動物的福利影響較小。

直腸探針電刺激法(RPE)

描述(shù):這是較早使用的NHP采精方法。通(tōng)過直(zhí)接刺激盆腔(qiāng)器官周圍的神經肌肉,導致盆腔器(qì)官收縮和放鬆,從(cóng)而排出內容物。該(gāi)過程需要對動物進行輕度麻醉,但不需要對動物進行(háng)訓練(liàn)。操作者的技術和培(péi)訓對程序(xù)的成功至關重要。

操作步驟:動物被(bèi)輕度麻醉後側臥或在保定架上俯臥,使用合適大小的(de)探針,在插(chā)入探針(zhēn)前,電極需輕磨、衝(chōng)洗和消毒。陰莖被輕輕拉出並清潔(可用無菌生(shēng)理鹽水),然後(hòu)在探針上塗上一層薄薄的水溶性潤滑凝膠。探針電極需對(duì)準前列腺,為了確保電極與(yǔ)前列腺接觸,可將探頭的另一端抬起,輕輕向下按壓(yā)探頭的尖端。通過逐漸增加電壓直到動物出現腿部伸展等反應,確定動(dòng)物的電壓設定點。達到反應點後(hòu),電壓保持不變一段時間(最多約5秒),然後逐(zhú)漸降低。這種電壓的(de)逐步增加、保持和降低構成了一個完整的刺激周(zhōu)期。通過多次刺激,通常三組刺激可以(yǐ)產生射精。在整個刺激過程(chéng)中,陰莖的尖端需要(yào)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(gè)方法(fǎ)產生的樣本(běn)精子濃度(dù)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(píng)估(gū)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,隨後將刺激傳遞到與陰莖勃起和射(shè)精相關的傳出神經通路。該(gāi)方法在動物清醒狀態下采集,傳統的保定方式是使用猴杆或者頸圈(quān)將動物固定在開放式的猴椅上,但近期有研(yán)究表明使用封閉箱椅(closed box chair)是一種(zhǒng)更優(yōu)化的保定方式,可以訓練動物直接從籠(lóng)子進入封(fēng)閉箱椅內,對動物福利、精(jīng)液質量都有(yǒu)顯(xiǎn)著(zhe)改善。PEP已被證明能夠(gòu)更好地刺激整個生(shēng)殖道,並且由於無需麻醉,減少了尿液(yè)汙染和精液樣本(běn)稀釋的問題(tí)。此外,與直腸探針法(fǎ)相(xiàng)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(zhǒng)非(fēi)侵入性技術確實需要對動物進行訓練,並且需要控製(zhì)實驗(yàn)環境(例如安靜(jìng)的房間、熟悉(xī)動(dòng)物的(de)工作人員)。與直腸探針電刺激技術相比,這種(zhǒng)方法可能需要更長的時間來獲取樣(yàng)本,但通常不會超過幾(jǐ)分鍾。陰莖電刺激法的(de)一個潛在缺點是,有些動物對陰莖刺激沒有反(fǎn)應,因(yīn)此無法提供精液樣本。

操作步驟:將陰莖(jīng)輕輕拉出,用潤滑凝膠包裹的(de)除顫器墊包(bāo)裹陰莖,將電極連接到電刺激器設備上。從低電壓開始刺激(根據動物的品種和體格(gé))不超過15秒,逐漸增加到預設的最大(dà)值。每次刺激時,觀察動物的(de)生理反應和射精,整個過程(chéng)通(tōng)常不超過3次刺激。不同品種的電壓刺激相差較(jiào)大,對於食(shí)蟹猴而言,可以(yǐ)從10-30伏特開始(shǐ),如果需要,可以以 5-10 伏特的增量逐步增加,最高至約50 伏特。在(zài)刺激過程(chéng)中將收集管放(fàng)在(zài)陰莖(jīng)尖(jiān)端以收集射精的(de)精液樣本。

適用場(chǎng)景:該方法適用於(yú)需要較高精子數量和質量(liàng)的場景,如體外受精(IVF)或單精子(zǐ)卵胞漿內注射(ICSI),因為其能(néng)獲得更高的(de)精液量和精子濃度。

陰莖振動刺激法(PVS)

描述:該方法利用自然反射,產生正常的射精反應(yīng),從而獲得自然射精。使用經過改(gǎi)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上,並在黑暗的房間中進行,避免動物過於激動。

操作(zuò)步驟:將陰莖輕輕從包皮鞘中拉出,將振動玻璃管放在陰莖尖端並保持接觸。根據動物(wù)對(duì)刺激的反應逐漸調整振動參數(shù),並在(zài)刺(cì)激期間(jiān)提供休息時間。如果在15-20分鍾內未達到射精,則停止刺激。

適用場景(jǐng):在小型非人靈長類動物(如鬆鼠猴和狨(róng)猴)中,PVS是首選方法,因為這(zhè)些動(dòng)物(wù)體型較小,直(zhí)接放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(bú)太適用,較小的生(shēng)殖道和消化道結構可能無法讓直腸探針精準放置。

同時,對鬆鼠猴和狨(róng)猴的研究發現,與(yǔ) RPE 采集的樣本相比,振動刺(cì)激采集的精液樣本中(zhōng)精(jīng)子和附屬腺的產生顯著增加。PVS 可產生質量(liàng)更高的射精,結合了不需(xū)要鎮靜或(huò)輕度麻(má)醉的優點,幾乎不引起不適,並產生無汙染的自然射(shè)精(jīng)。

無論采用何種精(jīng)液(yè)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(jīng)子)是確(què)認 NHP 性成熟的最可靠方法。在一些 NHP 種屬中,精液采集時間應(yīng)考慮季節性。在此(cǐ)類確認之前,可通過應(yīng)用常規選擇標準(如年齡(líng)、體(tǐ)重和/或睾丸體積)優(yōu)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,並不是可靠判定性成熟的指標。

性成熟的具體標準還取決於動物(wù)的種屬甚至地理來源。例如,來自毛裏求斯的食蟹(xiè)猴已被證(zhèng)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額外一年(> 4 歲)才能達到性成(chéng)熟。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(jīng)液采集操作的福利考量(liàng)

在精液采集時,也應關注動物福利的問題,比如直腸探(tàn)針電刺激法(RPE)比(bǐ)其他采精(jīng)技(jì)術更具侵入性,因為該方法需要將探針插入動物的(de)直腸(cháng),直接刺激前列腺和盆腔器官,可能(néng)會對動物造成一定的不適或潛在的(de)生理損傷。因此在進行直腸探針電刺激前,應仔細檢查直腸是否(fǒu)存在異常,如瘢痕、狹窄或痔瘡。操(cāo)作(zuò)者需(xū)要密切監控動物的反應和身體狀況,定期檢(jiǎn)查(chá)是否有出血或組織損傷的跡象。一旦發現異常,應立即停止操作並給予動物(wù)恢複的時(shí)間。同時,提(tí)供必要的操(cāo)作後護理和采精頻率的限製也是確保動物福利(lì)的重要措施。

而陰莖電刺激和(hé)陰(yīn)莖震動(dòng)刺激法雖(suī)然無創,動物也是無需麻醉在猴椅或者封(fēng)閉箱椅中操作,因(yīn)此操作過程中應關注的是(shì)對動物進(jìn)行馴化和保定適應,減少動物的應激。同時在電刺激時應(yīng)嚴(yán)格控製給(gěi)予刺激的電流,以及電刺(cì)激(jī)的次數。

通過上文(wén)描述,可以(yǐ)看(kàn)出(chū)選擇合適的動物以及合適的方法才(cái)能夠采集到合適的樣本,同時應關注動物的福利問題,最大程度減少對動(dòng)物的不利影響。

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