
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(jīng)液樣本采集有多種目的,包括生殖研究、物種保護、傳染病(bìng)研究以及在藥物開發(fā)過程中評(píng)估生殖安全性。在生物(wù)醫藥研究中最常(cháng)見的精液采集方法是電刺激和陰莖振動刺(cì)激。電刺激是利用電流刺激NHP動物產生射精的過程。最常用的電刺激方法是直腸探針(zhēn)電刺激(jī)法(RPE)和陰莖電刺激法(fǎ)(PEP)。據(jù)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(cháng)被認為不太適合於精(jīng)液樣本的定量評價,而用於定性分析(xī)。陰莖電刺激最常用於收集精子(zǐ)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(duì)於小型非(fēi)人靈長(zhǎng)類動物(如鬆(sōng)鼠猴和狨(róng)猴),陰莖振動刺激法(PVS)是比電刺(cì)激法更優的采精方法,因為它(tā)更適合這些動物的生理特點,同時對動物的(de)福利影響較小。
直腸探針電刺激法(RPE)
描述:這(zhè)是較早使用的NHP采精方法。通過直接刺激盆腔器官周圍的神經肌肉,導致盆(pén)腔器官收縮和放鬆,從而排出內容物。該過程需要對動物(wù)進(jìn)行輕度麻醉,但不(bú)需要對動物進行訓練。操作者的技(jì)術和培(péi)訓對(duì)程序的成功至(zhì)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(shǐ)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。陰莖被輕輕拉出並清潔(可用無菌生理鹽水),然後在探針上塗上一層薄薄的水溶性潤滑凝膠。探針電極需對準(zhǔn)前列腺,為了確保電極與前列腺接觸,可(kě)將探頭的另一端(duān)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(xiàn)腿(tuǐ)部伸展(zhǎn)等反應,確定動物的電壓設定點。達到反應點後(hòu),電壓保持不變一段時(shí)間(最多約5秒),然後逐(zhú)漸降(jiàng)低。這種電壓的逐(zhú)步增(zēng)加、保持和降低構成了一個(gè)完(wán)整的刺激周(zhōu)期。通過多次刺激,通常三組刺激可以產生射(shè)精。在整個刺激過程中,陰(yīn)莖的尖端需要保持(chí)在(zài)預熱(rè)的玻璃燒杯或其(qí)他收集容器(qì)上方。
適用(yòng)場景:由(yóu)於這個方法產生的樣本精子濃度(dù)較低,因此更適合用(yòng)於定性(xìng)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(tōng)過刺激陰莖中的傳(chuán)入神經末梢,隨後將刺激傳遞到(dào)與陰莖勃(bó)起和射精(jīng)相關的傳出神(shén)經通路。該方法在動物清醒狀態下采集,傳統(tǒng)的保定方式是使用猴杆或者(zhě)頸圈將動物固定(dìng)在開放式的猴椅上,但近(jìn)期有研究表明使用封閉箱椅(closed box chair)是一種更優(yōu)化的保定方式,可以訓練動物直(zhí)接從籠子進入封(fēng)閉箱椅內,對動物福利、精液質量都有顯著改善。PEP已被證明能夠更好(hǎo)地刺激整個生殖道,並且由於無需麻醉,減(jiǎn)少了尿液汙染和精(jīng)液樣本稀釋(shì)的問題。此外,與直腸探針法相關的逆行射精(精液進入膀胱)的(de)風險在(zài)陰(yīn)莖電刺激法中被(bèi)最小化。這種非侵入(rù)性技術確實需要對動物進行(háng)訓練,並且需要控製實驗環境(例如安靜的房間、熟悉動物的(de)工(gōng)作(zuò)人員)。與直腸探針電刺激技(jì)術相比,這種方法可(kě)能需要更(gèng)長的時間來獲取樣本,但通常不會超過幾(jǐ)分鍾(zhōng)。陰莖電刺激(jī)法的一(yī)個(gè)潛在缺點是,有些(xiē)動物(wù)對陰莖刺激沒有反應,因(yīn)此無法提供精液樣本(běn)。
操作步驟:將陰(yīn)莖輕輕(qīng)拉(lā)出,用潤(rùn)滑凝膠包裹的除顫器墊包裹陰莖,將電極連接到電刺(cì)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(chāo)過15秒,逐漸增加到預設的最(zuì)大(dà)值。每次刺(cì)激時,觀察動(dòng)物的生理反應和射精,整個過程通常不超過3次(cì)刺(cì)激。不同品(pǐn)種的(de)電壓刺激相差(chà)較(jiào)大,對於食蟹猴而(ér)言,可以從10-30伏特開(kāi)始(shǐ),如果需要,可以以 5-10 伏(fú)特的增量逐步增加,最高至約50 伏特。在刺(cì)激過程中將收集管放在陰莖尖端以收集射精的精液樣本。
適用場景:該方法適(shì)用於需要較高(gāo)精子數量和質量的場景,如體(tǐ)外受精(IVF)或(huò)單精子卵胞漿內注射(ICSI),因(yīn)為其能(néng)獲得更高的精液量和精子濃度。
陰莖(jīng)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,從而獲得自然射精。使用經(jīng)過改裝的振動設備,並配備收集容器。該方(fāng)法通常將清醒(xǐng)的動物保(bǎo)定在猴椅上(shàng),並在黑暗的房間中進行,避免動物過於激動。
操作步驟:將陰莖輕輕從包皮鞘中拉出,將振動玻璃管放在陰莖尖端並(bìng)保持接(jiē)觸。根據動物對刺激的反應(yīng)逐漸調整振動參數,並在刺激期間提(tí)供休息時間。如果在15-20分鍾內未達到射精,則停(tíng)止(zhǐ)刺激。
適(shì)用場景:在小(xiǎo)型非人靈長類動物(如鬆鼠猴(hóu)和狨猴)中,PVS是首選方法,因為(wéi)這些動物體型較小,直接放置電極進行陰莖刺激較(jiào)為困難(nán),且直腸探針法在這些小(xiǎo)型NHP物種中也不太適用,較小的生殖(zhí)道和消化(huà)道結(jié)構可能無(wú)法讓直腸(cháng)探(tàn)針精準(zhǔn)放(fàng)置。
同時,對鬆鼠猴和狨猴的研究發現,與 RPE 采集的樣本(běn)相(xiàng)比,振動刺激采集的精液樣本中精(jīng)子和附屬腺的產生(shēng)顯著增加。PVS 可產(chǎn)生質量更高(gāo)的射精,結合了不需要鎮靜或輕度麻醉的優點,幾乎不引起不(bú)適,並產生無汙染的自然射精。
無論采用何種精液(yè)采集方法,均應慎重考慮采精動物的選擇(zé)。確認精(jīng)子發生(通過檢測精液中的精子(zǐ))是確認 NHP 性成熟的最可靠方法。在一些 NHP 種屬中,精液采集時間應考慮季節性。在此類確認(rèn)之前,可通過應用常規選擇標準(如年齡、體重和/或睾丸體積)優(yōu)化動物的選擇(zé)。睾酮由於(yú)其脈衝式(shì)/晝(zhòu)夜節律性波動和動物間個體差異較大,並不(bú)是可靠判(pàn)定性成(chéng)熟的指標。
性成熟的具體標準還取決於動物的種屬甚至地理來源(yuán)。例如,來(lái)自毛裏求斯的食蟹猴已被證實從 3-4 歲開始性成(chéng)熟(精液中的精子),而來自亞洲大陸的食蟹猴需要額(é)外一年(> 4 歲)才能達到性(xìng)成熟。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。
精液采集操作的福利考(kǎo)量
在精液采集時,也應關(guān)注動物福利的問題,比如直腸探針電刺激法(RPE)比其他采精技術更具侵入性,因為該方法需要將探針插入動物的直(zhí)腸,直接刺激前列(liè)腺和盆腔器官,可能會對動物造成一定的不適或(huò)潛(qián)在的生理(lǐ)損傷(shāng)。因此在進行直腸(cháng)探針(zhēn)電刺激(jī)前,應仔細檢查直腸是否存(cún)在異常,如瘢(bān)痕、狹窄或痔(zhì)瘡。操(cāo)作者需要密切監控動物的反應和身體狀況,定期檢查是否有出血或組織損傷的跡象(xiàng)。一旦發現異常,應立即停止操作並給予動物恢複的時間。同時,提供必要的操作後護理和采精頻(pín)率的限製也是確(què)保動物(wù)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(xiāng)椅中操作,因此操作過程中應(yīng)關注的是對動物進行馴化和保(bǎo)定適應,減(jiǎn)少動物的(de)應激。同(tóng)時在電刺激時應嚴(yán)格控製給予刺激的(de)電流,以(yǐ)及電刺激的次數。
通過上文描述,可以看出(chū)選擇合適的動物(wù)以及合適的方法才能(néng)夠采集到合適的樣本(běn),同(tóng)時應關注動物的福利問題,最大程度減少對動物的不(bú)利影響。