
生物醫藥研究中非人靈長類的精液采集方法
非人靈長類(lèi)動物(NHP)精液樣本采(cǎi)集有多種目的,包括生殖研(yán)究、物種保護、傳染病研究以及在藥物開發(fā)過程中評估生殖安全(quán)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莖振動刺激。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電刺激法(RPE)和陰莖電刺激(jī)法(PEP)。據報道,直腸探針電(diàn)刺激產生的樣(yàng)品精子(zǐ)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,而用於定性(xìng)分析。陰莖電刺(cì)激最常用於(yú)收(shōu)集精(jīng)子進行定量分(fèn)析,例如,測定精子數量和/或濃度,因為該方法采集(jí)到的精(jīng)液量較大。而對於小型非人靈長類動物(如鬆(sōng)鼠猴和狨猴),陰莖振動刺激法(PVS)是比電刺激法更優的(de)采精方(fāng)法,因為它(tā)更適合這些動物的生理特點,同時對動物的福利影響較小。
直腸(cháng)探針電刺激法(RPE)
描述:這是(shì)較早使用(yòng)的(de)NHP采精(jīng)方法。通過直接刺激盆腔器官周圍的(de)神經肌肉,導致盆腔器官收縮和放鬆,從而排出內容物。該過程(chéng)需要(yào)對動(dòng)物進行輕度(dù)麻醉,但(dàn)不需要對動物進行訓練。操作者的技術和培訓對程序的成功至關重要。
操作步驟:動物被輕度麻醉後側臥(wò)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、衝洗和消毒。陰莖被輕輕拉出並清潔(可用無菌生理鹽水(shuǐ)),然後在探針上塗上一層薄薄的水溶性潤滑凝(níng)膠。探針電極需對準前列腺(xiàn),為了確保電極與前列腺接觸,可將探頭的另一端抬起,輕輕向下按壓探頭的尖端(duān)。通過逐漸增加(jiā)電(diàn)壓(yā)直到動物出現腿部伸展等反應,確(què)定動物的電(diàn)壓設定點。達(dá)到反應點後(hòu),電壓保持不變一段時間(最多約(yuē)5秒),然後(hòu)逐漸(jiàn)降低。這種電壓的逐步增加、保持和降低構成了(le)一個完整的刺激周期。通過多次刺激,通常三組刺激(jī)可以產生射精。在整個刺激過程(chéng)中,陰莖的尖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:由於這個方法(fǎ)產生的樣本精子濃度較低,因此更適合用於定性分析,如檢(jiǎn)測精(jīng)液中精子的存在以確認性成熟(shú),以及評估(gū)精子細胞的形態(tài)。
陰莖電刺激法(PEP)
描述:該方法通過(guò)刺激陰莖中的(de)傳入神經末梢,隨後將刺激(jī)傳(chuán)遞到與陰莖勃起和(hé)射精相關的傳出神經通路。該方法在動(dòng)物清醒狀態下采集,傳統的(de)保定方式是使用猴杆或者頸圈將動物固定在(zài)開放式的(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(huà)的保定方(fāng)式,可以(yǐ)訓練動物直接從籠子進入封閉箱椅內,對動物福利、精(jīng)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,並且由於無需麻醉,減少了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)的風險在陰莖電刺(cì)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訓練(liàn),並且需要控製實驗環境(例如安靜的房(fáng)間、熟悉動物的(de)工作(zuò)人員)。與直腸(cháng)探針電(diàn)刺激技術相比(bǐ),這種方法可能需要更長的時間來獲取樣本,但通常不會超過幾分鍾。陰莖電(diàn)刺激法的(de)一(yī)個潛在缺點是,有些動物對陰莖(jīng)刺激沒有反應,因此無(wú)法提供精液樣本。
操(cāo)作步驟:將陰(yīn)莖輕輕拉出,用潤滑凝膠包裹的除(chú)顫器(qì)墊包(bāo)裹陰莖,將電極連(lián)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)不(bú)超過15秒,逐漸增加到預設的最大(dà)值(zhí)。每(měi)次刺激時,觀察動物的生理反應(yīng)和射精,整個過程通常不超(chāo)過3次刺激。不同品種的電壓刺激相差(chà)較大,對(duì)於食蟹猴而言,可以從10-30伏特(tè)開始,如果需要,可以(yǐ)以 5-10 伏(fú)特的增量逐步(bù)增加,最高至約50 伏特。在刺激過程(chéng)中將收集管放在陰莖(jīng)尖端以收集(jí)射精的(de)精液樣本。
適用場景:該方法適用於需要較高精子數量和(hé)質量的場景(jǐng),如體外受精(IVF)或單精子卵胞漿內注射(ICSI),因為其(qí)能獲得更高的精液(yè)量和精子濃度。
陰莖振動刺激(jī)法(PVS)
描述:該方法利用自然反射,產(chǎn)生正常的射精反應,從而獲得自(zì)然射精。使用經過改裝(zhuāng)的振動(dòng)設備(bèi),並配(pèi)備收集(jí)容器。該方法通常將(jiāng)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(cāo)作步驟:將陰莖輕(qīng)輕從包皮鞘中拉(lā)出,將振動玻璃管放在陰莖尖端並(bìng)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(tí)供休息時(shí)間。如果在15-20分鍾內未達到射精,則停止刺激。
適(shì)用場景:在小型非人靈長類動物(如鬆鼠猴和狨猴)中,PVS是首選方法,因為這些動物體型較小,直接放置電極進行陰莖刺激(jī)較為困難,且直腸探針法在(zài)這些小型NHP物種中也不太適用,較小的生殖道和消化道結構可能無法讓直腸探針精準放(fàng)置。
同時,對(duì)鬆鼠猴和狨猴的研究發現,與 RPE 采集的(de)樣本相(xiàng)比,振動刺激采集的(de)精(jīng)液樣本中精子和附屬腺的產生顯(xiǎn)著增加。PVS 可產生質量更高的射精,結合(hé)了不需要鎮靜或輕(qīng)度麻醉的優點(diǎn),幾乎不引起不適,並產生無(wú)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(wù)的選擇。確(què)認精子發生(通過檢測精液中的精子)是確認 NHP 性成熟的最可(kě)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(wù)的選擇。睾酮由(yóu)於其脈衝式/晝夜節律性波動和動物間個體差(chà)異較(jiào)大,並不是可靠判(pàn)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至地理來源。例如,來自毛裏求(qiú)斯的食蟹猴已被證實從 3-4 歲開(kāi)始性成熟(精液(yè)中的精子),而來自(zì)亞洲大陸(lù)的食蟹猴需要額外一年(> 4 歲)才能達(dá)到(dào)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。
精液(yè)采集操作的福利考量
在精液采集時,也(yě)應(yīng)關注動物福利的(de)問題,比如直腸探針電刺激法(RPE)比(bǐ)其他采精技術更具侵入性,因為該方法(fǎ)需要將探針插入動物的直腸,直接刺激前列腺和盆腔器官,可能會對動物造成一定的不(bú)適或潛在的生理損(sǔn)傷。因此在進行直腸探針電刺激前,應(yīng)仔細檢查直腸(cháng)是否存在異常,如瘢痕、狹窄(zhǎi)或痔瘡。操作者需要密切監控動物的反應(yīng)和身(shēn)體狀(zhuàng)況,定期檢(jiǎn)查是否有(yǒu)出血或組織損傷(shāng)的跡象。一旦發現異(yì)常,應立即(jí)停止操作並給予動物(wù)恢複的時間。同時,提供必要的操作後護理和采精頻率的限製也是(shì)確(què)保動物福利的重(chóng)要措施。
而陰莖電刺激和(hé)陰莖(jīng)震動刺激法(fǎ)雖然無創,動物也是無需麻醉在猴椅或者封閉箱椅中操作(zuò),因此操作過程中應關注(zhù)的是對動物進行馴化和保定適應,減少動物的應激。同時在電刺激時應嚴格控製給予刺(cì)激的電(diàn)流,以及電刺激的次數。
通過上文描述,可以看出選擇合適的動物以及合適的方法才能夠采集到合適的樣本,同時應(yīng)關注動物的福(fú)利問題(tí),最大程度減少對動物的不利(lì)影響。