常用實驗動物的生殖功能、結構特點
實行計劃生育是我國的一項基本國策。到本世紀末,力爭把我國人中控制在12億以內,此項任務十分艱巨。如果人口控制不住,就會影響經濟振興,影響現代化,甚至影響社會的安定。廣大人民群眾迫切需要更多、更安全的、使用方便的節育措施。為了尋找更多的有效措施來控制人類的生育,保證避孕藥物或其他節育措施的有效和安全,必須首先在實驗動物身上進行實驗研究。因此,保證實驗動物的質量和了解實驗動物生殖和發育等特點,是十分重要。
(一)常用實驗動物的繁殖周期特點
計劃生育研究中常用的實驗動物有小鼠、大鼠、豚鼠、兔狗、恒河猴等,各種動物的性周期、排卵時間及妊娠期都各不相同。如狗是季節性單發情,貓季節性多次發情,而鼠、豚鼠全年都有動情周期的循環,靈長類有月經周期,但只有一定季節才排卵(見下頁表10-37)
(二)常用實驗動物排卵和性周期特點
哺乳動物的排卵可分為兩種類型,一般動物是按一定的周期進行排卵的,這類動物不交配也可正常排卵,此稱為自發排卵或非刺激性排卵;而兔子、貓、雪貂(白鼬)、水貂等,只有經過交配的刺激才能進行排卵,此稱為誘發排卵,也稱刺激性排卵或反射性排卵。例如兔子的卵巢幾乎連續不斷地產生卵子,但成熟的卵泡只有經過雄兔交配后才能排卵。這是因為雌兔受到雄兔爬跨時,垂體受到興奮而引起的刺激,這種刺激出現在交配后1小時,此時垂體釋放排卵素(黃體生物素),在促排卵素的影響下大約在交配后10~12小時發生排卵。如果沒有交配刺激,成熟的卵泡自行退化,經10~16小時逐漸被吸收,而新的卵泡又開始成熟。
雌性哺乳動物的性周期可分為三型
第一型包括狗、馬、牛以及其他哺乳動物的性周期。該型性周期又可分為前半期和后半期。前半期由雌激素所控制,雌激素的效果逐漸變強,至發情期達到最高程度。這個時期,卵巢內卵泡成熟,隨后便引起排卵,隨著排卵,雌激素的作用逐漸減弱,以后即轉入以孕激素所控制的后半期。如果沒有妊娠,黃體退化,則又轉為由雌激素所控制的新的性周期。總之,在這一性周期中,雌激素作用的期間和孕激素作用的期間是相繼出現的,在兩期之間排卵。第一型是基本型。
第二型包括小白鼠、大白鼠、田鼠類、土拔鼠和沙鼠的性周期。這類動物在發情期排卵,也形成黃體,但生成的黃體不能分泌孕激素并立即退化,即沒有第一型的后半期,所以性周期是短的。如果妊娠了,黃體繼續存在,稱為妊娠黃體,能分泌黃體酮。
第三型包括兔子、貓等的性周期,這類動物如果不交配就不引起排卵,也不形成黃體,成熟的卵泡逐漸退化消失,隨后又有新的卵泡成熟,并不斷反復進行更新,這種情況下的性周期約為15~16天(成熟卵泡的壽命為13天,卵泡退化約1~2天);如果進行交配,則引起排卵,產生黃體,分泌孕激素;若沒有受精,則所形成的假妊娠黃體約經20天退化。
表10-37 實驗動物繁殖周期
動物 種類 | 第一次交 配年齡 | 發情周期(天) | 發情 持續期 | 排卵 時間 | 受精卵進入子宮時間 | 植入開 始時間 | 妊娠期 |
狗 | 1(1/2)~2歲雄狗2歲 | 發情期間隔4~8個月,春秋以品種不同而不同 | 9(4~13)天 | 發情第3或4天 | 交配后5~6天 | 交配后15天 | 60天(58~63) |
貓 | 6~8月齡 | 季節性強,春秋季節多次發情15~28 | 4(3~10)天 | 誘發排卵,交配后27小時 | 排卵后4天 | 交配后13天 | 63天(52~69) |
兔 | 4~5月齡 | 多次發情 | 時間界限不明顯 | 誘發排卵,交配后10.5小時 | 交配后4天 | 交配后7~8天 | 32天(29~36) |
大白鼠 | 8~10月齡 | 4.5(4~5) | 14小時 | 發情開始后10小時 | 交配后3~4天 | 交配后5~6天 | 22天(19~23) |
小白鼠 | 6~8月齡 | 5(4~7) | 6~24小時 | 發情開始后2~3小時 | 交配后3~4天 | 交配后4~5天 | 19-21天 |
豚鼠 | 雄性6月齡雌性5月齡 | 16.5(12~18) | 8小時 | 發情開始后10小時 | 交配后3~4天 | 交配后5~7天 | 70天(69~75) |
恒河猴 | 第3~5次性周期后才可進行交配 | 月經周期28(23~33) | 時間界限不明顯一般為4~6小時 | 月經周期9~20天接近發情結束時 | 交配后4天 | 交配后9天 | 164天(156~180) |
實驗動物性季節(繁殖季節)差異較大,兔、小白鼠、大白鼠、豬等一年四季都有性的活動(妊娠時除外),這類動物稱為“常年多次發情(或常年發情動物)”,其繁殖力很強。狗的發情有一定的季節性,雌狗一年內發情兩次,多在春秋兩季,每次發情持續14~21天,每次發情的間隔期約7個月。貓的繁殖季節,北半球是3~8月分,南半球是9月到次年的2月份。歐洲田鼠的繁殖季節是4~8月份。羊的繁殖季節在秋季(7~10月份),羊也是“季節性多次發情”。
實驗動物性周期一般分為四期:發情前期,發情期、發情后期和發情間期(休情期)。有的還將發情后期分為二期(后情一期和二期)。
小鼠動情周期一般分為五期(其中動情后分為二期),約120~144小時。大鼠動情周期為96~120小時。
哺乳類雌性動物在性成熟后出現動情周期變化,其中嚙齒類動物在動情周期不同階段,陰道粘膜發生比較典型的變化。因次,根據陰道涂片法的細胞學改變,可以推斷卵巢功能的周期變化。方法是用圓頭滴管吸少許生理鹽不滴入陰道口,輕輕沖吸一點陰道液體作涂片,待涂片干燥后,用10%福爾馬林或95%酒精固定,經蘇木精一伊紅染色后作鏡檢(表10-38)。
表10-38 動情周期陰道涂片的細胞變化特點
階 段 | 經過時間(小時) | 卵巢變化 | 細 胞 變 化 特 點 | |
小鼠 | 大鼠 | |||
動情前期(P)(Proestrus Stage) | 10 | 17~21 | 卵泡加速生長 | 全部是有核上皮細胞,偶有少量角化細胞 |
動情期(E)(Estrus Stage) | 42 | 9~15 | 卵胞成熟排卵 | 全部是無核角化細胞或間有少量上皮細胞 |
動情后期(M)(Metestrus Stage) | 12 | 10~14 | 黃體生成 | 白細胞、角化細胞、有核上皮細胞均有 |
動情間期(DI)(Diestrus Stage) | 48~72 | 60~70 | 黃體退化 | 大量白細胞及少量上皮細胞和粘膜 |
(三)常用實驗動物精子和卵子的運輸特點
1.精子的運輸哺乳動物精子從陰道到輸卵管是很快的。馬、豬和大鼠在交配后很短時間,子宮腔內就看到了精子。這些動物由于在交配時宮頸口舒張,所以精子直接射到子宮腔內。兔精子進入子大約需要1~3小時。
精子獲能是一個生理過程,即精子獲得穿透新排出卵的透明帶的能力。這個過程對一些動物的受精作用是必需的。兔精子獲能需要6小時,大鼠2~3小時,羊約1.5小時,雪貂大約3.5小時。實驗證明兔、大鼠、小鼠、地鼠、羊和雪貂精子的獲能是必需的。
哺乳動物精子在進入雌性生殖道以后,對卵的受精能力局限于很短一段時間。各種動物在雌性生殖道內有生育能力的時間有很大變化(表10-39)。
表10-39 精子在雌性生殖道內的生育力和活動力的時間
實驗動物 | 生育力最長時間(小時) | 活動力最長時間(小時) |
小 鼠 | 6 | 13 |
大 鼠 | 14 | 17 |
豚 鼠 | 21~22 |
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