第七节 计划生育研究中实验动物的选择和应用
一、常用实验动物的生殖功能、结构特点
实行计划生育是我国的一项基本国策。到本世纪末，力争把我国人中控制在12亿以内，此项任务十分艰巨。如果人口控制不住，就会影响经济振兴，影响现代化，甚至影响社会的安定。广大人民群众迫切需要更多、更安全的、使用方便的节育措施。为了寻找更多的有效措施来控制人类的生育，保证避孕药物或其他节育措施的有效和安全，必须首先在实验动物身上进行实验研究。因此，保证实验动物的质量和了解实验动物生殖和发育等特点，是十分重要。
(一)常用实验动物的繁殖周期特点
计划生育研究中常用的实验动物有小鼠、大鼠、豚鼠、兔狗、恒河猴等，各种动物的性周期、排卵时间及妊娠期都各不相同。如狗是季节性单发情，猫季节性多次发情，而鼠、豚鼠全年都有动情周期的循环，灵长类有月经周期，但只有一定季节才排卵(见下页表10-37)
(二)常用实验动物排卵和性周期特点
哺乳动物的排卵可分为两种类型，一般动物是按一定的周期进行排卵的，这类动物不交配也可正常排卵，此称为自发排卵或非刺激性排卵；而兔子、猫、雪貂(白鼬)、水貂等，只有经过交配的刺激才能进行排卵，此称为诱发排卵，也称刺激性排卵或反射性排卵。例如兔子的卵巢几乎连续不断地产生卵子，但成熟的卵泡只有经过雄兔交配后才能排卵。这是因为雌兔受到雄兔爬跨时，垂体受到兴奋而引起的刺激，这种刺激出现在交配后1小时，此时垂体释放排卵素(黄体生物素)，在促排卵素的影响下大约在交配后10～12小时发生排卵。如果没有交配刺激，成熟的卵泡自行退化，经10～16小时逐渐被吸收，而新的卵泡又开始成熟。
雌性哺乳动物的性周期可分为三型
第一型包括狗、马、牛以及其他哺乳动物的性周期。该型性周期又可分为前半期和后半期。前半期由雌激素所控制，雌激素的效果逐渐变强，至发情期达到最高程度。这个时期，卵巢内卵泡成熟，随后便引起排卵，随着排卵，雌激素的作用逐渐减弱，以后即转入以孕激素所控制的后半期。如果没有妊娠，黄体退化，则又转为由雌激素所控制的新的性周期。总之，在这一性周期中，雌激素作用的期间和孕激素作用的期间是相继出现的，在两期之间排卵。第一型是基本型。
第二型包括小白鼠、大白鼠、田鼠类、土拔鼠和沙鼠的性周期。这类动物在发情期排卵，也形成黄体，但生成的黄体不能分泌孕激素并立即退化，即没有第一型的后半期，所以性周期是短的。如果妊娠了，黄体继续存在，称为妊娠黄体，能分泌黄体酮。
第三型包括兔子、猫等的性周期，这类动物如果不交配就不引起排卵，也不形成黄体，成熟的卵泡逐渐退化消失，随后又有新的卵泡成熟，并不断反复进行更新，这种情况下的性周期约为15～16天(成熟卵泡的寿命为13天，卵泡退化约1～2天)；如果进行交配，则引起排卵，产生黄体，分泌孕激素；若没有受精，则所形成的假妊娠黄体约经20天退化。
表10-37 实验动物繁殖周期
|
动物 种类 |
第一次交 配年龄 |
发情周期(天) |
发情 持续期 |
排卵 时间 |
受精卵进入子宫时间 |
植入开 始时间 |
妊娠期 |
|
狗 |
1(1/2)～2岁雄狗2岁 |
发情期间隔4～8个月，春秋以品种不同而不同 |
9(4～13)天 |
发情第3或4天 |
交配后5～6天 |
交配后15天 |
60天(58～63) |
|
猫 |
6～8月龄 |
季节性强，春秋季节多次发情15～28 |
4(3～10)天 |
诱发排卵，交配后27小时 |
排卵后4天 |
交配后13天 |
63天(52～69) |
|
兔 |
4～5月龄 |
多次发情 |
时间界限不明显 |
诱发排卵，交配后10.5小时 |
交配后4天 |
交配后7～8天 |
32天(29～36) |
|
大白鼠 |
8～10月龄 |
4.5(4～5) |
14小时 |
发情开始后10小时 |
交配后3～4天 |
交配后5～6天 |
22天(19～23) |
|
小白鼠 |
6～8月龄 |
5(4～7) |
6～24小时 |
发情开始后2～3小时 |
交配后3～4天 |
交配后4～5天 |
19-21天 |
|
豚鼠 |
雄性6月龄雌性5月龄 |
16.5(12～18) |
8小时 |
发情开始后10小时 |
交配后3～4天 |
交配后5～7天 |
70天(69～75) |
|
恒河猴 |
第3～5次性周期后才可进行交配 |
月经周期28(23～33) |
时间界限不明显一般为4～6小时 |
月经周期9～20天接近发情结束时 |
交配后4天 |
交配后9天 |
164天(156～180) |
实验动物性季节(繁殖季节)差异较大，兔、小白鼠、大白鼠、猪等一年四季都有性的活动(妊娠时除外)，这类动物称为“常年多次发情(或常年发情动物)”，其繁殖力很强。狗的发情有一定的季节性，雌狗一年内发情两次，多在春秋两季，每次发情持续14～21天，每次发情的间隔期约7个月。猫的繁殖季节，北半球是3～8月分，南半球是9月到次年的2月份。欧洲田鼠的繁殖季节是4～8月份。羊的繁殖季节在秋季(7～10月份)，羊也是“季节性多次发情”。
实验动物性周期一般分为四期：发情前期，发情期、发情后期和发情间期(休情期)。有的还将发情后期分为二期(后情一期和二期)。
小鼠动情周期一般分为五期(其中动情后分为二期)，约120～144小时。大鼠动情周期为96～120小时。
哺乳类雌性动物在性成熟后出现动情周期变化，其中啮齿类动物在动情周期不同阶段，阴道粘膜发生比较典型的变化。因次，根据阴道涂片法的细胞学改变，可以推断卵巢功能的周期变化。方法是用圆头滴管吸少许生理盐不滴入阴道口，轻轻冲吸一点阴道液体作涂片，待涂片干燥后，用10%福尔马林或95%酒精固定，经苏木精一伊红染色后作镜检(表10-38)。
表10-38 动情周期阴道涂片的细胞变化特点
|
阶 段 |
经过时间(小时) |
卵巢变化 |
细 胞 变 化 特 点 | |
|
小鼠 |
大鼠 | |||
|
动情前期(P)(Proestrus Stage) |
10 |
17～21 |
卵泡加速生长 |
全部是有核上皮细胞，偶有少量角化细胞 |
|
动情期(E)(Estrus Stage) |
42 |
9～15 |
卵胞成熟排卵 |
全部是无核角化细胞或间有少量上皮细胞 |
|
动情后期(M)(Metestrus Stage) |
12 |
10～14 |
黄体生成 |
白细胞、角化细胞、有核上皮细胞均有 |
|
动情间期(DI)(Diestrus Stage) |
48～72 |
60～70 |
黄体退化 |
大量白细胞及少量上皮细胞和粘膜 |
(三)常用实验动物精子和卵子的运输特点
1.精子的运输 哺乳动物精子从阴道到输卵管是很快的。马、猪和大鼠在交配后很短时间，子宫腔内就看到了精子。这些动物由于在交配时宫颈口舒张，所以精子直接射到子宫腔内。兔精子进入子大约需要1～3小时。
精子获能是一个生理过程，即精子获得穿透新排出卵的透明带的能力。这个过程对一些动物的受精作用是必需的。兔精子获能需要6小时，大鼠2～3小时，羊约1.5小时，雪貂大约3.5小时。实验证明兔、大鼠、小鼠、地鼠、羊和雪貂精子的获能是必需的。
哺乳动物精子在进入雌性生殖道以后，对卵的受精能力局限于很短一段时间。各种动物在雌性生殖道内有生育能力的时间有很大变化(表10-39)。
表10-39 精子在雌性生殖道内的生育力和活动力的时间
|
实验动物 |
生育力最长时间(小时) |
活动力最长时间(小时) |
|
小 鼠 |
6 |
13 |
|
大 鼠 |
14 |
17 |
|
豚 鼠 |
21～22 |
41 |
|
兔 |
30～32 |
- |
|
雪 貂 |
36～48;126 |
- |
|
牛 |
28～50 |
96 |
|
羊 |
30～48 |
48 |
|
马 |
144 |
144 |
|
蝙 蝠 |
135天 |
159天 |
在整个动情期，小白鼠子宫为液体充满而扩张，子宫壁产生蠕动，可以推动精子随液体进入输卵管，在输卵管内，精子移动较慢，约在交配后15分钟到1小时之内，始能到达输卵管壶腹部。精子在输卵管内保持受精力不超过6小时，但活动力可长达13.5小时。精子要经过在子宫或输卵管中液体的处理后才能获得受精能力。
2.卵的运输 当卵泡破裂时，有一部分卵泡液随之流出，卵被排到围卵巢腔内，所以不发生漏到腹腔内的现象。当动情期时，围卵腔变大并产生一种液体，能把卵带到输卵管伞部，加之漏斗部的绒毛活动和输卵管的收缩帮助卵运输到输卵管下段。
卵子的大小并不取决于动物的个体，而几乎完全取决于所积累的卵黄含量的多少。各种常用实验动物的卵子直径(μm)如下：
鼷鼠 75～87.8 狗 135～145 猫 120～130
小白鼠 70～75 豚鼠 75～85 水貂 107
大白鼠 70～75 兔 120～120 猴 125～143
卵由卵巢滤泡运输到子宫腔的时间约3～4天，常用实验动物输卵管内卵的运输情况和受精时间见表10-40和10-41。
表10-40 卵子经过输卵管的时间
|
动 物 |
出发点 |
卵在输卵管的时间(天) |
进入子宫时间 |
|
人 |
排 卵 |
3 |
12个细胞 |
|
猴 |
排 卵 |
4 |
16个细胞 |
|
兔 |
交 配 |
3-4 |
桑椹早期总胚泡后期 |
|
仓 鼠 |
交 配 |
2.5 |
4-8个细胞 |
|
豚 鼠 |
交 配 |
4 |
4-8个细胞 |
|
大 鼠 |
交 配 |
3.5-5 |
桑椹早期至胚泡后期 |
|
小 鼠 |
交 配 |
3 |
桑椹早期至胚泡后期 |
|
牛 |
排 卵 |
3-4 |
8-16个细胞 |
|
猪 |
交 配 |
4-5 |
3-4个细胞 |
|
羊 |
交 配 |
3-4 |
- |
10-41 哺乳动物卵的受精时间
|
动 物 |
受精时间(小时) |
|
人 |
6-24 |
|
猴 |
23 |
|
兔 |
6-8 |
|
仓 鼠 |
5 |
|
豚 鼠 |
20 |
|
大 鼠 |
12 |
|
小 鼠 |
8 |
|
雪 貂 |
30 |
|
牛 |
18-20 |
|
绵 羊 |
24 |
(四)常用实验动物着床、哺乳、胚胎发育特点
常用实验动物着床、哺乳、胚胎发育特点可参考表10-42至10-44。
表10-42 各种动物着床时间
|
品 种 |
着 床 时 间 |
|
小 鼠 |
5天 |
|
大 鼠 |
5-6天 |
|
豚 鼠 |
6-7天 |
|
人 |
6-7天 |
|
兔 |
7-8天 |
|
雪 貂 |
7-8天 |
|
猕 猴 |
9-11天 |
|
猪 |
约11天 |
|
犬 |
13-14天 |
|
猫 |
13-14天 |
|
绵 羊 |
17-18天 |
|
牛 |
30-35天 |
|
马 |
8-9星期 |
表10-43 各种动物的哺乳期和乳腺数
|
动 物 |
哺 乳 期 |
乳 腺 数 |
|
狗 |
60天 |
5对 |
|
猫 |
7周(也有4～5周断奶的) |
4～6对 |
|
兔 子 |
42天 |
8～12对 |
|
豚 鼠 |
21天 |
1对 |
|
大白鼠 |
20～25天 |
6对(胸腺各3对) |
|
小白鼠 |
17～20天 |
5对(胸部3对腹部2对) |
|
田 鼠 |
21(20～25)天 |
7～8对 |
|
沙 鼠 |
21天 |
|
|
老 鼠 |
20天 |
|
|
猪 |
60天 |
5～7对 |
|
绵 羊 |
4个月 |
1对 |
|
山 羊 |
3个月 |
1对 |
表10-44 实验小鼠和大鼠各胚胎发育时期的变化
|
时期 |
胎龄(日) |
胚 胎 发 育 | |
|
小 鼠 |
大 鼠 | ||
|
1 |
1 |
1 |
单核细胞(输卵管内) |
|
2 |
|
2 |
2细胞期(输卵管内) |
|
3 |
2 |
3.25 |
4细胞期(输卵管内) |
|
4 |
2.5 |
3.5 |
8-12细胞期(输卵管内) |
|
5 |
3 |
3. |
桑椹期(输卵管—子宫上部) |
|
6 |
3.5 |
4 |
囊胚初期(子宫内) |
|
7 |
4 |
5 |
囊胚期 |
|
8 |
4.5 |
6 |
植入开始 |
|
9 |
5 |
6.75 |
内外胚层分化 |
|
10 |
5.5 |
7.25 |
植入末期，卵黄腔形成，分化成内外胚层， |
|
11 |
6.5 |
7.75 |
植入完毕，出现羊膜。 |
|
12 |
7 |
8.5 |
出现中胚层和原条。 |
|
13 |
7.5 |
9 |
出现神经板，头部突起，出现尿膜褶。 |
|
14 |
7.75 |
9.5 |
体节1-4(头部)完成外层胎盘。 |
|
15 |
8～8.5 |
10 |
腔，胚外体腔内和羊膜腔发育。体节5-12(颈椎部) |
|
|
|
|
形成神经沟，胚回转开始。 |
|
16 |
8.5～9 |
10.5 |
体节13-20(胸椎前部)胚回转结束。 |
|
17 |
9.5 |
11 |
体节21-25(胸椎后部)，神经沟闭锁。 |
|
18 |
10 |
11.5 |
体节26-28(腰椎前部)，前肢出现。 |
|
19 |
10.25 |
11.75 |
体节29-31(腰椎后部)，后肢出现。 |
|
20 |
|
|
体节32-33(荐椎后部)。 |
|
21 |
|
12 |
体节34、35(荐椎后部)。 |
|
22 |
10.5 |
|
体节36(第一层尾椎)鼻窝形成 |
|
23 |
|
|
体节37、38(尾椎)。 |
|
24 |
|
|
体节39、40(尾椎)。 |
|
25 |
11 |
12.5 |
体节41、42，前肢变大。 |
|
26 |
|
|
体节43-45(尾椎)手指分化。 |
|
27 |
12 |
13 |
体节46-48(尾椎)脐疝明显。 |
|
28 |
12.5 |
13.5 |
体节49-51(尾椎)，鼻上颌闭锁 。 |
|
29 |
|
14 |
体节52-55(尾椎)。 |
|
30 |
13 |
14.5 |
体节56-60(尾椎)，耳孔开，耳壳形成 |
|
31 |
13.5～14 |
15 |
体节61-63(尾椎)，口盖板闭锁 |
|
32 |
14.5 |
15.5 |
体节64(尾椎)、体表出现毛囊。 |
|
33 |
15 |
16 |
体节65(最终尾椎) |
|
34 |
16-16.5 |
17-18 |
脐疝消失，眼脸、耳壳闭锁。 |
|
35 |
17-19 |
19-22 |
胎盘发育显著。临产。 |
(五)8常用实验动物的生殖结构特点
1.乳腺分布特点
常用实验动物乳腺分布特点见图10-9。
图10-9 常用实验动物乳腺分布特点
2.子宫结构特点
家兔的子宫属于双子宫型，是由一对几乎独立的、游离的子宫弯曲而成，两个子宫各有一个子宫颈分别与同一个阴道相通，即两个子宫的子宫颈共同开口于同一个阴道。所以，兔的子宫无所谓子宫角或子宫体，只是一对筒状结构，每只长度平均约7厘米，宽约3-4mm，但妊娠后期的子宫，在腹腔内可以扩展到很大的范围。
啮齿类动物的子宫均属双子宫型。其中，大白鼠的子宫呈Y字形排列，左左两个子宫颈开口于共同阴道和家兔的子宫一样，属于双子宫，双子宫颈，单阴道类型。
豚鼠的子宫属于双角型子宫，两个子宫角长约3～5cm，直径约5mm，背腹扁平。子宫体长约2cm，直径6mm，亦是背腹压扁。比子宫角略宽一点。子宫颈有两个内口，但只有一个公共外口。
肉食动物的子宫属于双角型子宫。具有发育良好的二个子宫角，单子宫体，单子宫颈和单阴道，不过左右两个子宫腔愈合范围较大，未愈合部分则形成弓状弯曲的子宫角。狗的子宫角细而长，子宫体很短，角体比例在5～6∶1。中等体形的狗，子宫角长约12～15厘米，子宫体长约2～3厘米。另外，狗的子宫角腔内径均匀，没有弯曲，近乎直线。子宫颈很短，含有厚的肌肉层。
猫的双角子宫也很明显，但子宫体约4厘米，无论是相对比例还是绝对长度均比狗的子宫体长。
灵长类的子宫属于单子宫型、梨状，无子宫角，输卵管直接开口于子宫腔。常用实验动物子宫类型见图10-10。
3.胎盘类型 牛、马、猪为上皮绒膜型；绵羊、山羊为结缔绒膜型；狗、猫为内皮绒膜型；兔为血内皮型；大鼠、豚鼠、恒河猴为血绒膜型。
4.生殖腺结构 可参看表10-45和10-46。
图10-10 常用实验动物子宫类型
表10-45 雄性动物生殖结构的比较解剖特点
|
动物 种类 |
睾丸 |
壶腹腺 |
储精囊 |
前列腺 |
尿道球部腺体 |
前列周围腺体 |
阴茎骨 |
尿道腺体 |
球腺体 |
包皮腺体 |
腹股沟腺体 |
|
蝙蝠 |
3×2 |
4×15 |
A |
5×3 |
1×1 |
A |
F |
F |
A |
A |
A |
|
猫 |
14×8 |
A |
A |
5×2 |
4×3 |
A |
F |
A |
A |
A |
A |
|
狗 |
40×30 |
F |
A |
25×16 |
A |
A |
F |
A |
A |
A |
A |
|
沙土鼠 |
14×9 |
6×5 |
20×12 |
9×7 |
6×4 |
A |
F |
F |
A |
A |
A |
|
豚鼠 |
25×15 |
A |
115×7 |
15×8 |
8×5 |
A |
F |
A |
A |
PD |
A |
|
田鼠 |
14×11 |
3×3 |
11×6 |
8×6 |
4×3 |
A |
F |
F |
A |
3×1 |
A |
|
貂类 |
11×8 |
F |
A |
10×5 |
A |
A |
F |
A |
A |
A |
A |
|
小鼠 |
6×4 |
2×1 |
13×4 |
4×4 |
3×2 |
A |
F |
F |
A |
6×5 |
A |
|
兔(美国) |
35×15 |
15×4 |
19×7 |
19×6 |
6×3 |
6×2 |
A |
A |
A |
A |
15×7 |
|
袋鼠 |
15×11 |
A |
A |
40×9 |
19×15 |
A |
A |
A |
A |
A |
A |
|
兔 |
35×17 |
F |
A |
25×6 |
6×2 |
A |
A |
A |
A |
A |
10×4 |
|
大鼠 |
20×12 |
4×4 |
20×10 |
13×10 |
5×3 |
A |
F |
F |
A |
16×4 |
A |
|
地鼠 |
3×2 |
3×1 |
A |
3×1.5 |
1×1 |
A |
A |
A |
A |
分散的 |
A |
|
树松鼠 |
30×12 |
F |
7×4 |
28×18 |
13×13 |
A |
F |
A |
10×7 |
A |
A |
|
地松鼠 |
14×8 |
F |
8×7 |
18×18 |
8×6 |
A |
F |
A |
10×8 |
F |
A |
|
类人猿 |
10×7 |
A |
14×7 |
6×5 |
A |
A |
F |
A |
A |
分散的 |
A |
|
雪貂 |
F |
F |
A |
F |
A |
A |
F |
A |
A |
A |
|
注①F表示属于一种功能性腺体不能估量
②A表示这种结构不发生
③PD表示这种腺体是不发达的
④测量的单位为毫米
表10-46 实验动物的副性腺
|
动 物 |
精 囊 |
前 列 腺 |
尿道球腺 |
凝 固 腺 |
包 皮 腺 |
|
狗 |
- |
√ |
- |
- |
- |
|
猫 |
- |
√ |
√ |
- |
- |
|
兔 |
√ |
√ |
√ |
- |
- |
|
豚鼠 |
√ |
√ |
√ |
- |
- |
|
鼠类(大、小鼠) |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
|
猪 |
√ |
√ |
√ |
- |
- |
|
羊 |
√ |
√ |
√ |
- |
- |
狗缺少精囊和尿道球道腺，猫也没有精囊，雄兔还有前列旁腺，鼠类多一种凝固腺，大鼠和小鼠有包皮腺。 , 百拇医药