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计划生育研究中实验动物的选择和应用

互联网2014-04-09

1959

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	√	√	√	-	-