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常用实验动物的生殖功能、结构特点

来源:本站原创  2006/9/17 6:15:00   访问量:9553
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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

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)

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)

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

30~32

-

雪  貂

36~48;126

-

28~50

96

30~48

48

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

排 卵

  3   12个细胞

排 卵

  4   16个细胞

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

排 卵

  3-4   8-16个细胞

交 配

  4-5   3-4个细胞

交 配

  3-4   -

10-41 哺乳动物卵的受精时间

动    物

受精时间(小时)

6-24

23

6-8

仓  鼠

5

豚  鼠

20

大  鼠

12

小  鼠

8

雪  貂

30

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

6-7天

7-8天

雪  貂

7-8天

猕  猴

9-11天

约11天

13-14天

13-14天

绵  羊

17-18天

30-35天

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

 60天  5对

 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

 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

14×8

A

A

5×2

4×3

A

F

A

A

A

A

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

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

-

-

-

-

-

-

-

-

-

豚鼠

-

-

鼠类(大、小鼠)

-

-

-

-

  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。

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