《Theriogenology Wild》:Transvaginal ovum retrieval in scimitar horned oryx (
Oryx dammah) and roan antelope (
Hippotragus equinus)
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经阴道卵母细胞采集(Transvaginal ovum pickup, OPU)可安全用于中型活体羚羊的卵母细胞回收。促卵泡激素(Follicle Stimulating Hormone, FSH)可有效增加弯角剑羚(Scimitar horned oryx,
经阴道卵母细胞采集(Transvaginal ovum pickup, OPU)可安全用于中型活体羚羊的卵母细胞回收。促卵泡激素(Follicle Stimulating Hormone, FSH)可有效增加弯角剑羚(Scimitar horned oryx, SHO)的卵泡大小及卵母细胞回收率。将FSH溶于透明质酸钠(sodium hyaluronate)中,以单次剂量给药。本研究首次报道了经阴道OPU在弯角剑羚(Oryx dammah)和马羚(Hippotragus equinus)中的成功应用。研究人员对10头弯角剑羚和7头马羚进行了连续四个月的OPU操作,每次操作间隔至少21天。在弯角剑羚中,共进行了32次OPU,从约216个卵泡中回收了139枚卵母细胞;其中250 IU FSH处理组的卵泡穿刺数和卵母细胞回收数均显著高于未处理组(P=0.02和P=0.01),回收率分别为67.0%和48.0%。在马羚中,共进行了26次OPU,从约58个卵泡中回收了29枚卵母细胞,250 IU FSH处理组的回收率为70.4%,未处理组为46.6%,但差异未达显著水平。两种动物的卵母细胞直径(含透明带)约为150–170 μm。所有操作均在全身麻醉下进行,平均操作时间约1小时,未观察到任何副作用或感染迹象。该研究通过定制3D打印针导适配器,将原本用于人类阴道超声的探头改装为适用于中型羚羊的OPU装置,实现了微创、可重复的卵母细胞采集方法。这一技术的建立为弯角剑羚和马羚及其他缺乏家养对应物种的羚羊提供了重要的辅助生殖工具,有助于雌性遗传资源的保存和种群管理,为濒危物种保护提供了新途径。
一、研究背景与意义
辅助生殖技术(Assisted Reproductive Technologies, ARTs)在非家养物种中的应用,对于理解物种生物学和保护濒危物种具有重要意义。尽管家养物种中已发展成熟的ARTs可作为非家养物种应用的基础,但饲养方式和生物学特性的差异往往要求对家养动物方案进行物种特异性调整。目前,野生动物ARTs的研究主要集中在精液采集、冷冻保存和人工授精方面,因为雄性配子比卵母细胞更容易获取。然而,雌性遗传资源在生物库中的代表性有限,管理种群遗传多样性的维持面临不可持续的风险。因此,建立安全有效的卵母细胞采集方法是推进雌性遗传资源保护的关键前提。
经阴道卵母细胞采集(Transvaginal ovum pickup, OPU)已在牛、马、猪等大型家养物种中成功应用,而腹腔镜途径则适用于山羊、绵羊和鹿科等小型物种。在非家养有蹄类中,OPU已在旋角羚(eland)、邦戈羚(bongo)、阿达克斯羚羊(addax)和巴厘牛(banteng)中开展,但此前尚未在弯角剑羚(Scimitar horned oryx, SHO)和马羚(roan antelope)中尝试。
弯角剑羚曾于2000年被宣布"野外灭绝",经过集中圈养繁殖和多机构协作,现已在野外恢复为"濒危"状态,拥有600余只野生个体和11000至15000只圈养个体。该物种已建立了包括人工授精和胚胎移植在内的ARTs方案,可作为缺乏家养对应物种的其他羚羊的模型。马羚在野外被列为"无危"(60000至76000只),但种群正在下降,在非洲部分地区被视为濒危物种。美国圈养马羚种群规模较小,难以维持可持续性,且此前尚无针对该物种的ARTs研究。因此,本研究旨在建立弯角剑羚和马羚的经阴道OPU技术,为这些物种及其他羚羊的辅助生殖提供卵母细胞来源。
二、研究内容与主要结论
研究人员在10头弯角剑羚和7头马羚中开展了连续四个月的OPU操作,每月一次,每次间隔至少21天。两种物种均未进行发情周期同步化处理。为增加卵泡数量和大小,部分动物在OPU前36至45小时通过飞镖注射给予单次剂量的促卵泡激素(Follicle Stimulating Hormone, FSH),以透明质酸钠(sodium hyaluronate)为缓释载体。所有操作均在全身麻醉下进行,平均操作时间约1小时。
研究结果显示,弯角剑羚共进行了32次OPU,从约216个卵泡中回收了139枚卵母细胞。250 IU FSH处理组的平均卵泡穿刺数(9.0±1.4)和卵母细胞回收数(6.4±1.2)均显著高于未处理组(4.6±0.8和2.46±0.6),回收率分别为67.0%和48.0%。140 IU FSH处理组虽未达到显著差异,但回收率(61.0%)也高于未处理组。此外,250 IU FSH处理组的优质卵母细胞(1级和2级)比例(55.9%)高于未处理组(37.8%)和140 IU FSH组(38.8%)。
马羚共进行了26次OPU,从约58个卵泡中回收了29枚卵母细胞。250 IU FSH处理组的回收率(70.4%)高于未处理组(46.6%),但差异未达显著水平(P>0.05)。两种物种的卵母细胞直径(含透明带)约为150至170 μm。
三、关键技术方法
本研究采用了以下主要技术方法:经阴道超声引导的OPU装置,包括定制3D打印针导适配器,将原本用于人类阴道超声的探头改装为适用于中型羚羊的装置;单次FSH缓释注射方案,以透明质酸钠为缓释载体,通过飞镖给药,减少操作次数和动物应激;全身麻醉方案,弯角剑羚采用BAM组合(丁丙诺啡、阿扎哌隆、美托咪定)联合氯胺酮,马羚采用噻芬太尼、赛拉嗪和氯胺酮组合;超声引导下经阴道穿刺卵泡抽吸,通过直肠内手动固定卵巢,将卵泡与穿刺路径对齐后进行抽吸;卵母细胞回收与质量评估,依据国际胚胎技术学会标准进行分级。
四、研究结果
- 1.
OPU操作的安全性与可行性:两种物种共进行了58次OPU操作,所有个体均成功回收卵母细胞。平均操作时间约1小时,未观察到任何副作用、感染或内部损伤迹象。每月一次的操作频率未影响卵巢形态和功能,卵母细胞产量在整个研究期间保持稳定。
- 2.
FSH刺激对弯角剑羚的效果:250 IU FSH处理显著增加了弯角剑羚的卵泡穿刺数和卵母细胞回收数(P=0.02和P=0.01),回收率从未处理组的48.0%提高至67.0%。优质卵母细胞比例也从37.8%提高至55.9%。
- 3.
FSH刺激对马羚的效果:250 IU FSH处理虽使马羚的回收率从46.6%提高至70.4%,但卵泡穿刺数和卵母细胞回收数的差异未达显著水平(P>0.05),可能与该物种体型更大、所需FSH剂量更高或处理间隔需要调整有关。
- 4.
卵母细胞质量评估:两种物种在所有处理条件下均获得了优质卵母细胞(1级和2级),表明每月一次的操作间隔未影响卵母细胞质量。
五、讨论与结论
本研究首次报道了弯角剑羚和马羚经阴道OPU的成功建立。通过定制针导适配器,将人类阴道超声探头改装为适用于中型羚羊的装置,实现了非手术、微创的卵母细胞采集方法,避免了小型反刍动物常用的腹腔镜途径。尽管弯角剑羚和马羚的体型差异较大,但同一探头可适用于两种物种,这可能与本研究使用的个体年龄较轻有关。
单次FSH缓释注射方案在弯角剑羚中取得了显著效果,与Dama瞪羚腹腔镜OPU研究中多次FSH处理的结果相当,但本研究仅需一次注射,减少了动物处理和应激。这一方案可与其他发情同步化方案联合使用,进一步提高辅助生殖成功率。
OPU操作的重复进行还提供了额外的健康评估机会,包括体重、体况、蹄部和角部状况的监测,有助于早期发现和治疗蹄部裂纹等问题。研究建议未来应开展更大样本量的研究,结合发情同步化方案以最大化OPU潜力,并开展基础研究以阐明两种物种的卵泡动力学特征。
综上所述,经阴道OPU在弯角剑羚和马羚中的成功建立,为这些物种及其他中型羚羊提供了安全、可重复的卵母细胞采集方法。该技术可支持体外受精、体细胞核移植、干细胞系建立等先进胚胎技术,为雌性遗传资源的保存提供了新途径,有望成为濒危物种保护的重要工具。