《动物繁殖学》教案
绪 论
一、动物繁殖学的概念
1、繁殖的定义
达一定的年龄,♂→成熟的精子↘ 性的行为→交配
♀→成熟的卵子↗
→两性配子结合,成为受精卵→在母体内发育成为胎儿
→经过一定时间的妊娠→分娩产出一个或数个个体,
这一过程称其为繁殖。
2、动物繁殖学的概念(P1)
是研究动物繁殖的自然现象、本质和规律,并在此基础上开发相应的技术,调整和控制动物繁殖的过程,以充分挖掘动物繁殖潜力,提高繁殖力的一门学科
二、动物繁殖学的内容(P1)
1、生殖生理:研究阐明全部生殖过程的现象、规律和机理。包括性别分化、配子发生、性成熟、发情、受精、妊娠、分娩、泌乳和性行为等各种生殖活动的生理基础、调节机制和影响因素。
2、繁殖技术:为了提高动物繁殖力而采用的一些手段。包括人为掌握和控制动物繁殖过程的技术,包括繁殖管理技术如发情鉴定、人工授精、妊娠诊断等,繁殖控制技术如发情和排卵控制、妊娠控制、分娩控制等,以及配子和胚胎生物技术如体外受精、配子和胚胎冷冻保存、性别控制、胚胎细胞和体细胞核移植等。
3、繁殖管理:繁殖力的评价和影响因素,繁殖障碍的诊治以及提高繁殖力的方法和措施等。
三、动物繁殖学的进展
1、生殖生理方面
(1)60年代:对激素在生殖中的调节作用,有了进一步的认识。
(2)70年代:对生殖细胞的特性和受精的环境条件、受精过程及营养对繁殖的影响等问题,比过去有了更深刻的认识。
2、繁殖技术(包括配子和胚胎生物技术)
(1)卵母细胞的体外培养、成熟和体外受精、卵子和胚胎的长期保存、受精卵的分割和移植等。
(2)胚胎移植从70年代起至今,已在牛、猪、绵羊、山羊、马、驴、家兔等动物上获得成功。1984年以来以黄牛为受体移植奶牛的胚胎,生产良种奶牛,为胚胎移植开辟了新的道路。
(3)90年代:繁殖新技术,如胚胎分割、体外受精、胚胎的冷冻保存、转基因动物、胚胎细胞的核移植及嵌合体等,都已有成功的报道。
如1997年体细胞克隆羊“Dolly”的诞生,表明高度分化的体细胞可以恢复全能性产生新个体。
四、学习方法和要求
课堂授课36学时,实验20学时
总评成绩:平时成绩占5%+实验成绩占25%+闭卷考试成绩占70%。(试题库)
生殖器官的解剖、组织和机能
第一节 雄性生殖器官的解剖、组织和机能
公畜的生殖器官包括:(记忆)
性腺:睾丸(雄激素、精子产生)
输精导管:附睾(精子成熟),输精管(输送精子), 尿生殖道
副性腺:精囊腺、前列腺、尿道球腺(精清)
外生殖器:阴茎(交配)
一、睾丸(tesis)
(一)形态位置
公牛、羊:长椭圆形,其长轴与躯干垂直;
公马、驴:长椭圆形,其长轴与躯干平行;
公 猪:长椭圆形,其长轴与躯干倾斜。
睾丸重量(大小):牛:250-300g/枚,水牛:100g/枚;绵羊:200-300g/枚,山羊:145-150g/枚;猪:400g/枚
(二)睾丸组织结构(P1-2)
睾丸表面被以浆膜(固有鞘膜),
浆膜内为白膜,即睾丸最外层(致密的结缔组织),
从睾丸头端伸入睾丸实质,构成睾丸纵隔,
纵膈向四周发生许多放射状结缔组织小梁和白膜相连称中隔,中隔将睾丸实质分成许多睾丸小叶。
每个小叶由2-3条精细管盘曲构成,称为曲精细管。
曲精细管在小叶顶端汇合成直精细管。
直精细管穿入睾丸纵隔结缔组织内,形成睾丸网。
最后由睾丸网分出10-30条睾丸输出管盘曲构成附睾头。
--曲精细管(管壁外→内)
--结缔组织纤维
--精细管基膜
--生殖上皮→生精细胞(不同阶段的精细胞和精子)
↘足细胞即支持细胞(支持营养生精细胞)
(小叶内,曲精细管之间有结缔组织,内含血管,淋巴管,神经和间质细胞:分泌雄激素)支持细胞:又称足细胞或塞托利氏(Sertoli)细胞,
间质细胞:又称莱氏(Leydig)细胞
(三)睾丸的机能
(1)产生精子(外分泌机能)
精子由精细管生殖上皮的生殖细胞生成。
(2)分泌雄激素(内分泌机能)
精细管之间的间质细胞分泌雄激素。
补充:还可以产生产生睾丸液
二、附睾(epididymis)
(一)解剖结构
是精子的暂时储存的器官,位于睾丸附着缘,分为附睾头、体、尾三部分。
(二)组织结构
附睾管壁由环形肌纤维和假复层柱状纤毛上皮构成。其中纤毛的构造与精子尾部相似,有独特的纤毛运动,有助于精子的向前运动。
(三)机能
1、吸收和分泌作用;
2、是精子最后成熟场所;
3、是精子的贮存库;
4、附睾管的运输作用。
附睾具有贮存精子作用,原因如下:
A 附睾管上皮可分泌营养物质,供精子发育所需。
B 附睾内是弱酸环境(6.2-6.8)抑制活动。代谢降低。
C 附睾管内是高渗压环境。颈部小滴下移时,发生脱水,使精子内缺乏可保持活动的最低限度的部分,故精子不运动。
D 附睾温度较低。温度低于体温。牛马羊,低于2-4度。
以上因素使精子处于休眠状态,减少能量消耗,因此,可长期贮存。
(四)名词解释
睾丸下降:在出生前后,睾丸和附睾一起经腹股沟管下降至阴囊,称之。
睾丸进入阴囊的时间:牛、羊:在胚胎中期;马:在出生前后;猫:胎儿期后期。还有许多动物只有在繁殖季节,才进入阴囊中。
单睾(隐睾):如有一侧或双侧睾丸未下降到阴囊内,称之。(无生殖能力,不宜留作种用)
实际上,隐睾不能产生精子,但可以产生雄激素。
三、阴囊(scrotum)
(一)组织和构造(容纳睾丸、附睾及部分精索)
(二)机能:温度调节
阴囊具有温度调节作用,以保护精子正常生成。
阴囊腔的温度低于腹腔的温度,通常为34-36℃ 。
当温度下降时,借助肉膜和提睾外肌的收缩作用,使睾丸上举,紧贴腹壁,阴囊皮肤皱缩变厚,保持一定温度;当温度升高时,则反之,阴囊皮肤松弛变薄,睾丸下降,降低睾丸的温度。
四、输精管和精索
输精管(ductus deferens):由附睾管延续而来, 开口于尿殖道骨盆部背侧的精阜,近开口处膨大输精管变粗形成膨大的管壶腹部。可分泌液体并贮存少量精子。
输精管平滑肌较厚,射精时收缩力强,利于排精。
精索(funiculus spermaticus) :由睾丸血管、淋巴管、神经、提睾内肌以及输精管组成精索 。
五、副性腺(accessory glands)
(一)精囊腺(vesicular gland):输精管末端外侧。
成对、腺体大。猪、马发达,狗、猫、骆驼无。
(二)前列腺(prostate gland):精囊腺后方及尿道的背面。
分前列腺体和扩散部。猪、牛有体部和扩散部,其中猪的扩散部十分发达。羊无体部。
(三)尿道球腺(bulbourethral gland):成对,位于尿殖道骨盆部外侧,开口于尿道管腔。
猪的最大,牛、羊的较小。它们的精清主要来自此腺体。
(四)副性腺分泌物的生理作用
1、冲洗尿生殖道。
主要是尿道球腺分泌物,在射精前先排出,冲洗尿 生殖道中的尿液,为精液排出创造良好环境。
2、稀释、营养、活化和保护精子 。
副性腺分泌物为精子内源稀释液。精囊腺分泌液含有果糖,是精子能量的主要来源。贮存于附睾中的精子呈弱酸性的休眠状态,而副性腺分泌液偏碱性,能增强精子的活动能力。副性腺分泌液中含柠檬酸盐和磷酸盐,具有缓冲作用,抵抗阴道酸性环境,延长精子存活时间,维持精子的受精能力。
3、运送精子 。
附性腺分泌物是精液的组成成分。精液的射出,除借助附睾管、输精管、尿生殖道管壁平滑肌收缩外,副性腺分泌液起推动作用。
4、形成阴道栓,防止精液倒流 。
马的精囊腺分泌物和猪的尿道球腺分泌物,具有凝固作用,有助于阴道栓的形成,可防止精液倒流。
六、外生殖器和尿生殖道
(一)阴茎(penis):交配器官
牛、羊:阴茎较细,在阴囊之后折成S状弯曲。
猪:阴茎较细,在阴囊之前形成S状弯曲。
(二)包皮(prepuce):
包藏阴茎头
(三)尿生殖道(urogenetical canal):
排尿和排精
第二节 雌性生殖器官解剖、组织与机能
母畜的生殖器官包括:
性腺:卵巢(产生卵子、雌激素)
生殖道:输卵管
子宫
阴道
外生殖器官:尿生殖前庭
阴 唇
阴 蒂
一、卵巢(ovary)
(一)各种动物卵巢的形态和位置
卵巢形态:
牛、羊:扁椭圆;
马:梨状或者肾脏型(有排卵窝);
猪:性成熟前,肾脏形;
性成熟时,桑椹形;
性成熟后, 串状葡萄形。
卵巢位置:牛、羊位于骨盆腔或稍入腹腔两面 ,猪卵巢位于腹腔约2~3对乳头处
(二)卵巢的组织解剖
—生殖上皮(性成熟后无功能)
—白膜
—卵巢实质
—皮质(发育各阶段的卵泡,红体、黄体,白体)
—髓质(无卵泡,有血管、神经、淋巴)
—卵巢门(无皮质,血管、神经由此出入,门 细胞可分泌雄激素)
(三)卵巢机能
1、卵泡发育和排卵
卵巢皮质部,卵泡由初级到成熟,最后排出卵子,原卵泡处形成黄体,原始卵泡在胚胎期已形成。
排卵个数:单胎动物如牛、马1~2个,免、犬、猫2~6个,猪10~25个,其它闭锁退化。
2、分泌雌激素和孕酮
由卵泡内膜形成,达一定量时,发情;黄体形成后,分泌孕酮,抑制发情,维持妊娠。
另外,还可分泌松驰素、抑制素。
二、输卵管(oviduct)
(一)解剖
输卵管前端扩大呈漏斗状,称为漏斗部,其边缘形成许多皱折,称伞部(fimbria tubea)。
壶腹部(ampulla):前1/3段较粗部,此部为受精地点。
峡部(isthmus):后2/3较细部。
(二)组织结构(由外到内)
—浆膜(包裹在输卵管的最外面)
—肌层(内、外环行平滑肌,使管壁协调收缩)
—粘膜(其上皮有纤毛细胞和分泌细胞)
(三)机能
1、 运送卵子和精子;
2、精子的获能、精卵受精、受精卵分裂的场所;
3、分泌机能。
三、子宫(uterus)
(一)子宫的形态和位置
1、子宫角(uterine horn):左右各一,全长35-40cm。两子宫角后端相合,移行为子宫体。
2、子宫体(corpus uterus):呈圆筒状,背,腹侧略压扁。牛的子宫体在未妊娠下,表面上看有10cm,实际上仅有3-4cm。
3、子宫颈(cervix)(子宫体和阴道连接部):是子宫体向后延续的部分,长6-10cm。子宫颈壁厚,中有移狭窄管道称之子宫颈管,前端开口于子宫体称子宫颈内口,后端开口于阴道称子宫颈外口,子宫颈后部突出于后接阴道而形成子宫颈阴道部。(注意:猪无子宫颈阴道部)
位置:子宫大部分位于腹腔,小部分位于骨盆腔, 背侧为直肠,腹侧为膀胱,前接输卵管,后接阴道,借助于子宫阔韧带悬于腰下腹腔。
位置:未产动物的子宫,在骨盆腔中。而经产的动物,前端子宫角一部分在腔中。
于单胎动物:妊娠时,在子宫角的基部,在妊娠后期,扩展到子宫体,甚至另一侧子宫角。
于多胎动物:妊娠时,位置都在子宫角。
(二)子宫的类型
1、双子宫:如鼠、免(啮齿类和翼手类及象);
2、双角子宫:如猪、马、狗;
3、双分子宫(双间子宫、对分子宫):如牛、水牛、绵羊、山羊和鹿;
4、单体子宫:如猕猴和人(灵长类)。
(三)子宫壁的结构(由外到内)
—浆膜(子宫外膜)
—肌层(外环肌和内纵肌,中间有斜行肌)
—粘膜层(子宫内膜:分泌细胞、纤毛细胞、子宫内膜腺和隐窝)(牛、羊有子宫阜)
(四)子宫的机能
1、贮存、筛选和运送精液,有助于精子获能。
2、孕体的附植、妊娠和分娩。
3、调节卵巢黄体功能,导致发情。
四、阴道(vagina)
它是交配器官,分娩的产道。
背侧为直肠,
腹侧为膀胱和尿道,
前接子宫,
后连尿生殖前庭。
宫颈周围的阴道腔为阴道穹窿。
组织:外层、肌层、内层
(粘膜),厚有纵褶、无腺体。
五、外生殖器
1、尿生殖前庭(vestibule)
位于阴瓣阴门之间。
是交配器官和分娩的产道,排尿的通道 。
2、阴门(vulva)
分左右两片构成阴门,分为上下角,开口为阴门裂,阴门外为皮肤,内为粘膜,之间含括约肌与结缔组织。
3、阴蒂(clitoris,与公畜龟头同源)
阴门下角含球形凸起物,粘膜上有感觉神经。
六、生殖器官的系膜、血管和神经
(一)系膜:子宫阔韧带、卵巢系膜、输卵管系膜
(二)神经:交感神经和副交感神经
(三)血管:
1、卵巢动脉(卵巢动脉、卵巢动脉子宫支)
2、子宫中动脉
3、尿生殖动脉
4、阴部内动脉
第二章 繁殖调节物质
第一节 概述
一、内分泌学与动物繁殖
内分泌学:研究激素及其受体的生化、生理、药理和分子生物学的一门学科。
生殖内分泌学:内分泌学的一个分支,研究与繁殖有关的激素及其受体的结构和功能、繁殖机能的内分泌调节规律及其人工调控等等。
激素:由有机体产生,经体液循环或空气传播等途径作用于靶器官或靶细胞,具有调节机体生理机能的微量信息传递物质或微量生物活性物质。
生殖激素:直接影响生殖机能的激素。
内分泌(endorcine):大多数内分泌细胞分泌的激素通过血液循环作用于远处的特定细胞。
旁分泌(paracrine):少部分内分泌细胞分泌的活性因子不进入血液循环,只在器官或组织内调节另一类细胞的功能。
隐分泌(cryptocrine):“围绕”
邻分泌(juxtacrine):“邻近”
自分泌(autocrine):细胞内(或间)的信息交流(与自身膜受体结合)。
胞内分泌(intracrine):(不释放到细胞间隙)直接在细胞内起作用。
二、调节繁殖机能的器官和组织
大脑—下丘脑—垂体—性腺 轴
(一)大脑边缘系统
大脑边缘系统:大边缘叶的皮质、皮质下核、边缘中脑区和边缘丘脑核等部分。
(二)丘脑下部(下丘脑,hypothalamus)
结构:第三脑室底部+部分侧壁
解剖:视交叉,乳头体、灰白结节和正中隆起组成,底部突出以漏斗柄和垂体相连。
组织(书P10-11) :
2外侧区—下丘脑外侧核
内侧区—前组:视上核和视旁核等
后组:乳头体核等
结节组:促垂体区(神经内分泌的主要区域)
下丘脑是调节繁殖活动的直接中枢。
(三)垂体 (pituitary)
1、解剖特点 FSH,LH
↑分泌
↗腺垂体,包括远侧部和结节部— 前叶
垂体 中间部——————————— 中叶
↘神经垂体,称神经部———— —后叶
↓储存
催产素,加压素
2、垂体于下丘脑的解剖学关系
垂体通过垂体柄与下丘脑相连。
垂体—门脉系统:垂体上动脉与垂体下动脉在下丘脑漏斗部形成毛细血管丛。
注意:
催产素和加压素不经过垂体_门脉系统,它们是在下丘脑分泌,经运输到垂体后叶贮存释放
(四)性腺
睾丸:雄激素(T)
卵巢:雌激素(E2)、孕激素(P4)
(五)其他器官组织
子宫:前列腺素
胎盘:胎盘促性腺激素、P4
松果腺:褪黑色素
甲状腺:甲状腺素
肾上腺:肾上腺素
胰岛腺:胰岛素
三、调节繁殖机能的物质(三大类)
(一)神经递质
乙酰胆碱、氨基酸类、胺类、多肽类、无机分子
(二)激素
1、神经激素:如 GnRH 、OXT、MLT等;
2、促性腺激素:LH、FSH、PMSG、HCG、PRL等;
3、性腺类固醇激素:雌激素、孕激素、雄激素;
4、性腺肽类激素:松弛素、抑制素、活化素等;
5、前列腺素、外激素;
6、其他激素:代谢激素 如胰岛素、GH、甲状腺素、肾上腺皮质激素等。
(三)肽类生长因子
IGF、EGF、TGF、PDGF、FGF等。
四、调节繁殖机能的激素
(一)激素的分类
1、按化学成分分类
肽类( peptides, proteins ):大多数激素;
类固醇类(steroids):性腺激素、肾上腺皮质激素;
脂肪酸类(fatty acids ):仅前列腺素类;
其它:吲哚类 indoles-MLT, 氨基酸类 amino acids-T
2、按分泌器官分类
下丘脑类:GnRH、 TRH、GHRH、CRH;
垂体类:LH、FSH、TSH、GH、PRL、ACTH等;
性腺类:睾酮,雌二醇,孕酮,抑制素等;
胎盘类:hCG、PMSG、胎盘生长促乳素(PL);
前列腺类:PG (A,B,E,F);
脂肪细胞:Leptin。
(二)激素浓度的调节
一种激素浓度调节另一种激素分泌。
例:下丘脑分泌GnRH达一定浓度时,促使垂体分泌FSH和LH。后两者释放达一定水平时又影响性腺激素分泌。
补充:“反馈作用”(Feedback Mechanism )
正反馈:即“甲”使“乙”升高,“乙”反过来又使“甲”的活动升高。仅发生于雌性发情期或卵泡期-高水平的E2造成(引发排卵前LH高峰,造成排卵)。
负反馈:即“甲”使“乙”升高,而“乙”反过来使“甲”的分泌减少。发生于雌性、雄性,有长、短和超短反馈(性腺、垂体和下丘脑激素的反馈性抑制)。
第二节 神经激素
中枢神经系统内有些细胞能合成和分泌一些肽类物质,并通过血液循环到达远隔的靶器官发挥作用。这些细胞称为神经内分泌细胞,所分泌的神经肽称为神经激素。如下丘脑激素;催产素;松果腺激素
一、下丘脑激素
(一)下丘脑激素的种类
下丘脑的神经内分泌细胞分:
1、大细胞神经分泌系统:
视上核、室旁核
催产素,加压素等
2、小细胞神经分泌系统:
弓状核、腹内则核、室周核、视交叉上核
分泌促性腺激素释放激素(GnRH)、TRH、GHRH等至少9种
(二)促性腺激素释放激素(gonadotropin releasing hormone) (GnRH or LHRH or LRH):
1、合成和分布(熟悉)
下丘脑的弓状核、视上核、室旁核等核团。
以上核团中神经细胞合成后, 由其轴突输送至正中隆起, 分泌入垂体-门脉系统,后至垂体前叶。还有松果腺、性腺、胎盘、肝脏、消化道等分泌GnRH。
2、GnRH的化学结构
10肽。
1~4、9、10位氨基酸各种动物都一样,其它的氨基酸可有不同,据此进行工厂化合成。
生产厂家:宁波激素厂( LRH-A2,LRH-A3)
南京动物激素厂
3、GnRH的生物学作用及其机理
(1)GnRH的生物学作用(P14)
主要作用是促进垂体前叶促性腺激素合成和释放,其中以促LH 释放为主,也有促FSH 释放的作用,但FSH分泌还有不同于LH分泌的调节机制。-适当剂量促进垂体Gn分泌
长时间或大剂量应用GnRH及其高活性类似物,会出现所谓抗生育作用,即抑制排卵、延缓胚胎附植、阻碍妊娠甚至引起性腺萎缩。这种作用与GnRH本来的生理作用相反,故称为GnRH的“异相作用”。-大剂量的高活性物的“异相作用”
(2)GnRH作用于靶细胞的机理(自学)
4、GnRH分泌的调节(P15)
(1)神经调节
环境变化-高级神经中枢- 与GnRH 神经元联系-释放神经递质-调节GnRH
(2)体液(激素)调节
GnRH分泌的激素调节包括:
长反馈:性腺分泌的激素通过血液循环,返回调节GnRH的分泌;
短反馈:垂体所分泌的激素对下丘脑GnRH的调控;
超短反馈:下丘脑分泌的激素对下丘脑本身GnRH的调节。
调节GnRH分泌的中枢:
(1)持续中枢:控制GnRH的基础分泌
(2)周期中枢:控制GnRH的周期性分泌
5、 GnRH的应用
(1)诱导母畜发情排卵;
(2)提高受胎率;
(3)治疗母畜不孕症;
(4)促进鱼类催情和促排卵。
二、催产素(Oxytocin,OT,OXT)
(一)OT的合成及转运
1、下丘脑的视上核和室旁核分泌,由OXT运载蛋白专一性地运载OXT至垂体后叶,需要时释放。
2、卵巢、子宫在也有少量产生。
(二)OT的化性:9肽
(三)OT的生物学作用(P17)
1、对子宫— 刺激平滑肌收缩,促进分娩;E2 增加OT子宫对OT的敏感性;
2、对乳腺—刺激乳腺导管肌上皮细胞收缩,引起排乳;
3、对卵巢—刺激子宫分泌PGF2α,引起黄体溶解而诱导发情;
4、对中枢神经系统—OT起着神经递质的作用;
5、大剂量OT也有一定抗利尿作用。
(四)OT分泌的调节
神经反射性的
1、交配或分娩
2、哺乳
3、雌激素(促进OT释放)
(五)OT的应用(P18)
1、促进动物分娩;
2、治疗胎衣不下、产后子宫出血、子宫脱出,子宫积脓(液)等;
三、松果腺激素(神经激素)
(一)来源
松果腺(pineal gland),形似松果体而得名。有“第三只眼睛”之称。它是个感光系统。
(二)分泌激素种类
吲哚类:主要有褪黑素(melatonin, MLT)
肽类:GnRH等
(三)褪黑激素的作用(P19)
1、对繁殖系统的作用:对长日照动物,有抗生殖作用;对短日照动物,则有促进繁殖作用。
2、对毛纤维生长的作用:毛皮动物的换毛具有明显季节性。
3、使两栖类如蛙皮肤褪色(命名由来)。
4、促进睡眠。市场上有售, 松果体素,脑白金,美立宁, 美乐宁, 美洛宁, 美乐托宁等多种品牌的食品。
长日照动物:随着日照时间逐渐变长而进入繁殖季节的动物称之。如马。
短日照动物:随着日照时间逐渐变短而进入繁殖季节的动物称之。如羊。
第三节 促性腺激素(Gonadotrophin,Gn)
垂体前叶(腺垂体)
促卵泡素(Follicular stimulating hormone):FSH
. 促黄体素(Luteinizing hormone)):LH
胎盘
孕马血清促性腺激素( Pregnant mare serum gonadotrophin ):PMSG
人绒毛膜促性腺激素( human chorionic gonadotrophin ):HCG
垂体前叶、胎盘
促乳素(prolaction):PRL
一、垂体促性腺激素
(一) FSH和LH
1、化学特性(P20)
具a 和β两亚基,为糖蛋白(糖和蛋白质)。
(1)α为结合基团,LH,FSH具相同的α亚基。各种激素的α亚基可与其他激素的 β亚基结合成杂合激素。
β为功能或活性基团,决定激素的特异性。
(2)糖基化与分子量、半衰期
AA 数量 分子量 糖基含量 半衰期
α + β
FSH: 96+118 25-30kD 10-20% 2-2.5 h
LH: 96+120 28-34kD 12-24% 0.5 h
2、生物学作用(P21-22)
FSH:
于♀:
(1)促进卵泡发育、形成卵泡腔和分泌卵泡液 ;
(2)促进卵泡分泌E2 ;
(3)与LH协同作用,促进卵泡成熟和排卵。
于♂:
(1)促进睾丸足细胞合成和分泌E2;
(2)与LH协同作用,促进生精上皮增生和精子发生。
LH:
于♀:
(1)促进卵泡发育成熟和排卵;
(2)促进黄体的形成及分泌P。
(3)刺激卵泡内膜细胞分泌T;
于♂:
(1)刺激睾丸间质细胞合成和分泌T;
(2)促进副性腺的发育和精子的产生和最后成熟。
3、应用(P23)
FSH:
(1)用于超数排卵;
(2)诱导泌乳乏情母畜的发情;
(3)治疗母畜卵巢机能衰退;
(4)治疗公畜性欲不强及生精衰退,仅用于优秀种畜。
LH:
(1)诱导排卵;
(2)防止流产;
(3)治疗母畜卵巢囊肿;
(4)促进公畜不育症,T对公畜性欲减退,精子浓度低有一定疗效。
(二)促乳素(prolactin, PRL ),又称催乳素、泌乳素、促黄体分泌素。
1、产生部位
垂体前叶的促乳素细胞、胎盘合胞体滋养层。
2、生化特性
蛋白质激素,半衰期为15min。
3、生物学作用(P25)
(1)泌乳:与E2协同作用促进乳腺导管系统发育;与P4协同作用促进乳腺腺泡的发育;与皮质类固醇激素发动和维持泌乳;
(2)黄体功能:又称促黄体分泌素;促进黄体分泌P。(如鼠,绵羊等啮齿类动物)
(3)繁殖行为:有抗性腺作用;
(4)稳态:维持体内环境的稳定。
三、胎盘促性腺激素(P27-28)
(一)孕马血清促性腺激素( pregnant mare serum gonadotrophin, PMSG )
1、来源
怀孕35~160d马属动物的妊娠母马子宫内膜杯组织,以60~120d为峰期,平均为30~50iu/ml血清,最高可达250iu/ml。
2、化学特性
糖蛋白,分子量53KD,由(和(两亚基构成。(亚基与其它糖蛋白激素的相似,(亚基兼FSH和LH双重活性,但主要具备FSH活性(约为75%)。
PMSG含高比例的多糖(41%~45%),唾液酸高含量使其为酸性和较长的半衰期(40~125h)。
3、生物学特性
PMSG 兼有FSH、LH生物学特性,以 FSH 活性为主。有明显促卵泡发育作用;有一定的促排卵和黄体形成的功能。
4、应 用(P28)
(1)超数排卵;
(2)治疗母畜乏情、暗发情、不排卵、卵巢静止;
(3)提高母羊双羔率;
(4)公畜睾丸机能减退、死精。
(二)人绒毛膜促性腺激素( human chorionic gonadotrophin, HCG )
1、来源
妊娠灵长类胎盘绒毛膜的合胞体细胞合成和分泌。
8d可测出, 60d达高峰, 150d后降至低浓度。
2、化学特性
糖蛋白,分子量36.7KD,由(和(两亚基构成。 (亚基绝大多数氨基酸排列顺序与LH的相同,只有很少一部分不同,但不起作用,就使HCG和LH 具有相同的受体,因而他们就有相同的生物学作用。
HCG含较高比例的多糖(29%~31%),其半衰期为0.5~1h。
3、生物学特性
HCG的生物学特性与LH相似,亦含有少量FSH活性。
它能够促进成熟卵泡破裂排卵,形成黄体。在雄性动物,则可刺激睾丸间质细胞分泌睾酮。
4、应用(P29)
(1)刺激母畜卵泡成熟和排卵—提高受胎率;
(2)与PMSG 或FSH合用,提高同期发情、超排效果;
(3)治疗母畜卵巢囊肿、排卵延迟、习惯性流产。
(4)治疗公畜阳痿,维持性欲;
第四节 性腺激素
类固醇类(环戊烷多氢菲) :
雌二醇 (oestradiol, E2)
睾酮(testosterone ,T)
孕酮 (progesterone, P)
含氮类: 抑制素 (雌性, 雄性) :多肽
松驰素 (雌性) :糖蛋白
一、性腺类固醇激素
(一)雄激素(androgen)(其代表的激素是睾酮,testosterone,T)
1、来源(记忆)
主要由睾丸间质细胞分泌。
少量来自肾上腺皮质和雌性动物亦能分泌。
2、作用(P33)
(1)促进雄性性别分化和性器官的发育和机能维持;
(2)促进精子生成,延长附睾中精子寿命;
(3)刺激副性腺的发育;
(4)促进雄性第二性征的发育,激发性欲和维持性功能;
(5)对下丘脑和垂体有负反馈作用;
(6)促进蛋白质的合成和钙的沉积;
(7)对抗E2的作用。
3、雄激素的市售产品
有丙酸睾酮,苯丙酸诺龙等
4、 应用(P33)
(1)治疗雄性性欲不强和治疗性机能减退、生精不足(精子浓度低、精液量少)。
(2)合成雄激素制剂。
(二)雌激素(estrogen,代表性激素是雌二醇E2,estrodial-17()
1、来源
主要来源于卵泡颗粒细胞分泌。
少量来自肾上腺、睾丸和胎盘。
双细胞,双促性腺激素作用模式:
(1)LH刺激卵泡内膜细胞分泌T,T转移到颗粒细胞中,FSH刺激颗粒细胞芳香化酶活性,在该酶的催化下,将T转为E2。
(2)LH刺激睾丸间质细胞分泌T,部分T进入精细管中的足细胞内,在FSH刺激下,足细胞内的T转化为E2。
2、作用(E2与P协同)(P34)
促进雌性动物发情表现和生殖管道生理变化;
在猪是胚胎给雌性的胚胎信号;
与PRL协同促进乳腺导管系统的发育;
对下丘脑和垂体有正、负反馈作用;
维持雌性动物的第二性征;大量E2可使公畜化学去势。
促进长骨骺骨化,抑制长骨增长;
促进胰岛素分泌而抑制脂肪的沉积;
3、雌激素制剂
最常用的有苯甲酸雌二醇,戊酸雌二醇。
4、应用(P34)
(1)治疗母畜乏情;
(2)治疗母牛持久黄体;
(3)牛、羊引产;
(4)与OT配合,治疗母牛子宫疾病;
(5)与P配合,诱导泌乳。
(三)孕激素(progestin,代表激素为孕酮,progesterone)
1、来源
主要来自卵巢黄体细胞;
少量来自肾上腺、卵泡颗粒细胞、妊娠后期的胎盘和睾丸。
2、功能(P35)
(1)创造附植胚胎环境:促进子宫内膜层增生,腺体发育、分泌功能增强。
(2)维持妊娠:抑制子宫自发性活动,降低子宫肌层的兴奋性,还可促进胎盘发育,维持正常妊娠。
(3)大量P与E2抗衡,抑制发情(负反馈于垂体);少量P与E2协同,促进发情。
(4)保胎作用:促使子宫颈口收缩,子宫颈粘液变稠 ,防止异物进入。
(5)与PRL协同促进乳腺腺泡发育。
(6)协同E2促进骨生长。
3、孕激素的市售类似物
甲孕酮、甲地孕酮、氟孕酮、氯地孕酮、炔诺酮、18-甲基炔诺酮、孕酮。
其中以18-甲基炔诺酮的效价最高,是孕酮的约100倍。
4、应用(P36)
(1)防止功能性流产(内源性P不足);
(2)作为同期发情的药物;
(3)与其他激素如HCG合用治疗母畜不发情或卵巢囊肿;
(4)人工诱乳。
二、性腺含氮激素
(一)松弛素(relaxin,RLX)
1、来源:主要来自妊娠末期的黄体,胎盘、子宫内膜乳腺、卵泡内膜亦能产生一定量。
2、性质:多肽激素
3、功能(P37)
(1)与E2协同作用促进胶原酶活性,使子宫颈、阴道、外生殖器、骨盆的胶原被吸收,从而产道松松弛,骨盆软化;
(2)促进颗粒细胞增生和卵泡发育;
(3)抑制子宫收缩活动;
(4)促进乳腺生长。
(二)抑制素 inhibin
1、来源: 主要来源于卵泡颗粒细胞和睾丸足细胞。间质细胞和黄体中也有少量分泌。
2、化性:糖蛋白激素,含有αβ亚基。其中αβ为抑制素, 而ββ为活化素(activin), 可以促进FSH分泌。
3、功能:
(1)抑制下丘脑GnRH和垂体FSH的分泌;
(2)抑制雄激素和雌激素的分泌;
(3)促进P的合成 ;
(4)抑制精子生成和卵泡发育。
4、应用
利用抑制素作为免疫原,通过主动免疫或被动免疫,中和内源性抑制素,提高动物的排卵率。
第五节 前列腺素 Prostaglandin(PG)
一、化学结构、种类
二十碳四烯酸的不饱和脂肪酸衍生物。共同骨架为-前列腺酸:
按双键的数目又可分为PG1、PG2、PG3(三类)。
按双键的位置又可分为
A-F(九种),立体构型又有α、β,所以PG至少有16种。
二、 PG来源(繁殖意义上)
有机体中都能产生。
如♂:精囊腺, 前列腺;
♀:子宫(作用于卵巢, 溶解黄体)。
三、生物学作用
1、溶黄作用。
溶黄机理:子宫内膜产生的PGF2α引起黄体溶解,主要通过逆流机理。
2、促排卵作用。
通过促进LH分泌而促进排卵。
3、促生殖道平滑肌强裂收缩。
PGF2α→子宫平滑肌收缩→利于分娩;
PGF→输卵管口收缩→使受精卵在管内停留;
PGE→输卵管峡部松弛→利于受精卵运行。
4、对生殖内分泌激素的调节作用。
在体内,外源的PGF2α有溶黄作用,但在卵巢匀浆或切片中加入反而促进类固醇激素的合成;
体内的PGF2α溶黄作用,可被外源P、LH、PRL抵消。
四、PGF2(的类似物
天然的PGF2(半衰期短、作用为局部性,合成的半衰期长,效价高。
国产:氯前列烯醇——为PGF2( 200倍效价
国外:氯前列烯醇(ICI80996,cloprostenol or estrumate);氟前列烯醇(ICI81008, fluprostenol or equimate)
五、PG的应用(P44-45)
1、诱发流产和分娩;
2、同期发情和人工控制配种;
3、治疗生殖机能紊乱(持久黄体、黄体囊肿);
4、排出干尸化胎儿、子宫积脓(液)。
5、治疗乏情。
第六节 其它激素
一、生长激素:垂体激素
使动物生长至成熟,然后启动繁殖活动,繁殖是在生长的基础上进行,过度生长又妨碍繁殖, 如快大型猪,转生长基因动物等。
四、甲状腺激素:甲状腺
作用类似于生长激素,如果抑制甲状腺功能,可以使动物提前进入初情期, 但生长受阻。
五、Leptin:瘦素
来源于脂肪细胞,为生长的结果,也是营养充足的信号, 并作为信号启动繁殖活动。
六、外激素(Pheramone)(P48)
(一)定义
外激素:动物个体间以进行通讯的信使。
(二)外激素释放源(见幻灯上表格)
(三)生物学作用
外激素称为激发性欲的“催欲剂”(aphrodisiacs)。
1、召唤异性;
2、刺激求偶行为;
3、激发交配行为;
4、影响异性和同性的生殖内分泌调节以及发情、排卵。
主要表现在“异性刺激”或“公羊效应”、“群居效应”等。
在畜牧生产中,利用异性刺激效应可以促进青年母羊性成熟。促进季节性乏情母羊提前结束休情期,延长发情季节,促使母羊发情集中,排卵提早,提高母羊的排卵率和产羔率。
(四)应用
1、提高繁殖力
目前国外利用人工合成的公猪外激素类似物进行母猪催情、试情、增加产仔数,提高繁殖力。
2、公羊效应
在繁殖季节开始时,将公羊引入母羊,大部分母羊会在1~2d内排卵,过17d后又同时发情。
3、母—仔联系
科学家找到了母亲吸引孩子的一个化学分子2MB2。由母亲乳腺分泌的这个挥发性小分子,成为引导婴儿寻找母乳的源泉。小分子属于外激素。
第三章 性机能成熟与繁殖行为
第一节 ?? 初情期与性成熟
性机能有发生、 发展、成熟、衰老的过程。
初情期 Puberty
性成熟 Sexual maturation
配种适龄 Age suitable for mating
繁殖能力停止期 Age of Reproductive Involution
一、初情期
(一)初情期的概念(P59)
♂:第一次能够释放出有生命力的精子的时期。
♀:第一次排卵的年龄,但一般无发情表现。
♂:
动物 兔 猪 山羊 牛 马 水牛
时间(月) 3-4 3-6 6-7 12 15-18 18-30
♀: 母牛 6-12 母猪2-8 母羊4-8 母马 12
公畜的初情期略晚于母畜
(二)初情期性腺的发育和内分泌变化
1、初情期前后雌雄两性体内激素变化
(1)垂体促性腺激素:
LH,FSH均随年龄增加而分泌频率增加和辐度增大;
(2)性腺激素:
♂体内T的分泌量随年龄增加而增加;
♀体内的P和E2随年龄增加而增加。
2、发动初情期的机理
身体逐渐发育成熟到一定阶段,建立下丘脑-垂体-性腺反馈轴。
性腺激素通过:
—促进性副器官的发育及功能
—促进配子的产生
—促进第二性征的形成
—作用于中枢神经产生性欲
—在雌性还可发情的生理和行为的表现
(三)影响初情期的因素
遗传因素(种类、品种) Genetic (Species、Breeds)
营养和生长 Nutrition & growth
出生季节 Birth season
生态环境 Ecological climate
育成期群体接触 Contacts with other sex
二、性成熟 (P64)
定义:指动物生殖器官已发育完全,具备正常了正常繁殖能力的时期。在♂:表现为能产生有正常受精能力的精子;在♀:表现在建立正常的发情周期。
母牛8~12月龄;母猪5~10月龄;母羊6~10月龄
通常雄性的性成熟年龄要比雌性的晚
三、配种适龄
定义:指开始适合配种的年龄。
一般当体重达到成年的70%时可配种。
母猪:8-10(10-12月)月龄才用于配种,公猪到12月龄后才能达到正常配种能力(成年公猪水平)。
母牛:12月龄以后;
四、繁殖能力停止期
哺乳动物繁殖达到10-12胎时便丧失繁殖能力。
其原因为:
1)卵母细胞衰老,卵泡对激素反应能力下降。
2)子宫环境、生殖道环境变差。
第二节 繁殖行为
一、性行为 Sexual behaviour(P64-65)
性行为:两性为完成交配而进行的一系列活动。
性行为链: 在一系列性刺激引起的反应中,每一反应又作为一种刺激引起以一种反应,这种现象称之。
(一)性行为序列:
♂:求偶-阴茎勃起-爬跨-插入-射精-爬下
♀:接近雄性-对雄性的声音和气味-接受爬跨
(二)性行为的生理基础
性腺激素的长期作用是性行为的生理学基础,神经控制具体的某次性行为。
↗ FSH →刺激生殖上皮的发育和精子的形成下丘脑→ GnRH →垂体
↘LH → 刺激间质细胞分泌T →T经循环到大脑皮层感受器,使♂产生性欲;
交配前通过视、听和嗅觉的刺激使大脑皮层发生兴奋→引起荐部脊髓的勃起中枢兴奋→使阴茎勃起→与♀生殖道发生摩擦产生兴奋→通过神经传至副性腺和输精管→引起平滑肌收缩→最后射精.
(三)性行为影响因素
1、遗传因素
2、环境因素
3、性经验
4、潜在配偶的吸引力
二、母性行为和初生动物行为(自学)
重点:
1、舍饲、哺乳母猪的行为
2、临床问题
(一)母性行为的生理学基础
(二)母性行为和初生动物行为的表现
1、绵羊
A.临产前行为:离群、兴奋不安、刨地、反刍停止;
B.舔舐:产羔后母羊即舔舐羔羊,主要是将羔羊身体上的胎液舔干,同时建立母子的感情;
C.哺乳:羊出生后即开始寻找乳头,主要寻气味,吮吸任何突出物,吸出乳汁即成功,需时2~3h;
D.母子联系和相互识别
—母识子主要通过舔舐和气味,20~30min可建立识别,听觉为辅助的识别途径。
—子识母需经嗅觉、视觉和听觉三方面同时作用才能尽快建立识别,随时间推移而加强。
2、牛
A.临产母性行为:产前不安、产时拱背、举尾85%母牛食胎衣、卧产;
B.母—犊联系:母牛舔舐以识别气味,犊牛鸣叫,几分钟可建立母子联系,超过24h就难识别;
C.哺乳:犊牛吮吸任何母牛身上的突出物,母牛通过移动身躯以使犊牛容易找到奶头。
3、猪
A.放牧猪产前衔草做窝,舍饲猪产前1~2d兴奋不安,足刨地,卧产,自然条件下母猪吃掉胎衣;
B.初生仔猪:通过母猪皮肤热、触觉和嗅觉找到乳头,后产的仔猪听到先生的仔猪的吮吸声直奔乳头;
C.哺乳规律:第一个仔猪产出后10h,哺乳开始呈周期性,40min为一个周期。母猪用低音调咕噜声呼唤仔猪来吮乳。
(三)临床问题
1、食仔癖:神经紧张型的母猪可能吃掉产正气仔猪,亦可能攻击经过其面前的仔猪。
2、拒哺幼仔: 母性差的母畜可能拒哺幼仔,幼仔身体有异味和与母畜分隔时间太长可能会被母畜拒哺。
3、错哺:在群牧的情况下,同时有较多的母畜产仔时,会有一定比例的错哺。
4、寄养:母畜产后死亡、母猪一胎生下过多仔猪时,必安排寄养。集约化猪场的仔猪寄养较易,将仔猪口对好寄母的多余乳头让仔猪吮吸一阵即可,牛羊则需用一块布先包住寄母的原仔畜,一段时间后,待此布有原仔畜气味后将其移往寄仔身上,往往可以成功。
第四章 精子与精液
第一节 精子发生
精子发生:从精原细胞分裂到变成精子的全过程。
一、 精子发生的部位和过程
(一)曲精细管上皮的细胞组成
足细胞(支持细胞)
生精细胞(发育不同阶段的精子)
血-睾屏障(P77):精细管外周的肌样细胞层,构成不完全血-睾屏障,而相邻足细胞之间通过胞桥结构形成紧密联接,构成完全的血-睾屏障,将生精上皮分隔成靠曲精细管周边的近基底部和靠管腔的近管腔部两部分。
(二)精子发生的过程(P77-80)
精子的发生在精细管内进行,经历三个阶段。
1、精原干细胞的增殖和分化
性成熟后精原细胞有三种类型发育不同阶段的生殖细胞(germ cell)
(1)A型精原细胞—A0、A1、A2、A3甚至A4,其中A0型每次分裂产生一个A1和一个与之一样的A0
(2)中间型精原细胞
(3)B型精原细胞
最后由B型精原细胞经过最后一次有丝分裂产生初级精母细胞。
理论上讲,1个 精原细胞→16 个初级精母细胞(15d)
(2)精母细胞的减数分裂
减数分裂I
1 个初级精母细胞 2个次级精母细胞(15~16d)
第1次成熟分裂
减数分裂II
1个次级精母细胞 2个精子细胞( 1d内)
第2次成熟分裂
1个初级精母细胞经两次成熟分裂可形成4个精子细胞,而1个精原细胞最终形成64个精子细胞。
(3)精子形成和释放
变形
1精细胞 1精子(10~15d)
主要变化为:
1、细胞核内染色质浓缩,核成为精子头部。
2、高尔基体成为顶体,包裹于精子头部。
3、中心体成为精子尾部。
4、线粒体围绕于精子尾部中段周围。
5、细胞质丢失,精子从足细胞脱离。
理论上, 1个精原细胞最终形成64个精子。
二、精细管上皮周期和精子发生波
(一)精子发生周期(P80 )
定义:从A型精原细胞开始至精细胞变成精子的过程所需时间。
猪44-45d、牛54-60d、绵羊49-50d、山羊60d、兔44-50d、马50d、大鼠48d、小鼠35d
精子发生周期的特点(P80):
1、连续性
2、同步性
(二)精细管上皮周期(P80)
定义:在精细管的一个部位,重复出现相同类型细胞群体的间隔时间。(时间概念)
1个精子发生周期包含4—5个精细管上皮周期。
家畜的一个精细管上皮周期时间为:
牛: 13.5d,猪: 8.6d,马: 12.2d,绵羊: 10.3d;兔: 10.3d
(三)精细管上皮波 (P81)
定义:在同一时间里,精细管的不同部位出现相同类型细胞群的距离。(空间概念)
三、精子发生中的基因表达(不讲)
四、精子发生的调控
(一)内分泌调控(P82)
(二)睾丸不同类型细胞及其功能联系对精子发生的调控
1、足细胞——提供营养、分泌ABP、分泌抑制素、吞噬退化和死亡的精原细胞和精子,形成血睾屏障。
2、间质细胞——分泌T而由T来直接发生作用。
第二节 精子在附睾内的成熟
一、精子在附睾内的运行
最初的精子——基本不运动
运出睾丸的力量:
1、精细管液
2、睾丸网液
3、附睾上皮的纤毛运动和附睾管壁的收缩
二、精子在附睾内的成熟
(一)精子在附睾内的成熟过程(P85)
1、获得前进运动能力:前向运动蛋白与受体结合而具备运动能力。
2、获得固着于透明带能力:雄激素存在与一些附睾内因子的共同作用。
3、获得受精能力:除上两点外,还发生一些生理和形态的变化。 这时获得的受精能力只是一种潜能,因为受精前需在母畜生殖道发生精子获能。
(二)精子成熟过程中的变化
精子的成熟过程,与精子形态和代谢上发生的变化有关。
1、结构的变化
(1)细胞质小滴的消失。
(2)头部核内染色质浓缩(附睾内的高渗环境吸
收水分所致)脱水,顶体变小。
(3)DNA与核蛋白结合愈来愈紧密。
(4)精子体内的HS—SS,使精子核及精子尾部结构更加稳定。
2、精子膜的变化
膜通透性改变,外排Na+与K+内渗而成Na+外高与K+内高,致精子不易凝集。此外还有一些蛋白(受精素)附着于精子表面。
3、代谢改变
呈休眠状态,有利于在附睾中贮存。
4、运动方式的变化
位于附睾头的精子,仅作原地摆动或圆周运动,但经过附睾后,则能获得前进运动的能力,即呈作直线运动。
(三)精子在附睾内的贮存
原因:
1、 附睾内温度较体体温低4~7℃;
2、 弱酸性(pH 6.2 ~ 6.8);
3、 某些抑制因子抑制精子的活动。
第三节 精子的形态结构与生理特性
一、精子的形态结构
哺乳动物的精子都是由头部、颈、尾三部分组成。一般家畜的精子长度达50~70μm,但头部仅长10μm。
(一)头部
呈扁圆形,主要由细胞核、顶体、核后帽、赤道节组成。
其中顶体是受精所需的重要细胞器,内含多种蛋白质和脂质水解酶。
(二)颈部
位于头与尾之间起连接作用。精子头部后极上有一个植入窝、颈部前端有一凸起称基板,基板后为中心小体发生而来的近端中心粒,由环状排列的9根微管所构成。
长约0.5μm,是最脆弱的部分。
(三)尾部
40-50 (m,占总长度的80%,分中段、主段、末段三部分。
1、中段:最粗, 外表为线粒体鞘,两条中心纤丝,九条二联体内圈纤丝和九条外圈粗纤丝。
2、主段:最长,有两条中心纤丝,但九条内外纤丝向后渐少。
3、末段:长约3~5(m,两条中心纤丝和外表胞膜。
二、 精子的生理特性
(一)精子的代谢
精子活动所需要的能量消耗,主要利用精清中的糖类能源,有糖酵解和呼吸作用。
1、精子的糖酵解作用(P89)
指精子在无氧时,进行糖酵解产生丙酮酸或乳酸,最终分解为CO2和H2O,并放出能量。
C6H12O62 C3H6O3+36000卡
底物(可酵解的):葡萄糖,果糖,甘露糖
不能酵解的:半乳糖,蔗糖
由于精子主要利用精清中的果糖进行糖酵解,因此也称为果糖酵解。
果糖酵解指数(P89):指109个精子在37 ℃条件下1h利用果糖的量。
例,牛、羊的:1.74mg
2、精子的呼吸作用
C6H12O6 +6O2 6CO2+6H20+686000卡
耗氧量(P89):指109个精子在37 ℃条件下1h所消耗的氧量。
例:正常牛精子的耗氧量:21ul
绵羊精子的耗氧量:22ul
鸡精子耗氧量:7ul
3、精子对脂类的代谢
储存的磷脂 脂肪酸 CO2
4、精子对蛋白质的代谢
仅有分解代谢,无合成,当利用到蛋白质时说明精子已近死亡。
呼吸商:指精子代谢产生的CO2除以O2的量,即二者的比值(CO2/O2)。
例:
代谢糖时——呼吸商为1(CO2/ O2 )
代谢脂类——呼吸商为0.7
代谢蛋白质——呼吸商为0.83
(二)精子的活动力
1、精子活动的方式
正常运动:直线前进
异常运动:摆动、转圈、颤动
2、精子的运动机制(P90)
(1)精子中段被线粒体鞘缠绕,是能量代谢中心,线粒体能够利用果糖等单糖产生精子运动所需的ATP。
(2)精子纤丝中含有精球蛋白,与肌球蛋白在分子结构及生化性质上很相似,具有ATP酶活性,能够利用ATP,精子纤丝还有一种毡动素与肌动素相似,这两种蛋白的相互作用引起纤丝收缩,导致尾部摇摆而使精子运动。
3、精子运动的特性
向流性:精子总是向流体上方游动;
向触性:精子总是向异物边缘运动的趋向;
向化性:精子总是向某些化学物(如卵子分泌物)游去。
4、精子运动的速度
37-38℃下运动速度最快,低于10 ℃ 基本停止活动。
运动速度(μm/s):牛:97-113,人:75-100,马:87, 绵羊:200-250
(三)精子的凝集性(P90)
精子凝集即是多个精子头与头,或尾与尾聚集在一起。这将使精液品质下降。
(四)外界因素对精子的影响
1、温度(体温,37 ℃左右)
冷休克(低温打击):精液由30℃ 以上(体温或室温)迅速降温到10℃以下,造成精子不可逆地丧失生命力。
2、光照和辐射
3、pH值
4、渗透压
精子与精液是等渗的。
5、电解质
一定量的电解质可以刺激精子的正常代谢和活动。
6、精液的稀释和浓缩
马、猪精液要浓缩(除去胶状物)
7、气相
有氧条件下→呼吸作用强,耗能增加,存活时间缩短。
隔绝空气时→CO2积累,抑制精子代谢,利于保存
8、药品
抗生素、磺胺:抑制精液病原微生物,有利于精液保存;
甘油:抗冷冻保护作用;
消毒药物:杀死精子;
胰岛素:促进糖酵解;
甲状腺素:促进糖类分解;
睾酮、孕酮:促进糖酵解;
重金属离子:杀死精子;
第四节 精液
一、精液的理化性状
精液由精子、精清两部分组成。
(一)外观
颜色:正常:灰白、乳白或淡黄
异常:红色(尿生殖道损伤);绿色(可能有炎症)
混浊度——混浊度越高则精子密度越大
(二)气味: 一般无味或略带腥味。其它为异味。
(三)精液量:各种动物精液量有其正常范围,或多或少时应检查原因。
(四)精子密度
定义(P93):是指每毫升精液中所含的精子数量。(精子数/ml)
(五)pH值
由副性腺分泌物决定。精子生存的pH,最低5.5, 最高10。
(六)渗透压
以冰点下降度表示:-0.6℃。
精液稀释时常用生理盐水或渗压与生理盐水类似的溶液。
(七)比重
与密度有关,密度高,则比重大,一般大于1。
(八)粘度
与精子密度有关
(九)导电性
与盐类和离子含量有关。
(十)光学特性
与精子密度有关,一般可以通过精液的透光性测定其中精子密度,光电比色测定密度的原理。
二、精液的化学组成与作用(P94-97)
(一)精子的主要成分
1、核酸
主要为DNA,且存在于精子头部,构成染色质的主要成分。
2、蛋白质
头部与DNA结合的核蛋白、顶体复合蛋白、尾部肌动球蛋白等。
3、酶
除参与糖类、脂类、蛋白质代谢有关的酶外,主要为与精子受精有关的酶,如放射冠穿透酶、透明质酸酶、顶体素等。
4、脂质
主要为磷脂,又分为卵磷脂和缩醛磷脂两类。大部分(90%)磷脂存在于精子,精清中仅含10%左右。
(二)精清的来源、主要化学成分与作用
1、精清的来源与组成(P95-96)
主要来自于副性腺。
睾丸液:足细胞分泌,很少。
附睾液:对精子成熟和贮存起重要作用,甘油磷酰胆碱(GPC)、肉毒碱。
前列腺分泌物:主要是酶类。
精囊腺分泌物:偏碱性,主要是糖类(果糖)、VC。
尿道球腺和壶腹:胶质(公猪胶状物的来源),冲洗尿道。
2、精清的主要化学成分
糖类:除马、猪外,牛、羊精液中含有相当多的果糖,由精囊腺分泌而来。果糖可通过糖酵解提供精子能量。另外有山梨醇和肌醇.
有机成分:GPC、VC、柠檬酸、核黄素(牛)
脂类和前列腺素:脂类主要为磷脂。PGs刺激平滑肌收缩,与精子运送有关。
蛋白质和酶:蛋白质3%-7%,依种类而异;有多种酶。
无机离子:主要为K+、Na+、PO43-、Cl-、HCO3-等:为维持缓冲体系,并维持渗透压
3、精清的生理作用(P97)
(1)冲洗尿生殖道。
(2)稀释、营养、活化和保护精子。
(3)运送精子。
(4)形成阴道栓,
(5)与精子成熟过程有关(附睾分泌的肉毒碱与糖蛋白)。
第五章 雌性动物的发情周期
第一节 卵子的发生和形态结构卵子发生(P99) :♀的生殖细胞经一系列的分化和成熟而形成卵子的过程。
一、卵子发生的过程与机制
三个阶段:卵原细胞的增殖;卵母细胞的生长;卵母细胞的成熟
其发育顺序:PGCs→卵原细胞→初级卵母细胞→次级卵母细胞→卵子
1、卵原细胞的增殖
有丝分裂
卵原细胞 初级卵母细胞
开始于胚胎前期,结束于中期(绵羊:胚胎35 - 90d;牛:胚胎45 -110d),妊娠期短的动物可能结束于出生后一段时间(猪:胚胎30d - 生后7d;兔:胚胎21d - 生后10d)。
增殖期:卵原细胞经过有丝分裂而增生,形成许多卵原细胞,这个时期称之。
2、卵母细胞的生长
生长
初级卵母细胞 初级卵母细胞
在妊娠前期和中期即在增殖完成后卵母细胞开始生长至初级卵母细胞,初级卵母细胞静止在第一次减数分裂的核网期,并在短时间内便被卵泡细胞包围而形成原始卵泡。此后,一旦动用此卵子,其生长即开始。
特点:
(1)卵黄颗粒增多,使卵母细胞体积增大;
(2)出现透明带;
(3)卵泡细胞通过有丝分裂增殖,由单层变为多层。
3、卵母细胞的成熟
第一次成熟分裂
初级卵母细胞 次级卵母细胞 +PB1
减数分裂I
第二次成熟分裂
次级卵母细胞 卵子+PB2
减数分裂II
成熟过程从卵原细胞增殖完成开始至受精后才完成。
对于大多数家畜,是完成成熟分裂I后才排卵的,而对于马、狗和狐狸,是排卵后才完成成熟分裂I。
(二)卵子发生的特点
1、卵子发生特点(P101)
(1)经两次成熟分裂仅产生一个卵子;
(2)卵原细胞的增殖在出生前或出生后很短的时间内完成;
(3)卵子生长中积累大量的营养物质和遗传信息于卵黄和核内。
2.卵子发生与精子发生的异同:
(1)相同之处:
A、都来源于原始生殖细胞(PGCs);
B、两次成熟分裂;
C、 形成单倍体配子。
(2)不同之处:(P101)
A、精子发生于初情期之后,卵子发生起始于胎儿期;(时间)
B、精子发生连续不断。卵子发生时第一次减数分裂时静止;(时续性)
C、精子发生是在精细管而卵子发生是在卵泡细胞中进行,;(场所)
D、配子数目;(数量)
E、形态不同;(变形)
F、排卵时,卵子并未完成第二次成熟分裂;而射精时,精子已完成第二次成熟分裂和变态过程。(成熟阶段)
四、卵子的结构和形态(P103)
(一)卵子的形态和大小
卵细胞形态: 圆形; 大小:直径﹤185μm
(二)卵子的结构
从外到内:1、放射冠(corona radiata,CR);2、透明带(zona pellusida,ZP);3、卵黄膜(vitelline membrane);4、卵黄(vitelline)
1、放射冠(CR):由卵丘细胞及卵泡液基质环绕卵母细胞组成。
于透明带周围的卵泡细胞, 通过穿过ZP的微绒毛可以与卵子发生联系。
2、透明带(ZP):是紧贴在放射冠内的一层的半透明膜,来源于卵泡细胞和卵母细胞分泌物形成的细胞间质。
其上有精子受体,透明带蛋白,ZP1,ZP2和ZP3,具有多精子入卵阻滞作用。
3、卵黄膜(vitelline membrane):
是卵母细胞的细胞膜,源于卵母细胞皮质分化物,具物质交换和防止多精子受精功能。
卵膜:即卵子表面的膜,包括卵黄膜和透明带。它们形成细胞间隙,极体存于此。
4、卵黄(vitelline):即卵子细胞质和核,其内含有RNA、蛋白质、脂质和糖原等。提供早期胚胎发育的营养物质。
核和核仁:卵子的核位置不在中心。有明显的核膜,核内有一个或多个染色质核仁,所含的DNA量很少。
卵子如未受精,则卵黄断裂为大小不等的碎块,每一块含有一个或数个发育中断的核。
第二节 卵泡发生、排卵及黄体
一、卵泡发育的阶段划分和结构特点
过程:原始卵泡 →初级卵泡 →次级卵泡 →三级卵泡 →成熟卵泡
(一)原始卵泡(Primordial follicles):卵母细胞周围有一单层扁平卵泡细胞。
特点(了解):
1、体积小,无卵泡腔和卵泡膜;
2、卵母细胞体积小;
3、只有一层扁平的卵泡细胞。
4、位于卵巢皮质外围。
(二)初级卵泡(Primary follicles):卵母细胞周围包被着一层立方(柱状)卵泡细胞的细胞团。
特点:
1、卵泡颗粒细胞由扁平→立方形(柱状);
2、卵泡细胞体积增大;
3、无卵泡腔和卵泡膜;
4、位于卵巢皮质外周。
(三)次级卵泡(Secondary follicles):卵母细胞周围包被着二至数层卵泡细胞的细胞团。
特点:
1)卵泡颗粒细胞由单层→多层(2-4层);
2)卵母细胞体积增大;
3)形成ZP;
4)形成卵泡膜
5)移向卵巢皮质中央。
(四)三级卵泡(Tertiary (antral) follicles):卵泡细胞层的分离,其中形成卵泡腔并在内充有卵泡液。
特点:
1、形成卵泡腔,里中充满卵泡液;
2、形成卵丘,卵泡颗粒细胞可分为卵泡壁颗粒细胞和卵丘细胞
(五)成熟卵泡(Mature follicles) :又称葛拉夫氏卵泡。三级卵泡进一步发育至排卵前的卵泡,其中充满卵泡液,卵泡质地软,将排卵。?特点:
卵泡液增多,卵泡腔增大,卵泡扩展到整个皮质部而突出卵巢表面。
完整的成熟卵泡构成:
卵泡外膜、卵泡内膜、基底膜、颗粒层、卵丘-卵母细胞复合体、卵泡腔和卵泡液组成。
二、卵巢上卵泡发育的动态
(一)原始卵泡库的形成和原始卵泡的活化
1、原始卵泡库的建立
胚胎时期卵黄囊内胚层迁移到生殖嵴的PGCs,在性别分化后形成卵原细胞,并通过有丝分裂增殖,这种增殖通常在出生前或出生后不久停止。
卵原细胞发育成初级卵母细胞,被卵泡细胞包围形成原始卵胞而进入原始卵泡库。
原始卵泡库建立后,卵泡的征集(卵泡发育启动)即开始,且在生命中从不停止。
2、原始卵泡的活化(P107)
出生后的卵巢中并不是所有的原始卵泡同时开始生长。因此,必然有些其他因素是使一些原始卵泡保留在静止阶段,另一些卵泡则开始生长。
(二)卵泡波型 follicular wave
所谓卵泡波实质是卵泡周期性生长发育的一种动态变化过程。
卵泡发生波的三个术语(P108 ):
征集 recruitment: 生长卵泡中一群小卵泡开始迅速生长。
选择 selection: 只有部分被征集的卵泡继续发育,以致最终确立优势卵泡的过程。
优势化dominance: 优势卵泡迅速发育而其他同时被征集的卵泡的生长、发育受到抑制。
三、卵泡发育的调控
卵泡发育受系统的(传统内分泌,亦是主要的)和局部的(旁分泌和自分泌,尚无确定和次要的)机制调节。
(一)卵泡发育的内分泌调控(P109)
1、卵泡征集的内分泌控制
在卵泡征集期间,一群小卵泡对Gn变得敏感并依赖于其生长。引起卵泡征集的主要激素是FSH。LH脉冲在征集中不起作用。
2、卵泡选择和优势化的内分泌控制(P109)
(1)被动途径
A、最大卵泡产生较多得E2和抑制素,反馈抑制FSH分泌,使FSH浓度降低到维持其他较小卵泡所需得阈值以下,从而间接抑制较小卵泡的生长,而大卵泡本身一方面对Gn的敏感性增强。
B、另一方面,大卵泡将其依赖逐渐由FSH转向LH。在卵泡内高浓度的E2+FSH共同作用下,增加颗粒细胞上FSH和LH 受体,从而使Gn对这些大卵泡的作用加强,维持优势卵泡的发育。
(2)主动途径
优势卵泡可能产生一些“优势化因子”直接抑制从属卵泡的发育。
(二)卵泡发育的旁分泌、自分泌调控(自学,P109)
(三)卵泡选择和优势化机制的综合模式(P112)
补充内容:
卵子发生与卵泡发育的关系:
1、卵泡为卵子提供营养;
2、卵泡卵子成熟的控制——抑制和诱导;
3、卵子和卵泡细胞互相控制——不排卵则无法形成黄体。
四、卵泡的闭锁 Follicular atresia
1、 闭锁(记忆):指卵泡在发育过程中都中途退化,表现为功能和形态结构的退化,从而退出发育行列。
2、闭锁的形态学变化(P112)
看幻灯
3、可能的原因或机理(书P113)
(1)外周血FSH浓度下降;
(2) FSH不足,颗粒细胞对FSH反应性低下,使卵泡内E2不足,雄激素过多,引起闭锁。
(3)优势卵泡分泌特异性因子抑制次要卵泡的生长。
五、排卵、黄体形成和退化
(一)排卵 Ovulation(P113)
排卵(记忆):卵泡发育成熟后破裂、排出卵子的过程。
排卵率(记忆):一次发情中两个卵巢排出的卵子数。
牛、马、驴:1个,个别排2个
母猪:10-25个
羊:1-3个
排卵部位:除马、驴有排卵窝外,其他动物可在卵泡上任何点排卵。
1、排卵类型(P113)
(1)自发排卵(spontaneous ovulation)
定义:指卵泡成熟后不需要外界刺激即可排卵和自动形成黄体。
A、功能性黄体可维持一定时间:猪、马、牛、羊等。
B、除非交配,黄体功能可维持一定时间:如鼠类。
(2)诱发排卵(induced ovulation)
定义:动物经过交配或人为刺激子宫颈才能引起排卵,又称刺激性排卵。
如兔、猫、貂、骆驼;同性集养母兔互爬跨,也引起排卵(1%~5% )。
2、排卵过程及细胞的变化(P113)
(1)排卵过程中的主要变化
卵母细胞质和细胞核的成熟;卵丘细胞聚合力松解,颗粒细胞间各自分离;卵泡膜变薄和破裂。
(2)排卵机制(尚不清楚)
E↑引起排卵前LH峰的形成,LH峰引发卵泡内一系列细胞和分子事件,包括PG和类固醇合成和释放,P↑、PGF2(↑,卵丘细胞松散,卵泡排卵点外膜被纤维酶分解,PGF2(使排卵点处细胞内的溶酶体分解而使细胞分解,加上卵泡内液体分泌增加而突破排卵。
(二)黄体形成和退化(P115) 红体→黄体→白体
1、黄体(Corpus luteum,CL)形成
(1)形成红体(Corpus Heamorrhagicum):
排卵后,卵泡内膜细胞、颗粒细胞下内陷,原来卵泡液部分留下,卵泡膜血管由于负压而破裂流血,积于卵泡腔内,形成红体。
(2)黄体CL组成
颗粒细胞增生增大—黄体化—大黄体细胞
卵泡内膜细胞侵入、增殖—黄体化—小黄体细胞
而内膜伸出毛细血管—供血—黄体血管化
(3)白体(Corpus Albicans)
黄体细胞空泡化→血管退化→黄体体积缩减→被卵巢中结缔组织中的成纤维细胞代替→完全退化→白色斑痂—白体
2、CL功能
黄体形成后,再经数天生长达到最大体积,黄体体积的大小同它的功能强弱相一致。其主要功能是分泌P维持妊娠。
3、CL退化机理
(1)未妊娠雌性在周期的一定时期,子宫如未有胎儿及其产生的胎儿信号,子宫内膜能分泌PGF2α, 使黄体溶解。
(2)OT和E2对牛和绵羊具有促使CL退化的作用,是间接通过促进子宫生成PGF2α实现的。而猪则相反,E2具有促进黄体的功能。
名词解释:
(1)功能黄体期:黄体分泌P的期间
(2)功能黄体:分泌P的黄体
(3)周期黄体cyclic CL:在发情周期中,如果母畜未孕,这时的黄体称之,它在黄体期末退化。(假CL)
(4)妊娠黄体pregnant CL:在发情周期中,如果母畜怀孕,黄体分泌P维持妊娠,这时的黄体称之,它在怀孕终止才退化。(真CL)
第三节 发情周期及其调节
一、发情 Estrus(P117)
(一)发情的概念
发情(estrus):♀性成熟后受激素的作用而在特定的时间内出现一些特有的生理和行为的变化称为发情。如阴道湿润和有粘液,外阴红肿,接受爬跨交配等。
(二)正常发情的征状(P117-118)
1、行为变化 (精神状态及性欲)
兴奋不安、活动增加、呜叫、拱背举尾,频频排尿、食欲减退、泌乳量下降、接受爬跨和爬跨其它母畜,母猪有静立反应。
2、生殖道变化(生殖器官及粘液排出)
子宫输卵管活动性增加,子宫颈口开张,阴道粘膜充血潮红,阴道有粘液流出,外阴红肿。
3、卵巢变化 (卵巢上有卵泡发育和排卵)
卵巢上有发育成熟的卵泡,直肠触诊卵巢感觉卵巢质地软。
二、发情周期的概念与类型
(一)发情周期 Estrus cycle
定义(记忆,书P118):♀达到初情期后,整个机体及生殖器官便发生一系列周期性变化,这种变化周而复始(非发情季节及怀孕♀ 除外),一直到性机能停止活动年龄为止。这种周期性变化过程,称之。
从时间上定义:为从一次发情至下次发情之间的时间间隔。
牛、水牛、猪、山羊、马、驴平均为21d;绵羊16-17d
(二)发情周期类型(P119)
1、季节性发情周期
定义:雌性只在一年的某个季节内有发情周期的现象。
例: 马、驴、绵羊、山羊、骆驼为季节性多次发情;猫、水貂等为季节性一次发情。
2、无季节性发情周期
定义:动物在一年中任何时节都有发情周期的现象。
例:牛、猪、热带山羊等动物属此类型。
三、发情周期的阶段划分
(一)二分期法
根据卵巢上卵泡和黄体的发育分为卵泡期follicular phase和黄体期luteal phase
(二)四分期法
根据母畜的生殖道和发情行为分为:
发情前期pro-estrus
发情期estrus
发情后期metaestrus
间情期diestrus
四、雌性动物发情周期中的变化
(一)生殖器官的周期变化 (见上表)
(二)行为的变化(122)
兴奋不安、活动增加、鸣叫、拱背举尾,频频排尿、食欲减退、泌乳量下降、接受爬跨和爬跨其它母畜,母猪有静立反应。
(三)生殖激素的变化
看幻灯图片说明。
(四)卵巢变化(P124)
经历卵泡生长、发育、成熟、破裂、排卵,CL形成和退化等一系列过程。
五、发情周期的调控机理
发情周期是卵泡期、黄体期的交替,影响卵泡发育和黄体溶解的因素均参与发情周期的调控。
1、初情期到来,♀ 的下丘脑—垂体—性腺反馈轴建立。在发情季节,下丘脑分泌适量的GnRH,促进垂体分泌适量的Gn(即FSH 和LH);
2、FSH 和LH协同作用,促进卵巢发育及卵泡发育,同时卵泡分泌E2和少量P。E2经循环到大脑性中枢,在少量P协同作用下,引起♀发情;
3、E2 一方面负反馈于下丘脑和垂体,抑制 FSH大量分泌;E2另一方面正反馈于下丘脑和垂体,促进LH大量分泌形成排卵前LH峰;
4、卵泡发育到一定程度,在LH峰作用下引起卵泡破裂排卵,形成CL,其在LH+PRL作用下分泌P;
5、大量P对下丘脑和垂体的负反馈作用,使GnRH和Gn的分泌减少,抑制FSH的分泌,抑制卵泡继续发育和成熟,抑制♀发情。(怀孕 ♀不发情的原因)
6、黄体期末,如子宫未接受胎儿,就分泌PGF2(溶解黄体,P分泌量大减而解除了对下丘脑和垂体分泌GnRH和Gn的抑制和卵泡发育的抑制;
7、下丘脑又脉冲式分泌GnRH,其作用于垂体分泌大量Gn(FSH 和LH),从而促进卵泡可再次发育至成熟,其分泌的E2又导致♀再次发情。
正常的发情就是这样周而复始地进行的。
六、各种动物发情周期的特点(后面讲)
第四节 乏情、产后发情与异常发情
一、乏情 Anestrus(P132-133)
定义:指♀无发情表现的完全无性欲状态。包括生理性乏情和病理性乏情。
(一)生理性乏情
1、季节性乏情:主要由不得光照引起。
2、泌乳性乏情:主要由泌乳期分泌量较大的PRL引起,各种动物都有一定时期的泌乳性乏情,以猪比较严格,泌乳期几无发情。其次是绵羊,大多数不发情。再次是牛。马时间最短。
3、衰老性乏情:主要原因是卵巢中卵泡储备不足,机能衰退。
(二)病理性乏情
1、营养不良引起的乏情:主要是缺乏Vit.A D E和蛋白质,如耕牛无补饲会造成在冬季和早春无正常发情周期。
2、各种应激造成的乏情:如夏季高湿度、高温,运输拥挤和疲劳等。
3、生殖疾病引起的乏情:卵巢和子宫异常如持久黄体、卵巢退化、幼稚型卵巢,子宫重度炎症等。
二、产后发情(P134)
定义:指分娩后首次发情。
母猪:产后 3-6d 出现发情,但不排卵。断乳后出现正常发情。
奶牛:产后 45-60d 。
母马:在分娩后 6-13d (平均9d) 。发情症状不明显,但可以配上,俗称“配血驹”。
母羊: 在产后2-3个月,有时 20d (若不哺乳)。
啮齿类和兔子:分娩后2-3d。
三、异常发情(P134-135)
定义:雌性动物因病理原因出现异常的发情生理和行为的现象。
(1)安静发情(Silent estrus)隐性发情和沉默排卵
定义(记忆):指♀发情时缺乏外表症状,但有卵泡发育成熟并排卵。
原因:
a. 与孕酮有关。初情期初次发情、进入繁殖期和产后因为无孕激素的预先致敏作用或同期孕酮水平较低,造成无外部发情行为表现。如牛、马产后首次发情、羊季节性首次发情。
b. 有时雌激素水平不够高有关:每个动物之间发情所需的雌激素阈值不同。
c. 另外有营养因素、气候因素(牛于夏天)
常见于体质弱、营养差、配种季节刚到和初情期年龄刚到的雌性。
(2)短促发情
定义:是指母畜的发情期非常短促。
原因:可能是卵泡的发育中断或卵泡快速发育成熟所致。
如牛发情持续时间因为12~18h,如在10h以内而又发生在晚间,就不易观察得到。
(3)断续发情
定义:指母畜发情持续时间很长,且时断时续。
原因:可能是卵巢机能不全以致卵泡交替发育所致。
常见于早春及营养不良的母畜。
(4)慕雄狂
原因:该症多与卵泡囊肿、炎症和内分泌紊有关
表现:为持续而强烈的发情,发情周期不正常。特征为雌性背拱、兴奋而憔悴、食欲不振等。
常见于牛、猪,马也可发生。
(5)孕期发情(假发情)
定义:指怀孕期时仍有发情表现。
原因:胎盘雌激素分泌较多造成发情。马有许多PMSG,使卵泡发育并排卵和表现发情行为。
第五节 家畜发情周期特点及发情鉴定
一、发情鉴定estrus testing,heat detection)
1、定义(记忆):利用各种手段将发情动物从群体中鉴别出来的方法和技术。
2、发情鉴定目的
(1)发情正常否;
(2)适时配种,提高受胎率。
3、发情鉴定依据
主要根据动物发情时的行为表现、卵巢、生殖道和生殖激素变化情况等。
4、发情鉴定方法
(1)外部观察法 (适于各种家畜)
——观察者在每天的特定时间(通常在凌晨和黄昏),观察雌性的生理变化和行为发情而作出鉴定的方法。
如精神状态是否兴奋不安,食欲是否减退,外阴部是否肿胀、湿润并有粘液流出,以及粘液的数量、颜色和粘性,排尿是否频繁等。
如母牛根据其相互爬跨,外阴部有较多粘液或后躯粘有粘液的痕迹,母猪根据其静立反应等。
(2) 试情法 (适于各种家畜)
——利用试情动物(如结扎输精管、手术偏离包皮、雄激素处理的阉雄性、戴围裙等)对发情雌性进行鉴别的方法。
(3) 阴道检查法 (适于各种家畜)
——通过检查发情雌性阴道的湿润程度、粘膜颜色和充血程度而作出鉴定的方法。
(4) 直肠检查法 (适合于大动物)
——检查者经直壁触摸大动物(牛、水牛、马和驴)的卵巢,感觉其卵泡发育情况而作出鉴定的方法。
优点:可较准确地步判断卵泡发育程度,确定适宜的授精时间,并可在必要时进行妊娠诊断,以免给妊娠动物配种而引起流产。
缺点:对操作者的技术熟练程度要求严格,经验愈丰富,准确性愈高。操作时术者必须脱掉衣服(冬季)才能将手臂伸进直肠,易引起术者感冒和风湿性关节炎等职业病。如劳动保护不妥(不戴长臂手套),易感染某些人畜共患病,如布氏杆菌病等。
(5) 其他方法如涂尾鉴定方法,如卡玛鉴定帖,如颌下钢球发情标志器,如仿生学法等。
二、各种动物发情特点及鉴定方法
(一)母牛和母水牛
1、母牛和母水牛的发情特点
(1)发情季节:全年都可发情。
(2)发情周期:平均为21d。
(3)发情期:发情持续时间最短,平均为18 h (12~24h );排卵时间是性欲消退后10~12h。
发情征兆:外阴部红肿,有玻棒状粘液流出,有规律,还有排血粘液的现象。发情时,母牛会爬跨其它母牛及接受其它母牛或公牛的爬跨。黄牛的发情行为比水牛明显。
(4)卵巢变化特点:牛属于单胎动物,只有1个卵泡发育成熟排卵。
2、母牛的发情鉴定(P138-139)
(1)外部观察法
行为:爬跨和接受爬跨(判接受那头)
外阴部:红肿,充血,有子宫颈粘液流出,开始量少,透明,以后增多,在盛期特多,透明,且牵缕性强。
(2)直肠检查法(P139)
通过直肠触摸卵巢上卵泡,卵泡凸出卵巢表面,波动性大,接近排卵时最后有一触即破之势。
I(卵泡出现期):卵巢稍增大,优势卵泡直径约0.5~0.75cm,直肠触诊时为一软化点,波动不明显,在第一期中母牛一般已有发情表现。
II(卵泡发育期):卵泡发育到1~1.5cm,呈小球状,波动明显。在此期后半期,发情表现已不大显著。
III(卵泡成熟期):卵泡不再增大,但泡壁变薄,紧张性增强,触诊时有一触即破之感。
Ⅳ(排卵期):卵泡破裂排卵,卵泡液流失,故泡壁变为松软,成为一个小 凹陷,排卵后6~8h开始变为黄体,原来的卵泡开始被填平,可触摸到质地柔软的新黄体。排卵发生在性欲消失后10~15h。
(二)母猪
1、母猪的发情特点
(1)发情季节: 全年都可发情。
(2)发情周期:平均为21d
(3)发情期: 一般为2~3d(48~72h)。
排卵期:发情开始后36~48h,排卵持续期为6~8 h。
发情征兆:有“静立反射”现象,爬跨其它母猪和会接受其它母猪或公猪的爬跨。外阴部充血肿胀,有少量粘液流出。
(4)卵巢变化特点:属于多胎动物,排卵数为10~25个。
静立发射:发情盛期的母猪,如压背时,母猪静立不动,即所谓的“静立反射”。
2、母猪的发情鉴定
(1)由于外阴部表现比较明显,故主要采用外部观察法。
母猪的外阴变化: 发情期外阴红肿、湿润。发情后期阴门成为淡红,微皱,重新变得较干燥。此时为配种适期。再过后,阴门肿胀消退,呈淡红,性欲消失。
(2)由于母猪在发情时,对于公猪的爬跨敏感,可用公猪试情,根据接受爬跨的安定程度判断其发情期的早晚。如果封锁公猪,也可用手压母猪背部试情。如压背时,母猪静立不动,即所谓的“精立反射”,则表示该母猪已至发情高潮。
(三)母羊
1、母羊的发情周期(自学,P130)
2、母羊的发情鉴定
采用试情法为主,结合外部观察法: 因发情期短,外部表现不明显。
(四)母马
1、母马的发情周期(自学,P131)
2、母马的发情鉴定
以直肠检查为主,结合外部观察试情和阴道检查法:发情期较长而卵泡发育较少,规律性明显。
第六章 家畜的人工授精技术Artificial Insemination(AI)
第一节 概述
一 、AI概念(P143)
指利用器械采集公畜的精液,经检查和处理后,再用器械将精液输入到母畜生殖道的适当部位,使之妊娠,以此来代替公母畜自然交配一种科学配种方法。
二、AI在畜牧生产中的意义 (P143)
1、提高良种公畜配种效能;
2、提高母畜受胎率;
3、防止疾病的传染;
4、克服公母畜体格差异使交配不易的困难;
5、采用冷冻精液技术,使种公畜的利用不 受地域限制,同时也加快了育种步伐;
6、降低饲养管理费用;
7、推广繁殖新技术的一项基础措施。
三、AI的发展简况(P143)
试验阶段 ——实用阶段—— 冷冻精液阶段
第二节 采精
一、采精前的准备
(一)采精场地
使公畜建立良好的性反射并防止精液污染,并能使采精工作易于进行。采精场内设采精架以保定台畜,或设立假台畜。
采精场可分为室内和室外两种,室内采精 场一般为10×10m2。
(二)台畜的准备
采精时可以用假台畜,也可以用活台畜,但要进行训练,并且其尾根、外阴、肛门等部位要清洗,擦干净。
(三)公畜的准备
1、公畜体况:必须选用体质健康的公畜。
2、公畜的调教与采精前准备
外激素法:于假台畜后躯涂抹发情母畜尿液,或阴道粘液。
空爬跨:采精前先让公畜空爬几次,可以增强性欲和提高精液品质。
真假法:在假台畜身旁放一发情母畜。
观摩法(隔栏学习法):看已调教好的公畜爬跨假台畜采精。
二、采精技术(P146)
(一)假阴道法
利用人工模拟发情母畜的阴道环境,诱导公畜在其中射精的方法。适合于牛、马等。
1、 假阴道的结构和安装
结构:内胎、外壳、漏斗、集精瓶(杯)、充气和水孔、固定胶圈
2、假阴道的准备
应满足三个条件:温度、压力和润滑度
适宜的温度:加入温水(38-40℃);
适当的压力:冲入气体
一定的润滑度:涂抹石蜡油
(二)手握法和筒握法采精(仅用于公猪)
1、手握法采精:采精员戴上手套握住勃起并已突出包皮的公猪龟头,缓缓顺势拉出,并有节律的松紧握手,就能采到公猪的精液。此法在南方全年和在北方夏季都可采用。
2、筒握法采精:用普通的假阴道,但前端未装集精瓶,当公猪阴茎插入假阴道后,在假阴道漏斗部握住公猪龟头采精的方法。
(三)按摩法采精
采精员用手经直肠壁找到公畜的精囊腺和壶腹腺,轻柔按摩。可达到使公畜阴茎部分勃起而射精。该法适用于牛、犬和家禽。
(四)电刺激采精法
通过电极隔直肠壁选择一定的频率通电,刺激输精管壶腹,使公畜阴茎勃起并射出精液。一般在麻醉状态下进行。
这一方法一般用于未经采精训练或胆小不易控制的动物,如各种野生动物和丧失交配能力但种用价值高的公畜。
三、采精频率
定义(记忆):指在一定时间内(通常为次/周)采精的次数。
公牛:每周2-3/次周
猪、马:因为射精量大,隔日一次
绵、山羊:配种季节内,每天可采精多次,并连续数周
一般在观察到精子尾部有未脱落的原生质小滴,说明采精频率过高,此时应减少或停止采精。
第三节 精液品质检查(P147)
目的:是了解精液质量高低、种公畜配种负担能力、精液稀释倍数、采精时精液是否受到污染和采精技术好坏程度的工作。
包括:
外观检查
显微镜检查(精子活率、密度、形态)
微生物检查
精子代谢能力检查
其他检查(受胎效果)
一、精液外观性状检查法
(一)精液量(ml) (P147)
奶牛:5-10;肉牛:4-8;绵羊:0.8-1.2 ;猪:150-300;山羊:0.5-1.5;马:30-100
(二)颜色与气味
一般为乳白色活灰白色。正常牛羊精液呈乳白色或乳黄色,猪、马的精液呈淡乳白色或浅灰白色。
(三)云雾状
浓份精液因精子密度大、活力强,使精液翻腾呈现旋涡云雾状。(>15亿/ ml)
(四)pH值
牛、羊精液pH值为6.5-6.9, 猪、马为 7.4-7.5。一般同种精液pH值较低的品质较好, pH与生存活率相关系数为-0.47,但稀释的精液其pH与品质无太大关系。
(五)杂质
如被毛、脱落上皮、炎性分泌物、灰尘、纤丝。
二、精子活率检查
精子活率(记忆):在显微镜下观察,在一个视野内向直线运动的精子占全部精子总数的百分率。
一般在37-38°C温度下进行评定,牛、羊精液尚需用生理盐水作稀释后才能评定。
活力一般用0-1.0的10级评分,一般新鲜采精液活率应该为0.7~0.8左右。
三、精子密度的检查
精子密度:是指单位体积(ml)精液内所含有的精子数。
畜种
牛
羊
猪
马
鸡
密度 亿/ml
8-12
20-30
2-3
1.5-3
30-50
(一)估测法:在低倍显微镜下根据精子之间的距离来定,分为密、中和稀三等。
(二)血细胞计数法: 取1ul精液或其稀释液渗入血细胞计数板内,计数精子数目并根据倍数算出精液密度。
(三)光电比色法:是根据精子的透光性而测定精子数的方法。透光性越高,则精子数越少,透光性越差,则精子数越多。现在甚至可与计算机联接,立即知道被测精液的活率和密度。
四、精子的形态检查
1、精子畸形率: 头部、颈部、尾部,观察200个精子,求出比例。用于输精的精子畸形率不得超过20%。
头部:巨大,细小,缺失,双头,轮廓不明显,皱缩
颈部:臌大,纤细,弯曲,不全,原生质滴
尾部:屈折,带原生质滴,双尾,折断,纤细
2、精子顶体异常率
顶体与精子受精能力直接有关,牛超过14%,猪超过4.3%,显著降低受精率。
五、精子代谢能力检查
(一)精子生存时间和生存指数
精子生存时间(记忆):指精子在体外一定条件下(稀释液、稀释倍数、保存温度和方法等)的总生存时间。
具体算法:所有间隔时间累加后减去最后两次间隔时间的一半即为精子的存活时间。
精子生存指数(记忆):相邻两次检查的间隔时间与平均活力之积。
是精子存活时间与精子活率下降变化的一项综合指标。
精子生存时间越长,则生存指数越大,说明精子生活力越强,品质越好。
(二)美蓝褪色试验(自学)
(三)精液果糖分解测定(自学)
第四节 精液的稀释
一、精液稀释的目的
1、精液稀释
定义:往精液中加入适宜精子体外存活,并保持精子受精能力的一定量稀释保护液。
2、精液稀释目的(P154)
(1)扩大精液量—增加可配♀数;
(2)延长存活时间;
(3)便于运输和保存。
二 稀释液的成分及作用
(一)稀释剂——扩大容量
一般配制与精液具有等渗压的氯化钠、葡萄糖或奶类液体。
(二)营养剂——供能
糖类、奶类和卵黄均可。如果糖、葡萄糖、乳糖和蔗糖等。
(三)保护剂——中和、缓冲精清对精子保存的不良影响,防止精子受“低温打击”,创造精子生存的环境和抑制细菌等。
1、缓冲物质:保证精液适宜pH值,利于精子的存活,如柠檬酸钠、磷酸二氢钾、Tris。
2、非电解质:延长精子在体外存活时间。如各种非电解质或弱电解质,糖类或甘氨酸。
3、防冷休克物质:在精液在冷冻或解冻过程中,精子内外环境的水分,将经历液态和固态的转化过程,对精子危害较大。抗冷物质中卵磷脂和乳脂的双向亲和性对保护精子不受或减弱冷打击。常用卵黄或奶类。
4、抗冻物质:抗冻剂有提高精液冰点,少量渗入精子可降低冷冻损伤(减少冰晶形成),从而达到抗冻作用。常用甘油或二甲基亚砜(DMSO)。
5、抗菌物质:抑制精液中和操作中带入的微生物的繁殖。如青链霉素、磺胺等。
(四)其他添加剂
1、酶类:H2O2酶,分解精子代谢过程中产生的H2O2,消除其危害,利于维持精子活率。β-淀粉酶能促进精子获能,提高受胎率。
2、激素:OT、PG等,促进母畜生殖道的蠕动。
3、维生素:VB1、VB2、VC,利于精子存活。
4、其他:CO2、乙酸、植物汁等,可降低稀释液的pH值,有助于精子保存。
三、稀释液的种类和配置
(一)稀释液的种类
1、现用稀释液
奶类和等渗糖类为主。
2、常温保存稀释液
用于常温保存精液,pH较低。
3、低温保存稀释液
用于低温保存精液,含有卵黄和奶类等抗冷休克物质。
4、冷冻保存稀释液
用于冷冻保存精液,含抗冻物质如甘油、DMSO。
(二)稀释液的配制
1、各种成分的准备
(1)蒸馏水:现制、灭菌。
(2)化学药品:成分要纯净,溶解过滤后消毒,高温变性药品应用细菌滤膜过滤。
(3)奶类:新鲜,不含其它物质。于(90~95℃)水浴10min,去除奶皮。
(4)卵黄:取自新鲜鸡蛋,用前对蛋壳消毒。
(5)抗生素、酶类、激素、维生素等:于稀释液消毒冷却后加入。
2、配制稀释液注意事项(书P155)
(1)所用物品认真清、消毒、干燥;
(2)如配制液状稀释液,最好现用现配,不要长时间保存(预混除外)。
四、精液稀释方法与稀释倍数
(一)精液稀释方法
1、新采集的精液于30℃稀释,防止精子冷休克;
2、采精后及时检查、稀释,时间长后精子容易死亡;
3、稀释液与精液温度应该一致;
4、稀释时,将稀释液沿容器壁缓慢倒入精液,高倍稀释时分次进行;
5、稀释后立即镜检活力,以确保操作正确。
(二)稀释倍数
稀释倍数 = 稀释液的量/精液量
举例:如何精确计算一份精液的稀释倍数?
首先要考虑以下几个因素: 猪
1、该份精液总量 250ml
2、精子密度 2亿/ml
3、有效精子数(保存后使用前精子活率) 0.6
4、每次输入有效精子数 10亿
5、每次输精量 20ml
该份精液的有效精子数:250ml×2×0.6=300
则分成的份数:300亿/10亿=30份
则稀释后总量:30×20=600ml
则稀释倍数:600-250/250=1.4
第五节 精液保存
一、常温保存(15-25 ℃),变温保存P156
1、原理:是利用一定范围的酸性环境,抑制精子的活动,使精子保持可逆的静止状态而不丧失受精能力。
2、稀释液:
(1)能量物:以补充精子活动消耗的能量(如葡萄糖) ;
(2)缓冲体系:以缓冲精子代谢产生的酸性物(如柠檬酸钠、碳酸氢钠) ;
(3)抗生素:用于抑制微生物的繁殖。
3、方法:天热时,尽可能降低保存温度如放入水井、水缸,天冷时,放在有暖气的室内。
二、低温保存(0-5 ℃)P158
1、原理(记忆):利用较低的温度来减弱精子的活动和代谢,从而延长精子的生命。
2、低温保存稀释液: 除室温保存液应具有的成分外(不充CO2),在牛用的稀释液还需用加卵黄或牛奶。
3、保存前的处理
(1)稀释分装:低温保存的精液通常用玻璃或塑料瓶分装,瓶内尽量不留空气,然后封口;
(2)降温处理:通常按0.2℃/min降至保存温度;
(3)保存方法:牛羊精液置于0~5 ℃,猪精液须特殊改造的冰箱或用泡沫盒内放冰块,精液用一块泡沫垫在上面;
(4)低温保存精液的利用:低温保存的精液在使用前应该用水浴升温至30℃。
4、液态精液的运输
(1)包装好、做好标记(种类、品种、畜号、时间);
(2)运输中避光、防震并保持温度。
三、精液冷冻保存(-79 ℃或-196 ℃)P159
定义:是利用液态氮和干冰,作为冷源,将精子和精液冷冻成固体,并在液态氮和干冰中作超低温永久保存。
(一)精液冷冻保存原理
温度越低,细胞的代谢就越低可能甚至暂停,生命就可能长期保存下来。
目前关于精液冷冻的原理普遍倾向于玻璃化学说。
玻璃化学说:利用超低温使精液和精子快速冷冻,快速越过形成冰晶的温度范围(0 ~ -60 ℃),其中冰晶形成的危险温区是-15~25 ℃,使精液或精子中的水分不形成冰晶,而是形成玻璃化。同时在抗冻剂的存在下使精子免受冻伤,在温度上升至体温精液解冻后精子能够保持完整的形态结构、功能和受精能力。
1、冷冻时细胞的损伤
冰晶:在0~-60℃低温区,缓慢降温条件下形成的,降温越慢,冰晶越大,-15~-25℃对精子危害最大。冰晶的形成对精子造成的机械损伤和渗透压损伤是引起精子死亡的主要物理因素。(1)机械损伤:精子形成冰晶和冰晶增长的过程; (2)渗透压损伤:精子细胞内外水分先后冻结,造成渗透压不平衡,促使细胞脱水,原生质变干死亡。
玻璃化:在-60~-250 ℃超低温区,从冰晶化区域内开始,就快速降温,迅速越过冰晶化进入玻璃化阶段,此阶段对精子无害。
2、冷冻保护剂的作用——增强精子抗冻能力,可防止冰晶发生。
甘油亲水性很强:在水结晶过程中限制和干扰水分子晶格排列,使水处于过冷状态,降低水形成结晶温度。
甘油渗入精子:使部分水分和盐类排出,避免了电解质浓度增加的不良影响。
(二)精液冷冻保存稀释液
除与精液低温保存液相同外,尚需用加抗冻剂。
1、牛用:主要有卵黄-柠檬酸钠-甘油液,卵黄-糖类-甘油液,奶类-甘油液等3种。甘油浓度以5%-7%为宜。
2、猪用:一般采用以葡萄糖、乳糖、蔗糖、甘油为主要成分的稀释液,甘油浓度以1%-3%为宜。
(三)精液冷冻保存技术(P161)
1、精液品质检查:活率0.8以上才能用于冷冻
2、精液稀释
一次稀释:一次性将精液与稀释液和抗冻剂混合
两次稀释:低温下加入含有甘油的另一半稀释液
3、精液分装(目前多用细管分装)
(1)颗粒精液:约0.2ml一粒,似小黄豆大
(2)细管精液:0.25ml和0.5ml
(3)安瓶和袋装:用于公猪和公马精液的冷冻
4、降温和平衡
(1)降温:指精液采出稀释后由30℃以上温度经1~2h缓慢降至5 ℃ ,以防低温打击。
(2)平衡:指加含甘油稀释液对精子作用的时间。
目的是使精子有一段适应低温的时间,使甘油充分渗透进入精子体内,达到渗透的活性物质平衡,产生抗冻作用。
一般将降温至5 ℃的精液于这一温度下平衡1-2h或3-5h。
5、 精液冻结
(1)干冰埋藏法
5 ℃平衡的精液置于干冰中,在其上再覆盖上干冰。
(2)液氮熏蒸法
于液氮平面以上1-3cm温度为-80~-100 ℃范围之处,进行精液的冷冻5~10min,然后倒入液氮即可。
6、解冻与检查
(1)解冻液(颗粒精液用)
2.9%柠檬酸钠液或2.9%柠檬酸钠液与5%葡萄糖液各半混合。
(2)解冻(thawing)
解冻的温度较保险的是40℃,当技术熟练些可用高些温度,使解冻速度快些,效果好些。
(3)检查
(1)颗粒精液解冻后取一小滴检查活力;
(2)细管精液可推出一点检查活力,如平时都按常规操作亦可不检。
我国规定牛冻精解后的活率在0.4,水牛在0.3以上才能用于AI。
(4)解冻后的精液处理
应尽快用于输精,不能长时间保存,更不能再次冷冻。
7、冷冻精液保存与运输
(1)冻精保存
合格的冻精,包装妥善并做好标记(站名、家畜品种、种畜号、冻精日期、剂型批号、精子活率、数量等),置入液氮罐内,保存过程中,温度恒定,精液品质不变,才能达到长期保存的目的。
(2)冻精运输
专人负责,用液氮容器盛装,内充满液氮,有保护外套,小心轻放。装在车上要安放平稳、拴牢,严防撞击和倾倒。切不可斜放、叠放或压入其他物品。避免暴晒和强烈震动,如长途运输,要及时补充液氮。
第六节 输 精
一、输精前的准备(P164-165)
1、母畜的准备:
通常将母畜置于输精架内或用脚绊保定,母猪不需要保定,输精前要对阴户清洗干净。
2、输精器材的准备:
输精用具一般在用前要彻底洗涤并消,输精管内壁用前经稀释液冲冼。每头母畜使用一支输精管,不能相互共用。
3、精液的准备
新鲜采集的精液,必须检验合格才能使用,常温或低温保存的精液必须升高温度至35 ℃,镜检活率不低于0.6,冷冻精液解冻后镜检活率不低于0.3, 才能使用。根据不同的畜种确定精液需要量后进行输精。
4、输精人员的准备:
主要是剪短并磨平指甲,用75%酒精消毒,再于手臂上涂上润滑剂。目前已经使用长手套。
二 、输精要求(见下表)
三、输精方法
(一)母牛输精方法
1、开膣器输精法:目前已经不用
2、直肠把握子宫颈输精法
于直肠内隔直肠壁握住子宫颈外端,另一只手持输精导管插入阴门避开尿道口,
插入子宫颈口进行子宫输精。
优点:
(1)用具简单,操作安全,不易感染;
(2)母牛无痛感;
(3)输精部位深,受胎率较高;
(4)可防止误给孕牛输精而引起流产。
所以:牛和水牛的输精方法和要求:
1、方法——直肠把握法
2、输精剂量:冷冻精液0.25-1 ml
3、输入有效精子数:0.1-0.12亿
4、输精时间——发情开始后10-12h,或排卵前10-20h
5、输精次数——间隔8~10h两次
6、输精部位——子宫内
(二)母猪输精方法和要求
1、方法:直接插入法输精(与母猪的生殖道结构特点有关,由于母猪子宫颈与阴道联接处无明显的界限和皱折,输精时一般直接将输精器通过阴门插入阴道,避开尿道开口,进入子宫颈。)
2、输精时间:发情开始后1~1.5d或接受“压背试验”后8~12h。
3、输精次数:间隔12-18h 两次
4、输精量:本地:20~30ml;外来:80~100
5、每次精子数:本地:10~20亿;外来:30~50亿
6、输精部位——子宫内
四、影响人工授精受胎率的因素
1、精液品质
2、适时输精
3、技术水平
第七章 受精和早期胚胎发育
受精:精子和卵子融合形成一个新的细胞即合子的过程。
配子:指受精前的精子和卵子。
第一节 配子的运行
受精部位:输卵管壶腹部
精子的运行:射精部位(输精部位)→ 受精部位
卵子的运行:排出部位 → 受精部位
配子的运行:是指精子由射精部位(或输精部位)、卵子由排出部位到达受精部位即输卵管壶腹部的过程。
一、射精部位(P168)
(一)阴道型射精:牛、羊、山羊和其他反刍动物。
精液射在母畜阴道前庭及子宫颈阴道部。原因:
1、子宫体积较小,子宫颈结构复杂、开口小;
2、精液量小,精子密度高,因此也不会精液倒流。
(二)子宫型射精:猪、马、啮齿类。
精液可直接射入子宫颈,子宫体内。原因:
1、子宫颈松弛,发情时开张程度大,交配时,阴茎可直接插入到子宫。
2、精液量大,浓度低。
二、精子的运行(P169)
精子在♀生殖道内的运行分以下几方面:子宫颈内的运行 (牛、羊、山羊等);子宫内的运行;输卵管内的运行
(一)在子宫颈内的运行 (牛、羊、山羊等)
1、子宫颈是牛、羊精子运行的第1个栅栏。
2、子宫颈腺窝和皱襞能够容纳精子成为暂时性贮库(精子库),可持续释放精子以维持受精部位的活精子数。
3、不能进入子宫颈的精子或被排出阴道外或被白细胞吞噬。
(二)精子在子宫内的运行
1、主要依靠子宫的收缩实现: 子宫在 E2,OT 和 PGF2(的作用下收缩。
2、子宫的上行收缩波:致使子宫液向输卵管方向运行,从而带动精子到达宫管连接部,这是第2个栅栏。
(三)精子在输卵管内的运行
输卵管壶腹部和峡连接部是牛羊精子运行的第3个栅栏,壶腹部位是在输卵管的前1/3外。精子通过峡部的输送主要由肌肉收缩完成 。
精子从射精部位到达受精部位需要闯过三道关卡,经过三次筛选:
第1道关卡:子宫颈;
第2道关卡:宫管连接部;
第3道关卡:输卵管壶-峡部的连接部。
关卡作用:1、选择;2、防止多精子受精
(四)精子在生殖道内运行的机理(P169-170)
1、射精的力量:精子运行的最初动力。
2、子宫颈的吸入作用:子宫产生负压,吸引精液进入子宫。
3、母畜生殖道肌肉的收缩:发情母畜在激素和神经调控下,引起生殖道肌肉的收缩活动。阴道、子宫颈、子宫和输卵管的收缩是精子运行的主要动力。子宫肌的收缩是由子宫颈向子宫、输卵管方向的一种逆蠕动,交配时,OT的分泌,这种蠕动加强,促进子宫内的精子向输卵管运行。
4、母畜生殖道管腔液体的流动:精子伴随液体流动而在母畜生殖道内运行。
5、精子自身的运动:作用是次要。
(五)精子运行的速度
牛、羊交配后15min、猪15~30min、马24min左右即可在输卵管壶腹发现精子。与母畜生理状态、粘液性状、胎次都有密切关系。
(六)精子在雌性生殖道内的存活时间与具有受精能力的时间
1、存活时间短:大多都在1~2d;
2、维持受精能力的时间比存活时间短;
三、卵子的运行及机理
(一)排卵
1、排卵
2、卵子的接纳
(1)卵泡液的粘附作用;(2)输卵管伞充血;(3)输卵管及伞的运动。
(二)卵子的运行方式及机理
1、卵子的运行
(1)输卵管平滑肌的收缩(一部分);
(2)纤毛的摆动(主要);
(3)输卵管内液体的流动。
使卵子很快(约几分钟)穿过壶腹部,到达壶峡连接部。在壶峡连接处,壶腹部一侧卵子停留2-3d,然后由壶峡部的蠕动使之进入子宫,兔、猪、啮齿类动物无滞留现象,但也于排卵后60-72h内进入子宫。
2、卵子运行的机理(P170)
卵子在输卵管内的正常运行,必须有适当水平的雌激素和孕酮。卵巢激素能影响输卵管上皮的结构、分泌物的性状、输卵管肌层的活动、壶峡连接部和宫管连接部的作用,从而影响卵子运行的方式和速度。激素水平失常,能加速卵子向子宫运行的速度,或引起壶峡连接部管腔闭合而禁止卵子通过。
(三)卵子保持受精能力的时间
排出的卵子保持受精能力的时间比精子短,大多低于24h。
第二节 配子在受精前的准备
一、精子在受精前的准备
精子获能capacitation(书P172):在哺乳动物,新射入雌性生殖道内的精子或 ,由附睾取出的精子,不能立即和卵子受精,必须经历一定时期,进行某种生理上的准备,经过形态及某些生理生化变化之后,才能获得受精能力,此过程称之。
(一)精子获能过程中的变化
1、获能精子能释放出一种透明质酸酶。此酶可以溶解卵子放射冠细胞。
2、使精子顶体脱落而暴露出穿孔器,使精子能穿过透明带与卵子接触。
3、精子质膜与顶体外膜发生融合。同时精子膜的渗透性增高,精子穿过透明带的溶蛋白酶所以透出作用与透明带。
(二)精子获能的机理与去能
获能的机理就是去能因子的失活。
在一些动物的精液中,有一种抗受精物质,叫做去能因子,它来源于精清。使去能因子失去生物学活性就是获能(capacitation) ,
经过获能的精子,如果重新与去能因子结合又失去受精能力,这就叫做“去能”或“失能”(decapacitation)。
经过去能的精子在子宫及输卵管孵育后,又可获能,这就叫做再获能。
(三)精子在雌性生殖道内的获能部位
自然:子宫和输卵管;
阴道射精型:始于阴道,主要在子宫和输卵管;
子宫射精型:始于子宫,主要在输卵管;
体外:任何体液和含肝素的液体均可使精子获取能。(促进精子体外获能的有:肝素、咖啡因,Ca2+载体如A23187等)
(四)精子获能所需的时间
同种动物的精子可在不同种动物的生殖道分泌物中完成获能过程——精子获能并无明显的种间差异。
牛:2-3 h;羊:1-1.5h; 猪:3-6 h; 兔:5-6h
二、卵子在受精前的准备(仍不清楚)
1、受精在排卵后2-3h进行,因此可能有卵子的准备阶段;
2、卵黄膜内皮质颗粒增加,有增加受精能力的作用;
3、卵黄膜的亚微结构可能发生变化,暴露出和精子结合的受体。
第三节 受精过程
精子入卵时,卵子正进行第2次成熟分裂。卵子由外向内包被有放射冠、透明带和卵黄膜,受精时精子依次穿过这三层结构,进入卵子后,精子核形成雄原核,卵子核形成雌原核,然后配子配合,完成受精。
一、精子与卵子相遇
可能是卵子分泌的受精素吸引精子向其运动并集聚在其周围。
二、精子的顶体反应(acrosomal reaction,AR)
定义:指顶体结构囊泡形成和顶体内酶释放出来的这种变化称之。
顶体反应的形态学变化:
表现为精子顶体帽膨胀,顶体外膜与精子细胞质膜融合,形成许多泡状结构,这种泡状结构最后与精子头部分离,释放出透明质酸酶、放射冠穿透酶等,使精子能够穿越透明带。
三、精子穿过放射冠精子在发生顶体反应后,释放出透明质酸酶,溶解粘连放射冠细胞的胶质,使精子打开
进入卵子的通道,并接近透明带。
四、精子附着和穿过透明带
(一)精子附着于ZP(精卵识别过程)
穿过放射冠的精子即与透明带接触并附着其上,随后与透明带上的精子受体相结合。精子受体为具有明显种间特异性的糖蛋白-透明带蛋白(ZP),目前已发现有ZP1、 ZP2和ZP3三种。精子主要和ZP3结合。
(二)精子穿过透明带
经AR反应的精子,通过释放顶体酶将透明带溶出一条通道,同时获能的精子的超激活运动产生的推力,使精子象钻头一样向内前进,穿越透明带,和卵黄膜接触。
五、精卵质膜融合
精子通过ZP后,激活卵膜,膜上绒毛突起将精子抓住、包被、双方膜融合,精子即进入卵膜内。
融合后,精子膜合并到卵膜上,并立即停止运动,头、尾进入卵内,卵子激活并完成成熟分裂Ⅱ。受精第一阶段即告完成。
六、皮质反应与多精受精的阻止
(一)皮质反应:当第一个精子通过卵膜后,皮质颗粒在精子进入处与质膜融合,发生破裂和胞吐并逐渐向卵的四周扩散,称为皮质反应。
(二)阻止多精受精
1、透明带阻止多精受精(透明带反应):当第一个精子进入卵子后,皮质反应的结果是随后到来的精子不能穿过胞吐的皮质颗粒层而进入卵子受精。
2、质膜阻止多精受精(卵黄膜反应或卵黄膜封闭作 用):当第一个精子进入卵子后,卵质膜发生变化,不能与随后到来的精子发生膜融合,从而阻止多精子受精。
七、原核形成与融合精子进入卵子后,卵子被激活并恢复减数分裂(成熟分裂II),此时卵核和精子头部迅速形成原核。在很短的时间内雌、雄两原核即合并和融合为一体。雌雄原核染色体混合标志着受精的结束和胚胎发育的开始。
八、受精过程所需要的时间
一般从精子进入卵子到第一次卵裂中期所经历的时间作为受精过程的时间。
牛:20-24h; 猪:12-24h;羊:16-21h; 兔:12h
九、异常受精(P181)
(一)多精子受精:多于一个精子进入卵内并参与受精过程称为多精受精。
(二)父本生殖和母本生殖:精子进入卵子内并已形成原核,卵子已被子激活,但雄原核未能进一步参与受精,仅雌原核单独发育的现象称为母本生殖。父本生殖正好与此相反。
(三)孤雌生殖:未经精子受精,卵子自行发育为胚胎的现象称为孤雌生殖。
第四节 早期胚胎发育
一、早期胚胎发育的过程
包括:卵裂;桑椹胚期;囊胚期
1、卵裂期
卵裂:是胚胎细胞分裂增殖而胚胎体积无明显变化的时期。
特点:
①为有丝分裂,DNA复制迅速;
②卵裂球的数量增加,原生质总量不增加,甚至还有减少趋势,牛减少20%。绵羊40%;
③发育所需的营养主要来自母体的输卵管和子宫;
④胚胎发育在透明带内进行。
2、桑椹胚期
当胚胎的卵裂球达到16~32细胞左右,细胞间紧密连接,形成致密的细胞团,形似桑椹,称为桑椹胚(moru1a)。
3、囊胚期
16~32细胞以后,细胞团中央出现裂隙并逐渐增大成为腔。细胞开始分化,一部分集聚成团(称为内细胞团(ICM),将发育成胚胎);另一部分细胞渐变为扁平而围在腔的四周(将发育成为胚胎的滋养组织),于是形成囊胚(blastula,BL)。
二、早期胚胎的细胞决定与分化(P184)
在早期胚胎发育中,受精卵为最早的双倍体细胞,具有发育为各种组织和器官的能力,即具有全能性。
随着胚胎发育的不断进行,细胞向着不同的方向发育,成为彼此相异的细胞,这个过程称为细胞分化cytodifferentiation)
细胞分化为一渐迸的不可逆过程,且每一步的发生都依赖于前一步骤的发生。当一细胞预定要分化为某一组织时,这种细胞已具有预定命运,而且具有自我分化的能力,这种细胞为已决定了的细胞,这一过程称为细胞决定(cell determination)
三、早期胚胎发育过程中的分子事件(自学)
四、母体对胚胎发育的影响(自学)
第八章 妊娠与分娩
第一节 妊娠识别与胚泡附植
一、妊娠识别和建立(P187)
(一)妊娠识别:妊娠早期,孕体产生激素或其他信号因子作为妊娠信号传给母体,母体随即作出相应的生理反应,以识别和确认胚胎的存在,并在二者之间建立起密切联系,此过程称妊娠识别。
孕体:指由胎儿、胎膜和胎水等构成的复合体。
妊娠识别的实质:胚胎产生某种抗溶黄体的物质,作用于母体子宫或(和)黄体,阻止或抵消PGF2(的溶黄作用,使黄体变为妊娠黄体,维持母畜妊娠。
妊娠信号:在猪是E2,在马是PMSG,在牛、羊是滋养层糖蛋白,在人是HCG。
妊娠识别的时间:各种家畜妊娠识别的时间不同,在发情周期黄体未退化前。
(二)妊娠建立:当孕体和母体之间产生了信息传递和反应后,双方的联系和相互作用就通过激素和其他因子的介导而建立起来,从而开始了妊娠,此过程称妊娠的建立。
二、胚泡的附植 Implantation of blastocyst
胚胎到达子宫时,并不立刻发生附植,在一定时期(牛20~30d、马约7w、猪47d、羊为11~14d、犬、猫约7d)内,囊胚在游离于子宫,发育的囊状扩展时,在子宫腔内的运动越来越受限制,位置逐渐固定下来,囊胚的外层逐渐与子宫内膜发生组织及生理上的联合,胚胎始终存在于子宫腔内。
附植:指哺乳动物囊胚滋养层细胞与母体子宫上皮细胞之间逐步建立组织和生理联系的过程。亦称附着,植入或着床。
子宫乳:在母畜妊娠早期,由子宫上皮分泌物、细胞碎屑,白细胞等混合物构成,是附植前胚胎的主要营养来源。
(三) 附植过程(P189)
胚泡的滋养层发育成绒毛膜,其上绒毛与子宫内膜建立组织上和生理上的联系。
例:马、猪:胚泡滋养层发育成绒毛膜,其中绒毛进入子宫粘膜和其上皮结合;
牛、羊:子宫的上皮和其下面的结缔组织和胚泡绒毛膜上的绒毛丛结合。
(四)附植时间和附植部位
1、附植时间:与妊娠期有关。
2、附植部位(记忆):位于子宫系膜的对侧,此处具有以下优点:
(1)子宫血管分布稠密;
(2)胚胎间距离容易均匀,避免拥挤。
单胎动物:在子宫角的下1/3处附植(牛)
多胎动物:在两子宫角平均分布
(五)附植机理(迄今并未完全了解)
胚胎的营养:卵黄、输卵管和子宫分泌物。
决定附植的因素:胚泡的主动性,子宫内膜是否做好准备。它们必须同步化,才能使胚泡附植顺利地进行。
(六)延迟附植(了解)
母体的营养状况和激素环境与胚胎的延迟附植有直接关系。
第二节 胎膜和胎盘
一、胎膜(fetal membrane)P191
定义(记忆):胎儿的附属膜,是胎儿本体以外的几层膜(绒毛膜、尿膜、羊膜、卵黄囊)的总称,其作用是与子宫粘膜交换气体、养分及代谢产物。
发育中的胎膜:
1、卵黄囊:退化
2、羊膜:直接包被胎儿的第一层
3、尿膜:包被胎儿的第二层
4、绒毛膜:最外的一层
(一)发育完整的胎膜
1、尿膜羊膜:最内一层。内层为羊膜,外层为尿囊膜。此膜在马包围胎儿,在牛、羊和猪,胎儿背侧羊膜与绒毛膜相联,此处尿囊膜扩张时不侵入。
2、羊膜绒毛膜:中间一层。马无此膜。牛、羊和猪等胎儿背侧部羊膜与绒毛膜相联形成此膜。
3、尿膜绒毛膜:最外一层。外层为绒毛膜,内层为尿囊膜。尿膜绒毛膜与尿膜羊膜共同形成尿膜腔,内充满尿水。
4、胎儿胎盘
5、脐带
异性孪生不育:系指牛怀异性双胎时所生的母犊不育。其孪生不孕体的生殖器官及乳房均不发达,卵巢在不同程度上发生雄性性腺变化,因此不能生育。
(二)胎水(P193)
胎水:是指羊膜囊和尿囊的羊水和尿水。
1、羊水(羊膜细胞分泌,母体血液渗出,胎儿排泄物)
(1)保护胎儿免受周围组织的压迫;
(2)避免胎儿的皮肤与羊膜发生的粘连,有助于附植;
(3)分娩时有助于子宫颈扩张及产道的润滑。
2、尿水(胎儿尿液;尿囊上皮分泌物)
(1)在开始附植时,扩张尿囊使绒毛膜与子宫内膜紧密接触;
(2)贮存胎儿排泄物;
(3)维持胎儿血液渗透压。
二、胎盘(Placenta)P194
定义(记忆):是母体和胎儿之间进行物质交换的器官,使胎儿绒毛膜和母体子宫内膜相结合的部分,前者称为胎儿胎盘,后者称为母体胎盘,两者合称为胎盘。
(一)胎盘的类型(P194)
按绒毛的分布、胎盘组织学及分娩时子宫内膜脱落与否分类:
1、弥散型胎盘 :绒毛均匀散布于绒毛膜上,故称之;绒毛上皮和子宫内膜上皮只有较疏松的接触,又称上皮绒毛膜胎盘。猪、马等偶蹄类动物属此。
2、子叶型胎盘:胎儿绒毛膜上的绒毛,在绒毛膜表面集合成群,构成绒毛叶称子叶,子叶与子宫内膜上的子宫阜紧密嵌合。称子叶型胎盘。子宫内膜上皮不同程度地受损,绒毛可以直接和结缔组织相接触,又称结缔绒毛膜胎盘。如牛、羊、鹿等反刍类动物的胎盘。
非蜕膜胎盘:胚胎绒毛膜与母体子宫内膜相互嵌合,接触不紧密。胎儿娩出时,绒毛膜从子宫内膜中脱出而不伤及子宫内膜。前二者属之。
蜕膜胎盘:绒毛膜与子宫内膜结合紧密,分娩时,部分子宫内膜表层脱落,伴有程度不等的出血。后二者属之。
3、带状胎盘:绒毛集中环绕在绒毛膜囊的中部,形成一个或二个环带,故称之;绒毛侵蚀子宫内膜,子宫内膜上皮及结缔组织均被破坏,绒毛和母体的血管内皮相接触,又称内皮绒毛膜胎盘。猫、狗等食肉类动物属此种。
4、园盘状胎盘:绒毛集中在绒毛膜囊的一个或二个盘状区内,称盘状胎盘;子宫内膜上皮、结缔组织及部分血管均被侵蚀破坏,绒毛直接浸在绒毛间隙血窦中,又称血液绒毛膜胎盘,如食虫类、翼手类、啮齿类和灵长类的胎盘。
(二)胎盘的功能(P195)
1、运输功能:转运胎儿生长发育所需的营养物。
2、代谢功能:将母体的一些物质转化为胎儿能利用的物质和将胎儿的代谢产物转化并排出。
3、内分泌功能:胎盘为一临时性的内分泌器官,能分泌多种激素,对母体维持妊娠和胎儿的生长发育有重要的作用。
4、免疫学特殊性:是保证胎儿不被母体排斥的关键。
三、脐带
脐带为胎儿和胎膜间连系的带状物。
脐带内有脐尿管、脐动脉、脐静脉、肉冻状组织和卵黄囊遗迹。
脐带的长度:猪: 20~25cm;牛: 30~40cm;羊: 7~12cm;马: 70~100cm.
第三节 妊娠期母体的变化及妊娠诊断
一、妊娠期母体内分泌变化
(一)妊娠期内体内激素浓度的变化(P195-196)
1、孕酮:所有动物随妊娠向后而增加,接近分娩时迅速下降至少于1ng/ml血液。P主要保持子宫安定,对抗OXT和PGF2(的作用,促进子宫和胎儿的发育。
2、雌激素:猪、牛、水牛、山羊和绵羊从妊娠至分娩前均保持在低水平,分娩前升高。马则随妊娠而增加,分娩前下降。少量E2在早期有阻止PGF2(向子宫输送,在马则有促进妊娠的作用。
3、促性腺激素:妊娠期(除猪以外),受P4负反馈作用垂体分泌促性腺激素的能力逐渐降低。母马表现特殊,在怀孕40d,血浆中出现PMSG,70~90d达高峰,170d完全消失。
(二)生殖激素维持妊娠的生理作用(P196)
1、 孕激素是维持妊娠重要的生殖激素。
2、猪和兔等只需P维持妊娠,其他则需要雌激素的协同才能维持妊娠。主要是E2能促进子宫P受体合成。
3、黄体要么长期存在下去,或由胎盘代替不断分泌P。P在维持子宫继续发育的同时,降低子宫肌肉活动,抑制OXT对子宫肌肉的收缩刺激,保持子宫的内环境适宜于胚胎及胎儿发育。
4、雌激素和孕激素能增加子宫血管的分布,促进子宫内膜分泌机能。
5、雌激素能阻止子宫分泌的PGF2α输向卵巢,建立PGF2α子宫贮库,从而维持黄体寿命。猪、绵羊和马妊娠后体内的雌激素,能引起LH释放,刺激黄体分泌孕酮。
二、妊娠期母体生殖器官的变化
1、卵巢:上有妊娠黄体,在马尚有卵泡发育;
2、子宫:内膜增生、生长、扩展、沉入腹腔;
3、子宫颈:紧闭,有粘稠液体流出,成为子宫栓;
4、外阴和阴道:早期干涩、苍白,阴唇紧缩,阴门裂紧闭。末期阴唇和阴道变得水肿和柔软;
5、子宫动脉:脉搏变成典型的怀孕脉搏。
三、妊娠期母体体况的变化(P198)
1、体重变化:随妊娠时间体重不断增加,皮毛变得光亮。
2、行为变化:食欲增加、性情温驯、安静、嗜睡、行为小心谨慎。
3、体况变化:腹围增大(牛右马左),呼吸、排尿、粪次数增加,后期可听到胎儿心音和胎动、可能出现水肿,妊娠中后期乳房发育明显。
妊娠期:
牛:282天(276—290)——9个月
水牛:307天(295-315)——
猪:114天(102—140)——3.3.3
羊:150天(146—161)——5个月
马:340天(329—345)——11个月
兔:30天(30—34)——1个月
狗:62天(59—65)——2个月
猫:58天(55—60)——近2个月
大熊猫:141天(122—157)近5个月
四、早期妊娠诊断
妊娠诊断(pregnancy diagnosis):指通过手工或仪器设备检查母畜是否怀孕,怀孕的阶段以及怀孕是否正常的方法。
一、早期妊娠诊断的方法
(一)外部观察法:通过观察怀孕雌性身体和行为的变化来确定其妊娠的方法。
此方法只能确定妊娠中、晚期有明显妊娠变化雌性。早期确诊率低,最好是根据配种后的不返情率来判断。
(二)直肠检查法:检查者经直肠壁向下触摸母体(大家畜)卵巢和子宫来诊断妊娠的方法。
该法为目前牛、水牛、马、驴妊娠诊断最快捷、经济和准确的方法。但需要一定的训练。
(三)阴道检查法:检查雌性阴道粘膜上皮、阴道内粘液性状、粘膜颜色来诊断妊娠的方法。只作为一种辅助方法。
(四)超声波检测:通过直肠放置探头,于屏幕观察胎儿的存在与否。
牛:在妊娠25d以后;马:在妊娠14d以后;羊:妊娠30d后,40-50d后可分出胎儿数量;猪:妊娠32d后进行,不能读出胎儿数目。
(五)血、乳中孕酮水平测定:妊娠期P水平比发情期和黄体期都高,是诊断妊娠的很好依据。
一般在母畜配种后一个情期左右的时间,进行血液或乳中P4水平检测。如果P4水平高,则表示可能怀孕。其他时候也可以进行检测。
奶牛乳中孕酮水平:P>7 ng/ml,妊娠;5<P<7 ng/ml,为可疑;P<5 ng/ml,为未孕。
(六)免疫学诊断法:根据免疫学抗体与抗原能特异结合的原理,找到妊娠雌性产生的特殊物质作为抗原或抗体,再制备相应的抗体或抗原与之发生反应,从而诊断妊娠。
血液中与妊娠有关的激素:
人妊娠检查:早孕试纸,检测hCG。
反刍动物:可以检验Trophblastin, 或干扰素(。
第四节 分娩
分娩:当雌性动物经过一定的妊娠期以后,胎儿在母体内发育成熟,母体将胎儿及其附属物从子宫内排出体外的生理过程。
分娩最初的刺激是来自胎儿本身,但分娩的发生是由胎儿激素、神经、机械性的伸张等多种因素互相协调而致。
分娩的发动
(一)胎儿对分娩的发动
分娩最初的刺激是来自胎儿本身,成熟胎儿下丘脑—垂体—肾上腺轴对分娩发动具有重要作用。
(二)神经系统
当子宫颈、阴道受到胎儿前置部位的压迫和刺激时,神经反射的信号经脊髓神经传入大脑,再进入垂体后叶,引起OXT释放。
(三)内分泌系统对分娩的发动
1、分娩前胎儿体内激素的变化
—ACTH(促肾上腺激素皮质激素)↑
—肾上腺皮质激素↑
2、分娩前母体体内激素变化
—E2↑
—PGF2α↑
—P↓
—OXT↑
上述变化在牛、水牛、猪、羊相似。
(四)机械因素
胎膜的增长、胎儿的发育使子宫体积扩大,重量增加,特别是妊娠后期,胎儿的迅速发育、成熟,对子宫的压力超出其承受的能力就会引起子宫反射性的收缩,引起分娩。
(五)母体免疫系统对分娩的发动
对母体免疫系统来说,胎儿是一种异物,能引起母体对之的排斥。妊娠期间,因为有多种因素(如胎盘屏障)制约,使得这些排斥受到抑制;孕酮也阻止母体发生免疫排斥,所以妊娠得以维持下去。
当胎儿发育成熟时,P浓度急剧下降,胎盘的免疫作用减弱,出现免疫排斥而将胎儿排出。
综上所述,分娩的发动机理如下(P205 ):(看上图)
1、胎儿发育成熟后,其中枢神经通过下丘脑——使垂体前叶分泌ACTH(促肾上腺激素释放激素)——作用于胎儿的肾上腺皮质——分泌肾上腺皮质激素——血液循环到胎盘——使胎盘(子宫内膜)分泌PGF2α,(1) 溶解黄体-P下降(所以分娩前P下降):(2) PGF2α可刺激子宫收缩:(3)刺激神经垂体释放OXT。
2、ACTH(促肾上腺皮质激素)作用于胎盘——E2 升高(在分娩前达到峰值)——高水平E2克服P对子宫肌的抑制作用——使子宫肌、腹肌有节律的收缩。
3、胎儿、胎囊对产道的压迫和刺激,反射性地使母体垂体后叶释放OXT增加。
4、孕激素/雌激素的比值发生改变(孕激素降低子宫肌层收缩,而雌激素促进),使子宫肌对OXT敏感性增强;
5、在PGF2α+XOT共同作用下,子宫肌和腹肌发生有节律的收缩,从而将胎儿排出。
二、决定分娩过程的因素(P205-206)
(一)产力(记忆):将胎儿排出的力量称为产力。
1、子宫的收缩(阵缩),主要动力,无意识的。
2、腹肌和膈肌的收缩(努责),有意识的,是伴随阵缩进行的。
(二))产道:是分娩时胎儿由子宫内排出所经过的道路。
1、软产道:包括子宫颈、阴道、前庭和阴门。
2、硬产道:指骨盆,主要由荐骨与前三个尾椎、髂骨及荐坐韧带构成。
(三)各家畜产道的特点
牛:入口竖长圆形、出口小、骨盆轴曲折、易难产
马:入口圆形、出口大、骨盆轴浅弧形、不易难产
猪:入口近圆形、出口很大、骨盆轴直、不易难产
绵羊和山羊:与马的类似
三、分娩预兆(P206-207)
定义:母畜分娩前,在生理、形态、行为上发生一系列变化称为分娩预兆。
1、乳房的变化:充胀、乳晕色素加深、可挤出初乳或自然流出初乳。
2、软产道的变化:子宫颈开张、松弛、子宫颈粘液液化,阴道和外阴部松弛。
3、骨盆和韧带:柔软松弛软化,从外部可见骨盆部下陷。
4、行为:离群、兴奋不安、刨地、反刍停止产前不安、产时拱背、母牛举尾,母猪衔草做窝,母兔扯咬胸部被毛和衔草营窝。
四、分娩过程
大体分为开口期、胎儿排出期和胎衣排出期。
(一)开口期:从子宫阵缩开始至子宫颈完全开张的过程。此期由于子宫阵缩产生的力量压迫,使子宫颈开张,并最后将胎膜突破,胎水流出而进入产出期。此期仅有阵缩而无努责。
(二)胎儿产出期:从子宫颈口完全开张到胎儿全部被产出的过程。此期,母畜阵缩,努责共同发生。努责为排出胎儿的主要力量。在多胎动物胎儿的产出是两子宫角交替并由外向内的过程。
(三)胎衣排出期:从胎儿被产出到胎衣全部被排出的过程。当胎儿排出后,母畜即安静下来,经几分钟后,子宫恢复阵缩,但收缩的频律和强度都比较弱,有时伴有轻微的努责将胎衣排出。该过程在弥散型胎盘的动物如猪、马较快,在子叶型胎盘的动物如牛、水牛、羊的则较慢。
胎衣:是胎儿附属膜的总称,其中也包括部分的断离脐带。
第五节 助产及产后护理
一、助产
(一)产前准备
1、产房的准备:明亮、干燥、清洁、卫生、宽敞、地面平整结实,必要时铺上垫料。
2、器械、药品和用品:毛巾、肥皂、水桶、盆、消毒药、清洁剂、抗菌素、手术产科器械、工作人员服装、润滑剂、催产素、前列腺素等。
3、助产人员:训练有素的人员。在猪场有一定经验的饲养员即可,在奶牛场则需有经验的兽医人员。
(二)正常分娩的助产(P209)
原则上,对正常分娩的母畜无需助产。
助产人员的主要任务:监视分娩情况和护理仔畜。
应注意观察:
(1)胎儿是否脱出胎膜包:扯开胎膜拿出胎儿;
(2)胎儿呼吸是否正常:清除鼻孔中胎液等;
(3)擦干:用抹布抹干全身,有时母畜舔干;
(4)胎儿脐带是否断落,脐带是否流血:剪断脐带结扎并消毒。
(三)难产及其预防(P209)
1、难产的分类
(1)产力性难产:包括阵缩及努责微弱,阵缩及破水过早及子宫疝气。雌性可能因年老、体弱、生病、长期营养不良而造成。
(2)产道性难产:包括产道峡窄、子宫扭转、骨盆畸形。
(3)胎儿性难产(常见):包括胎势不正(牛,马和羊)、胎儿过大(猪)、胎儿畸形等。
2、难产的助救原则
(1)保定母畜;
(2)检查并判明难产原因;
(3)根据实际情况而施治:如胎势不正纠正胎势、产道峡窄时扩大产道、产道干燥时润滑产道、必要时实施手术;
(4)难产的抢救原则是:尽可能保住母子,不能保两者时以保母为主,除非子比母更重要时。
3、难产的预防(P210)
(1)避免过早配种;
(2)注意妊娠母畜的合理饲养;
(3)妊娠母畜的适当运动;
(4)临产前及时对孕畜进行检查、矫正胎位。
二、产后护理
(一)母畜产后期生殖器官的变化
产后期:是指从胎衣排出到母畜生殖器官恢复原状的这段时间。
最重要的变化:
1、子宫内膜的再生;2、子宫的恢复;3、卵巢机能的恢复
在粘膜再生的过程中,变性脱落的子宫粘膜、白细胞、部分血液、残留在子宫内的胎水以及子宫腺分泌物等被排出,这种混合液体叫做恶露(lochia)。
(二)新生仔畜和雌性动物的护理
1、新生仔畜
(1)脐带:脱落、断裂、止血否
(2)防止窒息:去除粘液
(3)防寒保温:
(4)尽快让其吃上初乳:提高抗病力。
2、雌性动物护理
(1)注意雌性产后环境和身体的清洁卫生;
(2)加强营养。
第十章 繁殖免疫
第一节 生殖细胞的免疫学特性(P220)
一、精子的免疫学特性
(一)精子抗原:对机体免疫系统来说,它是一种异已的存在。
1、精子特异抗原:不同动物种其精子表面有其特有的抗原物质。
2、精子包被抗原:精子在通过附睾时获得的一种抗原
3、组织相容性抗原:是一种雄性动物共有的抗原。用雄性动物的蛋白(组织)免疫雌性动物,产生的抗体可与任何雄性动物的特异抗原发生反应。
4、血型抗原:与人、动物的血型相同的抗原。
(二)副性腺抗原
人前列腺至少有4~5种特殊抗原,它们可在雄性尿液中发现,但不存在于雌性尿液中。
(三)抗精子免疫
正常情况下,雄性对自身的精子不产生免疫,但如血睾屏障发生故障或因损伤精子及精子抗体进入循环,机体就可能产生抗精子抗体。
(三)精液中的免疫抑制物质
已发现精液中(主要是精清中)有一些抑制免疫的物质。它们能够抑制机体免疫机能。
1、对免疫反应的抑制是通过:
(1)对T细胞活性的抑制--细胞免疫
(2)对B细胞活性的抑制--体液免疫
(3)对单核-巨噬细胞的抑制作用
2、精液免疫物质的意义:保护精子的正常受精状态和保护受精卵不被雌性排斥。
二、卵子的免疫学特性
卵子和卵泡液可能有一些特殊的抗原物,可剌激同种动物产生特异抗体。但目前尚无明确定论,暂不作解说。
第二节 妊娠期免疫(P223)
一、妊娠期母体的免疫状态
(一)妊娠母体淋巴系统和细胞免疫:功能处于被抑制状态。
(二)体液免疫:免疫球蛋白基本稳定,补体增加。
(三)妊娠期抑制母体免疫反应的物质
1、胎儿产生的物质:甲胎蛋白发挥免疫抑制作用
2、妊娠相关球蛋白:母体血清中
(1)(球蛋白:随妊娠期增加而增加,附着于T淋巴细胞表面,从而封闭了T细胞上识别抗原的受体,发挥免疫抑制作用。
(2)(糖蛋白:亦称妊娠特异(球蛋白。产生于胎盘合胞体细胞,防止T细胞攻击胎儿。
(3)早孕因子:可能产自输卵管,抑制细胞免疫作用
3、E、P和PRL都具有一定的抑制T淋巴细胞功能的作用。
(四)妊娠期的封闭效应和免疫增强作用
妊娠期母体胎盘能产生一个封闭效应,封闭了T淋巴细胞的活性。在分娩前,血清中失去了抑制细胞免疫的能力,反而增强了细胞的免疫反应(免疫增强),导致母体对胎儿的排斥,从而发动分娩。
二、胎儿的免疫学特性
(一)胎儿的抗原性
实验证明,胎儿具有多种抗原,如主要组织相容性抗原、血型抗原、H-Y抗原、胚癌抗原及其修饰抗原等
既然在胎儿发育的早期阶段就显示了自身的生物学特性,而且这种特性随其发育逐渐增长,这似乎应该引起对母体的不断增强的免疫攻击。然而,事实却并非如此,胎儿能够免遭这种免疫攻击。
原因:
1、母体妊娠期的自身免疫状态;
2、胎儿本身所具有的免疫抑制作用。
(二)胎儿的免疫状态:随胎儿的发育而不断增强。
1、细胞免疫
当胎儿存活时,有细胞免疫的潜能。
2、体液免疫
胎儿体液免疫很早就形成。
总之,胎儿有很大的免疫能力,但其免疫系统尚未达到成熟的程度。胎儿自身含有一些
免疫抑制因素,对胎儿免受母体的免疫攻击有一定作用。
三、胎盘的免疫学特性
由于胎盘的特殊结构,胎儿与母体间的血液循环不相通,二者的免疫活性细胞不相接触,避免了免疫反应的发生。
虽然胎盘起着免疫学屏障作用,但它的屏障作用不完全,在母体和胎儿间仍有细胞和其他物质的转移。这不但可以引起母体和胎儿彼此对同种抗原产生耐受性,也可能被对方的抗原所致敏。
四、胎儿免受母体排斥的机理
1、母体细胞免疫功能被抑制,形成外周免疫无反应性;
2、胎儿产生大量激素,起着“激素样”屏障作用,胎盘是一个天然的生理屏障,虽然这种屏障不完全,但起重要作用;
3、妊娠期间存在抑制母体免疫反应的物质;
4、滋养层的免疫调节作用:滋养层包裹着孕体,起着屏障作用。
第三节 免疫与不育(P229,自学)
一、抗精子免疫与不育
二、抗卵子免疫与不育
三、免疫与早期胚胎死亡
四、异性孪生不育
异性孪生不育:系指牛怀异性双胎时所生的母犊不育。其孪生不孕体的生殖器官及乳房均不发达,卵巢上不同程度发生雄性性腺变化,因此不能生育。
第四节 生殖激素与免疫(P230,自学)
生殖激素与免疫系统的相互调节
(一)免疫系统对生殖内分泌的影响
(二)生殖激素对免疫功能的影响
(三)下丘脑——垂体——性腺——胸腺轴
二、免疫技术在动物繁殖中的作用
(一)生殖激素和其他生物活性物质的免疫测定(放射免疫测定,酶免疫测定,发光免疫测定,荧光免疫测定)
(二)激素免疫技术在动物繁殖中的作用
第十一章 发情排卵控制技术
发情控制技术定义(P236):是利用激素或采取某些措施(如母猪通过断奶)处理母畜,控制其发情周期的进程、排卵的时间和数量。
目的:是充分发掘母畜的繁殖潜力,以饲养较少的母畜来获取较高的经济收益。
发情控制技术是一门综合性的技术措施,技术的有效实施必须具备三个方面的先决条件:
1、实施者必须掌握有关母畜生殖方面的知识。
2、要掌握有关激素的知识。
3、被处理母畜应有一个良好的生殖状况和身体条件,具备合理的饲养管理水平,才能对激素处理产生良好的反应。?
第一节 同期发情 synchronization of estrus
一、同期发情的定义和意义(P236)
(一) 同期发情的定义(P236)
定义:是对群体母畜采取措施(主要是用激素处理,一些母畜还可通过改变管理措施,如母猪可同时断奶),使之发情相对集中在一定的时间范围内的技术。亦称发情同期化(Estrus synchronization)。
实质:是利用某些激素制剂人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程,使之在预定的时间内集中发情和排卵,以便有计划地合理地组织配种或进行其他工作。
(二)意义(P237)
1、有利于推广AI,促进家畜品种改良;
2、便于组织和管理生产,节约配种费用;
3、提高繁殖率:使某些发情不大正常的母畜也能被治愈发情和参与配种;
4、其他繁殖技术和科研的辅助手段。
二、同期发情的原理
在母畜群体中,母畜个体所处的发情周期阶段是随机的。由于黄体期的时间占了整个发情周期的大部分时间(70%左右),就是说,一群母畜中处于黄体期的个体数占了大多数。因此,控制个体母畜黄体的消长是控制群体母畜同期发情的关键。实践中常用前列腺素激素来提前消除黄体或应用孕激素类药物来制造一个人为延长的黄体期以实现群体母畜发情的同期化。
三、各种家畜的同期发情
(一)牛和水牛的同期发情
1、孕激素埋植物埋植法
国外:普遍采用的是将3~6 mg甲基炔诺酮(norgestomet)与硅橡胶混合后凝固成为直径3~4mm,长15~20 mm的棒状。
国内:用18甲基炔诺酮20~40 mg与等量或半量磺胺结晶粉混合,一道研磨成细微粉末,填入内径约2.5mm、长25~30 mm的管壁上烫有小孔的塑料管中,称为药物埋植管。
2、孕激素阴道栓法
目前广泛使用的阴道栓有两种类型。一种为镙旋状,称为PRID(progesterone releasing intravaginal devic)。另一种为发泡硅橡胶制的棒状Y型,称为CIDR(intravaginal device, CHH Plastic Moulding Co., Hamilton, New Zealand)。
孕激素阴道栓处理的时间也多是9~12d,取出时手扯吊在母畜外阴部的绳索即可取出阴栓,结束处理。
孕激素处理结后,大多数母畜可在第2、3、4d的发情。如定时一次输精,一般在处理结束后5d和进行,如定时两次输精,通常在48、72h进行,亦可从处理结束后第2至4d,加强发情观察,对发情者适时输精,受胎率会更高。
3、PG一次肌肉注射法
PG肌肉注射是最简便的同期发情方法。
PGF2α的用量为20~30 mg(以25 mg最常用),氯前列烯醇为400~800μg,要根据牛和水牛的个体大小而定。
4、PG二次肌肉注射法
因PG不能影响牛和水牛排卵后5d以内的黄体的寿命。一次处理可能仅有约70%的母牛有反应,因此发展了间隔11~12d的两次用药的方法。而输精可以灵活处理。
5、PG子宫注入法
因肌注时经全身循环达到卵巢时已大多被降解,而子宫内给药时PG可经过子宫静脉-卵巢动脉局部循环达到连朝而不被降解,因此用量可减少且效果好。PG处理后, 一次定时输精则在处理后84h;两次输精则在72、96h。
6、孕激素+前列腺素处理
先用P处理 7-9d,结素处理前一日或结束时给予PG。
(二)羊的同期发情
方法上与牛的基本相同,只是剂量上的差别。
主要采用孕激素阴道栓法、孕激素埋植物埋植法,PG法,但以阴道栓法最常用。
(三)母猪的同期发情
猪的生理条件和对外源激素的反应与牛、绵羊和山羊等畜种的不同,其同期发情方法采用:
1、用Regumate处理
Regumate是一种专门用于调节母猪发情配种的孕激素类药。Regumate为注射用油剂,肌注量为10~40 mg/头/日,以15~20mg最经济有效。连续用药14~18d,处理结束后3~8d内的发情率为90%以上。一般在Regumate处理结束前1~2d注射1000~1500 iu PMSG, 以提高发情率和同期化程度。
2、管理措施及管理措施结合激素处理
母猪通常在断奶后1~2周内便可出现正常的发情,同期化程度不高,不易实施定时输精,通常采取观察到发情后适时输精。
母猪断奶当天或次日注射约800-1000iu PMSG或400iuPMSG+200iu HCG, 可使大多数母猪于断奶后5~8日内发情。
(四)影响母畜同期发情的因素(P245)
1、药品质量
2、精液质量:
3、母畜的生殖状况、身体条件
4、适当的处理时间
5、输精人员的技术水平
第二节 诱发发情 Estrus induction
诱发发情(P246):是对因生理和病理原因造成乏情的母畜采取措施(主要是激素处理),使之发情、排卵的技术。
一、诱发发情的原理
(1)对于生理性乏情♀的主要特征是卵巢静止或活动状态处于较低水平,垂体不能分泌足够的Gn。使用Gn或GnRH处理,可促使卵巢活动,促进卵泡生长发育成熟和使乏情母畜发情。
(2)对于因病理性乏情的♀,应根据病因对症处理,然后用促性腺激素或释放激素处理,使之恢复繁殖机能。
二、各种家畜的诱发发情(P246-247)
(一)牛和水牛的诱发发情
1、孕激素处理方法(与同期发情孕激素处理方法同)
通常采用9~12d处理。该法对生理乏情的母牛和水牛会有较好的效果。如果在孕激素处理结束时,给予一定量的PMSG或FSH,效果会更明显。
2、Gn法
当乏情母牛卵巢上无黄体存在,给予一定量PMSG(750~1500iu或3~3.5iu/kg),可促进卵泡发育和发情。5d内仍未发情的可再次如法处理。
3、GnRH法(前提条件与PMSG的诱发发情同)
用LRH-A2或LRH-A3剂量为50~100μg一次肌注,隔日处理2~3次。
(二) 猪的诱发发情(P247-248)
1、断奶母猪的诱发发情
生产中用激素诱发发情,以缩短断奶至发情的时间,定时给母猪配种,省去发情观察的麻烦。
(1)PG-600(400iu PMSG + 200iu HCG )
(2)Prolan-s(200 iu LH + 1 mg 苯甲酸雌二醇)
(3)Ovugonadon (250 iu PMSG + 750 iu HCG)
(4)700~1000 iu PMSG,1~2d后肌注200~300μg氯前列烯醇,不发情的母猪在第一次PG处理后10d再次肌注PG,可取得较好结果。
2、断奶后长期不发情
(1)肌注PMSG700~1000iu,1~2d后肌注PG 200~300μg;
(2)PMSG与PG同时分别肌注。该法处理后,母猪可望在7d内发情,不发情的母猪在第一次PG处理后10d再次肌注PG,可取得较好结果。
3、超过性成熟年龄和体重仍未发情
(1)补充VE和VA;
(2)一次肌注PG-600;
(3)一次性肌注Prolan-s;
(4)一次性肌注PMSG700~1000IU +PG 200~300μg,不发情者于第一次处理后10d再次肌PG。
第三节 排卵控制 Ovulation control
排卵控制:主要是指用激素处理母畜,控制其排卵的时间和数量。
控制排卵时间的技术称诱发排卵;
用较高剂量促性腺激素(Gn)促使排卵数量多于正常数的技术称为超数排卵(简称超排)
同时让两个以上雌性排卵时称为同期排卵。
一、诱发排卵 Induction of ovulation(P249)
1、牛和水牛的诱发排卵
—50~100 iu LH
—1000~2000 iu HCG
—50~150 μg LRH-A2或LRH-A3
用药时间一般在配种前数小时或第一次配种的同时
2、 兔的诱发排卵
—5~10 iu LH
—50~100 iu HCG
—强制交配+注射激素
二、同期排卵Synchronization of ovulation P249
该方法是结合同期发情和排卵控制的一种方法,使♀于同一段时间内发情,在发情时的卵泡发育过程中,又促使发育的卵泡于同一段短时间内排卵。
同期发情后,母畜的发情主要集中在处理结束后2~5d内(70-80%)。
1、牛和水牛的同期排卵
(1)同期发情处理后注射100 iu (25mg) LH
(2)同期发情处理后注射1000 iu HCG
(3)同期发情处理后注射50~100ug LRH-A3
注射促排卵激素的时间,一般是在孕激素结束处理后24~48h或PG处理后48~72h。通常是在促排卵处理同时进行第一次输精。
2、母猪的同期排卵
(1)初情期前母猪用
—PG-600同期处理
—800~1000 iu PMSG处理72h后,肌注500 iu HCG
(2)经产母猪
—断奶当天或1d后用PG-600
—1000~1500iu PMSG处理72h后,肌注700~1000 iu HCG
3、绵羊的同期排卵
孕激素同期发情处理结束后24~48h或PG处理后48~72h给予400 iu HCG,可提高受胎率。
三、超数排卵 Superovulation
定义:在母畜发情周期的适当时间,注射促性腺激素Gn,使卵巢中比在自然情况下有较多有卵泡发育并排卵,简称超排。
1、牛的超排
(1) 10~15mgFSH,连续3.5至4d间隔12h按递减法给药,(3、3、2、2、1、1、0.5、0.5mg/天)
(2)2500~3000 iu PMSG超排处理后72h给予100~200 iuLH或1000~2000 iuHCG。
2、水牛的超排方法与牛的基本相似
(1)使用PMSG时剂量为2500 iu,一次肌注。
(2)用FSH时,剂量约11 mg,间隔12h 8次注射,2.5、2.5、1.5、1.5、1、1、0.5、0.5mg。
在超排处理2-3d后,用PG消除黄体。水牛对超排处理后的PG处理后92.57h和44.57h时发情,而牛是在87.01h和36h发情;每次超排水牛仅获0.62枚胚胎,而牛可得7.2枚。
3、母猪的超排(P252)
(1)初情期即将到来时;
(2)母猪断奶当日或次日;
(3)Regumate预处理停药前两天;
FSH的用量是20~30 mg 或200~300 iu,分4d间隔12h肌注,PMSG的用量是1500 iu,超排处理后72h 50 iu LH或500~700 iu HCG可加速卵泡成熟和促进排卵。
当用较低剂量的PMSG(1000 iu )处理时,可提高窝产仔数。利用释放激素类似物如国产的LRH-A2和LRH-A3 50~200μg 可提高青年母猪、经产母猪和屡配不孕母猪的窝产仔1~2只。
4、兔的超排(P252)
母兔超排最经济常用的方法是皮下注射100~150 iu PMSG,超排处理后60~70h皮下注射50~60 iu HCG。有报导用hMG 600 iu 分6次注射,60h后给予60 iu HCG亦可获得很好的超排效果。一般情况下,经超排处理后,母兔可获得约30个排卵。
第十二章 配子与胚胎生物技术
第一节 动物胚胎移植 Embryo transfer (ET)
一、概 述
(一)概念(P253)
动物胚胎移植(embryo transfer,ET):是将一头优秀母畜配种后的早期胚胎(一般情况下所移植的不是受精卵,而是发育至多细胞、桑椹胚或胚泡阶段的胚胎)用手术或非手术的方法取出,在显微镜下检出后,移植到另一头同种并且生理状态相同的母畜体内,使之继续妊娠发育为新个体的技术,也称借腹怀胎。
提供胚胎的个体——供体(donor)
接受胚胎的个体——受体(recipient)
为了使供体母畜多排卵,通常采用超数排卵(superovulation)——用Gn处理,促使母畜比在正常情况排出多的卵子技术或者方法称之。
国外将常规的胚胎移植称为超数排卵胚胎移植或称为多排卵胚胎移植(multiple ovulation and embryo transfer,MOET);
目前,用体外生产胚胎(in vitro production, IVP)技术或克隆(cloning)技术等方法也可以生产胚胎,扩大了优质胚胎的来源,降低了ET的成本。
(二)发展历史
1890年剑桥大学Walter Heape从一头纯种安哥拉母兔取出2个4细胞胚胎,移植到一头纯种比利时母兔输卵管上端(用同种公兔交配后3h), 结果生出了4只比利时种仔兔和2只纯种安哥拉仔兔。
这一结果说明早期发育的胚胎更换到另一个体的输卵管(或子宫角)内,如果胚胎的发育阶段和所处的环境条件相适应,它完全可以继续正常发育,并成长为一个新个体。
(三)动物胚胎移植的原理 (P255)
1、母畜发情后生殖器官的孕向发育:母畜发情后数日甚至10余日内,生殖系统的变化相同,即在相同的时期,生理状态一致,子宫内的环境相同。
2、早期胚胎的游离状态:早期胚胎有透明带的保护,可以机械性的移位而不受损害。
3、胚胎移植不存在免疫问题。由于胎盘屏障的保护和妊娠时母体免疫机能发生的变化,胚胎可以在受体母畜子宫内存活,正常发育至分娩。
4、胚胎的遗传特性不受受体母畜的影响。胚胎的遗传特性和性别在母畜体内受精时就已经决定了,受体母畜只是给移入的胚胎提供了一个孕育的环境,胚胎的遗传特性不受受体母畜的影响。
(四)动物胚胎移植操作的原则(记忆)
1、 胚胎移植前后所处环境的同一性:指胚胎移植后的生活环境和胚胎的发育阶段相适应:
(1)供体和受体在分类学上的相同属性;
(2)供体和受体生理上的一致性,即发情时间的同期性;
(3)动物解剖部位上的一致性,即胚胎移植前后于生殖道内的位置要相同。
2、胚胎发育期限。胚胎的采集和移植时间不能迟于周期黄体的寿命,更不能迟于开始附植时,一般在周期黄体开始退化前几天,在供体发情配种后3~8d内收集胚胎,受体也在相同时间接受ET。
3、胚胎的质量。在胚胎收集和移植的全部操作过程中,胚胎不能受到任何不良因素(物理、化学、病原)的影响而危及生命力,经鉴定确认发育正常的胚胎才能移植。
(五)胚胎移植的用途(P256)
1、充分发挥优良种母畜繁殖潜力,提高种母畜繁殖效率;
2、加速品种改良,扩大良种畜群;
3、诱发肉牛怀双胎,提高受胎率;
4、代替种畜引进;
5、保存品种资源,建立基因库;
6、防疫需要和克服不孕;
7、作为研究手段。
(六)开展胚胎移植的条件(P257)
1、胚胎来源:从良种母畜获得大量胚胎;
2、数量足够的受体母畜;
3、技术条件:包括人员的技术水平及所需的设备。
二、胚胎移植的技术程序
(一)供体和受体母畜的准备
1、供体母畜
不仅应具备优良的遗传品质,而且其生殖机能还需要处于较高的水平。牛、猪产后两个月以上才能作为供体。
2、受体母畜
虽不要求具有优良的遗传品质,但应该具有良好的繁殖性能和健康体态,体型中等以上。供体与受体的发情时间应该相同,前后差异不超过一天。必要时对供、受体进行同期发情处理。
(二)供体母畜的超数排卵
用Gn处理供体让之排更多的卵。
(三)供体母畜的配种
选择适当的时间,使用优良种公畜的精液对供体母畜进行输精。
为了得到较多的发育正常的胚胎,使用密度大、活率高的精液输精,并且将输精次数增加到2或3次,间隔8-10h。
(四)胚胎的收集
是利用冲冼液将胚胎从生殖道内冲出,并收集在器皿中。胚胎的收集分手术法和非手术法,前者适用于各种家畜或动物,后都仅用于牛、马等大动物,且只能在胚胎进入子宫角中才能进行。
胚胎收集的时间:一般在配种后3~8d,发育至4~8细胞期后;牛胚胎最好在发育至桑椹胚晚期或胚泡早期进行收集和移植。
1、手术法收集胚胎(各种家畜和实验动物)
(1)在腹部中线处作一切口,然后将子宫角和卵巢一起拉出,检查排卵点或血红体数量。
(2)冲冼胚胎:向子宫注入冲冼液并输卵管接取(牛、羊和兔等),或从输卵管注入冲冼液再从子宫角处接取(猪、马等)。
2、非手术法收集胚胎(大家畜)
牛的非手术收集胚胎(胚胎收集)可利用三路式导管冲卵器。外管前端连接以气囊,当将冲卵器插入子宫内时,充气使气囊胀大,堵住子宫颈内口一面冲洗液经子宫颈流出。江冲洗液通过内管注入子宫角捏,然后由另一导管导出冲洗液。
非手术法冲取胚胎,每侧子宫角需冲洗100-150ml。冲洗液的导出应顺畅,并尽可能回收全部注入的容量。
3、胚胎冲洗液
一般多用杜氏磷酸盐缓冲液(PBS),布林特氏液,合成输卵管液,惠屯氏液,海姆氏,TCM 199培养液。
一般在其中都加上1~5%犊牛血清(FCS),或 0.3~1%牛血清白蛋白(BSA)。
(五) 胚胎的检查
收集到的冲冼液,需静置10min,使胚胎下沉到容器底部,然后移去上清液,再放于解剖镜下检查胚胎的数量和发育情况,再将发育正常的胚胎收集到注射器或移植管内供移植用。
胚胎的检查项目:
1、受精卵整体的形态和体积大小;
2、透明带形状,厚度及损伤程度;
3、发育正常胚胎的卵裂球应该具有整齐的外形,大小一致,分布均匀而紧密,发育速度与胚龄一致;
4、卵细胞表面颗粒的状态和多少等。
(六)胚胎的移植:也有手术和非手术法两种
1、手术法移植(各种家畜和实验动物)
在受体腹部作一切口,找到排卵一侧的卵巢并观察黄体发育情况,然后用注射器或移植管将含有胚胎的培养液或冲冼液注入到子宫角内或输卵管内。
2、非手术法移植(大家畜)
直肠检查黄体位置,然后似人工授精般将胚胎用移植管通过子宫颈放入到与黄体同侧的子宫角内,或两侧子宫角各放一枚胚胎。
三、胚胎移植的效果、影响因素及今后改进之处
(一)胚胎移植效果
新鲜一级和优级胚及自然发情受体受胎率50-60%
新鲜一级和优级胚及同期发情受体受胎率40-50%
体内一级和优级冻胚及自然发情受体受胎率35-45%
体内一级和优级冻胚及同期发情受体受胎率30-40%
体外一级和优级冻胚及自然发情受体受胎率25-30%
体内一级和优级冻胚及同期发情受体受胎率20-30%
(二)影响胚胎移植效果的因素
1、胚胎的质量;
2、精子的质量;
3、母牛的生殖状况;
4、胚胎保存过程中的技术水准;
5、移植人员的技术水平及移植的部位;
6、受体与供体的发情同期化程度;
7、受体牛发情鉴定的准确性;
8、移植后受体母牛的饲养管理。
(三)今后胚胎移植发展仍需改进之处
1、提高超排的效果
2、提高胚胎的回收率
3、降低胚胎移植各过程的成本
4、提高参与胚移人员的技术水平
三、胚胎移植的发展前景(牛羊为例)
1、牛胚胎移植技术应用前景。因为牛的经济价值高、单胎、繁殖周期长、常年发情,所以采用胚胎移植技术生产优质奶牛、肉牛,正适于当今国内奶牛、肉牛生产旺盛需求,其更具广阔发展空间和持续发展前景。2、羊胚胎移植技术应用前景。相比之下,羊的经济价值不及牛,繁殖率较牛高,繁殖周期较牛短,且移植术目前仅限于手术法,供体可利用次数少等因素制约。但从近期发展态势看,又强于牛,其主要原因是:优质羊价位高,公母羊都有一个良好市场。
第二节 胚胎和卵母细胞的冷冻保存(自学)
一、保存液的组成和培养条件
二、胚胎的室温保存
三、胚胎的低温保存
四、胚胎的超低温冷冻保存
五、胚胎和卵母细胞的冷冻保存
第三节 动物体外受精 In vitro fertilization(IVF)
一、概念(P272)
在自然条件下,哺乳动物精子和卵子的受精过程是在体内完成的。如将精子和卵子分别从公、母畜体内取出并经过一系列的处理,使精卵在体外条件下结合的过程,称为体外受精(in vitro fertilization,IVF)。
由于卵子和精子的受精过程是在实验室中完成,故通过这一技术而产下的动物又称为“试管动物”,如“试管牛”、“试管猪”、“试管婴儿”等。
二、发展历史
1951年,美籍华人张明觉和澳大利亚Austin发现精子获能(capacitation)现象以来,哺乳动物体外受精技术的已经走过了半个世纪的历程。
于1970年、1974年和1978年分别产下了世界首例试管小白鼠、试管大白鼠和试管婴儿。
1982年,美国人Brackett等成功报道了世界首例体内成熟的卵母细胞经体外受精后获得试管犊牛。
我国学者卢克焕在爱尔兰建立了一整套牛体外受精技术体系,并利用该技术体系于1987年生产了世界上数量最多的试管牛群,并于1988年初又研究成功了世界首例完全体外的试管双犊。
蒋和生等于1993年利用体外成熟的卵母细胞进行IVF,获得了我国首例试管水牛。
三、意义(P273,熟悉)
(一)IVF技术的确立,使在体外一步研究精子和卵子的受精机理与调控、受精条件与调节变成可能。
(二)IVF技术为其他动物繁殖生物技术,如动物克隆、动物转基因工程和胚胎干细胞等研究打下了技术基础。同时也为这些技术的研究提供廉价的材料,如成熟的卵母细胞、受精卵、早期胚胎等。
(三)IVF技术可为ET提供充足而廉价的胚胎。尤其是对双胎肉用牛的生产具有特殊的意义。
(四)通过IVF技术,使因年老、疾病或伤残而淘汰或死亡的优良母畜仍可继续繁殖后代变成可能。
四、体外受精的基本程序
包括:卵母细胞的采集;卵母细胞的IVM;卵母细胞的IVF;早期胚胎的IVC等。
(一)卵母细胞的采集
1、离体卵巢采卵:是从屠宰母畜的卵巢采集卵母细胞
(1)卵泡抽吸法;(2)卵巢解剖法
2、活体采卵:是从活母畜的卵巢采集卵母细胞(优良品种)
B超引导法:借助超声波(B超)探头和屏幕的引导,从活母畜卵巢采集卵母胞。操作员先将带有B超探头和采卵针的采卵器通过阴道插入子宫,同时通过将卵巢贴在探头上。根据B超屏幕所显示的卵泡位置,利用采卵针穿刺卵泡并同时抽吸卵母细胞。其优点是可反复进行采卵而对母畜伤较少。其缺点是技术难度较大,而且需要较昂贵的B超设备。
(二)卵母细胞的体外成熟
从卵巢上采集到的卵母细胞仍处在生发泡阶段,但还没有成熟以达到受精的阶段,故需进行成熟培养。
1、培养液:用于卵母细胞体外成熟的最为广泛基础培养液是M199。培养时尚要加入一定的血清和激素。
2、温度和气相:牛、猪、羊和马等家畜的卵母细胞体外成熟培养的温度一般为38~39℃。所有哺乳动物卵母细胞体外成熟培养的气相一般要求在含5%C02的空气和最大湿度的环境。也有人采用三气培养:5%C02、5%02和90%N2。
3.培养时间: 牛和羊卵母细胞体外成熟培养的时间一般为22~24h,而马为30~36h,猪为40~44h。
4.培养方法:卵母细胞体外成熟的培养方法一般采用微滴法、封闭法和开放法三种。
(三)卵母细胞的体外受精
1、精子的制备:悬浮法(swim up);直接离心法;哌可(Percoll)密度梯度离心法
2、精子获能处理:肝素处理法;钙离子载体法;高渗溶液处理法
3、受精液:通常使用Tyrode’s改良液。
4、受精方法:微滴法、四孔培养板法
5、精卵共培养的时间、温度和气相:受精后,卵母细胞应立即放入温度39℃,含5%C02的空气和最大相对湿度的C02培养箱中培养24~44h,其中牛22~24h,将假定的受精卵从受精液中取出,再在早期胚胎体外培养液中继续培养18~33h。受精后40~44h检查受精卵的分裂率
(四)早期胚胎的体外培养
1、培养液:基本成分主要包括无机盐、氨基酸、维生素、碳水化合物和蛋白质等。
2、胚胎体外培养系统:常规培养系统、输卵管离体培养系统、与体细胞共培养系统。
3、培养方法:卵子在受精24小时后,转移到预先制备好的颗粒单层中继续培养。一般使用微滴培养法。
4、培养的温度和气相环境:和卵母细胞成熟的条件一样。
5、胚胎的回收及其质量评定:以牛为例,整个体外受精程序,从卵母细胞成熟培养开始,经过体外受精和体外培养直至受精卵发育到囊胚阶段,一共经历8d的时间。如定受精当天为0d,则受精后第5~6d即可回收桑椹胚,第7~8d回收囊胚。
(五)影响体外受精的主要因素(P278-279)
1、卵巢质量
2、卵泡大小和形态
3、卵母细胞的类型和形状
4、精子的质量
5、水的质量
6、培养环境
7、血清、血清白蛋白及其他化学试剂的质量
五、应用前景(P279-280)
1、IVF技术是解决胚胎来源的一项非常重要的技术。
2、VF技术将使“小牛生小牛”变为现实。
3、IVF技术将使具有优良遗传性状但因老、弱、病、残而淘汰或死亡的母畜继续繁殖其后代变为现实。
4、IVF是其他动物繁殖生物技术的关键和核心技术
第八节 显微授精 Section 8 Microfertilization
透明带下注射(Subzonal injection,SUZI)
透明带钻孔(Zona drilling, ZD)
透明带部分切口(Partial zona dissection, PZD)
卵母细胞质内注射(Intracytoplasmic sperm injection, ICSI)
这些通过对哺乳类配子进行显微操作以协助其受精的技术称为显微受精。
显微受精技术在动物受精和发育机理研究、畜牧业生产及人医临床实践中有着广阔的应用前景:
精液的利用率可称百万倍的提高,可以使优良种公畜得到最充分的应用;
精子的保存技术将大为简化,将来或许只要精子核物质完整就可以达到受精的目的,这对世界珍稀动物资源的保护将产生深远的影响;
与其他技术结合,如将已经过性别鉴定的精子注入卵子受精,可人为控制家畜后代的性别。
第四节 性别鉴定 section 4 sex control
一、性别控制的定义和意义
(一)定义:指通过人为地干预并按人们的愿望使雌性动物繁殖出所需性别后代的一种繁殖新技术。
受精之前——通过在体外对精子进行干预, 使在受精之前便决定后代的性别。
受精之后——通过对胚胎性别鉴定, 从而获得所需性别的后代。
(二)性别控制的意义
1、可使受性别限制的生产性状(如泌乳性状)和受性别影响的生产性状(如肉用,毛用性状等)能获得更大的经济效益。
2、可增强良种选种中的强度和提高育种效率,以获得最大的遗传进展。
3、对人类来说,通过精子性别的选择,可以避免怀孕一个与X相关隐性疾病的婴儿。而与X相关的隐性疾病至今已有370多种。
4、性别控制对于平衡一个家庭后代的性比例也将起到积极的作用,从而可以控制人口的增长。
二、研究历史
物理法时期(1925-1970):离心,电泳
免疫法时期(1971-1989):H-Y抗原
流动细胞仪分离法时期(1990-):最科学,最可靠
三、受精前的性别控制
(一) 物理分离法:
1、沉积分离法.
2、自由流动电泳法
3、层流分离法
4、白蛋白液柱分离法
5、传递逆流电流法
这些方法都是以x和y精子之间存在物理差异为依据,如密度、重量、形态、大小、活力和表面电荷。
(二) 免疫学分离法(H-Y抗原测定法)
1971年,发现精子表面存在雄性特意在组织性相容性抗原(即H-Y抗原)。
然后开始用H-Y抗体选择性结合Y精子来改变动物性别的研究(用抗H-Y抗血清处理兔阴道,抑制Y精子,从而选择X精子——74%为雌性。)
但是,当用流动细胞测定技术检测用免疫法分离的X、Y精子,发现X、Y精子与H-Y抗原的结合物无差异性,这表明X、Y精子可能共同存在相同的表面抗原,所以,目前对之持怀疑态度。
(三)流动细胞仪分离检索法
1、分离精子的理论基础
X和Y精子DNA含量差异(X>Y)。
荧光染料Hoechst 33342 着色差异(该荧光染料定量于DNA结合)。
荧光信号差异--X强于Y。
根据哺乳动物X和Y精子DNA含量存在差异的原理,利用流动细胞检索仪进行分离X和Y精子的程序:
将精子稀释并与荧光染料Hoechst 33342共同培养,这种染料则定量地与DNA结合.
当精子通过检索仪时被定位从而被激光束激发,由于X精子比Y精子含较多的DNA,所以X精子放射出较强的荧光信号.放射出的信号通过仪器和计算机系统扩增,分析并分辨出哪些是X精子或是Y精子,或是分辨模糊的精子。含有单个精子的液滴被充上正电荷或负电荷(根据它们之间的差异,我们可以在电脑上将他们区分开来,所以指定X带正电,Y带负电),并借助两块各自带正电或负电的偏斜板,把X或Y精子分别导到两个收集管中。
2、精子分离效率和准确性
92-97年:200-300个/秒
98-00年:1000-2000个/秒
2001年:3000-5000个/秒
准确率 90%
我们实验室在性别控制上的水平:
已初步建立了水牛、山羊精子分离的方法,其中分离X、Y精子的准确率达85-95%,分离速度达500个/秒,其成果具有国内领先水平,并正在申请相关专利。
3、精子分离后的人工授精
冷冻分离精子与新鲜分离精子授精后的怀孕率没有差异;
在授精剂量对比试验中,有结果显示,分离冷冻精子的授精剂量为100~150万精子数与300万的怀孕率也没有差异;
一般而言,冷冻分离精子授精后的怀孕率约为对照组的80%~90%;
用X精子授精后所产下犊牛的性别准确率为83%,而Y精子为90%。
4、精子分离后的体外受精
英国剑桥动物生物有限公司(ABC)最早于1993年开展用分离精于进行牛IVF研究并获得成功.
单精子胞质内注射(ICSI)也是IVF的另一种选择。此法对于充分利用由于分离数量较少以及活力可能降低的分离精子来说意义更大。
5、分离精子在人临床上的应用
美国弗吉尼亚州的遗传与体外受精研究所(Genetic & IVF Institute,Virginia)已率先进行分离人精子的研究和临床应用。其目的:一是防止与性别有关联的遗传疾病;二是平衡家庭中的性别比例。
6、分离精子在畜牧业上的应用
分离精子的平均怀孕率为52%,而非分离的最组照56%。 目前,分离精子市场处于供不应求的状况。
目前分离精子市场处于供不应求的状况,分离精子的销路:其一是销售给牧场主,由牧场自行AI;其二是该公司为其下属农户的供体牛作超排处理后进行AI或活体采卵后IVF。
四、胚胎性别鉴定
鉴定移植前胚胎性别是受精后对后代进行性别选择的一种方法。因为在自然条件下,公母的性比例接近50:50,当选择一种性别胚胎时,必然弃掉另一半的性别胚胎.
胚胎性别鉴定的方法有多种,如性染色质鉴定法、染色体组型鉴定法、雄性特异抗原鉴定法、细胞毒性鉴定法、免疫荧光定法和PCR鉴定法等。
五、应用前景
AI、ET、IVF和性别控制等四大繁殖新技术的相结合,对畜牧业生产的发展将起到无可估量的作用和产生极其深远的影响。
如将性别控制技术应用于动物克隆和转基因技术之中,毫无疑问,整个生物工程将按照人们的意愿更快更有效的发展和应用。
第五节 胚胎干细胞技术 Embryonic Stem cells (ES cells)
一、概述
哺乳动物胚胎干细胞(embryonic stem cells, ES细胞) 一般是指从附植前胚胎内细胞团(ICM) 或原始生殖细胞(PGCs)经体外分化抑制培养分离出来的具有全能性和多能性的细胞。
ES细胞是由Evans和Kauf-man1981年首次从延迟小鼠囊胚中分离出来的多能性细胞,当时称之为EK细胞。以后称之为胚胎干细胞。
ES细胞的特点:
ES细胞具有胚胎细胞的特性,在形态上表现为体积小、核大,核仁突出,培养时呈克隆状生长;在功能上,ES细胞具有发育的全能性,即具有分化为成年动物体内任何一种细胞类型的能力。
ES细胞具有细胞系的特征,在饲养层上能维持未分化状态并实现自我更新。因为可无限增殖,也可冷冻保存。
二、ES细胞分离培养的基本程序(P288-290) 自学
三、ES细胞的应用前景 (书P290)
ES细胞在哺乳动物个体发生发育规律的研究中极有价值的工具;
ES细胞是研究细胞分化的理想手段;图
ES细胞是研究基因功能的首选细胞;
ES细胞作为生产转基因动物的主要途径之一;
ES细胞治疗技术将引起一场医学革命;
ES细胞可用于研究细胞癌变机理和新药物的筛选。
第六节 动物克隆 Animal cloning
一、概述 P291
(一)“克隆”的定义
动物克隆:是指由一个动物经无性繁殖(asexual reproduction)或孤雌生殖而产生的多个具有与亲本相同遗传信息的同质性后代,包括孤雌激活生殖、卵裂球分离与培养、胚胎分割以及核移植等。
胚胎分割:人为的将早期胚胎分割成两个或几个,然后移植给受体母畜可以获得一卵双胎甚至多胎。
克隆动物:通常将所有非受精方式繁殖所获得的动物均称为克隆动物,将产生克隆动物的方法称之为克隆技术。
根据供体细胞核的来源分为:胚胎细胞克隆和体细胞克隆
细胞核移植(nuclear transplantation or nuclear transfer,NT,记忆):是指通过特殊的人工手段,以显微操作、电融合、复合活性化处理等技术为主线,将发育不用时期的胚胎或动物体细胞核,移入到除去单倍染色体DNA的成熟的未受精的卵母细胞中,进行体外重构、体外培养、胚胎移植,从而达到扩繁同种基因型动物种群的目的。
核供体细胞:被移植的细胞核
受体卵细胞质:接受和供体细胞的成熟的未受精卵母细胞质
核供体细胞(广为应用):①初期胚胎细胞;②ES细胞);③各种体细胞:如胎儿成纤维细胞,乳腺细胞,皮肤细胞(耳、成体、胎儿),肌肉细胞,卵丘细胞,内脏细胞(肝、脾、心、肺、肠、舌);④生殖系列细胞:PGCs、精母细胞、足细胞和精巢细胞。
(二)动物克隆研究的历史和现状
见幻灯。
二、细胞核移植的方法
(一)核供体细胞的准备:胚胎细胞、体细胞、ES细胞
1、胚胎细胞作为核供体
先用1%的链酶蛋白酶或pH2.5的台氏液去掉透明带,再用机械吹打或酶消化发使其分散为单个游离的卵裂球。一般选择16~32-细胞期或晚期桑椹的胚胎细胞较为合适。
2、体细胞作为核供体
经0.25%胰蛋白酶+0.1%EDTA消化后,将细胞接种培养于DMEM 。之后放入5%CO2培养箱中培养,待细胞长至70%~80%时进行传代。传代3~8代的细胞用于核移植。
细胞周期调控:血清饥饿法。即用含0.5%血清的培养液饥饿培养已形成单层细胞的体细胞3~5d,使其诱离生长周期而静止在G0期。
3、胚胎干细胞作为核供体
ES细胞既具有胚胎细胞所不具备的数量优势,又具有体细胞所不能保持的低分化。胚胎干细胞是全能的,在一定条件下,它可以分化成各种功能细胞。
(二)受体卵母细胞的准备
大量实验表明,MⅡ期卵母细胞适用于所有的供体核,目前基本上都采用去核的MⅡ期卵母细胞作为受体胞质。
受体卵母细胞在核移植前需要进行去核。
目前常用的去核方法有如下几种:盲吸法,荧光引导去核法,微分干涉及极性显微镜去核法,离心去核法,化学试剂去核法,末期去核法,吸引法去核,挤压法去核,点击法去核
(三)移核
1、带下注射移核法;2、卵母细胞质内注核法
(四)细胞融合系统: 1、化学法;2、仙台病毒法; 3、电融合法
(五)激活系统
1、化学激活
(1)7%乙醇:处理时间5~7min
(2)离子霉素:4umol/L,5min
(3)钙离子载体(A23187):5umol/L,5min
(4)6-DMAP:1.9~2.0mmol/L;3~5h或更长
(5)星形胞菌素:2umol/L;15~30min
2、电激活
(六)核移植重构胚的培养
1、体内培养:用琼脂包埋,移入暂时的中间受体(如羊、兔)的输卵管内,培养4~5d后,然后回收胚胎进行移植。
2、体外培养:重组胚激活后,在现有的胚胎体外培养系统中进行培养。
(七)继代细胞核移植
又叫连续细胞核移植,即将核移植胚胎的卵裂球分开,作为供核细胞,再进行连续多代的核移植,以便从一枚胚胎得到更多的克隆胚胎。
(八)克隆胚胎的移植先做同期发情处理,然后将胚胎移到受体牛的黄体侧子宫角。一般移植2-3枚克隆的优
质胚胎,以保证受胎率。
三、影响核移植效果的主要因素(自学,P297)
四、核移植的应用前景(298-299)
(一)扩大优良畜种和稀有动物的数量
(二)提高转基因动物效率
(三)核-质间互作关系的研究
(四)克隆技术的医学价值
治疗性克隆:通过体细胞核移植并培育到囊胚期,并从这个囊胚分离出ES细胞,体外定向诱导分化成有特定功能的细胞,就能为需要的病人提供不具有排斥反应的细胞、组织和器官。
第七节 嵌合体 Chimera(自学)
嵌合体动物:指由2个以上不同的受精卵或3个以上的配子相结合,有不同基因型的细胞群所构成的复合体。
嵌合体动物制作方法:
集合(凝集)法:在卵裂阶段使2个以上的胚胎发生粘着和结合。
注入法:在临近着床的胚泡期,用显微操作方法将另一个体的细胞注入到囊胚腔中。
研究现状:
家畜的嵌合体不但已在个体间和品种间取得成功(绵羊、牛等),而且在异种间也得到了活的后代,如绵山羊人工嵌合体,该技术对遗传学研究具有重要意义,塑造特异性状的新奇物种,从而为动物园展示了新的前景,嵌合体也被用来研究免疫学系统的机理。
第九节 转基因动物 Transgenic Animal
一、概述
1980年,Gordon应用显微注射法首次成功地将重组的外源DNA直接注入小鼠受精卵雄原核中,获得了携带外源基因小鼠。Gordon和Ruddle(1981)将外源基因导入小鼠实验中,首次将带有外源基因的小鼠称为转基因小鼠(transgenic mice)。
1982年Palmiter将大鼠的生长激素基因用微注射方法导入小鼠的受精卵中获得巨型小鼠(supermouse),从而在理论上和实践意义上都将转基因技术提高一步,引起生物学界极大的关注,为基因工程育种提供诱人的前景。
转基因技术:用实验室方法将所需要的目的基因导入动物的受精卵,使外源基因与动物本身基因整合在一起,在动物发育过程中表达,并能稳定地遗传给后代的技术。
在基因组中稳定地整合有人工的外源基因的动物称转基因动物(transgenetic animal)。
目前,我国在转基因动物的研究领域,已获得了转基因小鼠、转基因鱼以及转基因猪、转基因羊、转基因牛、转基因鸡等家畜、家禽。
二、转基因动物的应用
1、改善动物生产性能
肉牛“双肌”基因,绵羊多胎基因,GH促进生长发育
2、抗病育种
将阻断猪瘟病毒复制的基因转进去—获得抗猪瘟病毒的转基因猪
3、生产有特殊经济价值的药用蛋白
作为乳腺反应器,或者说生物反应器
4、利用转基因猪生产人类所需要的器官
转基因动物技术的发展可以将携带人类免疫系统基因的转基因猪,作为给人类进行异种器官移植的供体。
5、基因治疗
从基因角度讲是用正常功能基因区置换或增补有缺陷的基因,从治疗角度上讲是将新的遗传物质转移到某个体的细胞中获得治疗效果。
三、制备转基因动物的基本程序
1、转基因的设计和构建
目的基因
2、培育
将目的基因转入-培养-产下后代
3、检测
是否是转基因动物
四、转基因技术——转入外源基因方法
(一)磷酸钙沉淀法:
(二)电脉冲法
(三)细胞融合法
(四)显微注射法-微注射法
(五)精子载体法
(六)生殖细胞转染法
(七)逆转录病毒介导法
(八)细胞核移植法
第十三章 动物的繁殖力
第一节 繁殖力的概念与主要指标
繁殖力(fertility):是动物维持正常繁殖机能、生育后代的能力。对于种畜,繁殖力就是生产力。
公畜繁殖力:决定于其所产精液的数量、质量、性欲、与母畜的交配能力。
母畜繁殖力:决定于性成熟的迟早,发情表现的强弱,排卵的多少,发情的次数,卵子的受精能力,妊娠期,哺育仔畜的能力等。
二、 评定繁殖力的主要指标
(一)牛繁殖力的主要指标
1、情期受胎率:表示妊娠母畜数与配种情期数的比率。
情期受胎率(%)=妊娠母畜数÷配种情期数×100%
2、第一情期受胎率:表示第1次配种受胎母畜数,占第一情期配种母畜总数的百分率。包括青年母牛第1次配种或经产母牛产后第1次配种后的受胎率。
第一情期受胎率(%)=第一情期受胎母畜头数÷第一情期配种母畜总数 ×100%
3、总受胎率:年内妊娠母畜数占配种母畜数的百分率。
总受胎率(%)=年受胎母畜数÷年配种母畜数×100%
4、不返情率:指配种后一定时间内未再表现发情的母畜头数占配种母畜总头数的比率。
不返情率(%)=配种后未再发情的母畜数÷总配种母畜数×100%
5、受胎指数 又称配种指数,指每次受胎所需的配种次数。
受胎指数(%)=配种总次数÷受胎头数×100%
6、繁殖率:指本年度内实繁母牛数占应繁母牛数的百分率。
繁殖率(%)=年实繁母牛头数÷年应繁母牛头数×100%
=本年度内出生仔畜数÷上年度终适繁母畜数X100%
7、平均胎间距:又称产犊指数、产犊间隔,为两次产犊之间相隔时间,是牛群繁殖力的综合指标。
平均胎间距(%)= ∑胎间距÷ n ×100%
其中:n—头数;胎间距—当胎产犊距上胎产犊的间隔天数;∑胎间距—n 个胎间距的合计天数。
8、流产率:指流产的母畜数占受胎母畜数的百分率。
流产率(%)=流产母畜头数÷受胎母畜头数×100%
也适于猪、马和羊等。牛应统计妊娠未满7个月龄的死胎。
9、犊牛成活率:指出生后3个月时犊牛成活数占产活犊牛数的百分率。
犊牛成活率(%)=生后3个月犊牛成活数÷总产活犊牛数×100%
(二)猪繁殖力的主要指标
情期受胎率、总受胎率、流产率等与牛相似。
1、窝产仔数:指某一品种或某一场内产仔总数与产仔总窝数之比。
窝产仔数(头)=产仔总数÷产仔窝数×100%
2、产仔窝数:指一群母猪在一年内平均产仔窝数。
产仔窝数(窝)=年内分娩总窝数÷年内繁殖母猪数×100%
3、仔猪成活率:断奶时活仔猪数占出生时活仔猪数的百分率。
仔猪成活率(%)=断奶时成活仔猪数÷出生时活仔猪数×100%
(三)羊繁殖力的主要指标
基本上与牛、猪相同。
1、产羔率:指产活羔羊数与参加配种母羊数的比率。
产羔率(%)=产活羔羊数÷参加配种母羊数×100%
2、双羔率: 产双羔的母羊数占产羔母羊数的百分率。
双羔率(%)=产双羔母羊数÷产羔母羊总数×100%
3、成活率:分断奶、繁殖成活率两种,用以反映羔羊成活的成绩及反映适繁母羊产羔成活的成绩。
断奶成活率(%)=断奶成活羔羊数÷产活羔头数×100%
繁殖成活率(%)=年内成活羔羊数÷产活羔头数×100%
三 、动物的正常繁殖力
(一)牛的正常繁殖力指标
1、情期受胎率 40%~60%
2、总受胎率 75%~90%
3、年繁殖率 60%~85 %
4、第一情胎率 45%~65%
5、产仔间隔 12~18个月
6、双胎率 3%~4%
(二)猪的正常繁殖力指标
1、第一情期受胎率 60%~90%
2、总受率 85%~95%
3、年产窝数 1.8~2.2
(三)羊的正常繁殖力指标
母羊正常繁殖力因品种、饲养管理、生态条件的不同等而有差异。
绵羊:大多1年1产或2年3产。其中湖羊、小尾寒羊可年产2胎,双羔、三羔的比率很高,4羔也较常见,个别还有产6羔的。
山羊:一般每年产羔1 ~ 2胎,每次产羔1 ~ 3只。
不同品种繁殖力的差异是自然选择和人工选择的结果,通过选种能有效地提高绵羊的多胎性。
第二节 影响繁殖力的因素(自学)
一、遗传因素
二、环境因素
三、营养因素
四、生理因素
五、管理因素
第三节 繁殖障碍
一、繁殖障碍的种类及发生的原因(自学)
二、雄性动物的繁殖障碍(常见)
三、雌性动物的繁殖障碍(常见)
四、危害生殖的传染病(自学)
二、雄性动物的繁殖障碍
(一)生精机能障碍
(二)射精机能障碍
(三)受精障碍
(四)副性腺机能障碍(自学)
(五)雄性动物繁殖障碍的检查(自学)
(一)生精机能障碍
1、隐睾
无有效治疗方法,只能淘汰。马、猪、犬等常见。
2、睾丸发育不全
多由于性成熟前缺乏营,睾丸的内分泌活动受到影响,生殖上皮发生永久性损伤,致使睾丸发育阻滞。睾丸重量、体积仅有正常情况1/3~1/2,附睾也小。
3、睾丸变性
指睾丸发育完成后,因营养障碍、高温环境、病原微生物侵袭、热性病、年老、机械损伤等,发生退化变性。
炎热夏季引起的睾丸变性,在短时间内出现异常现象,但炎热过后,变性即可逐渐消失,精子活力也相应恢复正常。
4、睾丸炎
是由布氏杆菌、放线菌等传染及侵袭引起的,还可能因外伤、出血、或由外围的炎症继发。患睾丸炎的睾丸通常发生肿胀、发热、充血。
(二)射精机能障碍
1、性欲缺乏 又称阳痿, ♂配种或采精时性欲差,阴茎不能勃起,不引起性反射。
2、交配困难、爬跨、插入、射精困难等,均引起交配失败。
3、性行为异常
饲养管理不当或性器官疾患等,引起性行为异常。主要有自淫、早勃、性机能亢进和衰退。
(三)受精障碍
1、精液品质不良
主要表现在精子活率、密度过低,畸形率高,是引起受精障碍的主要原因。营养、配种频率、季节、疾病以及处理精液的技术均是引起精液品质不良的因素。
2、附睾、输精管与副性腺病理
常见的有附睾炎、附睾萎缩、输精管壶腹炎等。
3、染色体畸变
包括性染色体、常染色体畸变。如克氏综合症,嵌体、镶嵌体、罗伯逊易位及常染色体收缩。导致受精率和繁殖力均下降。
(四)副性腺机能障碍(自学)
1、精囊腺疾病
2、前列腺疾病
三、雌性动物的繁殖障碍
(一)先天性障碍(自学)
(二)卵巢机能障碍
(三)受精障碍(自学)
(四)生前死亡(自学)
(五)生殖器官病理
(二)卵巢机能障碍
1、卵巢机能不全
是由于卵巢的机能暂时受到干扰,使卵泡不正常的生长、发育、成熟和排卵,导致乏情和发情周期紊乱。临床上表现为卵巢静止和卵巢萎缩(Ovarian atrophy)。
卵巢静止:卵巢上无卵泡,也无黄体,卵巢处于静止状态,母畜乏情,如长期得不到治疗,可发展成卵巢萎缩。
卵巢萎缩:卵巢体积缩小、质地硬化,无活性,性机能减退。有时是一侧,有时是两侧卵巢都发生萎缩及硬化。发情周期停止,长期不孕。
病因:主要是体质衰弱,年龄大,加上饲养管理不当,易使卵巢发生萎缩;二是卵巢疾病的后遗症,如卵巢炎、囊肿继发的后遗症。高产奶牛更容易发生卵巢萎缩。
治疗:改善饲养管理条件;按摩卵巢和子宫;激素治疗。
2、卵泡萎缩及交替发育
都是卵泡不能正常发育成熟、排卵,多发生在泌乳量高、体质衰弱及长期饲养在寒冷地区的奶牛及黄牛。在早春发情的马、驴也常见此病。
主要病因:气候、温度的影响。季节性发情动物由非繁殖季节到繁殖季节,性腺一时未能适应变化的环境;长期在寒冷地区饲养的奶牛及黄牛,牛舍温度低,保温条件差,气温变化大,饲料单纯,营养成分不足,运动不够等都引起卵泡发育障碍。
治疗:随着气温的变化,改善饲养管理,增加运动。可用FSH、hCG和PMSG治疗。
3、卵泡囊肿
未排卵的卵泡变性,卵泡壁结缔组织增生,卵细胞死亡,卵泡液增多,卵泡体积增大形成卵泡囊肿。
病因:主要是FSH、LH分泌不足,使卵泡过度发育,不能正常排卵而形成大的囊泡。也有的因卵巢不断产生新的卵泡而形成多个小囊肿。奶牛多发生在产后及4~6胎的泌乳高峰期,马发生在初春季节。
症状:发情症状强烈,精神高度表现不安、哞叫、拒食、追逐和爬跨其他母畜,形成“慕雄狂”。由于不能排卵,所以发情持续期长。如持续时间过久,由于卵泡壁变性,不再产生雌激素,母畜即不表现发情征状。
治疗:在早期应注射LRH-A2或LRH-A3,促使其成熟后排卵。后期应注射LH,促使排卵或黄体化,剂量200~400IU,对壁厚的卵泡囊肿可一次注射氯前列烯醇0.4mg促使破裂排卵。
4、黄体囊肿
一是成熟的卵泡未能排卵,卵泡壁上皮黄体化形成的,叫黄体化囊肿。二是排卵后由于某些黄体化不足,在黄体内形成空腔,腔内聚积液体而形成黄体囊肿。它产生大量孕酮,抑制促性腺激素分泌,致使卵巢中无卵泡发育,雌性动物不发情。
直肠检查时,黄体囊肿大(7~15cm),壁厚而软,不那么紧张。但临床上往往将成熟卵泡、卵泡囊肿及黄体囊肿相混淆。
治疗:(1)肌注黄体酮,剂量50~100mg隔3~5天1次,连用2~4次效果良好。(2)肌注LH:马300~400IU,驴、牛100~200IU,如果用后1周未见好转,可再用第二次。用药后可促进黄体进一步黄体化,体积逐渐缩小。
5、排卵延迟(Dalayed ovulation)
排卵时间向后拖延,致使卵子老化而失去受精能力。奶牛在寒冬、黄牛在配种季节和初情期发生此病较多。主要是垂体分泌LH不足而致;气温过低、营养不良、奶牛挤奶过度、役畜过度使役均可引起。
治疗:注射LH;或一次性注射hCG同时人工授精。
6、卵巢发育不全
卵巢体积特别小。猪的卵巢在3g以下(正常者5g 以上),奶牛的卵巢小到玉米粒大。由于卵巢发育受阻,影响了甾体激素分泌,使生殖器官发育不良。如子宫细小,有时阴道和阴门也非常狭小。
病因:性成熟之前饲养管理不当,营养不足,发育受阻,特别是影响了卵巢发育及下丘脑-垂体-性腺轴系建立。
治疗:加强饲养管理;异性刺激;PMSG、hCG、FSH和LH和雌激素处理。
7、持久黄体
家畜在发情或分娩后,卵巢上长期不消退的黄体,称持久黄体。卵巢无卵泡生长发育,母畜乏情。牛一般体质较差。直检时,黄体侧卵巢较大(2~4cm),突出于卵巢表面,呈蘑菇状,质地较硬。子宫松软下垂,稍粗大,触诊时无收缩反应,两子宫角不对称。
病因:饲养管理不当:饲料单纯、运动不足、泌乳过多使母畜体质下降,性机能减退,以致黄体不能按时消退成为持久黄体。
子宫疾病继发症:如子宫内膜炎、子宫积液(脓),胎衣滞留,早期胚胎死亡,子宫复旧不全,都会影响前列腺素的合成和分泌,因此黄体持久存在。
治疗:首先应消除病因;使用前列腺素或其合成类似物,应用后绝大多数可在3-5d内发情,配种并能受孕。
(五)生殖器官病理
1、卵巢炎
分急性、慢性两种。急性卵巢炎多数是由于子宫、输卵管或其他器官的炎症引起。在某些情况下,如对卵巢进行按摩,对囊肿进行穿刺,病原微生物经血液、淋巴进入卵巢感染而发生。
直检时,患侧卵巢体积肿大(2~4倍),呈圆形,柔软而表面光滑,触之有疼感。卵巢上无黄体、卵泡。当急性炎症转为慢性时,卵巢体积逐渐变小,质地有软有硬 ,表面高低不平。触诊时有时有轻微疼痛。
急性期患畜表现精神沉郁,食欲减退,甚至体温升高。慢性期无全身症状,发情周期往往不正常。
治疗原则:
急性期:用大剂量抗生素(青、链霉素)及磺胺类药物治疗;同时加强饲养管理,以增强机体抵抗力。
慢性炎症期:按摩卵巢,同时结合药物及激素治疗。
2、输卵管炎 多见于牛、猪,有时也见于马。直接危害精子、卵子和受精卵,导致不孕。在急性输卵管炎,如果输卵管阻塞,粘液或脓性分泌物聚积,触压呈现波动;慢性输卵管炎,输卵管壁增厚,直检触摸如绳索状。
原发性轻症的输卵管炎及时治疗会痊愈,有生殖能力。
继发性输卵管炎,特别是由于分泌物增多发生粘连而造成阻塞的难以治愈。如患单侧时可能有生殖能力,两侧时往往失去生育能力,应及时淘汰。
治疗:多数是采取1~2% NaCl溶液冲洗子宫,再注入抗生素、雌激素,以促进子宫、输卵管收缩,排出炎性分泌物,使输卵管、子宫得到净化,恢复生育能力。在输卵管发生轻度粘连时,采取输卵管通气法,有时也能奏效。
3、子宫内膜炎
子宫内膜炎是子宫粘膜发生的炎症,是母畜不育中常见的原因,多见于牛、马,特别是奶牛,其次是羊和猪。直接危害精子生存,影响受精以及胚胎的发育和附植,破坏胎儿与母体间的联系,甚至损害胎儿,引起胎儿死亡而发生流产。
病因:主要是人工授精、分娩、助产时操作不慎或消毒不严,使子宫受到损伤或感染引起。也继发于胎衣不下、子宫弛缓、子宫颈炎、阴道炎等。本交时,公畜生殖器官的炎症也能传给母畜而发生子宫内膜炎。常见有隐性、粘液性、粘液性脓性、脓性四种。
诊断:主要是根据回流液的性状作诊断。如回流液见有蛋白样或絮状浮游物即可确诊。
防治:给予全价饲料,增强抵抗力,促进子宫机能恢复。
治疗:有局部疗法、子宫内直接用药两种方法。
治疗原则:①首先确诊炎症的性质:用无刺激性溶液冲洗子宫,根据回流液的性状,结合实验室确诊,拟定治疗方案。②先冲洗后给药:对于粘液性脓性或脓性子宫内膜炎,或子宫积液(脓),先用刺激性洗液冲洗干净后,再给药。以使药物直接作用于粘膜,更好地发挥药效。③结合给予子宫兴奋剂:如雌激素、前列腺素类似物,使子宫兴奋,腺体分泌增强,改变局部的血液循环,有利于子宫内膜修复和子宫净化,这对脓性炎症、积液(脓)及子宫弛缓的病例尤为重要。④洗涤液和洗涤器械一定要彻底消毒,防止重新感染。⑤治疗彻底:对于较严重的病例,要适当增加治疗次数或疗程数,合理安排治疗的间隔时间,保证药效持续发挥作用,方能收到满意效果。
4、子宫积水
发生粘膜性子宫内膜炎后,如果子宫颈阻塞,粘液性分泌的不能排出,逐渐积聚,形成子宫积水。直检子宫有明显的波动感。 多发生于牛。
5、子宫积脓
发生子宫脓性内膜炎后,脓性分泌物不能排出,造成子宫积脓,直检子宫体积显著增大。多发于牛。
6、子宫颈炎
它是子宫粘膜及深层的炎症,多数是子宫炎和阴道炎的并发病,在分娩、手术助产、自然交配和人工授精的过程中感染所致。炎性分泌物直接危害精子的通过和生命,造成不孕。见于各种家畜,牛最易发生。
7、子宫弛缓
畜空怀时,子宫部分或完全地失去收缩机能和紧张度。多发生于年老经产母畜,特别是乳牛。由于紧张度和收缩力差,配种后精子较难达到受精部位,影响受孕。
8、阴道炎
是阴道粘膜、前庭及阴门的炎症,多因胎衣不下、子宫炎及子宫或阴道脱引起。影响交配、受孕及分娩。用收敛或消毒药液冲洗阴道。
第四节 提高繁殖力的措施(自学)
一、加强选种
二、确保正常的发情生理机能,增加母畜有效排卵数
三、保证生产优良品质的精液
四、准确地发情鉴定和适时输精
五、减少胚胎死亡和流产
六、加速繁殖新技术的研究和推广应用
七、延缓夏季热应激