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大型家畜体外受精分析及未来发展

2020-11-09 112 上传者：管理员

摘要：笔者综述了包括体外受精在内的各种家畜胚胎体外生产的发展和具体困难，主要集中在牛、猪上。通常在生产动物中，重点不是克服繁殖失败，而是通过选择最有遗传价值的个体和增加这些个体的后代数量来促进遗传进步。有了物种比较知识，我们了解卵母细胞最终成熟、受精和早期胚胎体外发育各个方面背后机制的可能性将会增加。

关键词：
体外成熟
体外生产
卵母细胞
家畜
胚胎
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1、概述

体外卵母细胞成熟（invitrooocytematurationIVM）、体外受精（IVF）和体外胚胎培养（invitroembryocultureIVC）的过程统称为体外胚胎生产（invitroembryoproductionIVP）。在普通的家畜中，我们通常从卵巢中提取未成熟的卵母细胞，要么是在正常的去势后，要么是在活体动物的取卵（ovumpick-upOPU）过程中，要么是在动物死亡后（屠宰、安乐死或致命创伤）。在实验环境中或在一些商业IVP公司内，体内成熟过程可能会发生。由于动物卵巢在大多数国家被认为不适合人类食用，他们是肉类行业的一种废物，很容易从屠宰场中大量回收新鲜的动物卵巢。宠物的例行阉割或绝育/割礼是根据主人的明确意愿和兽医的建议进行，原因包括防止不想要的后代产生以及与完整动物的荷尔蒙行为有关的性情或行为的变化[1]。在大多数兽医诊所，每天都会进行常规的去势，这里的卵巢也被当作废物丢弃，可以收集起来用于静脉注射[2]。无需使用研究动物就可以相对容易地获取大量卵巢，这使得像牛和猪这样的物种成为试管内注射研究的完美候选者，范围从体外培养基测试和方法改进到对在人类和我们环境中发现的环境污染物等新出现的风险物质进行的对照试验[3,4]。然而，通过使用这些废弃的卵巢，不可能控制在研究动物中可能出现的周期性或卵泡生长。由于大多数家畜存在连续的卵泡波[5]，卵巢总是含有卵丘卵母细胞复合体（cumulusoocytecomplexesCOCs）。因此，通常的方法是提取相对不成熟的COCs，并在体外进行最终的成熟。

2、牛的体外受精研究

如今牛体外受精产业正在高速发展，根据国际胚胎移植协会（IETS）的数据，2017年全世界生产了近100万个可移植的体外生产牛胚胎，与2016年仅生产了大约50万个牛胚胎对比，有了显著增长。其中大部分移植是在巴西进行的，紧随其后的是美国。在欧洲，大约有50000个试管受精胚胎移植，其中大部分是在俄罗斯进行的，其次是荷兰、西班牙、德国和法国。2017年，全世界胚胎移植（包括体外受精胚胎和体内衍生胚胎）总数超过150万[6]。

OPU已被改良并成功地用于牛，这项技术在牛身上得到了支持，操作者可以通过戴着手套的手将卵巢移到牛直肠的正确位置。卵母细胞回收是IVP和ET（内皮素）[6]的主要技术。在乌普萨拉的瑞典农业科学大学已经进行了广泛的研究，以调查重复的OPU训练对小母牛的动物福利影响[7]，唯一的负面经验是需要常规的硬膜外麻醉。

尽管人类使用的许多技术在牛身上都非常有效，但卵胞浆内单精子显微注射技术（ICSI）手术仍然远未成功，可能是因为在注射精子后没有出现卵母细胞的自发激活[8]。但这种操作在牛身上很有效，这与其他形式的显微操作形成了鲜明对比。用于性别鉴定和（或）基因分型的牛胚胎微操作越来越普遍，2017年检测了约10000个胚胎（37个）。自2017年以来，这一数字可能有所增加，因为很快就可以获得更多相关的遗传信息，用于选择牛的最佳可能性状。这种快速遗传进展的可能性也增加了IVP在牛中的应用。

3、猪的体外受精研究

对于猪胚胎的体外生产，还有很多问题需要克服。猪卵母细胞体外成熟失败可能与多精子状态有关，但也有人提出了其他因素，如卵带反应的改变，以及体外受精过程中的温度。且猪IVP有一个2天的成熟过程，很可能存在多种条件影响卵母细胞的成熟。猪的IVM使成熟到MII期的卵母细胞比率相对较高，在75%～85%之间，但不幸的是，多精子比率可以达到50%～70%[2]。由于猪多精子胚胎可以分裂并发育到囊胚期，因此作为正常胚胎，必须通过对原核的研究来评估多精子。如果卵母细胞是单精子的，大约80%可以达到囊胚期。最近这一领域的研究主要集中在以各种方式选择精子以避免多精子。ICSI在猪身上的应用取得了一些成功，从而完全绕过了多倍体问题。

猪卵母细胞和胚胎除了多精子问题外，对低温非常敏感。猪胚胎在移植前不可能低温保存，因为如果温度降到10℃以下，它们都会受到不可逆转的损害。此外，与其他哺乳动物相比，猪卵母细胞和胚胎对冷冻保存非常敏感，可能是因为存在大量的脂质。

4、体外受精相关问题研究

奶牛患子宫内膜炎与病原微生物感染、子宫内膜损伤、胎衣不下、年龄等很多因素有关。对子宫内膜炎进行诊断需要进行详细的直肠和阴道检查，必要时采用实验室检查更好地进行诊断。子宫内膜炎的治疗方式很多，无论采用哪种方式，首先要做的是对牛舍进行全面消毒，改善卫生，使病牛远离病原微生物，否则会导致二次感染。提高饲养管理水平，饲料配比均衡，多晒太阳多运动，提高免疫力和子宫收缩力。其次再进行药物使用，抗菌药物是治疗子宫内膜炎应用最广泛且效果也较好的方法之一，但是使用时要注意药物的耐药性，需要搞清楚病原菌种类，针对性用药，联合使用。另外，规模化牛场应加强奶牛围产期卫生保健，奶牛的大部分疾病都发生于围产期，因此，保证胎儿正常生长，和使奶牛恢复身体机能、营养摄入充足，对于预防奶牛产后发病极为重要。

5、未来发展

结合胚胎活检进行基因组选择和胚胎的超低温保存已经形成了一个非常有效的程序，可以迅速提高基因组价值，这一过程以前花费了数年时间。上述基因组编辑技术也已被应用到牛身上，取得了良好的效果。这些技术可能有助于我们了解和改善牛的遗传特性，以及生产健康的牛，为我们提供牛奶中的生物医用蛋白质。与猪一样，牛卵母细胞体外成熟和早期胚胎发育是人类有价值和敏感的模型，例如：用于研究环境污染物的生殖影响[1]。

为了使更多的物种能够保持遗传多样性，必须加强和发展IVP系统。在开发新方法时，还需要更好地跟踪对后代的影响。在引进新技术（包括改变培养基成分）时，应始终评估动物福利。最终的目标是开发IVP系统，以产生与在体内受孕和发育的胚胎和后代没有区别的胚胎和后代。

戴天舒,王宁.大型家畜体外受精研究进展[J].现代畜牧科技,2020(11):59-60+67.