化学绝育在雄性犬上的应用

刘 昕,陈丹阳,郭肖兰,赵伟刚,张 婷,王凯英,幺乃全,徐 超*

(1.中国农业科学院特产研究所,吉林长春 130112;2.吉林农业大学动物科学技术学院,吉林长春 130118)

犬与人类的生活密不可分,全球犬的数量约为10亿只,其中流浪犬数量约占全球犬数量的75%[1],流浪犬数量迅速增加导致一些发展中国家产生了严重的生态威胁现象,造成这种现象的原因有饲主放养、流浪犬之间交配繁殖、恶意弃养等。流浪犬可作为各种人兽共患疾病的宿主和载体,并增加疾病向人类、牲畜和野生动物等群体输入的可能性,严重威胁着农村和城市的公共卫生安全[2]。诸多国家已经尝试了各种政策来控制流浪犬的数量。绝育是在保证生存条件下的一种从根本上控制动物数量的有效手段[3-4]。现阶段雄性犬绝育方式主要有手术和非手术两种。手术绝育是采取摘取睾丸及附睾等生殖器官的方式来实现永久性绝育。非手术绝育是通过向动物睾丸头部、尾部和内部等注射介质(激素、化学试剂等),使之不能产生精子[5]。与手术绝育相比,非手术绝育对资金、环境以及人员的要求相对宽松[6],现已广泛用于犬类群体去势。迄今为止采用的化学绝育试剂主要包括氯化钙溶液[2]、高渗氯化钠溶液[5]、葡萄糖酸锌[7]、丁香油[8]、植物提取物[9]、乳酸[10]、精氨酸锌[11]和甘油[12]等。本文主要对雄性犬的化学试剂绝育方法进行论述,旨在为后期化学绝育的选择提供参考。

1 氯化钙注射绝育

生殖器官注射化学试剂是一种很有前途的非手术绝育方法[3]。氯化钙是一种广泛的化学绝育试剂,已在猫[4]、犬[5]、大鼠[13]和驴[14]等获得初效。睾丸内注射氯化钙会加快生精小管、睾丸网和附睾血液流动速度,导致睾丸内部发生实质性变化从而达到绝育的效果,但也会引发睾丸肿胀、睾丸疼痛、阴囊溃疡等一系列的副作用,短期内即可减轻或消除。不同种类稀释液对注射后的效果也会有所不同,酒精和利多卡因稀释氯化钙处理均能减小睾丸体积[3],血清睾酮出现明显降低,但是利多卡因稀释液在后期的检测中还有少量精子的存在[2]。处理浓度对睾丸也会有不同影响,酒精稀释的10%氯化钙溶液仅能引起轻微睾丸炎症,但不影响曲细精管生成精子和出现性行为;酒精稀释的20%氯化钙溶液处理后有明显的炎症反应,在6～12个月睾丸内部出现实质变性,且没有精子生成;酒精稀释的60%氯化钙溶液可在短期内使精子无法生成,但会引发睾丸溃烂和肿胀等副作用[3]。虽然高浓度的氯化钙溶液比低浓度的氯化钙溶液效果更好,但产生副作用的危害性较大。试剂常见注射部位有睾丸内部、睾丸头部、睾丸尾部、附睾头部及附睾尾部。睾丸内部注射氯化钙9个月内没有精子生成,血清睾酮含量无明显差异;睾丸尾部注射后1年,精子的数量也呈依赖性下降,睾酮的浓度降低70%;附睾头部注射后血清睾酮没有明显变化;从睾丸腹侧向睾丸尾部注射12个月后,血清睾酮水平降低了63.6%[15]。睾丸内注射氯化钙是一种经济有效的雄性犬绝育方法,但单次注射剂量及注射溶液浓度和稀释液的选择还需要进一步研究,还需注意氯化钙注射后引发的副作用和性功能恢复。

2 葡萄糖酸锌注射

葡萄糖酸锌溶液是一种能够引起睾丸变性和永久性不育的化学试剂,是美国食品和药物管理局(Food and drug administration,FDA)批准的雄性犬非手术绝育剂,其商品名称为Zeuterin,Zeuterin是葡萄糖酸锌用L-精氨酸中和制作而成,适用于3～10个月睾丸宽度在10～27 mm范围内的雄性犬。注射葡萄糖酸锌后15 d为急性炎症反应的初始期[7],多诱发雄性犬阴囊局部水肿、肿胀和坏死反应[16],注射后的2～5月生精小管和莱氏细胞出现完全纤维化,并且3～10月龄的幼犬绝育率高[17]。非成年犬注射后虽然会伴有副作用但是效果显著。在成年犬(3～4岁)的睾丸中注射葡萄糖酸锌也会导致生精小管萎缩和精子生成障碍[15]。注射后睾酮浓度变化存在差异[18-19],可能与给药次数、成分剂量、睾丸大小、受体年龄不同有关。据统计,注射后阴囊溃疡、睾丸坏死、睾丸炎症等不良反应的发生概率为1%～6%[18]。还有呕吐、厌食、嗜睡、白细胞增多和步态异常等副作用[9]。此外,葡萄糖酸锌(26.2 mg)与DMSO(0.5%)的联合使用也可对雄性犬有很好的绝育效果[20]。注射葡萄糖酸锌会对雄性犬的生育产生一定的影响,且已经有用于雄性犬绝育的试剂上市。虽然葡萄糖酸锌可以用于雄性动物的绝育,但通过对其遗传毒性和细胞毒性作用分析表明,高剂量(60 mm)会对动物构成致癌风险[20]。注射葡萄酸锌后与氯化钙不同的是,试验犬依然会出现发情行为,可能有勃起行为但不会产生精子[20]。注射不同浓度和不同位置都会引发副作用,注射葡萄糖酸锌会引起雄性犬的无精子状态,说明葡萄糖酸锌可能达到暂时绝育的目的,但需要在注射计量上做进一步试验,避免副作用发生。

3 丁香油注射

丁香油主要成分是丁香酚。丁香油在低浓度下具有抗病毒、抗氧化、镇痛和抗炎等多种生物特性,高浓度作为促氧化剂可导致组织损伤自由基的产生增加。丁香酚在体外对成纤维细胞、肝细胞、髓细胞和睾丸细胞等均存在细胞毒性[8]。雄性犬在睾丸内注射丁香油42 d后出现睾丸组织完全坏死、睾丸内生精小管间质纤维化和透明化、血清睾酮浓度降低等生殖细胞退化和结构改变,白细胞浸润到输精管和间质间隙中,可能是由于睾丸组织损伤或变性引起大量趋化因子的释放导致的[21]。雄性犬注射丁香油后对睾丸会产生一定的影响,相较于氯化钙,丁香油在注射后并没有出现疼痛和炎症的表现,这可能与两种药物的不同作用机理有关。氯化钙注射后导致正常睾丸实质被纤维组织取代、输精管结构完全紊乱[19]。而丁香油注射主要通过输精管萎缩和变性,从而导致睾丸内正常结构丧失,睾丸内生殖细胞大多通过解体后“冲洗”排出体内[22]。丁香油作为化学绝育试剂引起的睾丸结构变化相比于氯化钙来说更加温和,并且减少注射后的副作用,丁香酚具有一定的肝毒性,丁香油用于犬的绝育具有较高的研究价值。

4 高渗氯化钠溶液注射

氯化钠溶液是一种价格低廉、易于灭菌、配置简单的盐溶液。现已证明20%高渗氯化钠溶液在雄性猫[4]、牛、鼠[10]和犬[5]等动物上都有一定的绝育功效。20%高渗氯化钠溶液更适合非成年雄性犬绝育,注射24 h后非成年雄性犬睾丸肿大现象较成年雄性犬更严重,注射60 d后非成年雄性犬睾丸变硬,外部可观察到明显变小萎缩,内部呈现弥漫性坏死[5]。30%高浓度氯化钠溶液对5月龄犊牛的绝育效果亦不佳[23]。说明氯化钠溶液作用存在局限性,其绝育效果可能与动物年龄和药物浓度有关。除此之外在猫和大鼠上发现高渗盐水处理后的睾丸会出现免疫细胞的大量浸润,睾丸生精小管严重坏死,并且高渗氯化钠注射不会在生殖器官中带来gDNA片段化,这是细胞凋亡的关键特征[24]。氯化钠是否适用于成年雄性犬化学绝育,尚需深入探究,但对于非成年雄性犬注射高浓度氯化钠溶液具有一定绝育效果。高渗氯化钠溶液在成本、获取方式、安全性和副作用反应等,相较于其他化学试剂具有独特优势。

5 植物提取物注射

部分植物提取物可能具有调节雄性生育的能力[25]。印楝是一种常绿药用植物,其化学物质具有显著的避孕能力,其叶子具有杀精、抗炎、抗微生物和抗雄激素的成分[9]。印楝叶提取物在雄性犬睾丸内注射可引起输精管凋亡、睾丸实质性坏死、间质细胞退化、精子停止生成和生精小管的坏死和凋亡,并伴有血清睾酮水平的降低。同时,印楝叶提取物的凋亡效应和抗炎特性能够减轻绝育过程中带来的疼痛[25]。印楝叶提取物对雄性家兔也有类似绝育作用[26],但在停药后60 d内表现出逆转现象。虽然一些研究称印楝具有作为避孕药的潜在可能性,但印楝油使用不当会引起心室颤动、代谢性酸中毒和神经异常等毒副作用[25]。印楝叶提取物对睾丸会产生一定的影响,并且相较于其他试剂而言副作用较少,但注射后的毒副作用可能与注射计量和试剂浓度有关。薄荷叶甲醇提取物在大鼠睾丸内注射后会降低精子活力、降低睾酮和垂体促性腺激素的血浆水平、引起生殖器官的组织病理学改变和生精细胞数量减少[27]。如大鼠等动物口服雷公藤内酯和姜黄醇提取物也会抑制雄性生殖系统发育[28]。植物提取物种类繁多,具有纯天然、污染低、毒性低和动物体易吸收等特点,部分提取物有抑菌、杀菌和消炎等作用,能够减少注射后的疼痛及发炎等症状,但是提取物的成本会相对较高,在雄性犬绝育上的应用有限,且注射计量和成分需形成标准化才能更好的发挥优势作用。

6 其他化学试剂注射

除一些常用的化学绝育剂,还有乳酸、精氨酸锌和甘油也具有一定的绝育效果。在雄性犬睾丸内注射乳酸24 h后,睾丸病变、生精小管损伤、血浆睾酮水平迅速下降[10]。非成年雄性犬附睾内注射精氨酸锌后,睾丸内部纤维组织增生、巨噬细胞浸润、附睾尾部完全坏死[11]。向雄性猫睾丸内注射1.0 mL甘油(70%)可以代替睾丸切除术,但雄性犬在睾丸内注射70%甘油溶液则不会导致无精子症和不育[12]。应不断探索新的可用于犬等动物的化学绝育试剂,对其用量、浓度、灭菌机制、毒性以及副作用进行深入的研究。

7 展望

近年来,化学绝育试剂在雄性犬绝育上得到越来越多人的认可。已经应用的化学绝育试剂有氯化钙、葡萄糖酸锌、丁香油、高渗氯化钠、植物提取物和甘油等多种试剂,这些化学试剂在临床应用效果和副作用不同。理想的化学绝育试剂要对生育能力及性行为、给药次数及剂量、安全性及副作用、可行性及规模化等综合考量。未来有望为犬类种群控制提供技术支持,为宠物的发展提供基础,为临床医学提供研究方向。