专利名称：：哺乳动物繁殖中的及相关的改进的制作方法
技术领域：
：本发明涉及哺乳动物繁殖中的及相关的改进，尤其涉及与新的产品和过程相结合地利用人工输精导管进行哺乳动物例如猪的授精的改进。
背景技术：
：在哺乳动物物种中，繁殖过程可以被简单地描述为在雄配子留存在雌性生物的生殖道之后，通过雄配子(精子)与雌配子(卵母细胞)结合相融而发生受精。自然界中，这通过自然交配而发生。但在发达社会中盛行的大规模动物养殖系统中，自然交配已广泛地被辅助繁殖技术(人工授精，AI)所替代。该技术被视为对保持基因改良和经济性生产/竞争是至关重要的。随着基于人工授精的大规模牲畜项目的当代发展，精液从收集点到授精场所的输送要求以及需要在一年中的不同不定时间段配授予大量雌性的必要性都要求在人工环境中保存精子长达几天到几周的时间。结果，人们不得不面对与保持精子功能和授精时的受精能力。在精液贮存后特别需要关注的是精子活力和精子前向运动能力的显著下降、以及精子获能即精子与卵子融合的后续能力的降低。这些是对实现足够高的繁殖水平最重要的特征。当前特别感兴趣的是"开启"繁殖行为的这些主要控制特征的机理。在繁殖中涉及到的一系列主要代谢物已经被发现，但其实践中的有效应用仍有待解决。如果能做到，则由活力和随后受精共同带来的效果不仅就"现场"情况而言是重大的，而且在特定授精环境下也是重大的，在特定授精环境中，精子利用率和授精成功率是迫切需要的，例如少量的特殊遗传物质、精子的性别预选。在授精过程中加入任何代谢物总引来特定的麻烦。精子中的能量水平和相关机理是有限性质的，尽管储存媒介被设计用来降低精子活力并保持新陈代谢特点，但不可避免地出现了可用能量和相关新陈代谢过程的显著蚀损。因此，在非授精点的其它时候导入任何活力增强用代谢物将与获得任何成功背道而驰。相似地，导入用于提高精子获能的任何代谢物将造成提前获能。还不得不考虑其它强制条件。这样，任何代谢物必须以均匀一致的速率被导入精液输入流中以使所有精子受到同样作用。代谢物必须能够在整个雌性生殖道中都产生影响并且与精子的物理特性和生物化学特性相容。实践中，该方法必须对操作者和受体动物等有最大的"用户便利"性，同时也必须认识到基于特定物种的问题，例如猪精的活力和获能的剌激将不得不顾及多卵缓释。
发明内容根据本发明，提供一种受控的/持续的释放输送系统，该系统包括基于特殊的凝胶、聚合物和/或其它分子络合物的代谢物/载体组合物，用于在授精点输送代谢物以提高精子功能的各个方面。本发明在精液已存储较长时间的情况下特别有用。已经确定一系列代谢物，它们具有剌激活力、其特性和精子获能的能力。3本发明在一个方案中描述了用于单独或结合地输送这种剌激性代谢物的创新方法。优选的是，本发明包括放置在人工输精导管远端里的半固态插入物。优选的是，半固态插入物包括由甲酯果胶的组合物构成的凝胶。本发明涉及具有已知用于剌激精子功能的主要参数特别是活力、其能动性和精子获能的增强活力的代谢物的加入/结合。所述的发明涉及咖啡因和CaCl2(Ca2+)的组合物的输送，以分别增强精子活力、运动特性和精子获能。插入物的物理特性能提供在存储期间的在授精装置里的固定不动性，而在授精点在授精媒介中提供其即刻运动性和作为一个外加代谢物的整体输送到雌性生殖道(子宫)中的能力。插入物的化学特性能够实现缓慢但受控制的在雌性管道(子宫)中的溶解，以促成在选定的延长期间内的代谢物受控缓慢释放。受控的释放可以是在预定时间内按照基本恒定的速率的释放。另外，通过选择一种以上的凝胶(每个具有不同的分解速率)来形成载体，释放速率在任何给定的载体中可以被改变。来自插入物的代谢物释放和随后对精子特性的影响可以在试管中用来自纯种育种公猪的精子进行试验，并可以通过现场授精检验其对繁殖力的作用。与对照相比，代谢物的释放对精子活力和相关的特性显示出显著的积极效果。咖啡因释放对精子特性的积极效果在整个24小时潜伏期间仍然明显。改进型输精导管的实际功效通过对纯种育种母猪的现场试验(仍在进行中)而确定。与使用标准导管相比，就生产而言，改进型输精导管的使用在每百次授精中获得了44至387头额外的小猪，这是由更高的小猪分娩率和总出生数的结合造成的。本发明可被用于在授精点将一系列以具有提高精子特性以便加强授精的能力为特点的代谢物的组合/排列的受控输送。本发明可被用于不止是猪的一系列动物，此时人工授精是首先考虑的且具有重大经济价值。本发明可被用于提高大量专业人工授精方法的繁殖效率，例如深入子宫内的授精、减少的精子数量和经X/Y雌雄鉴别后的精子。如在所附的权利要求书中进一步限定，本发明提供一种用于哺乳动物的人工授精的受控的/持续的释放输送装置。图1是包含本发明装置的人工输精导管的侧视图。具体实施例方式根据本发明，进行了一系列实验工作。所做工作的主要目的如下i)从理论和实践上，对适用于受控输送代谢物(a)和代谢物(b)的系统进行调查，4代谢物(a)用于在精子长期储存后剌激精子的运动性和前向运动，代谢物(b)用于诱导精子获能。ii)评估各可选方案的与标准输精装置和在授精点现场当场输送代谢物的相容性。iii)就与精液人工授精输精的兼容性以及进入精液输精流中的代谢物受控释放/输送而言，评估/量化所选的系统。iv)代谢物被受控释放/输送到子宫内流环境中。v)量化连续的时间段内的代谢物释放。vi)评估这样的代谢物受控释放物对主要精子特征的影响。vii)对输送系统的现场试验，并就授精和繁殖性能做出评估。viii)就市场接受度而言，对系统进行技术评估和商业评估。实验过程、描述及结果过程对猪精液进行研究，猪精液来自种系确立的和商业化饲育综合企业的圈养大白种公猪/长白种公猪。实验用猪的选择基于以下事实在规模化养殖牲畜中，来自公猪的精子尤其就储精所带来的不利结果而言目前是最大的麻烦，这些不利结果与质量、活力和用于覆盖扩展的多卵雌性繁殖系统的后续受精能力的降低相关。定性和定量分析数据涉及到实验室方法学的标准和现状的广泛使用，例如分光谱测量法、毛细气液色谱法、高效液相色谱法、通过差别染色得到的细胞数量和完整性评价、通过计算机辅助精子分析仪(CASA)得到的活性参数。关于繁殖能力(授精成功、存活和死产等)参数所报告的现场数据从在饲育综合企业进行的授精、标准对照和实验的结果获得，其中均跨越两到三个月(7月份至9月份)地完成授精，随后的后代出生在10月份至12月份。被分派给处理组或对照组的母猪被平衡为对等的数量(猪仔数量)并且进行饲养。根据确定的作业程序，用75ml剂量的精液对所有母猪各授精两次(在0时和24时)，精液是从同一只公猪收集的并被平均地分配给两组。从现场调查中收集到以下对比数据a)分娩百分率，也就是在人工授精后实际生出猪仔的母猪数量。b)猪仔出生总数，也就是在分娩中存活的和死产的猪仔数量。c)就处理所带来的商业利益而言，对这些数据进行添改。描述和结果系统(普通)图1表示标准通用的猪输精导管l，其包括具有近端4和远端6的0.5m的细长柱形管9。近端4支撑带有塞子15的塑料盖子11，该塞子适合插入到管9端。导管l的远端6包括具有塞子3的球根头部5，该塞子适合插入到管端。包括载体和代谢物的本发明装置7(也被称为受控释放的插入物/塞)放置在管9中且处于其远端上或邻近于其远端，该装置占据输精导管的球根头部中的空间，距塑料管端头约23cm。受控释放的插入物可以以定量液体形式被注入管9中，该液体冷却而形成凝胶，或者受控释放的插入物可以预成型并被插入管9中。在使用中，大约75ml的精液(精子+稀释液)通过管9输送。稀释液可以包括各5种各样的标准商业产品。另外，人工输精导管可以是标准类型的以及用于本发明目的的标准导管的任何改型，其将不会妨碍已制定的授精操作程序或不会使之复杂化。在本发明中的一个优选例子中，使用由6%(w/w)的具有高甲基酯果胶的水凝胶构成的受控释放插入物。在插入物中的所选择的活性代谢物是咖啡因和Ca2+，咖啡因用于提高精子的活力和前向运动，Ca2+(由Cacl2提供)用于提高精子获能。根据本发明的受控释放插入物是如此设计的，即，提供与在使用前在152(TC储存等同的物理稳定不动性和在受到输精流作用以便送入雌性生殖管道(子宫)时作为单个整体的即刻活动性。一般，受控释放插入物被设计成使其粘性允许在不使用时保持停留在预定位置(通常是人工输精管远端)，而一旦精液流被导入管中，就容易进入哺乳动物的子宫内。另外，受控释放插入物优选显示出一定弹性，这可以在处于压力时保持其形状。受控释放插入物还可以包括热固性凝胶。这将允许使用者将凝胶以液体形式注入人工输精管，一旦液体冷却，它将会固化成凝胶。受控释放插入物被设计成，一旦处于生殖管道中(37°C)，在授精流与天然组织分泌物持续存在的综合影响下，在一段足以覆盖排卵的延长期间内提供代谢物即刻缓慢释放/输送。当凝胶在子宫中溶解时，产生这种缓释，这种缓释优先于有液体溶出的凝胶。因为这种溶出有效地使凝胶变干，所以凝胶会导致坚硬的、含水量低的胶体残留在子宫中。另外，代谢物的一部分在这种条件下将留在凝胶中。在已使用果胶的情况下，已经发现代谢物的存在改变了果胶性质，从而在缺少代谢物时，凝胶可以再融化(热可逆的)。而当存在代谢物时，凝胶不是热可逆的。表1表示在37t:下持续30分钟暴露在标准二噻醇二砜(BTS)稀释液作用下的、该装置释放咖啡因和Ca2+能力的所获结果。在37t:的插入物情况下，对含有20亿精子即等同于标准单次授精的75mlBTS稀释液在24小时潜伏期间连续测量咖啡因释放对精子活力的影响。24小时连续观察到对活力有显著影响。因而，在咖啡因释放后24小时对精子活力的对比结果是在受咖啡因作用前，也就是在零点，70%_75%;对照组(没有受咖啡因作用)，60%-65%;受咖啡因作用后，85%-90%。表2表示从对比用现场调查中获得的生产能力数据，该调查涉及普通畜牧业者和种畜畜牧业者。使用包含本发明装置的改进型导管进行授精在两种情况下都提高了分娩率和猪仔产量，在普通畜牧业者情形下，每百头母猪多生产112头猪崽，而尽管生产能力水平非常高，在种畜畜牧业者情形下，每百头母猪多生产44头猪仔。表l.在37t:的BTS稀释液中潜伏后，来自果胶插入物的咖啡因和钙的释放率(占最初总加入量的百分比)。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2.针对用在人工输精导管中的本发明装置的生产能力数据，显示在使用本发明装置时对普通畜牧业者和种畜畜牧业者的生产/能力的收益。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>下面的表3和表4显示记载下在四个普通畜牧农场中的附加试验，在这里获得相似的但与表2中的结果相比更高的收益。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>对农场l-4来说，每百头母猪的平均收益是233头额外的小猪；对农场1_4来说，每头母猪的平均收益是2.33头额外的小猪。载体应该在储精期间内提供在授精装置中的固定不动性，但是在授精点在授精媒介中，提供即刻运动能力和作为外加有代谢物的整体输入雌性生殖道(子宫)中的能力。另外，载体应能实现缓慢但受控的在雌性生殖道(子宫)中的溶解，以帮助在选定的延长期间内的代谢物受控缓释。许多包含多糖的聚合物可被用作本发明装置中的载体。已尝试过广泛选择多糖的排列/组合，这些排列/组合显示出满足这些要求的不同能力。下面的凝胶和凝胶形成剂是可供使用的载体类型的例子结冷胶；藻酸盐；明胶/玉米淀粉；黄原胶/剌槐豆胶。通常，凝胶优选应该在一定程度上显示出至少下列中的某些特性弹性；塑性；热固性；可溶性；生物可降解性；生物相容性。在本发明的另一个实施例中，载体包括具有不同成分的两种凝胶，所述两种凝胶以不同的速率释放代谢物。另外，在本发明的上述实施例中选择咖啡因和Ca2+作为简单掺加物是基于关于它们各自对精子活力和精子获能的增强能力的充分验证数据。然而，载体能够以受控方式很好地包含和释放一系列有相似增强能力的有机代谢物和无机代谢物，例如类固醇、乙酰化糖磷脂、清蛋白、黄嘌呤衍生物、基于肽的荷尔蒙和各种半微量/微量阳离子。本发明具有调整任何增强代谢物的释放以适合一系列特殊情形的能力，例如就下述而言1.对标准授精装置的补充；2.时间和空间的要求，例如符合授精时间、放置在雌性生殖道中和单卵/多卵体8系；3.合适的代谢物释放，例如绝对水平的、脉动的或连续的；4.注入的均匀性；5.代谢物释放的理想启动模式，例如物理触发、化学触发。这种输送系统的成功结果不但具有独特的创新性和进而高度的可商业化，而且具有派生至其它重要的繁殖领域的潜在可能，例如人类的人工授精和试管受精后的受精卵存活。各种改动和变化可以被加入本文中，而不背离本发明的范围。权利要求一种用于哺乳动物人工授精的受控的/持续的释放输送装置，该装置包括含有代谢物的载体，该载体包括适于在授精点输送代谢物以提高精液中的精液功能各方面的聚合物。2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述载体在储存时固定住所述代谢物，但在进入雌性生殖道(子宫)时使所述代谢物运动。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征是，所述载体在所述雌性管道(子宫)中溶解，以帮助所述代谢物在选定的时间段内释放。4.根据权利要求3所述的装置，其特征是，所述释放受到调控。5.根据权利要求3或4装置，其特征是，所述载体包括至少两种聚合物，所述至少两种聚合物被加入所述载体中并且以不同的速率在所述雌性管道中溶解。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征是，所述装置适于插入到人工输精导管中。7.根据权利要求6所述的装置，其特征是，所述装置适于插入到人工输精导管的远端。8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征是，所述载体包括凝胶。9.根据权利要求8所述的装置，其特征是，所述凝胶是热固性凝胶。10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征是，所述凝胶适于在正常的哺乳动物体温下或者在正常的哺乳动物体温左右溶解。11.根据权利要求8至11中任一项所述的装置，其特征是，所述凝胶适于在与授精流接触时溶解。12.根据权利要求8至11中任一项所述的装置，其特征是，所述凝胶包括多糖。13.根据权利要求12所述的装置，其特征是，所述凝胶包括甲酯果胶的组合物。14.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征是，所述载体包括凝胶形成剂。15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其特征是，所述代谢物剌激活性。16.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其特征是，所述代谢物剌激精子获能。17.根据权利要求15或16所述的装置，其特征是，所述代谢物是咖啡因和/或Ca"和/或类固醇和/或乙酰化糖磷脂和/或清蛋白和/或黄嘌呤衍生物和/或基于肽的荷尔蒙和/或半微量/微量阳离子。18.根据权利要求14所述的装置，其特征是，所述代谢物是Ca2+离子。19.一种用于哺乳动物人工授精的方法，包括以下步骤为导管装上如权利要求1至18中任一项所述的装置并授精；使用装上后的导管为哺乳动物授精。全文摘要本发明用于提高哺乳动物繁殖，尤其是改进与新的产品和过程相结合地将现有的人造输精导管用于哺乳动物例如猪的授精的使用。本发明包括受控的/持续的释放输送系统，该系统包括基于特定的凝胶、聚合物和/或其它分子络合物的代谢物/载体的结合，用于在授精点输送代谢物，以便促进精子功能的各个方面。文档编号A61K31/06GK101778608SQ200880102961公开日2010年7月14日申请日期2008年6月9日优先权日2007年6月11日发明者A·威利斯,I·米勒尔,R·诺布尔,T·吉尔克利斯特申请人:达尔瑞达产品有限公司