动物刺激性排卵机制的研究进展

现代畜牧网 http://www.cvonet.com 2023/5/14 16:53:09 关注：585 评论： 我要投稿

  摘 要：哺乳动物触发促性腺激素释放激素分泌的类型分为两类：自发排卵或诱导排卵。在前一种情况下，成熟卵泡产生的卵巢类固醇引起下丘脑释放促性腺激素释放激素，但在后一种情况下，促性腺激素释放激素的分泌需要交配等刺激。目前，对刺激性排卵的相关研究报道较少。该文主要以非自发排卵动物为研究对象，阐述刺激性排卵方面的相关进展，并对其机制进行进一步的探讨。
  哺乳动物依据促性腺激素释放激素（Gonadotropin releasing hormone，GnRH）的分泌方式分为两类：自发排卵或刺激性排卵。自发型即成熟卵泡产生的卵巢类固醇引起下丘脑释放GnRH，无需刺激就可排卵，排卵后形成功能黄体；刺激性也被称为诱导性，即GnRH 的分泌需要交配等刺激。刺激性排卵动物如骆驼、兔、猫、貂等，无明显的发情周期，卵巢中的成熟卵泡若无交配等刺激则不会排卵。黄体生成素（Luteinizing hormone，LH）激增是两种排卵机制触发排卵的必要步骤。关于哺乳动物发情行为，大多数研究以自发性排卵动物为研究对象，相比之下，对诱发性排卵的研究相对较少，本文将从雌性动物的下丘脑-垂体-性腺轴、生长因子及光照影响等三个角度出发对诱导性排卵相关机制进行阐述。
  1、下丘脑-垂体-性腺轴（HPG 轴）调控排卵
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  在雌性动物中下丘脑-垂体-性腺（Hypothalamic pituitary gonadal，HPG）轴，主要通过分泌生殖激素对动物的生殖以及相关性行为的发生进行生物应答，以调节机体的生殖功能。除激素刺激外，交配等机械刺激会通过神经刺激产生神经内分泌反应，从而刺激HPG 轴释放内源性LH，当LH 循环浓度升高会在成熟卵泡内诱发一连串事件，最终导致卵泡破裂从而发生排卵。需要刺激性排卵的主要原因是机体不会自发释放出足够LH 以引起成熟卵泡破裂，所以利用HPG轴通过LH 激增来调控排卵。LH 排卵峰激发排卵卵泡的一系列细胞和分子级联事件。LH 峰之后还诱导卵泡类固醇激素、前列腺素合成分泌及一些生长因子和蛋白酶合成增加，引发卵泡破裂排卵。雌激素是LH 激增和排卵的必要激素。雌激素也可调控促性腺激素受体在颗粒细胞中的表达，增加促卵泡素（follicle stimulating hormone，FSH）的敏感度，从而协同FSH 发挥作用，并且对优势卵泡的选择发挥重要作用。内分泌对排卵的刺激还通过神经网络的调控。例如兔子刺激性排卵主要是由于阴道或子宫区域的刺激从而触发神经内分泌反射，最终激活GnRH 神经元并促使GnRH 释放到正中隆起。在HPG 轴内，性腺类固醇通过在出生后和发育期间组织的负反馈和正反馈调节回路参与GnRH 分泌的动态控制。GnRH 神经元是HPG 轴的关键一环，一个复杂且精细的神经网络调控着GnRH 的活动。Kisspeptin 神经元在青春期的开始和整个成年期维持全功能HPG 轴中是不可或缺的。在啮齿类动物中，kisspeptin 神经元普遍存在于两个不同的下丘脑区域，即前侧腹室周核(anteroventral periventricular nucleus，AVPV)和弓状核（arcuate nucleus，ARC），分别参与雌性LH 峰的产生和GnRH 的分泌。麝鼠作为刺激性排卵动物，已有研究表明，kisspeptin 神经元通过中枢神经系统在排卵中起作用。研究发现，在美洲驼中，GnRH 神经元分布在的整个下丘脑中，但下丘脑中叶的GnRH 神经元更大程度被的kisspeptin 神经支配，其作用部位是美洲驼的下丘脑中叶。
  营养对雌性动物的生殖表现有深远的影响。葡萄糖、胰岛素生长因子以及胰岛素是其中的重要物质，主要影响雌性动物生殖的能量水平。有研究发现，猫的群体中有很大比例的排卵并不止发生在交配刺激的情况下，在母猫单独饲养的情况下，也会出现自发排卵的情况。而且产生黄体的概率与体重相关，会随体重的增加而增加，这表明机体能量储存和脂肪组织比例对排卵有积极影响。体内能量储存对卵巢功能的部分影响是由瘦素介导的，瘦素通过邻近的瘦素受体表达神经元（如原黑皮质素、神经肽Y）和神经元一氧化氮合酶（nNOS）神经元间接作用于GnRH 上，从而影响GnRH 神经元活动。瘦素亦可作为一种代谢信号对HPG 发挥功能。不同水平的瘦素能够在卵巢内和卵巢外水平调节STAT3，ERK1/2和SOCS3，并且瘦素对类固醇生成的双重作用似乎至少部分通过ERK 和STAT 级联发生。
  除此之外，微量元素对母兔的卵巢也具有重要影响。锌对母兔生殖过程的每个阶段都起着重要的作用。锌的发挥作用的机制主要是可以参与FSH 的合成，从而来调控排卵，锌一旦缺乏就会影响对雌激素分泌的调控，造成排卵数减少、卵巢萎缩且受胎率和产仔率下降等对繁殖性能产生严重影响。此外还有研究表明，膳食绿茶降低母兔卵巢功能和生育能力，或许是由于卵巢细胞凋亡的变化，类固醇激素释放和大卵泡排卵的闭锁。绿茶的抗生育作用可能是由于其组成中含有没食子儿茶素-3-没食子酸酯，具有促凋亡和抗类固醇激素性质。
  2、生长因子（NGF）刺激排卵
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  最初认为交配是诱导单峰驼排卵的必要条件，但研究发现母驼与输精管结扎公驼交配亦可诱导其排卵，由此开展对双峰驼排卵机理研究，主要探究精浆对排卵的作用。精浆是精子运输的载体，内含有蛋白质、生长因子、激素和细胞因子，可能具有调节精子和女性生殖系统的重要功能。后来研究证明是由于骆驼精浆中含有排卵促进因子（Ovulation-inducing factor，OIF）。随后有实验证明，已分离出骆驼精浆中OIF 被鉴定为β-神经生长因子（Nerve growth factor-Beta，β-NGF），作为神经营养因子家族的β-NGF 不仅作用于神经系统，而且对生殖系统也有重要调节作用。在羊驼上的研究结果与NGF 直接对GnRH 神经元的作用这一观点不一致，发现其涉及中间神经元介导的途径。有后续实验佐证了这一观点，使用纯化的羊驼β-NGF 用来体外培养分离出来的颗粒细胞，测定ERK1/2 的磷酸化状态，结果表明β-NGF 通过ERK1/2 通路激活的trkA 受体来刺激卵巢生成黄体。
  与驼科动物相似，家兔精浆中也存在β-NGF。通过给雌性骆驼肌肉注射家兔精浆发现可以诱导产生黄体生成素的激增，说明家兔中精浆的β-NGF 也可以调控骆驼的排卵机制。但是实验研究发现，在多次肌肉注射无论是家兔的还是骆驼的精浆后并没有检测到兔子的排卵，都没有诱导兔子的LH 释放，但是这可能是由于β-NGF 诱导排卵的机制存在物种特异性反应，或者精浆中存在的一些其他活性物质或者用量不恰当。研究发现兔子的排卵是通过一种新的旁分泌机制诱导的，该机制由子宫或子宫颈中的精液驱动，通过增强自然交配或人工授精期间的阴道刺激引起的神经内分泌反射，所以β-NGF 在不同刺激性排卵动物中发挥作用的机制并不相同。
  3、光照刺激排卵
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  光照是动物感知环境变化的重要指标，并可能导致生殖周期的变化，影响母兔卵巢功能，使卵巢从静止的状态转变为活跃状态，促进卵泡生长发育，从而诱导发情和排卵。母兔的同期发情以及人工授精时需要利用马绒毛膜促性腺激素等激素，但长期使用可导致母兔体内激素分泌失调，且可能会产生应激从而影响家兔的繁殖性能。相比于激素调节，光照控制被认为是更好的方式，在母兔授精前利用人工增加光照时长和强度来控制发情。有研究发现利用光照和人工注射激素对母兔促发情，可实现通过光照控制同期发情，但对母兔产仔数方面差异不显著。研究发现，光照6d 可促进母兔卵泡成熟，促进排卵，增加次级卵泡和三级卵泡数量，提高血清雌二醇、FSH、LH 和孕激素含量，促进LHB 基因表达，抑制MTNR1A 基因表达，提高产仔率，但继续增加补光天数繁殖性能指标增加不明显。有研究指出，短光照周期显著提高了下丘脑、垂体和卵巢中褪黑激素受体亚型MT1 表达，而不是MT2 受体亚型。光照周期调控母兔发情的作用机制可能是通过褪黑激素通过MT1 受体途径实现的。研究表明不同光色对兔子生殖和卵泡发育基因表达的影响具有差异，与白光相比，红光LED 导致卵巢FSHR 和LHR mRNA 表达更大。
  4、小结
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  刺激性排卵动物排卵机制的不明确限制了相关繁殖技术的发展，目前的研究已经从传统的机械刺激的角度转向神经调节以及其他化学成分对刺激性排卵的影响，这更利于在饲养管理中进行调控。控制刺激性排卵的神经内分泌机制在许多哺乳动物物种中相互交织，这一事实值得进一步研究。但是如何调控排卵机制，利用何种方法何种物质还需要更深入的研究。
  参考文献：(略)
  来源：中国畜禽种业