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研发关注抑制素对动物生殖机能的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-01-08  来源:中国兽药114网  作者:晨曦  浏览次数:454

摘要:抑制素是一种水溶性多肽激素,对动物生殖活动有重要的调控作用,是内源性FSH分泌的调节剂之一,抑制素抗原免疫可以有效的提高雌性动物的排卵率,对雄性动物生殖功能也有重要的作用,这些也正是家畜繁殖力的基础。随着免疫学的发展和免疫技术的进步,抑制素必将大规模用于畜牧生产,比如可制成多胎疫苗以提高家畜的产仔数。因此,研究抑制素对动物生殖机能的影响,对于提高动物的生殖潜力以及对人类计划生育的研究,都具有重要的理论价值和应用前景。

抑制素(inhibin,INI-I)又称卵泡抑制素(folliculostatin)或性腺抑制素(gonadostatin),主要由雌性动物卵巢颗粒细胞和雄性动物睾丸的Sertoli细胞分泌,是一种水溶性多肽激素,由α-和β-亚单位组成[1]。对牛、猪、羊、鼠等动物的研究表明,随着卵泡的生长发育, 其血清中抑制素浓度增加;而在间情期相对较低,并与促卵泡素(follicle stimulatinghormone,FSH)的分泌呈负相关[2],血清FSH水平随卵泡发育而呈下降趋势[3]。由于抑制素具有免疫原性,外源卵泡抑制素通过免疫调节可以降低动物机体内卵泡抑制素的生物活性,导致机体循环中FSH浓度升高,使排卵率和产仔数增加。近年来,国外学者在对大鼠、仓鼠、猪、牛、绵羊、猴等动物的抑制素进行广泛研究表明,抑制素免疫对动物生殖功能有重要的调节作用,具有提高动物繁殖力的潜能[4]。本文主要就抑制素对动物生殖机能的影响做一综述。

1 抑制素的结构及其生物学特性

早在1932 年,Mclullagh 便提出抑制素这一概念。1985 年, Robertson 和Ling分别从牛、猪卵泡液中提纯并分离出抑制素。抑制素是一种水溶性多肽激素,含有α和β两个亚单位。迄今的研究结果表明,不同种属动物卵泡液抑制素的氨基酸序列差异很小,缺乏种属特异性。LingN的研究表明,它们的分子质量均为32 ku,亚单位的分子质量分别为18 ku和14ku。当α和β亚单位通过二硫键连结后显示抑制素的生物活性[5],主要表现为选择性地抑制垂体FSH的生成和分泌;而两个β亚单位组成的二聚体则是抑制素的颉颃剂(antagonist),称为活化素(activin),表现为对FSH分泌有促进作用。分离的α和β亚单位均无生物活性[6]。

抑制素的耐热性能差,在有机溶剂中加热到65 ℃以上或在培养基中80 ℃下加热30min,,活性即被破坏。在pH1.9~4.0和pH7.0~10.0范围内抑制素较为稳定,可以进行过滤、冰冻和干燥,分子质量在31ku~32 ku和55 ku~65 ku者较为容易提纯。不同来源的抑制素对多种动物都有降低FSH作用,说明抑制素没有种属特异性[7]。

2 抑制素对动物繁殖机能的影响

抑制素最基本的生物学作用是抑制FSH合成和分泌,并可通过复杂的反馈机理,调节体液FSH水平,还可通过局部作用,对卵巢内卵泡发育发挥调节作用。因此,采用抑制素免疫动物,可导致抑制素的免疫中和作用,使血液循环中FSH水平上升,促进排卵数增加[8]。

2.1 抑制素对雌性动物生殖的影响

雌性家畜的体液循环中FSH水平与卵巢功能相关。FSH能刺激卵泡的早期生长、分化以及使晚期卵泡进一步发育成熟,而抑制素能特异地抑制FSH脉冲释放。因此,抑制素对雌性动物生殖调节具有重要影响。

(1)影响动物的卵泡发育。在卵泡发育波中,腔前卵泡经选择优势化后,其中一个较大,在有黄体时,卵泡退化,接下来又是选择优势化过程,若此时黄体溶解,有促黄体素(luteotropichormone,LH)峰时,最大的一个卵泡成熟排卵,在选择到优势化的过程中,FSH上升2倍~4倍,优势卵泡分泌雌二醇(estradiol,E2)和抑制素,一方面E2激发黄体溶解,诱导LH峰;另一方面,抑制素反馈抑制垂体FSH的释放,从而抑制小卵泡的发育。如果中和体内内源性抑制素,则可以促进多个卵泡发育,提高多胎率。

对抑制素在大鼠卵泡发育中的作用研究发现,优势卵泡形成后颗粒细胞合成抑制素,17βE2增多,经血液循环抑制垂体细胞FSH的合成分泌。并认为,一方面卵巢局部调节因子如抑制素、激活素可使优势卵泡对垂体促性腺激素的敏感性增强,避免因FSH合成减少引起的卵泡发育停滞;另一方面非优势卵泡又缺少这一局部调节机制,FSH合成减少限制了非优势卵泡的进一步发育,最终成为闭锁卵泡[9]。

Kish等认为,循环中的抑制素可能是一种发育卵泡数量的重要诱导物,通过抑制FSH的释放控制发育卵泡的数量。Taya等认为抑制素是情期FSH释放的主要调节物,抑制素作为垂体的化学信号诱导卵巢中的发育卵泡数量,并且这种信号降低FSH释放至维持种属特异排卵数的水平,因此抑制素是确定单卵和多卵动物种属特异性排卵数量的最重要因素[5]。

O’shea等(1994)通过降低抑制素水平使羊的排卵数增加到7.2个。在国内,黄群山等[10]用抑制素亚单位1片段~32片段和人血清白蛋白偶合物对山羊进行超排处理,试验组仅比对照组多0.2枚黄体。Jonathan E[11]在排卵前对母羊进行IB主动或被动免疫, 均引起了FSH 分泌增加和排卵率提高。Sander HJ等[12]在大鼠上做了主动免疫的研究,在其性成熟前的后期和发情期注射抑制素抗血清,都使FSH浓度升高,卵巢上的卵泡数和黄体数增多,排卵率提高。桑滋润等研究表明[13],抑制素主动免疫可以提高牛的超排效果,试验组头均胚胎数和头均可用胚胎数分别比对照组增加2.4 枚和1.4 枚(P< 0.05),抑制素主动免疫可提高母牛血浆中FSH水平, 从而促使卵泡发育, 增加胚胎数和可用胚胎数。

(2)影响动物卵巢发育。研究发现,卵泡抑制素对雌性动物卵巢功能也有重要的调节作用,通过局部的自分泌/旁分泌作用调节卵巢功能。在卵巢卵泡发育的不同阶段,抑制素在卵巢内的表达水平也有所不同,卵泡抑素能与活化素结合从而逆转活化素的作用,在优势卵泡阶段,抑制素能促进膜细胞LH合成,提高雄激素及E2合成与分泌,从而促进优势卵泡的成熟和排卵。抑制素能抑制裸卵及卵丘包围卵子的成熟分裂,抑制素α亚单位能降低卵丘细胞包围的卵子发育能力,而α亚基抗体能提高卵子的发育能力[14]。

2.2 抑制素对雄性动物生殖的影响

抑制素是雄性初情期前生长发育的一种重要调节激素。在睾丸中,人、大鼠和羊的支持细胞及曲细精管上皮可产生抑制素。利用免疫组织化学和免疫细胞化学法发现, 在睾丸以外的其它部位,如副性腺、生殖道、肾上腺皮质、大脑和垂体等部位也具有抑制素染色变化或α、β亚单位精原细胞中抑制素能抑制A型精原细胞的增殖和初情前期支持细胞的分裂,抑制素分泌降低与雄性家畜不育关系密切。精浆中抑制素活性与精子密度成正相关。

使用天然的纯化抑制素或人工合成的抑制素(片段) 对公羊、公牛进行主动免疫后, 发现睾丸精子密度增加, 但附睾重量和日产精子数量不变;强化免疫后, 睾丸精子数目及附睾中存活的精子数目均有增加, 但阴囊周长未发生变化[15]。去势公羊静脉注射经活性炭处理的牛卵泡液后8h,FSH浓度下降30%;公牛在注射后FSH也下降,但LH、性欲和交配能力及精液品质均不受影响[16]。对3周龄的美利奴公羊进行免疫处理,23 周龄时公羊的日产精量和睾丸半径明显增加(P

 
 
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