摘要:抑制素(Ｉｎｈｉｂｉｎ,ＩＮＨ),是一种主要由动物性腺(卵巢的颗粒细胞和睾丸的支持细胞)分泌的异二聚体糖蛋白激素,由两个三硫键连接两个不同的亚单位(α和β)构成,对垂体促卵泡素ＦＳＨ的分泌、合成起选择性负反馈调节物作用。卵泡抑制素免疫中和技术能特异性地刺激机体ＦＳＨ分泌,促进配子生成,进而提高动物生殖能力。本文主要就家畜卵泡抑制素的研究进展以及其对家畜生殖的影响作一综述。
关键词:畜牧学;抑制素;综述;家畜;生殖;促卵泡素
抑制素(Ｉｎｈｉｂｉｎ,ＩＮＨ)又称卵泡抑制素(Ｆｏｌｌｉｃｕｌｏｓｔａｔｉｎ)或性腺抑制素(Ｇｏｎａｄｏｓｔａｔｉｎ),是一种主要由雌、雄动物性腺分泌的一种水溶性多肽激素,由α 和β 亚单位组成。由于其具有免疫原性,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。国外已从牛、羊、猪、鼠及人类卵泡液中分离提纯,生化合成也得到具有卵泡抑制素活性的α 亚单位片断,利用ｃＤＮＡ技术已生产出卵泡抑制素融合蛋白,且证明这些卵泡抑制素产物均具有抑制脑垂体体内外ＦＳＨ分泌的性质,参与调节动物卵泡发育。研究者通过利用卵泡抑制素的这种特性进行免疫处理,以提高牛、羊、猪等哺乳动物的生殖能力,这在生产和科研上都具有重要意义。近年来β-亚单位多,β-亚单位氨基酸序列与转化生长因子β(ＴＧＦβ)和苗勒氏抑制因子(ＭＩＦ)相似。由于β- 亚单位有Ａ、Ｂ两种故抑制素存在两种形式:ＩＮＨＡ(αβＡ)和ＩＮＨＢ(αβ 抑制素的生物学特性
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30分钟,活性即被破坏。在ｐＨ1.9～4.0和7.0～10.0,可以进行过滤、冰冻和干燥,分子量在31ＫＤａ～32ＫＤａ和55Ｋａ～65ＫＤａ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。但抑制素的免疫化学性能并不完全一致,如用纯化的人精浆抑制素制备的特异性抗体与大鼠睾丸和卵巢抑制素有交叉反应,但与纯化的羊睾丸抑制素无交叉反应。
抑制素在切除卵巢绵羊的外周血中半衰期为45～50分钟。正常绵羊注射羊卵泡液后,一部分成分半衰期为18～24分钟,另一部分成分为50～60分钟。这可能是由于β 二聚体不具有糖基化位置,与抑制素相比更容易在血中被清除,因此出现两个半衰期。
2 抑制素的免疫调节功能
2.1 抑制素的免疫原性
利用抑制素作为免疫原,通过主动免疫或被动免疫,中和内源性抑制素,可调节动物的排卵率。目前用于主动免疫的抑制素来源主要有三种:
一是用同源的或异源的卵泡液初提物或部分提取组分作免疫原。但实验结果表明,只有用异源卵泡液提取物才能产生较强的免疫反应和免疫效果。用卵泡液作免疫原时,通常要用活性碳处理以除去类固醇,以提高抑制素浓度。免疫效果会因提取程度不同而有差别。
二是化学合成的抑制素片断。现已知抑制素的化学结构。抑制素的生物活性中心在α 亚单位上,并合成得到了羊、牛和猪的具有25～32个氨基酸残基的抑制素α 亚单位片断,还进行了免疫试验。发现α 亚单位必须与一定载体蛋白(如血清白蛋白)偶联才具有抗原性,单一α 亚单位片断免疫不能产生抗体滴度。
三是生物技术合成物。近年来,利用ｃＤＮＡ技术,已得到了抑制素融合蛋白。这种蛋白质具有完全抗原性,可直接用于免疫动物,并已有试验结果报道。
2.2 抑制素免疫的作用机理
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,以及通过局部作用,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ＦＳＨ水平上升,促进排卵数增加。利用碘标记抑制素抗原测定血清抗体滴度结果表明,抑制素免疫动物血清与碘标31ｋＤ牛抑制素具有较高的结合率。而且结合率与ＦＳＨ水平和排卵数呈正相关。
许多试验证明,用不同类型的抑制素免疫原免疫动物,均可引起血ＦＳＨ水平增加,而对黄体化激素ＬＨ没有直接作用,被免疫动物循环ＬＨ水平无明显变化。但也有体外试验表明,猪抑制素制备物可加强绵羊垂体细胞ＧｎＲＨ诱导的ＬＨ释放,而抑制素对ＧｎＲＨ诱发的鼠垂体细胞ＦＳＨ和ＬＨ释放均表现为抑制作用。这说明抑制素对ＬＨ的作用可能存在种间差异。
对于抑制素调节ＦＳＨ分泌的途径,现在还没有统一看法。部分人认为主要是抑制素直接作用于垂体,通过调节腺苷酸环化酶的活性影响ＦＳＨ合成。但是还未发现垂体或下丘脑存在抑制素的特异性受体。另有试验报道,抑制素的作用受性腺细胞上特异性受体的调节,即抑制素的自由α 亚单位能与性腺ＦＳＨ受体结合,起到ＦＳＨ受体拮抗剂的作用,,但抑制素抗体滴度可在较长时期内维持高水平。
3.3 抑制素应用的免疫效果
3.3.1 对绵羊的免疫效果:Ｏ’Ｓｈｅａ(1982)首次报道,用牛卵泡液初制备物免疫绵羊,可增加排卵数和产羔数,随后的试验也证实了这一结果。数年后,Ｏ’Ｓｈｅａ(1989)利用亲和层析法,进一步提纯牛卵泡液抑制素,用于免疫美利奴羊,结果抑制素抗体滴度与排卵数间存在正相关〔7〕。利用化学合成的猪、牛、羊抑制素α 亚单位氨基末端片断和载体蛋白偶联后免疫绵羊,可使羊的排卵数提高2～4倍。Ｗｒａｔｈａｌｌ等(1990)报道,用合成牛α 亚单位片断免疫摩勒(Ｍｕｌｅ)绵羊,其排卵数提高2倍,ＦＳＨ水平在第二次加强免疫后比对照组提高25%,产羔数与配种母羊之比比对照组提高37%,但羔羊初生重降低,僵胎率增加。Ｆｒａｙ等(1994)对一组绵羊连续三个配种期的观察试验,即使不再加强免疫,血浆抑制素抗体滴度和产羊羔增加也维持3年之久。
3.3.2 对牛、马的免疫效果:Ｃｕｍｍｉｎｓ等(1986)首次报道,用羊卵泡液抽提物作免疫原免疫母牛,结果50%的母牛有超数排卵反应(2s New Roman’; mso-ascii -font-family: ’Times New Roman’’>～6个卵)。后来,Ｐｒｉｃｅ等用部分提纯的羊卵泡液抑制素免疫青年杂交母牛,发现部分母牛排卵数增加1～3个〔15〕,而Ｂｉｎｄｏｎ等用单克隆抗体亲和层析提纯羊卵泡液,以提取物免疫7头母牛,结果被免疫的牛排卵数平均达到11.6个。Ｍｏｒｒｉｓ用合成的牛或猪抑制素α 亚单位片断偶联后免疫青年母牛,发育卵泡数和排卵数增加30%-100%以上,并诱发了双胎。抑制素免疫使杂交肉用母牛的性成熟提早。
用抑制素免疫马的报道很少。但ＭｃＣｕｅ等(1992)用化学合成猪α 亚单位片断(1～26个氨基酸残基),经偶联后免疫正常性周期的6头成年母马,发现平均排卵2.8个,比对照组多1.7个。
3.3.3 对猪的免疫效果:Ｂｒｏｗｎ等报道,用牛抑制素α 亚单位融合蛋白免疫青年母猪,可使排卵数提高约35%(比对照组约多排4个卵),被免疫猪的排卵数与血清结合碘标31ｋＤ牛抑制素的能力呈高度正相关。Ｋｉｎｇ等用化学合成的抑制素α 亚单位免疫青年母猪,结果排卵数增添加39%。
3.4 抑制素免疫的影响因素 影响抑制素免疫效果的因素有多种,主要有免疫原性、免疫剂量、加强免疫、子宫容量、个体差异以及动物种类等方面。但研究报道主要集中在动物种类、个体免疫反应差异和免疫原用量三方面。
用同一种抑制素免疫原免疫不同品种的动物,其免疫效果也往往不同。黄群山,等(1999)采用抑制素α 亚单位1～32片段免疫白羊和青羊,结果发现白羊排卵数平均提高12.5%,而青羊的排卵数提高9.0%。同时,不同的免疫原对同种动物也可产生不同的免疫效果。Ｏ’Ｓｈｅａ(1989)利用亲和层析法,分别提纯牛和猪的卵泡液抑制素,对比免疫同种绵羊,发现前者引起排卵数增加,而后者没有影响。这种免疫效果差异性的具体作用机制还不清楚。
Ｏ’Ｓｈｅａ(1994)报道,用不同剂量(3.9μｇ～500μｇ)的羊抑制素α 亚单位融合蛋白免疫性成熟肉用母牛,结果免疫原用量在7.8μｇ以上均可引起免疫牛的超排反应,30μｇ与50μｇ的用量,排卵数相差不明显。
3 抑制素对家畜的生殖影响
3.1 抑制素对雌性家畜生殖影响 雌性家畜的体液循环中ＦＳＨ水平与卵巢功能极为相关。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,抑制素对雌性家畜生殖调节具有重要影响。
3.1.1 影响家畜的卵泡发育:Ｆｉｎｄｌａｙ(1994)研究报道,随着卵泡逐渐发育成熟, 影响家畜的排卵数: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。
3.2 抑制素对雄性家畜生殖影响 研究显示,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。Ｄｅｍｏｕｌｉｎ等研究发现,正常精液中有抑制素活性,而无精症者的精液中几无抑制素活性,少精症者的精液中抑制素活性与精子数成比例。
抑制素是雄性初情期前生长发育的一种重要调节激素。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。
