大豆異黃酮對雌性動物生殖系統(tǒng)的影響

丁浩　鄧近平　范覺鑫　李麗立　孔祥峰

中圖分類號：S816 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-0769（2014）05-0058-03

摘 要：大豆是人類膳食和畜禽飼糧中的主要蛋白質(zhì)來源之一，其中富含大豆異黃酮等生物活性物質(zhì)。近年來的研究表明，大豆異黃酮具有與哺乳動物內(nèi)源性雌激素相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，能與機(jī)體內(nèi)的雌激素受體結(jié)合，發(fā)揮類雌激素作用和抗雌激素樣作用。大豆異黃酮是否對雌性動物生殖系統(tǒng)產(chǎn)生促進(jìn)作用，目前仍存在爭議。本文從雌性動物生殖器官形態(tài)結(jié)構(gòu)、發(fā)情周期和卵巢發(fā)育、生殖激素和繁殖性能等方面，系統(tǒng)綜述和全面分析大豆異黃酮對雌性動物生殖系統(tǒng)的影響，為畜牧業(yè)中科學(xué)合理利用大豆異黃酮來提高畜禽的生殖性狀提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵字：大豆異黃酮；植物雌激素；雌性動物；生殖系統(tǒng)

基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（31272462）。

作者簡介：丁浩（1989.1- ），男，碩士研究生，研究方向為動物遺傳育種與繁殖，E-mail：776469738@qq.com。

通信作者：鄧近平（1963.4- ），男，研究員，研究方向為動物遺傳育種與繁殖-母豬的繁殖調(diào)控，

E-mail：360437040@qq.com。

隨著畜牧業(yè)的蓬勃發(fā)展，大豆作為蛋白質(zhì)原料在畜禽飼料中得到了廣泛應(yīng)用。除了富含蛋白質(zhì)外，大豆中還含有豐富的大豆異黃酮（Soybean isoflavones，SIF）、大豆多糖等生物活性成分。SIF是一種廣泛存在于豆科植物子葉和胚軸中具有多酚結(jié)構(gòu)的生物活性物質(zhì)，主要包括大豆黃酮、染料木黃酮和黃豆黃素等。自從1974年匈牙利科學(xué)家將異黃酮類物質(zhì)用作動物飼料添加劑之后，它們已經(jīng)成為近年來畜牧業(yè)領(lǐng)域研究的熱點。20世紀(jì)80至90年代大量的研究發(fā)現(xiàn)，異黃酮類物質(zhì)有促進(jìn)動物生長、提高動物生產(chǎn)力等功效[1]。在目前的畜牧生產(chǎn)中，SIF通常作為飼料添加劑用來提高畜禽的生產(chǎn)性能和產(chǎn)品品質(zhì)；在醫(yī)學(xué)方面，常用于抗腫瘤、抗溶血、抗氧化與抗病原菌等[2]，還可以提高機(jī)體的甲狀腺激素水平[3]。由于SIF的結(jié)構(gòu)與雌激素相似，具有類雌激素的雙向調(diào)節(jié)作用，因此又被稱為植物雌激素。雖然SIF是研究得最多、最深入的大豆成分之一，但人們對其安全性仍不甚了解，尤其是對其影響動物繁殖生理機(jī)能的機(jī)制缺乏深入研究。研究SIF對雌性動物繁殖性能的影響及其分子機(jī)制具有重要意義。當(dāng)今社會很多因素會引起人類生殖能力的下降，對食物中所含的雌激素和類雌激素類物質(zhì)食用過量很可能是直接隱患。SIF的類雌激素作用和抗雌激素樣作用是否對雌性生殖系統(tǒng)產(chǎn)生毒副作用仍存在較大的爭議，本文對近年來的國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)綜述，以期指導(dǎo)畜牧生產(chǎn)中SIF的科學(xué)合理使用。

1 SIF對雌性動物生殖器官形態(tài)結(jié)構(gòu)的 影響

You等報道，在飼料中添加300 mg/kg的異黃酮類物質(zhì)，可使雌鼠后代的陰門提早開張，但是添加800 mg/kg的異黃酮類物質(zhì)會出現(xiàn)雌激素效應(yīng)，使雌鼠后代表現(xiàn)為持續(xù)發(fā)情[4]。過量采食添加異黃酮類物質(zhì)的飼料也會增加成年雌鼠子宮等生殖器官的重量[5]。Jovana的研究表明，為出生5或10 d的小鼠每天每千克體重補(bǔ)充5 mg染料木素，不影響小鼠的子宮重，但子宮有不正常增加的現(xiàn)象，說明子宮對雌激素的應(yīng)答出現(xiàn)紊亂[6]；給出生5～10 d的小鼠每天每千克體重飼喂5 mg染料木素，不影響小鼠的卵巢重及卵巢上的卵泡數(shù)，但可顯著降低卵巢中黃體的數(shù)目。于產(chǎn)后5～10 d給成年雌性小鼠飼喂添加異黃酮的飼料，會影響雌性后代的卵巢重量和卵泡大小[7]；也有研究表明，給新生兒暴露異黃酮可導(dǎo)致小鼠卵巢形態(tài)的改變[8]。

植物雌激素可能會對動物的生殖系統(tǒng)和生長發(fā)育造成不利影響，如誘發(fā)生殖障礙、腫瘤及其他病變。North報道，妊娠婦女經(jīng)常食用豆制品，所生下的男嬰尿道下裂發(fā)生率分別是對照組的3.67倍和3倍，推測可能是植物雌激素在體內(nèi)與雌激素受體結(jié)合對男嬰的生殖系統(tǒng)產(chǎn)生了負(fù)面影響[9]。

Newbold等人為出生1～5 d的雌性小鼠皮下注射50 mg/kg的GEN，雌性小鼠生長到18月齡時卵巢內(nèi)的黃體缺失，并出現(xiàn)子宮內(nèi)膜的增生[10]，并且子宮的病理變化隨時間推移逐漸加劇[11]。體外研究顯示，染料木黃酮對鼠卵母細(xì)胞的成熟作用、受精作用及胚胎發(fā)育的影響[12]，在體外成熟過程中用GEN處理卵母細(xì)胞，會導(dǎo)致植入母鼠后胚胎吸收的增加、胎盤和胚胎重量的減少，提示GEN對鼠的胚泡有毒性效應(yīng)，且與胚泡隨后的發(fā)育缺陷緊密相關(guān)[13]。

Delclos等人的研究表明，500 mg/kg的染料木黃酮和50 μg/kg的炔雌醇會對連續(xù)實驗鼠產(chǎn)生相似的影響，包括減少體重、增加陰道張開以及改變幼年動物的發(fā)情周期[11]。在慢性中毒實驗中，500 mg/kg的染料木黃酮可誘導(dǎo)腫瘤抑制基因的表達(dá)，炔雌醇能顯著增加子宮損傷率（非典型局部肥大和鱗狀轉(zhuǎn)移瘤）[14]。

2 SIF對發(fā)情周期和卵巢發(fā)育的影響

動物的發(fā)情周期是動物機(jī)體下丘腦-垂體-卵巢軸通過分泌多種激素協(xié)同作用的結(jié)果。SIF特別是染料木素對動物的發(fā)情周期會產(chǎn)生一定的副作用。Jefferson等人的研究表明，利用染料木素處理新生期小鼠，可劑量依賴性地顯著延長小鼠的發(fā)情期，說明這些小鼠的發(fā)情周期被破壞[15]；以12.5、25、50或100 mg/kg的染料木素處理SD大鼠，導(dǎo)致正常發(fā)情周期大鼠的數(shù)量減少[16]；Tom則得到動物發(fā)情期延長的結(jié)果，即以染料木素處理雌性大鼠，發(fā)現(xiàn)9只中有6只表現(xiàn)為發(fā)情期延長，而另外3只表現(xiàn)為持續(xù)發(fā)情[17]；Bateman的研究結(jié)果則表明，利用染料木素處理的雌性大鼠，少于30 %的表現(xiàn)為正常的發(fā)情周期，多于70 %的表現(xiàn)為持續(xù)發(fā)情或不發(fā)情[18]。

Jefferson使用10 mg/kg的染料木素處理雌性大鼠，發(fā)現(xiàn)大鼠出生24 d時卵巢中多卵子卵泡的數(shù)量顯著增加[19]。給小鼠口服染料木素可顯著增加出生后19 d小鼠卵巢中多卵子卵泡的數(shù)目。給CD-1和C57B1/6小鼠皮下注射染料木素，可劑量依賴性地增加卵巢中多卵子卵泡的數(shù)目，高劑量組小鼠幾乎都有多卵子卵泡[20]。同時，給CD-1[19]和C57B1/6[8]小鼠口服染料木素后，也發(fā)現(xiàn)卵巢中有多卵子卵泡的存在，說明染料木素對卵巢的生物學(xué)活性不隨補(bǔ)給途徑的改變而改變。以染料木素處理缺失Erα的新生期小鼠會誘發(fā)多卵子卵泡，而在缺失Erβ小鼠則不會誘發(fā)，說明染料木素誘導(dǎo)多卵子卵泡是通過與ERβ結(jié)合而發(fā)揮雌激素效應(yīng)的[19]。

哺乳動物的卵子在出生前即完成了第一次的減數(shù)分裂。在出生時，小鼠擁有大的卵子簇，卵子通過細(xì)胞內(nèi)橋相連。這些卵子簇在出生后第一周分離開成為單獨(dú)的卵子并被顆粒細(xì)胞保圍起來形成原始卵泡。以50 mg/kg的染料木素處理出生后1～5 d的小鼠，可抑制其卵巢的分化，卵巢中大量卵子仍通過細(xì)胞間的橋梁相連[21]。另外，體內(nèi)外實驗均表明，染料木素暴露能直接抑制卵母細(xì)胞巢裂解和原始卵泡募集[22]。在出生1～5 d給予50 mg/kg的染料木素處理，可導(dǎo)致4月齡時黃體完全缺失，且排卵停止[15]；在小鼠飲水中添加染料木素，可導(dǎo)致小鼠卵子成熟減少[23]。SIF同時可以影響卵巢的結(jié)構(gòu)和排卵功能。Jefferson的研究發(fā)現(xiàn)，低劑量的GEN能促進(jìn)卵巢排卵的發(fā)生，而高劑量的GEN反而對超數(shù)排卵呈現(xiàn)出抑制作用[20]。

3 SIF對雌性動物生殖激素的影響

在動物的生殖系統(tǒng)中生長軸激素起著很重要的調(diào)節(jié)作用，尤其是GH和IGF-1。李萬里[24]等人研究發(fā)現(xiàn)，用SIF治療卵巢切除大鼠，其骨內(nèi)膜中IGF-N和IGF-N mRNA的表達(dá)水平均有所增加。Bateman的研究提示，利用染料木素處理新生大鼠，能抑制成年期大鼠GnRH的活性，且ER-α在這一過程中起核心作用，這可能是染料木素影響動物發(fā)情的主要原因[18]。下丘腦KISS/GPR54信號通路是調(diào)控GnRH合成和分泌的重要因素，Todd的研究表明，給大鼠飼喂10 mg/kg的染料木素后，伴隨著下丘腦AVPV和ARC核中KISS陽性神經(jīng)纖維數(shù)目的減少，成年雌性大鼠下丘腦AVPV核中的KISS-ir消失[25]。

對垂體和卵巢的研究表明，利用染料木素處理新生大鼠，可改變垂體對GnRH的應(yīng)答能力，高水平的染料木素導(dǎo)致GnRH刺激后垂體LH分泌水平降低。給奶牛飼喂高水平大豆日糧可能導(dǎo)致發(fā)情周期紊亂，且在妊娠早期出現(xiàn)多種卵巢功能障礙[26]，這可能是因為日糧中的植物雌激素抑制了促黃體素的分泌，從而引起孕酮減少，導(dǎo)致母豬的流產(chǎn)率升高。非致毒劑量的染料木素能顯著降低豬顆粒細(xì)胞孕酮的合成，這一過程是通過降低3β-HSD基因的表達(dá)實現(xiàn) 的[27]。

性激素水平及其受體的表達(dá)是維護(hù)生殖器官發(fā)育和正常生殖機(jī)能的決定性因素。王根林報道，SIF在動物體內(nèi)是以雌激素的受體為中介，既能影響下丘腦促性腺激素釋放激素的水平，也會影響垂體受體基因的表達(dá)[28]。目前的研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加SIF可以刺激初情期前母鼠陰道的開張，降低65日齡時血清雌激素含量，并在飼喂8周后影響子宮間質(zhì)和腺上皮上雌激素受體的表達(dá)分布。Richter用不同濃度的染料木黃酮和黃豆苷元處理人體胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞，可顯著減少這些細(xì)胞中孕酮和絨毛膜促性激素的產(chǎn)生及細(xì)胞增殖。Dang等人研究了1～10 mM的黃豆苷元對豬卵母細(xì)胞細(xì)胞核及細(xì)胞質(zhì)的成熟作用和對卵丘細(xì)胞生成類固醇活性的影響[29]。在體外培養(yǎng)24～48 h顯著抑制了卵丘細(xì)胞孕酮的分泌，但對雌激素的分泌卻沒有任何誘導(dǎo)效應(yīng)[30]。

4 SIF對雌性動物繁殖性能的影響

4.1 SIF對繁殖力的影響

染料木素能使生長期動物表現(xiàn)為低繁殖力或不育。Nagao研究證實，給新生大鼠100 mg/kg·d的染料木素，會影響大鼠的生育力[16]。Jefferson給雌性小鼠補(bǔ)充0.5或5 mg/kg·d的染料木素，發(fā)現(xiàn)6月齡時兩個處理組小鼠均表現(xiàn)為生育健康后代的能力顯著下降，可能是因為染料木素導(dǎo)致小鼠子宮重配胎著床位點減少，且存在胚胎的吸收[15]。Chan的研究表明，染料木素可導(dǎo)致小鼠體外受精率降低及早期胚胎發(fā)育受損[23]。導(dǎo)致上述結(jié)果的另一個原因可能是，子宮對雌激素刺激缺少適當(dāng)?shù)膽?yīng)答，因為當(dāng)使用己烯雌酚處理小鼠時，其血清中的雌二醇、孕酮和睪酮水平均無變化。在成年雌鼠懷孕期間飼喂異黃酮類物質(zhì)會導(dǎo)致成活率的下降和畸形的產(chǎn)生[31]。

尹艷云等研究表明，在成年雌鼠的妊娠期間飼喂含400 mg/kg的SIF飼料會顯著影響其雌性后代的初次發(fā)情期、血液雌激素濃度、生殖器官發(fā)育等性狀，但在未妊娠期間長時間飼喂添加SIF的飼料卻對后代的各項指標(biāo)均無顯著差異，說明在非妊娠期間飼喂含適當(dāng)劑量以下的SIF飼料不會對小鼠的后代造成顯著影響[32]。目前小鼠飼料中的蛋白含量為 18 %～25 %，而大豆原料中SIF的含量大約為2 000 mg/kg[33]，飼料中的蛋白質(zhì)一般是由大豆原料來提供的，這樣飼料中的SIF含量就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過400 mg/kg，進(jìn)而會影響到后代的生殖生理性狀。

4.2 SIF對泌乳力的影響

劉根桃等試驗顯示，在經(jīng)產(chǎn)二花臉母豬分娩的第1～45 d期間在飼料的日糧中添加 5 mg/kg的SIF，可極顯著提高母豬產(chǎn)后第5 d的泌乳量，并且促進(jìn)了仔豬的生長和母豬的再次發(fā)情[34]。劉根桃等在妊娠母豬產(chǎn)前一個月開始在飼料中添加5 mg/kg的SIF，直至產(chǎn)后一周停止，經(jīng)產(chǎn)母豬在分娩后第10和20 d的泌乳量分別顯著提高了10.57 %和14.67 %[15]，所產(chǎn)仔豬出生窩重和20日齡窩重也顯著提高。韋習(xí)會等人在大約克夏母豬和二花臉母豬上的研究也得出了相似的結(jié)論[35]。

4.3 SIF對產(chǎn)蛋量的影響

周玉傳等研究結(jié)果表明，添加SIF的鴨飼料降低了產(chǎn)蛋初期浙江紹興方鴨的產(chǎn)蛋性能，而提高了產(chǎn)蛋后期的產(chǎn)蛋性能；SIF能顯著提高產(chǎn)蛋后期浙江紹興鴨的產(chǎn)蛋性能，并且表現(xiàn)出劑量效應(yīng)，SIF的適宜添加量為5 mg/kg[36]?？偠灾陲暳现刑砑舆m量的SIF，可以提高產(chǎn)蛋鴨和蛋雞的產(chǎn)蛋性能、促進(jìn)卵泡的發(fā)育。

5 小結(jié)與展望

SIF對雌性動物的生殖系統(tǒng)具有雙向調(diào)節(jié)作用，飼喂不同劑量的SIF會對雌性動物的生殖器官和繁殖性能產(chǎn)生不同程度的影響。合適劑量的SIF具有類雌激素作用，可改變新生動物卵巢和子宮的發(fā)育，進(jìn)而影響動物的發(fā)情周期和孕育過程；過量飼喂SIF會導(dǎo)致動物出現(xiàn)發(fā)情延緩、胚胎丟失和不孕等癥狀。目前關(guān)于SIF影響生長期雌性動物繁殖性能的研究還比較缺乏，其對動物發(fā)情周期的調(diào)控作用也有待深入研究。所以，研究SIF對雌性動物生殖系統(tǒng)的影響也成為了重中之重，這可為畜牧業(yè)中利用SIF提高畜禽的繁殖性能提供科學(xué)依據(jù)。

□□參考文獻(xiàn)：（36篇，略）