日糧能量和蛋白水平對動物繁殖相關(guān)基因表達的調(diào)控

■張英杰 李 婷

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，河北保定 071000）

能量是一切生命活動的熱力基礎(chǔ)。能量長期不足會影響動物卵泡的發(fā)育，延遲后備雌性動物初情期的到來；減少經(jīng)產(chǎn)雌性動物的排卵數(shù)；使性激素分泌紊亂，導(dǎo)致胎兒發(fā)育不正常。與此相反，當日糧中能量過高，使得脂肪在卵巢組織沉積，引起卵巢周圍脂肪浸潤，從而影響卵泡正常發(fā)育，也使性激素分泌紊亂，最終降低動物的繁殖性能。

蛋白質(zhì)也影響動物的繁殖活動。動物采食的蛋白質(zhì)不但要適量，還必須平衡（氨基酸），否則會影響卵細胞的正常生長發(fā)育，初情期排卵時間以及蛋白多肽類性激素的正常合成和分泌；氨基酸、蛋白質(zhì)的不平衡還會升高血液中的尿素氮的濃度，不利于卵泡發(fā)育，胚胎著床。

隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，許多與動物繁殖相關(guān)的基因被克隆和鑒定，為進一步研究營養(yǎng)素與動物繁殖基因表達的關(guān)系奠定了良好的基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)和能量與動物繁殖性能有很大的相關(guān)性，研究能量和蛋白質(zhì)對動物繁殖基因的表達的影響，將有助于闡明營養(yǎng)素調(diào)控動物繁殖性能的分子機制。

1 能量和蛋白水平對FSHR、LHR基因表達的調(diào)控

促性腺激素促卵泡素（follicle-stimulating-hor-mone，F(xiàn)SH）和促黃體素(luteinizing hormone，LH)是卵泡發(fā)育最主要的調(diào)控者。它們是垂體前葉分泌的糖蛋白激素，能夠直接調(diào)控動物的繁殖活動。由于它們是大分子物質(zhì)，必須結(jié)合靶細胞膜上的相應(yīng)受體來傳遞信息，從而發(fā)揮它們的生物學(xué)功能。血液中FSH和LH濃度的高低不能完全直接反映其發(fā)揮生物學(xué)功能的激素的多少，需要綜合考慮血液中FSH、LH的濃度和卵巢中FSHR、LHR的多少。卵泡上FSHR和LHR表達的數(shù)量和活性以及卵泡內(nèi)激素和蛋白質(zhì)因子的合成水平，可以反饋性的調(diào)節(jié)FSH和LH的分泌。通過研究FSH受體（FSHR）和LH受體(LHR)在卵母細胞中的表達調(diào)控，可以進一步了解FSH和LH發(fā)揮作用的機制。

能量可能通過改變卵巢上FSHR和LHR的表達數(shù)量來影響卵泡發(fā)育。于淼瑛（2006）[1]采用半定量逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)檢測不同能量水平下初情期前母豬在卵巢和子宮的FSHR和LHR mRNA水平表達的差異，結(jié)果顯示在高、中、低三個不同的能量水平組中，卵巢的FSHR和LHR mRNA的表達量均顯著高于子宮。由此表明，雖然子宮上也存在促性腺受體的表達，但促性腺激素主要作用的靶器官是卵巢，并且發(fā)現(xiàn)不同能量水平可以改變卵巢促性腺激素受體的表達，高能量日糧可以促進卵巢促性腺激素受體mRNA水平的表達，而低能量日糧則抑制這種表達。王延忠等(2008)[2]通過研究不同能量水平和來源對后備母豬卵母細胞成熟、促性腺激素受體mRNA表達的影響發(fā)現(xiàn)，高能量日糧和以淀粉為能量來源的日糧，均提高了卵母細胞成熟的比例；高能量水平上調(diào)了FSHR mRNA和LHR mRNA的表達，從而使更多的卵母細胞成熟。Zhou等(2009)[3]對初情期前的豬進行了日糧不同能量水平飼養(yǎng)試驗，采用半定量RT-PCR檢測卵巢中FSHR和LHR在mRNA水平的表達量，發(fā)現(xiàn)高能量組(14.87 MJ/kg)卵巢LHR和FSHR mRNA的表達顯著地高于中能量組(12.39 MJ/kg)和低能量組(9.98 MJ/kg)。

楊玉等(2009)[4]利用相對定量RT-PCR檢測不同能量水平對海蘭褐殼蛋雞性成熟過程中卵巢FSHR mRNA表達量及產(chǎn)蛋率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，能量過低的飼料影響FSHR mRNA的表達量，從而影響卵巢卵泡的發(fā)育，能量水平適當則FSHR mRNA的表達量提高，進而提高產(chǎn)蛋率。楊少華(2012)[5]采用熒光定量PCR測定了飼喂不同能量水平的綿羊卵巢中FSHR和LHR mRNA的表達量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中等能量水平組(DE為10.33 MJ/d)FSHR的表達量極顯著高于高能量組(DE為13.49MJ/d)和低能量組(DE為7.21 MJ/d)。劉立文等（2014）[6]研究了日糧能量水平對柴雞性成熟過程中卵巢FSHR和LHR mRNA表達的影響，結(jié)果表明低能組育成柴雞FSHR和LHR mRNA的表達量與對照組差異不顯著，但與高能組差異極顯著，說明日糧能量的高低可以影響家禽的生殖機能。

趙鑫（2012）[7]研究調(diào)整日糧能量蛋白水平對浙東白鵝母鵝的繁殖性能、激素濃度和生殖軸基因mRNA水平的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)下丘腦內(nèi)GnRH、垂體內(nèi)催乳素（PRL）和催乳素受體（PRLR）基因mRNA水平上調(diào)(P＜0.05)，卵巢內(nèi)FSHR基因的mRNA水平下調(diào)(P＜0.05)。

2 能量和蛋白水平對IGF基因表達的調(diào)控

IGFs是卵泡生長的調(diào)節(jié)因子，促進卵巢促性腺激素的活動[8-9]。IGF家族包括IGF-I，IGF-II，IGF-I型受體（IGF-IR），IGF-II型受體（IGF-IIR）和6種IGF結(jié)合蛋白(IGFBP)。許多研究表明，IGF調(diào)節(jié)卵泡的發(fā)生，由于它們增強了卵泡細胞的增殖、分化和促性腺激素的作用，所以IGF可能是卵泡發(fā)育的正向調(diào)節(jié)因子，對動物的生殖功能具有重要作用[10]。研究表明營養(yǎng)素影響動物體內(nèi)IGF-I的循環(huán)濃度，進而影響卵巢的活動[11-13]。而有關(guān)IGF-II的研究相對較少，Armstrong等[14]在牛上的研究發(fā)現(xiàn)IGF-II主要調(diào)節(jié)有腔卵泡生長的卵泡內(nèi)IGF配體。

Armstrong等（2003）[15]研究發(fā)現(xiàn)能量的攝入會影響卵巢IGF系統(tǒng)的mRNA編碼組件的表達，這些變化可直接影響卵泡內(nèi)IGF的生物利用度和卵泡對FSH的靈敏度或反應(yīng)度。Webb等（2004）[16]也發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)水平可調(diào)節(jié)卵巢上卵泡對促性腺激素的靈敏度或反應(yīng)性。李波等（2008）[17]發(fā)現(xiàn)日糧的能量水平跟初情期前母豬卵巢IGF-IR mRNA的表達顯著相關(guān)，高能組日糧(14.81 MJ/kg)促進IGF-IR mRNA的表達，利于生長因子發(fā)揮作用，從而促進生殖系統(tǒng)的生長發(fā)育，由此可見，IGF-IR可能參與介導(dǎo)日糧能量對初情期前母豬生殖系統(tǒng)的發(fā)育。因此，可以通過控制日糧能量水平調(diào)節(jié)卵巢上IGF-I受體表達，從而促進母豬發(fā)情。杜沱江（2012）[18]采用熒光定量PCR檢測高、低飼養(yǎng)水平對湖羊黃體期IGFBP2和IGF-IR基因表達的影響，結(jié)果顯示限飼組在下丘腦IGF-IR基因的表達水平比補飼組低(P＜0.05)；在下丘腦、垂體和卵巢中，IGFBP2基因表達水平在限飼組與補飼組間均差異不顯著，由此說明下丘腦IGF-IR基因表達量降低，可能是抑制湖羊黃體期卵泡發(fā)育的一個原因。

氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位，限制性氨基酸對動物生長發(fā)育起著很重要的作用。井文倩(2007)[19]通過半定量RT-PCR和實時熒光定量PCR方法研究日糧中賴氨酸對繁殖期母兔肝臟、卵巢IGF-I和IGFBP1基因表達的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)日糧賴氨酸適當添加有利于新西蘭兔生長和繁殖性能的提高，日糧賴氨酸缺乏會抑制繁殖期母兔肝臟、卵巢IGF-I和IGFBP1的表達，提高賴氨酸水平可提高IGF-I基因的表達，但如果賴氨酸水平過高時將會抑制IGF-I表達，從分子水平上闡明了賴氨酸水平影響兔繁殖性能的機制。

3 小結(jié)

動物日糧能量和蛋白質(zhì)水平影響與動物繁殖相關(guān)的FSHR、LH、IGF基因的表達。因此，可以通過調(diào)控日糧的能量和蛋白質(zhì)水平來有效提高動物的繁殖性能。