前列腺素及類似物在母豬繁殖中的生理作用及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

涂 志，張 亮，邱進(jìn)杰，潘紅梅，王東堂

（1.重慶市畜牧科學(xué)院，重慶 402460；2.重慶市璧山區(qū)河邊畜牧獸醫(yī)站，重慶 402760）

前列腺素及類似物在母豬繁殖中的生理作用及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

涂 志1，張 亮1，邱進(jìn)杰1，潘紅梅1，王東堂2

（1.重慶市畜牧科學(xué)院，重慶 402460；2.重慶市璧山區(qū)河邊畜牧獸醫(yī)站，重慶 402760）

前列腺素及其類似物在溶解黃體、刺激子宮收縮、排卵以及促進(jìn)胚胎附植等生理過程中起到了比較重要的作用。在母豬發(fā)情周期中，前列腺素（PG）F2α受體表達(dá)于黃體的各個(gè)時(shí)期，但僅在發(fā)情周期12 d之后有較強(qiáng)的溶解黃體功能。盡管前列腺素或其類似物在血液中代謝較快，通過單次肌肉注射能夠在發(fā)情周期的12 d后溶解黃體。通過多次注射前列腺素及其類似物，能夠誘導(dǎo)發(fā)情周期12 d前的母豬黃體溶解。但目前使用最為廣泛的是，使用前列腺素對(duì)處于預(yù)產(chǎn)期的母豬進(jìn)行誘導(dǎo)分娩，使其在36 h以內(nèi)分娩。清楚地了解其生理作用機(jī)制，將有助于母豬發(fā)情和分娩的同期化，使母豬的配種和接生工作效率大幅提高。

前列腺素；母豬；分娩

前列腺素作為動(dòng)物體內(nèi)的一種激素，其在動(dòng)物上的生理作用很早就被發(fā)現(xiàn)。1967年Schomberg利用發(fā)情母豬黃體晚期子宮的沖洗物對(duì)不同階段母豬進(jìn)行子宮灌注，首次發(fā)現(xiàn)其溶解黃體的作用。隨后Christenson利用子宮內(nèi)膜提取物對(duì)處于不同發(fā)情周期階段的母豬進(jìn)行灌注，發(fā)現(xiàn)其對(duì)處于發(fā)情周期15 d以后的母豬具有溶解黃體的作用。與其他動(dòng)物一樣母豬子宮內(nèi)膜將前列腺素分泌至子宮靜脈，一部分通過逆流轉(zhuǎn)移至卵巢動(dòng)脈到達(dá)卵巢，另一部分則進(jìn)入全身循環(huán)。

目前的許多研究都認(rèn)為前列腺素是母豬調(diào)節(jié)黃體功能的重要因子，同時(shí)參與子宮和輸卵管收縮、排卵以及胚胎附植等生理過程。注射前列腺素及其類似物也成為母豬繁殖生產(chǎn)中比較重要的管理手段。本文的目的是闡述前列腺素在母豬不同的繁殖階段中所起的生理作用以及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的主要應(yīng)用方法。

1 前列腺素及其類似物

前列腺素（PG）是一類具有廣泛生理活性的激素，是前列烷酸的衍生物，是由膜釋放的花生四烯酸通過環(huán)氧化酶（COX）途徑合成的一類信號(hào)分子。前列腺素的命名是在PG后加英文字母（表示型）和下標(biāo)數(shù)字（表示側(cè)鏈的雙鍵數(shù)目），有的在數(shù)字后面用希臘字母表示側(cè)鏈的方向。根據(jù)結(jié)構(gòu)可將前列腺素分為PG1、PG2、PG三類，E、F、A、B四型。前列腺素存在于哺乳動(dòng)物各種重要組織和體液中，但不同的組織所生產(chǎn)的前列腺素有所不同。在本文中主要使用的是與動(dòng)物生殖調(diào)控有密切關(guān)系的PGF2α，主要在肺、腎、卵巢、子宮內(nèi)膜等組織中生成，通過血液循環(huán)到達(dá)效應(yīng)細(xì)胞發(fā)揮生理功能。

氯前列醇(鈉)是前列腺素F2α的合成外消旋類似物，能與細(xì)胞表面的PGF2α受體結(jié)合，激活蛋白激酶C，發(fā)揮生理作用。通常這兩種對(duì)映異構(gòu)體的R一氯前列烯醇和S一氯前列醇的外消旋混合物是由化學(xué)合成得到的。R一氯前列醇可被分離純化，氯前列烯醇和純的R一氯前列烯醇均可用于獸藥產(chǎn)品，具有溶解功能性和結(jié)構(gòu)性黃體的作用，在母豬中該藥能使處于15 d以上的性周期黃體溶解。主要用于誘導(dǎo)分娩和引產(chǎn)，產(chǎn)后使用也可促進(jìn)子宮復(fù)舊。

在豬中單次肌肉注射14C標(biāo)記的氯前列醇鈉200 ug，1 h后血漿水平最高(0.70±0.14)μg/L，24 h降至接近0.04 μg/L。其中50%通過尿和糞便排除，尿中主要代謝產(chǎn)物是母體化合物(10%～14%)、四烯酸代謝物(約37%)和極性化合物(26%～32%)。母豬肌肉注射75 ug氯前列醇鈉后30～80 min血漿中的最大濃度約為2 ug/L，消除的半衰期大約為190 min。氯前列醇鈉的急性毒性很小，母豬分別按使用劑量(75 μg)、5倍量(375 μg)和10倍量(750 μg)單次肌肉注射氯前列醇鈉，均未發(fā)現(xiàn)不良反應(yīng)。

2 前列腺素及其類似物的生理作用

2.1 PGF2α受體

前列腺素是通過與效應(yīng)細(xì)胞膜上的前列腺素受體結(jié)合來(lái)發(fā)揮其生理作用的。前列腺素受體是一種含有7個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域的G蛋白偶聯(lián)受體，由單一基因編碼且mRNA已經(jīng)從小鼠、大鼠、羊、乳牛、豬和人類上克隆得到。

在母豬體內(nèi)，前列腺素通過全身和局部作用機(jī)制來(lái)誘導(dǎo)黃體溶解。單側(cè)的子宮角切除后，兩側(cè)黃體都退化，說(shuō)明一側(cè)子宮內(nèi)膜分泌的前列腺素可以通過全身循環(huán)到達(dá)效應(yīng)細(xì)胞。而切除子宮角的3/4，則只有同側(cè)的卵巢黃體溶解，表明前列腺素的局部作用。

PGF2α受體的特殊高親和力存在于發(fā)情周期所有階段的黃體中，并且主要定位于較大的黃體細(xì)胞。豬和反芻動(dòng)物在發(fā)情周期的第5天黃體中已存在大量PGF2α受體，但對(duì)于反芻動(dòng)物PGF2α受體濃度不會(huì)改變，而豬PGF2α受體濃度在即將獲得黃體溶解能力時(shí)增加。所以，PGF2在母豬發(fā)情周期的前12 d內(nèi)無(wú)溶解黃體能力，并不是由黃體細(xì)胞表面無(wú)PGF2α受體而導(dǎo)致。而處于敏感期的黃體膜上的PGF2α受體與PGF2α結(jié)合，激活蛋白激酶C后則啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)一系列級(jí)聯(lián)事件，導(dǎo)致黃體溶解。同時(shí)使得一些受PGFα調(diào)控的信號(hào)通路變化，包括黃體內(nèi)雌二醇、孕酮等激素濃度的變化。另有研究表明，母豬黃體溶解能力涉及通過PGF2α對(duì)LH受體和孤核受體蛋白I(DAXI)的調(diào)控而抑制類固醇合成蛋白通路（StAR,LDL receptor），從而實(shí)現(xiàn)抑制雌二醇和孕酮分泌的生理作用。

將氯前列烯醇加入到體外培養(yǎng)的黃體組織中能誘導(dǎo)黃體產(chǎn)生PGF2α，這表明少量的子宮PGF2α到達(dá)黃體后能啟動(dòng)自動(dòng)放大通路，導(dǎo)致黃體內(nèi)PGF2α的產(chǎn)生。然而，只有在黃體具備黃體溶解能力時(shí)(d17)，PGF2α才能通過氯前列烯醇誘導(dǎo)產(chǎn)生，而不能在不具備黃體溶解能力的黃體中產(chǎn)生?？傊嗟亓私恻S體內(nèi)調(diào)控PGF2α產(chǎn)生的細(xì)胞和分子機(jī)制，將有助于開發(fā)新的前期溶解黃體和后期阻止其退化的方法，以達(dá)到在生產(chǎn)中使母豬繁殖周期同期化的目的。

2.2 前列腺素類似物前列烯醇對(duì)母豬黃體功能的影響

用PGF2α的類似物氯前列烯醇對(duì)母豬進(jìn)行注射會(huì)引起黃體在固醇類激素受體基因表達(dá)方面的改變，而這種作用與是否獲得黃體溶解能力無(wú)關(guān)。類固醇激素與黃體上的相關(guān)受體結(jié)合調(diào)節(jié)許多生理過程包括促進(jìn)黃體生成和黃體溶解兩方面作用。在獲得黃體溶解能力的豬黃體中，由于芳香化酶表達(dá)的顯著增加導(dǎo)致黃體雌激素的產(chǎn)生增加。這表明在類固醇生成方面和在黃體溶解開始時(shí)黃體中黃體類固醇激素受體的轉(zhuǎn)變，這種分子機(jī)制是黃體溶解過程的關(guān)鍵。

豬胚胎著床時(shí)期，埋植雌激素會(huì)促進(jìn)黃體分泌孕酮，這表明了雌激素的抗黃體溶解能力。然而，在母豬繁殖周期的17 d注射前列腺素及其類似物，能夠使雌激素ERaRNA的表達(dá)增加，說(shuō)明雌激素也參與溶解黃體的過程。雌激素受體類型和數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化可以解釋黃體中雌激素的不同作用。有證據(jù)表明ERa和ERB在細(xì)胞功能方面有不同甚至相反的作用，并且雌激素受體(ERs)與其他轉(zhuǎn)錄因子相互作用會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的生理作用。在豬上雌激素黃體產(chǎn)生類固醇激素以及其受體的表達(dá)是可以通過PGF2α調(diào)節(jié)。有人將母豬繁殖周期前9 d黃體對(duì)前列腺素的不應(yīng)性歸因于前列腺素受體表達(dá)量的減少和血漿中羥基前列腺素脫氫酶的影響，但目前仍沒有對(duì)此比較確切的證據(jù)。另外，有研究表明17 d后卵巢動(dòng)脈血流量、NO、活性氧以及相關(guān)基因（VEGF,eNOS,angiop rotein,angiotensin,endothelin,CAMKK 2,HINT1,YWHAZ,GNB1 and RGS2）表達(dá)量的變化都對(duì)這個(gè)階段前列腺素引起黃體溶解有積極的影響。

2.3 前列腺素及其類似物對(duì)母豬發(fā)情周期的影響

家畜的發(fā)情周期受多種激素的調(diào)節(jié)，PGF2α具有使黃體退化的能力，并經(jīng)常用于家畜的同期發(fā)情。在豬發(fā)情周期第15～16天的黃體自發(fā)溶解期間，PGF2α造成孕酮產(chǎn)量的急劇下降和黃體的結(jié)構(gòu)退化。

PGF2α的血清濃度往往描述為PGF2α代謝物（PGFM)的濃度。在血液中PGF2α被15-羥基前列腺素脫氫酶(PGDH)迅速代謝為一種穩(wěn)定的不具生物學(xué)活性不強(qiáng)形式。在外周血測(cè)量PGFM是一種估測(cè)母豬子宮PGF2α分泌物的有效方法。對(duì)于家畜，黃體退化起因來(lái)自于子宮一系列離散的脈沖式的PGF2α的分泌。不同的家畜PGF2α分泌脈沖的模式有所差異，有研究報(bào)道母豬子宮的PGF2α脈沖間隔為6～8 h。對(duì)于PGF2α在母豬發(fā)情周期中黃體溶解能力的研究開展了一系列的研究，目的是建立一個(gè)發(fā)情和排卵同期化的方案。最早的研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)情周期的第10天，每個(gè)子宮角中應(yīng)用0.1或2.5 mg的PGF2α不能降低血漿孕酮水平。許多其他研究也表明單次注射PGF2α只能在發(fā)情周期的12 d之后誘導(dǎo)黃體溶解。這些結(jié)果與體外研究的數(shù)據(jù)相一致，表明應(yīng)用PGF2α降低孕酮分泌是從第12天開始的(87%)，對(duì)第9天的黃體無(wú)效。然而有趣的是，通過多次注射PGF2α可以更早地誘導(dǎo)黃體溶解。有研究表明，從母豬發(fā)情周期的第5天到第10天，每12 h注射25 mg地諾前列素可以誘導(dǎo)原本認(rèn)為不具備黃體解體能力的黃體出現(xiàn)黃體溶解，而且從發(fā)情周期的第10天開始四次注射（每12 h注射一次）PGF2α類似物，要比單次注射更能夠引起黃體溶解。從排卵后第7天開始，在香豬肌肉中兩次間隔12 h注射3.0 mg氯前列烯醇，同樣能誘導(dǎo)黃體溶解。

排卵前的LH峰會(huì)使卵泡內(nèi)的前列腺素的合成增加，同時(shí)激活膠原蛋白酶和彈性蛋白酶，最終導(dǎo)致卵泡破裂。有研究報(bào)道對(duì)PMSG處理后的后備母豬注射前列腺素及其類似物可以使其排卵時(shí)間提前12 h。這些研究表明外源性的前列腺素可通過引起卵泡破裂，從而達(dá)到提前排卵的目的。

2.4 PGF2α在維持母豬妊娠中的作用

在發(fā)情后14 d未孕母豬會(huì)有黃體溶解性PGF2α間歇性釋放。PGF2α和對(duì)黃體起保護(hù)作用的PGE2在子宮內(nèi)膜生產(chǎn)，PGE2對(duì)于PGF2α適當(dāng)?shù)谋壤梢猿晒S持母豬妊娠。PGF2α的子宮內(nèi)膜的含量在懷孕母豬中有明顯的變化，在10～11 d處于最低水平，緊接著在第12天增加42倍，之后該含量在整個(gè)妊娠階段維持。對(duì)于豬來(lái)說(shuō)，胚胎阻斷PGF2α的黃體溶解能力的機(jī)制是基于胚泡分泌的雌二醇，協(xié)同泌乳素，使子宮內(nèi)膜分泌的PGF2α更改方向進(jìn)入子宮腔而不是子宮靜脈。雖然雌二醇在母豬妊娠識(shí)別方面的主要作用是在子宮水平抵抗黃體溶解性，減少PGF2α分泌到子宮脈管系統(tǒng)，但不能被排除其通過減少黃體細(xì)胞PGF2α受體濃度導(dǎo)致的直接抗黃體溶解作用。有數(shù)據(jù)顯示相比發(fā)情期的母豬，在懷孕或假孕的第12天，PGF2α受體減少。因此，PGF2α受體數(shù)量的減少與母豬的妊娠識(shí)別有關(guān)。

3 前列腺素及其類似物在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 注射前列腺素及其類似物誘導(dǎo)母豬同期分娩

由于前列腺素及其類似物具有溶解黃體的作用，所以它被廣泛的用于誘導(dǎo)母豬的分娩，使豬群的生產(chǎn)能夠同期化。目前，我們對(duì)前列腺素及其類似物終止妊娠的機(jī)制還不是很了解，并且這種作用在物種之間存在較大的差異。豬和山羊妊娠的維持需要有功能的黃體才能實(shí)現(xiàn)，而在其他物種由于其孕酮來(lái)源的變化而有所不同。比如馬和牛在妊娠170 d和200 d時(shí)胎盤會(huì)產(chǎn)生孕酮來(lái)維持妊娠，在此之前注射前列腺素會(huì)引起黃體溶解，并導(dǎo)致妊娠終止。在母豬上，妊娠后期的母豬肌肉注射一定劑量的前列腺素及其類似物后，能夠成功地誘導(dǎo)母豬啟動(dòng)分娩。多數(shù)的研究表明超過80%的母豬在妊娠112～114 d肌肉注射前列腺素或其類似物會(huì)在36 h后開始分娩。

另外，注射方式也對(duì)誘導(dǎo)分娩有較大的影響，使用陰戶注射前列腺素及其類似物，會(huì)使誘導(dǎo)發(fā)情的效應(yīng)提高10%。這可能是由于母豬生殖道的脈管系統(tǒng)相互連通，前列腺素可通過微循環(huán)進(jìn)入到卵巢發(fā)揮生理作用，并且這種途徑?jīng)]有通過肝臟的代謝，所以具有更大的生理功能。此外，單次注射前列腺素及其類似物誘導(dǎo)分娩失敗可能與黃體溶解不完全有關(guān)，即黃體溶解啟動(dòng)后，外周血液中孕酮濃度開始下降，但緊接著黃體功能恢復(fù)，妊娠繼續(xù)維持，這種情況可以通過2次注射（間隔6 h）前列腺素及其類似物，來(lái)減少誘導(dǎo)分娩失敗的幾率。通過優(yōu)化試驗(yàn)方案，使用母豬后海穴2次注射前列腺素及其類似物，可以在減少使用劑量的情況下，使得誘導(dǎo)分娩成功的幾率大幅提高。

3.2 輸精時(shí)注射前列腺素及其類似物提高母豬繁殖性能

有人報(bào)道在輸精時(shí)注射前列腺素或?qū)⑵漭斎氲阶訉m頸，有助于提高分娩率和產(chǎn)仔數(shù)。盡管受孕的時(shí)間在不同場(chǎng)有所不同，但這種方法在受精能力較弱的夏季卻有較好的表現(xiàn)。有人認(rèn)為通過子宮頸輸入前列腺素及其類似物能夠引起子宮平滑肌的收縮，從而使精子能夠迅速地到達(dá)受精部位。在夏季輸精時(shí)注射前列腺素及其類似物可以提高受胎率和產(chǎn)仔數(shù)。在母豬發(fā)情后12 d以后可使用前列腺素對(duì)其進(jìn)行發(fā)情同期化處理，這可以使得母豬群有節(jié)律的生產(chǎn)。

3.3 前列腺素及其類似物注射對(duì)母豬發(fā)情和行為學(xué)的影響

在母豬發(fā)情周期的12 d前誘導(dǎo)黃體溶解的方法可以使母豬正常發(fā)情配種后的母豬成為假孕的母豬，這種動(dòng)物模型可以用來(lái)研究早期胚胎與子宮的信號(hào)識(shí)別。此外，這種方法在青年母豬的黃體上表現(xiàn)出更為有效的溶解能力，可以在后備母豬2～3個(gè)情期后使其發(fā)情同期化。盡管有研究表明提高注射前列腺素的劑量能夠成功地使處于發(fā)情周期12 d以前的黃體溶解，但我們?nèi)圆煌扑]把這種方案作為常規(guī)的處理方法來(lái)應(yīng)用。

有研究表明，圍產(chǎn)期內(nèi)注射前列腺素能夠刺激母豬產(chǎn)生更多的母性行為，如單獨(dú)離開群體用稻草筑巢等。此外，產(chǎn)后注射前列腺素及其類似物也作為母豬減少母豬產(chǎn)后泌乳障礙的預(yù)防措施。因?yàn)槲赐耆芙獾狞S體將導(dǎo)致孕酮濃度的異常升高，從而抑制母豬的泌乳過程。此外，一些研究表明，母豬產(chǎn)后注射前列腺素及其類似物，可使母豬降低一系列的繁殖問題。比如刺激子宮收縮可使母豬盡快排出胎衣，減少子宮內(nèi)膜炎發(fā)生。提高母豬泌乳能力，并有助于子宮的復(fù)舊?？s短斷奶-發(fā)情間隔，改善下一胎次的產(chǎn)仔成績(jī)等。從結(jié)果看來(lái)，母豬產(chǎn)后注射前列腺素及其類似物可降低一些繁殖問題的發(fā)生幾率，但我們?nèi)匀徊煌扑]將其作為一種常規(guī)生產(chǎn)流程來(lái)使用。

總的看來(lái)，前列腺素及其類似物在母豬上的應(yīng)用主要有如下的方面：1）預(yù)產(chǎn)期前1～2 d，2次注射前列腺素及其類似物（單次注射一半的劑量），使更多的母豬在36 h之內(nèi)分娩。2）輸精配種時(shí)注射前列腺素及其類似物，使母豬分娩率提高，但產(chǎn)仔數(shù)降低。3）發(fā)情周期的12 d以后，單次注射前列腺素及其類似物誘導(dǎo)其黃體溶解，使其在發(fā)情同期化。4）發(fā)情周期的5～12 d兩次或多次注射前列腺素及其類似物，誘導(dǎo)其黃體溶解，使其發(fā)情同期化。5）母豬產(chǎn)后注射前列腺素及其類似物，促進(jìn)母豬胎衣排出和子宮復(fù)舊。

略，若有需要請(qǐng)與作者聯(lián)系）

表1 前列腺素及其類似物不同劑量和注射部位對(duì)母豬誘導(dǎo)分娩時(shí)間的影響

表2 單次和重復(fù)注射前列腺素及其類似物對(duì)母豬分泌時(shí)間的影響

表3 輸精時(shí)對(duì)母豬注射前列腺素及其類似物對(duì)母豬繁殖成績(jī)的影響

2017-02-09)

生物育種能力建設(shè)與產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)（[2014]2573）

張亮（1982-），男，碩士研究生，主要從事動(dòng)物繁殖技術(shù)的研究，E-mail:zhang_liang1982@163.com