視黃醇在卵巢發(fā)育中的作用研究進(jìn)展

楊言昭，張艷敏，劉 穎*，李文通，楊亞嵐，葛長(zhǎng)利，陳其美，周 榮，李 奎

（1.山東藍(lán)思種業(yè)有限公司，山東日照 276800；2.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院，廣東佛山 528231；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193）

繁殖效率是影響現(xiàn)代規(guī)?；B(yǎng)殖生產(chǎn)效益的重要因素，提高哺乳動(dòng)物繁殖力一直是科研工作者的研究熱點(diǎn)。繁殖效率與卵巢發(fā)育緊密相關(guān)，動(dòng)物卵巢發(fā)育過程中的主要生理事件有卵泡的發(fā)育、成熟和閉鎖等[1]，其中卵泡發(fā)育直接影響胚胎的數(shù)量及質(zhì)量[2]。視黃醇及其衍生物是動(dòng)物體內(nèi)維生素A 的主要存在形式，能夠以自由擴(kuò)散的方式進(jìn)入細(xì)胞[3]。卵巢中也有視黃醇及其衍生物的存在，并能夠影響卵巢抗應(yīng)激能力、激素分泌及生殖細(xì)胞減數(shù)分裂等。本文主要綜述了視黃醇及其衍生物在動(dòng)物卵巢中的功能，旨在為正確理解視黃醇及其衍生物對(duì)動(dòng)物卵巢的影響、提高哺乳動(dòng)物繁殖力的育種進(jìn)程提供理論依據(jù)。

1 視黃醇代謝

1.1 視黃醇在動(dòng)物體內(nèi)的代謝途徑 視黃醇在維持動(dòng)物機(jī)體正常的生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮著重要作用[4]。動(dòng)物體自身不能合成維生素A，需由食物提供，主要來源于膳食中的維生素A 前體（β- 胡蘿卜素等）和大量視黃酯、視黃醇等。當(dāng)攝入維生素A 量不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致相關(guān)疾病的發(fā)生[5]。在小腸內(nèi)，膳食中的視黃酯在小腸細(xì)胞表面的視黃酯水解酶（Retinol Ester Hydrolase，REHs）作用下被水解為視黃醇，β- 胡蘿卜素在小腸上皮細(xì)胞內(nèi)被水解為視黃醛，后被還原為視黃醇。在小腸中被分解后產(chǎn)生的視黃醇與細(xì)胞視黃醇結(jié)合蛋白II 型（Cell Retinol Binding Protein- II，CRBP-II）結(jié)合，被視黃醇酰基轉(zhuǎn)移酶（Retinol acyltransferase，LRAT）酯化為視黃酯，并結(jié)合乳糜微粒進(jìn)入血液。在血液中，乳糜微粒經(jīng)過脂蛋白脂肪酶（Lipoprotein Lipase，LPL）的作用轉(zhuǎn)化為視黃酯，后被還原為視黃醇。血液中的視黃醇與視黃醇結(jié)合蛋白（Retinol Binding Protein，RBP）及甲狀腺運(yùn)載蛋白（Transthyretin，TTR）形成視黃醇-視黃醇結(jié)合蛋白- 甲狀腺素運(yùn)載蛋白復(fù)合體（Retinol-Retinol Binding protein-Transthyretin，Retinol-RBPTTR）。血液中Retinol-RBP-TTR 復(fù)合體進(jìn)入細(xì)胞后，其中的RBP 與其受體特異性結(jié)合，Retinol-RBP-TTR復(fù)合體發(fā)生斷裂，視黃醇被釋放進(jìn)入細(xì)胞中進(jìn)行轉(zhuǎn)化。游離的RBP 在腎小球中的腎小管處被吸收，被腎皮層細(xì)胞攝取，并被溶酶體分解為氨基酸。肝臟中游離的視黃醇轉(zhuǎn)移至肝星狀細(xì)胞中儲(chǔ)存，肝星狀細(xì)胞中含有豐富的細(xì)胞視黃醇結(jié)合蛋白Ⅰ型（Cell Retinol Binding Protein-Ⅰ，CRBP-Ⅰ），進(jìn)入肝星狀細(xì)胞中的視黃醇與CRBP-Ⅰ結(jié)合而溶解在肝細(xì)胞的水環(huán)境，有利于視黃醇儲(chǔ)存[6-8]。

1.2 視黃醇在細(xì)胞中的代謝分解 血液中的乳糜微粒通過LPL 作用轉(zhuǎn)化為視黃酯，視黃酯在REH 作用下轉(zhuǎn)化為視黃醇。視黃醇進(jìn)入細(xì)胞后被轉(zhuǎn)化為視黃酸（Retinoic Acid，RA），其轉(zhuǎn)化過程分為兩步：視黃醇在乙醇脫氫酶（Alcohol Dehydrogenase，ADH）和短鏈脫氫 酶/ 還 原 酶（Short Chain Dehydrogenase/reductase，SDR）作用下轉(zhuǎn)變?yōu)橐朁S醛；其次，視黃醛在乙醛脫氫酶（Acetaldehyde Dehydrogenase，ALDH）作用下被不可逆地氧化為RA[7]。另外，研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞色素P450 家族成員26A1（Cytochrome P450、Family 26、Subfamily A、ploypeptide 1、CYP26A1） 和26B1（Cytochrome P450、Family 26、Subfamily B、Ploypeptide 1、CYP26B1）可將RA 代謝物代謝為全反式視黃酸（All Trans Retinoic Acid，atRA），所以CYP26A1 和CYP26B1可以通過氧化部分RA 來調(diào)節(jié)細(xì)胞中atRA 濃度[9]。atRA 是維生素A 在體內(nèi)的活性代謝物，通過與視黃酸受體結(jié)合誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄[10]。細(xì)胞內(nèi)RA 的生物作用也受到細(xì)胞視黃醇結(jié)合蛋白（Cell Retional Binding Protein，CRBP）和細(xì)胞視黃酸結(jié)合蛋白（Cell Retinoic Acid Binding Protein，CRABP）的調(diào)節(jié)[11]。在細(xì)胞中，視黃醇及其衍生物能夠與4 種同種型的CRBP（CRBP-1、CRBP-2、CRBP-3、CRBP-4）和2 種 同 種 型CRABP（CRABP-1、CRABP-2）結(jié)合[12]。CRBP 特異性結(jié)合視黃醇，而CRABPs 和脂肪酸結(jié)合蛋白（Fatty Acid Binding Proteins，F(xiàn)ABPs）特 異 性 結(jié) 合RA[13]，并 且CRABP2 是調(diào)節(jié)體內(nèi)RA 生理濃度的重要蛋白[14]。

2 視黃醇及其衍生物對(duì)卵巢的影響

視黃醇及其衍生物在卵巢類固醇激素生成、卵母細(xì)胞成熟和早期胚胎發(fā)育中發(fā)揮重要作用[15]。研究發(fā)現(xiàn)，在卵丘顆粒細(xì)胞中含有豐富的視黃醇及其衍生物，并參與卵巢發(fā)育相關(guān)的信號(hào)傳導(dǎo)[16]。RA 也可以促進(jìn)胚胎干細(xì)胞向生殖細(xì)胞的轉(zhuǎn)化[17]和卵巢體細(xì)胞的分化[18]，并且可以誘導(dǎo)性腺中生殖細(xì)胞減數(shù)分裂的發(fā)生[19]。

2.1 視黃醇及其衍生物對(duì)動(dòng)物生殖細(xì)胞減數(shù)分裂的影響 生殖細(xì)胞減數(shù)分裂是產(chǎn)生單倍體配子的一種特殊的細(xì)胞分裂形式。早先研究表明，RA 能夠促使生殖細(xì)胞周圍的體細(xì)胞產(chǎn)生誘導(dǎo)因子進(jìn)而促進(jìn)生殖細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂，并且體細(xì)胞合成的RA 是生殖細(xì)胞減數(shù)分裂前期所必需的[20]。研究發(fā)現(xiàn)，卵巢中的RA 可以促進(jìn)減數(shù)分裂的發(fā)生[21]，RA 誘導(dǎo)卵巢中視黃酸激活基因8（Stimulated by Retinoic Acid Gene，Stra8）的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)生殖細(xì)胞減數(shù)分裂的啟動(dòng)[22-23]。RA 濃度與視黃酸脫氫酶（Retinoic Acid Dehydrogenase，RALDH）和細(xì)胞色素P450 家 族 成 員26B1（Cytochrome P450、family 26、Subfamily B、Ploypeptide、CYP26B1）的表達(dá)相關(guān)[19]，RALDH 可以減緩卵巢中減數(shù)分裂進(jìn)程[24]，CYP26B1能夠?qū)A 代謝為atRA 進(jìn)而調(diào)節(jié)生殖細(xì)胞減數(shù)分裂，進(jìn)而抑制生殖細(xì)胞被過早誘導(dǎo)進(jìn)入減數(shù)分裂[25-26]。近年來，Kumar 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，在體內(nèi)不產(chǎn)生RA 合成酶時(shí)也檢測(cè)到了基因Stra8 的表達(dá)，但Bowles 等[28]在卵巢中檢測(cè)到乙醛脫氫酶A1（Aldehyde Dehydrogenase A1，ALDHA1）的表達(dá)，并發(fā)現(xiàn)缺少ALDHA1 的表達(dá)會(huì)減緩減數(shù)分裂的發(fā)生。因此，研究者認(rèn)為RA 對(duì)誘導(dǎo)生殖細(xì)胞減數(shù)分裂有著重要作用但并不是必要的?？傊?，RA 在生殖細(xì)胞減數(shù)分裂中的功能及其作用機(jī)制仍有待于進(jìn)一步探討。

2.2 視黃醇及其衍生物對(duì)卵巢的抗應(yīng)激作用 在動(dòng)物卵泡發(fā)育過程中，經(jīng)常出現(xiàn)一些不可避免的應(yīng)激，影響卵泡細(xì)胞的增殖和發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激對(duì)卵母細(xì)胞的細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)成熟均有顯著的影響[29]。在體外培養(yǎng)體系中，添加適量視黃醇可以阻止熱應(yīng)激導(dǎo)致的卵母細(xì)胞凋亡，從而保護(hù)卵母細(xì)胞免受熱應(yīng)激的影響[30-31]。對(duì)于氧化應(yīng)激，目前研發(fā)出幾種對(duì)卵母細(xì)胞和早期胚胎具有活性氧保護(hù)的抗氧化功能的分子，如視黃酸、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶和γ- 谷氨酰半胱氨酸合成酶等，編碼這些酶的基因在卵母細(xì)胞成熟過程中發(fā)揮著重要的作用，可以增強(qiáng)早期胚胎的發(fā)育能力[32]。在實(shí)際養(yǎng)殖生產(chǎn)中，攝入適量的視黃醇可以幫助早產(chǎn)奶牛卵巢的恢復(fù)，并顯著提高奶牛的繁殖效率[33]。

2.3 視黃醇及其衍生物對(duì)卵巢中激素合成的影響 視黃醇及其衍生物對(duì)于動(dòng)物卵巢類固醇激素的合成是必不可少的[34]。研究發(fā)現(xiàn)，大鼠卵巢顆粒細(xì)胞中的RA 可以抑制卵泡刺激素（Follicle-Stimulating Hormone，F(xiàn)SH）的表達(dá)并促進(jìn)促黃體生成素（Luteinizing Hormone，LH）的表達(dá)[35]，而在小鼠卵巢卵泡中，F(xiàn)SH 可以通過調(diào)節(jié)小鼠卵巢對(duì)視黃醇的攝取和代謝途徑，促進(jìn)視黃醇轉(zhuǎn)化為RA[36-37]，RA 也可以促進(jìn)促卵泡激素β 亞基（Follicle-Stimulating Hormone，F(xiàn)SHβ）增 加[38]。研究發(fā)現(xiàn)，適量的維生素A 可以增加母豬體內(nèi)孕酮、胰島素樣生長(zhǎng)因子（Insulin-like Growth Factor，IGF-1）和前列腺素F2（Prostaglandin F2，PGF2）的濃度，但并不影響LH 在體外對(duì)孕酮合成的促進(jìn)作用[39]。在豬生殖器官中CRABP 基因的表達(dá)受到不同激素的調(diào)控；在輸卵管中，雌激素能夠調(diào)節(jié)CRABP1 的表達(dá)；在子宮中，CRABP1 的表達(dá)受孕酮影響[40]。雌激素還能夠誘導(dǎo)小鼠生殖道上皮組織中CRABP2 基因的表達(dá)，生殖道中視黃醇濃度受到CRABP2 基因的調(diào)控[41]。由此可見，卵巢內(nèi)的激素調(diào)控了CRABP 的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)RA 生物學(xué)功能的發(fā)揮。

另外，研究發(fā)現(xiàn)視黃醇及其衍生物在不同動(dòng)物卵巢中的功能也不盡相同。牛從飼料中攝取的維生素A 經(jīng)代謝被轉(zhuǎn)運(yùn)至卵泡中，通過對(duì)卵丘顆粒細(xì)胞中促性腺激素受體、細(xì)胞因子、環(huán)氧合酶-2 和一氧化氮合酶等基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，進(jìn)而促進(jìn)牛卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)成熟[42]。母豬排卵前5 d，在飼料中添加視黃醇可以增加產(chǎn)仔數(shù)，改善母豬的胚胎發(fā)育能力[39]。在山羊中，atRA 可以減少卵巢中卵丘顆粒細(xì)胞的凋亡，促進(jìn)卵母細(xì)胞的成熟[43]。在山羊卵母細(xì)胞成熟期添加適量維生素A 可以降低卵母細(xì)胞的凋亡率，加強(qiáng)山羊的胚胎發(fā)育能力[44]。在黃羽肉雞中，維生素A 可以通過其活性代謝物RA 調(diào)控卵巢中IGF-1、FSH、LH、生長(zhǎng)激素（Growth Hormone，GH）等基因的表達(dá)來調(diào)控卵泡發(fā)育[45]。在家貓卵巢中的RA可能通過上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶9（Matrix Metalloproteinase 9，MMP9）和下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶7（Matrix Metallo Proteinase 7，MMP7）來促進(jìn)卵泡生長(zhǎng)[46]。添加一定量的視黃醇及其衍生物可以調(diào)控卵巢相關(guān)激素的分泌，促進(jìn)卵泡發(fā)育和卵母細(xì)胞成熟，進(jìn)而提高隨后的胚胎發(fā)育能力，但具體的作用機(jī)制尚不清楚。

3 小 結(jié)

視黃醇及其衍生物在卵母細(xì)胞減數(shù)分裂、生殖激素生成卵巢發(fā)育以及卵巢應(yīng)激等生理過程中有著非常重要的功能，但其作用機(jī)制仍需要深入探索。對(duì)視黃醇及其衍生物的具體生物學(xué)功能及作用機(jī)制的研究有助于明確動(dòng)物卵巢生殖細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育機(jī)制，從而為提高畜禽繁殖效率提供理論依據(jù)。