馬屬動(dòng)物卵巢發(fā)育研究進(jìn)展

陶 力，神英超，伊敏娜，才文道力瑪，王希生，任 宏，格日樂其木格，芒 來

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古自治區(qū)馬屬動(dòng)物遺傳育種與繁殖學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部馬屬動(dòng)物遺傳育種與繁殖科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)馬屬動(dòng)物研究中心，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018）

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，馬、驢產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值越來越高，產(chǎn)業(yè)需求量也日益增長,但馬屬動(dòng)物是一種繁殖周期較長的季節(jié)性單胎動(dòng)物，其獨(dú)特的繁殖生理結(jié)構(gòu)排卵窩的存在使馬屬動(dòng)物的卵巢結(jié)構(gòu)不同于其他哺乳動(dòng)物，因此有了不同尋常的卵巢卵泡生長發(fā)育、遷移、排卵機(jī)制。目前總體上國內(nèi)外對(duì)馬屬動(dòng)物卵巢結(jié)構(gòu)、功能及機(jī)理的研究不多也不夠深入，甚至在有些方面還是空白。深入了解馬屬動(dòng)物繁殖特性規(guī)律對(duì)推動(dòng)繁殖技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用具有重要意義。因此，本文對(duì)馬屬動(dòng)物的卵巢發(fā)育相關(guān)研究進(jìn)行綜述，以期為國內(nèi)重啟馬屬動(dòng)物繁殖機(jī)理與技術(shù)研究提供理論參考。

1 馬屬動(dòng)物卵巢的位置與形態(tài)

馬屬動(dòng)物卵巢在卵巢系膜的牽引下，懸浮于腰區(qū)后部，常與腰部的腹壁而相連，由卵巢系膜牽引在腰區(qū)后部的兩側(cè)下方，左側(cè)卵巢位于第4、5腰椎橫突末端下方，即左側(cè)髖結(jié)節(jié)的下內(nèi)側(cè)；右側(cè)卵巢一般是在第3、4腰椎橫突之下，靠近腹腔頂，位置比左側(cè)高且偏前（圖1）。這一相對(duì)位置的差異在直腸檢查時(shí)可帶來左側(cè)卵巢明顯靠前的觸感。與其他哺乳動(dòng)物卵巢相同的是，馬屬動(dòng)物卵巢會(huì)隨著年齡增長、分娩次數(shù)而發(fā)生大小的改變，而且卵巢形態(tài)改變極其顯著。首先，馬屬動(dòng)物卵巢的尺寸偏大，但卵泡數(shù)量少。馬卵巢沿著長軸可達(dá)5～8 cm，沿著短軸長度為2～4 cm，重達(dá)40～80 g。而中等體格的母牛卵巢平均長度為3～4 cm、寬1.5～2.0 cm、厚2～3 cm；羊卵巢較小，平均長度為1～1.5 cm、寬和厚分別為 0.8 cm和1.0 cm。其次，母馬卵巢的形狀與大小也隨著發(fā)情周期的變化而變化，母馬的卵泡直徑可達(dá)到4～5 cm。而在其他馬屬動(dòng)物如野驢或者斑馬上的研究都未見報(bào)道。馬屬動(dòng)物卵巢從胎兒期到青春期會(huì)發(fā)生實(shí)質(zhì)性的形態(tài)變化，但這一現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)-功能-調(diào)控等仍然未知。

圖1 母馬生殖器官位置關(guān)系（左側(cè)觀）

2 馬屬動(dòng)物卵巢發(fā)育

胎兒生殖系統(tǒng)由2個(gè)未分化的性腺、2對(duì)導(dǎo)管、泌尿生殖竇、生殖器結(jié)節(jié)和前庭褶皺組成，該系統(tǒng)主要起源于腹腔背側(cè)的2個(gè)生殖脊，隨后分化為雄性或雌性生殖系統(tǒng)。胎兒的性別取決于遺傳基因、性腺發(fā)育以及輔助生殖器官的形成和成熟。在雌性中，穆勒氏管發(fā)育成性腺系統(tǒng)，而中腎管退化。雌性穆勒氏管尾部融合形成子宮、子宮頸和陰道前部。

無論雌雄，在胎兒期馬性腺均是橢圓形。卵巢與睪丸的區(qū)別在于性腺器官皮質(zhì)區(qū)有一層蒼白的原始卵母細(xì)胞，在組織學(xué)上，兩性都表現(xiàn)出大量的上皮樣間質(zhì)細(xì)胞，支撐在纖維組織框架內(nèi)，無數(shù)個(gè)血管和淋巴管穿過該框架。生殖上皮在雌性胎兒中局限于一個(gè)狹窄的皮質(zhì)區(qū)，而在雄性胎兒中僅限于分散的索狀帶。

在馬胎兒生殖道發(fā)育過程中出現(xiàn)的一個(gè)獨(dú)特特征是性腺增生，馬胎兒性腺在妊娠的后半段出現(xiàn)快速的增生（生長）和隨后的退化。在宮內(nèi)期，胎兒性腺增生（睪丸或卵巢）是導(dǎo)致母體血清雌激素水平升高的原因。大約在妊娠第80天，雄性和雌性胎兒的性腺開始穩(wěn)定地增大，在妊娠第230～260天達(dá)到最大尺寸大約350g，這是由于間質(zhì)細(xì)胞肥大和發(fā)育不全所導(dǎo)致。此時(shí)胎兒卵巢大約是成年母馬卵巢的兩倍，大約占據(jù)胎兒腹腔總體積的1/3。到妊娠第270天后性腺開始退化，間質(zhì)細(xì)胞開始發(fā)生明顯的變性改變。妊娠第336天左右，馬胎兒性腺的大小和外觀都縮小到與其他家畜的初生性腺相似。但在馬駒出生時(shí)，皮質(zhì)和髓質(zhì)的反轉(zhuǎn)以及排卵窩的形成并未發(fā)生，卵巢在青春期開始時(shí)達(dá)到結(jié)構(gòu)成熟。

在胎兒時(shí)期，馬卵巢皮質(zhì)組織是完全包裹髓質(zhì)部分的，有報(bào)道稱在出生小馬駒卵巢中，其皮質(zhì)組織幾乎已被髓質(zhì)組織完全包裹。目前尚不清楚母馬卵巢解剖學(xué)獨(dú)特特征所涉及的分子機(jī)制和這一獨(dú)特性是否對(duì)應(yīng)一些獨(dú)特的卵巢生理學(xué)分子調(diào)控機(jī)制。

3 馬屬動(dòng)物卵巢排卵窩

有報(bào)道稱，馬出生之后，在3個(gè)月左右開始出現(xiàn)卵巢排卵窩雛形，髓質(zhì)和皮質(zhì)的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，6～7月齡后形成卵巢排卵窩結(jié)構(gòu)。在初情期開始時(shí)，卵巢達(dá)到結(jié)構(gòu)成熟期，并開始出現(xiàn)生長卵泡。6月齡后，直徑大于10 mm的卵泡數(shù)量和大卵泡直徑逐漸增加。從相對(duì)占比看，0～1月齡時(shí)髓質(zhì)占整個(gè)卵巢的近90%，2～3月齡時(shí)顯著減少。皮質(zhì)體積在出生后逐漸增大，在8～12月齡時(shí)達(dá)到總體積的60%左右。皮質(zhì)的這種顯著發(fā)育與從6月齡開始觀察到的生長卵泡數(shù)量和體積的增加同時(shí)發(fā)生。

在出生后的第1年，小馬駒的卵巢逐漸變成豆子形狀，且在卵巢門對(duì)側(cè)，腹緣游離部有較深的凹陷，這是由于受到激素分泌停止的影響，細(xì)胞團(tuán)在基質(zhì)中退化。卵巢的兩級(jí)生長較快，中間部位生長較慢進(jìn)而形成凹陷。卵泡和卵母細(xì)胞所在的皮質(zhì)區(qū)域位于器官的中心部，而結(jié)締組織和血管位于器官的外層。生殖上皮集中在凹陷區(qū)域，由此排卵被限制在一個(gè)特定的區(qū)域，即排卵窩（Ovulation Fossa）。馬屬動(dòng)物的成熟卵泡必須發(fā)育到足夠大（一般40 mm以上）時(shí)才能通過排卵窩處破裂排卵，因此馬卵巢排卵過程較長。成年母馬卵巢皮質(zhì)與髓質(zhì)的位置與其他動(dòng)物卵巢分布相反，即皮質(zhì)在中央而外周由髓質(zhì)包圍。卵泡和黃體（Corpus Luteum，CL）位于皮質(zhì)區(qū)，它們被包裹在一個(gè)致密的、血管豐富的結(jié)締組織外膜內(nèi)。馬屬動(dòng)物卵巢卵泡對(duì)外源性促卵泡生成素（Follicle-Stimulating Hormone，F(xiàn)SH）和孕馬血清（Equine Chorionic Gonadotropin，eCG）不如牛、羊那么敏感，使得馬屬動(dòng)物卵巢卵泡從發(fā)育到成熟所需時(shí)間更長；促黃體生成素（Luteinizing Hormone，LH）在卵泡發(fā)育過程中水平持續(xù)較低，造成馬屬動(dòng)物相對(duì)排卵時(shí)間的延遲。

4 馬屬動(dòng)物卵巢卵泡分布與排卵特征

馬屬動(dòng)物是繁殖周期較長的季節(jié)性單胎動(dòng)物，在發(fā)情季節(jié)（春季和夏季），母馬的發(fā)情周期平均為21～22 d，發(fā)情期為4～7 d，間情期為14～15 d。發(fā)情周期長短受繁殖階段和品種的影響，泌乳期發(fā)情周期是（21.2±1.8）d，非泌乳期發(fā)情周期是（22.8±1.4）d；矮馬的發(fā)情周期比普通品種馬大約長2 d。在乏情期卵巢原始卵泡比例較高，在間情期生長卵泡和正常卵泡的總體比例較高，但在卵泡發(fā)育中優(yōu)勢(shì)卵泡會(huì)抑制小卵泡發(fā)育。在繁殖季節(jié)原始卵泡的激活增加，可能與這一時(shí)期促性腺激素（FSH、LH）和表皮生長因子（Epidermal Growth Factor，EGF）、轉(zhuǎn)化生長因子（Transforming Growth Factor Beta，TGF-）、血管內(nèi)皮生長因子（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）水平較高有關(guān)。雖然個(gè)體之間的實(shí)際卵泡數(shù)量有差異，但是成年母馬卵巢在任何時(shí)候都包含大約36 000個(gè)原始卵泡和100個(gè)正在生長的卵泡。在非繁殖季節(jié)，雖有卵泡波但卵泡發(fā)育能力較弱，小卵泡占卵巢卵泡總數(shù)的2/3以上。與其他物種的卵泡密度相比，例如水牛胎兒（35.8 卵泡/mm）、小鼠（10.5 卵泡/mm）、人（53.4 卵泡/mm），母馬的腔前卵泡的數(shù)量和密度極低（0.037 卵泡/mm）。隨著年齡增長，卵泡密度和形態(tài)正常的卵泡百分率顯著降低，5～6歲母馬的正常卵泡數(shù)（97%）明顯多于11～16歲母馬（84%）；同時(shí)卵泡在卵巢皮質(zhì)中的空間分布越來越分散，而生長卵泡較原始卵泡集中在卵巢實(shí)質(zhì)中心區(qū)域，其中次級(jí)卵泡離幾何中心較遠(yuǎn)，但離排卵窩較近。Gonzale等通過對(duì)未發(fā)情母馬卵巢進(jìn)行石蠟切片染色觀察，根據(jù)卵泡發(fā)育階段對(duì)卵母細(xì)胞和顆粒細(xì)胞形態(tài)完整性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，與其他區(qū)域相比，卵巢最內(nèi)側(cè)區(qū)域的腔前卵泡比例最高，但中部和最外側(cè)區(qū)域的原始卵泡和發(fā)育卵泡卵的完整率均高于最內(nèi)側(cè)區(qū)域。

發(fā)情周期內(nèi)，一般有2個(gè)卵泡波，并在發(fā)情結(jié)束前1～2 d發(fā)生排卵。母馬通常為單側(cè)卵巢排卵，兩側(cè)卵巢的排卵幾率不同，一般情況下左側(cè)卵巢排卵比右側(cè)卵巢排卵多。在排卵期母馬也有可能會(huì)發(fā)生雙排卵，但影響雙排卵率的因素很多，如品種、繁殖狀況、年齡以及發(fā)情周期的藥物調(diào)控等。自發(fā)性雙排卵的發(fā)生率在矮馬中約為2%，在美國標(biāo)準(zhǔn)種馬中約為15%、純血馬中約為25%、泌乳和非泌乳的季中分別為7%和14%。雙排卵的母馬有2個(gè)黃體，會(huì)有較高濃度的孕酮。當(dāng)2個(gè)優(yōu)勢(shì)卵泡（卵泡直徑＞28 mm）在同一個(gè)卵泡波中發(fā)育時(shí)，大約40%的母馬都會(huì)發(fā)生雙排卵，但雙排卵母馬的優(yōu)勢(shì)卵泡生長率低于單排卵母馬，導(dǎo)致雙排卵母馬的排卵前卵泡直徑較小，這一現(xiàn)象可能與馬卵巢內(nèi)側(cè)空間有限相關(guān)。

與母馬相比，母驢排多枚卵泡的幾率更高。據(jù)報(bào)道，標(biāo)準(zhǔn)母驢排多枚卵泡的幾率在5.3%～31.8%、大體型母驢則高出中小體型母驢61%，并且母驢排多卵率不受季節(jié)變化影響。張永昌等通過對(duì)2～6歲非發(fā)情季節(jié)母驢研究發(fā)現(xiàn)，母驢右側(cè)卵巢排卵率高于左側(cè)，這與張新浩等的研究結(jié)果相同。

遺憾的是，到目前為止在任何一種馬屬動(dòng)物上沒有關(guān)于卵泡選擇、募集、生長、遷移相關(guān)機(jī)理性研究報(bào)道，不過也有一些關(guān)于馬屬動(dòng)物卵巢機(jī)能相關(guān)激素分泌特征的闡述。

5 馬屬動(dòng)物卵巢機(jī)能相關(guān)激素分泌特征

5.1 FSH、LH 剛出生的胎兒血液中幾乎沒有FSH與LH，隨著年齡的增長會(huì)逐漸增加。與其他哺乳動(dòng)物相比，馬屬動(dòng)物體內(nèi)FSH含量更高，發(fā)生排卵前成熟的條件也不同。每次排卵都伴隨著一段發(fā)情期的行為特征，同時(shí)血液中孕酮含量保持在較低濃度（＜1 ng/mL）。Gastal對(duì)32匹非泌乳期矮馬卵巢卵泡波研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)SH在每個(gè)卵泡波發(fā)生前都有一個(gè)上升趨勢(shì)，并且所有卵泡波的發(fā)育都受體內(nèi)FSH刺激決定。循環(huán)LH水平在排卵前并不呈現(xiàn)短期高峰值，而是在排卵后排卵后1～3 d達(dá)到最高（圖2）。

圖2 發(fā)情周期中黃體生成素、卵泡刺激素、雌激素、孕酮和前列腺素2α濃度的變化（修改自文獻(xiàn)[47]）

在日常馬屬動(dòng)物培育工作中，通常會(huì)注射激素誘導(dǎo)排卵前成熟和排卵從而提高生產(chǎn)效率。早在20世紀(jì)60年代人絨毛膜促性腺激素（Human Chorionic Gonadotropin，hCG）就被用于誘導(dǎo)母馬排卵，然而過渡反復(fù)注射hCG會(huì)導(dǎo)致多數(shù)母馬的免疫反應(yīng)和抗體形成。Duchamp等對(duì)母馬卵巢卵泡研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)情期卵泡大于35 mm的母馬注射馬垂體提取物（EPE：主要是FSH和LH）時(shí)會(huì)在34 h內(nèi)誘導(dǎo)排卵。EPE中的LH含量變化很大，在很多報(bào)道中沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。研究表明，發(fā)情期母馬經(jīng)過FSH處理后可提高排卵率和胚胎回收率。而驢上的實(shí)踐表明，在母驢優(yōu)勢(shì)卵泡直徑達(dá)到35 mm時(shí)，肌肉注射hCG后76%的母驢在24～48 h排卵。唐斯嘎對(duì)60匹健康母驢使用不同劑量的hCG分別處理不同大小卵泡的母驢發(fā)現(xiàn)，在繁殖季節(jié)最佳誘導(dǎo)發(fā)情母驢排卵時(shí)間及激素劑量為卵泡發(fā)育至30～35 mm，肌注1000 IU的hCG，此時(shí)母驢排卵率高，排卵時(shí)間比較集中并且受胎率達(dá)90%。

5.2 催產(chǎn)素 催產(chǎn)素（Oxytocin，OT）是一種神經(jīng)肽類激素，主要由位于視上核、視交叉上核、室旁核和弓狀核的下丘腦大細(xì)胞神經(jīng)元產(chǎn)生。儲(chǔ)存在垂體后葉分泌囊泡中的OT進(jìn)入血液后主要作用于子宮肌層，引起子宮收縮；在卵巢上催產(chǎn)素作用于促進(jìn)孕激素的分泌和黃體退化。也有研究表明，在小鼠卵巢上催產(chǎn)素主要以黃體分泌，但在人、普通狨（Callithrix jacchus）和反芻動(dòng)物中受排卵前LH和FSH的激增導(dǎo)致了有腔卵泡的顆粒細(xì)胞分泌催產(chǎn)素。然而，Stock等對(duì)8匹母馬發(fā)情早期（1～2 d）、發(fā)情晚期（4～5 d）排卵前卵泡進(jìn)行分離和培養(yǎng)顆粒細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，母馬卵巢卵泡既不是OT的來源，也不是OT作用于類固醇的靶點(diǎn)。與反芻動(dòng)物相比，發(fā)情期母馬卵巢內(nèi)的OT濃度較低。Bae等通過免疫組化方法對(duì)5匹發(fā)情期母馬子宮內(nèi)膜活檢組織研究發(fā)現(xiàn)，在子宮內(nèi)膜淺腺上皮和腔上皮細(xì)胞內(nèi)可見催產(chǎn)素免疫陽性染色，并在分泌上皮分泌囊中檢測(cè)到OT存在。到目前為止，馬是唯一被證明子宮內(nèi)膜分泌OT的家畜動(dòng)物。

5.3 生長因子 生長因子在排卵前成熟和排卵中是必不可少的。Müller等對(duì)18匹不同品種的健康母馬卵巢使用HE染色和免疫組化研究發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮生長因子（VEGFA、VEGFB）、血管生成素（Ang1、Ang2）和血管內(nèi)皮生長因子受體（VEGF-R1、VEGF-R2）和血管生成素受體（TiE2）在排卵期卵巢中具有強(qiáng)烈表達(dá)。在缺乏VEGF A的情況下，血管生成素Ang2及其血管生成素受體TiE2在血管退縮中起重要作用，導(dǎo)致黃體溶解和卵泡閉鎖。但 Bashir等對(duì)30匹發(fā)情期母馬不同大小卵泡研究發(fā)現(xiàn)，卵泡內(nèi)游離胰島素樣生長因子1、抑制素A、VEGF和催乳素濃度在排卵前最后階段下降。此外，在馬排卵前卵泡的卵泡細(xì)胞中，EGF家族成員，表皮調(diào)節(jié)蛋白和雙調(diào)節(jié)蛋白mRNA顯著增加。Da Silveira等在發(fā)情中期、排卵前期母馬卵巢卵泡液進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，顆粒細(xì)胞中的TGF/BMP信號(hào)通路受到排卵前卵泡液中的外泌體調(diào)節(jié)，從而可能干預(yù)卵泡成熟。

6 展 望

綜上所述，馬屬動(dòng)物因物種特異性卵巢結(jié)構(gòu)，其繁殖特性與卵泡分布都不同于其他哺乳動(dòng)物。馬卵巢卵泡在實(shí)質(zhì)內(nèi)的分布具有一定的規(guī)律性，不同區(qū)域之間的分布模式也明顯不同。并且，馬屬動(dòng)物卵巢卵泡數(shù)量和密度受個(gè)體、年齡、發(fā)情周期、卵泡體積的影響。目前，國內(nèi)外對(duì)馬屬動(dòng)物的繁殖特性和調(diào)控機(jī)理研究都處于起步階段，還多屬于描述性研究，關(guān)于深入機(jī)理相關(guān)信息少之又少，有必要積極研究馬屬動(dòng)物卵巢機(jī)能和機(jī)理研究，補(bǔ)充國內(nèi)外家畜繁殖學(xué)理論研究空缺，為建立馬屬動(dòng)物系統(tǒng)有效的繁殖調(diào)控及輔助技術(shù)提供幫助。