母牛體內(nèi)生殖激素變化規(guī)律的研究進展

梁 淦,鐘華配, 韋科龍, 黃才斌, 陳笑寒, 潘紅玉, 黃雅鑫, 黃榮春

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院廣西水牛研究所，廣西水牛遺傳繁育重點實驗室，南寧 530001)

近年來受到非洲豬瘟、新冠肺炎“雙疫情”的影響，牛肉、牛奶產(chǎn)品的消費替代功能及營養(yǎng)價值功效逐漸顯現(xiàn)，人們對牛肉、牛奶的需求日益增多，帶動牛業(yè)的快速發(fā)展。母牛繁殖效率是影響牛業(yè)經(jīng)濟效益的關(guān)鍵因素，而生殖激素是影響母牛繁殖活動的直接且重要因素，母牛體內(nèi)生殖激素的變化與其受胎率有著密切的關(guān)系。所以對母牛的生殖激素的研究十分有必要。

要研究其含量和變化規(guī)律對動物機體生殖生理的影響，選用精確快速的激素測定方法很重要；所以國內(nèi)外學(xué)者們對此展開了廣泛的研究和探索。目前，激素測定方法有生物測定法、受體分析法和免疫測定法等，其中免疫測定法最為常用[1]。通過激素測定，掌握母牛體內(nèi)雌二醇、孕酮和促卵泡素等生殖激素含量的變化規(guī)律，對研究母牛的生殖生理，提高母牛繁殖效率，促進高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的牛業(yè)生產(chǎn)，加快牛業(yè)繁殖改良進程有著極其重要的意義。

1 生殖激素測定的主要方法

近年來，激素測定方法在動物繁殖研究中發(fā)揮著重要的作用。其中有生物測定法、受體分析法、免疫測定法(放射免疫測定和酶免疫測定)等。如：①生物測定法是通過激素作用于實驗動物所產(chǎn)生的生理生化效應(yīng)強度來測定激素及其含量的方法。生物測定法的特異性較好，但因其操作復(fù)雜、靈敏度不好及各試驗動物產(chǎn)生的效應(yīng)差異大、可靠性不高，目前采用此方法的已經(jīng)很少。②受體分析法是指利用檢測激素受體的含量進一步確定激素含量的方法，包括有：放射受體分析法、酶標受體測定法和熒光標記受體測定法；與免疫測定法相比較，受體測定法與生物測定法兩者檢測得的結(jié)果更接近[2-3]。③免疫測定法是指指利用免疫學(xué)原理，以待測物作為抗原或抗體從而測定樣品中待測物質(zhì)含量的方法，免疫測定的方法有很多，其中包括放射免疫測定和酶免疫測定。放射免疫測定法具有高度的特異性靈敏性，但有一定的安全隱患，在實踐操作過程中，需要配備放射防護和檢測設(shè)備才可開展。目前，酶免疫測定技術(shù)不僅研發(fā)了很多新的酶免疫測定方法，其靈敏度提高、特異性增強了；且研制成各種試劑盒，在生產(chǎn)實踐與臨床醫(yī)學(xué)上推廣應(yīng)用更簡便快速[2]。這幾種方法各有其優(yōu)點和不足，在生產(chǎn)上應(yīng)根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶋H情況進行選擇應(yīng)用。

2 各生殖激素的來源、生理作用及變化規(guī)律

生殖激素是指與動物生殖活動如配子的產(chǎn)生、發(fā)情、排卵、受精、妊娠和分娩等有直接關(guān)系的激素[4]，常見的生殖激素有雌二醇、孕酮、促卵泡素、促黃體素和抑制素等等。隨著現(xiàn)代畜牧業(yè)的迅速發(fā)展，利用生殖激素調(diào)控動物繁殖過程的技術(shù)越來越受到人們的重視。如：發(fā)情控制、超數(shù)排卵、妊娠診斷、分娩控制、胚胎移植和繁殖障礙的治療等都需要借助生殖激素。通過這些技術(shù)可充分挖掘動物繁殖潛力、加速動物品種改良和提高生產(chǎn)性能等。所以，必須對各激素的來源、生理作用及變化規(guī)律有充分的認識，從而合理使用生殖激素，才能促進牛業(yè)的發(fā)展[5]。

2.1 雌激素

雌激素主要來源于卵巢和胎盤，其主要功能成分是雌二醇，具有促進發(fā)情，維持雌性第二性征，刺激雌性生殖道和乳腺管道系統(tǒng)發(fā)育，增強子宮收縮能力等作用[6]。雌激素的分泌和卵巢上卵泡的發(fā)育情況一樣具有周期性；在一個發(fā)情周期中間情期和卵泡發(fā)育早期，血液中雌激素的濃度還比較低。隨著卵泡在促卵泡素和促黃體素的作用下逐漸發(fā)育增大，顆粒細胞增生，顆粒細胞分泌的雌激素增多，在排卵前(牛是發(fā)情前1天)達到峰值，引起了母畜發(fā)情。高水平的雌激素則引起促黃體素峰值的產(chǎn)生而導(dǎo)致排卵。排卵后，由于黃體逐漸形成，孕酮逐漸增多抑制了雌激素的分泌，使雌激素分泌減少。而隨著卵泡的發(fā)育，黃體逐漸溶解，孕酮濃度下降，雌激素分泌逐漸達到高峰，由此可見，在發(fā)情周期中雌激素的消長規(guī)律與孕酮呈負相關(guān)性[2,11]。J.F.SmLth等[8]通過放射免疫測定法測定發(fā)現(xiàn)雌激素在奶牛的發(fā)情周期中出現(xiàn)2個峰值，在發(fā)情前出現(xiàn)第1個峰值，濃度是11.2±1.3 pg/mL，在發(fā)情周期的第6～8天出現(xiàn)第2個峰值，濃度為7.9±2.9 pg/mL。徐直等[9]用放射免疫測定法測定黑白花奶牛體內(nèi)激素，發(fā)現(xiàn)雌二醇在整個周期內(nèi)的含量都較低，直到發(fā)情后12 h左右達23.23±17.31 pg/mL為最高值，之后下降，到第5天和第9天時再次升高，呈現(xiàn)兩個較高值；與上述觀點相似。王祖昆等[10]通過對沼澤型水牛的性腺類固醇激素變化規(guī)律進行研究時，認為自然發(fā)情周期中自然發(fā)情周期中的雌激素含量要比人工誘導(dǎo)發(fā)情周期中的低。

2.2 孕酮

孕酮是主要由黃體產(chǎn)生的一種類固醇激素，也稱之為黃體酮。孕酮在低濃度時與雌激素的協(xié)調(diào)作用下可引起母畜發(fā)情行為，高濃度時則抑制發(fā)情；同時具有維持妊娠；促進乳腺發(fā)育的功能[6]。母牛的發(fā)情周期根據(jù)卵巢上卵泡的發(fā)育和黃體形成過程可分為卵泡期和黃體期。卵泡期是指卵巢上卵泡逐漸發(fā)育的時期，該期黃體逐漸消失，孕酮含量逐漸下降。黃體期是指從黃體形成到黃體消失的時期。這段時期，隨著黃體的形成，其功能逐漸完善，孕酮分泌量增多。所以，孕酮的分泌規(guī)律在母牛發(fā)情周期中會呈現(xiàn)一個臺狀峰。在妊娠早期可以通過檢測孕酮的含量來推斷是否妊娠情況[11]。J.F.SmLth等[8]發(fā)現(xiàn)孕酮在發(fā)情中期的濃度達6～7 ng/mL為最高值，自發(fā)情前4 d開始降低，到發(fā)情時其濃度降到1 ng/mL，且這低濃度維持至發(fā)情后4 d。徐直等[9]用放射免疫測定法測定黑白花奶牛體內(nèi)激素，發(fā)現(xiàn)孕酮在整個發(fā)情周期的平均濃度是2.96±1.85 ng/mL，在發(fā)情后的第8～12天呈現(xiàn)臺狀峰，濃度在3.01 ng/mL～3.63 ng/mL范圍內(nèi)波動，第15天再次呈現(xiàn)小高峰，隨后又減少到發(fā)情前的濃度水平。謝炳坤[12]發(fā)現(xiàn)孕酮在黃牛發(fā)情當(dāng)天的濃度為0.7 ng/mL以下，水牛發(fā)情當(dāng)天孕酮低于0.5 ng/mL，均為發(fā)情周期中的最低值。

2.3 促卵泡素

促卵泡素是由腺垂體前葉堿性粒細胞所分泌的一種糖蛋白激素，促卵泡素主要作用是刺激卵泡的生長和發(fā)育，所以在卵泡發(fā)育的階段，會伴隨促卵泡素濃度出現(xiàn)短暫的提高[2]。在促黃體素協(xié)同作用下，促卵泡素還能刺激卵泡成熟和排卵。促卵泡素分泌是脈沖式的，很難捕捉到它分泌的高峰階段。但許多哺乳動物會在排卵后分泌促卵泡素增多，在黃體期有促卵泡素小高峰出現(xiàn)，這時因為雌激素和抑制素分泌下降造成的[6]。徐直等[9]發(fā)現(xiàn)在一個發(fā)情周期中促卵泡素濃度的平均水平為8.90±21.68 ng/mL，發(fā)情第1天達21.34±11.49 ng/mL，之后維持低濃度狀態(tài)，到第8天時促卵泡素達到最高值是28.58±64.45 ng/mL。謝有志等[13]認為在海南黑毛和牛發(fā)情周期中促卵泡素與促黃體素分泌趨勢基本一致，從發(fā)情期到妊娠期再到休情期呈現(xiàn)逐漸下降趨勢。還有研究發(fā)現(xiàn)在牛的一個發(fā)情周期中，血清里的促卵泡素濃度曲線和卵泡發(fā)育曲線極為相似[14]。

2.4 促黃體素

促黃體素也是由腺垂體前葉堿性粒細胞所分泌的一種糖蛋白激素。促黃體素可以促進卵巢血流加速，在促卵泡素的協(xié)同作用下誘發(fā)排卵，促進黃體的生成，并維持黃體分泌孕酮。促黃體素的分泌呈明顯的規(guī)律性，在卵泡期促黃體素分泌變化不大，直到排卵前其濃度才明顯上升，呈現(xiàn)了排卵前高峰；在黃體期，促黃體素濃度會再一次達到高峰[2]。D.M.Henricks等[7]檢測發(fā)情周期和妊娠早期奶牛的促黃體素，發(fā)現(xiàn)促黃體素濃度在發(fā)情前的3～6 h可以達到100 ng/mL，變化范圍為7～100 ng/mL，高濃度維持約8～10 h。無論是妊娠母牛還是和非妊娠母牛在發(fā)情后的第20～25天的大部分時間里，促黃體素維持在低濃度狀態(tài)，均低于1 ng/mL。Y.Kanai等[15]發(fā)現(xiàn)促黃體素水平在黃體中期下降至基礎(chǔ)水平，在卵泡期階段開始上升。

2.5 抑制素

抑制素是主要來源于動物性腺的一種大分子糖蛋白激素，胎盤、前列腺和間質(zhì)細胞也能分泌部分抑制素。目前認為抑制素的主要生理作用是：抑制基礎(chǔ)促卵泡素和促性腺激素釋放激素刺激的促卵泡素的分泌，間接影響配子的發(fā)生；并在睪丸或卵泡中通過自分泌和旁分泌作用，直接影響配子的發(fā)生；有研究報道在嚙齒類動物的妊娠中，抑制素會抑制胚胎附植[5]；在生產(chǎn)上，常通過抑制素的主動或被動免疫促進動物性成熟、增加排卵率、增加雙胎或多胎的概率，提高動物繁殖效率[5，16]。Palta等通過放射免疫分析法比較大卵泡和中小卵泡液中抑制素濃度的差別，發(fā)現(xiàn)其差異顯著，說明抑制素濃度與卵泡直徑大小呈正相關(guān)[17]。同一年，他們發(fā)現(xiàn)摩拉水牛外周血中抑制素的濃度在0.33～0.74 ng/mL范圍內(nèi)，明顯比黃牛的低，這可能是水牛的繁殖能力低于黃牛；他們還發(fā)現(xiàn)冬季的抑制素濃度高于夏季，這可能與水牛出現(xiàn)發(fā)情淡旺季有關(guān)[18-19]。楊孟柏檢測大足黑山羊發(fā)情周期中抑制素的分泌情況，發(fā)現(xiàn)排卵數(shù)少的個體其抑制素水平高于排卵數(shù)多的個體[20]。目前，關(guān)于抑制素在動物發(fā)情周期中的變化趨勢的研究不多。

3 各激素之間的相關(guān)性分析

目前，國內(nèi)外學(xué)者對母牛生殖激素變化規(guī)律的研究，主要關(guān)注到各個激素在發(fā)情周期中的變化動態(tài)和排卵之間的關(guān)系，很少有結(jié)合卵巢上卵泡的發(fā)育動態(tài)綜合分析激素的變化規(guī)律及分析激素之間的相關(guān)性及相關(guān)程度更為鮮見[2]。于農(nóng)淇等[21]對20只水牛的血液中促卵泡素、促黃體素、孕酮、雌激素、抑制素、胰島素樣生長因子濃度與黃體大小開展偏相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)這6種激素濃度和黃體直徑呈不顯著相關(guān)(P>0.05)。雖然自然發(fā)情組的抑制素濃度比同期發(fā)情組的高，但這激素和黃體溶解之間沒有表現(xiàn)出相關(guān)性，可能因為抑制素沒有直接參與調(diào)控黃體溶解。孕酮能夠通過前列腺素調(diào)節(jié)黃體溶解[22]，其分泌水平也與黃體溶解有關(guān)[23]，同樣對各激素之間開展偏相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)促卵泡素與雌激素呈極顯著負相關(guān)(P<0.01)，與孕酮呈顯著負相關(guān)(P<0.05)；促黃體素與孕酮、雌激素，孕酮與雌激素呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，這些與已知的卵巢激素間相互調(diào)控關(guān)系一致。抑制素與雌激素、孕酮、促黃體素、胰島素樣生長因子呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與促卵泡素呈極顯著負相關(guān)(P<0.01)，與前人報道抑制素對促卵泡素誘導(dǎo)類固醇激素合成的負調(diào)控作用一致[24]。

4 生殖激素測定的應(yīng)用前景

通過生殖激素測定可以準確地掌握家畜的生殖內(nèi)分泌情況。如，通過測定母牛血液或尿液中促黃體素的含量，可以推測其排卵時間，便于找準最佳輸精或移植時間；通過測定配種后母牛體內(nèi)的孕酮水平，可推斷母牛是否妊娠；通過測定母牛發(fā)育早期的主要生殖激素，可判斷該牛是否達到性成熟的階段，并推測其適配和初配年齡。所以，廣泛研究生殖激素的測定技術(shù)，尋找母牛發(fā)情周期體內(nèi)生殖激素濃度的變化規(guī)律，尤其是生殖激素濃度與卵泡發(fā)育、排卵及黃體形成之間的相關(guān)性，對醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和畜牧業(yè)的發(fā)展意義深遠。