前列腺素F2α及其類似物對哺乳動物生殖影響的研究進展

朱雪丹，潘學情，馬君艷，周樂樂，張守全

(華南農(nóng)業(yè)大學動物科學學院，國家生豬種業(yè)工程技術(shù)研究中心，廣東省農(nóng)業(yè)動物基因組學與分子育種重點實驗室，廣州 510642)

1930年，科學家從人和動物精液中發(fā)現(xiàn)了一種能引起平滑肌強烈收縮的不飽和脂肪酸，當時認為來源于前列腺，故命名為前列腺素(prostaglandins，PGs)，后來研究人員從處于黃體末期的后備母豬子宮沖洗液中收集到一種能使黃體在體外溶解的物質(zhì)，最后被證明是由子宮內(nèi)膜分泌的前列腺素F2α(prostaglandin F2α，PGF2α)，因此子宮被認為是前列腺素的重要來源[1]。PGs是花生四烯酸(arachidonic acid，AA)的環(huán)氧合酶代謝產(chǎn)物，膜磷脂在胞質(zhì)磷脂酶A2(cytosolic phospho lipase A2，cPLA2)的作用下釋放花生四烯酸，隨后在環(huán)氧合酶-1(cyclooxygenases-1，COX-1)、環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenases-2，COX-2)和各級前列腺素合酶的作用下生成下游PGs，包括PGF2α、前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)、前列環(huán)素(prostacyclin，PGI2)、前列腺素D2(prostaglandin D2，PGD2)等[2-3]。PGs受體用字母“P”表示，所有PGs受體都屬于G蛋白偶聯(lián)受體家族，PGE2、PGF2α的敏感受體分別為EP和FP，根據(jù)受體的藥理特性，還可以對其進行細分，例如EP受體可分為EP1、EP2、EP3、EP44個亞型[4]。

在動物繁殖中有重要調(diào)節(jié)作用的是PGF2α、PGE2和PGI2，其中應用最廣泛的是PGF2α。PGE2對排卵、受精、胚胎發(fā)育和早期著床有重要影響[5]。PGI2促進早期囊胚的孵化及妊娠的建立[6]。PGF2α是主要的黃體溶解因子，廣泛用于促進家畜的發(fā)情與同期分娩，近年來還發(fā)現(xiàn)PGF2α能促進妊娠的維持及提高乳質(zhì)量。目前市面上獸用的PGF2α產(chǎn)品主要有2種：一種是地諾前列腺素F2α，其化學結(jié)構(gòu)與天然子宮前列腺素相同，又稱氨基丁三醇前列腺素F2α；另一種是PGF2α類似物，如氯前列醇鈉，2種PGF2α藥物都可發(fā)揮子宮PGF2α的作用。氯前列醇鈉存在旋光異構(gòu)體，根據(jù)手性碳原子的相對構(gòu)型，可命名為D-氯前列醇鈉和L-氯前列醇鈉。目前常見的前列腺素類獸藥產(chǎn)品見表1。文章主要以豬為例介紹PGF2α及其類似物在溶解黃體、刺激子宮收縮、維持妊娠、促進著床、誘導分娩和改善泌乳性能等繁殖活動中的作用，以期為PGF2α在生殖方面的運用提供理論依據(jù)。

1 PGF2α對周期黃體的雙重作用

眾所周知，PGF2α是大多數(shù)哺乳動物和反芻動物的主要黃體溶解因子，其主要藥理作用為溶解生理性黃體和病理性黃體，使動物血液中孕酮含量下降，解除孕酮對促性腺激素釋放激素(gonadotropin-releasing hormone，GnRH)釋放的抑制作用，促使母畜的發(fā)情周期恢復正常[7]。黃體是排卵后由體細胞、血管細胞、免疫細胞形成的能分泌孕酮的腺體組織，黃體溶解是由于子宮血流供應不足而導致子宮內(nèi)膜的退行性變化[8]，同時涉及孕酮分泌減少、脈管系統(tǒng)破壞、駐留免疫細胞表型和細胞因子產(chǎn)生改變、黃體細胞凋亡與組織退化等[9]。PGF2α生物合成抑制劑氟胺煙酸葡胺(flunixin meglumine，F(xiàn)M)可維持黃體血流量，延長黃體的壽命，維持孕酮濃度，阻止或減少PGF2α代謝產(chǎn)物(PGF2ametabolite，PGFM)的脈沖釋放[10]。黃體期時，由于孕酮濃度增加，子宮動脈血流量減少，子宮內(nèi)膜細胞分泌PGF2α，觸發(fā)動情周期第12天的黃體發(fā)生溶解；當子宮血流嚴重受限時，又會引發(fā)子宮內(nèi)膜細胞發(fā)生退行性變化，這時內(nèi)膜細胞反而會抑制PGF2α的合成與釋放，從而進入卵泡期[8]。

表1 常見的前列腺素類獸藥產(chǎn)品及其分子結(jié)構(gòu)

研究表明，PGF2α在黃體中存在雙重作用，這取決于黃體是否獲得了溶解敏感性(luteolytic sensitivity，LS)[11]。以豬為例，在LS之前，PGF2α可通過FP受體，激活環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)，活化的cAMP通過環(huán)腺苷單磷酸結(jié)合蛋白(cyclic adenosine monophosphate element-binding protein，CREB)支持黃體功能，如類固醇合成、血管生成和細胞存活等，其作用類似于促黃體素(luteinizing hormone，LH)。發(fā)情周期第12天后，黃體在細胞因子和內(nèi)皮因子的作用下獲得LS，PGF2α與FP受體結(jié)合，通過磷脂酶C(phospholipase C，PLC)信號激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)，活化的PLC通過三磷酸肌醇(inositol 1,4,5-triphosphate，IP3)動員鈣離子，激活原癌基因RAF1蛋白激酶(Raf-1 kinase，RAF-1)表達，再通過絲裂原活化蛋白激酶1/3(mitogen-activated protein kinases 1/3，MAPK1/3)啟動信號通路，最終致使功能黃體與結(jié)構(gòu)黃體溶解。黃體存活與凋亡的這兩大調(diào)控通路相互抑制，在LS之前，PKA會激活MAPK1/3通路抑制黃體溶解；LS之后，受體激活的PLC會通過cAMP信號抑制黃體存活。動情周期第12天后，子宮內(nèi)膜有選擇性偏向合成PGF2α，觸發(fā)黃體在第15～16天自發(fā)溶解[3]。黃體血流量通常在動情周期第17～18天增加，而PGF2α對早期黃體血流量無影響[12]。因此，早期黃體即使用外源性PGF2α處理，也不會溶解，在人為調(diào)控母豬發(fā)情周期時，應選對時間，通常初次給藥后，如未出現(xiàn)發(fā)情，可于初次給藥后11 d再重復給藥1次，這樣能更好地確保周期黃體或持久黃體的溶解。

與PGF2α類似的是，LH似乎也存在雙面性，不僅可以促進黃體的發(fā)育與成熟，對黃體的溶解也有一定的作用[13]。近年來還發(fā)現(xiàn)PGD2也有促黃體溶解的功能，PGD2可以促進PGFS合酶和FP受體的合成，相比PGF2α單獨作用，PGD2與PGF2α的共同作用能更顯著地降低控制黃體化顆粒細胞孕酮分泌關(guān)鍵因子的表達，如類固醇急性應激調(diào)節(jié)蛋白(steroidogenic acute regulatory protein，StAR)和3β-羥基類固醇脫氫酶(3β-hydroxysteroid dehydrogenase，3β-HSD)，從而更有效地調(diào)節(jié)顆粒細胞和黃體細胞的溶解[14]。

2 PGF2α對早期胚胎發(fā)育的影響

受精卵經(jīng)過多次卵裂發(fā)育為由內(nèi)細胞團和滋養(yǎng)層細胞組成的囊胚，囊胚遷移為著床做準備。著床前胚胎早期發(fā)育階段涉及孕體、輸卵管、子宮之間的協(xié)調(diào)工作，研究表明，PGs與著床前胚胎發(fā)育有很強的關(guān)聯(lián)性[15-16]。母豬的胚胎早期發(fā)育階段通常指受精卵在輸卵管發(fā)育到囊胚階段。早期胚胎作為哺乳動物生長發(fā)育的起點，子宮內(nèi)的PGs與其受體之間的相互作用為胚胎提供一個適合生存的環(huán)境，該環(huán)境首先抑制妊娠黃體溶解，引發(fā)母體信號分子來識別妊娠，改變子宮與卵巢的微環(huán)境，為胚胎著床做好充足的準備[17]。

COX-1和COX-2在人類早期胚胎發(fā)育過程中都有表達，它們在胚胎發(fā)育過程中可能受類固醇激素的調(diào)控而存在差異性時空表達，COX-2可能是早期胚胎發(fā)育的關(guān)鍵因素[18]。NS-398是COX-2的特異性抑制劑，妊娠期COX-2的抑制作用不會影響受精，但會嚴重降低體外培養(yǎng)胚胎的發(fā)育速度[19]。COX-2被抑制后，會間接消除子宮內(nèi)膜PGF2α和PGE2等PGs的合成與分泌，嚴重影響胚胎的發(fā)育[16]。有研究通過液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定妊娠早期西門塔爾母牛子宮液中的PGs，發(fā)現(xiàn)子宮沖洗液中PGF2α的濃度始終高于PGE2，實時熒光定量PCR結(jié)果也顯示子宮內(nèi)膜和滋養(yǎng)層細胞可以大量表達PGF2α的受體基因，這表明PGF2α對早期胚胎的發(fā)育也很重要[15]。

此外，有研究表明在胚胎發(fā)育液中添加不同濃度(0～1 600 nmol/L)的FP受體抑制劑AL-8810，檢測其對早期胚胎發(fā)育效率的影響，結(jié)果證明，AL-8810濃度為800 nmol/L時對水牛體外受精(invitrofertilization，IVF)胚胎發(fā)育效果最好，這表明適當?shù)腜GF2α信號可有效提高水牛早期胚胎的發(fā)育潛力[20]。以上結(jié)果打破了PGF2α只會抑制早期胚胎發(fā)育的固有觀點，證明了適量的PGF2α對早期胚胎發(fā)育的促進作用。Vilella等[16]研究也表明，人胚胎著床前24 h，子宮內(nèi)膜液中PGF2α的濃度可以作為妊娠成功的一個預測因素。推測適量PGF2α可作為一種體外胚胎培養(yǎng)液的蛋白補充因子，從而提高人類和動物IVF的妊娠率。

3 PGF2α對胚胎著床的影響

在哺乳動物的胚胎發(fā)育中，著床的失敗是早期流產(chǎn)的主要因素之一。囊胚從輸卵管遷移并逐漸黏附子宮內(nèi)膜而著床，才有機會繼續(xù)發(fā)育形成胎兒。母豬受精第10～12天為著床前階段，此時的囊胚為球形或管形狀態(tài)；第14～19天開始著床，該階段囊胚繼續(xù)延長變?yōu)榻z狀，這種結(jié)構(gòu)增大了囊胚與子宮內(nèi)膜的附著面積；第20～25天胎盤發(fā)育，著床完成。胚胎的著床包括滋養(yǎng)層細胞與子宮內(nèi)膜細胞的增殖、遷移、黏附、侵入及血管的生成等。在著床后期，胚胎對子宮的內(nèi)環(huán)境特別敏感，稍有不適便會流產(chǎn)。PGs是調(diào)節(jié)生殖道和胎體間相互作用的關(guān)鍵介質(zhì)，Achache等[21]研究表明，IVF反復失敗患者的PGs合成似乎受到干擾，表現(xiàn)為cPLA2、COX-2及下游PGE2合酶表達量不足，從而導致子宮內(nèi)膜PGs合成量減少，這可能嚴重影響子宮內(nèi)膜的容受性。子宮內(nèi)膜容受性是激素調(diào)控的子宮內(nèi)膜組織對輸卵管中胚泡和囊胚的接受能力，這種狀態(tài)的好壞嚴重影響著胚胎的著床[22]。因此，cPLA2-COX-2及其衍生的PGs是胚胎著床、胚胎發(fā)育、妊娠維持等繁殖活動的主要參與者[2,18,23]。

3.1 PGF2α對著床期細胞增殖與黏附的影響

PGE2對妊娠有利的觀點從沒有被質(zhì)疑過，胚胎和子宮內(nèi)膜分泌的PGE2可誘導和刺激哺乳動物滋養(yǎng)層細胞增殖，促進著床期滋養(yǎng)層細胞與子宮內(nèi)膜細胞之間的連接和黏附，同時也能促進雌二醇(E2)的合成與分泌[5,24]。另外，E2又可以調(diào)節(jié)FP和EP的表達，同時，E2的釋放還可以通過MAPK及PI3K/AKT信號通路上調(diào)COX-2合酶、PGF2α和PGE2等的合成與分泌[25-26]。國外學者運用胚胎黏附的體外模型，發(fā)現(xiàn)PGF2α和PGE2都是胚胎的黏附劑，并且PGF2α增加胚胎的黏附力大約是PGE2的2倍，EP2和FP不僅是PGs誘導胚胎黏附的主要受體，還是誘導子宮內(nèi)膜細胞增殖的主要受體，抑制PGE2和PGF2α或PGs受體(EP2和FP)均可抑制細胞的增殖和胚胎黏附，這種抑制作用可通過添加相應的PGs或使用EP2和FP激動劑來逆轉(zhuǎn)[16,27]。

妊娠母豬子宮沖洗液中PGF2α在第10～18天顯著升高[28]，該階段FP受體的表達量也顯著升高，植入期間，母豬子宮內(nèi)膜和胎體中的PGF2α和FP受體的蛋白表達量也會明顯升高，PGF2α-FP的相互作用可以通過MAPK1/3激酶磷酸化和各種細胞因子的綜合作用增強子宮內(nèi)膜細胞的增殖、黏附與侵入。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，PGF2α與其受體的這種相互作用也可通過Gq11蛋白來激活MAPK1/3和黏附激酶(focal adhesion kinase，F(xiàn)AK)等信號通路介導胎體滋養(yǎng)細胞的增殖，從而建立與細胞外基質(zhì)的細胞黏附能力，為成功著床打下堅實的基礎(chǔ)[29-30]。

值得注意的是，早期妊娠期間機體內(nèi)顯著表達的內(nèi)源性PGF2α-FP信號并不會終止胚胎的發(fā)育，這可能是很多因素的綜合結(jié)果。因為胚胎自身有一定的抗黃體溶解能力[8]，E2通過抑制羰基還原酶1(carbony l reductase，CBR1)的活性，從而抑制了子宮內(nèi)的PGE2轉(zhuǎn)化生成PGF2α[25]，E2也可以改變PGF2a的分泌方式，即從子宮靜脈引流(內(nèi)分泌)重定向到子宮腔(外分泌)，從而把PGF2α隔離在子宮內(nèi)[31]。其次，PGF2α還能從靜脈血和子宮淋巴液逆行轉(zhuǎn)移到子宮腔，以及在子宮靜脈和動脈壁中儲存和積累[32]。另外，早期胚胎也可以改變PGs的合成，使之偏向于合成對妊娠黃體有保護作用的PGE2[3,17,28]，加之妊娠期間PGE2和PGI2的分泌增加，它們在一定的程度上可以抵消PGF2α對妊娠黃體的溶解作用[15]。

3.2 PGF2α對著床期血管生成的影響

豬內(nèi)源性PGF2α可以作為妊娠信號E2的介質(zhì)，以自分泌和旁分泌的方式與FP受體相互作用，介導血管的生成與細胞增殖，此外，PGF2α能調(diào)控子宮內(nèi)膜和滋養(yǎng)層細胞中雙糖鏈蛋白多糖(biglycan，BGN)、基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9，MMP9)等相關(guān)基因的表達來調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜的重塑和胚胎-母體的信號交流[29,33]。母豬妊娠第11～12天由胎體分泌的妊娠信號E2延長了孕酮的分泌時間[17]，孕酮刺激母豬子宮的腔上皮和腺上皮分泌和釋放各種激素、生長因子、細胞因子、營養(yǎng)物質(zhì)和酶等，支持胚胎的發(fā)育與著床，對妊娠第20～25天胎盤的形成也有促進作用[11]。E2和孕酮的共同作用也會刺激子宮內(nèi)膜內(nèi)分泌腺衍生血管內(nèi)皮生長因子(prokineticin 1，PROK1)及其受體(prokineticin 1 receptor，PROKR1)表達，研究表明，PROK1-PROKR1信號參與調(diào)節(jié)妊娠期間血管生成、免疫應答、子宮內(nèi)膜和滋養(yǎng)層細胞的黏附與增殖等，同時也能調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜的容受性，為更好地著床做準備[34]。孕酮和雌激素還是合成血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial-derived growth factor，VEGF)的調(diào)節(jié)因子，VEGF可動態(tài)促進胚胎的血管生成和血流穩(wěn)定，這意味著胚胎著床受雌激素、孕酮和血管生成相關(guān)因素的綜合制約[35-36]?？傊萍に睾驮型驯蛔C明是影響子宮血流量的主要因素[8]。

VEGF是重要的血管生成調(diào)節(jié)因子家族，也與免疫耐受調(diào)節(jié)有關(guān)，胚胎著床期間，血管內(nèi)皮生長因子A (vascular endothelial-derived growth factor A，VEGFA)的表達能夠增加子宮內(nèi)膜的容受性，促進胚胎與子宮內(nèi)膜組織的相互識別[35]。研究表明，VEGF刺激牛輸卵管上皮細胞PGF2α、PGE2的合成和釋放來調(diào)節(jié)輸卵管的收縮和舒張，這對卵子的轉(zhuǎn)運、受精和囊胚的遷移都有至關(guān)重要的意義[37]。除此之外，血管因子PROK1也可以刺激VEGFA和PGF2α的分泌，它們可能間接地支持子宮內(nèi)膜血管生成、細胞增殖、遷移、入侵和黏附，這種相互作用在母豬胚胎著床和早期胎盤形成期間起到調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜細胞和滋養(yǎng)層細胞血管生成的作用，另外對關(guān)鍵細胞因子的分泌也發(fā)揮著重要作用[38-39]。

哺乳動物胎盤的發(fā)育是一個復雜的過程，涉及胚胎-母體的相互識別與結(jié)構(gòu)的改變。其中，血管生成是早期胚胎發(fā)育、著床與胎盤形成的關(guān)鍵所在，它決定了妊娠的成敗。Kaczynski等[40]利用豬臍靜脈內(nèi)皮細胞系(swine umbilical vein endothelial cell line，G1410)和子宮內(nèi)膜原代內(nèi)皮細胞進行網(wǎng)絡分析，以評估PGF2α對毛細血管樣結(jié)構(gòu)形成的影響，結(jié)果支持了PGF2α是促進母豬妊娠早期胎盤發(fā)育的假說。該研究還表明，PGF2α能通過MEK-MAPK1/3信號通路，對母豬子宮內(nèi)膜細胞和滋養(yǎng)層細胞的血管生成發(fā)揮直接的刺激作用[40]。除此之外，PGF2α-FP信號通過觸發(fā)MAPK1/3等通路，增強子宮內(nèi)膜VEGFA、血管生成素(angiopoietins，ANGPTs)、成纖維細胞生長因子2(fibroblast growth factor 2，F(xiàn)GF2)、轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)、表皮細胞生長因子(epidermal growth factor，ECF)等細胞因子的基因表達及其蛋白合成，也能促進細胞核增殖抗原(proliferating cell nuclean antigen，PCNA)、FP、COX-1、COX-2等的表達，從而促進子宮內(nèi)膜細胞和滋養(yǎng)層細胞的增殖與血管生成[27,33,40-42]。因此，PGF2α-FP信號對早期胚胎的發(fā)育、著床及胎盤的形成發(fā)揮著極其重要的作用。

3.3 PGF2α對其他高等哺乳動物胚胎著床的影響

PGF2α對靈長類動物妊娠建立的作用尚不清楚，可能是因為取材非常困難。人絨毛外滋養(yǎng)細胞系(human extravillous trophoblast cell line，HTR-8/SVneo)是用于研究人類滋養(yǎng)層細胞功能最常用最合適的模型[43]。PGE2和ER2激動劑提高了人HTR-8/SVneo滋養(yǎng)細胞和原代豬滋養(yǎng)細胞對細胞外基質(zhì)的黏附能力[24]。進一步的研究結(jié)果證明，PGF2α也是通過其受體在HTR-8/SVneo細胞中激活FAK和MAPK1/3信號通路，來刺激細胞的黏附、增殖、入侵、遷移，最終確立了在人類胚胎著床期PGF2α對滋養(yǎng)層細胞的功能和對胚胎-母體信號識別的作用[44]，這些結(jié)果與該團隊在豬源細胞上的其他相關(guān)研究結(jié)果高度一致[29,40]?？傊?，人子宮內(nèi)膜液中PGE2和PGF2α濃度作為胚胎著床的生物標志物已經(jīng)被證明[16]。

綜上所述，PGs在哺乳動物胚胎著床過程中起著不可或缺的作用，內(nèi)源性PGs參與了著床過程中血管生成、間質(zhì)蛻膜化、囊胚發(fā)育、白細胞募集、胚胎轉(zhuǎn)運、滋養(yǎng)層細胞侵襲和細胞外基質(zhì)重塑等過程[45]。Achache等[21]也已經(jīng)證明了IVF胚胎著床率的降低與PGs合成的異常相關(guān)。內(nèi)源性PGE2和PGF2α均可和E2一樣作為母豬的胚胎識別信號，調(diào)控輸卵管與子宮的微環(huán)境，增強子宮內(nèi)膜容受性?？傊琍GF2α是胚胎著床所必需的PG，與胚胎和子宮內(nèi)膜分泌的其他因子，如E2、PGE2、VEGFA、PROK1、孕酮等共同作用，維持胚胎與母體的信息識別，刺激細胞的增殖、分化、遷移與侵入，促進血管生成，從而影響組織重塑，增強母體的免疫耐受性，促進胚胎的發(fā)育與著床。

4 PGF2α對母豬泌乳力及仔豬活力的影響

PGF2α藥物(地諾前列腺素F2α和氯前列醇鈉)對于縮短母豬產(chǎn)程的功效幾乎和催產(chǎn)素一樣，并且可以提高仔豬活力及母豬產(chǎn)奶質(zhì)量[46-47]?？ㄘ惪s宮素是催產(chǎn)素的長效類似物，研究表明，第一頭仔豬出生后使用卡貝縮宮素能顯著縮短產(chǎn)程，但嚴重影響產(chǎn)奶量和初乳攝入量[48]。母豬沒有足夠的初乳是豬場面臨的一大難題。研究表明，即便卡貝縮宮素和PGF2α類似物(卜安得)聯(lián)合使用，相比單獨使用PGF2α或自然分娩，母豬初乳產(chǎn)量及仔豬初乳攝入量也會顯著降低[49]。這與Vongsariyavanich等[50]的研究結(jié)果一致。初乳中除含抗體外，還含有多種免疫細胞(吞噬細胞、淋巴細胞、粒細胞)和具有直接抗菌作用的因子(補體和溶菌酶)或誘導和調(diào)節(jié)免疫反應的因子(細胞因子、生長因子)等免疫活性化合物[51]。妊娠期第114天使用PGF2α類似物(氯前列醇鈉)誘導母豬分娩，分娩后24 h對初乳進行質(zhì)量分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)誘導組和非誘導組的初乳在補體活性、粒細胞、巨噬細胞和淋巴細胞亞群的比例上均無顯著性差異，誘導組的免疫細胞因子含量遠遠高于自然分娩組，值得注意的是，雖然該試驗誘導組溶菌酶濃度含量較低，但這并沒有對初乳的質(zhì)量造成負面影響[52]，這也可能是PGF2α藥物能改善母豬奶水質(zhì)量和提高仔豬活力的重要因素之一。研究表明，產(chǎn)后接受PGF2α(艾普欣)治療可提高經(jīng)產(chǎn)母豬的初乳產(chǎn)量和初乳免疫球蛋白含量，同時也能提高仔豬的初乳攝入量，該研究還發(fā)現(xiàn)產(chǎn)后多次使用艾普欣對初產(chǎn)母豬的產(chǎn)奶量、仔豬健康狀況均有所改善，并且還能顯著提高斷奶仔豬合格數(shù)[46]。

母豬的妊娠時間一般為114～116 d，其中10%的母豬在114 d前分娩，25%的母豬在妊娠116 d后分娩[53]。PGF2α的使用也有非常嚴格的時間控制，Kirkden等[54]建議在預產(chǎn)期前1～2 d，即妊娠期113 d后使用PGF2α及其類似物，提前會導致仔豬體重不足，胎糞染色發(fā)生率與臍帶血乳酸含量增加，仔豬疾病與活產(chǎn)死亡、八字腿發(fā)生率增加等。平均預產(chǎn)期前1～2 d使用PGF2α及其類似物，無論是肌肉注射還是少量外陰注射，都能使更多的母豬在24～36 h內(nèi)完成分娩，并且外陰注射還可能產(chǎn)生更好的結(jié)果，這可能是因為外陰局部注射無肺臟首過效應，減少了藥物的代謝作用[55]。在妊娠期114 d，外陰注射PGF2α類似物(卜安得)，無論是單次給藥還是多次給藥，與自然分娩相比，它們都能在不影響母豬初乳產(chǎn)量與仔豬生產(chǎn)性能的前提下，縮短產(chǎn)程[56]。鑒于此，推薦母豬妊娠期第113天后使用PGF2α及其類似物，這可以在很大程度上降低不良結(jié)果的發(fā)生，提高豬場效益。

PGF2α及其類似物有助于母豬產(chǎn)后子宮修復和預防產(chǎn)后子宮炎-乳腺炎-無乳綜合征(mastitis-metritis-agalactia，MMA)的發(fā)生[55]。研究表明，PGF2α-FP可通過促進子宮內(nèi)膜分泌FGF2、VEGFA、TGF-β1等一系列生長因子來參與子宮內(nèi)膜組織的修復與增殖[41]。PGF2α藥物(律胎素)能特異性興奮妊娠與非妊娠子宮肌肉，舒張宮頸肌肉，加速產(chǎn)后胎衣、惡露等異物的排出，促進母豬子宮產(chǎn)后復舊，降低子宮炎癥的發(fā)生，為下一個生殖活動打下良好的基礎(chǔ)，同時也能改善母豬的泌乳能力[57-58]。已有研究表明，產(chǎn)后孕酮濃度與初乳產(chǎn)量呈負相關(guān)，部分母豬即使在分娩后也會保留部分未完全溶解的黃體，導致血液中存在較高的孕酮濃度，而引發(fā)泌乳障礙，這時，PGF2α及其類似物的運用顯得格外重要[46,59]。另外，產(chǎn)后24～48 h內(nèi)單次肌肉注射PGF2α藥物(卜安得)可提高多胎次經(jīng)產(chǎn)母豬下一胎次的產(chǎn)仔數(shù)[60]。綜上所述，PGF2α藥物不僅可以集中分娩，降低產(chǎn)后MMA的發(fā)生，還可以刺激初乳分泌，提高泌乳力、增強仔豬活力、觸發(fā)母性行為等。因此，妊娠113 d后使用PGF2α及其類似物誘導母豬分娩和產(chǎn)后健康治療將會是未來豬場的首選藥物。

5 PGF2α產(chǎn)品及其類似物

地諾前列腺素F2α擁有和天然子宮前列腺素一樣的分子結(jié)構(gòu)，主要通過肺臟被清除，其半衰期為8～9 min[61-62]。PGF2α結(jié)構(gòu)式中第17位及以后碳原子的改變對PGF2α活性和與FP受體親和力的影響很小，因此，第17位碳原子上的取代通常被用于增加PGF2α在體內(nèi)的半衰期，如氯苯基取代氯前列醇[63]。氯前列醇鈉是氯前列醇的鈉鹽形式，也叫氯前列烯醇鈉，是一種PGF2α人工合成類似物，碳17位被氯苯氧基取代的PGF2α能有效降低或阻滯機體內(nèi)負責代謝PGF2α的15-羥基前列腺素脫氫酶(15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase，15-PGDH)和δ13-還原酶的活性，從而擁有約3 h的體內(nèi)半衰期[64-65]。氯前列醇鈉在獸醫(yī)實踐中廣泛用于黃體溶解和誘導母畜發(fā)情，并且可明顯縮短母畜發(fā)情間隔[66]。研究表明，氯前列醇鈉對平滑肌的收縮也起到促進作用，可用于誘發(fā)子宮運動，有助于精卵結(jié)合和分娩[67]。

與天然PGF2α相比，氯前列醇鈉和地諾前列腺素F2α對觸發(fā)鈣離子動員、黃體細胞凋亡和卵巢動脈收縮有更強的作用[68]。在黃體溶解過程中，地諾前列醇素F2α和氯前列醇鈉是通過不同的機制來控制黃體的一氧化氮水平和血流量，從而影響黃體壽命[69]。據(jù)報道，雖然地諾前列腺素F2α溶解黃體的效果顯著高于氯前列醇鈉，但并沒有因此而提高母牛的妊娠率[70]。這與朱梅芳等[71]的研究結(jié)果一致，對于斷奶后超期不發(fā)情的母豬，與未經(jīng)處理的對照組相比，氯前列醇鈉配合促排激素可顯著提高母豬的發(fā)情率，同時也能提高受胎率和平均窩產(chǎn)仔數(shù)，但差異并不顯著。經(jīng)產(chǎn)母豬預產(chǎn)期前1 d(妊娠期113 d)注射0.1～0.2 mg氯前列醇鈉不僅不會影響母豬產(chǎn)仔性能，并且可以有效提高母豬白天分娩率[72]。后備母豬預產(chǎn)期前1 d陰戶注射0.1 mg氯前列醇鈉誘導也可產(chǎn)生相同的效果，同時大大節(jié)約了藥物成本，降低投入產(chǎn)出比例[73]。與自然分娩組相比，在妊娠期114 d陰戶注射0.1和0.2 mg的氯前列醇鈉誘導均能在避免不良反應的前提下，降低仔豬窒息死亡數(shù)，增加仔豬斷奶重和斷奶頭數(shù)，同時也能縮短斷奶后1～3 d的發(fā)情間隔，改善斷奶母豬7 d內(nèi)發(fā)情配種率[51]。

氯前列醇鈉為外消旋混合物，同時含有D-氯前列醇鈉和L-氯前列醇鈉，二者比例約為1∶1[74]。D-氯前列醇鈉多年來一直被用于獸醫(yī)治療的各種藥物制劑，試驗表明，D-氯前列醇鈉在引發(fā)黃體溶解效應方面的效力是DL-氯前列醇的3～4倍[75]。這說明D-氯前列醇鈉具有溶解黃體的作用，而L-氯前列醇對溶解黃體幾乎不起作用，甚至有抑制作用，該研究還表明，D-氯前列醇鈉、PGF2α和FP受體有相同的親和力，約為DL-氯前列醇鈉的150倍；此外，D-氯前列醇鈉和PGF2α的效力約為DL-氯前列醇鈉的10倍，D-氯前列醇鈉幾乎不會影響與PGF2α受體的親和力[75]。這與Beretta等[67]的結(jié)果一致，DL-氯前列醇鈉對組織平滑肌受體的親和力明顯低于D-氯前列醇鈉或PGF2α，說明外消旋體中的L-對映體可能會干擾D-對映體與其受體的相互作用。因此，氯前列醇鈉與PGF2α受體的結(jié)合可能存在立體專一性，少量的D-氯前列醇鈉即可與全劑量的DL-氯前列醇鈉達到相同的藥物效果，這從根本上降低了藥物成本。

D-氯前列醇鈉常用在牛羊的繁殖育種工作中，研究表明，人工授精時，D-氯前列醇鈉可能在刺激子宮收縮和增強精子活力中發(fā)揮重要作用，從而促進精子被動運輸?shù)绞芫课?，提高受孕率[76]。這與Mohammad等[77]的研究結(jié)果一致，在受精時肌肉注射150 μgD-氯前列醇可能會提高成年母牛的受孕率。與地諾前列腺素F2α相比，綿羊?qū)-氯前列醇鈉的敏感性更高，D-氯前列醇鈉誘導更多的綿羊發(fā)情，并且D-氯前列醇鈉能有效降低血液孕酮水平，表明PGF2α藥物可運用于熱帶地區(qū)綿羊固定時間授精方案的繁殖計劃[64]。有研究表明，當用D-氯前列醇鈉誘導母豬分娩時，半推薦劑量(37.5 μg)陰戶注射就可以產(chǎn)生與全推薦劑量(75 μg)頸部肌肉注射類似的分娩效果[78]。Pena等[79]在夏季通過對母豬斷奶時陰戶注射D-氯前列醇鈉，統(tǒng)計其發(fā)情率、分娩率和產(chǎn)仔數(shù)，結(jié)果顯示，斷奶時注射37.5 μgD-氯前列醇，顯著提高了母豬斷奶后7 d內(nèi)發(fā)情率和下一胎分娩率，說明在斷奶和授精時注射D-氯前列醇是提高夏季熱應激狀況下母豬繁殖性能的有效措施。為了避免母豬的季節(jié)性不孕，Manjarin等[80]的研究表明，母豬授精前在精液中添加DL-氯前列醇鈉也可以逆轉(zhuǎn)這一趨勢。綜上所述，D-氯前列醇鈉制劑具有活性高，用量少，代謝快等優(yōu)點，它將會逐步取代DL-氯前列醇鈉產(chǎn)品用于種母畜的繁殖方案中。

6 小 結(jié)

PGF2α對黃體的溶解機制取決于黃體是否獲得了溶解性，小黃體細胞和妊娠黃體都有一定的抗黃體溶解能力，這可能與黃體細胞上相應受體的表達和PGF2α、E2、PGE2、LH所誘導的信號通路及PGF2α所觸發(fā)的黃體血流量變化有關(guān)。子宮內(nèi)源性PGs的體內(nèi)合成能根據(jù)生理活動進行自我調(diào)節(jié)，在黃體溶解時有選擇地合成PGF2α，在妊娠建立時更多地合成PGE2。內(nèi)源性PGF2α能上調(diào)促炎因子，介導母體對妊娠的識別，與PGE2和E2相互作用共同刺激子宮內(nèi)膜和滋養(yǎng)層細胞的增殖、遷移、黏附、入侵和血管生成與胎盤形成。因此，子宮中PGF2α在早期胚胎發(fā)育以及促進胚胎著床等過程中起到了非常重要的作用，其缺乏會嚴重影響胚胎的發(fā)育。此外，PGF2α在母畜妊娠后期也發(fā)揮著重要作用，氯前列醇鈉和地諾前列腺素F2α是PGF2α的人工合成類似物，分娩過程中，PGF2α及其類似物可以有效避免催產(chǎn)素及其類似物所帶來的弊端，改善泌乳力和提高仔豬活力。隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，近幾年分離出了氯前列醇鈉的活性成分——D-氯前列醇鈉，它擁有比普通氯前列醇鈉更出眾的效果，但目前關(guān)于這方面的研究較少?？傊?，分娩前1～2 d或產(chǎn)后使用外源性PGF2α藥物，可促進集中分娩、加速產(chǎn)后子宮復舊、改善母豬泌乳力及仔豬活力、降低仔豬疾病及難產(chǎn)死亡率等。PGF2α將會成為一個應用更廣泛的生殖藥物因子。