前列腺素F2α及其類似物對(duì)哺乳動(dòng)物生殖影響的研究進(jìn)展

朱雪丹，潘學(xué)情，馬君艷，周樂(lè)樂(lè)，張守全

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，國(guó)家生豬種業(yè)工程技術(shù)研究中心，廣東省農(nóng)業(yè)動(dòng)物基因組學(xué)與分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510642)

1930年，科學(xué)家從人和動(dòng)物精液中發(fā)現(xiàn)了一種能引起平滑肌強(qiáng)烈收縮的不飽和脂肪酸，當(dāng)時(shí)認(rèn)為來(lái)源于前列腺，故命名為前列腺素(prostaglandins，PGs)，后來(lái)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(rèn)為是前列腺素的重要來(lái)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(jí)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(duì)其進(jìn)行細(xì)分，例如EP受體可分為EP1、EP2、EP3、EP44個(gè)亞型[4]。

在動(dòng)物繁殖中有重要調(diào)節(jié)作用的是PGF2α、PGE2和PGI2，其中應(yīng)用最廣泛的是PGF2α。PGE2對(duì)排卵、受精、胚胎發(fā)育和早期著床有重要影響[5]。PGI2促進(jìn)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(jìn)家畜的發(fā)情與同期分娩，近年來(lái)還發(fā)現(xiàn)PGF2α能促進(jìn)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(xué)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(duì)構(gòu)型，可命名為D-氯前列醇鈉和L-氯前列醇鈉。目前常見(jiàn)的前列腺素類獸藥產(chǎn)品見(jiàn)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(jìn)著床、誘導(dǎo)分娩和改善泌乳性能等繁殖活動(dòng)中的作用，以期為PGF2α在生殖方面的運(yùn)用提供理論依據(jù)。

1 PGF2α對(duì)周期黃體的雙重作用

眾所周知，PGF2α是大多數(shù)哺乳動(dòng)物和反芻動(dòng)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(dòng)物血液中孕酮含量下降，解除孕酮對(duì)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(fù)正常[7]。黃體是排卵后由體細(xì)胞、血管細(xì)胞、免疫細(xì)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(yīng)不足而導(dǎo)致子宮內(nèi)膜的退行性變化[8]，同時(shí)涉及孕酮分泌減少、脈管系統(tǒng)破壞、駐留免疫細(xì)胞表型和細(xì)胞因子產(chǎn)生改變、黃體細(xì)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(zhǎng)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(shí)，由于孕酮濃度增加，子宮動(dòng)脈血流量減少，子宮內(nèi)膜細(xì)胞分泌PGF2α，觸發(fā)動(dòng)情周期第12天的黃體發(fā)生溶解；當(dāng)子宮血流嚴(yán)重受限時(shí)，又會(huì)引發(fā)子宮內(nèi)膜細(xì)胞發(fā)生退行性變化，這時(shí)內(nèi)膜細(xì)胞反而會(huì)抑制PGF2α的合成與釋放，從而進(jìn)入卵泡期[8]。

表1 常見(jiàn)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(guò)FP受體，激活環(huán)磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)，活化的cAMP通過(guò)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(xì)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(xì)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(guò)磷脂酶C(phospholipase C，PLC)信號(hào)激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)，活化的PLC通過(guò)三磷酸肌醇(inositol 1,4,5-triphosphate，IP3)動(dòng)員鈣離子，激活原癌基因RAF1蛋白激酶(Raf-1 kinase，RAF-1)表達(dá)，再通過(guò)絲裂原活化蛋白激酶1/3(mitogen-activated protein kinases 1/3，MAPK1/3)啟動(dòng)信號(hào)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(huì)激活MAPK1/3通路抑制黃體溶解；LS之后，受體激活的PLC會(huì)通過(guò)cAMP信號(hào)抑制黃體存活。動(dòng)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(dòng)情周期第17～18天增加，而PGF2α對(duì)早期黃體血流量無(wú)影響[12]。因此，早期黃體即使用外源性PGF2α處理，也不會(huì)溶解，在人為調(diào)控母豬發(fā)情周期時(shí)，應(yīng)選對(duì)時(shí)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(fù)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(jìn)黃體的發(fā)育與成熟，對(duì)黃體的溶解也有一定的作用[13]。近年來(lái)還發(fā)現(xiàn)PGD2也有促黃體溶解的功能，PGD2可以促進(jìn)PGFS合酶和FP受體的合成，相比PGF2α單獨(dú)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(xì)胞孕酮分泌關(guān)鍵因子的表達(dá)，如類固醇急性應(yīng)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(xì)胞和黃體細(xì)胞的溶解[14]。

2 PGF2α對(duì)早期胚胎發(fā)育的影響

受精卵經(jīng)過(guò)多次卵裂發(fā)育為由內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層細(xì)胞組成的囊胚，囊胚遷移為著床做準(zhǔn)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(qiáng)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(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育的起點(diǎn)，子宮內(nèi)的PGs與其受體之間的相互作用為胚胎提供一個(gè)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(hào)分子來(lái)識(shí)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(zhǔn)備[17]。

COX-1和COX-2在人類早期胚胎發(fā)育過(guò)程中都有表達(dá)，它們?cè)谂咛グl(fā)育過(guò)程中可能受類固醇激素的調(diào)控而存在差異性時(shí)空表達(dá)，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(huì)影響受精，但會(huì)嚴(yán)重降低體外培養(yǎng)胚胎的發(fā)育速度[19]。COX-2被抑制后，會(huì)間接消除子宮內(nèi)膜PGF2α和PGE2等PGs的合成與分泌，嚴(yán)重影響胚胎的發(fā)育[16]。有研究通過(guò)液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)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(shí)時(shí)熒光定量PCR結(jié)果也顯示子宮內(nèi)膜和滋養(yǎng)層細(xì)胞可以大量表達(dá)PGF2α的受體基因，這表明PGF2α對(duì)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(cè)其對(duì)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(shí)對(duì)水牛體外受精(invitrofertilization，IVF)胚胎發(fā)育效果最好，這表明適當(dāng)?shù)腜GF2α信號(hào)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(huì)抑制早期胚胎發(fā)育的固有觀點(diǎn)，證明了適量的PGF2α對(duì)早期胚胎發(fā)育的促進(jìn)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(gè)預(yù)測(cè)因素。推測(cè)適量PGF2α可作為一種體外胚胎培養(yǎng)液的蛋白補(bǔ)充因子，從而提高人類和動(dòng)物IVF的妊娠率。

3 PGF2α對(duì)胚胎著床的影響

在哺乳動(dòng)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(jī)會(huì)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(shí)的囊胚為球形或管形狀態(tài)；第14～19天開(kāi)始著床，該階段囊胚繼續(xù)延長(zhǎng)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(xì)胞與子宮內(nèi)膜細(xì)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(duì)子宮的內(nèi)環(huán)境特別敏感，稍有不適便會(huì)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(fù)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(dá)量不足，從而導(dǎo)致子宮內(nèi)膜PGs合成量減少，這可能嚴(yán)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(duì)輸卵管中胚泡和囊胚的接受能力，這種狀態(tài)的好壞嚴(yán)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(dòng)的主要參與者[2,18,23]。

3.1 PGF2α對(duì)著床期細(xì)胞增殖與黏附的影響

PGE2對(duì)妊娠有利的觀點(diǎn)從沒(méi)有被質(zhì)疑過(guò)，胚胎和子宮內(nèi)膜分泌的PGE2可誘導(dǎo)和刺激哺乳動(dòng)物滋養(yǎng)層細(xì)胞增殖，促進(jìn)著床期滋養(yǎng)層細(xì)胞與子宮內(nèi)膜細(xì)胞之間的連接和黏附，同時(shí)也能促進(jìn)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(dá)，同時(shí)，E2的釋放還可以通過(guò)MAPK及PI3K/AKT信號(hào)通路上調(diào)COX-2合酶、PGF2α和PGE2等的合成與分泌[25-26]。國(guó)外學(xué)者運(yùn)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(dǎo)胚胎黏附的主要受體，還是誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜細(xì)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(xì)胞的增殖和胚胎黏附，這種抑制作用可通過(guò)添加相應(yīng)的PGs或使用EP2和FP激動(dòng)劑來(lái)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(dá)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(dá)量也會(huì)明顯升高，PGF2α-FP的相互作用可以通過(guò)MAPK1/3激酶磷酸化和各種細(xì)胞因子的綜合作用增強(qiáng)子宮內(nèi)膜細(xì)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(guò)Gq11蛋白來(lái)激活MAPK1/3和黏附激酶(focal adhesion kinase，F(xiàn)AK)等信號(hào)通路介導(dǎo)胎體滋養(yǎng)細(xì)胞的增殖，從而建立與細(xì)胞外基質(zhì)的細(xì)胞黏附能力，為成功著床打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[29-30]。

值得注意的是，早期妊娠期間機(jī)體內(nèi)顯著表達(dá)的內(nèi)源性PGF2α-FP信號(hào)并不會(huì)終止胚胎的發(fā)育，這可能是很多因素的綜合結(jié)果。因?yàn)榕咛プ陨碛幸欢ǖ目裹S體溶解能力[8]，E2通過(guò)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(dòng)脈壁中儲(chǔ)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(duì)妊娠黃體有保護(hù)作用的PGE2[3,17,28]，加之妊娠期間PGE2和PGI2的分泌增加，它們?cè)谝欢ǖ某潭壬峡梢缘窒鸓GF2α對(duì)妊娠黃體的溶解作用[15]。

3.2 PGF2α對(duì)著床期血管生成的影響

豬內(nèi)源性PGF2α可以作為妊娠信號(hào)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(dǎo)血管的生成與細(xì)胞增殖，此外，PGF2α能調(diào)控子宮內(nèi)膜和滋養(yǎng)層細(xì)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(dá)來(lái)調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜的重塑和胚胎-母體的信號(hào)交流[29,33]。母豬妊娠第11～12天由胎體分泌的妊娠信號(hào)E2延長(zhǎng)了孕酮的分泌時(shí)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(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和酶等，支持胚胎的發(fā)育與著床，對(duì)妊娠第20～25天胎盤的形成也有促進(jìn)作用[11]。E2和孕酮的共同作用也會(huì)刺激子宮內(nèi)膜內(nèi)分泌腺衍生血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(prokineticin 1，PROK1)及其受體(prokineticin 1 receptor，PROKR1)表達(dá)，研究表明，PROK1-PROKR1信號(hào)參與調(diào)節(jié)妊娠期間血管生成、免疫應(yīng)答、子宮內(nèi)膜和滋養(yǎng)層細(xì)胞的黏附與增殖等，同時(shí)也能調(diào)節(jié)子宮內(nèi)膜的容受性，為更好地著床做準(zhǔn)備[34]。孕酮和雌激素還是合成血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial-derived growth factor，VEGF)的調(diào)節(jié)因子，VEGF可動(dòng)態(tài)促進(jìn)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?，雌激素和孕酮已被證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(zhǎng)因子A (vascular endothelial-derived growth factor A，VEGFA)的表達(dá)能夠增加子宮內(nèi)膜的容受性，促進(jìn)胚胎與子宮內(nèi)膜組織的相互識(shí)別[35]。研究表明，VEGF刺激牛輸卵管上皮細(xì)胞PGF2α、PGE2的合成和釋放來(lái)調(diào)節(jié)輸卵管的收縮和舒張，這對(duì)卵子的轉(zhuǎn)運(yùn)、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(xì)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(xì)胞和滋養(yǎng)層細(xì)胞血管生成的作用，另外對(duì)關(guān)鍵細(xì)胞因子的分泌也發(fā)揮著重要作用[38-39]。

哺乳動(dòng)物胎盤的發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，涉及胚胎-母體的相互識(shí)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(xì)胞系(swine umbilical vein endothelial cell line，G1410)和子宮內(nèi)膜原代內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，以評(píng)估PGF2α對(duì)毛細(xì)血管樣結(jié)構(gòu)形成的影響，結(jié)果支持了PGF2α是促進(jìn)母豬妊娠早期胎盤發(fā)育的假說(shuō)。該研究還表明，PGF2α能通過(guò)MEK-MAPK1/3信號(hào)通路，對(duì)母豬子宮內(nèi)膜細(xì)胞和滋養(yǎng)層細(xì)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(hào)通過(guò)觸發(fā)MAPK1/3等通路，增強(qiáng)子宮內(nèi)膜VEGFA、血管生成素(angiopoietins，ANGPTs)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2(fibroblast growth factor 2，F(xiàn)GF2)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)、表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor，ECF)等細(xì)胞因子的基因表達(dá)及其蛋白合成，也能促進(jìn)細(xì)胞核增殖抗原(proliferating cell nuclean antigen，PCNA)、FP、COX-1、COX-2等的表達(dá)，從而促進(jìn)子宮內(nèi)膜細(xì)胞和滋養(yǎng)層細(xì)胞的增殖與血管生成[27,33,40-42]。因此，PGF2α-FP信號(hào)對(duì)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(duì)其他高等哺乳動(dòng)物胚胎著床的影響

PGF2α對(duì)靈長(zhǎng)類動(dòng)物妊娠建立的作用尚不清楚，可能是因?yàn)槿〔姆浅＠щy。人絨毛外滋養(yǎng)細(xì)胞系(human extravillous trophoblast cell line，HTR-8/SVneo)是用于研究人類滋養(yǎng)層細(xì)胞功能最常用最合適的模型[43]。PGE2和ER2激動(dòng)劑提高了人HTR-8/SVneo滋養(yǎng)細(xì)胞和原代豬滋養(yǎng)細(xì)胞對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)的黏附能力[24]。進(jìn)一步的研究結(jié)果證明，PGF2α也是通過(guò)其受體在HTR-8/SVneo細(xì)胞中激活FAK和MAPK1/3信號(hào)通路，來(lái)刺激細(xì)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(duì)滋養(yǎng)層細(xì)胞的功能和對(duì)胚胎-母體信號(hào)識(shí)別的作用[44]，這些結(jié)果與該團(tuán)隊(duì)在豬源細(xì)胞上的其他相關(guān)研究結(jié)果高度一致[29,40]?？傊俗訉m內(nèi)膜液中PGE2和PGF2α濃度作為胚胎著床的生物標(biāo)志物已經(jīng)被證明[16]。

綜上所述，PGs在哺乳動(dòng)物胚胎著床過(guò)程中起著不可或缺的作用，內(nèi)源性PGs參與了著床過(guò)程中血管生成、間質(zhì)蛻膜化、囊胚發(fā)育、白細(xì)胞募集、胚胎轉(zhuǎn)運(yùn)、滋養(yǎng)層細(xì)胞侵襲和細(xì)胞外基質(zhì)重塑等過(guò)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(shí)別信號(hào)，調(diào)控輸卵管與子宮的微環(huán)境，增強(qiáng)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(shí)別，刺激細(xì)胞的增殖、分化、遷移與侵入，促進(jìn)血管生成，從而影響組織重塑，增強(qiáng)母體的免疫耐受性，促進(jìn)胚胎的發(fā)育與著床。

4 PGF2α對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(yán)重影響產(chǎn)奶量和初乳攝入量[48]。母豬沒(méi)有足夠的初乳是豬場(chǎng)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(dú)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(huì)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(xì)胞(吞噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、粒細(xì)胞)和具有直接抗菌作用的因子(補(bǔ)體和溶菌酶)或誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的因子(細(xì)胞因子、生長(zhǎng)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(dǎo)母豬分娩，分娩后24 h對(duì)初乳進(jìn)行質(zhì)量分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)組和非誘導(dǎo)組的初乳在補(bǔ)體活性、粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞亞群的比例上均無(wú)顯著性差異，誘導(dǎo)組的免疫細(xì)胞因子含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自然分娩組，值得注意的是，雖然該試驗(yàn)誘導(dǎo)組溶菌酶濃度含量較低，但這并沒(méi)有對(duì)初乳的質(zhì)量造成負(fù)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(shí)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(duì)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(shí)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(yán)格的時(shí)間控制，Kirkden等[54]建議在預(yù)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(huì)導(dǎo)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(yù)產(chǎn)期前1～2 d使用PGF2α及其類似物，無(wú)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?yàn)橥怅幘植孔⑸錈o(wú)肺臟首過(guò)效應(yīng)，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(wú)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(chǎng)效益。

PGF2α及其類似物有助于母豬產(chǎn)后子宮修復(fù)和預(yù)防產(chǎn)后子宮炎-乳腺炎-無(wú)乳綜合征(mastitis-metritis-agalactia，MMA)的發(fā)生[55]。研究表明，PGF2α-FP可通過(guò)促進(jìn)子宮內(nèi)膜分泌FGF2、VEGFA、TGF-β1等一系列生長(zhǎng)因子來(lái)參與子宮內(nèi)膜組織的修復(fù)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(jìn)母豬子宮產(chǎn)后復(fù)舊，降低子宮炎癥的發(fā)生，為下一個(gè)生殖活動(dòng)打下良好的基礎(chǔ)，同時(shí)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(fù)相關(guān)，部分母豬即使在分娩后也會(huì)保留部分未完全溶解的黃體，導(dǎo)致血液中存在較高的孕酮濃度，而引發(fā)泌乳障礙，這時(shí)，PGF2α及其類似物的運(yùn)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(qiáng)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(dǎo)母豬分娩和產(chǎn)后健康治療將會(huì)是未來(lái)豬場(chǎng)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(guò)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(duì)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(jī)體內(nèi)負(fù)責(zé)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(shí)踐中廣泛用于黃體溶解和誘導(dǎo)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(duì)平滑肌的收縮也起到促進(jìn)作用，可用于誘發(fā)子宮運(yùn)動(dòng)，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(duì)觸發(fā)鈣離子動(dòng)員、黃體細(xì)胞凋亡和卵巢動(dòng)脈收縮有更強(qiáng)的作用[68]。在黃體溶解過(guò)程中，地諾前列醇素F2α和氯前列醇鈉是通過(guò)不同的機(jī)制來(lái)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(bào)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(méi)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(duì)于斷奶后超期不發(fā)情的母豬，與未經(jīng)處理的對(duì)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(shí)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(yù)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(huì)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(yù)產(chǎn)期前1 d陰戶注射0.1 mg氯前列醇鈉誘導(dǎo)也可產(chǎn)生相同的效果，同時(shí)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(dǎo)均能在避免不良反應(yīng)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(shí)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(shí)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(lái)一直被用于獸醫(yī)治療的各種藥物制劑，試驗(yàn)表明，D-氯前列醇鈉在引發(fā)黃體溶解效應(yīng)方面的效力是DL-氯前列醇的3～4倍[75]。這說(shuō)明D-氯前列醇鈉具有溶解黃體的作用，而L-氯前列醇對(duì)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(huì)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(duì)組織平滑肌受體的親和力明顯低于D-氯前列醇鈉或PGF2α，說(shuō)明外消旋體中的L-對(duì)映體可能會(huì)干擾D-對(duì)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(dá)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(shí)，D-氯前列醇鈉可能在刺激子宮收縮和增強(qiáng)精子活力中發(fā)揮重要作用，從而促進(jìn)精子被動(dòng)運(yùn)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(shí)肌肉注射150 μgD-氯前列醇可能會(huì)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(dǎo)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(yùn)用于熱帶地區(qū)綿羊固定時(shí)間授精方案的繁殖計(jì)劃[64]。有研究表明，當(dāng)用D-氯前列醇鈉誘導(dǎo)母豬分娩時(shí)，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(guò)對(duì)母豬斷奶時(shí)陰戶注射D-氯前列醇鈉，統(tǒng)計(jì)其發(fā)情率、分娩率和產(chǎn)仔數(shù)，結(jié)果顯示，斷奶時(shí)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(shuō)明在斷奶和授精時(shí)注射D-氯前列醇是提高夏季熱應(yīng)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(shì)。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(diǎn)，它將會(huì)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(duì)黃體的溶解機(jī)制取決于黃體是否獲得了溶解性，小黃體細(xì)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(xì)胞上相應(yīng)受體的表達(dá)和PGF2α、E2、PGE2、LH所誘導(dǎo)的信號(hào)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(dòng)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，在黃體溶解時(shí)有選擇地合成PGF2α，在妊娠建立時(shí)更多地合成PGE2。內(nèi)源性PGF2α能上調(diào)促炎因子，介導(dǎo)母體對(duì)妊娠的識(shí)別，與PGE2和E2相互作用共同刺激子宮內(nèi)膜和滋養(yǎng)層細(xì)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(jìn)胚胎著床等過(guò)程中起到了非常重要的作用，其缺乏會(huì)嚴(yán)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(guò)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(lái)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置淝?～2 d或產(chǎn)后使用外源性PGF2α藥物，可促進(jìn)集中分娩、加速產(chǎn)后子宮復(fù)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(huì)成為一個(gè)應(yīng)用更廣泛的生殖藥物因子。