奶牛卵巢囊肿研究进展

哈斯高娃，乌日罕，伊茹汗，唐斯嘎，韩乌兰图雅，娜仁花

（内蒙古农业大学动物科学学院，内蒙古自治区动物遗传育种与繁殖重点实验室，呼和浩特 010018）

卵巢囊肿是近几十年来高产奶牛中最常见和最重要的卵巢疾病之一，是降低奶牛繁殖率的主要原因之一。然而该疾病在许多方面，尤其是在发病机理方面，卵巢囊肿的主要成因仍然是成熟卵泡未在发情周期中的预定排卵时间内排卵，也是奶牛不育的重要原因，可延长奶牛产犊间隔[1,2]。产犊间隔的延长和卵巢囊肿的治疗成本导致了奶农经济损失。

1 卵巢囊肿的定义及发生

卵巢囊肿是成熟卵泡在其发情周期间的指定时间内不能排卵并持续存在于卵巢上而形成，此时卵泡会变成囊性，明显干扰正常的卵巢周期性。在正常的牛发情周期中，卵巢卵泡生长有两个或三个（在极少数情况下为四个）卵泡波[3,4]。从卵泡刺激素（FSH）到黄体生成素（LH）的卵泡依赖性转移被认为是优势卵泡排卵过程中涉及的机制之一。优势卵泡获得LH受体，FSH激活芳香化酶活性是优势卵泡在排卵准备过程中发生的许多变化中的一部分[3]。卵巢囊肿被定义为无排卵卵泡样结构持续存在于卵巢，囊肿一般直径大于2cm，持续时间在10d以上[5]，而通常情况下，牛排卵的优势卵泡平均直径为1.6～1.9cm[6]。宏观上，卵巢囊肿可以分为卵泡囊肿与黄体囊肿，而这些囊肿通常被认为是同一种疾病的不同形式。 卵泡囊肿比黄体囊肿更容易识别（基于行为），可能会得到治疗，许多先前的定义表明囊性结构至少持续存在10d。但是现在的研究表明，卵泡囊肿的结构实际上是动态的，其中可以倒退并被新的囊肿取代[7]。黄体囊肿被认为是后期的卵泡囊肿[6]，检测血浆、乳脂中的黄体酮浓度有助于区分这两种类型。囊肿卵泡中的细胞合成雌激素，在某些情况下，雌激素会迫使动物表现出神经躁狂症的临床症状。除了雌激素的产生，根据最近的研究结果，它们还能够分泌不同量的黄体酮，这可能决定了它们的命运（卵泡闭锁或囊性发育）。卵泡囊肿分泌很少或几乎测不到黄体酮，而黄体囊肿明显是分泌黄体酮的[8]。目前，对卵巢囊肿最有效的治疗方法是用促性腺激素释放激素（GnRH），使垂体前叶释放LH并导致囊肿的黄体化，随后的前列腺素治疗可使黄体化囊肿结构消退[9]。

2 卵巢囊肿的诊断

奶牛卵泡囊肿可在哺乳期间的不同时期发生。 发病率为10%～13%。据报道，在奶牛产后第一次发情期间是卵巢囊肿发生高峰期，在其期间发生的囊肿大多可以自愈，产后190～220d是第二次发生卵巢囊肿的高峰期[10]。可根据行为异常、直肠触诊发现，通过超声检查和检测血浆或乳汁孕酮浓度给与确诊[11～14]。直肠触诊无法准确区分卵泡囊肿和黄体囊肿，但以往大多数兽医是把直肠触诊确定的卵巢大小用于诊断卵巢囊肿[11]。近几年，已经确定了卵巢囊肿的超声特征，使用超声检查可以准确诊断出74%的卵泡囊肿和85%的黄体囊肿[13]。通过超声检查，可以确定囊肿壁厚度，而且发现血浆孕酮浓度与囊肿厚度呈正相关[15]。卵泡囊肿还存在遗传倾向，但是遗传率相当低，为0.07～0.12[16]。

3 卵巢囊肿的发病机制

3.1 卵巢囊肿的内分泌特征

通常认为，通过内源性或外源性因子破坏下丘脑- 垂体-性腺轴会导致卵泡囊肿的形成。下丘脑分泌促性腺激素释放激素（GnRH）和垂体分泌黄体生成素（LH）的异常跟卵巢囊肿相关，这归因于下丘脑 - 垂体对雌激素的正反馈作用的不敏感性。此外，有几个因素可以影响下丘脑 - 垂体水平的GnRH和LH的释放。在卵巢水平，生长中卵泡的细胞和分子变化都可能致使不能排卵和卵巢囊肿的形成，但研究卵泡变化在卵巢囊肿形成之前仍然非常困难。 卵巢囊肿和优势卵泡之间受体表达的差异可能是囊肿形成中涉及的途径的指示。 卵巢囊肿与产奶量的基因型和表型关系可归因于负能量平衡和相关的代谢和激素适应。改变代谢物和激素浓度可能影响下丘脑 - 垂体和卵巢水平的卵泡生长和囊肿发育。

卵巢囊肿等卵巢功能障碍最常发生在产后早期。人们普遍认为卵泡囊肿是由于下丘脑 - 垂体 - 卵巢轴的神经内分泌功能障碍引起[12,17～19]。 这种功能障碍因多种病因引起，其中包括遗传及表型和环境因素[8,20]。研究表明，奶牛的卵巢和垂体受体状态的改变可能在卵巢囊肿的发病机制中起重要作用，类固醇激素的改变，特别是孕激素和雌激素的改变，可能会限制排卵[21]。

据报道，雌激素对下丘脑 - 垂体的反馈机制的改变可导致异常的GnRH和LH释放并导致囊肿形成。 在卵泡生长过程中过早发生GnRH和LH激增，即当没有卵泡能够排卵时发生这种情况，可能使下丘脑对雌二醇的反馈作用无反应，导致卵巢囊肿的形成[22,23]。这时为了恢复反馈机制，下丘脑需要释放黄体酮[24]。Hatler等[6]观察到，大多数患有卵泡囊肿的奶牛血浆和乳汁中均有中等浓度的黄体酮，然而，黄体酮对卵巢囊肿的作用是有限的[25]。有研究发现，颗粒细胞的增殖和卵泡的发育（卵泡闭锁或囊性发育）与类固醇激素和促性腺激素受体有关[26]，颗粒细胞和卵泡膜细胞中热休克蛋白（hsp）表达的变化也是奶牛卵泡囊肿发病的促成因素[27]。同时，间接降低GnRH和LH分泌的因素[12,19]、遗传因素、环境因素、营养因素[28]也是形成卵巢囊肿的风险因素。

3.2 卵巢囊肿的卵巢特征

在卵泡发生过程中，卵巢卵泡的细胞经历了增殖和分化过程。卵泡形成后，卵巢细胞通过连续的增殖和分化过程达到排卵前大小并排卵，但大多数卵巢卵泡却经历了卵泡闭锁过程[29]。有研究表明细胞凋亡的过程可能也参与无排卵过程[30]。了解颗粒细胞生长、分化和凋亡的机制对了解卵巢囊肿发病机制是非常重要的，因为这些过程中的信号通路与传导都可能与卵巢囊肿的形成有关[26]。Salvett等通过免疫组织化学对卵巢囊肿卵泡和正常卵巢结构中的雌激素和孕酮受体进行比较，发现随着卵泡大小的增加，对照组的颗粒细胞中雌激素受体（ESR）亚型的免疫染色显著增高，但在卵巢囊肿卵泡组的颗粒细胞和膜细胞中，ESR的表达明显降低[31]。Hampton等研究表明，雄激素受体（AR）在牛的患有卵巢囊肿的卵泡中表达，并且其表达在整个卵泡发生过程中显著增加[32]，而Alfaro等研究[33]发现，患有卵泡囊肿的牛的颗粒细胞中AR mRNA表达量显著增加，这种雄激素含量的增加可能与卵巢卵泡分化和生长有一定的关系。

4 卵巢囊肿的诱发因素

虽然卵巢囊肿发病机制的主要原因是下丘脑-垂体-卵巢轴的功能障碍，但有重要的卵巢内成分也参与了限制排卵及卵泡囊肿的形成[34]。除了葡萄糖、胰岛素样生长因子（IGF-1）[35]、胰岛素、脂联素和瘦素[36]等不同激素失衡外，还有一些代谢物如非酯化脂肪酸（NEFA）和脂肪酸[37]也参与卵巢囊肿形成。许多风险因素与卵巢囊肿的形成有关。如前所述，卵巢囊肿主要发生在产后前几个月的高产奶牛，并且产奶量通常是一个风险因素[30]，Hooijer等研究表明荷兰黑白花奶牛存在卵巢囊肿遗传倾向，卵巢囊肿与产量性状之间的遗传相关性表明，对生产性状的持续选择将增加卵巢囊肿的发病率[38]。虽然低繁殖性能与高产奶量有关，但牛产后的卵巢机能与能量平衡关系更密切，在泌乳早期发生的负能量平衡（NEB）可能对卵巢囊肿有一定影响，如高产奶牛因经历严重的代谢应激，胰岛素样生长因子（IGFs）、胰岛素、葡萄糖和瘦素的外周血浆浓度降低，产后卵巢功能通常会衰退[39]。对卵巢囊肿而言，能量平衡可能是比牛奶产量更准确的参数，这进一步阐明了卵泡囊肿与生产性状之间的关联。动物可通过增加干物质摄入来补偿更高的产奶量，从而降低产奶量对能量平衡的影响[40]。

IGF家族在卵泡生长与发育中有着重要的作用，产后早期IGF-1的低浓度可能导致无排卵和卵泡囊肿的发育[41]。瘦素是肥胖基因的蛋白产物，也是营养状态和新陈代谢的关键调节因子，以及免疫系统激活因子，并且影响伴随肥胖的代谢紊乱以及骨骼和关节的炎症病理过程[42]。有研究表明，瘦素可能在产后早期囊肿发育中起作用，原因可能是瘦素浓度不足会对排卵周期产生负面影响。卵巢囊肿与碘和硒的缺乏相关，因此补充碘和硒也会减少卵巢囊肿，NEFA对颗粒细胞或卵母细胞有不利影响[38]。

5 结论

排卵是一个复杂的过程，且受多因素控制，在开始释放LH后，涉及到细胞内和细胞区室之间相互作用的几种途径，这些过程对于成功妊娠至关重要。由于大多数关于牛卵巢囊肿的研究都是对已经表现出病情的牛进行的，因此很难评估导致卵巢囊肿形成的可能原因。

未来的研究应该关注与NEB相关的代谢以及激素变化和能量对卵泡发育和类固醇生成的影响。了解NEB如何影响囊肿形成将有助于优化管理和饲养，以防止卵巢囊肿的发生。进一步研究卵泡囊肿的细胞变化可能会更详细地阐明发病机制，基因敲除模型很可能有助于确定哪些基因在囊肿形成中发挥作用。这些基因的鉴定将是识别遗传因子过程中的第一步，使其有可能在用于人工授精计划之前对公牛和母牛进行卵巢囊肿的遗传筛选。今后仍需要研究卵巢囊肿形成的机制以进一步阐明疾病过程。这些研究将有利于了解疾病过程的机制及基因表达，从而有效降低奶牛卵巢囊肿的发病率，提高奶牛繁殖率及生产效益。