母牛体内生殖激素变化规律的研究进展

梁 淦,钟华配, 韦科龙, 黄才斌, 陈笑寒, 潘红玉, 黄雅鑫, 黄荣春

(中国农业科学院广西水牛研究所，广西水牛遗传繁育重点实验室，南宁 530001)

近年来受到非洲猪瘟、新冠肺炎“双疫情”的影响，牛肉、牛奶产品的消费替代功能及营养价值功效逐渐显现，人们对牛肉、牛奶的需求日益增多，带动牛业的快速发展。母牛繁殖效率是影响牛业经济效益的关键因素，而生殖激素是影响母牛繁殖活动的直接且重要因素，母牛体内生殖激素的变化与其受胎率有着密切的关系。所以对母牛的生殖激素的研究十分有必要。

要研究其含量和变化规律对动物机体生殖生理的影响，选用精确快速的激素测定方法很重要；所以国内外学者们对此展开了广泛的研究和探索。目前，激素测定方法有生物测定法、受体分析法和免疫测定法等，其中免疫测定法最为常用[1]。通过激素测定，掌握母牛体内雌二醇、孕酮和促卵泡素等生殖激素含量的变化规律，对研究母牛的生殖生理，提高母牛繁殖效率，促进高产、高效、优质的牛业生产，加快牛业繁殖改良进程有着极其重要的意义。

1 生殖激素测定的主要方法

近年来，激素测定方法在动物繁殖研究中发挥着重要的作用。其中有生物测定法、受体分析法、免疫测定法(放射免疫测定和酶免疫测定)等。如：①生物测定法是通过激素作用于实验动物所产生的生理生化效应强度来测定激素及其含量的方法。生物测定法的特异性较好，但因其操作复杂、灵敏度不好及各试验动物产生的效应差异大、可靠性不高，目前采用此方法的已经很少。②受体分析法是指利用检测激素受体的含量进一步确定激素含量的方法，包括有：放射受体分析法、酶标受体测定法和荧光标记受体测定法；与免疫测定法相比较，受体测定法与生物测定法两者检测得的结果更接近[2-3]。③免疫测定法是指指利用免疫学原理，以待测物作为抗原或抗体从而测定样品中待测物质含量的方法，免疫测定的方法有很多，其中包括放射免疫测定和酶免疫测定。放射免疫测定法具有高度的特异性灵敏性，但有一定的安全隐患，在实践操作过程中，需要配备放射防护和检测设备才可开展。目前，酶免疫测定技术不仅研发了很多新的酶免疫测定方法，其灵敏度提高、特异性增强了；且研制成各种试剂盒，在生产实践与临床医学上推广应用更简便快速[2]。这几种方法各有其优点和不足，在生产上应根据实验目的和实际情况进行选择应用。

2 各生殖激素的来源、生理作用及变化规律

生殖激素是指与动物生殖活动如配子的产生、发情、排卵、受精、妊娠和分娩等有直接关系的激素[4]，常见的生殖激素有雌二醇、孕酮、促卵泡素、促黄体素和抑制素等等。随着现代畜牧业的迅速发展，利用生殖激素调控动物繁殖过程的技术越来越受到人们的重视。如：发情控制、超数排卵、妊娠诊断、分娩控制、胚胎移植和繁殖障碍的治疗等都需要借助生殖激素。通过这些技术可充分挖掘动物繁殖潜力、加速动物品种改良和提高生产性能等。所以，必须对各激素的来源、生理作用及变化规律有充分的认识，从而合理使用生殖激素，才能促进牛业的发展[5]。

2.1 雌激素

雌激素主要来源于卵巢和胎盘，其主要功能成分是雌二醇，具有促进发情，维持雌性第二性征，刺激雌性生殖道和乳腺管道系统发育，增强子宫收缩能力等作用[6]。雌激素的分泌和卵巢上卵泡的发育情况一样具有周期性；在一个发情周期中间情期和卵泡发育早期，血液中雌激素的浓度还比较低。随着卵泡在促卵泡素和促黄体素的作用下逐渐发育增大，颗粒细胞增生，颗粒细胞分泌的雌激素增多，在排卵前(牛是发情前1天)达到峰值，引起了母畜发情。高水平的雌激素则引起促黄体素峰值的产生而导致排卵。排卵后，由于黄体逐渐形成，孕酮逐渐增多抑制了雌激素的分泌，使雌激素分泌减少。而随着卵泡的发育，黄体逐渐溶解，孕酮浓度下降，雌激素分泌逐渐达到高峰，由此可见，在发情周期中雌激素的消长规律与孕酮呈负相关性[2,11]。J.F.SmLth等[8]通过放射免疫测定法测定发现雌激素在奶牛的发情周期中出现2个峰值，在发情前出现第1个峰值，浓度是11.2±1.3 pg/mL，在发情周期的第6～8天出现第2个峰值，浓度为7.9±2.9 pg/mL。徐直等[9]用放射免疫测定法测定黑白花奶牛体内激素，发现雌二醇在整个周期内的含量都较低，直到发情后12 h左右达23.23±17.31 pg/mL为最高值，之后下降，到第5天和第9天时再次升高，呈现两个较高值；与上述观点相似。王祖昆等[10]通过对沼泽型水牛的性腺类固醇激素变化规律进行研究时，认为自然发情周期中自然发情周期中的雌激素含量要比人工诱导发情周期中的低。

2.2 孕酮

孕酮是主要由黄体产生的一种类固醇激素，也称之为黄体酮。孕酮在低浓度时与雌激素的协调作用下可引起母畜发情行为，高浓度时则抑制发情；同时具有维持妊娠；促进乳腺发育的功能[6]。母牛的发情周期根据卵巢上卵泡的发育和黄体形成过程可分为卵泡期和黄体期。卵泡期是指卵巢上卵泡逐渐发育的时期，该期黄体逐渐消失，孕酮含量逐渐下降。黄体期是指从黄体形成到黄体消失的时期。这段时期，随着黄体的形成，其功能逐渐完善，孕酮分泌量增多。所以，孕酮的分泌规律在母牛发情周期中会呈现一个台状峰。在妊娠早期可以通过检测孕酮的含量来推断是否妊娠情况[11]。J.F.SmLth等[8]发现孕酮在发情中期的浓度达6～7 ng/mL为最高值，自发情前4 d开始降低，到发情时其浓度降到1 ng/mL，且这低浓度维持至发情后4 d。徐直等[9]用放射免疫测定法测定黑白花奶牛体内激素，发现孕酮在整个发情周期的平均浓度是2.96±1.85 ng/mL，在发情后的第8～12天呈现台状峰，浓度在3.01 ng/mL～3.63 ng/mL范围内波动，第15天再次呈现小高峰，随后又减少到发情前的浓度水平。谢炳坤[12]发现孕酮在黄牛发情当天的浓度为0.7 ng/mL以下，水牛发情当天孕酮低于0.5 ng/mL，均为发情周期中的最低值。

2.3 促卵泡素

促卵泡素是由腺垂体前叶碱性粒细胞所分泌的一种糖蛋白激素，促卵泡素主要作用是刺激卵泡的生长和发育，所以在卵泡发育的阶段，会伴随促卵泡素浓度出现短暂的提高[2]。在促黄体素协同作用下，促卵泡素还能刺激卵泡成熟和排卵。促卵泡素分泌是脉冲式的，很难捕捉到它分泌的高峰阶段。但许多哺乳动物会在排卵后分泌促卵泡素增多，在黄体期有促卵泡素小高峰出现，这时因为雌激素和抑制素分泌下降造成的[6]。徐直等[9]发现在一个发情周期中促卵泡素浓度的平均水平为8.90±21.68 ng/mL，发情第1天达21.34±11.49 ng/mL，之后维持低浓度状态，到第8天时促卵泡素达到最高值是28.58±64.45 ng/mL。谢有志等[13]认为在海南黑毛和牛发情周期中促卵泡素与促黄体素分泌趋势基本一致，从发情期到妊娠期再到休情期呈现逐渐下降趋势。还有研究发现在牛的一个发情周期中，血清里的促卵泡素浓度曲线和卵泡发育曲线极为相似[14]。

2.4 促黄体素

促黄体素也是由腺垂体前叶碱性粒细胞所分泌的一种糖蛋白激素。促黄体素可以促进卵巢血流加速，在促卵泡素的协同作用下诱发排卵，促进黄体的生成，并维持黄体分泌孕酮。促黄体素的分泌呈明显的规律性，在卵泡期促黄体素分泌变化不大，直到排卵前其浓度才明显上升，呈现了排卵前高峰；在黄体期，促黄体素浓度会再一次达到高峰[2]。D.M.Henricks等[7]检测发情周期和妊娠早期奶牛的促黄体素，发现促黄体素浓度在发情前的3～6 h可以达到100 ng/mL，变化范围为7～100 ng/mL，高浓度维持约8～10 h。无论是妊娠母牛还是和非妊娠母牛在发情后的第20～25天的大部分时间里，促黄体素维持在低浓度状态，均低于1 ng/mL。Y.Kanai等[15]发现促黄体素水平在黄体中期下降至基础水平，在卵泡期阶段开始上升。

2.5 抑制素

抑制素是主要来源于动物性腺的一种大分子糖蛋白激素，胎盘、前列腺和间质细胞也能分泌部分抑制素。目前认为抑制素的主要生理作用是：抑制基础促卵泡素和促性腺激素释放激素刺激的促卵泡素的分泌，间接影响配子的发生；并在睾丸或卵泡中通过自分泌和旁分泌作用，直接影响配子的发生；有研究报道在啮齿类动物的妊娠中，抑制素会抑制胚胎附植[5]；在生产上，常通过抑制素的主动或被动免疫促进动物性成熟、增加排卵率、增加双胎或多胎的概率，提高动物繁殖效率[5，16]。Palta等通过放射免疫分析法比较大卵泡和中小卵泡液中抑制素浓度的差别，发现其差异显著，说明抑制素浓度与卵泡直径大小呈正相关[17]。同一年，他们发现摩拉水牛外周血中抑制素的浓度在0.33～0.74 ng/mL范围内，明显比黄牛的低，这可能是水牛的繁殖能力低于黄牛；他们还发现冬季的抑制素浓度高于夏季，这可能与水牛出现发情淡旺季有关[18-19]。杨孟柏检测大足黑山羊发情周期中抑制素的分泌情况，发现排卵数少的个体其抑制素水平高于排卵数多的个体[20]。目前，关于抑制素在动物发情周期中的变化趋势的研究不多。

3 各激素之间的相关性分析

目前，国内外学者对母牛生殖激素变化规律的研究，主要关注到各个激素在发情周期中的变化动态和排卵之间的关系，很少有结合卵巢上卵泡的发育动态综合分析激素的变化规律及分析激素之间的相关性及相关程度更为鲜见[2]。于农淇等[21]对20只水牛的血液中促卵泡素、促黄体素、孕酮、雌激素、抑制素、胰岛素样生长因子浓度与黄体大小开展偏相关性分析，发现这6种激素浓度和黄体直径呈不显著相关(P>0.05)。虽然自然发情组的抑制素浓度比同期发情组的高，但这激素和黄体溶解之间没有表现出相关性，可能因为抑制素没有直接参与调控黄体溶解。孕酮能够通过前列腺素调节黄体溶解[22]，其分泌水平也与黄体溶解有关[23]，同样对各激素之间开展偏相关分析，发现促卵泡素与雌激素呈极显著负相关(P<0.01)，与孕酮呈显著负相关(P<0.05)；促黄体素与孕酮、雌激素，孕酮与雌激素呈极显著正相关(P<0.01)，这些与已知的卵巢激素间相互调控关系一致。抑制素与雌激素、孕酮、促黄体素、胰岛素样生长因子呈极显著正相关(P<0.01)，与促卵泡素呈极显著负相关(P<0.01)，与前人报道抑制素对促卵泡素诱导类固醇激素合成的负调控作用一致[24]。

4 生殖激素测定的应用前景

通过生殖激素测定可以准确地掌握家畜的生殖内分泌情况。如，通过测定母牛血液或尿液中促黄体素的含量，可以推测其排卵时间，便于找准最佳输精或移植时间；通过测定配种后母牛体内的孕酮水平，可推断母牛是否妊娠；通过测定母牛发育早期的主要生殖激素，可判断该牛是否达到性成熟的阶段，并推测其适配和初配年龄。所以，广泛研究生殖激素的测定技术，寻找母牛发情周期体内生殖激素浓度的变化规律，尤其是生殖激素浓度与卵泡发育、排卵及黄体形成之间的相关性，对医学领域和畜牧业的发展意义深远。