探讨GnIH参与母猪生殖调控的可能机制,畜牧兽医论文
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 2019-05-15 16:33     浏览次数:160

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  与GnRH的共存关系  本研究结果显示,GPR147与GnRH在视前区及室旁核可见有阳性胞体与胞体或纤维密切接触(图6)。 【图6略】  3、讨论  与下丘脑-垂体-性腺轴  目前的研究显示,GnIH及其受体不仅在下丘脑-垂体-性腺轴有分布,而且GnIH可在下丘脑、垂体和性腺3个水平调控生殖相关激素的合成和分泌。 因此GnIH对生殖调控的相关研究主要集中在下丘脑-垂体-性腺轴。   GnIH在下丘脑对生殖的调控主要是通过对下丘脑中生殖相关神经肽(如GnRH、褪黑激素和kisspeptin等)的相互调节完成的。 GnIH与GnRH在羊下丘脑的形态学研究显示,GnIH与GnRH在视前区有突触接触。 GnIH对GnRH影响的电生理学研究显示,GnIH能抑制雌性和雄性大鼠脑片中49%的细胞GnRH的释放频率。 有研究提出GnRH并不是下丘脑中唯一能够调控促性腺激素的作用因子,kisspeptin和GnIH也能在下丘脑中调控促性腺激素的释放,并且kisspeptin和GnIH互为拮抗物,共同调节下丘脑中GnRH的合成和分泌。   GnIH在垂体水平参与动物生殖的调控,主要是通过影响促性腺激素的合成和释放。 2000年,Tsutsui等首次分离到GnIH时,即通过体外试验发现这种神经肽能抑制垂体前叶LH和FSH的分泌,此外,免疫组织化学法研究证明GnIH-ir神经元投射到下丘脑中最接近垂体的位置ME。   GnIH在性腺对生殖的调控主要体现在对排卵的调控,参与性腺的发育等。 已有的研究显示,当排卵前LH峰到来时,下丘脑GnIH神经元的数量和GnIH在卵巢中的表达均降低,证明GnIH参与调控动物的排卵。 Singh等研究发现GnIH可影响小鼠卵巢的组织学变化,与健康卵泡相比,给小鼠体内服用GnIH后,卵泡中出现异常和退化的黄体,卵巢颗粒细胞核浓缩或者肥大、卵巢膜细胞肥大或形成空泡,卵母细胞的细胞形态也出现异常,提示GnIH可能参与调控卵巢颗粒细胞的增殖和凋亡。   关于GnIH在生殖调控方面的研究才刚刚开启,其调节作用机制尚不清楚,在哺乳动物研究尚未深入。

本试验针对母猪,从性腺水平入手探讨GnIH的微调作用。

  在母猪各组织中的表达  目前,人们已研究了许多动物GnIH及GPR147mRNAs在组织中的表达情况。 Ikemoto和Park研究发现鸡GnIHmRNA仅在间脑表达,其受体则在间脑、端脑、视顶盖中表达,在卵巢中无表达。 但是Maddineni等利用不同的PCR引物和步骤则从鸡的卵巢和睾丸中扩增出GnIH受体片段。 在日本鹌鹑,GnIH受体在间脑、端脑、中脑、脊髓及垂体中有表达。   最近,Zhang等研究发现GnIHmRNA主要表达于斑马鱼的中枢神经系统、眼、卵巢和睾丸,在脾、肾中有少量表达。

在哺乳动物,仅在人和大鼠做了相关的表达研究。

Hinuma等研究发现GnIHmRNA在大鼠下丘脑、眼及睾丸,GPR147mRNA在垂体、睾丸、卵巢及胎盘中高表达。 但是Bonini等却得出不一样的结论,他研究了GPR147mRNA在人24个组织及大鼠41个组织中的表达情况,结果显示GPR147mRNA除了在中枢神经系统中高表达外在许多外周组织如脾、肾、肠等也有较高丰度的表达。 不同物种的研究结果可能由于引物条件或种属特异性导致结果不太一致,但是GnIH及GPR147mRNAs在中枢神经系统和生殖系统具有高表达则是物种间保守的。

本研究结果也印证了这一点,猪GnIH及GPR147mRNAs主要在中枢神经系统中表达,且丰度较高,在卵巢和子宫呈中等表达,提示GnIH可能通过中枢调控动物的生殖活动。

值得注意的是GnIH及GPR147mRNAs均在下丘脑表达丰度最高,GPR147mRNA在垂体的表达丰度仅次于下丘脑,提示GnIH及其受体可能具有多种生理功能,GnIH可通过其受体在下丘脑水平影响GnRH来参与动物的生殖调控。

在垂体水平,GnIH可通过其受体调控垂体前叶促性腺激素的合成和释放。 此外,GnIH及GPR147mRNAs在卵巢及子宫中也有中等以上程度的表达,提示GnIH也可能在卵巢水平调控性激素的合成释放或者参与卵泡的募集等一系列生殖活动。 GnIH及其受体mRNA还在肾上腺、肾及肠道中表达,推测GnIH系统可能还参与应激和摄食等生理活动,但目前尚无猪GnIH在应激和摄食等方面的研究报道。

  对母猪卵巢类固醇激素分泌的影响  在母猪卵巢水平,已有研究证实GnIH及其受体在卵巢中分布,而且它们在生殖周期不同时期的表达也呈现规律性波动,提示GnIH在母猪卵巢水平可通过旁分泌或自分泌形式调控性激素的分泌、卵泡的发育等,从而参与母猪的生殖调控。

本试验深入探讨了GnIH对体外培养卵巢颗粒细胞性激素分泌的影响,研究发现GnIH能显著抑制卵巢颗粒细胞中E2的分泌,但对P4的分泌影响并不显著。

Oishi等最新的研究发现与本研究结果一致,RFRP-3能显著抑制FSK、LH和FSH诱导的P4的分泌,但却对8-Br-cAMP(8-bromoadenosine35-cyclicmonophosphate)诱导及基础分泌的P4影响并不显著,此外,加入双功能的GPR147阻断剂RF9或者GPR147siRNA后P4的分泌则显著上升。

目前,GnIH/RFRP-3在卵巢水平参与动物生殖调控的研究较少,GnIH/RFRP-3在卵巢的生理功能和作用机制尚不明确,还需要更多更深入的研究。

  对母猪卵巢颗粒细胞凋亡相关蛋白表达的影响  本试验首次证明了GnIH能在哺乳动物卵巢中抑制细胞周期蛋白的表达。 有研究显示cyclinB1及PCNA分别参与了卵巢细胞有丝分裂S期和G1后期细胞的增殖和转化。

本研究发现GnIH能抑制卵巢颗粒细胞中周期蛋白cyclinB1及PCNA的表达。

因此,推测GnIH可能通过影响卵巢颗粒细胞的细胞周期来抑制细胞的增殖。

GnIH可能通过抑制卵巢颗粒细胞的增殖及周期蛋白的表达来参与调控卵泡的生长发育。 Maddineni等也在鸡上发现,用鸡的GnIH处理等级前卵泡的颗粒细胞显著降低基础的而不是FSH刺激的细胞发育能力,提示卵巢GnIH可能参与卵巢卵泡的发育。

由于性成熟或E2或P4处理使卵巢GnIHRmRNA丰度降低,表明GnIHR在卵巢卵泡发育中的抑制作用。 此外,GnRH在外周生殖器官也有表达,其调控类似于GnIH,这就意味着在生殖调控中GnIH可能是GnRH的拮抗物。

  与GnRH的共存  在下丘脑水平,Bentley和Ubuka等利用激光共聚焦技术研究发现GnIH神经元与GnRH神经元有突触联系,并且GPR147在GnRH-I神经元上表达。 本研究发现GPR147与GnRH在视前区及室旁核有阳性胞体与胞体或突起密切接触,结果提示在下丘脑水平GnIH可通过其受体直接作用于GnRH神经元,影响GnRH的合成和分泌,进而参与猪的生殖调控。

  4、结论  本研究采用半定量RT-PCR方法证实GnIHmRNA在猪中枢神经系统及外周组织广泛表达,尤其在间脑中表达含量最高,在卵巢和子宫呈中等表达。   体外试验结果表明,不同剂量GnIH对卵巢颗粒细胞类固醇激素的分泌以及增殖相关蛋白的表达均有影响。

下丘脑室旁核及视前区中GPR147与GnRH存在密切联系。 本研究从分子和蛋白水平,生理学及形态学角度揭示了GnIH参与猪生殖调控的作用及机制,为深入研究GnIH的生理功能奠定了基础。     参考文献:  [1]雷治海,李月.促性腺激素抑制激素的研究进展.畜牧与兽医,2008,40(9):96-99.。