fsh在羊(或牛)超数排卵及胚胎移植中的应用07-12-24

FSH 在羊牛超数排卵及胚胎移植中的应用 吴争 延安大学生命科学学院，陕西 延安 716000 摘要：卵泡刺激素是由动物垂体前叶嗜碱性细胞合成和分泌的一种糖蛋白类促进腺激素，在人类及动物的繁殖过程 中起重要作用。文章扼要介绍了卵泡刺激素的分子组成、在牛、羊胚胎移植和超数排卵中的应用及影响。 关键词：卵泡刺激素，胚胎移植，超数排卵 卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone，FSH）是由动物垂体前叶嗜碱性细胞 合成和分泌的一种糖蛋白类促性腺激素，其分 子中主要含有 4 类碳水化合物：己糖（3.90%） 、 氨基己糖（2.40%） 、岩藻糖（ 0.40%） 、唾液酸 （1.40% ） 。FSH 的分子量在动物间存在种属差 异，大致在 30KD 左右。对 FSH 的研究始于 20 世纪 20 年代，早在 1920 年，Zondek 和 As- chheim 就提出雌性动物垂体可能还有两种促性 腺物质：一种是刺激卵泡成熟，另一种是促进 排卵形成黄体。1927 年，Smith 等证明动物在 切除脑垂体后性器官萎缩，而移植垂体则可使 其恢复。1931 年，Ferold 等首次成功地将垂体 提取物分为两种不同的成分后被其他学者定义 为卵泡刺激素（FSH）和黄体生成激素（LH ） 。 FSH 在不同哺乳动物之间存在明显的种属特异 性，马和猪垂体中 FSH 的含量最高，人次之， 牛、羊等含量较低。FSH 在雌性动物体内可促 进子宫内膜生长、排卵、刺激多卵泡发育等。 目前研究最多的是 FSH 应用于山羊、牛等动物 的超数排卵、胚胎移植、同期发情及胚胎移植 工作。通过超数排卵可以获得大量整齐、优质 的卵子或受精卵，而这又是进行胚胎移植、转 基因研究的前提条件之一 1。 FSH 是由两个非共介结合可解离的亚基所 组成，称为 -亚基和 -亚基。 -亚基由 9296 个氨基酸组成（不同哺乳动物不同） ；-业基由 1099115 个氨基酸组成。糖基是以 N-糖苷键 的方式连结在 和 两个亚基各自的区域。由 垂体分泌的卵泡刺激素（FSH ） 、促黄体激素 （luteinizing hormone， LH） 、促甲状腺素 （thyrod stimulating hormone，TSH） 、及胎盘产 生的绒毛膜促性腺素（chorionic gonadotropin， CG） ，它们共同组成一个糖蛋白 激素家庭。它们的功能虽然各异，结构却极为 相近，都是由 -亚基和 -亚基所组成，在同一 种内 -亚基是确定的，甚至在所有哺乳动物中 的 -亚基的氨基酸序列都是保守的。它们的 - 亚基可以互换，而 -亚基则不能互换。 -亚基 具有激素各自的特异性，又有种间特异性，是 激素生物活性和免疫活性的决定因素。-和 - 亚基单独都不具有生活活性，二者结合在一起 引起结构上的变化，才具有生物活性。一般认 为 -亚基负责信号传导作用，-亚基是功能亚 基，参予受体结构。后经研究发现，-和 -亚 基均参加受体结合与信号传导作用。FSH- 亚 基基因由 3 个外显子和 3 个内含子组成，含有 24 个氨基酸的前导序列及编码 96 个 氨基酸 的 DNA 序列。 图 1 FSH- 、- 亚基基因与 FSH 蛋 白质的结构示意 图 FSH 在雌性动物可促进子宫内膜生长、排 卵、刺激多卵泡发育等。靶细胞上存在着 FSH 的特异性受体，FSH 与细胞膜上的卵泡刺激素 受体结合后，通过 G 蛋白偶联机制激活腺苷酸 环化酶，使细胞内 cAMP 增加或引起钙离子内 流，从而对细胞的代谢或功能活动产生影响。 FSH 与受体结合后产生两种作用。一方面活化 芳香化酶，另一方面诱导 LH 受体形成。内膜 细胞在 LH 的作用下提供 19 碳底物- 雄烯二酮 或睾酮这些底物通过基底膜进入颗粒细胞，活 化的芳香化酶把它们转变为 17-E2，而卵泡内 膜本身只能产生很少量的雌激素。雌激素协同 FSH 使颗粒细胞增生，内膜细胞分化，卵泡液 形成卵泡腔扩大，从而使卵泡生长和发育。在 自然条件下，单胎动物只有一个卵泡发育成熟 至排卵，即使多胎动物也只有部分卵泡发育成 熟，其他卵泡在不同发育阶段先后退化，可见 正常垂体分泌的 FSH 只能保证一个或部分卵泡 发育成熟。如果在发情前期给动物注射大量 FSH，就能使将要退化的卵泡发育成熟，其排 卵量可超过正常排卵数的若干倍，例如对波尔 山羊注射 FSH，获得了显著的超数排卵效果。 另外，FSH 还可直接作用于卵巢，刺激卵巢生 长，增加卵巢重量 2。 FSH 在胚胎移植中有相当重要的作用，近 年来对其研究较多。胚胎移植又称受精卵移植， 就是把一头雌性动物的早期胚胎从输卵管或子 宫内冲洗出来，移植到另一头动物的输卵管或 子宫内，使其继续发育为胎儿的过程。胚胎移 植技术是家畜繁殖领域中的一次重大革命，它 能够提高优秀种畜的繁殖力，充分利用遗传基 因，对家畜的育种、保种、引种及经济效益的 提高都具有非常重要的意义。它的基本过程包 括：供体和受体的选择、供体超排处理和配种、 受体同期发情处理、胚胎回收、检卵和移植。 其中，超排技术是胚胎移植中最基本和重要的 技术之一。它是指以各种外源性促性腺激素诱 发动物卵巢的许多卵泡发育并排出具有受精能 力的卵子的过程，是成功回收早期可用胚胎的 关键环节 3。超数排卵是在外源性生殖激素的 参与下，对家畜下丘脑-垂体 -性腺轴分泌活动 和卵巢本身刺激所产生的一系列较为复杂的生 殖生理过程。它受激素种类、剂量、注射时间、 超排程序、重复注射、家畜品种、年龄、胎次、 遗传特性、营养水平、发情周期阶段、产后时 间间隔、卵巢功能、泌乳状态、繁殖力和环境 条件等因素的影响，效果不稳定，特别是个体 之间差异较大 4。 目前对于影响羊（或牛）超数排卵及胚胎 移植的因素的研究，最多的是外源性激素的质 量和剂量。FSH 剂量过大，卵巢上发育的卵泡 数和排卵数量过多，会导致卵巢体积异常增大 和卵子接受过程的机械障碍，结果接受到的卵 子数量却有限，卵巢表面未排卵的卵泡可释放 激素进而影响妊娠率；剂量不足，不能充分满 足体内多个卵泡发育乃至排卵的需要，不表现 发情或者表现发情但是卵巢黄体数目较少，因 而达不到预期的超排效果 5。此外，来自不同 的生产厂家的 FSH 纯度不同、质量的效价不稳 定和纯度及所含 LH 活性成分的多少都直接影 响到动物体。激素的批号以及药物的保存方法 和处理程序也都影响超排效果。另外，外源性 激素的介入使得动物机体内的 FSH、LH 的比 值发生明显的变化，LH 的含量较高时可以导致 生长卵泡的闭锁和黄体化，从而导致超排效果 不佳 6。例如，探讨奶牛连续超数排卵的效果， 对 28 头荷斯坦奶牛以不同的 FSH 剂量 （400、380、360 mg） ，以 30 d 为间隔连续超 排 3 次。结果表明，每组中各次间头均可用胚 数差异不明显；400 mg FSH 组与 380 mg FSH 组头均可用胚数差异不明显，但与 360 mg FSH 组存在差异，380 mg FSH 组与 360 mg FSH 组 存在差异；以 400 mg 和 380 mg FSH 进行连续 3 次超数排卵，都可取得满意效果，但以 400 mg FSH 为最佳连续超排剂量 7。又如，使用新 西兰产 FSH 对波尔山羊超数排卵后平均获得可 用胚胎 14 枚/只，显著高于澳大利亚产 FSH 效 果（平均 7.59 枚/只） （P0.05） ；进一步采用中国 科学院产和新西兰产 FSH 分别对道塞特、萨福 克和杜泊 3 个品种绵羊实施超数排卵结果，获 得平均可用胚胎数均无显著性差异（P0.05） ； 使用腹腔内窥镜法和常规手术法胚胎移植结果 表明，移植妊娠率分别为 57.44%和 60.20%，2 种方法间无显著性差异（P0.05） 8。 家畜个体情况对超排效果也会有影响。不 同品种，甚至是同一品种的不同品系，对药物 的敏感性也是不同的。同样剂量的药物，奶牛 和肉牛的效果是不同的，同是肉牛品种的牛， 排卵也是不相同的。有人报道，西门塔尔牛排 卵为 15.2 个，利木赞牛排卵为 13. 6 个。郭志 勤等（2001）对荷斯坦奶牛与安格斯肉牛和西 门塔尔牛超排效果进行了比较，安格斯肉牛为 好，西门塔尔和荷斯坦牛差别不大 9。如对 10 只波尔山羊进行了超排处理，从超排结果来看， 波尔山羊这一品种对 FSH 极为敏感，以 42 IU 剂量的处理效果最佳，但个体之间也存在差异 10。不同品种的山羊对激素处理的反应存在较 大的差异，相同品种的不同个体对药物的反应 也不一样。青年羊的反应比成年羊的要敏感， 但差异较大 11。注射激素剂量相同的母牛，由 于年龄的不同，超排效果也不同。初产牛比经 产母牛排卵多，育成牛要比成年牛排卵多。3 岁以下的青年母牛超排效果较好，这可能是因 为青年母牛卵巢对外源激素反应敏感而促使诱 发多排卵。另外，生殖力高的母牛（易配种受 胎）比生殖力差（不易受胎）的母牛超排效果 好，这似乎不仅说明卵巢的机能不同（产生正 常的卵子）而也与生殖道内受精的环境有关。 生殖力正常母牛排卵数、受精和胚胎数、移植 妊娠率明显高于低生殖力的母牛。 不同的处理方法对超排也用一定的影响。 性周期阶段与超排效果的关系现行的超排处理 基本在供体牛发情周期第 8-14 人进行，其中在 1012 人的效果较好，超排的黄体较多，这能与 超排处理时黄体的发育有关。经放射免疫测定 乳脂，血清孕酮含量结果表明，超排前或超排 时孕酮浓度高的可用胚胎多。无论那种 FSH， 在适当的剂量范围都可有效进行超排，中国科 学院 FSH 与宁波 FSH 联合使用可提高回收胚 胎数和可用胚胎数；与 6 次递减注射相比，7 次或 8 次递减注射的结果更为理想 12。 另外，环境、营养、遗传因素、饲养管理 水平以及冲胚技术对超排效果都有一定的影响。 所以，要想用青年牛进行超排还需进一步试验 研究。利用青年牛进行超排是切实可行的，在 经济上也是合算的 13。有关利用青年母牛作为 供体， 一般认为青年母牛的卵巢机能不够完善 以及操作困难而使超排效果差。但研究发现青 年母牛超排所获可用胚胎数与经产母牛相比无 明显差异， 可能是由于本试验所用的青年母牛 在 1.5 岁以上，其生殖系统和机能发育完成， 同时青年母牛对激素应答反应敏感，所以选择 1.5 岁以上青年母牛超排效果与经产牛没有差异。 参考文献： 1 关洪斌, 李庆章. 卵泡刺激素研究进展 J.东北农业 大学学报, 2002 年 9 月第 33 卷第 3 期 209-212. 2 任春明, 字向东 , 张重庆, 等. 卵泡刺激素(FSH) 的 研究进展J. 禽牧业, 2006 年第 20 期. 3 王自科. 国产促卵泡素 (FSH)对供体牛超排效果的分 析J.甘肃畜牧兽业. 2006 年第 1 期， 27-28. 4 肖红卫, 田永祥, 李莉, 等. 高产奶牛超数排卵方法 和胚胎冷冻的研究J. 湖北农业科学. 2007 年 9 月 第 46 卷第 5 期，795-796. 5 吕文发, 刘增新, 王军, 等. 成年荷斯坦奶牛超数排 卵效果的比较研究J. 中国畜牧杂志.2007 年第 43 卷第 7 期，16-17. 6 杨 , 冯建忠, 张金龙, 等. 波尔山羊的超数排卵及 影响因素的分析J.中国畜牧杂志 , 2005 年第 41 卷 第 1 期，37-39. 7 张成, 史远刚, 马甫行, 等. 荷斯坦奶牛连续超数排 卵的研究J. 安徽农业科学, 2006 年第 34 卷第 6 期， 1087-1088. 8 付静涛, 朱士恩, 余文莉等. 影响绵羊、山羊超数排 卵及胚胎移植效果因素分析J. 中国农业大学学报 , 2005 年第 10 卷第 5 期，58-61. 9 魏红芳 , 郭建来. 牛超数排卵的方法及影响其效果 的因素J. 河南畜牧兽医. 2004 年第 25 卷第 10 期， 20-21. 10 张令进, 达来 , 于清勇, 等. 用不同剂量 FSH 对波 尔山羊进行超排处理及胚胎移植试验结果初报J.