广东省农业科学院 摘 要 回顾了近20年来对禽类就巢发生的内分泌和神经内分泌研究进程及状况,并推测能够使用5-羟色胺和多巴胺受体阻断类药物如赛更啶和氯丙嗪缩短家禽的就巢期,或主动免疫血管活性肠肽或催乳素抑制就巢以提高家禽的生产性能。预计在禽类就巢方面的研究进展将能帮助发现促进就巢的基因,并能利用这些基因选育出具不同就巢习性的家禽品种供应不同的家禽生产用途。
关键词 就巢 下丘脑 垂体 神经递质 血管活性肠肽 催乳素
母禽和大多数雌鸟在自然状态下产完一窝蛋后就会表现就巢行为,这是其孵化雏鸟的必不可少的繁殖行为。现代商业养禽生产已普通采用人工孵化技术,不需要也不欢迎这种就巢繁殖行为,因为繁殖性能会由于就巢时停止产蛋而受到限制。家禽中除了白来杭鸡以及由此为基础育成的蛋鸡品系和鸭等无就巢习性外,大多数品种的鸡、火鸡和鹅都具有程度不同的就巢习性。由于繁殖性能方面的育种进展较小,另外肉用家禽的育种工作主要选择生长速度,常常不得不放弃对繁殖性能的选育,因此近几年来中外研究人员对禽类就巢发生的机理进行了大量的研究,试图阐明就巢发生的生理遗传机制并探讨从生理角度控制就巢发生以提高产蛋性能,并已取得较大进展,本文就此专题讨论如下。?
1、禽类就巢的机理
禽类的就巢或抱窝,就是母禽进入产蛋窝巢(或蛋箱)次数增加及时间延长,使致母禽最终固定于产蛋窝巢内转化成孵蛋行为。产蛋禽一般仅于产蛋时才进入窝巢,这种进巢行为是由雌激素和孕酮的相互作用才表现出来。推测控制进巢行为的神经机制在迅速生长的黄卵泡分泌的雌激素的预先作用下,对排卵前的孕酮分泌高峰作出反应,使母禽于大约24小时后进入巢内产蛋。这种进巢产蛋行为的频率随产蛋次数的增加而升高,最终固定成为就巢孵化行为,其中还涉及到催乳素。
对摘除卵巢的火鸡,预先处理雌激素后再处理孕酮可以诱发进巢产蛋行为,但只有在预先处理雌激素后同时处理孕酮和催乳素才能将进巢行为转化成为就巢孵化行为。而在正常产蛋火鸡的研究表明,火鸡进巢产蛋频率于就巢开始前7~9天就增强,此时催乳素的分泌也逐渐升高。对于正常产蛋火鸡灌注羊催乳素可以在24小时内使进巢行为增多,并于3~4天内形成固定的就巢行为。在矮脚鸡的研究也发现,在就巢开始前几天出现与进巢有关的夜间血浆催乳素的分泌高峰,当进巢行为逐渐固定下来时,夜间催乳素分泌高峰也逐渐延续到白天。促进就巢的神经机制对一些环境因子的敏感性也增强,这些因子包括固定的环境因素、产蛋箱中的产蛋等活动以及温度升高等因子,它们通过促进催乳素的分泌加强就巢行为的发生。?一旦形成固定的就巢行为,就巢行为本身就可以促进内源性催乳素的分泌,并由内源性催乳素进而维持就巢行为。如果把就巢火鸡的蛋箱移走终止就巢,可使很快降低催乳素的分泌,但如果在2~3天内重新给予蛋箱仍能使火鸡恢复就巢并使催乳素分泌又重新升高;而且发现对剥夺蛋箱的就巢环鸽和矮脚鸡给予羊催乳素,可以继续维持就巢。鸽子和火鸡在自然孵化过程中,其胸腹部会形成一孵蛋区域,蛋对这区域的神经感觉刺激维持其就巢行为,将分布此处的神经阻断将导致鸽子不能进行孵化。另外也观察到母火鸡的催乳素分泌在全部雏禽孵出24小时之内急剧下降,此时母火鸡就巢行为也转变为护雏的母性行为,这一行为和催乳素分泌的改变也是通过母禽与蛋或雏鸟的感觉接触引起的。必须与雏鸟接触才能使催乳素分泌下降以及停止就巢的现象,也就很容易解释广东的鹅在就巢时会因为蛋未受精或箱内无蛋而持续孵化直到死亡的现象;笔者也观察到在就巢时将蛋换成乒乓球甚至取走,惠阳三黄胡须鸡就巢仍持续达50天以上,并驻在蛋箱,直到强行取走后才停止。从这些结果可以看出,虽然就巢的发生和维持中参与有许多环境和神经机制,但这些因子最终都是通过影响催乳素的分泌而影响就巢,因此催乳素是禽类就巢发生和维持的关键激素。
2、催乳素对生殖系统的影响?
催乳素除了启动和维持就巢外,其另一作用是在就巢期间抑制生殖活动。虽然母火鸡在就巢的最初几天仍然能够产蛋,广东的惠阳鸡在刚开始就巢的几天也能够产2~3枚蛋,这主要是由于此时血浆催乳素水平还未高得能够抑制性腺激素的释放。在就巢继续进行催乳素水平进一步升高后,高水平的催乳素一方面可以直接抑制卵巢卵泡的发育,另一方面主要抑制垂体促性腺激素的分泌,最终结果是导致排卵停止并使卵巢萎缩,就巢母禽外观表现为产蛋停止。例如对产蛋火鸡连续注射羊催乳素,将在6~8天内使产蛋停止,诱发就巢行为并引起卵巢退化。一般认为,就巢期LH分泌下降主要是催乳素抑制下丘脑促性腺激素释放激素的分泌造成的,因为就巢期垂体对外源性GnRH的反应性并不降低,而且对产蛋火鸡注射羊催乳素后降低下丘脑GnRH的含量。Wong等发现火鸡垂体催乳素mRNA和LHmRNA含量在产蛋和就巢期间的变化趋势相反,估计这也是由于高水平的催乳素抑制了下丘脑GnRH的分泌从而使LH的合成减少。相反如果在就巢期降低催乳素的分泌,则可以提高血浆LH的水平。最早发现将就巢火鸡的蛋箱移走抑制就巢行为可降低催乳素水平并提高LH的分泌;对就巢矮脚鸡注射抗鸡催乳素的抗体或抗VIP抗体或者使用赛更啶或氯丙嗪处理均可降低催乳素分泌,并在2~3天内使血浆LH水平上升。
通过免疫方法中和催乳素的活性,也可以提高促性腺激素的水平。Lea等于1981年首次对就巢的矮脚鸡注射鸡催乳素抗体,观察到使体内LH水平升高,但在4天试验期间没能终止就巢,这一方面可能是注射的抗体量不够,另一原因可能是催乳素降低的最初几天鸡仍保持就巢能力。后来Sharp实验室克隆了鸡的催乳素基因,对此基因进行修饰后重新克隆于大肠杆菌,表达了23kDa的催乳素融合蛋白,通过对矮脚鸡主动免疫此融合蛋白成功地使鸡体内产生抗催乳素的抗体,每月加强免疫此融合蛋白从根本上抑制了矮脚鸡就巢的发生,并提高或维持了其产蛋性能。这也说明主动免疫催乳素使催乳素失活后在抑制就巢的同时也维持了生殖系统的功能。
3、催乳素分泌的调控因子
3.1 卵巢雌激素
对火鸡的研究发现,促进产蛋的长光照以及卵巢卵泡发育所产生的雌激素都可以分别引起导致就巢的高水平催乳素分泌。但从鹅和家鸡等在秋天日照缩短时也发生就巢的现象来看,估计产蛋母禽体内迅速发育的卵泡产生的大量雌激素是促进催乳素分泌的主要因素。推测随着产蛋的继续,体内雌激素水平不断上升,一方面直接作用于垂体促进催乳素的分泌或者提高垂体对下丘脑催乳素释放激素的敏感性,另一方面更为重要的是作用于下丘脑促进催乳素释放因子的分泌。?
3.2 下丘脑释放因子
大量研究表明,在一系列下丘脑释放因子中,血管活性肠肽是禽类催乳素分泌的主要促进因子。这一结论主要来自以下实验结果:(1)下丘脑的基底部和正中隆起外部的细胞和神经纤维含有VIP样免疫活性;(2)在体和离体实验均发现VIP可以促进催乳素的分泌;(3)VIP能提高体外培养的火鸡垂体细胞中编码催乳素的mRNA含量,VIP也能提高产蛋期矮脚鸡垂体中催乳素的mRNA含量;(4)火鸡下丘脑提取物促进催乳素分泌的作用可被VIP抗体或VIP受体拮抗剂[4Cl-D-PHe6,Leu17]VIP分别阻断。?
在火鸡和矮脚鸡的不同繁殖阶段,下丘脑的基底部和正中隆起的VIP免疫样活性细胞的数量也与催乳素水平具有相似的变化趋势,即VIP免疫活性样神经细胞的数量,细胞面积和免疫活性物的密度都是在就巢期高于产蛋期。移走就巢火鸡的蛋箱终止就巢降低催乳素的分泌,同时伴有下丘脑VIP免疫样活性细胞数量和密度的下降。对母禽免疫VIP也影响催乳素的分泌,例如对就巢的矮脚鸡注射抗VIP抗体(羊抗鸡VIP抗体)可以降低催乳素的分泌,并使矮脚鸡于5天之内离开蛋箱。对火鸡和泰和鸡主动免疫VIP,发现可以抑制催乳素的分泌并抑制就巢的发生。以上结果都表明下丘脑分泌的VIP是生理性的催乳素释放因子或激素。
3.3 下丘脑神经递质
除了VIP这一神经肽参与催乳素的调节外,还发现下丘脑5-羟色胺和多巴胺这二种神经递质参与母禽繁殖不同阶段母禽催乳素分泌的调节。对产蛋期矮脚鸡第三脑室灌注5-羟色胺,5-羟色胺的前体物5-羟色氨酸或5-羟色胺协同剂喹巴嗪,将提高血浆催乳素水平。5-羟色胺的这一作用,也存在于火鸡中;而且电刺激火鸡下丘脑的腹中核引起的催乳素分泌也因预处理5-羟色拮抗剂二甲基麦角新碱受到抑制。在下丘脑的5-羟色胺更新速度在就巢期间高于产蛋期,这也表明5-羟色胺具有调节催乳素分泌和就巢重要作用。但是垂体催乳素分泌细胞本身不含有5-羟色胺受体,对于体外培养的垂体细胞,5-羟色胺仅在培养体系内存在下丘脑残余组织时才具有促进催乳素分泌的作用,因此认为体内5-羟色胺促进催乳素分泌的作用是通过中枢神经系统或神经肽传递的,其中最为适合的因子为血管活性肠肽。另一神经递质多巴胺,在哺乳动物中能直接作用于垂体抑制催乳素的分泌,但对矮脚鸡的研究也观察到多巴胺的更新速度也是在就巢期高于产蛋期,但是垂体细胞多巴胺的受体数量却是在产蛋期高于就巢期,因此推测在就巢的矮脚鸡中,下丘脑多巴胺活性增强可能促进催乳素释放因子(如血管活性肠肽)的分泌,同时通过减少在垂体的多巴胺受体数量降低多巴胺对催乳素分泌的抑制作用。对火鸡的研究结果则说明了多巴胺调控催乳素分泌在哺乳动物和禽类的差异。尽管早期的研究认为多巴胺在火鸡中具有抑制催乳素分泌的作用。最近发现多巴胺通过兴奋D?2受体抑制VIP和催乳素的分泌,但也通过兴奋D?1受体促进VIP和催乳素的分泌。而且5-羟色胺通过多巴胺能系统才能促进催乳素分泌,并且推测多巴胺能神经元比5-羟色胺神经元更接近催乳素释放通道。
另外一些说明下丘脑的5-羟色胺和多巴胺影响催乳素分泌的依据来自利用这些神经递质的受体拮抗剂处理就巢母禽,使催乳素分泌下降并终止就巢。最早对就巢火鸡连续3天口服5-羟色胺合成抑制剂,对氯苯丙氨酸,可以抑制催乳素分泌并使火鸡于12天后停止就巢,产蛋也很缓慢,于用药后25天才重新开始。陈伟华等则用了5-羟色胺受体阻断剂(醒抱灵B)处理就巢的四季鹅,同样可以降低就巢鹅血浆催乳素水平并使就巢时间从对照组的29天缩短至4天左右,但并没有报道对产蛋的影响。我们用5-羟色胺和多巴胺受体阻断盐酸赛更啶和盐酸氯丙嗪处理就巢的家鸡,使血浆催乳素水平在处理开始后第3天就急剧下降,鸡在4~5天内终止就巢。同时我们观察到赛更啶和氯丙嗪终止就巢的作用是加性协同的,这也支持以上火鸡研究中得出的结论。据我们初步经过免疫组织化学观察,就巢鸡在药物处理后下丘脑VIP免疫阳性的神经纤维免疫染色较浅。这也说明赛更啶和氯丙嗪是通过影响VIP的分泌后再抑制催乳素的分泌才最终抑制就巢的。?
4、结语 ? 综上所述,经过最近20年的大量研究,目前已经大致阐明了禽类就巢的调控机理,其中催乳素是禽类就巢发生和维持的关键因素。伴随产蛋产生卵巢性激素通过影响下丘脑和垂体,兴奋5-羟色胺和多巴胺神经系统,后两者促进血管活性肠肽VIP的合成和分泌,最终使垂体催乳素分泌增强引起就巢。目前根据这一原理,分别发展了利用5-羟色胺和多巴胺受体阻断类药物赛更啶和氯丙嗪处理就巢母禽缩短就巢期,或对母禽主动免疫血管活性肠肽或催乳素的方法抑制就巢。就巢发生的内分泌和神经内分泌调控机理,结合分子克隆的发展和基因组织研究的深入,将能帮助科研人员寻找引起就巢的基因,并将其作为遗传标记进行育种,以培育就巢或不就巢的家禽品种满足各种生产目的。(广东广州 510640)
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