丙午马年研究新发现：鸽类排卵前6小时卵泡激素动态与基因调控新机制

《Italian Journal of Animal Science》：Analysis of the concentrations of steroid hormones and the expressions of related genes in follicles at 6?h prior to ovulation in White King pigeon

本综述深入探讨了白王鸽排卵前6小时（6 h pre-ovulation）关键窗口期内，不同等级卵泡（F1、F2、SF1）中类固醇激素（孕酮（P4）、雌二醇（E2）、睾酮（T））的浓度变化及关键合成基因（如StAR、CYP11A1、CYP19A1等）的表达模式。研究揭示了卵泡局部内分泌调控的层级特异性，明确了小卵泡（SF1）以合成T和E2为主、而大卵泡（F1）转向优先合成P4的分子机制，填补了鸽类排卵前局部卵泡内分泌研究的空白，为优化鸽类繁殖效率、提高产蛋量提供了重要理论依据。

　　

引言

在家禽中，卵泡发育主要受与生殖激素相关的遗传机制调控，其中类固醇激素的合成与分泌起着关键作用。先前基于血清的研究表明，类固醇激素在排卵前会呈现特定的时间模式波动：例如，孕酮（P₄）在排卵前4-6小时开始上升，在排卵时达到峰值。排卵前4-6小时被认为是卵泡内分泌调节的关键窗口期。在鸽类中，根据大小可将卵泡分为F1（最大的排卵前卵泡）、F2（第二大的排卵前卵泡）和小卵泡（SFs，其中SF1是最大的小卵泡）。排卵前6小时，F1卵泡的颗粒细胞开始出现形态变化，且血清P₄水平开始显著上升。鉴于对鸽类卵泡局部内分泌调控认识的不足以及排卵前6小时窗口期的生理意义，本研究旨在检测白王鸽在排卵前6小时，F1、F2和SF1卵泡中类固醇激素（E₂、P₄和T）的浓度以及关键类固醇合成基因的表达。

材料与方法

研究获得了扬州大学动物科学与技术学院机构动物护理与使用委员会的批准。实验使用了16对12月龄的白王鸽，在光控条件下饲养。在排卵前6小时收集不同等级的卵泡（F1、F2、SF1），一部分用于组织切片和形态学分析，另一部分分离颗粒细胞（GCs）层和膜细胞（TCs）层，用于激素浓度测定和基因表达分析。激素浓度使用ELISA试剂盒测定，基因表达通过RT-qPCR进行验证。数据采用单因素方差分析进行统计。

结果

排卵前6小时鸽不同卵泡的组织学观察

对排卵前6小时鸽卵泡的颗粒细胞层和膜细胞层厚度进行了检测。结果显示，F2的颗粒细胞层厚度显著高于F1和SF1；同时，F2的膜细胞层厚度也极显著高于F1和SF1。F1的颗粒细胞层厚度最低。

排卵前6小时鸽不同卵泡中类固醇激素的浓度

测定了排卵前6小时雌鸽不同卵泡中E₂、P₄和T的浓度。结果显示，SF1中的E₂和T浓度显著高于F1。SF1中的P₄浓度最高，显著高于F1和F2。F1和F2之间的T浓度无显著差异。

排卵前6小时不同卵泡颗粒细胞层中类固醇激素合成相关基因的表达分析

卵泡颗粒细胞层主要负责P₄的合成。在F1卵泡中，P₄合成关键基因的表达达到峰值。StAR基因在F1中的表达显著高于SF1和F2。CYP11A1基因的表达模式与StAR相似，在F1中表达最高，在SF1中表达最低。HSD3B1的mRNA水平在SF1中达到最低。

排卵前6小时不同卵泡内膜细胞层中类固醇激素合成关键基因的表达

检测了不同卵泡内膜细胞层中HSD3B1、CYP17A1和HSD17B1等关键基因的表达。CYP17A1在SF1中的表达显著高于F1。HSD3B1的mRNA水平从SF1到F1逐渐降低，在F1中最低。HSD17B1的表达在F1、F2和SF1之间无显著差异。

排卵前6小时不同卵泡外膜细胞层中类固醇激素相关基因的表达分析

卵泡外膜细胞层主要促进E₂的合成，检测了排卵前6小时卵泡中CYP19A1的表达。CYP19A1在F1和F2外膜细胞层中的表达较低，两者间无显著差异。而CYP19A1在SF1中的表达极显著高于F1和F2。

讨论

本研究显示，F2的卵泡膜厚度显著高于F1和SF1。已知P₄的合成主要归因于F1的颗粒细胞层。等级卵泡通过旁分泌和内分泌途径分泌P₄，作用于小卵泡以确保F1的优先发育。这可以解释为什么鸽SF1中的P₄浓度高于F1，但P₄合成相关基因（HSD3B1、CYP11A1和StAR）在SF1中的表达却较低。F1中显著高于F2的StAR表达可能增强了胆固醇向线粒体的转运，从而促进了F1中P₄合成的增加，而P₄是其他类固醇激素的前体。

研究发现，SF1表现出显著高于F1的T浓度，这一趋势与SF1内膜细胞层中CYP17A1和HSD17B1表达水平升高相吻合。高水平T可能延迟卵泡成熟，这一机制被认为可以防止禽类前等级卵泡过早排卵。相反，F1和F2表现出相似的T水平。从SF1到F1，HSD3B1水平的逐渐下降进一步强化了成熟卵泡中从雄烯二酮（A）向P₄合成的转变。

E₂的合成主要由CYP19A1催化，它将T转化为E₂。前等级卵泡中CYP19A1表达升高会促进E₂积累以支持卵泡选择。本研究结果也发现，与F1和F2相比，SF1中的E₂浓度显著更高，同时伴随着SF1外膜细胞层中极高的CYP19A1表达。相比之下，尽管CYP19A1表达较低，F1仍能维持适度的E₂水平，这可能与卵泡微环境等生理因素在转录后水平调节E₂浓度有关。

在本研究中，SF1表现出显著更高的T和E₂水平，这可能与其生长和成熟潜力相关。而F1优先合成P₄，为排卵做准备。F2具有中等激素水平和基因表达，在SF1和F1之间起到了过渡桥梁的作用，反映了从T/E₂驱动的卵泡发生向P₄介导的排卵启动的转变。这种激素与基因的相互作用确保了鸽类卵泡的有序成熟和及时排卵。

结论

总之，本研究调查了白王鸽排卵前6小时F1、F2和SF1卵泡的形态特征、类固醇激素浓度以及关键类固醇合成相关基因的表达。在不同类型卵泡之间，颗粒细胞层和膜细胞层的厚度、激素水平和基因表达存在明显差异，具有清晰的层级特异性。这些发现揭示了关键排卵前期类固醇激素合成的分子调控机制，填补了鸽类卵泡局部内分泌研究的空白。它们为优化鸽类卵泡发育和产蛋提供了理论基础，同时丰富了禽类生殖生理学知识。