您当前的位置:首页 >> 科技中心 >> 科技进展 >> 生物技术 >> 国内 >> 正文
促性腺激素细胞的研究进展
日期:2012-06-26 作者:王新 来源:《黑龙江畜牧兽医》.-2012,(5).-28-30 点击:
 

    成年动物的生殖能力主要依赖于下丘脑-垂体-性腺轴的建立和完善,垂体处于轴系的中间环节,其分泌的促性腺激素(GTH)是参与生殖的重要激素。促性腺激素细胞分泌的促卵泡激素(FSH)和促黄体素(LH)在哺乳动物生殖调控中占主导地位,它们一方面与性腺内各自受体结合,直接参与性腺功能的调控,另一方面又接受中枢神经系统和内分泌系统的调节。

1  促性腺激素细胞的定位

    脑垂体位于间脑的底面,由漏斗连于丘脑下部,脑垂体可分为腺垂体和神经垂体两大部分。腺垂体包括远侧部、中间部和结节部;神经垂体包括漏斗和神经部,漏斗的上部膨大,正中隆起,下部似漏斗柄。由于动物不同的促性腺细胞差异较大,所以人们对促卵泡激素和促黄体素细胞的研究比较多,主要分为三大类,即人和哺乳动物类、禽类和鱼类。

1.1  哺乳类

    20世纪40年代,通过组织学方法确认了脑垂体前叶存在着分泌促黄体素和促卵泡激素的细胞,并分别命名为脑垂体前叶促黄体素细胞和促卵泡激素细胞。国内的一些专家也证实了这个观点。20世纪70年代,通过免疫组织化学的方法进一步确认了促黄体素细胞和促卵泡激素细胞的存在,但也相继发现在哺乳动物脑垂体内还存在着既含有促黄体素分泌颗粒,又含有促卵泡激素分泌颗粒的细胞,被命名为双功能细胞或Ⅲ型促性腺激素细胞。郝建明等采用抗β-促黄体素和抗β-促卵泡激素单克隆抗体进行大鼠免疫细胞化学定位的研究。结果表明,垂体前叶存在着促黄体素、促卵泡激素和促黄体素-促卵泡激素3种促性腺激素细胞,从免疫细胞化学单染的结果看,促黄体素阳性细胞比促卵泡激素阳性细胞在垂体前叶的分布更均匀,前者分布于前叶所有区域,后者则以周边分布略多,中央分布较少。20世纪80年代末,细胞化学的研究手段被用于垂体前叶细胞的研究,结果发现在发情周期的某个阶段,来自原代培养的脑垂体促性腺激素细胞群会以分泌促黄体素为主,而在另一阶段会以分泌促卵泡激素为主,鉴于脑垂体前叶促性腺激素细胞的这种双重功能和互相转化的特性,人们在20世纪90年代以后,很少使用促卵泡激素细胞或促黄体素细胞的字眼,而是以促性腺激素细胞来替代。

l.2  鱼类

    鱼类性腺发育和成熟也是受下丘脑-脑垂体-性腺轴调控的。大黄鱼脑垂体形态与其他硬骨鱼类相似,呈“鸡心”形,位于下丘脑腹面的喋骨窝中,通过垂体柄与下丘脑相联。研究表明,大黄鱼脑垂体由神经垂体和腺垂体两部分组成,腺垂体又细分为3个部分,前外侧部、中外侧部和垂体中间部。垂体中外侧部位于腺垂体腹面,由3种类型细胞所组成,1种是嗜酸性细胞,为促生长激素(GH)细胞,另2种为嗜碱性细胞,分布在促生长激素细胞的下方及两侧。嗜碱性细胞又可分为2种细胞,其中小细胞为椭圆形或不规则形,核圆形,居中或偏于一侧,在性腺发育早期,主要分布在中外侧部的下方,靠近脑垂体边缘,在高倍显微镜下,可见胞质中有细小的分泌颗粒,可被苯胺蓝染成蓝色,胞质中分泌颗粒稀少,染色较浅;性腺发育进入大生长期之后,嗜碱性增强,除中外部两侧外,在前外部和中间部也有分布,此时可见胞质中充满细小的分泌颗粒;该细胞在性腺成熟和性早熟大黄鱼脑垂体中大量存在,且胞质出现空泡。免疫组织化学分析表明,该细胞为促性腺激素细胞,随着性腺发育成熟,大黄鱼、鲈鱼、罗非鱼促性腺激素细胞进入分泌活动时,胞质会出现空泡;因此,可将促性腺激素细胞胞质空泡作为其分泌活动的标志,此情况不仅出现在鱼类,还见于哺乳类。

2  促性腺激素的机能

    在雌性动物中,促卵泡激素作用于卵巢的卵泡,在卵泡发育为几层细胞包围1个卵母细胞的阶段之后,促卵泡激素使卵泡分泌卵泡液、颗粒细胞增生和膜层发育,最后卵泡生长得以完成。促卵泡激素在雄性动物中,作用于精小管的生殖上皮以促进精子的生成。研究表明,促卵泡激素不能完成整个的精子生成过程,需要由促黄体素和睾酮(T)协同作用。促卵泡激素还使支持细胞分泌雄激素结合蛋白,后者可以维持曲精细胞内有高浓度的睾酮,以刺激生精细胞的成熟分裂。促黄体素对已被促卵泡激素预先作用过的卵泡有明显的促生长作用,还有促使内膜细胞分泌睾酮、卵泡破裂排卵和转变成黄体的作用。在很多种哺乳动物中,促黄体素又有刺激黄体分泌孕酮的作用。在雄性动物中,促黄体素刺激睾丸间质细胞,使它们分泌睾酮,促性腺激素控制睾酮和雌二醇(E2)的合成与分泌,睾丸的间质细胞和卵巢的内膜细胞有促黄体素受体,促黄体素与受体结合后,促使这些细胞合成并分泌睾酮。睾丸的支持细胞和卵巢的卵泡颗粒细胞有促卵泡激素受体,促卵泡激素作用于受体后可以使来自间质细胞和内膜细胞的雄激素生成雌二醇。

3  关于促性腺激素源泉细胞的假说

    促黄体素和促卵泡激素是由同一种促性腺激素细胞分泌,还是由不同促性腺激素细胞分泌,也就是促性腺激素源泉细胞的问题,迄今已从组织形态学、免疫细胞化学、分子生物学等多方面进行了研究,但至今仍有争论,其中主要有以下几种观点。

3.l  一种细胞一种激素假说

    20世纪60年代初期,人们认为促卵泡激素和促黄体素分别由两种不同的细胞分泌,即一种细胞一种激素学说,证据是在电镜或光镜下,垂体中可见β细胞和γ细胞。动情间期及卵泡发育早期γ细胞分泌颗粒不多,随着动情的开始,γ细胞分泌颗粒逐渐增多,到动情期时分泌颗粒增至最多,随后分泌颗粒减少,到动隋后期γ细胞没有出现分泌颗粒,动情间期再恢复到分泌颗粒少的状态。动情间期的垂体β细胞含分泌颗粒较少,动情前期开始时β细胞增大,分泌颗粒增多,到动情期时开始减少;因此,有人认为γ细胞是促黄体素细胞,β细胞是促卵泡激素细胞。20世纪70年代后,又有许多研究者用免疫细胞化学的方法进行了探讨。这些方法的主要原理:制备促卵泡激素和促黄体素的抗血清,并用它们对垂体切片进行免疫双标记染色或连续切片染色,如果在1个细胞中出现2种激素的阳性信号,则认为这2种激素为同一细胞所分泌;反之,如果在1个细胞中仅出现1种激素的阳性信号,则认为每种激素有各自分泌的细胞,结果却得出了3种结论,即“一种激素一种细胞”假说和下面所要提到的2个假说。

3.2  “两种激素三种细胞”假说

    该观点认为,除了存在一种同时合成促黄体素、促卵泡激素的促黄体素/促卵泡激素细胞外,还存在只合成促黄体素细胞及只合成促卵泡激素细胞的情况,该论点在20世纪的7080年代占主导地位。20世纪80年代后期,分子生物学技术在各个领域的应用推动了生物学领域的发展,原位杂交技术为细胞内物质的定位提供了新的手段。1988年,有研究者用生物素标记猪促黄体素β亚单位cDNA和促卵泡激素β亚单位在猪垂体连续切片上进行原位杂交,发现2种β亚单位在同一细胞内表达,个别细胞也可单独表达促黄体素β亚单位mRNA,但是没有发现单独表达促卵泡激素β亚单位的细胞,在考虑了技术因素后,研究人员认为不能排除促卵泡激素细胞存在的可能性,从而支持了“两种激素三种细胞”的观点。

3.3  “两种激素一种细胞”假说

    在促性腺激素细胞研究领域,贡献较为突出的美国得克萨斯医科大学Childs领导的课题组,从20世纪80年代开始专门研究动物脑垂体细胞,历时近20年,在国际知名杂志上发表论文百余篇,并于1997年提出了著名的“促性腺激素细胞多功能动态变化假说”。这一假说的主要内容是,以犬鼠为动物模型,将脑垂体前叶中存在的促性腺激素细胞看作是一个细胞群,这个细胞群处于一种周期性的循环往复的动态变化过程中,这种变化的大体过程是,在动物处于发情期其促卵泡激素脉冲性分泌完成以后,促性腺激素细胞以小细胞亚群的方式进入储备池,此时的细胞在功能上处于静止休息状态,在发情休止期的某个阶段,细胞开始活跃,促黄体索和促卵泡激素的mRNA开始转录,继而翻译成激素,细胞内由于储存了大量的激素颗粒而变成中细胞亚群或大细胞亚群,其中部分细胞是双激素细胞(既含促黄体素,又含促卵泡激素),到了发情前期的某个阶段,促黄体素脉冲性分泌开始,此时促卵泡激素的储备继续增加,到了发情期的某个阶段,促卵泡激素脉冲性分泌开始,此后的细胞由于储存颗粒的排空,变成小细胞亚群或进入储备池,或直接进入下个循环。这个假说比较圆满地解释了哺乳动物成熟后,垂体促性腺激素细胞已处于无分裂能力的状态,却在发情周期的某个阶段促黄体素细胞的表达增多,而在某个阶段表达促卵泡激素细胞的增多与动物的发情生理过程相适应;因此,这个学说被越来越多的专家学者所接受。

4  促性腺激素的调节

4.1  影响促卵泡激素和促黄体素分泌的因素

    促性腺激素释放激素(GnRH)是由下丘脑神经元分泌的一种含10个氨基酸的肽类激素,它于1971年由美国人首先从猪和绵羊的下丘脑分离并提纯。促性腺激素释放激素最重要的生理功能是作为生理系统的关键性神经调节物质,以脉冲方式分泌,经下丘脑-垂体-门脉循环进入垂体前叶,在垂体前叶内作用于促性腺激素分泌细胞,刺激促黄体素及促卵泡素的分泌,从而对生殖轴起作用,调节性腺内配子形成和激素功能。哺乳类及人类的促性腺激素释放激素化学结构相同,而禽类、两栖类及鱼类的促性腺激素释放激素则有不同的化学结构。甘丙肽、血管紧张素Ⅱ、转化生长因子、催乳激素、褪黑素、白细胞介素、神经递质等都可以通过影响促性腺激素释放激素而对促卵泡激素和促黄体素分泌有影响。

4.2  促性腺激素释放激素受体的表达调节

4.2.1  促性腺激素释放激素的自身调节  持续高浓度的促性腺激素释放激素导致促性腺激素释放激素结合位点减少,然而促性腺激素释放激素受体mRNA水平不发生变化。E. T.Alaid等研究发现,促性腺激素释放激素激动剂连续处理αT3-1细胞124h,促性腺激素释放激素受体mRNA水平没有变化,促性腺激素释放激素对自身受体的调节是对转录后水平而非转录水平的调节。但S. S.Karkar等研究表明,促性腺激素释放激素激动剂处理αT 3-l细胞,可引起细胞生长及增殖受到抑制,并下调促性腺激素释放激素受体mRNA水平。H. Sakakihara等研究表明,在促性腺激素释放激素连续刺激下,引起的垂体促性腺激素释放激素受体数目减少是转录水平的调节,促性腺激素释放激素剂量及处理时间的不同可能是导致上述结果差异的主要原因。

4.2.2  第二信使激活剂的调节  激活蛋白激酶A(PKA)途径的因子能改变αT 3-1细胞促性腺激素释放激素受体mRNA水平,而激活蛋白激酶C途径的因子则没有作用,但是否在蛋白水平影响促性腺激素释放激素受体数量还不清楚。另一方面,促性腺激素释放激素引起原代大鼠垂体细胞促性腺激素释放激素受体上调,蛋白激酶C的激活起了重要作用。其他如性腺类固醇激素、激活素、抑制素对促性腺激素释放激素受体的转录水平和受体数量亦有调节作用。

    综上所述,调控促性腺激素分泌的因素还有很多,如在垂体水平有催乳激素、褪黑素(MT)、雌二醇、孕酮、甲状腺激素、促性腺激素释放激素相关肽等;在分子水平有抑制素、类固醇生成因子-1及辅助因子、睾丸激素等,在所有的对促性腺激素细胞有影响的因素中,最重要的还是促性腺激素释放激素,所以研究促性腺激素释放激素调节促性腺激素细胞分泌功能的机理最得非常重要,这对于在实践中,加强哺乳动物生殖规律的人工调控有非常重要的意义。

    作者单位:(1.青岛农业大学 动物科学技术学院,山东 青岛 2661092.广州中医药大学中药学院,广州 510006)

    文章采集:caisy

    注明:国家自然科学基金项目(30571356);广东省科技计划项目(2011B050300021);青岛农业大学高层次人才启动基金项目(630810);实验技术课题项目(SYJK09-05);广州中医药大学博士后科研启动金项目(B3YH1008)

注:本网站为公益性网站,若单位或个人不同意刊载本信息请与本站联系。
版权所有:北京市农林科学院农业科技信息研究所
电 话: 010-12396(按0转人工) 地 址:北京市海淀区板井曙光花园中路9号
京ICP证090834号 京ICP备09045065号