动物生殖激素

动物主要生殖激素生理功能及其应用
孙凤俊
（北京奶牛中心延庆基地科研中心，北京延庆102100）
激素（hormone）是由动物机体产生、经体液循环或空气传播作用于靶器官或靶细胞、具有调节机体生理机能的一系列微量活性物质。

其中与动物性器官、性细胞、性行为等的发生以及发情、排卵、妊娠、分娩和泌乳等生殖活动有直接关系的激素，统称为生殖激素（reproductive hormone）。

生殖激素的种类很多，这里介绍几种主要生殖激素的生理功能、调控机制及其在动物繁殖上的应用。

1 下丘脑激素
1.1 促性腺激素释放激素（GnRH）
促性腺激素释放激素又名促黄体素释放激素（LH-RH或LRH）、促卵泡素释放激素（FSH-RH），由分布于下丘脑内侧视前区、下丘脑前部、弓状核、视交叉上核的神经内分泌小细胞分泌能促进垂体前叶分泌LH和FSH。

已知分子结构的GnRH同时对LH和FSH 的分泌和释放有促进作用，因此在研究GnRH的促LH释放效应时，习惯于称它为促黄体素释放激素，同样在研究其促FSH释放效应时，则称它为促卵泡素释放激素。

下丘脑至垂体并没有直接的神经支配，而是通过来自垂体上动脉的长门脉系统和来自垂体下动脉的短门脉系统将其信息传递给垂体。

下丘脑分泌的GnRH进入血液后，经垂体门脉系统作用于腺垂体，促进垂体LH和FSH的分泌和释放。

GnRH可以促进垂体分泌LH和FSH，相对而言，对LH分泌的促进作用比对FSH分泌的促进作用更迅速。

GnRH对雄性动物有促进精子发生和增强性欲的作用，对雌性动物有诱导发情、排卵，提高配种受胎率的功能。

临床上常用于治疗雄性动物性欲减弱、精液品质下降，雌性动物卵泡囊肿和排卵异常等症。

1.2 催产素（oxytocin，OXT）
催产素主要功能表现以下：第一，催产素可以刺激哺乳动物乳腺肌上皮细胞收缩，导致排乳。

当幼畜吮乳时，生理刺激传入脑区，引起下丘脑活动，进一步促进神经垂体呈脉冲性释放催产素。

在给奶牛挤奶前按摩乳房，就是利用排乳反射引起催产素水平升高而促进乳汁排出。

第二，催产素可以刺激子宫平滑肌收缩。

母畜分娩时，催产素水平升高，使子宫阵缩增强，迫使胎儿从阴道产出。

产后幼畜吮乳可加强子宫收缩，有利于胎衣排出和子宫复原。

第三，催产素可以刺激子宫分泌前列腺素F2 ，引起黄体溶解而诱导发情。

第四，催产素还具有加压素的作用，即具有抗利尿和使血压升高的功能。

同样，加压素也具有微弱催产素的作用。

催产素常用于促进分娩，治疗胎衣不下、子宫脱出、子宫出血和子宫内容物（如恶露、子宫积脓或木乃伊）的排出等。

事先用雌激素处理，可增强子宫对催产素的敏感性。

催产素用于催产时必须注意用药时期，在产道未完全扩张前大量使用催产素，易引起子宫撕裂。

催产素一般用量马、牛为30~50单位，猪、羊为10~20单位。

2. 垂体激素
2.1促卵泡素
促卵泡素（follitropin）又名卵泡刺激素（follicle stimulating hormone，FSH），是由腺
垂体嗜碱性细胞分泌的糖蛋白激素之一，由碳水化合物与蛋白质组成。

FSH的半衰期约为5小时。

FSH对雄性动物的主要作用，是促进生精上皮发育和精子的形成。

对雌性动物，主要是刺激卵泡生长和发育。

同时FSH还可在促黄体素的协同作用下，刺激卵泡成熟、排卵。

在动物生产和兽医临床上，FSH通常用于诱导母畜发情排卵和超数排卵，以及治疗卵巢机能疾病。

由于FSH半衰期短，因此使用时必须多次注射才能到达预期效果，一般每日两次，连续用药3~4天。

如果应用缓释剂，则只需一次就可。

至于FSH用量，则需根据制剂的纯度而定。

垂体中FSH与促黄体素的比率（FSH/LH），影响FSH的生物学效应。

不同动物垂体中FSH/LH比率以及绝对含量有所不同，可能与动物发情时间的长短和排卵时间的早晚以及发情表现的强弱有关。

比较马、牛、羊、猪等动物垂体中的FSH含量，牛最低，马最高，绵羊和猪介于两者之间，仅为母马的1/10。

这些家畜的发情持续时间以牛最短，马最长，羊和猪介于两者之间；发生安静发情的动物占发情动物比例以牛最高，马最少，猪和羊居中。

2.2 促黄体素
促黄体素（luteinizing hormone，LH）由腺垂体嗜碱性细胞分泌，分子结构与FSH类似。

其化学稳定性较好，在提取和纯化过程中较FSH稳定。

LH对雄性动物可以促进睾丸间质产生并分泌雄激素，故又名促间质细胞素，对副性腺的发育和精子的成熟具有重要作用。

LH对雌性动物的生理作用主要表现在：①选择性诱导排卵前的卵泡生长发育，并触发排卵。

②促进黄体形成并分泌孕酮。

③刺激卵泡膜细胞分泌雌激素，扩散到卵泡液中被颗粒细胞摄取而芳构化为雌二醇。

此外，卵泡膜细胞具有对LH 专一而对FSH并不专一的受体，在LH的作用下自身也能将雄激素转变为雌激素。

2.3 促乳素
促乳素又名催乳素（prolactin，PRL），由腺垂体嗜酸性的促乳素细胞分泌，通过垂体门脉系统进入血液循环。

生物学作用：
（1）促进乳腺发育和乳汁生成。

在性成熟前，PRL与雌激素协同作用，维持乳腺（主要是导管系统）发育。

在妊娠期，PRL与雌激素、孕激素共同作用，维持乳腺腺泡系统的发育。

（2）抑制性腺机能发育。

在奶牛生产中发现，产奶量高的牛配种受胎率降低，这是因为高产奶牛血液中PRL水平较高，可以抑制卵巢机能发育，影响发情周期。

在人类高促乳素血症患者中，性腺激素的敏感性降低而出现闭经。

用溴隐亭（PRL抑制剂）治疗后月经周期恢复正常。

在禽类，PRL通过抑制卵巢对促性腺激素的敏感性而引起抱窝，用溴隐亭处理，可以中止抱窝，恢复产蛋周期。

PRL对人和大动物雄性性腺机能也有抑制作用。

成人高促乳素血症患者的睾丸机能降低，对外源促性腺激素的反应性能减弱而引起阳萎，经溴隐亭治疗后，睾丸机能恢复，同时垂体促性腺激素的分泌量增加。

（3）在啮齿类动物中，PRL对性腺机能的作用非常复杂。

实验发现，PRL对大鼠新形成的黄体有促进作用（因此有称为促黄体生成素，luteotropin），可与LH共同维持黄体的分
泌功能，而对老化的黄体有促其退化、溶解的作用。

（4）行为效应动物的生殖行为可分为“性爱”与“母爱”两种类型，前者受促性腺激素控制，后者受促乳素的调控。

动物在分娩后，促性腺激素和性激素水平降低，PRL水平升高，母爱行为增强。

在鸟类，PRL对行为的影响更明显。

鸟类用PRL处理后，出现明显的行为表现，如筑巢抱窝等。

3 性腺激素
由睾丸和卵巢分泌的激素，统称为性激素。

性腺分泌的激素有很多种类，根据其化学本质可分为两大类，即性腺类固醇激素和性腺含氮激素。

这里主要介绍雌激素和孕激素。

3.1雌激素（estrugen）
雌激素是一类化学结构类似、分子中含18个碳原子的类固醇激素，主要来源于卵泡内膜细胞和卵泡颗粒细胞。

肾上腺皮质、胎盘和雄性动物睾丸也可分泌少量雌激素。

动物体内的雌激素生物活性，以17 -雌二醇最高，主要为卵巢所分泌。

雌激素在雌性动物各个生长发育阶段都有一定的生理效应，例如在胚胎期，雌激素对某些动物胚胎子宫和阴道的充分发育具有促进作用；在初情期前，雌激素对下丘脑GnRH的分泌有抑制作用，对第二性征的发育有促进作用；在初情期，雌激素对下丘脑和垂体的生殖内分泌活动有促进作用。

在发情周期，雌激素对卵巢、生殖道和下丘脑及垂体的生殖机能都有调节作用，表现为：①刺激卵泡发育；②作用于中枢神经系统，诱导发情行为。

但在绵羊和牛中，雌激素的这一作用还需孕激素的参与。

某些动物第一次排卵时无发情表现，就是没有孕激素参与。

③刺激子宫和阴道腺上皮增生、角质化，并分泌稀薄粘液，为交配活动作准备；④刺激子宫和阴道平滑肌收缩，促进精子运行，有利于精子和卵子结合。

在妊娠期，雌激素刺激乳腺腺泡和管状系统发育，并对分娩启动具有一定作用。

在分娩期间，雌激素与催产素有协同作用，刺激子宫平滑肌收缩，有利于分娩。

在泌乳期间，雌激素与催乳素有协同作用，可以促进乳腺发育和乳汁分泌。

雌激素对雄性动物的生殖活动主要表现为抑制效应。

大剂量雌激素可引起雄性胚胎雌性化，并对雄性第二性征和性行为发育有抑制作用。

临床上应用雌激素主要配合其他药物（如三合激素）用于诱导发情、人工刺激泌乳、治疗胎盘滞留、人工流产等。

尤其在猪中，由于雌激素具有促黄体作用，所以用雌激素处理母猪后配合应用前列腺素，可以诱导母猪同期发情。

在其他动物中雌激素单独使用虽可诱导发情，但一般不排卵。

因此，用雌激素催情时，必须等到下一情期才能配种。

3.2孕激素
孕激素（progestins）是一类分子中含21个碳原子的类固醇激素，在雌性和雄行动物体内均存在，既是雄激素和雌激素生物合成的前体，又是具有独立生理功能的性腺类固醇激素，在雌行动物第一次出现发情特征之前以及所有雄性动物中，孕激素主要由卵泡内膜细胞、颗粒细胞或睾丸间质细胞及肾上腺皮质细胞分泌；在雌性动物第一次发情并形成黄体后，孕激素主要由卵巢上的黄体分泌。

此外，胎盘也可以分泌孕激素。

血液中的孕激素与雄激素和雌激素一样，主要与球蛋白结合。

在生理状况下，孕激素主要与雌激素共同作用于雌行动物，通过协同和颉抗两种途径调节生殖活动。

孕激素的主要功能，是通过刺激子宫内膜腺体分泌和抑制子宫肌肉收缩而促进
胚胎着床并维持妊娠。

此外，孕激素对垂体LH的分泌具有反馈调节作用，高水平孕酮可以抑制发情和排卵。

孕激素对雄性动物生殖活动的作用，主要通过生物合成雄激素和雌激素来体现。

在临床和动物繁殖实践中，孕激素主要用于治疗因黄体机能失调引起的习惯性流产、诱导发情和同期发情等。

用于诱导发情和同期发情时，孕激素必须连续提供（一般皮下埋植或引导栓）7天以上。

在这种情况下，终止提供孕激素后，母畜即可发情排卵。

孕激素用于功能性流产时，使用剂量不宜过大，而且不能突然终止使用。

4胎盘促性腺激素
上述介绍的由下丘脑—垂体—性腺轴所分泌的几乎所有生殖激素，均可由胎盘分泌。

以下主要介绍目前已在生产和临床上应用或具有应用前景的两种主要胎盘促性腺激素，即孕马血清促性腺激素和人绒毛膜促性腺激素。

4.1孕马血清促性腺激素
孕马血清促性腺激素（pregnant mare s gonadotrophin，PMSG）主要由马属动物胎盘的尿囊绒毛膜细胞产生，是胚胎的代谢产物。

研究发现，不论何种妊娠类型，在妊娠40天均可检测出PMSG，在60~80天PMSG水平到达高峰，然后开始下降。

PMSG的化学本质与垂体促性腺激素类似，为一种含糖量很高的糖蛋白质激素。

其分子不稳定，高温和酸、碱条件以及蛋白质分解酶均可使其丧失生物活性。

此外，冷冻干燥和反复冻融可降低其生物学活性。

PMSG的生物学效应FSH类似，对雌性动物具有促进卵泡发育、排卵和黄体形成的功能；对雄性动物具有促进精细管发育和性细胞分化的作用。

PMSG在临床上的应用与FSH类似，主要用于诱导发情和超数排卵以及单胎动物生多胎，并可用于治疗卵巢静止、持久黄体等症。

与FSH相比，由于PMSG的半衰期长（马144小时，兔和大鼠24~26小时），在体内小时的速度慢，因此一次注射与多次注射在体内的效果一致。

但是，由于PMSG在体内残留的时间长，易引起卵巢囊肿。

囊肿卵巢分泌的类固醇激素水平异常升高，不利于胚胎发育和着床。

为了克服PMSG的残留效应，近来趋向于在应用PMSG诱导发情后，追加抗PMSG抗体，以中和体内残留的PMSG，提高胚胎质量。

PMSG的使用一般以肌肉注射最方便，诱导发情的常用剂量为：猪750~1000IU，马1000IU，牛1000~1500IU，羊200~400IU。

用于牛和羊睾丸技能衰退和死精症的剂量分别为1500和500~1200IU。

4.2人绒毛膜促性腺激素
人绒毛膜促性腺激素（human chorionic gonadotrophin，HCG）主要由灵掌类动物妊娠早期的胎盘绒毛膜滋养层细胞分泌，存在于血液中并可经尿液排出体外，故又称为“孕妇尿促性腺激素”。

在孕妇尿中，HCG的含量在上次月经后60天，即妊娠7~11周时升至最高，到妊娠21~22周时降至最低。

HCG为糖蛋白质激素。

HCG的生理功能与LH相似，对雌性动物具有促进卵泡成熟、排卵和形成黄体并分泌孕酮的作用；对雄性动物具有刺激精子生成、间质细胞发育并分泌雌激素的功能。

灵掌类动物妊娠黄体不象牛和羊等动物那样可以维持至妊娠结束，黄体仅在妊娠最早几周内对胚胎起保护作用，此后主要靠胎盘分泌的HCG维持妊娠。

非灵掌类动物体内不含
HCG，但当用HCG处理时，则具有LH的作用。

市场提供的HCG主要从孕妇尿和孕妇刮宫液中提取得到，与垂体促性腺激素相比，其来源广，生产成本低，因此是一种相当经济的LH代用品。

实际上，由于HCG还具有一定的促卵泡素的作用，其临床应用效果往往优于单纯的LH。

HCG在动物生产和临床上主要应用于：①刺激母畜卵泡成熟和排卵；②与FSH或PMSG结合应用，以提高同期发情和超数排卵的效果；③治疗雄性动物睾丸发育不良、阳痿和雌性动物的排卵延迟、卵泡囊肿、以及因孕酮水平低所引起的习惯性流产等症。

5 前列腺素
早在29世纪30年代，国外有许多实验室在人、猴、羊的精液中发现能兴奋平滑肌和降低血压的生物活性物质，并设想这类物质由前列腺分泌而来，故此命名为前列腺素（prostaglandin，PG）。

后来研究发现，PG几乎存在于身体各个组织和液体中。

生殖系统（如精液、卵巢、睾丸、子宫内膜和子宫分泌物以及脐带和胎盘血管等）、呼吸系统、心血管系统等多种组织均可产生PG。

前列腺素的基本结构为含20个碳原子的不饱和脂肪酸，即前列酸（prostanoic acid）。

PG的种类很多，不同类型的PG具有不同的生理功能。

广义而言，PG对生殖、内分泌、心血管、呼吸、消化、神经等系统均有生物学作用。

在生殖系统中起作用的前列腺素主要是PGF2a和PGE2。

5.1溶黄体作用
PGF2a对牛、羊、猪等动物卵巢上的黄体均具有溶解作用（即溶黄体作用，luteolysis），故又称为子宫溶黄素（luteolysin）。

PGE也具有溶黄作用，但其生物学效价较PGF2a弱。

通常牛、羊、马、大白鼠和地鼠的黄体对PGF2a比较敏感，排卵后4天的黄体即可被其溶解。

而猪只有在排卵后10~12天的黄体才能被其溶解，在这以前的黄体对PG不敏感。

犬只有在排卵后24天的黄体才对PG敏感。

由子宫内膜产生的前列腺素通过逆流传递机制，即由子宫静脉透入卵巢动脉，运输到卵巢，作用于黄体。

有实验证明卵巢类固醇激素（孕酮和雌二醇）和催产素（下丘脑和卵巢分泌）对PG的分泌具有调节作用。

在反刍动物的黄体期中期，雌二醇可以激活与PGF2a合成有关的酶活性。

而在猪的发情中期，雌激素可以抑制PG合成酶的活性。

此外催产素对PG 的合成也具有调节作用。

在黄体期应用催产素，可以促进PG的分泌，而在卵泡期或黄体期晚期应用催产素，则可抑制绵羊和牛的PG合成。

PGF2a溶黄体作用机制：①使子宫—卵巢血管收缩，引起黄体组织供血不足而导致黄体退化；②对垂体起反调节作用，或直接颉抗LH的作用而降低黄体维持机能，引起黄体退化；
③直接作用于黄体，使酸性磷酸酶活性增强，改变黄体细胞膜的通透性，并促使溶酶体释放水解酶，进而破坏黄体细胞；此外，PG可能通过黄体中孕酮的降解或抑制孕酮的合成，进而破坏黄体机能。

5.2促排卵作用
前列腺素在排卵调控中的作用机制，尚不清楚。

推测前列腺素可能通过激活卵泡壁降解酶的合成，或通过刺激卵泡外膜组织的平滑肌纤维收缩、增加卵泡内压力，导致卵泡破裂和卵子排出。

5.3促生殖道收缩作用
前列腺素影响生殖道平滑肌的收缩，不同的前列腺素对生殖道不同部位平滑肌的作用不同；例如PGE对一般平滑肌有收缩作用，但舒张离体妊娠子宫，收缩在体妊娠子宫，使子宫端输卵管收缩、卵巢端放松。

在体内PGE类抑制子宫自发收缩，兴奋妊娠子宫。

PGF类则兴奋妊娠子宫，舒张宫颈肌肉。

妊娠子宫对PGE和PGF都能反应，但对PGF更敏感。

PG的这些作用，影响受精卵的运行和胎儿排出。

PGF可引起输卵管收缩、以至闭塞，使受精卵在输卵管内滞留；PGE则能解除这种闭塞，有利于受精卵运行。

PGF2可使子宫平滑肌收缩，可诱导胎儿娩出；动物分娩时，血中PGF2水平升高是触发分娩的重要因素之一。

精液中的前列腺素被阴道吸收后，在1分钟内即引起子宫收缩，有利于精子在雌性生殖道内的运行。

5.4对生殖内分泌的调节作用
前列腺素与卵巢类固醇激素有密切关系。

在体内，外源PGF2有溶解黄体的作用，但在卵巢匀浆或切片中加入PGF2反而促进类固醇激素的合成。

体内PGF2的溶黄体作用，可被外源孕酮、LH、PRL抵消。

在促黄体素的影响下，卵巢前列腺素的合成增加。

外源前列腺素对睾丸分泌睾酮和卵巢分泌催产素均有促进作用。

5.5前列腺素类似物及其临床应用
天然前列腺素生物活性极不稳定，静脉注射到体内极易被分解（约95%在1分钟内代谢）。

此外，天然前列腺素的生物活性范围广，使用时易产生副作用。

因此在实际应用时，人工合成的前列腺素类似物比天然激素具有作用时间长、生物活性高、副作用小等优点。

人工合成的前列腺素种类很多，常用的有氯前列烯醇（cloprostenol）等，又称情配素（estrumate）。

在生产实际和临床应用中，前列腺素主要用于诱导雌性动物发情排卵、同期发情和促进产后子宫复原，并可用于控制分娩和治疗黄体囊肿、持久黄体、子宫内膜炎、子宫积水和子宫积脓等症。

此外，还可用于提高公畜的繁殖力。

资助项目：北京市奶牛良种选育与繁育体系建设
项目编号：D12110500330000
作者简介：孙凤俊，男，1958年10月出生，辽宁省岫岩县人。

北京奶牛中心科研中心研究员，主要从事奶牛繁殖技术研究。

Email:fjsun1958@。