奶牛卵巢囊腫研究進展

哈斯高娃，烏日罕，伊茹汗，唐斯嘎，韓烏蘭圖雅，娜仁花

（內蒙古農(nóng)業(yè)大學動物科學學院，內蒙古自治區(qū)動物遺傳育種與繁殖重點實驗室，呼和浩特 010018）

卵巢囊腫是近幾十年來高產(chǎn)奶牛中最常見和最重要的卵巢疾病之一，是降低奶牛繁殖率的主要原因之一。然而該疾病在許多方面，尤其是在發(fā)病機理方面，卵巢囊腫的主要成因仍然是成熟卵泡未在發(fā)情周期中的預定排卵時間內排卵，也是奶牛不育的重要原因，可延長奶牛產(chǎn)犢間隔[1,2]。產(chǎn)犢間隔的延長和卵巢囊腫的治療成本導致了奶農(nóng)經(jīng)濟損失。

1 卵巢囊腫的定義及發(fā)生

卵巢囊腫是成熟卵泡在其發(fā)情周期間的指定時間內不能排卵并持續(xù)存在于卵巢上而形成，此時卵泡會變成囊性，明顯干擾正常的卵巢周期性。在正常的牛發(fā)情周期中，卵巢卵泡生長有兩個或三個（在極少數(shù)情況下為四個）卵泡波[3,4]。從卵泡刺激素（FSH）到黃體生成素（LH）的卵泡依賴性轉移被認為是優(yōu)勢卵泡排卵過程中涉及的機制之一。優(yōu)勢卵泡獲得LH受體，F(xiàn)SH激活芳香化酶活性是優(yōu)勢卵泡在排卵準備過程中發(fā)生的許多變化中的一部分[3]。卵巢囊腫被定義為無排卵卵泡樣結構持續(xù)存在于卵巢，囊腫一般直徑大于2cm，持續(xù)時間在10d以上[5]，而通常情況下，牛排卵的優(yōu)勢卵泡平均直徑為1.6～1.9cm[6]。宏觀上，卵巢囊腫可以分為卵泡囊腫與黃體囊腫，而這些囊腫通常被認為是同一種疾病的不同形式。 卵泡囊腫比黃體囊腫更容易識別（基于行為），可能會得到治療，許多先前的定義表明囊性結構至少持續(xù)存在10d。但是現(xiàn)在的研究表明，卵泡囊腫的結構實際上是動態(tài)的，其中可以倒退并被新的囊腫取代[7]。黃體囊腫被認為是后期的卵泡囊腫[6]，檢測血漿、乳脂中的黃體酮濃度有助于區(qū)分這兩種類型。囊腫卵泡中的細胞合成雌激素，在某些情況下，雌激素會迫使動物表現(xiàn)出神經(jīng)躁狂癥的臨床癥狀。除了雌激素的產(chǎn)生，根據(jù)最近的研究結果，它們還能夠分泌不同量的黃體酮，這可能決定了它們的命運（卵泡閉鎖或囊性發(fā)育）。卵泡囊腫分泌很少或幾乎測不到黃體酮，而黃體囊腫明顯是分泌黃體酮的[8]。目前，對卵巢囊腫最有效的治療方法是用促性腺激素釋放激素（GnRH），使垂體前葉釋放LH并導致囊腫的黃體化，隨后的前列腺素治療可使黃體化囊腫結構消退[9]。

2 卵巢囊腫的診斷

奶牛卵泡囊腫可在哺乳期間的不同時期發(fā)生。 發(fā)病率為10%～13%。據(jù)報道，在奶牛產(chǎn)后第一次發(fā)情期間是卵巢囊腫發(fā)生高峰期，在其期間發(fā)生的囊腫大多可以自愈，產(chǎn)后190～220d是第二次發(fā)生卵巢囊腫的高峰期[10]?？筛鶕?jù)行為異常、直腸觸診發(fā)現(xiàn)，通過超聲檢查和檢測血漿或乳汁孕酮濃度給與確診[11～14]。直腸觸診無法準確區(qū)分卵泡囊腫和黃體囊腫，但以往大多數(shù)獸醫(yī)是把直腸觸診確定的卵巢大小用于診斷卵巢囊腫[11]。近幾年，已經(jīng)確定了卵巢囊腫的超聲特征，使用超聲檢查可以準確診斷出74%的卵泡囊腫和85%的黃體囊腫[13]。通過超聲檢查，可以確定囊腫壁厚度，而且發(fā)現(xiàn)血漿孕酮濃度與囊腫厚度呈正相關[15]。卵泡囊腫還存在遺傳傾向，但是遺傳率相當?shù)?，?.07～0.12[16]。

3 卵巢囊腫的發(fā)病機制

3.1 卵巢囊腫的內分泌特征

通常認為，通過內源性或外源性因子破壞下丘腦- 垂體-性腺軸會導致卵泡囊腫的形成。下丘腦分泌促性腺激素釋放激素（GnRH）和垂體分泌黃體生成素（LH）的異常跟卵巢囊腫相關，這歸因于下丘腦 - 垂體對雌激素的正反饋作用的不敏感性。此外，有幾個因素可以影響下丘腦 - 垂體水平的GnRH和LH的釋放。在卵巢水平，生長中卵泡的細胞和分子變化都可能致使不能排卵和卵巢囊腫的形成，但研究卵泡變化在卵巢囊腫形成之前仍然非常困難。 卵巢囊腫和優(yōu)勢卵泡之間受體表達的差異可能是囊腫形成中涉及的途徑的指示。 卵巢囊腫與產(chǎn)奶量的基因型和表型關系可歸因于負能量平衡和相關的代謝和激素適應。改變代謝物和激素濃度可能影響下丘腦 - 垂體和卵巢水平的卵泡生長和囊腫發(fā)育。

卵巢囊腫等卵巢功能障礙最常發(fā)生在產(chǎn)后早期。人們普遍認為卵泡囊腫是由于下丘腦 - 垂體 - 卵巢軸的神經(jīng)內分泌功能障礙引起[12,17～19]。 這種功能障礙因多種病因引起，其中包括遺傳及表型和環(huán)境因素[8,20]。研究表明，奶牛的卵巢和垂體受體狀態(tài)的改變可能在卵巢囊腫的發(fā)病機制中起重要作用，類固醇激素的改變，特別是孕激素和雌激素的改變，可能會限制排卵[21]。

據(jù)報道，雌激素對下丘腦 - 垂體的反饋機制的改變可導致異常的GnRH和LH釋放并導致囊腫形成。 在卵泡生長過程中過早發(fā)生GnRH和LH激增，即當沒有卵泡能夠排卵時發(fā)生這種情況，可能使下丘腦對雌二醇的反饋作用無反應，導致卵巢囊腫的形成[22,23]。這時為了恢復反饋機制，下丘腦需要釋放黃體酮[24]。Hatler等[6]觀察到，大多數(shù)患有卵泡囊腫的奶牛血漿和乳汁中均有中等濃度的黃體酮，然而，黃體酮對卵巢囊腫的作用是有限的[25]。有研究發(fā)現(xiàn)，顆粒細胞的增殖和卵泡的發(fā)育（卵泡閉鎖或囊性發(fā)育）與類固醇激素和促性腺激素受體有關[26]，顆粒細胞和卵泡膜細胞中熱休克蛋白（hsp）表達的變化也是奶牛卵泡囊腫發(fā)病的促成因素[27]。同時，間接降低GnRH和LH分泌的因素[12,19]、遺傳因素、環(huán)境因素、營養(yǎng)因素[28]也是形成卵巢囊腫的風險因素。

3.2 卵巢囊腫的卵巢特征

在卵泡發(fā)生過程中，卵巢卵泡的細胞經(jīng)歷了增殖和分化過程。卵泡形成后，卵巢細胞通過連續(xù)的增殖和分化過程達到排卵前大小并排卵，但大多數(shù)卵巢卵泡卻經(jīng)歷了卵泡閉鎖過程[29]。有研究表明細胞凋亡的過程可能也參與無排卵過程[30]。了解顆粒細胞生長、分化和凋亡的機制對了解卵巢囊腫發(fā)病機制是非常重要的，因為這些過程中的信號通路與傳導都可能與卵巢囊腫的形成有關[26]。Salvett等通過免疫組織化學對卵巢囊腫卵泡和正常卵巢結構中的雌激素和孕酮受體進行比較，發(fā)現(xiàn)隨著卵泡大小的增加，對照組的顆粒細胞中雌激素受體（ESR）亞型的免疫染色顯著增高，但在卵巢囊腫卵泡組的顆粒細胞和膜細胞中，ESR的表達明顯降低[31]。Hampton等研究表明，雄激素受體（AR）在牛的患有卵巢囊腫的卵泡中表達，并且其表達在整個卵泡發(fā)生過程中顯著增加[32]，而Alfaro等研究[33]發(fā)現(xiàn)，患有卵泡囊腫的牛的顆粒細胞中AR mRNA表達量顯著增加，這種雄激素含量的增加可能與卵巢卵泡分化和生長有一定的關系。

4 卵巢囊腫的誘發(fā)因素

雖然卵巢囊腫發(fā)病機制的主要原因是下丘腦-垂體-卵巢軸的功能障礙，但有重要的卵巢內成分也參與了限制排卵及卵泡囊腫的形成[34]。除了葡萄糖、胰島素樣生長因子（IGF-1）[35]、胰島素、脂聯(lián)素和瘦素[36]等不同激素失衡外，還有一些代謝物如非酯化脂肪酸（NEFA）和脂肪酸[37]也參與卵巢囊腫形成。許多風險因素與卵巢囊腫的形成有關。如前所述，卵巢囊腫主要發(fā)生在產(chǎn)后前幾個月的高產(chǎn)奶牛，并且產(chǎn)奶量通常是一個風險因素[30]，Hooijer等研究表明荷蘭黑白花奶牛存在卵巢囊腫遺傳傾向，卵巢囊腫與產(chǎn)量性狀之間的遺傳相關性表明，對生產(chǎn)性狀的持續(xù)選擇將增加卵巢囊腫的發(fā)病率[38]。雖然低繁殖性能與高產(chǎn)奶量有關，但牛產(chǎn)后的卵巢機能與能量平衡關系更密切，在泌乳早期發(fā)生的負能量平衡（NEB）可能對卵巢囊腫有一定影響，如高產(chǎn)奶牛因經(jīng)歷嚴重的代謝應激，胰島素樣生長因子（IGFs）、胰島素、葡萄糖和瘦素的外周血漿濃度降低，產(chǎn)后卵巢功能通常會衰退[39]。對卵巢囊腫而言，能量平衡可能是比牛奶產(chǎn)量更準確的參數(shù)，這進一步闡明了卵泡囊腫與生產(chǎn)性狀之間的關聯(lián)。動物可通過增加干物質攝入來補償更高的產(chǎn)奶量，從而降低產(chǎn)奶量對能量平衡的影響[40]。

IGF家族在卵泡生長與發(fā)育中有著重要的作用，產(chǎn)后早期IGF-1的低濃度可能導致無排卵和卵泡囊腫的發(fā)育[41]。瘦素是肥胖基因的蛋白產(chǎn)物，也是營養(yǎng)狀態(tài)和新陳代謝的關鍵調節(jié)因子，以及免疫系統(tǒng)激活因子，并且影響伴隨肥胖的代謝紊亂以及骨骼和關節(jié)的炎癥病理過程[42]。有研究表明，瘦素可能在產(chǎn)后早期囊腫發(fā)育中起作用，原因可能是瘦素濃度不足會對排卵周期產(chǎn)生負面影響。卵巢囊腫與碘和硒的缺乏相關，因此補充碘和硒也會減少卵巢囊腫，NEFA對顆粒細胞或卵母細胞有不利影響[38]。

5 結論

排卵是一個復雜的過程，且受多因素控制，在開始釋放LH后，涉及到細胞內和細胞區(qū)室之間相互作用的幾種途徑，這些過程對于成功妊娠至關重要。由于大多數(shù)關于牛卵巢囊腫的研究都是對已經(jīng)表現(xiàn)出病情的牛進行的，因此很難評估導致卵巢囊腫形成的可能原因。

未來的研究應該關注與NEB相關的代謝以及激素變化和能量對卵泡發(fā)育和類固醇生成的影響。了解NEB如何影響囊腫形成將有助于優(yōu)化管理和飼養(yǎng)，以防止卵巢囊腫的發(fā)生。進一步研究卵泡囊腫的細胞變化可能會更詳細地闡明發(fā)病機制，基因敲除模型很可能有助于確定哪些基因在囊腫形成中發(fā)揮作用。這些基因的鑒定將是識別遺傳因子過程中的第一步，使其有可能在用于人工授精計劃之前對公牛和母牛進行卵巢囊腫的遺傳篩選。今后仍需要研究卵巢囊腫形成的機制以進一步闡明疾病過程。這些研究將有利于了解疾病過程的機制及基因表達，從而有效降低奶牛卵巢囊腫的發(fā)病率，提高奶牛繁殖率及生產(chǎn)效益。