前列腺素在水產(chǎn)動(dòng)物中的研究進(jìn)展

前列腺素在水產(chǎn)動(dòng)物中的研究進(jìn)展

邢金寶 由家國(guó) 李旭 勇剛

1  前列腺素定義及起源

前列腺素是一種具有生理活性的，含有二十碳的不飽和脂肪酸的衍生物。早在1930年，被美國(guó)兩位婦產(chǎn)科醫(yī)生發(fā)現(xiàn)，最開(kāi)始認(rèn)為，這種物質(zhì)存可能是由前列腺分泌而來(lái)，因而命名為前列腺素（Prostaglandin，簡(jiǎn)稱(chēng)PG），一直沿用至今。1957年，瑞典的S.Bergstroem首次在羊的精囊中成功分離得到了PGF的純品，為此后的PG研究奠定了基礎(chǔ)。1964年，Corey等人在生物合成PG方面做了許多開(kāi)創(chuàng)性工作，并且成功合成PG。1968年將PG用于催產(chǎn)并取得成功，1970年召開(kāi)國(guó)際性PG會(huì)議，從此，許多國(guó)家開(kāi)始研究PG。[1]

2  前列腺素的種類(lèi)及功能

PG具有多種不同的種類(lèi)，根據(jù)外環(huán)雙鍵的數(shù)量不一，分為三類(lèi)，以阿拉伯?dāng)?shù)字表示，PG1、PG2、PG3。又根據(jù)雙鍵位置、以及取代基的不同，又分為九型，以大寫(xiě)英文字母表示，即前列腺素（PG）A、B、C、D、E、F、G、H、I。

現(xiàn)已證明，它廣泛地存在于人體各重要組織和體液中，如腦、肺、腎、血漿、神經(jīng)組織中都存在PG，并且在體內(nèi)發(fā)揮重要作用，在生物學(xué)方面，通常是通過(guò)參與自體活性物質(zhì)的調(diào)節(jié)而起作用，如神經(jīng)遞質(zhì)和激素等。在生理?xiàng)l件下，血小板聚集，電解質(zhì)流動(dòng)，炎癥，疼痛，發(fā)熱，和神經(jīng)沖動(dòng)和其它的細(xì)胞生長(zhǎng)的傳導(dǎo)，都有PG的參與，并且各類(lèi)PG的功能作用也不相同。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，PG可作為藥物治療某些疾病，在腫瘤方面也有一定作用，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和存活、抗凋亡，在腫瘤環(huán)境中，PGE2的升高促進(jìn)血管再生、影響腫瘤細(xì)胞的粘附遷移，促進(jìn)癌癥的轉(zhuǎn)移。同時(shí)，PGE2對(duì)T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞的活化有著復(fù)雜的調(diào)控作用，也可以發(fā)揮致炎、抗炎作用。[2]

在畜牧方面，主要常用的是PGE1、PGE2、PGF2α。作用于生殖系統(tǒng)，黃體的溶解、排卵的調(diào)控，可加強(qiáng)妊娠期子宮的收縮，尤其后期最為敏感。還有人工受精，家畜同期發(fā)情等，都有PG的參與。也有學(xué)者對(duì)性成熟和黃體發(fā)育過(guò)程中的小鼠進(jìn)行研究，經(jīng)研究通過(guò)mPGES-1途徑生物合成的PGE2對(duì)卵泡發(fā)育，排卵和黃體形成很重要，參與調(diào)節(jié)哺乳動(dòng)物生殖過(guò)程的多個(gè)環(huán)節(jié)。

PG是一種近距離信號(hào)分子，具有局部、瞬時(shí)和靈活的作用特點(diǎn)。PG的時(shí)空特異性合成的精確調(diào)控，是由多種信號(hào)分子通過(guò)控制PG合成酶基因的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，PG通過(guò)將不同的受體與特異的G蛋白偶聯(lián)，從而使不同細(xì)胞類(lèi)型的生化過(guò)程順利進(jìn)行，也保證了生殖過(guò)程的進(jìn)行。近年來(lái)，人們經(jīng)過(guò)不斷嘗試，多種PG受體克隆成功，其遺傳結(jié)構(gòu)、作用機(jī)理和表達(dá)調(diào)控也在日漸明了。PG的不同種類(lèi)具有不同的功能，PGA1、PGA2具有降低血壓，刺激醛固酮分泌等作用;PGE1具有松弛平滑肌，刺激Na+運(yùn)轉(zhuǎn)，刺激有絲分裂等;PGF2α可以升血壓，使子宮收縮、血管收縮，引起黃體溶解等。

3  列腺素的合成途徑與機(jī)制

在細(xì)胞膜內(nèi)PG的合成可以是身體的幾乎每個(gè)組織。合成PG的原料即前體是必需脂肪酸， 如如花生四烯酸等。在各種生理和病理刺激下，磷脂酶A2（PLA2）通過(guò)細(xì)胞膜磷脂釋放前體。在PGH合酶（PGHS，又稱(chēng)環(huán)氧合酶（COX））的作用下，前體被依次轉(zhuǎn)化為PGG2和PGH2，PGG2和PGH2是PG的中間代謝產(chǎn)物，不同的PG合成酶被代謝產(chǎn)生不同的生物活性PG，包括PGI2、PGE2、PGF2α，PGD2，血栓素A2（TXA2），從而得到不同類(lèi)型的PG。[3]PGE2的合成關(guān)鍵在于下游的關(guān)鍵酶PGE合成酶（PGES），據(jù)文獻(xiàn)了解，目前已知至少有3種PGES，胞質(zhì)型PGES（cPGES）一種，膜結(jié)合型兩種PGES-1（mPGES-1）和PGES- 2（mPGES-2）。cPGES通常與cox-1偶聯(lián)，一般在體內(nèi)組織細(xì)胞中發(fā)揮作用，可維持內(nèi)環(huán)境等。mPGES-1主要與COX-2偶聯(lián)，病理過(guò)程一般都有其參與調(diào)節(jié)，在mPGES-1中，可作為藥物的靶點(diǎn)，為藥物研究提供了依據(jù)。mPGES-2與COX-1及COX-2均可偶聯(lián)，但是目前對(duì)mPGES-2的了解以及研究還很少。[4]

4  前列腺素在水產(chǎn)動(dòng)物方面的研究進(jìn)展

4.1  魚(yú)類(lèi)

Goetz和Cetta在1983年在鱒魚(yú)體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，并確定在排卵完成時(shí)血漿和卵巢中的PGF水平顯著增加，在自然排卵的鱒魚(yú)中，排卵后5～7 d，PGF的水平仍顯著升高。[6]

A.L. Lister等人在研究斑馬魚(yú)卵母細(xì)胞成熟和排卵中發(fā)現(xiàn)，在體外培養(yǎng)的卵泡中加入花生四烯酸，可以產(chǎn)生PGE2和PGF2α，具有濃度依賴(lài)性，并且花生四烯酸刺激卵泡發(fā)生。通過(guò)用非選擇性環(huán)加氧酶（COX）抑制劑、吲哚美辛（INDO）處理，花生四烯酸刺激產(chǎn)生的PGF2α的產(chǎn)量顯著降低。用花生四烯酸處理完全生長(zhǎng)的卵泡不會(huì)誘導(dǎo)卵母細(xì)胞成熟，但I(xiàn)NDO顯著降低了自發(fā)成熟的速率。在濃度為100 ug/ L 的INDO中培養(yǎng)卵泡，PG水平降低，魚(yú)產(chǎn)卵數(shù)量的減少，表明PG在斑馬魚(yú)卵母細(xì)胞的正常成熟或排卵中起作用。此外，在正常產(chǎn)卵的斑馬魚(yú)卵巢中檢測(cè)到的PGE2和F2α的產(chǎn)量比非產(chǎn)卵的斑馬魚(yú)高，這強(qiáng)烈表明它們參與了排卵過(guò)程。[7]

4.2  甲殼動(dòng)物

P. Sreenivasula Reddy等人研究了PG是否參與螃蟹（Oziotelphusasenexsenex）卵巢發(fā)育過(guò)程，此研究中，在卵黃發(fā)生過(guò)程中卵巢組織對(duì)花生四烯酸的攝取增加。在卵黃發(fā)生過(guò)程中，分離的卵巢的PG生物合成也增加。PGH合酶在卵巢中的活性在繁殖的后期階段（卵黃發(fā)生Ⅱ）增加。PG（PGF2α，PGE2和PGD2）在螃蟹組織中得到證實(shí)，卵巢中的濃度更高，螃蟹中的卵巢生長(zhǎng)可能在PG的控制下。而隨著PGF2α劑量的增加，卵巢指數(shù)和卵母細(xì)胞直徑逐漸增加。這些結(jié)果不僅揭示PGF2α刺激卵巢生長(zhǎng)，而且還表明該刺激是劑量依賴(lài)性的。PGE2也只在高濃度（20 ug和30 ug）時(shí)刺激卵巢生長(zhǎng)。接受最小劑量PGE2的蟹的卵巢指數(shù)和卵母細(xì)胞直徑與同期對(duì)照蟹的相應(yīng)值無(wú)顯著差異。隨著PGE2劑量的增加，卵巢指數(shù)和卵母細(xì)胞直徑逐漸增加。注射PGD2 不會(huì)影響螃蟹的卵巢生長(zhǎng)。

在甲殼動(dòng)物卵巢成熟過(guò)程中，特別是在卵黃發(fā)生階段，mRNA中PGE合成酶（PGES）的表達(dá)明顯增加，這表明PG與生物的繁殖能力有關(guān)。O. Meunpol等人進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)雌蝦的卵巢和血淋巴中PGE2水平隨著卵巢發(fā)育階段而波動(dòng)。血淋巴中的PGE2濃度最高的是卵巢發(fā)育的第3階段，而蝦卵巢中最高的PGE2濃度是第4階段。并且在培養(yǎng)基中加入PGE2以此來(lái)培養(yǎng)卵母細(xì)胞，可以明顯加快卵母細(xì)胞的生長(zhǎng)。[8]

ChanudpornSumpownon等人對(duì)羅氏沼蝦（Macro brachiumrosenbergii）卵巢中PGE2濃度的變化及其對(duì)卵巢成熟的影響進(jìn)行了研究。向其注射濃度為10-7、10-8 和10-9 mol/只的PGE2 ，對(duì)蝦卵巢成熟周期縮短至20.33±3.51， 23.08±3.77，24.28±2.35天。與對(duì)照組相比有顯著差異（34.08±5.76天）。總之，PGE2在生殖過(guò)程以及卵巢發(fā)育的過(guò)程中有著至關(guān)重要的作用。

4.3  其它動(dòng)物

Christ和Van dorp等人做過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，在海洋無(wú)脊椎生物中，貽貝，龍蝦，水母中都含有PGE1，B1等，在其組織中都含有花生四烯酸，Nomura和Ogata之后也證明了其體內(nèi)確實(shí)含有PG，盡管含量非常低。隨后的研究證實(shí)了PG在海洋雙殼類(lèi)動(dòng)物繁殖中的可能作用。Ono等人使用放射免疫分析法測(cè)定了日本牡蠣，其卵巢中PGF2a的含量，在卵巢發(fā)育早期為相對(duì)恒定的7 ng g- 1，而在晚期則達(dá)到25 ng g- 1的峰值，再次證明了PG對(duì)產(chǎn)卵得影響。排卵前這些明顯的含量變化，與在高等脊椎動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)中觀察到的作用相似。在海鰓軟體動(dòng)物中也分離出了PG，并對(duì)其生理生化作用有一定影響。

5  研究展望

目前PG在高等動(dòng)物中研究較為廣泛，但還有一些機(jī)理機(jī)制尚不明確，如在哺乳動(dòng)物生殖過(guò)程中，只明確了PG參與調(diào)控，但怎樣導(dǎo)致排卵尚不清楚，而且在海洋生物中尤其是低等生物研究較匱乏，但隨著越來(lái)越多的學(xué)者逐步研究，相信各個(gè)領(lǐng)域在PG方面會(huì)有更好的研究成果。

參考文獻(xiàn)

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[8]MeunpolO ，Duangjai E ， Yoonpun R ， et al. Detection of prostaglandin E2in polychaetePerinereissp. and its effect onPenaeusmonodonoocyte development in vitro[J]. Fisheries Science （Tokyo）， 2010， 76（2）：281-286.