劉 穎，張艷敏，李文通 ，楊言昭，楊亞嵐，葛長利，陳其美，周 榮，李 奎

（1.山東藍思種業(yè)有限公司，山東日照276800；2.中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京100193；3.佛山科學技術學院，廣東佛山528231）

卵巢功能直接影響雌性動物的繁殖能力，進而對養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響。動物卵巢正常功能的維持受多種因素調(diào)節(jié)，包括促黃體素、促卵泡素、催乳素、褪黑素等[1-6]。褪黑素最早發(fā)現(xiàn)是一種由哺乳動物松果體分泌的神經(jīng)內(nèi)分泌胺類激素，之后發(fā)現(xiàn)在卵巢、胎盤等組織中也有褪黑素的分泌[7]。褪黑素通過其高親和性膜受體參與調(diào)控動物生理節(jié)律、季節(jié)性繁殖和卵巢功能等生理過程。

研究發(fā)現(xiàn)外源性褪黑素對神經(jīng)系統(tǒng)[8-9]、腎臟[10-11]、肺[12]、睪丸[13]、子宮[14-15]、卵巢[16]等均有保護功能。褪黑素可以通過與其功能性受體1（Melatonin Receptor 1，MT1）和 2（Melatonin Receptor 2，MT2）結合，發(fā)揮其調(diào)節(jié)牛睪丸支持細胞發(fā)育和功能的作用[17]。在發(fā)情期大鼠子宮內(nèi)膜有125I標記的褪黑素（125IMelatonin，I-Mel ）特異性結合的受體以及MT1轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物[18]。隨后研究發(fā)現(xiàn)，來自子宮內(nèi)膜癌患者的雌激素陽性細胞系有功能型受體MT2的存在[19]。人的子宮肌層有功能型受體MT1和MT2的分布，且在妊娠子宮和非妊娠子宮的表達和分布規(guī)律不同[20]。免疫組織化學、實時熒光定量PCR、蛋白質(zhì)印記和共聚焦顯微鏡等技術和工具可揭示褪黑素受體在人胎盤組織以及絨毛膜癌細胞系JEG-3中的分布情況[21]。還有研究證明了滋養(yǎng)層細胞中褪黑素作用于受體MT1和MT2發(fā)揮抗凋亡作用[22]。另外，MT1和MT2以及褪黑素合成所需的酶的mRNA存在于前3個月的人類胚胎組織中[23]，MT1在大鼠胎盤中也有分布[24]。小鼠乳腺組織細胞膜和細胞核上存在I-Mel的特異性結合位點，這種特異性結合取決于生長規(guī)律、激素分泌規(guī)律和晝夜節(jié)律等因素[25]。本文就褪黑素的相關特性及在卵巢中的功能研究做一綜述。

1 褪黑素受體在卵巢中的分布

在哺乳動物中，褪黑素受體（Melatonin Receptor，MTR）包括MT1和MT2[26-27]。用I-Mel測定發(fā)現(xiàn)在禽類、人、大鼠的睪丸、卵巢的間質(zhì)細胞和排卵前的卵泡顆粒細胞中都有MTR[24]。Soares等[28]報道了MT1和MT2在大鼠卵巢中的表達。大鼠中褪黑素在卵巢中特異性結合的受體在發(fā)情前期比發(fā)情后期有所增加，表明雌激素能夠調(diào)節(jié)MTR的表達[29]。Wang等[30]報道，MT1和MT2位于牛顆粒細胞的細胞膜、細胞質(zhì)和核膜上，受褪黑素調(diào)節(jié)。El-Raey等[31]進一步揭示，MT1在牛卵丘卵母細胞復合體中表達，而MT2基因僅在卵母細胞中表達。在白牦牛卵巢中，MT1主要存在于原始卵泡、顆粒細胞、卵母細胞和黃體細胞，在黃體細胞中MT1的表達顯著高于原始卵泡、顆粒細胞[32]。

此外，在卵泡液中發(fā)現(xiàn)高水平的褪黑素，并且在顆粒、黃體細胞和卵泡中存在褪黑素結合位點[30,33-34]。最近，MTR編碼基因已在多種哺乳動物中進行研究[35]，在顆粒細胞、卵丘細胞和黃體細胞中均鑒定出MTR表達[22, 33]。

2 褪黑素在卵巢中的功能研究

2.1 褪黑素對卵巢類固醇激素合成的影響 研究表明，在卵巢中褪黑素通過與MTR結合調(diào)節(jié)類固醇生成。豬卵巢中，褪黑素能夠抑制培養(yǎng)的顆粒細胞增殖和類固醇生成，特別是孕酮[36]。褪黑素可以抑制雌激素受體的表達和雌激素的活性[37]。褪黑素處理豬有腔卵泡（5～6 mm），會影響類固醇激素合成相關基因細胞色素P450家族成員11A1（Cytochrome P450，family 11，subfamily A，polypeptide 1，CYP11A1）、細胞色素P450羥化酶（Cytochrome P450，family 17，subfamily A, polypeptide 1，CYP17A1） 和 細 胞 色 素P45019A1（Cytochrome P450，family 19，subfamily A，polypeptide 1，CYP19A1）的表達及雄激素和孕酮的產(chǎn)生[38]。

松果體切除術或額外補充褪黑素都能夠影響大鼠卵巢類固醇生成及其合成酶CYP17A1表達[39-40]。低劑量（100 μmol/L）褪黑素能夠顯著增加小鼠卵巢中雄激素和孕酮的產(chǎn)生，但對雌激素沒有影響[41]。

褪黑素能夠增加黃體數(shù)量以及孕激素受體的水平[42]。在體實驗表明，褪黑素能夠促進母羊孕激素的合成[43]。褪黑素與溫度以劑量依賴性方式相互作用，在37.5 下增加孕酮，但在40.0 下降低孕酮。不管氧水平和溫度如何，褪黑素都能減少活性氧（Reactive Oxy Gen Species，ROS）的產(chǎn)生，通過與溫度以劑量依賴性的方式相互作用，影響顆粒細胞（Granular Cell，GC）的增殖和黃體化[44]。

2.2 褪黑素對卵泡和卵母細胞發(fā)育的調(diào)節(jié)作用 細胞培養(yǎng)和動物研究都揭示了褪黑素對體外和體內(nèi)卵母細胞成熟、發(fā)育中的卵泡、胚胎發(fā)育和其他生殖活動的有益作用[45-48]。褪黑素可促進卵母細胞的成熟，并通過降低卵母細胞的氧化應激來提高人體后續(xù)受精率[49]。在豬中，外源性褪黑素也能促進體外卵母細胞的成熟[45]。褪黑素可以提高牛和山羊的卵母細胞質(zhì)量[50-51]。

進一步的研究表明，褪黑素在顆粒細胞和卵母細胞中發(fā)揮重要作用。據(jù)報道，褪黑素可以在牛卵丘卵母細胞復合體中合成，并有利于牛卵母細胞的成熟[31]。最近的研究進一步證明了褪黑素在卵母細胞成熟、排卵及早期的胚胎發(fā)育中有著非常重要的功能[48]。研究表明，褪黑素能夠降低人卵母細胞的氧化、促進卵母細胞成熟從而提高妊娠效率[49,52]。另外有研究證明，外源的褪黑素能夠在體外促進豬卵母細胞的成熟[45,48]。Wang等[51]報道，褪黑素能夠改善卵母細胞質(zhì)量、促進胚胎健康發(fā)育[51]。在山羊體內(nèi)埋植褪黑素能夠促進卵母細胞發(fā)育[50]。褪黑素還能夠在體外對豬卵母細胞的熱應激起到保護作用[53]。

2.3 褪黑素對卵巢氧化應激的保護作用 已有研究表明，褪黑素在保護人類顆粒細胞和卵母細胞免受氧化應激有重要的功能[54-55]。此外，ROS能抑制人黃體細胞中黃體酮產(chǎn)生，而補充褪黑素能有效地預防與氧化應激有關的黃體期缺陷并增強妊娠早期黃體酮產(chǎn)生[56-57]。褪黑素可保護核和線粒體DNA免受自由基的傷害[58]。外源添加褪黑素以劑量依賴性方式保護小鼠細胞免受DNA損傷[59]。此外，褪黑素可減少大鼠電離輻射或毒性藥物暴露導致的基因組損傷[60]。有趣的是，褪黑素還能夠通過電子轉(zhuǎn)移以高效率在人血細胞中修復DNA[61]。在氧化應激條件下，褪黑素的快速下降伴隨著其代謝物水平的升高[62-63]。在小鼠體內(nèi)，褪黑素通過減少細胞核、線粒體和質(zhì)膜中的氧化應激來保護小鼠卵泡中顆粒細胞的完整性[64-65]。褪黑素作為抗氧化劑可能在局部起作用以降低牛卵巢中的氧化應激[66]。

2.4 褪黑素在卵巢中功能的總結 褪黑色在卵巢中的主要功能見表1。

表1 褪黑色在卵巢中的主要功能

3 褪黑素作用于卵巢的機理研究

盡管褪黑素在卵巢中的功能在不同物種中有許多報道，但褪黑素作用于卵母細胞和顆粒細胞的機制很少報道。褪黑素通過阻止PTEN/AKT/FOXO3a信號通路成員的磷酸化來減弱卵巢癌患者在化療過程中對卵巢的損傷[67]。褪黑素在熱應激下可下調(diào)顆粒細胞中腫瘤抑制蛋白p53的表達，上調(diào)B淋巴細胞瘤-2基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）和促黃體激素受體（Luteinizing Hormone Receptor，LHR）基因表達，這一研究為熱應激過程中褪黑素對顆粒細胞保護作用的分子機制提供了證據(jù)[68]。在大鼠卵巢中褪黑素能夠降低氧化應激標記丙二醛（Malondialdehyde，MDA）的表達，相反，能夠促進抗氧化標記過氧化氫酶（Catalase，CAT）及谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione Peroxidase，GPX）的表達。此外，褪黑素可以通過上調(diào)大鼠卵巢中雷帕霉素靶蛋白（Mammalian Target of Rapamycin，mTOR）和下游基因的表達對原始卵泡發(fā)揮保護功能[69]。大鼠卵巢中褪黑素能夠顯著上調(diào)腺苷酸環(huán)化酶9（Adenylate Cyclase9，ADCY9）基因的表達，同時環(huán)磷酸腺苷反應元件調(diào)節(jié)物（Cyclic AMP-responsive Element Modulator，CREM）和CYP17A1基因表達下調(diào)，進而影響卵巢類固醇激素的合成[40]。

綜上所述，褪黑素受體在多個物種的卵巢中均有表達，褪黑素對卵母細胞成熟、類固醇激素合成等卵巢生理過程均有重要的調(diào)節(jié)作用。褪黑素有望成為提高卵母細胞質(zhì)量、治療不孕疾病的新的藥物靶點，為進一步理解卵巢功能機制提供理論基礎。