謝社風，高鳳磊，李 菊，韓貝貝，李承德，衛(wèi)恒習,3*

（1.華南農(nóng)業(yè)大學動物科學學院，國家生豬種業(yè)工程技術研究中心，廣東省農(nóng)業(yè)動物基因組學與分子育種重點實驗室，廣東廣州 510642；2.廣東農(nóng)工商職業(yè)技術學院熱帶農(nóng)林學院，廣東廣州 510507；3.嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學與技術廣東省實驗室茂名分中心，廣東茂名 525000）

催乳素（Prolactin，PRL）又稱促乳素，最初因其能夠刺激鴿子嗉囊上皮細胞增生，生成嗉囊乳而得名，與生長激素（Growth Hormone，GH）、胎盤催乳素（Placental Lactogen，PL）、催乳素樣蛋白（Prolactin-Like Proteins，PLP）和催乳素相關蛋白（Prolactin-Related Proteins，PRP）形成PRL 激素家族，PRL 家族在結構上具有相似性，可能是從一個祖先基因進化而來。PRL 具有300 多種已知的生理功能，在動物生殖、妊娠和哺乳、生長發(fā)育、內分泌和代謝、免疫調節(jié)、水電解質平衡、促進血管生成、行為和癌癥等方面具有重要的調控作用。然而，由PRL 蛋白水解產(chǎn)生的一種非典型形式的N 末端催乳素片段具有抗血管生成、抗血管舒張和抗血管通透性作用，未水解的PRL 中不存在抗血管生成特性，這些抗血管生成片段被命名為血管抑制素（Vasoinhibin，Vi）。PRL 和Vi 作為血管生成的刺激劑和抑制劑構成了一種有效且獨特的調節(jié)機制，二者可能涉及不同信號受體的利用。PRL 通過與催乳素受體（Prolactin Receptor，PRLR）結合后作用于靶細胞，發(fā)揮其生理功能；但Vi 似乎通過不同的受體發(fā)出信號，這些受體迄今為止尚未明確。

雌性動物處于妊娠期或哺乳期時，PRL 的循環(huán)水平顯著升高，高水平的PRL 會通過抑制下丘腦促性腺激素釋放激素（Gonadotrophin Releasing Hormone，GnRH）的分泌而降低垂體促性腺激素（Gonadotrophins，Gn）的分泌，進而抑制卵泡發(fā)育。PRL 的分泌受到下丘腦分泌的多巴胺的強直抑制控制。在生產(chǎn)或臨床上，PRL 分泌過高比PRL 分泌不足更為常見，任何干擾下丘腦多巴胺合成分泌、多巴胺向垂體的運送過程或多巴胺作用于多巴胺受體的過程，均可引起PRL 抑制性調節(jié)的減弱而使PRL 濃度升高，發(fā)生高催乳素血癥（Hyperprolactinemia，HPRL）。HPRL 是因各種原因引起的外周血PRL 水平持續(xù)高于正常值的狀態(tài)，以下丘腦-垂體-性腺軸內分泌紊亂為特征，多發(fā)于女性患者，可造成女性月經(jīng)不調甚至閉經(jīng)、不孕不育、乳房腫大、溢乳和男性性功能障礙等。母豬斷奶后PRL水平降低，卵泡才能得以繼續(xù)發(fā)育，在生產(chǎn)上通過調控母豬斷奶后的PRL 水平能夠實現(xiàn)卵泡發(fā)育和發(fā)情的同步化，表明PRL 是經(jīng)產(chǎn)母豬卵巢卵泡功能的重要生理調控因子。母豬斷奶后不發(fā)情可能與PRL 水平異常有關。

本文對PRL 與Vi 的結構與分泌調節(jié)、作用機制以及高水平PRL 在哺乳動物卵泡發(fā)育過程中的抑制調節(jié)作用的可能機制進行了綜述，以期為探究動物卵泡發(fā)育調控機制提供參考。

1 PRL 與Vi 的結構

PRL 是由垂體前葉嗜酸性細胞合成與分泌的一種蛋白激素，由單一多肽鏈組成，其相對分子質量約為23 ku，廣泛分布于多種組織器官。人、牛和豬的PRL由199 個氨基酸組成，大鼠和小鼠的PRL 有197 個氨基酸。PRL 分子內部含有3 個二硫鍵，位于氨基端、羧基端及中間區(qū)的三對半胱氨酸之間，使分子形成3 個環(huán)（L1-3），其三級結構中有4 個-螺旋（“上-上-下-下”，H1-4）呈反向平行排列。PRL 經(jīng)過多種翻譯后修飾，可形成分子量不同的PRL 變體：單體、二聚體和多聚體，糖基化、磷酸化和硫酸化都可使PRL 的結構和活性發(fā)生改變。成熟的PRL 蛋白分子有2 個結合位點，其氨基酸序列比較保守。

PRL 經(jīng)蛋白水解可以產(chǎn)生Vi，可抑制毛細血管內皮細胞生長。據(jù)報道，Vi 不存在特異的編碼基因，中樞及外周水平的組織蛋白酶D（Cathepsin D，CTSD）、骨形態(tài)發(fā)生蛋白1（Bone Morphogenetic Protein-1，BMP-1）和基質金屬蛋白酶（Matrix Metallo proteinases，MMPs）在連接第3 和第4 個-螺旋的長環(huán)附近或之內的對應位點切割全長PRL，去除C-端部分片段（第4 個-螺旋），產(chǎn)生分子量范圍在11～18 ku的血管抑制素（Vis）（圖1）。Vis 均共享全長PRL的NH末端區(qū)域，由PRL 蛋白水解產(chǎn)生的COOH 末端片段不具有血管抑制素樣活性，Vis 與全長PRL 的作用完全不同。未切割的PRL 沒有抗血管生成特性，表明構象變化產(chǎn)生了新的生物活性域。分子動力學（Molecular Dynamic，MD）模擬表明，H4 的丟失暴露了PRL 的疏水核，通過環(huán)1（L1）的運動及其與-螺旋1（H1）的相互作用導致分子壓縮成三螺旋束，產(chǎn)生新的L1 構象，具有不同于PRL 的靜電和疏水表面，可能對應于Vi 的生物活性域。

圖1 PRL 經(jīng)組織蛋白酶裂解產(chǎn)生Vi 示意圖[5]

2 PRL 與Vi 的分泌調節(jié)

2.1 PRL 的分泌調節(jié) 腺垂體是PRL 的主要合成分泌部位，PRL 也在垂體外部位產(chǎn)生，包括下丘腦和不同的腦區(qū)、卵巢、乳腺、胸腺、子宮內膜、子宮肌、胎盤、子宮蛻膜、淚腺、淋巴組織和免疫系統(tǒng)等許多部位都發(fā)現(xiàn)有PRL 合成和分泌，但有些部位（如子宮蛻膜、胎盤）分泌的PRL 結構上與垂體PRL 相同，并與相同的受體結合，但其作用針對特定部位，與垂體PRL 的調節(jié)不同，在一定情況下可以補充垂體PRL 的不足。

垂體PRL 的分泌受下丘腦、神經(jīng)遞質、激素、細胞因子等許多因素控制。其中，下丘腦對PRL 的分泌具有雙重調節(jié)作用，下丘腦既可分泌催乳素釋放抑制因子（Prolactin Release-Inhibiting Factors，PIFs），又可分泌催乳素釋放因子（Prolactin Releasing Factors，PRFs）；但在生理情況下，下丘腦主要以抑制PRL分泌為主。多巴胺（Dopamine，DA）是下丘腦分泌的最主要且作用最強的PIF，多巴胺釋放到垂體門靜脈毛細血管中，作用于垂體前葉嗜酸性細胞上的多巴胺D2 受體，下調PRL 基因表達而抑制PRL的分泌。參與抑制PRL 分泌的神經(jīng)內分泌多巴胺（Neuroendocrine Dopamine，NEDA）神經(jīng)元主要包括結節(jié)垂體（Tuberohypophyseal，THDA）、腦室周圍垂體（Periventricular Hypophyseal，PHDA）和結節(jié)漏斗（Tuberoinfundibular，TIDA）神經(jīng)元，TIDA 神經(jīng)元在下丘腦調節(jié)PRL 分泌中起最突出的作用。同時，PRL 通過自分泌或/和旁分泌的途徑與腦室內的PRLR結合，誘導多巴胺合成的限速酶酪氨酸羥化酶（Tyrosine Hydroxylase，TH）絲氨酸磷酸化引起酶活性增加，以及誘導信號轉導和轉錄激活因子5（Signal Transducer and Activator of Transcription 5，STAT5）磷酸化增加酪氨酸羥化酶mRNA 的表達，促進下丘腦多巴胺的合成，形成短循環(huán)負反饋機制調控自身的分泌。多巴胺受體有許多亞型，主要是D2 受體在影響PRL 的合成及分泌。利用多巴胺D2 受體抑制劑左舒必利、奮乃靜等藥物，可促進PRL 分泌，利用多巴胺D2 受體激活劑溴隱亭、培高利特等，可降低PRL 分泌。除了多巴胺，促性腺激素聯(lián)合肽（GnRH-Associated Peptide，GAP）、促黑素細胞激素（alpha-Melanocyte-Stimulating Hormone，-MSH）、-氨基丁酸（Gamma-Aminobutyric Acid，GABA）等對PRL 的釋放也有抑制作用；催乳素釋放肽（Prolactin-Releasing Peptide，PrRP）、促甲狀腺素釋放激素（Thyrotrophin-Releasing Hormone，TRH）、膽囊收縮素（Cholecystokinin，CCK）、作用于血管的腸肽（Vasoactive Intestinal Peptide，VIP）、生長激素釋放激素（Growth Hormone Releasing Hormone，GHRH）、類阿片物（Opioids，OP）、神經(jīng)降壓素、P物質、縮宮素、Galanin 和抗利尿激素都具有促進PRL釋放的作用。PIFs 與PRFs 間存在一定的動態(tài)性平衡，從而維持PRL 的正常濃度水平。

垂體PRL 的分泌受生殖生理狀態(tài)、晝夜節(jié)律、應激等多種因素影響，具有脈沖式波動的特點，正常PRL脈沖性釋放對泌乳和卵巢功能起到重要的調節(jié)作用。PRL 的分泌隨生殖周期改變而有所不同。在生殖周期的大部分時間里，PRL 分泌保持在較低的基礎水平，但排卵前階段PRL 水平升高，出現(xiàn)一個短暫而明顯的峰值，PRL 分泌峰的出現(xiàn)時間和發(fā)情前期LH 分泌峰相近；PRL 水平在卵泡后期顯著升高，并在黃體期持續(xù)升高，起到促黃體作用。在妊娠期的大部分時間，血清中的PRL 濃度維持在較低水平且緩慢上升，在妊娠晚期至分娩前達到峰值，并在哺乳期保持PRL 高水平，直至哺乳結束才下降（圖2）。在妊娠期間，雌激素可刺激催乳素細胞增生，垂體體積增大，出現(xiàn)PRL水平增高。鼠類在妊娠第1～9 天具有“妊娠PRL 依賴期”，孕鼠妊娠早期的PRL 水平顯著高于妊娠中后期。在哺乳期，幼崽對母體的吮吸刺激會引起母體神經(jīng)內分泌反射分泌PRL，終止吮吸刺激催乳素的分泌也停止。哺乳結束后血液中PRL 下降的速率與激素新陳代謝的速率成正比。

圖2 PRL 周期變化規(guī)律[15]

2.2 Vi 的分泌調節(jié) PRL/Vi 軸是最近定義的內分泌軸，是調控血管發(fā)生及其功能的重要系統(tǒng)，已成為人類癌癥、先兆子癇、視網(wǎng)膜黃斑變性等疾病研究的熱點。Vi是通過CTSD、MMPs、BMP-1 等酶對其直接前體PRL的蛋白水解切割生成的，Vi 的產(chǎn)生受到下丘腦、垂體和靶組織PRL 水平的調節(jié)，同時與相關蛋白酶的表達及其活性密切相關，PRL 水平越高，則Vi 水平越高，但并不呈線性關系。Vi/PRL 的比例隨著不同的生理狀態(tài)而變化，如雌性大鼠未懷孕時Vi/PRL 為0.22，在懷孕第9 天增加到0.37，在懷孕第12 天增加到0.77；通過藥物處理可調控Vi/PRL 的比例，如利用奮乃靜（多巴胺D2 受體拮抗劑）處理可使大鼠Vi/PRL 比例由0.22提高至0.99，雌激素也可提高該比例，而促甲狀腺釋放激素（TRH）可降低該比例。

3 PRL 與Vi 的作用機制

3.1 PRLR 及其功能 PRL 多效活性通過與PRLR 結合來介導，引起靶細胞的各種生理生化反應。

PRLR 是一種單一膜結合蛋白受體，屬于細胞因子I 類受體超家族，在垂體和許多其他組織中表達，包括乳腺、子宮內膜、卵巢、心臟、肺、胸腺、脾臟、肝臟、胰腺、腎臟、腎上腺、骨骼肌、大腦、皮膚和成骨細胞。PRLR 由細胞外配體結合結構域、單個跨膜域和胞內域3 部分構成。胞外域分為NH-末端D1 和膜-近端D22 個亞區(qū)，D1 結構域中含有2 個二硫鍵（在CyS-Cys和Cys-Cys中）；D2 結構域中有一段特殊序列（Tpr-Ser-x-Trp-Ser，x 為任意氨基酸殘基）稱為WS 基序（WS Motif），二硫鍵和WS 基序對于受體的正確折疊和轉運必不可少。胞內域在啟動與PRLR相關的信號轉導機制中起著關鍵作用，胞內域含有兩個相對保守的區(qū)域box1 和box2，近膜端的box1 由8 個氨基酸殘基構成，多為脯氨酸與疏水性氨基酸殘基，呈P-x-P 方式排列，box1 特有的結構特征能夠被信號轉導分子所識別，主要參與與酪氨酸激酶2（Janus Kinase 2，JAK2）結合以及JAK2 的磷酸化。PRLR 基因能通過可變剪切表達不同的亞型，其表達因物種和不同組織而異，根據(jù)胞內域氨基酸數(shù)目的不同，PRLR 可以分為長型、中間型、短型受體3 種類型；box1 存在于所有PRLR亞型，但box2 不存在于短型受體中。在嚙齒動物中，小鼠中有1 種長型和3 種短型，大鼠中有短、中和長型；人類存在2 種短型、1 種中間型和1 種長型。不同的PRLR 亞型介導不同的生物學功能，PRL 只有結合長型受體同型二聚體引起細胞增殖和分化，而結合短型同型二聚體或雜合二聚體則會抑制PRL 的功能。PRL 長型受體和短型受體通常共表達于卵泡，長型受體在生長卵泡中的表達水平比短型受體高得多。

3.2 PRL 的主要信號轉導通路 PRL 結合并激活PRLR后，通過經(jīng)典的Janus 激酶2/ 信號轉導和轉錄激活因子（Janus Kinase 2/Signal Transducer and Activator of Transcription，JAK2/STAT）途徑將信息傳遞到細胞核，引起靶基因的轉錄和表達。首先，PRL 的結合位點1 與PRLR 的胞外域結合形成激素-受體二聚體，該初始激素受體復合物的形成是PRL 結合位點2 與第2 個PRLR的胞外域結合的先決條件，最后形成三聚體復合物（一分子PRL-兩分子PRLR）可使PRLR 活化；PRLR 激活可導致胞漿及近膜內側的JAK2 與之結合并發(fā)生磷酸化，進而使STAT5 與之結合并導致STAT5 磷酸化，隨即磷酸化的STAT5 形成二聚體并通過核孔轉移到細胞核內，與靶基因啟動子中的特定反應元件結合，并啟動靶基因的轉錄。PRL 激活后的信號轉導途徑還存在促分裂原活化蛋白激酶級聯(lián)Ras-Raf-MAPK 途徑和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）。

3.3 Vi 的作用機制 Vi 直接作用于內皮細胞，抑制血管的生長、通透性和擴張。Vi 與由纖溶酶原激活劑抑制劑-1（Plasminogen Activator Inhibitor-1，PAI-1）、尿激酶纖溶酶原激活劑（Urokinase-Type Plasminogen Activator，u-PA）和內皮細胞膜上的尿激酶纖溶酶原激活劑受體的多組分以及其他未明確的結合伴侶/ 受體結合，通過阻斷幾種促血管生成因子如血管內皮生長因子（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）、堿性成纖維細胞生長因子（Basic Fibroblast Growth Factor，bFGF）、緩激肽（Bradykinin，BK）、白介素-1（interleukin-1beta，IL-1）導致信號通路（Ras-Raf-MAPK、Ras-Tiam1-Rac1-Pak1、PI3K-Akt和PLC-IP3-eNOS）的激活阻斷，進而抑制血管生成、血管舒張和血管通透性。

4 PRL 對卵泡發(fā)育的調節(jié)

4.1 PRL 對腦部生殖激素分泌的影響 PRL 在發(fā)情周期參與下丘腦-垂體-卵巢軸的調節(jié)，在生殖系統(tǒng)中起著關鍵作用。生理性（如妊娠、哺乳）或病理性（如高催乳素血癥）PRL 濃度過高會抑制GnRH 的分泌，進而抑制LH 和FSH，導致卵巢功能抑制。PRL 對GnRH 的抑制作用可能通過作用于表達基因的特定下丘腦弓狀核神經(jīng)元群體來間接調節(jié)生殖軸，這為PRL 和LH 分泌峰相近的可能機制提供了方向?；蚓幋a神經(jīng)肽，稱為kisspeptins，kisspeptin 是GnRH 神經(jīng)元的強大激活劑，是GnRH 釋放的關鍵調節(jié)因子，在生殖中至關重要。在人類和動物模型中，編碼kisspeptins 或kisspeptin 受體的基因功能喪失性突變導致青春期中斷和不育。弓狀核中kisspeptin 神經(jīng)元的間歇性激活驅動正中隆起的GnRH 脈沖性釋放，進而推動垂體的LH 脈沖；然而，kisspeptin 也可以通過抑制TIDA 多巴胺的釋放來急性刺激PRL 的分泌。因此，每次kisspeptin 釋放觸發(fā)LH 脈沖也可能導致TIDA 多巴胺水平的同步減少，導致PRL 分泌的暫時關聯(lián)脈沖。大多數(shù)表達的神經(jīng)元共同表達PRLRs，高水平PRL 直接抑制調控表達，從而抑制kisspeptin 的合成與分泌。此外，雌二醇（E）是刺激PRL 分泌的主要卵巢激素，E誘導PRL 分泌的功能與循環(huán)PRL水平相關，E在垂體調節(jié)基因表達，在下丘腦調節(jié)kisspeptin 神經(jīng)元活動進而調節(jié)PRL 的分泌，表明表達的神經(jīng)元也可以負反饋調節(jié)PRL 分泌。

4.2 PRL 對卵巢生殖激素的影響 PRL 在卵巢上通過自分泌和旁分泌的途徑來調節(jié)卵巢功能，參與生殖功能調節(jié)。長型和短型PRLR 在卵巢顆粒細胞、間質細胞和黃體細胞上均有表達。在卵巢中，PRL 與促性腺激素協(xié)同作用，刺激黃體細胞產(chǎn)生孕酮，并誘導子宮中孕酮受體表達的增加。卵巢產(chǎn)生的孕酮是受精卵著床、維持妊娠和抑制排卵所必需的。PRL 信號傳導中斷導致小鼠的生殖缺陷。研究表明，或基因敲除雌性小鼠不孕。成年PRL-/-雌性小鼠有不規(guī)則的發(fā)情周期，在卵巢組織學上沒有明顯的缺陷，但突變體無法懷孕；PRLR-/-雌性小鼠PRLR 的缺乏使胚胎難以著床。盡管突變雌性小鼠表現(xiàn)出生殖缺陷，但PRL-/-雄性小鼠是完全可育的，而且大多數(shù)PRLR-/-雄性小鼠是可育的，這表明敲除雌性小鼠的不孕癥是由于缺乏催乳素的黃體化作用。

卵泡液中PRL 來源于外周血，卵泡細胞中也可以合成，與雌激素和孕激素呈負相關。正常水平的PRL與卵巢組織表達的PRLR 結合，可以上調顆粒細胞FSHR 和黃體細胞LHR 表達，促進卵泡發(fā)育及排卵，促進孕酮的合成，調節(jié)卵巢激素分泌；PRL 水平過高會造成卵泡中E水平降低，垂體LHR 水平降低以及其敏感性降低，雌激素正反饋機制障礙，LH 的脈沖分泌減弱，致使排卵障礙。何海迎等研究表明在體外培養(yǎng)的綿羊顆粒細胞中添加PRL 會抑制E分泌，促進孕酮（P）分泌。

4.3 PRL 對卵泡血管發(fā)生和卵泡發(fā)育的影響 形態(tài)學研究表明，血管豐富的卵泡具有更好的發(fā)育能力，卵泡周圍的血管網(wǎng)越發(fā)達，則營養(yǎng)供給就越豐富，能夠獲得更多的促性腺激素及調控因子，卵泡發(fā)育良好；相反，卵泡周圍血管不足則引起卵泡閉鎖。卵泡血管發(fā)生開始于次級卵泡膜層形成時，隨著卵泡發(fā)育，逐漸形成兩個相互聯(lián)系的卵泡內膜和卵泡外膜毛細血管網(wǎng)。

PRL 具有促進血管發(fā)生的功能，血管生成對于卵泡的生長和成熟及其向黃體的過渡至關重要。卵泡內膜細胞產(chǎn)生的PRL 通過JAK2-STAT5 通路促進血管內皮遷移和管的形成，并刺激非內膜細胞產(chǎn)生FGF-2 和VEGF。VEGF 和FGF-2 是血管發(fā)生的關鍵信號分子，促進毛細血管內皮細胞的增殖、遷移和血管通透性。卵泡顆粒細胞是VEGF 的主要來源，隨著卵泡的發(fā)育表達增加；卵泡膜細胞也能表達VEGF，但VEGF 受體（Vascular Endothelial Growth Factor Receptor，VEGFR）主要位于膜細胞層的內皮細胞，表明VEGF 通過旁分泌起作用。有研究發(fā)現(xiàn)，卵泡VEGF 濃度在中等卵泡液中變化很大，并且與血管密度和E濃度的增加密切相關。FGF-2 通常分布于血管基底膜和內皮下細胞外基質，在缺氧和傷口愈合時高表達，可能與VEGF 存在復雜的互作關系。Hunter 等在大量發(fā)育的卵泡中發(fā)現(xiàn)FGF-2 呈現(xiàn)高水平表達，主要分布于卵泡內膜細胞和外膜細胞。此外，促性腺激素可刺激顆粒細胞產(chǎn)生VEGF，促性腺激素支持不足可能降低卵泡血管化程度及隨后的功能受損。在嚙齒動物中，Vi 對VEGF存在拮抗作用，母豬斷奶后不發(fā)情，推測母豬斷奶后高水平的PRL 經(jīng)過水解產(chǎn)生Vi，從而影響了卵泡血管發(fā)生。

5 結 語

卵泡是卵巢的基本單位，卵泡的正常發(fā)育與雌性個體的健康及繁殖行為息息相關。卵泡發(fā)育是非常復雜的生物學過程，除了促性腺激素，PRL 在此過程中同樣發(fā)揮著重要作用，對PRL 進行挖掘和研究有助于明確卵泡/生殖細胞的生長和發(fā)育機制，為提高哺乳動物的繁殖力提供依據(jù)。

另外，關于PRL/Vi 軸系統(tǒng)，PRL 的糖基化對Vi 生理的影響尚不清楚；但糖基化可能會改變PRL 的蛋白水解切割，從而可能影響Vi 的生成及其作用和清除。由于缺乏定量分析方法，個體循環(huán)內源性Vi 的濃度難以確定。目前測定內源性Vi 相對可靠的方法是免疫沉淀和蛋白質印跡，但僅是半定量的，且存在較大的批間差異性。質譜技術已成功應用于確定血清中的Vi，但該技術仍是實驗性的，未能商業(yè)化。Vi 在糖尿病并發(fā)癥、癌癥和妊娠相關疾病中的臨床意義進一步強調了對Vi 的定量測定的迫切需求。若可以快速建立循環(huán)中的Vi 水平和參考范圍，建立循環(huán)中Vi 的定量與診斷方法，對Vi 在健康和疾病中的作用的認識將大大增強，并為將來的生物醫(yī)學研究提供方向。