第二章 生殖内分泌学.ppt

　　第二章 生殖内分泌学 Animal reproduction endocrinology

　　目录

　　第一节 内分泌学概述 第二节 生殖激素

　　第一节 内分泌学概述

　　概述 一、内分泌学的基本原理 二、内分泌系统的生理作用及其调节 三、激素作用的特点 四、受体与激素作用 五、激素的分类

　　概述

　　内分泌学：研究激素及其受体的生化、生理、药理和分子生物学的一门学科。 激素(Hormone)：内分泌细胞或神经内分泌细胞合成或分泌的含量极微的传递信息物质(激素)，分泌后直接进入血循、经组织和细胞间的扩散到达靶器官，在靶器官中与受体相互作用，调节其分泌或代谢功能。

　　概述

　　生殖激素：直接影响动物生殖机能的激素。 直接调节： 母畜：发情、排卵、配子在生殖道内的运行、着床、怀孕、分娩、泌乳、母性、生殖器官发育 公畜：精子生成、副性腺分泌、性欲、生殖器官发育

　　概述

　　腺体：垂体、甲状腺、肾上腺、胰岛腺、性腺 组织细胞：下丘脑、松果体、肾脏、胎盘、子宫内膜、胃肠、心脏、血管、皮肤

　　一、内分泌学的基本原理

　　神经调控与分泌性调控 神经调控： 分泌性调控：

　　2.激素与靶细胞的结合

　　激素和受体特异性结合 一靶细胞上有多种受体 激素水平 受体数量

　　3.血液激素浓度的变化

　　激素合成和分泌收到精细调节，神经元和其他激素调控 激素分泌的速度越快，其血液中浓度越高 被血液中酶类降解 激素的半衰期

　　4.内分泌系统发挥作用的基本方式

　　信息传递方式： 内分泌(endocrine) 旁分泌(paracrine) 自分泌(autocrine) 近分泌(juxtacrine) 胞内分泌(intracrine) 逆分泌(retrocrine) 外分泌(ectocrine) 神经内分泌(neuroendocrine)

　　内分泌(endocrine) 由内分泌器官所合成及分泌，经血液循环流经全身作用于远距离的靶器官

　　旁分泌( paracrine ) 细胞产生的信息因子不经血液运输，仅由组织扩散，作用于临近表达该因子受体的细胞，调节该细胞的功能。

　　自分泌(autocrine) 细胞内或细胞间信息交流的一种方式，一般是指细胞分泌某种激素或细胞因子，该因子结合到这个细胞表面的受体上，将信息传递给自己而发挥作用。

　　近分泌(juxtacrine) 近分泌或并置分泌(juxtacrine)，是一种细胞—细胞交流的生长调控和细胞通讯机制。正常分泌的膜结合型生长因子与临近靶细胞上的受体结合，然后由膜结合型生长因子启动与可溶性因子相同的反应，因此这种调控方式在具有空间限制的发育过程中发挥重要作用。

　　胞内分泌(intracrine) 细胞因子及其受体产生后很快被细胞内化，转移到细胞核而不进行降解，直接在细胞内发挥作用。

　　逆分泌(retrocrine) 为控制生长的一种细胞因子作用模式，通常作用细胞膜表面的一种成分，可溶性受体通过与远端靶细胞上正常分泌的细胞因子结合而发生相互作用。

　　外分泌(ectocrine) 动物的一些分泌腺体或分泌细胞产生的生物活性物质通过皮肤排出体外，经空气传播，通过其他动物的嗅觉器官感知这类活性物质的存在而发生相应的反应。

　　神经内分泌(neuroendocrine) 神经内分泌细胞产生的神经激素可沿着神经细胞的轴突借助轴液的流动而运送到神经终末释放，这种分泌方式称为神经内分泌。

　　5.靶细胞的生化变化是激素发挥效应的关键

　　激素与靶细胞表面受体结合 与靶细胞内受体结合 激素-受体复合体 靶细胞DNA

　　转录因子主要

　　二、内分泌系统的生理作用及其调节

　　1.生理作用 保证机体内环境的相对稳定 (1)控制消化道运动及消化腺的分泌 (2)控制能量产生 (3)控制细胞外液的组成和容量 调节机体与外界环境的相对平衡 调节生殖功能

　　2.调节作用

　　内分泌腺功能的相互调节 神经系统和内分泌系统的相互调节 神经系统—内分泌系统—体液之间的相互调节 神经—内分泌—免疫调节网络

　　2.调节作用

　　分泌反馈调节

　　三、激素作用的特点

　　作用的基本特点： 特异性 高效性 协同性与拮抗性 复杂性 一种激素多种作用 一种功能多种激素

　　四、受体与激素作用

　　受体(Receptor)是激素发挥作用关键因素，其功能： 识别和结合：受体具有高度选择性，单一细胞存在不同类型的受体。能激活受体的配体成为激动剂(Agonist);能阻止其活性的配体成为拮抗剂(Antagonist)。 传导信号 产生生理效应

　　受体的特征

　　特异性 饱和性 组织特异性 高亲和性结合 可逆性

　　受体的类型

　　细胞外受体 含离子通道受体 G蛋白偶联受体 具有酪氨酸激酶活性的受体 细胞内受体 胞内受体

　　含离子通道受体

　　含离子通道受体 有单一肽链经反复四次穿透细胞膜形成一个亚基，并有数个亚基组成穿透细胞膜的离子通道。

　　G蛋白偶联受体

　　G蛋白偶联受体 单一肽链形成的7个螺旋反复穿透细胞膜形成跨膜区段。

　　具有酪氨酸激酶活性的受体

　　具有酪氨酸激酶活性的受体 有三部分组成。与激动剂结合的胞外结构域、中断一个跨膜结构域和有酪氨酸激酶活性的识别位点，此为本类受体的特点。

　　胞内受体

　　胞内受体 此类受体是一种基因蛋白，通过调节特定基因的活性，诱导特异性蛋白质的合成而发挥作用。

　　五、激素的分类

　　当前已知的主要激素达到60种以上,可以根据化学性质、产生部位和作用进行分类。 根据化学性质，可将激素归纳为3类: 含氮激素(蛋白质、多肽激素):生长激素 甾体激素(脂溶性激素)：雌酮、雌二醇、睾酮及皮质酮 胺类激素：褪黑素

　　激素的转运

　　游离形式：水溶性激素 结合蛋白形式：第一类：白蛋白和前白蛋白。第二类：特异性结合蛋白 转运蛋白的特点： 对激素的清除率有较大的影响。 结合蛋白浓度比激素浓度高。 转运蛋白浓度变化可以调节激素合成速度。

　　动物生殖关系密切的激素可以根据产生部位及其作用分为8类: 松果体激素 丘脑下部激素 垂体前叶激素 胎盘激素 性腺激素 神经垂体激素 局部激素 外激素

　　第二节 生殖激素

　　概述 一、松果腺激素 二、丘脑下部激素 三、垂体激素 四、胎盘激素 五、性腺激素 六、局部激素 七、外激素

　　概述

　　生殖激素(reproductive hormone)是直接影响生殖机能的激素。 目的： 掌握内分泌的活动规律 利用这些规律调控生殖环节，诊断、治疗和预防生殖疾病 提高动物繁殖效率和经济效益

　　一、松果腺激素

　　来源：形似松果体，也称为“第三只眼”(一个感光系统)。

　　分泌激素种类

　　吲哚类：主要有褪黑素(Melatonin，MLT) 受光照条件影响，黑暗刺激合成，光照抑制其释放。 肽类：促性腺激素释放激素(GnRH)、催产素 脂肪酸类：肾上腺素(PG) 靶细胞：垂体促性腺细胞

　　褪黑素

　　褪黑素： 受光照条件影响，黑暗刺激合成，光照抑制其释放。

　　褪黑素的生理作用

　　褪黑素的生理作用： 对生殖系统抑制：引起性腺萎缩、抑制GnRH的释放、调控动物的繁殖季节。 对长日照动物，有抑制生殖; 对短日照动物，有促进繁殖;

　　褪黑素的生理作用

　　长日照动物：随着日照时间逐渐变长而进入繁殖季节的动物。(马：春季) 短日照动物：随着日照时间逐渐变短而进入繁殖季节的动物。(羊：秋季)

　　褪黑素的生理作用

　　促进睡眠、镇静、阵痛： 抗氧化：清除自由基，抗氧化和抑制脂质的过氧化反应保护细胞结构、防止DNA损伤 抗肿瘤、调节免疫：过骨髓T-细胞促进内源性粒性白细胞/巨噬细胞促进积聚因子的产生;提高外周血淋巴细胞及嗜酸性粒细胞数量 市场上有松果体素、脑白金、美立宁、美乐宁、美托宁

　　二、丘脑下部激素

　　下丘脑激素： 位于视上核和室旁核的大型神经内分泌细胞分泌GnRH和催产素，催产素储存于垂体后叶，需要时释放。

　　1、促性腺激素释放激素(GnRH)

　　简称GnRH，又名促黄体素释放激素(LH-RH或LRH)。哺乳动物生殖控制中的关键因子。 化学性质：所有哺乳动物下丘脑分泌的GnRH均为十肽，并具有相同的分子结构和生物学效应。 靶器官：垂体前叶

　　机制

　　GnRH与垂体促性腺激素细胞的膜受体集合 FSH LH GnRH对垂体刺激减少时(泌乳期、营养不良、繁殖静止期)，垂体促性腺激素细胞上的受体数量减少。

　　生理作用

　　促进垂体前叶促性腺激素合成和释放(LH和FSH)，以LH为主。 刺激LH的糖基化，保证LH的生物活性 卵巢中GnRH是重要的自分泌/旁分泌调节产物

　　应用

　　雄性动物有促进精子发生和增强性欲的作用 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

　　分泌反馈调节

　　异相作用

　　长时间或大剂量应用GnRH及其高活性类似物，会出现所谓抗生育作用，抑制排卵、延缓胚胎附着、引起性腺萎缩。这种本来的生理作用相反现象称为异相作用。

　　2、催产素(OXT)

　　来源：由下丘脑分泌，通过血液循环贮存于垂体后叶。(P53图) 下丘脑大型神经内分泌细胞合成。

　　生理功能

　　刺激子宫平滑肌收缩：母畜分娩时促进子宫收缩迫使胎儿从阴道产出。 刺激输卵管平滑肌收缩：促进精液和卵子的运输

　　生理功能

　　促进排乳：刺激哺乳动物乳腺导管肌上皮细胞收缩。 诱导发情：刺激子宫分泌前列腺素F2a，引起黄体溶解而。 母畜的母性增强：

　　应用

　　促进分娩/药物助产 流产 治疗持久性黄体 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。 用于治疗排乳困难

　　注意事项

　　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 、胎儿拥堵。大剂量注射可导致子宫高频抑制造成难产。 催产素作用时间较短，约30分钟左右。

　　PNAS：催产素影响社交 当吸入被称作“爱情荷尔蒙”的催产素后，人们变得更容易相信别人，更具有合作精神且更慷慨大方。科学家已经证明，催产素是维系众多哺乳动物种群及其后代关系的关键化学成分。但是，催产素在与繁殖无关的社交领域是否也扮演着如此关键的角色呢?为了弄清这一点，一组日本科学家选取了16只超过1岁的宠物狗进行实验，让它们吸入催产素或盐水喷雾，之后让宠物狗重新回到主人身边。主人坐在另一间房里等待宠物狗，他们并不知道自己的狗吸入的是催产素还是盐水喷雾。 科学家告诉狗主人避免与宠物互动，无视狗的任何亲密行为，但吸入催产素的狗会坚持不懈地尝试得到主人的宠爱。统计分析表明，吸入催产素的狗会比吸入盐水喷雾的同类更频繁地对主人进行嗅、舔、抓等动作。此外，前者也会花费更多时间陪伴在主人身边，并时不时盯着主人的眼睛看，研究者将这一结果在线发表于近日的美国《国家科学院院刊》(PNAS)上。 原始出处：Elizabeth A. Simpson, Valentina Sclafani, Annika Paukner, Amanda F. Hamel, Melinda A. Novak,Jerrold S. Meyer, Stephen J. Suomi, and Pier Francesco Ferrari.?Inhaled oxytocin increases positive social behaviors in newborn macaques. PNAS, April 28, 2014,

　　三、垂体激素

　　垂体激素： 哺乳动物的性腺功能主要由垂体激素调控。

　　1、促卵泡激素

　　促卵泡素(follitropin)又名卵泡刺激素(Follicular stimulating hormone;FSH) 性质：糖蛋白 在下丘脑GnRH刺激下合成和释放，80-90%在体内降解，只有少量从尿液中排除。

　　FSH的生理功能

　　刺激卵泡的生长发育 与LH配合使卵泡产生雌激素 与LH协同，促使卵泡成熟和诱导排卵 刺激卵巢生长 促进精子生成

　　临床应用

　　治疗卵巢静止 超数排卵 治疗疾病性不育

　　2、促黄体激素

　　促黄体素(Luteinizing hurmone;LH) 生理功能 LH可促进睾丸间质细胞产生并分泌雄激素，促进精子生产和成熟 与FSH协同，促进卵泡成熟，使卵泡产生雌激素，引起排卵 促进黄体形成并分泌孕酮

　　LH的应用

　　诱导排卵(与FSH配合用于超数排卵) 防止流产 治疗母畜卵巢囊肿 治疗公畜不育症，性欲减退和精子浓度低

　　3、促乳素

　　促乳素(Prolactin;PRL) 也称为促黄体分泌素(LTH)，一种单链的纯蛋白激素。 由垂体前叶腺特化的细胞—促乳素细胞合成并分泌。有300多种生物活性。故被称为“全能素(omniopotin)”或“多能(versatilin)”。

　　机理

　　催乳素的分泌： 既受到下丘脑催乳素抑制因(PIF)与催乳素释放因子(PRF)及其他激素的调节 能通过短环路反馈进行自我调节 下丘脑对它分泌的调节主要是抑制性的，而不是刺激性的。于是对下丘脑控制的破坏总是会引起PRL分泌的增强而不是降低。

　　机理

　　促进分泌 促甲状腺释放激素 小剂量的雌激素 小剂量的孕激素 大剂量的雌激素、孕激素、多巴胺则可抑制催乳素的分泌

　　促乳素生理作用

　　刺激乳腺发育，促进乳腺分泌 刺激和维持黄体分泌孕酮 刺激阴道分泌粘液，并子宫颈松弛，易于排除子宫内容物 维持睾酮分泌，并协调副性腺分泌 调节繁殖行为，增强母性

　　促乳素应用

　　乳腺发育不全，乳汁量少 抑制性腺机能发育 ，导致高产奶牛不发情和母禽不产蛋和抱窝行为。 增强母爱行为

　　四、胎盘激素

　　绒毛膜促性腺激素 (Pregnancy mare serum gonadotropin;PMSG) 马绒毛膜促性腺激素(equine chorionic gonadotropin ;eCG) 母马妊娠的40-120天血液中 人绒毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin ;hCG) 受孕8d，60-70d高峰期，21-22周消失(尿)

　　1. 人绒毛膜促性腺激素(hCG)

　　滋养层： 细胞滋养 合胞体滋养层

　　人绒毛膜促性腺激素(hCG) 生理作用(FSH和LH) 维持黄体功能 免疫抑制作用 促进胎盘生成 促进排卵及黄体生成 促进睾酮分泌(胎儿)

　　hCG的应用 动物催情 同期发情和超排 治疗繁殖疾病 治疗产后缺奶 检测怀孕

　　马绒毛膜促性腺激素(eCG) 孕马血清促性腺激素 FSH和LH的生物活性 子宫内膜杯侵入子宫内膜产生eCG

　　生理作用 刺激卵泡生长发育 刺激胎儿性腺发育 维持怀孕

　　eCG的应用 母畜催情 同期发情及超数排卵 治疗卵巢囊肿 用于怀孕诊断

　　五、性腺激素

　　概述：性腺激素由性腺—卵巢和睾丸分泌，结构相似，功能接近，一般为类固醇激素。 雌性动物含有少量雄激素，雄性动物含有少量雌性激素。 肾上腺和胎盘也合成少量的睾酮和孕酮。

　　五、性腺激素

　　主要功能 ① 促进第二性征发育和维持 ② 促进动物的性行为表现和发情表现 ③ 促进生殖器官的周期性变化 ④ 促进母畜怀孕的维持

　　1、雄性激素

　　分泌器官：由睾丸间质细胞分泌，肾上腺上皮也少量分泌。 主要形式为睾酮(Testosterone;T) 分泌量很少 体内不储存 被利用和降解排到体外

　　雄性激素生理作用

　　对雄性动物 幼年动物维持生殖器官和副性腺发育 表现第二性特征 促进精子生成 维持性欲 维持好斗性

　　雄性激素生理作用

　　对雌性动物 对雌激素有拮抗作用 提高雌激素的生物活性 维持性欲 第二特征发育

　　雄性激素生理作用

　　反馈作用 大量分泌对雄性和雌性动物有反馈调节 抑制性腺激素的分泌 短期内提高性欲有利，精子品质不利 影响性欲

　　雄激素的临床应用

　　应用 性欲不振和性机能减退 试情动物，用于发情坚定

　　2、雌性激素

　　分泌器官：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(足细胞) 动物体内的雌激素主要有雌二醇(Estradiol;E2)、雌酮、雌三醇、马烯雌酮、马奈雌酮等。

　　雌性激素生理作用

　　剌激并维持雌性动物生殖道的发育 使雌性动物发生并维持第二性征 刺激卵泡发育 作用于中枢神经系统，诱导发情行为 刺激子宫和阴道上皮增生、角质化，并分泌稀薄粘液，为交配活动作准备

　　雌性激素生理作用

　　刺激子宫和阴道平滑肌收缩，促进精子运行 刺激乳腺腺泡和管状系统发育 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 与催产素有协同作用，刺激子宫平滑肌收缩，有利于分娩

　　应用

　　动物催情 诱导泌乳 治疗子宫疾病

　　性激素乱用现象

　　提高经济效益? 危害性?

　　3.孕酮(Progesterone：P4,又称黄体酮)

　　分泌器官：主要来自卵泡内膜细胞、颗粒细胞、黄体细胞、胎盘、睾丸、肾上腺皮质 动物体内以孕酮(又称黄体酮)生物活性最高。孕激素通常以孕酮为代表。

　　孕酮(Progesterone：P4,又称黄体酮)

　　天然孕激素还有孕烯醇酮、孕烷二醇、脱氧皮质酮等。 人工合成的孕激素有甲基乙酸孕酮(简称甲孕酮)、乙酸氯地孕酮(简称氯地孕酮)、甲地孕酮、炔诺酮等。

　　孕酮生理作用

　　生理作用 孕激素能促进生殖道发育并维持妊娠：生殖道受到雌激素的剌激而开始发育，但只有在经过孕激素作用后，才能发育完全。 调节发情行为：少量孕激素能与雌激素共同作用，使母畜出现发情的外部表现，大量孕激素能抑制发情和排卵，对抗雌激素的作用。 促进乳腺发育：

　　孕酮应用

　　临床应用 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 用于诱导发情和同期发情时，孕激素必须连续提供(一般于皮下埋植或用阴道海绵栓)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

　　来源： 主要由妊娠期黄体分泌，卵泡内膜、子宫内膜、胎盘、乳腺、前列腺及消化道、呼吸道等少量分泌。 猪和牛来自黄体，兔子来自胎盘 性质： 多肽激素

　　4、松弛素(relaxin)

　　生理作用 促使骨盆韧带松弛，有利于骨盆扩张 使子宫颈松软、扩张 子宫水分含量增加 促进乳腺发育

　　临床应用 诱导分娩 乳腺发育不良

　　来源： 主要由卵泡颗粒细胞和睾丸足细胞分泌，间质细 胞和黄体也少量分泌。 性质： 糖蛋白激素

　　5、抑制素(Inhibin)

　　生理作用 抑制FSH的分泌 影响配子发生和胚胎附植 抑制精子生产 应用： 提高动物繁殖性能

　　来源：卵巢、睾丸 生理作用： 促进FSH分泌 抑制孕酮的产生 促进雄性生殖器官的发育和精子生产

　　6、活化素(Activin)

　　六、局部激素

　　前列腺素(prostaglandins;PGs) 来源： 母畜：子宫 公畜：精囊腺和前列腺 PG种类很多，存在于各种组织中，作用多样。代表PGF2a(子宫内膜产生)。

　　生理作用 溶解黄体 促进排卵,促进精子运输 输卵管收缩 刺激子宫平滑肌收缩，使子宫颈松弛 抑制睾酮分泌,抑制精子产生 增强精子活力(PGE2)或抑制(PGF2a)

　　PGs的应用 引产和分娩 用于同期发情 治疗生殖机能紊乱(持久黄体、黄体囊肿) 排出子宫内异物 治疗母畜性欲不振

　　七、外激素

　　概念： 也称外分泌激素是动物向周围环境释放的化学信息，引起同类动物行为和生理上的特定反应。 外激素腺分布广，普及身体各处。 外分泌方式释放

　　生理作用 提早性成熟 促进发情 召唤异性 激发交配行为 应用 提高繁殖力 母畜-仔畜联系

　　学习和思考

　　掌握生殖激素的主要功能 内分泌学和激素的概念，信息传递方式及特征? 生殖激素的主要分泌场所和功能? 掌握生殖激素的规律，临床上灵活使用?

　　机体内环境

　　好斗性