王偉,馬登坦,翟新瑩,王成章,田苗苗,嚴學兵
(河南農業大學牧醫工程學院,河南 鄭州450002)
紫花苜蓿(Medicago sativa)系豆科苜蓿屬植物,是重要的飼料植物,有“牧草之王”的美譽,紫花苜蓿適口性好,產量高,營養豐富,在世界各地都有廣泛的種植[1]。在我國《名醫別錄》、《本草綱目》中都有記載。隨著畜牧業的大力發展,紫花苜蓿已經被廣泛的應用于養殖生產中,并取得了良好的效果。2005年底全國苜蓿種植面積曾達到200萬hm2,居世界第5位。隨著國家農業產業結構的調整,苜蓿產業的重要地位突顯出來,廣大苜蓿經營者的熱情也不斷高漲,并掀起了一輪新高潮[2]。由于人們生活水平的不斷提高,對畜產品的要求也發生了轉變,安全、綠色、健康食品越來越成為人們的首選,因此苜蓿中生物活性成分的研究和應用逐漸引起了人們的關注[3]。目前國內外學者對紫花苜蓿的主要化學成分已經確定,主要包括黃酮、皂甙、香豆素類、多糖、氨基酸、微量元素等[4]。苜蓿黃酮是紫花苜蓿的一種生物活性成分,黃酮具有類雌激素樣作用,目前根據結構可以分為:黃酮及苷類、黃酮醇及苷類、異黃酮類、二氫黃酮等[5]。夏素銀等[6]在蛋雞飼糧中添加苜蓿草粉可以改善蛋品質和蛋黃顏色。彭保安等[7]通過在不同水平的苜蓿鮮草替代精料,發現母豬的繁殖性能明顯改善,初生窩產仔豬總數、初生窩產活仔數等指標都有增加。張麗娜[8]在蛋雞日糧中添加500,1 000mg/kg的苜草素,對58~65周齡的蛋雞產蛋率有顯著提高。但也有一些不同結果的研究,Baker等[9]報道,在妊娠期日糧中添加脫水5%的紫花苜蓿,并沒有改善母豬的繁殖性能。通過對配種期、懷孕期、泌乳期,飼喂脫水18%的紫花苜蓿,也沒有顯著提高或降低母豬的繁殖性能[10]。由于黃酮具有雌激素樣作用,這種雌激素樣作用可能會影響到母畜的性激素、排卵、胚胎的存活等因素。早在19世紀40年代,人們就發現在牧草豐沛的牧場上,母羊出現不孕綜合癥是由于食入過多的含異黃酮類的芒柄花素紅三葉(Trifolium pratense)引起的[11]。因此,通過對紫花苜蓿中的具體生物活性物質——苜蓿黃酮的研究,了解其對不同生理階段雌性動物(未性成熟和性成熟)是否存在雌激素樣作用,在不同階段生理作用有何不同,對動物繁殖是否發揮正面作用。
SPF級65日齡SD雌鼠75只、21日齡雌鼠25只,由河南省實驗動物中心提供。雌鼠自由采食飲水,室溫控制在18~22℃,濕度在40%~70%,光照時間14h光/10h暗。試驗期為2011年9-11月,在河南農業大學草業科學實驗室進行。苜蓿總黃酮純度35%,由西安和霖生物工程有限公司生產。己烯雌酚由合肥久聯制藥有限公司生產。
65日齡雌鼠分為5組,每組15只,每只大鼠作為1個重復。分別為空白對照組、苜蓿黃酮120mg/kg、苜蓿黃酮400mg/kg、苜蓿黃酮1 200mg/kg、己烯雌酚0.5mg/kg[12]。連續灌胃28d。21日齡雌鼠分為5組,每只大鼠作為1個重復。每組5只,分別為空白對照組、苜蓿黃酮120mg/kg、苜蓿黃酮400mg/kg、苜蓿黃酮1 200 mg/kg、己烯雌酚0.5mg/kg。連續灌胃14d。每只大鼠灌胃2mL。
2批試驗大鼠在灌胃結束,禁食1d,將雌鼠稱重記錄后,每組隨機處死5只大鼠,取卵巢、子宮組織器官。分別將卵巢、子宮在電子天平上稱重并及時放入液氮中保存。采用心臟采血的方法,采集血液3mL放入4℃冰箱中過夜后,3 000r/min下20min,取上清液血清放入-20℃中保存。
采集的大鼠血清在鄭州第五人民醫院,采用微粒子化學發光免疫分析法測定孕酮(progesterone,P)、雌二醇(estradiol,E2)、催乳素(prolactin,PRL)、生長激素(growth hormone,GH)。
數據采用SPSS 13.0分析軟件。單因素方差分析,數據相關分析結果采用平均值±標準差(mean±SD)表示。P<0.05為差異有顯著性。
通過對大鼠每天采食量的分析發現,苜蓿黃酮對大鼠的采食量可能有一定的影響,并且對性成熟和未性成熟的影響不同。對性成熟大鼠,苜蓿黃酮3個劑量組的采食量均呈現在一定時間內采食量上升,隨后又下降的趨勢。對未性成熟大鼠,除低劑量組外,其他各試驗組均呈現先下降后上升的趨勢(表1和2)。

表1 各劑量組每周平均每只性成熟大鼠采食量Table 1 Feed intakes of one sexual mature rat in different dose group on every week
對于生長性能,苜蓿黃酮3個劑量組對性成熟大鼠的日增重和空白對照組相比都表現出下降趨勢,但不存在顯著差異(P>0.05)。而己烯雌酚組的日增重和空白對照相比顯著下降(P<0.05)。苜蓿黃酮3個劑量組之間相比,高劑量組日增重和空白對照相比下降較多,下降11.94%(P>0.05)。未性成熟的日增重和性成熟大鼠情況相似,己烯雌酚組的日增重和空白對照相比顯著下降(P<0.05)。其中中劑量組和空白對照相比下降較多,下降了15.76%(P>0.05)。說明苜蓿黃酮雌激素樣作用,有可能抑制大鼠的增重(表3和4)。

表2 各劑量組每周平均每只未性成熟大鼠采食量Table 2 Feed intakes of one immature rat in different dose group on every week

表3 各劑量組性成熟大鼠日增重Table 3 Daily body gain of sexual maturity rats in different dose group

表4 各劑量未性成熟大鼠日增重Table 4 Daily body gain of immaturity rats in different dose group
通過對雌鼠配種后,對產仔數及初生窩重的統計,苜蓿黃酮中、高劑量組的產仔數比空白對照分別提高了0.4%和2.2%,但差異不顯著(P>0.05)。中、高劑量組苜蓿黃酮初生窩重比空白對照組分別提高了5.14%和0.10%,但差異不顯著(P>0.05)。而己烯雌酚組產仔數、初生窩重則顯著降低(P<0.05)(表5)。
通過對性成熟和未性成熟雌鼠的卵巢和子宮稱重比較,性成熟雌鼠中低劑量組的卵巢濕重/系數明顯低于空白對照組(P<0.05),子宮濕重/系數顯著高于空白對照組(P<0.05),存在顯著性差異。此外,苜蓿黃酮各劑量組的性成熟大鼠子宮濕重/系數均高于空白對照組。在未性成熟的雌鼠中,低、中劑量組的卵巢濕重顯著低于空白對照組(P<0.05),苜蓿黃酮各劑量組子宮濕重和空白對照組相比不存在顯著性差異(P>0.05)。在未性成熟的雌鼠生殖器官的數據中,苜蓿黃酮3個劑量組的卵巢、子宮濕重都隨劑量的升高增重(表6~9)。

表5 各劑量組性成熟大鼠產仔數、初生窩重Table 5 Litter size,newborn litter weight of sexual maturity rats in different dose group

表6 各劑量組性成熟大鼠卵巢、子宮系數Table 6 Ovarian or uterine coefficient of sexual maturity rats in different dose group

表7 各劑量組未性成熟大鼠卵巢、子宮系數Table 7 Ovarian or uterine coefficient of immaturity rats in different dose group

表8 各劑量組性成熟大鼠卵巢、子宮濕重Table 8 Ovarian or uterine weight of sexual maturity rats in different dose group

表9 各劑量組未性成熟大鼠卵巢、子宮濕重Table 9 Ovarian or uterine weight of immaturity rats in different dose group
通過對性成熟和未性成熟大鼠灌胃苜蓿黃酮發現,苜蓿黃酮對大鼠血清中的性激素存在影響,結果表明,已性成熟的大鼠,在120mg/kg的低劑量組作用下,血清中的雌二醇顯著升高,并和空白對照組、己烯雌酚組之間存在顯著性差異(P<0.05)。其他各劑量組的雌二醇和空白對照組、己烯雌酚組之間盡管差異不顯著,但均高于對照組。此外,苜蓿黃酮的3個劑量組,隨著劑量的增加,血清中的雌二醇呈現降低的趨勢,其中低劑量組和高劑量組之間存在顯著差異(P<0.05)。催乳素和孕酮在苜蓿黃酮各劑量組與空白對照組之間均不存在顯著性差異(P>0.05),但苜蓿黃酮各劑量組和己烯雌酚組的催乳素均高于空白對照,說明黃酮的雌激素樣作用對大鼠乳腺的發育有一定的影響。對未性成熟的雌鼠,各試驗組之間激素均不存在顯著性差異,但苜蓿黃酮3個劑量組的雌二醇均高于空白對照組,并且苜蓿黃酮3個劑量組,隨著劑量的升高呈現升高的趨勢(表10和11)。

表10 各劑量組性成熟大鼠激素含量Table 10 Hormone level of sexual maturity rats in different dose group

表11 各劑量組未性成熟大鼠激素含量Table 11 Hormone level of immaturity rats in different dose group
隨著人類社會的發展,人們越來越多的接觸到各種內分泌干擾化學物質(EDCs),而根據世界衛生組織(WHO)2002年的報道,長期接觸此類物質會干擾激素分泌系統,影響生殖健康。黃酮作為植物雌激素的一種,可以和內生性雌激素相互作用。黃酮可以結合并激活雌激素受體(ERs),這種外源性雌激素可以干擾或消除內源性雌激素在體內的平衡,從而影響改變性行為、發情期、妊娠期、懷孕期、泌乳期的生理功能。植物雌激素不是典型的雌激素激動劑,異黃酮的雌激素活性,可能是在特定細胞類型或組織的特殊時期的共同催化或聯合抑制的存在或補充下產生作用。這與ERα和ERβ在公母繁殖和發育系統中,交叉但不相同的表達模式有關[13]。
產仔數、初生窩重作為動物繁殖性能評價的重要指標,在產仔數、初生窩重方面,使用不同的實驗動物,相同的實驗動物不同生理階段得到的結論也各不相同。王明偉等[14]在妊娠母豬預產期前20d,日糧中添加60 mg/kg的大豆黃酮,可以顯著提高仔豬的初生重,21d斷奶體重,平均斷奶體重。對妊娠后期的母豬飼料中添加大豆黃酮,結果顯著提高了仔豬初生窩重、20日齡窩重及存活率。原因可能是和大豆黃酮提高母畜及仔豬的免疫能力有關[15]。陳乃富等[16]通過蕨菜黃酮對果蠅的繁殖性能的研究發現,在培養基中添加0.01%,0.03%,0.09%的蕨菜黃酮,每個培養基10只雌蠅,10只雄蠅。結果各劑量組的子代果蠅都顯著高于空白對照。尹艷云等[17]在妊娠前期飼喂大豆異黃酮,結果產仔數及初生窩重都不存在顯著提高,而在妊娠期間飼喂大豆異黃酮,則顯著提高了產仔數。本試驗中,通過對性成熟大鼠配種發現,中、高劑量組的苜蓿黃酮的產仔數和空白對照組相比,分別提高0.4%(P>0.05)和2.2%(P>0.05)。在初生窩重方面,苜蓿黃酮中、高劑量組的初生窩重均高于空白對照組,分別比空白對照組增重5.14%(P>0.05)、0.1%(P>0.05)。因此,在本試驗中,苜蓿黃酮對大鼠的產仔數及初生窩重均未出現顯著性差異。說明在妊娠前期灌胃苜蓿黃酮對產仔數、初生窩重沒有明顯影響,這與尹艷云等[17]的結果一致。但己烯雌酚則是顯著降低了產仔數和初生窩重(P<0.05)。表明己烯雌酚作為一種人工合成的雌激素,對雌鼠的繁殖性能傷害極大。而苜蓿黃酮的這種弱雌激素樣作用,通過對產仔數和初生窩重兩方面的數據分析,則沒有產生不利的一面。本試驗和上述相關文獻中大豆黃酮的顯著性效果是不太一致的。這可能與各試驗中黃酮的添加量,黃酮的含量以及動物的不同生理時期有關。
黃酮作為一種外源植物雌激素,性激素的分泌和下丘腦—垂體—卵巢性腺軸有相關性。黃酮的雌激素樣作用,通過影響下丘腦—垂體—卵巢性腺軸,進而影響其對激素的分泌。用大豆黃酮(3mg/kg)飼喂330日齡羅曼蛋雞,T3、T4和孕酮水平均比對照組顯著升高[18]。聶芙蓉等[19]在十二指腸灌注大豆黃酮能顯著地提高血清中T3、T4、GH 和E2的水平(P<0.01)。朱河水等[20]在泌乳后期的奶牛日糧中添加10mg/kg的大豆黃酮,結果血漿中E2、GH和PRL的含量都有所提高,當飼喂到第30天的時候,GH、PRL含量顯著升高,分別提高了18.33%(P<0.05)、42.46%(P<0.01),血漿中T3和T4的水平有升高的趨勢,但差異不顯著。本試驗中盡管在配種前飼喂苜蓿黃酮,對大鼠提高產仔數、初生窩重沒有顯著性影響。但苜蓿黃酮對性激素以及性器官的發育還是有一些顯著性影響。苜蓿黃酮對雌二醇的影響明顯高于催乳素、孕酮及生長激素。試驗結果表明,性成熟大鼠在外源性雌激素苜蓿黃酮的影響下,使雌二醇的分泌量增加。特別是灌胃120mg/kg的苜蓿黃酮顯著增加了性成熟大鼠雌二醇的分泌(P<0.05)。但不同劑量的黃酮對不同生理階段的大鼠的性腺軸的影響也是不同的,從而血清中激素含量的變化也不相同。灌胃120mg/kg的苜蓿黃酮,未性成熟大鼠的雌二醇分泌量盡管增加,但未出現顯著性差異(P>0.05)。低劑量的苜蓿黃酮除了對內分泌顯著性影響外,對性器官也有顯著性影響,低劑量的苜蓿黃酮顯著降低了性成熟大鼠卵巢濕重及系數(P<0.05),顯著提高了子宮濕重及系數(P<0.05)。中、高劑量的苜蓿黃酮對大鼠激素和生殖器官未呈現顯著性影響,可見苜蓿黃酮對二者的影響并非呈線性關系,說明在大鼠體內低劑量的苜蓿黃酮,產生了明顯的雌激素樣作用。卵巢、子宮作為雌性哺乳動物的重要生殖器官,在生殖系統中扮演著重要的角色。卵巢的發育與衰老與內外激素的調節及其他因素的調控有密切聯系,在其發育過程中任何異常的改變都可能對卵巢產生影響[21]。子宮容量是限制窩產仔數的重要決定因素。因此,產仔數的高低與卵巢的發育、排卵是否良好以及子宮容量的大小有密切聯系。目前的研究發現,從原始卵泡發育形成優勢卵泡,雌激素在這個過程中有決定性作用[22]。盡管苜蓿黃酮對內分泌及性器官的影響,顯示了苜蓿黃酮的雌激素樣作用,但這種雌激素樣作用在本實驗中沒有顯著改善或降低大鼠繁殖性能。
苜蓿黃酮對未性成熟大鼠性激素的影響與性成熟大鼠相似,和基礎日糧組比都提高了E2的分泌,雌二醇是隨著劑量的增加,分泌不斷增加,呈線性趨勢,但差異不顯著(P>0.05)。本試驗中,未性成熟大鼠各劑量組的卵巢濕重都低于空白對照組。低、中劑量組的苜蓿黃酮卵巢濕重顯著降低(P<0.05),與性成熟大鼠的結果比較一致。這說明苜蓿黃酮的雌激素樣作用,可能影響了卵巢的分化,抑制了卵巢發育。但在子宮方面,己烯雌酚組明顯升高了子宮濕重(P<0.05),但苜蓿黃酮各劑量組的子宮濕重沒有顯著升高,說明在子宮內未呈現明顯的雌激素樣作用。卵巢或子宮重量的變輕、縮小,可能是卵巢或子宮衰老的產生。這與Awoniyi等[23]的研究結果近似,他們使在母體內的仔鼠接觸染料木素,結果雌鼠成年后,子宮、卵巢的重量都明顯減輕。此外,采食苜蓿的幼年母羊,與對照相比卵巢重量降低[24]。但也有不同研究結果,Casanova等[25]發現,給母鼠飼喂0.02%或1.00%的染料木素,仔鼠出生后,子宮系數增加,差異極其顯著。低劑量刺芒柄花素使去勢大鼠的子宮系數有所提高,而高劑量的則使子宮系數升高,且和對照組極差異[26]。給出生后1~5d的小鼠口服染料木黃酮,出生后5d的小鼠子宮增重[27,28]。飼喂大豆異黃酮的雌鼠,子宮重量顯著增加[29]。不同的結論,極有可能與黃酮添加量密切相關。因此,苜蓿黃酮對生殖器官的影響,和劑量具有相關性。這種相關性可能還和不同生理階段的生殖器官的特殊時期有關。
本試驗對雌鼠每天的采食量進行分析發現,苜蓿黃酮對雌鼠采食量具有一定的影響。體重維持及能量穩態和采食量有密切的聯系,而二者又受高級中樞神經系統的調控,苜蓿黃酮作為一種外源雌激素,干擾了下丘腦對攝食與能量平衡之間的調控。對于本試驗,性成熟雌鼠采食量呈現先上升后下降的趨勢,以及未性成熟雌鼠采食量先下降后上升的趨勢的結果表明,苜蓿黃酮對下丘腦的影響,可能是依賴于劑量積累。而苜蓿黃酮對性成熟和未性成熟雌鼠影響相反的結果,也進一步說明苜蓿黃酮干擾了下丘腦—垂體—卵巢軸反饋調節。
朱宇旌等[30]通過苜蓿黃酮對生長性能的研究發現,40,120mg/kg的苜蓿黃酮對雌鼠的生長性能沒有促進作用,而400mg/kg的苜蓿黃酮使雌鼠的日增重和對照組相比有明顯下降的趨勢。給大鼠皮下注射大豆黃酮(30mg/kg)16d,雌性大鼠日增重極顯著降低(P<0.01)[31]。本試驗的結果與這兩個結論相似。本試驗中己烯雌酚使性成熟和未性成熟雌鼠日增重均顯著降低(P<0.05),苜蓿黃酮各劑量組,雌鼠日增重也呈現下降趨勢。日增重下降的原因和體內激素分泌有關,內源性雌激素和生長激素之間存在相關性,苜蓿黃酮作為外源雌激素可以干擾下丘腦、垂體對激素的分泌及反饋調劑機制,造成相關激素的增加或降低,導致動物肌肉的增加。苜蓿黃酮這種外源性雌激素是通過與ERs受體相結合,影響內源性雌激素的分泌,但這種結合是對內源性雌激素的分泌呈現激活作用還是抑制作用,與苜蓿黃酮的含量以及動物的不同生理時期有密切聯系。這同時也說明植物雌激素不是典型的雌激素激動劑,異黃酮的雌激素活性,可能是在特定細胞類型或組織的特殊時期的共同催化或聯合抑制的存在或補充下產生作用的[32]。
關于植物雌激素樣作用,對動物繁殖性能的影響,目前還沒有明確的結論。有正面的,也有負面的。對于生長性能,苜蓿黃酮對大鼠生長沒有呈現促進作用。并且抑制了大鼠的日增重。本實驗通過妊娠前連續28d灌胃苜蓿黃酮,對雌鼠繁殖性能的結果分析顯示,苜蓿黃酮的類雌激素樣作用,對雌鼠的內分泌激素及生殖器官有一定的影響,而且不同劑量的苜蓿黃酮對不同生理階段雌鼠的內分泌激素和生殖器官的影響也各不相同。結果顯示,低劑量的苜蓿黃酮對雌二醇及卵巢、子宮的影響顯著。其顯著降低了性成熟和未性成熟大鼠卵巢濕重及系數(P<0.05),顯著提高了性成熟子宮濕重及系數(P<0.05)。但這些影響都沒有明顯提高或降低產仔數、初生窩重。改善動物的繁殖性能是畜牧業的一個重要課題,動物繁殖是一個復雜的過程,紫花苜蓿作為一種優質牧草,其生物活性成分對動物的生長及繁殖的影響,還需要進一步的深入研究。
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