前列腺素在水產動物中的研究進展

邢金寶 由家國 李旭 勇剛

摘要：前列腺素是一種不飽和脂肪酸，無論是高等動物或是低等動物，在體內各組織體液中均有廣泛分布，在調節生物體內的各種代謝過程起著不可忽視的作用，在水產動物中，前列腺素可以促進性腺發育，與其繁殖能力具有一定關系，本文主要闡述了前列腺素的定義起源，種類功能，合成途徑，以及在水產動物的研究進展等。

關鍵詞：前列腺素;性腺發育;繁殖;水產動物

中圖分類號：S96? ? ?文獻標識碼：A

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，被美國兩位婦產科醫生發現，最開始認為，這種物質存可能是由前列腺分泌而來，因而命名為前列腺素（Prostaglandin，簡稱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。1964年，Corey等人在生物合成PG方面做了許多開創性工作，并且成功合成PG。1968年將PG用于催產并取得成功，1970年召開國際性PG會議，從此，許多國家開始研究PG。[1]

2? 前列腺素的種類及功能

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

現已證明，它廣泛地存在于人體各重要組織和體液中，如腦、肺、腎、血漿、神經組織中都存在PG，并且在體內發揮重要作用，在生物學方面，通常是通過參與自體活性物質的調節而起作用，如神經遞質和激素等。在生理條件下，血小板聚集，電解質流動，炎癥，疼痛，發熱，和神經沖動和其它的細胞生長的傳導，都有PG的參與，并且各類PG的功能作用也不相同。

在醫學領域，PG可作為藥物治療某些疾病，在腫瘤方面也有一定作用，促進腫瘤細胞的增殖和存活、抗凋亡，在腫瘤環境中，PGE2的升高促進血管再生、影響腫瘤細胞的粘附遷移，促進癌癥的轉移。同時，PGE2對T淋巴細胞、B淋巴細胞的活化有著復雜的調控作用，也可以發揮致炎、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，黃體的溶解、排卵的調控，可加強妊娠期子宮的收縮，尤其后期最為敏感。還有人工受精，家畜同期發情等，都有PG的參與。也有學者對性成熟和黃體發育過程中的小鼠進行研究，經研究通過mPGES-1途徑生物合成的PGE2對卵泡發育，排卵和黃體形成很重要，參與調節哺乳動物生殖過程的多個環節。

PG是一種近距離信號分子，具有局部、瞬時和靈活的作用特點。PG的時空特異性合成的精確調控，是由多種信號分子通過控制PG合成酶基因的表達來實現的，PG通過將不同的受體與特異的G蛋白偶聯，從而使不同細胞類型的生化過程順利進行，也保證了生殖過程的進行。近年來，人們經過不斷嘗試，多種PG受體克隆成功，其遺傳結構、作用機理和表達調控也在日漸明了。PG的不同種類具有不同的功能，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+運轉，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制

在細胞膜內PG的合成可以是身體的幾乎每個組織。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）通過細胞膜磷脂釋放前體。在PGH合酶（PGHS，又稱環氧合酶（COX））的作用下，前體被依次轉化為PGG2和PGH2，PGG2和PGH2是PG的中間代謝產物，不同的PG合成酶被代謝產生不同的生物活性PG，包括PGI2、PGE2、PGF2α，PGD2，血栓素A2（TXA2），從而得到不同類型的PG。[3]PGE2的合成關鍵在于下游的關鍵酶PGE合成酶（PGES），據文獻了解，目前已知至少有3種PGES，胞質型PGES（cPGES）一種，膜結合型兩種PGES-1（mPGES-1）和PGES- 2（mPGES-2）。cPGES通常與cox-1偶聯，一般在體內組織細胞中發揮作用，可維持內環境等。mPGES-1主要與COX-2偶聯，病理過程一般都有其參與調節，在mPGES-1中，可作為藥物的靶點，為藥物研究提供了依據。mPGES-2與COX-1及COX-2均可偶聯，但是目前對mPGES-2的了解以及研究還很少。[4]

4? 前列腺素在水產動物方面的研究進展

4.1? 魚類

Goetz和Cetta在1983年在鱒魚體內發現，并確定在排卵完成時血漿和卵巢中的PGF水平顯著增加，在自然排卵的鱒魚中，排卵后5～7 d，PGF的水平仍顯著升高。[6]

A.L. Lister等人在研究斑馬魚卵母細胞成熟和排卵中發現，在體外培養的卵泡中加入花生四烯酸，可以產生PGE2和PGF2α，具有濃度依賴性，并且花生四烯酸刺激卵泡發生。通過用非選擇性環加氧酶（COX）抑制劑、吲哚美辛（INDO）處理，花生四烯酸刺激產生的PGF2α的產量顯著降低。用花生四烯酸處理完全生長的卵泡不會誘導卵母細胞成熟，但INDO顯著降低了自發成熟的速率。在濃度為100 ug/ L 的INDO中培養卵泡，PG水平降低，魚產卵數量的減少，表明PG在斑馬魚卵母細胞的正常成熟或排卵中起作用。此外，在正常產卵的斑馬魚卵巢中檢測到的PGE2和F2α的產量比非產卵的斑馬魚高，這強烈表明它們參與了排卵過程。[7]

4.2? 甲殼動物

P. Sreenivasula Reddy等人研究了PG是否參與螃蟹（Oziotelphusasenexsenex）卵巢發育過程，此研究中，在卵黃發生過程中卵巢組織對花生四烯酸的攝取增加。在卵黃發生過程中，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（卵黃發生Ⅱ）增加。PG（PGF2α，PGE2和PGD2）在螃蟹組織中得到證實，卵巢中的濃度更高，螃蟹中的卵巢生長可能在PG的控制下。而隨著PGF2α劑量的增加，卵巢指數和卵母細胞直徑逐漸增加。這些結果不僅揭示PGF2α刺激卵巢生長，而且還表明該刺激是劑量依賴性的。PGE2也只在高濃度（20 ug和30 ug）時刺激卵巢生長。接受最小劑量PGE2的蟹的卵巢指數和卵母細胞直徑與同期對照蟹的相應值無顯著差異。隨著PGE2劑量的增加，卵巢指數和卵母細胞直徑逐漸增加。注射PGD2 不會影響螃蟹的卵巢生長。

在甲殼動物卵巢成熟過程中，特別是在卵黃發生階段，mRNA中PGE合成酶（PGES）的表達明顯增加，這表明PG與生物的繁殖能力有關。O. Meunpol等人進行了一系列實驗，發現雌蝦的卵巢和血淋巴中PGE2水平隨著卵巢發育階段而波動。血淋巴中的PGE2濃度最高的是卵巢發育的第3階段，而蝦卵巢中最高的PGE2濃度是第4階段。并且在培養基中加入PGE2以此來培養卵母細胞，可以明顯加快卵母細胞的生長。[8]

ChanudpornSumpownon等人對羅氏沼蝦（Macro brachiumrosenbergii）卵巢中PGE2濃度的變化及其對卵巢成熟的影響進行了研究。向其注射濃度為10-7、10-8 和10-9 mol/只的PGE2 ，對蝦卵巢成熟周期縮短至20.33±3.51， 23.08±3.77，24.28±2.35天。與對照組相比有顯著差異（34.08±5.76天）?？傊琍GE2在生殖過程以及卵巢發育的過程中有著至關重要的作用。

4.3? 其它動物

Christ和Van dorp等人做過一系列實驗，在海洋無脊椎生物中，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確實含有PG，盡管含量非常低。隨后的研究證實了PG在海洋雙殼類動物繁殖中的可能作用。Ono等人使用放射免疫分析法測定了日本牡蠣，其卵巢中PGF2a的含量，在卵巢發育早期為相對恒定的7 ng g- 1，而在晚期則達到25 ng g- 1的峰值，再次證明了PG對產卵得影響。排卵前這些明顯的含量變化，與在高等脊椎動物和魚類中觀察到的作用相似。在海鰓軟體動物中也分離出了PG，并對其生理生化作用有一定影響。

5? 研究展望

目前PG在高等動物中研究較為廣泛，但還有一些機理機制尚不明確，如在哺乳動物生殖過程中，只明確了PG參與調控，但怎樣導致排卵尚不清楚，而且在海洋生物中尤其是低等生物研究較匱乏，但隨著越來越多的學者逐步研究，相信各個領域在PG方面會有更好的研究成果。

參考文獻

[1]李恩. PG與現代醫學[M]. 人民衛生出版社， 1985.

[2]蔣彩虹，高子蕊，郭麗凱，章琳琪，范天睿，王月丹，初明. PGE2在癌癥發生發展中的研究進展[J].生理科學進展，2018，49（01）：53-57.

[3]劉志煜. PG合成的研究[J]. 科學通報，1977，22（1）：4-16.

[4]楊光銳，管又飛. PGE2合酶的研究進展[J]. 生理科學進展，2006，37（2）.

[5]高進東，毛軍福，黎艷. PG的作用機理及其應用[J]. 獸醫導刊，2007（1）：27-28.

[6]Ruggeri B ，Thoroughgood C . Prostaglandins in aquatic fauna： a comprehensive review[J]. Marine Ecology Progress Series， 1985， 23（3）：301-306.

[7]Lister A L ，Kraak G V D . An investigation into the role of prostaglandins in zebrafish oocyte maturation and ovulation[J]. General and Comparative Endocrinology， 2008， 159（1）：46-57.

[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.