維生素A 在繁殖和發育中的作用

劉平

（山東省臨朐縣農業農村局東城畜牧獸醫站 262609）

維生素A 是一種能維持繁殖、視覺、生長、維持上皮組織完整性所必需的脂溶性維生素[1]。維生素A 是人體必需的微量營養素，從首次被發現以來已有近100 年的歷史。1913 年，從蛋黃或黃油中添加一種醚提取物可以恢復老鼠的生長，這些老鼠在幾個月的純酪蛋白、碳水化合物和鹽混合物配給下保持生長。這種必不可少的輔助成分是維生素A。通過控制飲食，誘導老鼠體內缺乏維生素A，得出維生素A 在雄性和雌性生殖中的重要性。有一段時間，人們對黃顏色的食物和無色食物（如豬肝或魚肝油的提取物）如何能產生維生素A 活性產生困惑。當給缺乏維生素A (VAD) 的大鼠喂食一定量的類胡蘿卜素，能使其恢復正常生長，這個問題得到了解決，并且發現從這些動物肝臟中只發現了無色的維生素A。類胡蘿卜素可以轉化為維生素A，這一事實在胡蘿卜素和維生素A 的化學結構上得到了充分認識。1946 年合成了維生素A 酸(維A 酸)，在支持VAD 大鼠生長方面與維生素A 一樣有效，但不能被轉化回維生素A。

1 維生素A 與雄性生殖

雄性生殖需要維生素A。在維生素A 缺乏的情況下，附睪、前列腺和精囊的上皮細胞被成層的鱗狀角化上皮細胞所取代，精子生成停止。在大鼠睪丸中，未分化的精原細胞、支持細胞和少量精母細胞仍然存在，而在小鼠中，精子在精原細胞階段停止發育。在添加維生素A 后可通過同步刺激A 到A1 的精原細胞分化來重新形成精子。維生素A 缺乏導致成年精子形成障礙。成年雄性精原細胞分化(向A1 過渡) 和減數分裂的開始都需要維生素A 代謝物RA。

2 維生素A 與雌性生殖

對于雌性而言，維生素A 缺乏癥對生殖結果的影響取決于缺乏癥發生的時間及嚴重程度。當交配前嚴重缺乏維生素A，在陰道涂片中持續存在角化細胞，植入前生殖失敗。雌性大鼠繼續排卵并形成黃體。

當雌性大鼠在交配前獲得有限數量的類胡蘿卜素原時會產生一種不那么嚴重的母體維生素A 缺乏癥，使受精和植入得以發生，但妊娠中期通常會導致胚胎死亡。如果提供足夠的量維生素將完全支持生殖和胚胎發育。

3 維生素A 與生殖細胞的發展

精子和卵母細胞的產生需要生殖細胞進行減數分裂，在這個過程中二倍體細胞產生單倍體細胞。在雌性動物中，生殖細胞在胚胎發生期間進入減數分裂I，而雄性動物這一過程發生在出生后。

4 胚胎維生素A 缺乏癥研究

早期關于胚胎發育需要維生素A 的證據來自對食用VAD飼料的母豬所產生的異常報告。母豬在繁育前160d 和繁育后30d 分別飼喂不含維生素A 的飼糧，其繁殖結果各不相同。在缺乏食物的情況下，一些母豬沒有表現出發情癥狀，而另一些母豬懷孕了，卻吸收了所有胎兒[2]。從幼崽存活到足月的其余后代顯示出眼睛發育不足或沒有眼睛。也觀察到腭裂、副耳和腎臟升壓受阻，但頻率較低。VAD 母鼠給予少量胡蘿卜素后，大鼠胚胎出現缺陷癥狀。在以這種方式補充的VAD 雌性大鼠中大約有70%懷孕，但大多數在妊娠中期并沒有繼續。眼部缺陷在少數懷孕到足月的后代中最為常見。

5 早期神經系統的發育

維生素A 對神經系統發育是必需的，包括模式形成和神經分化。RA 研究得最好的功能之一是在發育中的后腦，它有助于神經板的前后模式。當誘導時，神經板最初是前或前腦樣的。脊椎動物后腦的模式涉及分割，這是一種策略，用于指導對后腦功能至關重要的不同范圍的神經和顱面結構。后腦部分稱為菱形腦(R)，是一種短暫的結構，表達一組獨特的細胞和分子特性，包括Hox 基因表達的有序模式。利用VAD 鵪鶉模型，首次觀察到后腦后區在VAD 胚胎中不發育。然后，通過各種方法在各種生物體中消耗維生素A 的影響進行了非常詳細的研究。RALDH2 的功能突變缺失都會導致后腦前移。VAD 大鼠胚胎在妊娠初期通過嚴格限制RA 飼喂給缺陷母體的數量而產生，導致后菱形線體切割缺失，后腦顯著縮短。此外，異位的似耳小泡出現在正位小泡后方。

6 眼睛的發育

維生素A 對眼睛發育的重要性首先來自試驗中缺乏維生素A 的母親生下的小豬是瞎的。詳細研究了缺乏維生素A 對大鼠胚胎的形態學影響。他們注意到前眼段、視網膜和視盤的畸形形成，盡管這些缺陷的外顯率非常不穩定。使用支持VAD 大鼠胚胎正常發育至胚胎10.5d (12～15 體細胞期) 的模型，RA 和隨后的缺陷被誘導，導致胚胎中產生眼睛缺陷；角膜瘤沒有前房，虹膜發育不全或缺失，晶狀體和角膜融合，眼瞼組織增厚，結膜囊縮小，視網膜折疊，玻璃體缺失，存在纖維性后膜。在E10.5 中添加維生素完全挽救了所有缺陷，表明所有缺陷都是由于在此之后維生素缺乏所致。在E10.5 后加入高水平的RA 顯著改善了眼睛的發育，支持維生素A 酸是活躍的部分[3]。

7 心臟的發育

心臟和主動脈弓缺陷作為早期維生素A 缺乏綜合征的一部分在大鼠胚胎和RAR 復合缺失突變小鼠胚胎中被觀察到。當嚴重缺陷作用于鵪鶉時，心臟形態起始被破壞。在鵪鶉胚胎中沒有血管網絡，心臟呈球狀且未分隔，且隨機定位，在后部沒有流入通道。在RALDH2 小鼠突變體中也觀察到心管無法進行循環。竇房(靜脈) 瓣是位于靜脈竇和右心房之間的口側的一種結構，在被剝奪RA 一天的大鼠胚胎中沒有正常形成(E9.5-10.5)，導致靜脈血通道不正常和前主靜脈擴張。如果在E10.5后的大鼠胚胎中加入RA 缺陷，當心臟原基完成循環并建立原始血管系統時，未觀察到早期心臟和主動脈弓缺陷。維生素A在哺乳動物心臟發育中的作用包括心管形成和成圈、心室和流出道分隔、心室小梁形成、心肌細胞分化和冠狀血管發育。

8 小結

維生素A 代謝物RA 對雄性、雌性的生殖及發育中胚胎的許多活動都是必不可少的。營養和遺傳方法正在被用來識別依賴于RA 信號支持這些過程的細胞類型和通路。旁分泌信號在RA 中起重要作用。RA 合成及其分解代謝的調控對決定何時何地激活RA 信號至關重要。還需要進一步研究來更詳細地了解RA 及其受體作用的具體細胞類型。闡明支持維生素A 在干細胞或生殖細胞分裂和分化、模式和組織器官發育中的功能和途徑仍然是未來工作的主要任務。