前列腺素在水产动物中的研究进展

前列腺素在水产动物中的研究进展

邢金宝 由家国 李旭 勇刚

1  前列腺素定义及起源

前列腺素是一种具有生理活性的，含有二十碳的不饱和脂肪酸的衍生物。早在1930年，被美国两位妇产科医生发现，最开始认为，这种物质存可能是由前列腺分泌而来，因而命名为前列腺素（Prostaglandin，简称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离得到了PGF的纯品，为此后的PG研究奠定了基础。1964年，Corey等人在生物合成PG方面做了许多开创性工作，并且成功合成PG。1968年将PG用于催产并取得成功，1970年召开国际性PG会议，从此，许多国家开始研究PG。[1]

2  前列腺素的种类及功能

PG具有多种不同的种类，根据外环双键的数量不一，分为三类，以阿拉伯数字表示，PG1、PG2、PG3。又根据双键位置、以及取代基的不同，又分为九型，以大写英文字母表示，即前列腺素（PG）A、B、C、D、E、F、G、H、I。

现已证明，它广泛地存在于人体各重要组织和体液中，如脑、肺、肾、血浆、神经组织中都存在PG，并且在体内发挥重要作用，在生物学方面，通常是通过参与自体活性物质的调节而起作用，如神经递质和激素等。在生理条件下，血小板聚集，电解质流动，炎症，疼痛，发热，和神经冲动和其它的细胞生长的传导，都有PG的参与，并且各类PG的功能作用也不相同。

在医学领域，PG可作为药物治疗某些疾病，在肿瘤方面也有一定作用，促进肿瘤细胞的增殖和存活、抗凋亡，在肿瘤环境中，PGE2的升高促进血管再生、影响肿瘤细胞的粘附迁移，促进癌症的转移。同时，PGE2对T淋巴细胞、B淋巴细胞的活化有着复杂的调控作用，也可以发挥致炎、抗炎作用。[2]

在畜牧方面，主要常用的是PGE1、PGE2、PGF2α。作用于生殖系统，黄体的溶解、排卵的调控，可加强妊娠期子宫的收缩，尤其后期最为敏感。还有人工受精，家畜同期发情等，都有PG的参与。也有学者对性成熟和黄体发育过程中的小鼠进行研究，经研究通过mPGES-1途径生物合成的PGE2对卵泡发育，排卵和黄体形成很重要，参与调节哺乳动物生殖过程的多个环节。

PG是一种近距离信号分子，具有局部、瞬时和灵活的作用特点。PG的时空特异性合成的精确调控，是由多种信號分子通过控制PG合成酶基因的表达来实现的，PG通过将不同的受体与特异的G蛋白偶联，从而使不同细胞类型的生化过程顺利进行，也保证了生殖过程的进行。近年来，人们经过不断尝试，多种PG受体克隆成功，其遗传结构、作用机理和表达调控也在日渐明了。PG的不同种类具有不同的功能，PGA1、PGA2具有降低血压，刺激醛固酮分泌等作用;PGE1具有松弛平滑肌，刺激Na+运转，刺激有丝分裂等;PGF2α可以升血压，使子宫收缩、血管收缩，引起黄体溶解等。

3  列腺素的合成途径与机制

在细胞膜内PG的合成可以是身体的几乎每个组织。合成PG的原料即前体是必需脂肪酸， 如如花生四烯酸等。在各种生理和病理刺激下，磷脂酶A2（PLA2）通过细胞膜磷脂释放前体。在PGH合酶（PGHS，又称环氧合酶（COX））的作用下，前体被依次转化为PGG2和PGH2，PGG2和PGH2是PG的中间代谢产物，不同的PG合成酶被代谢产生不同的生物活性PG，包括PGI2、PGE2、PGF2α，PGD2，血栓素A2（TXA2），从而得到不同类型的PG。[3]PGE2的合成关键在于下游的关键酶PGE合成酶（PGES），据文献了解，目前已知至少有3种PGES，胞质型PGES（cPGES）一种，膜结合型两种PGES-1（mPGES-1）和PGES- 2（mPGES-2）。cPGES通常与cox-1偶联，一般在体内组织细胞中发挥作用，可维持内环境等。mPGES-1主要与COX-2偶联，病理过程一般都有其参与调节，在mPGES-1中，可作为药物的靶点，为药物研究提供了依据。mPGES-2与COX-1及COX-2均可偶联，但是目前对mPGES-2的了解以及研究还很少。[4]

4  前列腺素在水产动物方面的研究进展

4.1  鱼类

Goetz和Cetta在1983年在鳟鱼体内发现，并确定在排卵完成时血浆和卵巢中的PGF水平显著增加，在自然排卵的鳟鱼中，排卵后5～7 d，PGF的水平仍显着升高。[6]

A.L. Lister等人在研究斑马鱼卵母细胞成熟和排卵中发现，在体外培养的卵泡中加入花生四烯酸，可以产生PGE2和PGF2α，具有浓度依赖性，并且花生四烯酸刺激卵泡发生。通过用非选择性环加氧酶（COX）抑制剂、吲哚美辛（INDO）处理，花生四烯酸刺激产生的PGF2α的产量显着降低。用花生四烯酸处理完全生长的卵泡不会诱导卵母细胞成熟，但INDO显著降低了自发成熟的速率。在浓度为100 ug/ L 的INDO中培养卵泡，PG水平降低，鱼产卵数量的减少，表明PG在斑马鱼卵母细胞的正常成熟或排卵中起作用。此外，在正常产卵的斑马鱼卵巢中检测到的PGE2和F2α的产量比非产卵的斑马鱼高，这强烈表明它们参与了排卵过程。[7]

4.2  甲壳动物

P. Sreenivasula Reddy等人研究了PG是否参与螃蟹（Oziotelphusasenexsenex）卵巢发育过程，此研究中，在卵黄发生过程中卵巢组织对花生四烯酸的摄取增加。在卵黄发生过程中，分离的卵巢的PG生物合成也增加。PGH合酶在卵巢中的活性在繁殖的后期阶段（卵黄发生Ⅱ）增加。PG（PGF2α，PGE2和PGD2）在螃蟹组织中得到证实，卵巢中的浓度更高，螃蟹中的卵巢生长可能在PG的控制下。而随着PGF2α剂量的增加，卵巢指数和卵母细胞直径逐渐增加。这些结果不仅揭示PGF2α刺激卵巢生长，而且还表明该刺激是剂量依赖性的。PGE2也只在高浓度（20 ug和30 ug）时刺激卵巢生长。接受最小剂量PGE2的蟹的卵巢指数和卵母细胞直径与同期对照蟹的相应值无显著差异。随着PGE2剂量的增加，卵巢指数和卵母细胞直径逐渐增加。注射PGD2 不会影响螃蟹的卵巢生长。

在甲壳动物卵巢成熟过程中，特别是在卵黄发生阶段，mRNA中PGE合成酶（PGES）的表达明显增加，这表明PG与生物的繁殖能力有关。O. Meunpol等人进行了一系列实验，发现雌虾的卵巢和血淋巴中PGE2水平随着卵巢发育阶段而波动。血淋巴中的PGE2浓度最高的是卵巢发育的第3阶段，而虾卵巢中最高的PGE2浓度是第4阶段。并且在培养基中加入PGE2以此来培养卵母细胞，可以明显加快卵母细胞的生长。[8]

ChanudpornSumpownon等人对罗氏沼虾（Macro brachiumrosenbergii）卵巢中PGE2浓度的变化及其对卵巢成熟的影响进行了研究。向其注射浓度为10-7、10-8 和10-9 mol/只的PGE2 ，对虾卵巢成熟周期缩短至20.33±3.51， 23.08±3.77，24.28±2.35天。与对照组相比有显着差异（34.08±5.76天）。总之，PGE2在生殖过程以及卵巢发育的过程中有着至关重要的作用。

4.3  其它动物

Christ和Van dorp等人做过一系列实验，在海洋无脊椎生物中，贻贝，龙虾，水母中都含有PGE1，B1等，在其组织中都含有花生四烯酸，Nomura和Ogata之后也证明了其体内确实含有PG，尽管含量非常低。随后的研究证实了PG在海洋双壳类动物繁殖中的可能作用。Ono等人使用放射免疫分析法测定了日本牡蛎，其卵巢中PGF2a的含量，在卵巢发育早期为相对恒定的7 ng g- 1，而在晚期则达到25 ng g- 1的峰值，再次证明了PG对产卵得影响。排卵前这些明显的含量变化，与在高等脊椎动物和鱼类中观察到的作用相似。在海鳃软体动物中也分离出了PG，并对其生理生化作用有一定影响。

5  研究展望

目前PG在高等動物中研究较为广泛，但还有一些机理机制尚不明确，如在哺乳动物生殖过程中，只明确了PG参与调控，但怎样导致排卵尚不清楚，而且在海洋生物中尤其是低等生物研究较匮乏，但随着越来越多的学者逐步研究，相信各个领域在PG方面会有更好的研究成果。

参考文献

[1]李恩. PG与现代医学[M]. 人民卫生出版社， 1985.

[2]蒋彩虹，高子蕊，郭丽凯，章琳琪，范天睿，王月丹，初明. PGE2在癌症发生发展中的研究进展[J].生理科学进展，2018，49（01）：53-57.

[3]刘志煜. PG合成的研究[J]. 科学通报，1977，22（1）：4-16.

[4]杨光锐，管又飞. PGE2合酶的研究进展[J]. 生理科学进展，2006，37（2）.

[5]高进东，毛军福，黎艳. PG的作用机理及其应用[J]. 兽医导刊，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.