付斌龍，余 燁，自玉杰，李鵬飛，楊仁輝，殷彥華，索宇寧，冷 靜,2*

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)云南省動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明 650201；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南昆明 650201）

牛奶對(duì)人類健康有諸多益處，是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡臓I(yíng)養(yǎng)品，而乳糖、乳脂、乳蛋白含量在一定程度上決定著乳品質(zhì)的高低，也是評(píng)價(jià)奶牛生產(chǎn)性能的重要指標(biāo)。乳的合成是一個(gè)極其復(fù)雜的生理過程，受多種因素影響，其中，激素在乳的合成過程中起著重要作用。激素種類和激素水平的高低均會(huì)影響乳的生成，共同參與調(diào)控乳合成的激素較多，除催乳素（Prolactin，PRL）外，雌激素、胰島素（Insulin，INS）和生長(zhǎng)激素（Growth Hormone，GH）等也參與調(diào)節(jié)機(jī)體的代謝活動(dòng)。在泌乳啟動(dòng)和泌乳維持2 個(gè)過程中，促進(jìn)泌乳發(fā)生的各種激素能充分發(fā)揮對(duì)乳腺的調(diào)節(jié)，通過不同的作用途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)主要乳成分合成的調(diào)控。當(dāng)前，我國(guó)奶業(yè)正處在由傳統(tǒng)數(shù)量增長(zhǎng)向質(zhì)量效益階段轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，發(fā)展規(guī)?；B(yǎng)殖，提高奶牛單產(chǎn)和原料奶質(zhì)量已經(jīng)成為我國(guó)奶牛養(yǎng)殖的發(fā)展方向，但保持奶源增長(zhǎng)仍需要合理規(guī)劃。因此，在分析影響奶牛主要乳成分合成的基礎(chǔ)上，本研究對(duì)泌乳相關(guān)激素及激素間的相互作用對(duì)乳合成調(diào)控的作用途徑進(jìn)行綜述，可為進(jìn)一步探究泌乳相關(guān)激素對(duì)主要乳成分的合成機(jī)制提供新的思路。

1 PRL 對(duì)主要乳成分合成的影響

PRL 在乳腺發(fā)育、泌乳啟動(dòng)與維持及調(diào)控主要乳成分基因表達(dá)中起著至關(guān)重要的作用，其可促進(jìn)奶牛乳腺上皮細(xì)胞（Bovine Mammary Epithelial Cells，BMECs）增殖，在泌乳期間維持BMECs 的數(shù)量和分化，促進(jìn)動(dòng)物乳腺發(fā)育及乳的分泌，而注射PRL 釋放抑制劑后則會(huì)使得產(chǎn)奶量和主要乳成分含量降低。研究表明主要乳成分含量和產(chǎn)奶量與基因表達(dá)量顯著相關(guān)，且基因與-乳球蛋白（-Lactoglobulin，-）基因、酪蛋白（Casein，）基因?qū)χ饕槌煞值姆置诰谢プ髟鰪?qiáng)作用。PRL 能顯著提高乳脂和乳蛋白合成相關(guān)基因表達(dá)及甘油三酯（Triglycerides，TG）含量，但需借助催乳素受體（Prolactin Receptor，PRLR）的介導(dǎo)才能發(fā)揮作用。Dettori 等通過單核苷酸多態(tài)性關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)PRLR 與主要乳成分合成過程有著重要聯(lián)系。

PRL 對(duì)主要乳成分合成起調(diào)控作用。PRL 能刺激乳糖的合成及脂肪酸的攝取、脂肪生成和三?；视偷暮铣?，且PRL 缺失會(huì)引起乳分泌量嚴(yán)重減少。乳蛋白mRNA 的合成和穩(wěn)定性受PRL 的調(diào)控，主要通過影響基因表達(dá)、調(diào)控信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子和作用于不同的信號(hào)通路來實(shí)現(xiàn)。PRL 能調(diào)控乳蛋白合成基因的表達(dá)，通過乳腺雷帕霉素靶蛋白（）信號(hào)通路調(diào)控-酪蛋白（-casein，-CN）合成，同時(shí)，通過調(diào)控信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子與基因表達(dá)影響乳蛋白基因的表達(dá)；PRL 還能激活信號(hào)通路，調(diào)控BMECs 中氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)和活性，使-酪蛋白（-casein，-CN）的轉(zhuǎn)錄激活，促進(jìn)乳的合成發(fā)生。在BMECs 中添加PRL 后，-CN 和-CN 基因表達(dá)量和總酪蛋白相對(duì)含量均升高，而PRL缺乏會(huì)導(dǎo)致-CN 表達(dá)急劇下降，且表達(dá)量對(duì)PRL 含量呈現(xiàn)依賴性。

PRL 能促進(jìn)主要乳成分的合成，且依賴于雌激素、孕激素、胰島素等激素共同發(fā)揮作用，通過刺激特定的乳蛋白mRNA 的合成，在Na/K 腺苷三磷酸酶和激活磷脂酶a 等作用下，激活和信號(hào)通路調(diào)控乳的合成，進(jìn)而調(diào)控主要乳成分的合成過程。

2 雌激素對(duì)主要乳成分合成的影響

雌激素主要由卵巢的卵泡分泌，在參與調(diào)節(jié)主要乳成分合成過程中，雌激素與機(jī)體內(nèi)其他泌乳相關(guān)激素協(xié)同，通過多種途徑調(diào)控乳的合成。關(guān)于雌激素對(duì)主要乳成分合成影響的研究，主要通過飼喂雌激素或其類似物進(jìn)行探究。添加雌激素可以使BMECs 中-酪蛋白（-casein，-CN）、-CN 及TG 含量增加，飼喂植物性雌激素能提高動(dòng)物的泌乳量，促進(jìn)反芻動(dòng)物乳腺發(fā)育，改善乳品質(zhì)，其作用機(jī)理是雌激素類似物能與雌激素受體（Estrogen Receptor，ER）選擇性結(jié)合，起到雌激素樣或抗雌激素活性作用。

雌激素及其類似物在對(duì)主要乳成分合成進(jìn)行調(diào)控時(shí)，通過刺激ER 進(jìn)而調(diào)控泌乳相關(guān)基因表達(dá)和促進(jìn)蛋白激酶激活。雌激素中生理活性最強(qiáng)的是雌二醇（E），E通過信號(hào)通路調(diào)節(jié)脂肪酸結(jié)合蛋白（FABP5）水平，進(jìn)而介導(dǎo)E信號(hào)正向調(diào)節(jié)固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白（）基因的表達(dá)，從而影響乳脂合成。而在干奶期補(bǔ)充雌激素后監(jiān)測(cè)血漿乳糖濃度，未發(fā)現(xiàn)E對(duì)血漿中乳糖濃度有顯著影響，這可能是干乳期能協(xié)助E發(fā)揮作用的其他激素分泌量較少，不能促進(jìn)乳糖合成。給不同泌乳期的奶牛飼糧中添加雌激素類似物可顯著提高主要乳成分含量，其作用機(jī)理可能是雌激素類似物通過刺激信號(hào)通路因子SREBP-1c 和細(xì)胞周期蛋白D1（Cyclin D1）的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)-CN、-CN 和乳脂的合成。給泌乳不足的小鼠注射雌激素類似物后，小鼠乳腺發(fā)育得到促進(jìn)，泌乳量增加，這是由于雌激素類似物通過體外激活信號(hào)通路促進(jìn)BMECs 增殖，刺激PRL 的表達(dá)和釋放，誘導(dǎo)BMECs中PRLR 的表達(dá)，在轉(zhuǎn)錄水平上提高乳腺組織中-CN、-CN 的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控乳糖和半乳糖生產(chǎn)。

牛奶中含有一定水平的雌激素，且激素濃度與乳脂含量之間存在強(qiáng)正相關(guān)性。注射雌激素后可顯著提高乳蛋白和乳糖含量，但雌激素水平過高會(huì)抑制乳合成，泌乳后期奶牛注射E后其產(chǎn)奶量表現(xiàn)出緩慢下降，這表明雌激素對(duì)主要乳成分的合成作用受生理階段影響及其他激素水平的調(diào)控。

3 INS 對(duì)主要乳成分合成的影響

INS 作為體內(nèi)唯一降低血糖濃度的激素，對(duì)主要乳成分的合成起重要的調(diào)控作用，INS 能促進(jìn)泌乳相關(guān)基因的表達(dá)，在促進(jìn)主要乳成分的合成過程發(fā)揮作用。Zamuner 等對(duì)不同產(chǎn)奶量和不同乳蛋白水平奶牛所產(chǎn)牛奶進(jìn)行激素水平分析，結(jié)果表明產(chǎn)奶量和乳蛋白率均與INS 濃度有較強(qiáng)的相關(guān)性。而在泌乳早期，較低水平的INS 濃度與高產(chǎn)奶量相關(guān)，這表明在不同生理階段，不同濃度水平的INS 對(duì)糖代謝和能量供應(yīng)的調(diào)控程度可導(dǎo)致產(chǎn)奶量不同。

INS 可調(diào)節(jié)乳蛋白基因的轉(zhuǎn)錄。作為響應(yīng)乳蛋白合成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，INS 在促進(jìn)PRL 磷酸化和激活STAT5 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子過程中發(fā)揮作用，且只有在PRL存在時(shí)才會(huì)誘導(dǎo)基因表達(dá)，這表明INS 在促進(jìn)乳蛋白基因的轉(zhuǎn)錄時(shí)需要PRL 協(xié)助方可發(fā)揮作用。在BMECs中，INS 可調(diào)控乳蛋白轉(zhuǎn)錄因子和基因的表達(dá)，進(jìn)而加強(qiáng)PRL 磷酸化蛋白轉(zhuǎn)錄因子STAT5 的能力，與PRL 協(xié)同發(fā)揮作用后提高乳蛋白mRNA 的轉(zhuǎn)譯率。作為生物機(jī)體一個(gè)重要的信號(hào)中轉(zhuǎn)分子，胰島素受體底物-1（Insulin Receptor Substrate 1，TRS1）能夠?qū)碜訧NS 的信號(hào)向下傳輸，調(diào)控乳腺的發(fā)育和乳蛋白合成，其作用機(jī)理是IRS1 接收到INS 信號(hào)后，通過激活信號(hào)通路促進(jìn)乳腺上皮細(xì)胞中as1 酪蛋白（as1-casein，as1-CN）和-CN 的合成。

INS 對(duì)主要乳成分合成的影響，除激素間協(xié)同作用之外，還受氨基酸及INS 自身類型的影響。經(jīng)氨基酸處理后INS 分泌量增加，進(jìn)而使得產(chǎn)奶量和乳糖產(chǎn)量提高，而對(duì)乳脂率和產(chǎn)奶量無顯著影響。泌乳奶牛產(chǎn)奶量、主要乳成分含量受不同類型長(zhǎng)效胰島素影響，使用長(zhǎng)效胰島素可適度提高泌乳奶牛胰島素活性，改變主要乳成分含量。目前，INS 與其他泌乳相關(guān)激素協(xié)同影響主要乳成分合成的相關(guān)研究開展較少。

4 GH 對(duì)主要乳成分合成的影響

GH 在生長(zhǎng)發(fā)育、促進(jìn)主要乳成分合成、泌乳和產(chǎn)奶過程中起著重要作用。GH 可維持一定水平的乳脂率，當(dāng)GH 缺乏時(shí)，產(chǎn)奶量會(huì)下降，而注射重組牛生長(zhǎng)激素（rBST）后，會(huì)使得血漿神經(jīng)酰胺濃度提高，改變代謝途徑來影響葡萄糖合成，進(jìn)而提高產(chǎn)奶量，且這一過程受腎上腺素和INS 的共同調(diào)控，這表明GH在發(fā)揮作用時(shí)，與其他泌乳相關(guān)激素協(xié)同發(fā)揮作用。

GH 作用的發(fā)揮與生長(zhǎng)激素受體（Growth Hormone Receptor，GHR）有關(guān)。GHR 是影響奶牛泌乳性能的候選基因，El-Komy 等通過多態(tài)性篩選研究GHR 與牛奶性狀的關(guān)系，結(jié)果表明GHR 多態(tài)性與產(chǎn)奶量及主要乳成分含量顯著相關(guān)。GH 在參與調(diào)節(jié)泌乳和脂代謝過程中，其基因多態(tài)性會(huì)影響奶牛乳成分組成。對(duì)GH 基因進(jìn)行多態(tài)性分析，結(jié)果表明GH 對(duì)產(chǎn)奶量有顯著影響。在單基因模型中，GH 大多數(shù)位點(diǎn)與泌乳性狀顯著相關(guān)，且在所有的復(fù)合基因型中，復(fù)合基因型與泌乳性狀之間均存在顯著的相關(guān)性。對(duì)GH 基因外顯子變異情況與產(chǎn)奶性能進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果表明不同的外顯子對(duì)產(chǎn)奶量和主要乳成分含量都有一定的影響，這對(duì)GH 的生物學(xué)功能以及由其所調(diào)控的產(chǎn)奶量和主要乳成分組成具有重要意義。GH 會(huì)影響細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖、轉(zhuǎn)錄和翻譯調(diào)控、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及脂質(zhì)代謝基因的mRNA豐度，但對(duì)GH 參與調(diào)節(jié)產(chǎn)奶量的細(xì)胞信號(hào)通路尚不清楚。

5 其他泌乳相關(guān)激素對(duì)乳成分合成的影響

孕激素（Progesterone，PROG）在參與主要乳成分的合成過程中可與靶基因上的孕激素受體（Progesterone Receptor，PR）結(jié)合，精密調(diào)控靶基因的表達(dá)，刺激乳腺導(dǎo)管生長(zhǎng)，進(jìn)而促進(jìn)泌乳，且在不同泌乳階段，PR在乳腺內(nèi)的分布也存在差異，發(fā)揮的作用可能也不盡相同。PROG 在PRL 和糖皮質(zhì)激素的共同作用下可誘導(dǎo)泌乳，且PROG 能抑制PRL 對(duì)PRLR 的激活作用和抑制PRL 對(duì)乳蛋白mRNA 的轉(zhuǎn)錄、翻譯及表達(dá)，此外，PROG 還能顯著降低雌激素和PRL 的協(xié)同作用，但孕激素對(duì)泌乳發(fā)生的抑制作用也不是絕對(duì)的，否則泌乳和懷孕不可能同時(shí)存在。

除PROG 外，瘦素（Leptin，LEP）對(duì)乳合成也有影響，對(duì)LEP 基因型與產(chǎn)奶性狀關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，LEP 基因型與產(chǎn)奶量顯著相關(guān)，其中乳蛋白含量受不同的等位基因類型的影響，且在LEP、氫化可的松（Hydrocortisone，HYD）和胰島素樣因子1（Insulin-Like Growth Factor 1，IGF-1）共同作用下，BMECs的乳蛋白和乳脂肪的合成量增加。

主要乳成分合成還受腎上腺皮質(zhì)激素類似物和黃體酮等激素的影響。注射腎上腺皮質(zhì)激素類似物地塞米松，使得PRL 的釋放量減少，進(jìn)而降低產(chǎn)奶量和乳糖含量，但乳脂和乳蛋白量得到增加。通過關(guān)聯(lián)分析黃體酮濃度與乳脂含量，二者呈顯著相關(guān)性，表明主要乳成分含量與激素水平有一定關(guān)系。

6 小 結(jié)

PRL、雌激素、INS 和GH 等對(duì)主要乳成分合成起著重要作用，盡管前人在細(xì)胞水平、分子水平和基因?qū)用?，通過細(xì)胞培養(yǎng)、灌注激素或激素類似物、飼喂功能類激素以及運(yùn)用基因與性狀的關(guān)聯(lián)分析等方法揭示了乳的分泌合成過程中受到諸多激素影響。泌乳是一個(gè)多激素協(xié)同的復(fù)雜過程，目前相關(guān)研究主要在催乳素對(duì)乳分泌合成方面開展較多，近年也有部分研究是針對(duì)PROG、LEP、腎上腺糖皮質(zhì)激素和黃體酮等開展的，而激素對(duì)乳分泌合成的作用機(jī)理和激素間的作用方面開展的研究尚少，且詳細(xì)機(jī)制有待進(jìn)一步探索。組學(xué)分析、系統(tǒng)生物學(xué)等方法的成熟為明晰激素對(duì)奶牛乳成分分泌合成機(jī)制奠定了基礎(chǔ)，可作為以后的一個(gè)主要研究方向，進(jìn)而深層次揭示激素對(duì)泌乳過程的影響。