張 洪 宋星星 韓一嘯 汪 澎 潘華柱 張佳妮 李 珣*
(1 吉力生物科技有限公司,浙江寧波 315000;2 廣西大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,廣西南寧 530004)
隨著我國(guó)畜牧業(yè)養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大和飼養(yǎng)技術(shù)的日益提升,血促性素的需求量也逐步遞增。血促性素是動(dòng)物繁殖激素的重點(diǎn)產(chǎn)品,比較不同的商品化血促性素的活性,有利于推進(jìn)行業(yè)激素產(chǎn)品高質(zhì)量發(fā)展,提高母畜受胎率,促進(jìn)養(yǎng)殖場(chǎng)集約化經(jīng)營(yíng),提升畜牧業(yè)養(yǎng)殖的生產(chǎn)效益。血促性素的主要成分是孕馬血清促性腺激素(Pregnant Mare Serum Gonadotropin,PMSG),也稱為馬屬動(dòng)物絨毛膜促性腺激素[1]。PMSG 是一種在懷孕母馬血清中發(fā)現(xiàn)的糖蛋白激素,主要由雌性馬屬動(dòng)物的子宮內(nèi)膜杯狀細(xì)胞分泌[2]。從健康孕馬的血清或血漿中提取的血促性素具有調(diào)控動(dòng)物繁殖力的作用,主要應(yīng)用于奶牛、綿羊、豬等動(dòng)物[3,4]。神英超等[4]、羅昊澍等[5]研究發(fā)現(xiàn),PMSG 具有促卵泡素和促黃體素活性。此外,PMSG 已被證明可以用于誘導(dǎo)發(fā)情[6]、治療不孕、增強(qiáng)動(dòng)物生育能力[7-9]、促進(jìn)卵泡發(fā)育或胚胎移植時(shí)的超數(shù)排卵[10,11]、誘導(dǎo)多胎[12]、治療母畜卵巢機(jī)能疾病和提高公畜繁殖性能等[1,13]方面。通過使用血促性素可以使養(yǎng)殖場(chǎng)中動(dòng)物的發(fā)情率有效提高,從而盡可能地實(shí)現(xiàn)母畜同期發(fā)情,便于集約化養(yǎng)殖場(chǎng)的生產(chǎn)管理和衛(wèi)生防疫[14]。目前市場(chǎng)上注射用血促性素的產(chǎn)品有很多種,不同廠家生產(chǎn)的血促性素的效果也有所不同。本試驗(yàn)選取了市場(chǎng)上常見的6 種注射用血促性素產(chǎn)品進(jìn)行活性成分含量檢測(cè)和分析,并依據(jù)前人報(bào)道[15-18],測(cè)定它們對(duì)大鼠發(fā)情、卵巢增重和卵泡發(fā)育的影響,以評(píng)價(jià)不同注射用血促性素產(chǎn)品的效果,篩選出高效的血促性素產(chǎn)品,為今后養(yǎng)殖場(chǎng)主的選擇用藥提供參考。
BCA 蛋白定量試劑盒、SDS-PAGE 凝膠制備試劑盒、HE 染色試劑均購(gòu)自中國(guó)索萊寶公司;PMSG ELISA試劑盒購(gòu)自德國(guó)DRG 公司;考馬斯亮藍(lán)染液購(gòu)自中國(guó)碧云天生物科技有限公司。注射用血促性素產(chǎn)品均為粉劑針,1 000 單位,批號(hào)分別是A 組(B2205271)、B組(B220703)、C 組(20210101)、D 組(20220728)、E 組(210504)和F 組(20221027)。
84 只6 周齡雌性SD 大鼠(202±5)g 購(gòu)自廣西醫(yī)科大學(xué)試驗(yàn)動(dòng)物中心。雌性SD 大鼠適應(yīng)性飼喂1 周后,隨機(jī)分為對(duì)照組和6 組試驗(yàn)組,即對(duì)照組(生理鹽水)、A 組 (B2205271)、B 組 (B220703)、C 組(20210101)、D 組(20220728)、E 組(210504)和F組(20221027),每組12 只,試驗(yàn)組分別單次皮下注射0.1 mL 對(duì)應(yīng)的血促性素10 IU,對(duì)照組相同時(shí)間皮下注射0.1 mL 生理鹽水,隨后進(jìn)行試驗(yàn)。
1.3.1 血促性素蛋白濃度的測(cè)定
本試驗(yàn)依據(jù)BCA 蛋白定量試劑盒說明書進(jìn)行。將標(biāo)準(zhǔn)品和血促性素分別用PBS 梯度稀釋,記為待檢樣品,將BCA 試劑和Cu 試劑按50∶1 的比例配制成BCA 工作液,將待檢樣品和工作液依次加入96 孔板,37℃孵育后,在562 nm 處測(cè)定各孔吸光值,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算樣品中的蛋白濃度。
1.3.2 血促性素PMSG 含量測(cè)定
將蛋白上樣緩沖液與PBS 溶解后的血促性素按照1∶4 的比例配制為待檢樣品,取20 μL 待檢樣品進(jìn)行SDS-PAGE 凝膠電泳,待Marker 到達(dá)膠塊底部,電泳完成。將SDS-PAGE 凝膠放入考馬斯亮藍(lán)染液進(jìn)行染色,過夜脫色后,拍照分析,初步判斷PMSG 含量。
根據(jù)PMSG ELISA 試劑盒說明書,將樣品用蒸餾水溶解后用零標(biāo)準(zhǔn)品按1∶100 的比例稀釋,加入微孔中,室溫下孵育1 h。隨后依次進(jìn)行酶聯(lián)物、底物液和終止液的孵育,終止反應(yīng)后在450±10 nm 處讀取OD 值,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算樣品中的PMSG 含量。
1.3.3 血促性素的生物活性檢測(cè)
(1)誘導(dǎo)發(fā)情。注射血促性素后每天2 次制作大鼠陰道涂片,每組6 只,連續(xù)2 周,對(duì)涂片進(jìn)行HE 染色,在顯微鏡下觀察細(xì)胞形態(tài)及含量,記錄并分析各組大鼠發(fā)情情況。
(2)卵巢增重和卵泡發(fā)育。注射血促性素后第72 h對(duì)大鼠進(jìn)行剖檢,每組6 只,摘除卵巢,稱重,計(jì)算卵巢指數(shù),卵巢指數(shù)=卵巢重量÷體重。將卵巢用福爾馬林固定,自動(dòng)脫水機(jī)脫水、透明和浸蠟,石蠟包埋后,制成4 μm 連續(xù)切片。HE 染色后,隨機(jī)觀察不連續(xù)的3張切片,選取5 個(gè)不相鄰的視野,記錄單側(cè)卵巢中的成熟卵泡數(shù)、生長(zhǎng)卵泡數(shù)(即初級(jí)卵泡和次級(jí)卵泡的數(shù)目),計(jì)算成熟卵泡率。成熟卵泡率=成熟卵泡數(shù)÷(成熟卵泡數(shù)+生長(zhǎng)卵泡數(shù))。
試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析,數(shù)據(jù)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)”表示,P<0.05 表示數(shù)據(jù)具有顯著性差異。
根據(jù)BCA 蛋白定量試劑盒檢測(cè)結(jié)果繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(圖1A),在0~0.5 mg/mL 范圍內(nèi),得到線性回歸方程y=0.7918x+0.0816,R2為0.9962,大于0.98,表明BCA 法的線性相關(guān)性符合標(biāo)準(zhǔn)。
圖1 BCA 法檢測(cè)不同血促性素的蛋白濃度
根據(jù)線性回歸方程計(jì)算得出不同血促性素的蛋白濃度,繪制柱狀圖(圖1B)。蛋白濃度由高到低依次為F組、C 組、E 組、A 組、B 組、D 組,其中A 組和B 組沒有顯著差異(P>0.05),B 組和D 組沒有顯著差異(P>0.05),其他組間均存在顯著差異(P<0.05)。
血促性素的主要成分為PMSG,分子量為53 KDa。SDS-PAGE 凝膠電泳結(jié)果顯示,C 組、E 組和F 組的血促性素均呈現(xiàn)出明顯的蛋白泳道(圖2A)。在43 KDa范圍處,C 組、E 組、F 組的血促性素均有蛋白條帶,其中F 組的血促性素的蛋白含量最高。上述結(jié)果提示F組中PMSG 的含量最高。
圖2 SDS-PAGE 凝膠電泳和PMSG ELISA 試劑盒測(cè)定不同廠家血促性素的含量
根據(jù)PMSG ELISA 試劑盒檢測(cè)結(jié)果,以每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品的平均OD 值為Y 軸,其濃度為X 軸做標(biāo)準(zhǔn)曲線(半對(duì)數(shù),見圖2B),在0~800 IU/mL 范圍內(nèi),得到線性回歸方程y=0.2376ln(x)-0.6403,R2=0.9981,大于0.98,表明ELISA 的線性相關(guān)性符合標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)線性回歸方程計(jì)算得出不同廠家的血促性素的PMSG 含量,繪制柱狀圖(圖2C)。由圖可知,PMSG的含量從高到低依次為F 組、D 組、B 組、E 組、C 組、A 組,各組之間均存在顯著性差異(P<0.05)。
2.3.1 誘導(dǎo)發(fā)情
大鼠一個(gè)發(fā)情周期為4~5 d,根據(jù)陰道涂片中3 種細(xì)胞不同比例區(qū)分為發(fā)情前期(圖3A)、發(fā)情期(圖3B)、發(fā)情后期(圖3C)和間情期(圖3D)。結(jié)果表明,注射藥物后第72 h,對(duì)照組的SD 大鼠發(fā)情率為33.33%,A 組、B 組、C 組、D 組、E 組和F 組的SD大鼠的發(fā)情率均為100%(圖4)。表明不同血促性素均能達(dá)到同期發(fā)情效果。
圖3 大鼠發(fā)情周期各階段陰道細(xì)胞變化圖(100×)
圖4 不同廠家血促性素對(duì)SD 大鼠同情發(fā)情的影響
14 d 的陰道涂片統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示(圖5),與對(duì)照組相比,A 組、B 組、C 組、D 組、E 組和F 組的SD 大鼠均表現(xiàn)出發(fā)情前期和發(fā)情后期時(shí)長(zhǎng)顯著性減少(P<0.05),發(fā)情期時(shí)長(zhǎng)顯著增多(P<0.05),其中,D 組發(fā)情前期時(shí)長(zhǎng)最短;E 組發(fā)情期時(shí)長(zhǎng)最短(P<0.05),發(fā)情后期時(shí)長(zhǎng)最長(zhǎng)(P<0.05)。與對(duì)照組的間情期時(shí)長(zhǎng)相比,E 組顯著增多(P<0.05),A 組和F 組顯著減少(P<0.05)。上述結(jié)果提示不同血促性素均能延長(zhǎng)SD 大鼠發(fā)情期的時(shí)間,其中,E 組的延長(zhǎng)效果不佳。
圖5 不同血促性素對(duì)SD 大鼠發(fā)情周期的影響
2.3.2 卵巢增重及卵泡發(fā)育
SD 大鼠卵巢增重試驗(yàn)結(jié)果(圖6)顯示,F(xiàn) 組大鼠的卵巢指數(shù)顯著高于對(duì)照組、A 組、B 組、C 組和E 組(P<0.05),與D 組無顯著差異(P>0.05)。除F 組外,其他各組均無顯著性差異,表明F 組具有較好地促進(jìn)卵巢增重的效果。
圖6 不同廠家血促性素對(duì)SD 大鼠卵巢增重的影響
根據(jù)SD 大鼠各級(jí)卵泡的形態(tài)學(xué)特點(diǎn)(表2),對(duì)各組卵巢切片(圖7)中的成熟卵泡和生長(zhǎng)卵泡進(jìn)行計(jì)數(shù),結(jié)果顯示,注射血促性素后大鼠卵巢中成熟卵泡增多。與對(duì)照組相比,C 組、D 組和F 組的成熟卵泡率顯著升高(P<0.05)。其中,C 組和F 組的成熟卵泡率還顯著高于A 組和B 組(P<0.05)。但是,其他各組的成熟卵泡率無顯著性差異(圖8)。結(jié)果表明,C 組和F組產(chǎn)品均可以促進(jìn)SD 大鼠卵泡成熟。
表2 大鼠各級(jí)卵泡的形態(tài)學(xué)特征
圖7 不同血促性素對(duì)SD 大鼠的卵泡發(fā)育的影響(40×)
圖8 不同血促性素對(duì)SD 大鼠的成熟卵泡率的影響
注射用血促性素是母畜繁育中廣泛使用的激素產(chǎn)品,主要用于調(diào)控母畜同期發(fā)情和超數(shù)排卵。我國(guó)獸藥典標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,注射用血促性素效價(jià)應(yīng)為標(biāo)示量的67%~148%。由試驗(yàn)結(jié)果可知,市場(chǎng)上商品化注射用血促性素的效價(jià)具有一定差異。馬增曉等[19]研究表明,PMSG 的劑量會(huì)影響動(dòng)物的發(fā)情、排卵和受胎率。為了篩選出高效的血促性素,對(duì)6 種常見注射用血促性素進(jìn)行了活性成分含量檢測(cè)和生物活性分析。
血促性素的活性成分含量是決定其生物活性的前提。蛋白濃度檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn),C 組、E 組、F 組的血促性素均具有較高的蛋白濃度,其中F 組濃度最高。SDS-PAGE 凝膠電泳和ELISA 檢測(cè)結(jié)果顯示,F(xiàn) 組的血促性素中PMSG 含量最高,D 組、B 組、E 組、C 組、A 組的PMSG 含量依次降低。表明F 組的血促性素含有最多的活性成分,PMSG 含量最高,其應(yīng)用效果最好。生物活性試驗(yàn)結(jié)果顯示,6 種血促性素均能100%誘導(dǎo)SD 大鼠同期發(fā)情,這與高建明等[20]報(bào)道的PMSG 劑量對(duì)動(dòng)物同期發(fā)情效果無顯著影響結(jié)果一致。發(fā)情期是動(dòng)物排卵的主要時(shí)期[21],PMSG 可以在大鼠發(fā)情周期的任何階段誘導(dǎo)超數(shù)排卵[22]。陰道涂片結(jié)果顯示,6 種血促性素均能顯著促進(jìn)大鼠發(fā)情期時(shí)間的增長(zhǎng),但E 組效果較差,表明6 種血促性素均能誘導(dǎo)大鼠超數(shù)排卵,但排卵效果有差異。此外,卵巢增重和HE 染色結(jié)果表明,僅有F 組的大鼠卵巢指數(shù)顯著增加,卵泡成熟率最高,表明F 組的血促性素促進(jìn)卵泡發(fā)育的效果最好,可以誘導(dǎo)大鼠超數(shù)排卵。曾昭成等[23]指出不同效價(jià)的PMSG 對(duì)動(dòng)物發(fā)情率和排卵率影響不顯著,但高效價(jià)的PMSG 可以顯著提高動(dòng)物的排卵數(shù),提升動(dòng)物受胎率,這與本研究結(jié)果類似。生殖激素是調(diào)控動(dòng)物卵巢發(fā)育及其排卵過程的主要內(nèi)分泌因子[24],PMSG 作為生殖激素的一種,在血液中半衰期較長(zhǎng),可達(dá)2~5 d,外源注射后體內(nèi)殘留的激素會(huì)影響母畜的發(fā)情效果。低效價(jià)的PMSG 雖然誘導(dǎo)動(dòng)物發(fā)情,但對(duì)卵巢影響較小,無法改善動(dòng)物卵泡發(fā)育和排卵情況[25]。此外,低效價(jià)PMSG 比高效價(jià)PMSG 更易引發(fā)大鼠子宮和卵巢水腫,影響動(dòng)物卵子發(fā)育,導(dǎo)致動(dòng)物后期受胎率大幅降低,降低母畜繁殖性能,影響家畜養(yǎng)殖效益。
通過對(duì)6 家廠家的注射用血促性素進(jìn)行活性成分含量檢測(cè)和生物學(xué)活性分析,發(fā)現(xiàn)F 組產(chǎn)品效果最好。低效價(jià)的血促性素只具備誘導(dǎo)大鼠發(fā)情的效果,不能誘導(dǎo)其排卵,容易導(dǎo)致動(dòng)物配種失敗。而高效價(jià)的血促性素兼?zhèn)湔T導(dǎo)發(fā)情、促進(jìn)卵巢發(fā)育和促進(jìn)卵泡成熟的效果,有利于動(dòng)物配種成功和超數(shù)排卵,提升動(dòng)物受胎率和產(chǎn)仔率。因此,使用高效價(jià)的血促性素能使養(yǎng)殖場(chǎng)的效益更大化。