綜述-動物繁殖行為與雄性激素關系研究分享

1、真誠為您提供優(yōu)質參考資料，若有不當之處，請指正。雄性動物的繁殖行為與雄激素關系研究李玉歡 周津津 王思睿 張端陽 徐美瑤 郝鵬飛 馬文杰 （東北林業(yè)大學野生動物資源學院 哈爾濱 150040）摘要：本文綜述了近年來雄性動物的繁殖行為與雄激素（主要是睪酮）的關系研究，主要包括季節(jié)性繁殖動物和非人靈長類，并比較了雄性激素對其繁殖行為的影響異同，本文還綜述了主要研究方法的進展，即糞便取樣法、從糞樣中提取激素的方法改進，以及激素含量分析的放射免疫分析法和最新應用的高效液相色譜，評價了其優(yōu)缺點并提出了改進的方向。研究表明：雄性激素的變化與雄性繁殖行為在不同物種呈現(xiàn)不同程度的相關性，是其繁殖行為發(fā)生季節(jié)性

2、變化的生理基礎，但在較高等的靈長類動物中, 性激素對其性行為的這種控XXX用已大大削弱乃至消除。在這些靈長類動物中, 性激素主要影響它們的交配動機, 這種交配能力與性行為動機的分離, 使動物性行為的表達受其社會經(jīng)歷和社群環(huán)境等社會因子的影響成為可能?，F(xiàn)在研究技術方法已經(jīng)基本成熟，有利于我們?yōu)榻?jīng)濟動物養(yǎng)殖以及野生瀕危物種保護打下良好基礎。關鍵詞：繁殖行為；睪酮；糞便取樣法；放射免疫分析法Study on the relationship between male animal reproductive behavior and androgenLi Yuhuan Zhou Jinjin Wang

3、 Sirui Zhang Duanyang Xu Meiyao Hao Pengfei Ma Wenjie(College of Wildlife Resources; Northeast Forestry University, 150040, China)Abstract:This paper reviewed recent male reproductive behavior of animals with androgen (mainly testosterone) the relation, mainly including seasonal breeding animals and

4、 nonhuman primates, and compared the male hormone the similarities and differences between the influence of reproductive behavior, this paper has summarized the main research progress of methods, namely waste sampling method, from the dung samples of the method of extract hormone improvements, and t

5、he analysis of the hormone levels ria analysis and new application of high performance liquid chromatography (HPLC), and evaluated its advantages and disadvantages and puts forward the direction of the improvement. Research shows that: the male hormone changes with male reproductive behavior in diff

6、erent species present different degree of correlation, is its reproductive behavior occurrence seasonal changes of physiological basis, but in higher primates, sex hormones to its sex role has been greatly weakened the control and eliminate. In these primates, sex hormones main influence their matin

7、g motivation, and the ability of the mating sexual behavior motivation of separation, make animal behavior by the expression by society. Keywords: breeding behavior; testosterone; waste sampling; method radiation immune analysis method前 言8 / 8 成功繁殖是動物適應環(huán)境的具體表現(xiàn)，也是動物維持其種群發(fā)展的重要策略。性激素和動物的繁殖有著密切關系，性激素的活動

8、指揮著生殖系統(tǒng)，協(xié)調實現(xiàn)繁殖后代的機能1。雄性動物的生殖狀況、發(fā)情周期與雄激素水平的變化有密切關系，雄激素中最為重要的就是由睪丸分泌的睪酮(Testosterone)，它除了促進雄性生殖道、副性腺體和第二性征的正常發(fā)育外，還對維持雄性動物的性行為有重要作用。社會地位和經(jīng)歷在改變睪酮對性行為或攻擊行為中也有不容忽視的重要影響2。許多研究表明，雄性激素是調控動物繁殖行為的主要因子。近些年來，許多學者做了這方面的研究，主要研究方法是無損傷取樣法，以及放射免疫分析法，研究都根據(jù)研究對象而對研究方法做了改進。近年來對于各種動物特別是特種經(jīng)濟養(yǎng)殖動物進行了很多研究，可見這也是一個相當熱門的研究方向。1 繁

9、殖行為與雄激素關系研究簡述1.1 季節(jié)性繁殖行為與雄性激素的關系在一些季節(jié)性繁殖的動物的相關研究中發(fā)現(xiàn)，睪酮與雄性的周期性繁殖行為密切相關，繁殖季節(jié)睪酮水平明顯高于非繁殖季節(jié)，性行為也集中在發(fā)情期。研究表明，成年公羊睪酮水平在秋季最高，交配行為與睪酮水平相關顯著（P0.01）。馴鹿（Rangifer tarandus）和馬鹿（Red Deer）睪酮分泌的季節(jié)性增加誘導出明顯的具有發(fā)情期特點的性行為和攻擊行為3-5。李春旺等研究發(fā)現(xiàn)，雄性麋鹿（Elaphurus davidianus）的許多繁殖行為如嗅尿、尿噴灑、泥浴、角觸地面、驅趕、約束雌、下頷壓雌、爬胯和交配等的發(fā)生頻次與糞樣中睪酮水平都呈

10、極顯著的正相關(P<0.01)。除了卷唇、腺體標記、角斗、爬胯雄和追雌行為以外，其它各行為頻次都與糞樣睪酮水平呈顯著的正相關6。雄性蒙古野驢（Equus hemionus）糞樣睪酮水平季節(jié)變化顯著，并且與很多繁殖行為的季節(jié)性變化顯著相關，可見睪酮分泌的季節(jié)性波動是雄性蒙古野驢繁殖行為季節(jié)性變化的生理基礎7。李春等在1999年l2月至2000年9月，測定了成都動物園和成都大熊貓（Ailuropoda melanoleuca）繁育研究基地的4只雄性小熊貓（Ailurus fulgens）糞樣中睪酮水平變化情況，同時對其行為進行了觀察。研究結果表明，雄性糞樣中睪酮水平在繁殖期(12月3月)顯著

11、高于非繁殖期(4月9月)(P<001)，且睪酮水平變化與繁殖行為密切相關。并且未與雌性接觸的雄性小熊貓的睪酮水平仍舊與其他雄性小熊貓的的睪酮水平變化基本相同，出現(xiàn)了繁殖期與非繁殖期的變化8。Hemdon等對獼猴（Macaca mulatta)的研究也說明了同樣的問題，即使雄性獼猴不與雌性獼猴接觸，其雄性睪酮水平也會隨著季節(jié)的而波動9。圈養(yǎng)狼（Canis lupus lani）的許多繁殖行為在各階段有顯著差異，其變化與睪酮水平的高低變化一致。這些結果均表明雄狼的睪酮水平變化與繁殖行為的發(fā)生密切相關，但由于沒有對未配對的雄狼做激素檢測，尚不能說明雌性是否對雄狼的發(fā)情有促進作用。對東北虎（Pa

12、nthera tigris altaica）的這方面研究則明顯觀察到雌虎可以誘導雄虎發(fā)情，其邀配行為影響了雄虎交配的頻次及成功率10-11。 以上一系列的研究表明，生活在寒溫帶的動物，以有蹄類為例，為了適應環(huán)境，在外界各種資源，尤其是食物資源最豐富的時候即春夏之際產(chǎn)下幼仔，使幼仔在自然界中食物條件最好的時期內生長發(fā)育，而形成了一定的繁殖周期：在秋末初冬季節(jié)，光周期影響動物夜間松果腺褪黑激素（melatonin）分泌的變化，通過神經(jīng)-垂體-性腺軸控制動物的繁殖期。隨著性激素的不斷分泌，繁殖行為開始出現(xiàn)一般雄鹿繁殖行為早于雌鹿，當雌雄鹿達到同期發(fā)情后才能配種。雌鹿經(jīng)過一個很長的懷孕期后產(chǎn)仔，雄鹿經(jīng)

13、過繁重的配種期后，則進入很長的休情期以恢復體力12。這種長期的適應可以理解為一種“短日照理論”，即光周期的變化使控制GTH分泌的負反饋機制的敏感性發(fā)生了變化，從長日照向短日照的轉變，可刺激腺垂體GTH的合成和釋放，進而刺激睪丸的分泌活動和性行為13。 1.2 非人靈長類的繁殖行為與雄性激素的關系靈長類動物大多是集群生活，社會組成及社會關系必然影響性腺激素和性行為的發(fā)生。因此，以自然條件下、社會群體中靈長類動物為研究對象開展性腺激素與性行為關系研究，對進一步揭示靈長類動物性腺激素和社會因素交互作用影響性行為具有重要作用和科學意義。社會因素(如同性和異性個體的存在)影響動物性腺分泌水平，例如在一年

14、的大部分時間里，松鼠猴（Saimiri sciureus）在形成新群后，異性個體的存在和活動刺激了性腺的活動，從而導致性腺激素的含量達到使雌性個體進入繁殖狀態(tài)的水平14-15。睪酮水平的高低主要表現(xiàn)為性欲的強弱16，以往的研究表明，睪酮分泌量的多少直接對雄性動物的性行為起著介導作用。有試驗中觀察到，閹割后的雄性小鼠性欲與雄性性行為喪失17，但是在較高等的靈長類動物中，性激素對其性行為的這種控XXX用己大大削弱乃至消除18。雖然睪酮的濃度對于性動機行為以及維持性行為能力具有重要的作用，但是一旦其睪酮分泌量超過維持繁殖所需要的睪酮濃度極限值，交配行為的表達則更多地依賴于社會因素而不是其生理特征的作

15、用。Wallen在對日本猴的研究中發(fā)現(xiàn)，日本猴的睪酮分泌水平與交配行為以及接觸性攻擊并無顯著相關性，相反，與非接觸性攻擊有顯著的相關性19。在靈長類動物中，性激素主要影響它們的交配動機，這種交配能力與性動機行為的分離，使動物性行為的表達受其社會經(jīng)歷和社群環(huán)境等社會因子的影響成為可能，因此，非人靈長類動物個體特征也是影響睪酮分泌的重要因素，進而成為影響其繁殖行為的重要因素。對于野生雄性黃山短尾猴（Macaca speciosa subsp）性腺激素與性行為關系的研究再次證實了這一點。他們再次驗證了性腺激素與性行為之間的關系是自身生理特征、環(huán)境因子和社群因素共同作用的結果。該研究首次探討雄性黃山短

16、尾猴性腺激素分泌特點以及性腺激素變化和性行為之間的關系，進一步驗證和揭示了短尾猴全年交配的生物學基礎20。2 研究方法2.1糞樣取樣法 研究行為-生殖-內分泌-行為的相互關系，需要在采集行為數(shù)據(jù)的同時，需要采集同期大量連續(xù)的樣本，早期的研究大多以血液作為樣本，但在動物中進行大量連續(xù)的血液采集既不方便亦有失科學道理，尤其是對于自然野生群體基本沒有科學的現(xiàn)實性以及可操作性。根據(jù)尿液和糞便中性腺激素濃度與血液中性腺激素濃度的正相關性，許多學者在分析動物體內性腺激素水平的研究時，用尿樣或者糞樣取代血樣，尿液樣品或者糞便樣品的獲得既不會因人為干擾而使自然野生動物社會活動以及社會功能受到侵擾，又免去了因為

17、捕捉或者是化學保定而使動物產(chǎn)生應急反應或者是傷害的顧慮，對于自然野生群體動物來說，尿液樣品的采集因為排便的隨機性而十分困難，故而糞便樣品為研究自然野生動物的最理想的選擇?，F(xiàn)在糞便取樣法已經(jīng)基本成熟,成為野生動物繁殖行為生態(tài)學中一種被廣泛認可、科學實用的新方法。1957年，Hurst21等關于家禽排泄物中雌二醇、孕酮和雌三醇等雌激素的研究，是這方面的先驅性工作。通過測定糞便中性腺激素來反映動物生殖狀態(tài)這一方法在非人靈長類動物的繁殖生物學研究中已有較廣泛的應用21-23。雖然糞便取樣法具有無損傷、易采集、易保存、低耗費等優(yōu)點，也解決了繁殖生理學，保護遺傳學和分子生態(tài)學研究中所存在的取樣難題，但它還

18、是存在一定的缺陷與不足。首先，對于自然環(huán)境下人類難以接近的物種，獲得其糞便比較困難；其次，研究群體中特定個體的準確識別成為制約特定個體糞便樣品的重要因素。再者，糞便存在的偶然性因素也較多，隨機性較大，尤其是當采集糞便受到視線等各種物理因素的制約20。如在分子生物學方面, 就存在著消化道脫落細胞少, 遺傳物質存在降解的問題。在PCR 擴增過程中, 糞便中的某些物質還可能影響到某些酶的活性。由于糞樣中物質的復雜性, 對于PCR 擴增的結果分析要慎重。由于糞樣不同程度的暴露在外界環(huán)境中, 外界的污染也不可避免(魏輔文等, 2001)。然而隨著生物學技術的發(fā)展，這些局限性逐漸被認識和糾正，使得可靠性不

19、斷提高和適用范圍不斷擴大。研究糞樣使野生動物許多研究領域的研究成為可能。糞樣分析已成為生態(tài)學家和野生動物管理者的有用工具，今后將更加有效地應用于保護生物學及生命科學其他領域的研究24。 另外值得注意的是，目前，利用無損傷取樣法研究哺乳動物繁殖行為與雄激素的關系的報道有很多，但在禽類方面的較少，但這并不代表該技術在禽類中不適用，相反，該方法還存在相當大的優(yōu)越性，因為在哺乳動物，其排出的類固醇化合物主要存在于尿液中，而收集又相當困難，所以只能改為搜集糞便，雖然有一定的可行性，但相比之下，禽類的糞便和尿液是混在一起的，所以在收集和測量上更具有可操作性。Bercovitz等的工作也驗證了這一點，他們在

20、鳥類方面開展的一系列工作，為將這一技術在鳥類的繁殖研究中進行應用起了重要的推動作用25-26。陳玉燕等在1997年就繁殖季節(jié)與非繁殖季節(jié)的綠頭鴨(Anas platyyhynchos)的糞便中睪酮濃度變化進行了測定27。張雁云曾于2001年對籠養(yǎng)下黃腹角雉(Tragopancaboti)糞便中性激素的變化進行研究28。近些年來，從糞尿混合物中提取固醇化合物的方法已用于對多種野生鳥類的監(jiān)測研究，為這些鳥類的繁殖管理及保護起到了很好的指導作用。主要是家禽，野生鳥類較少。東北林業(yè)大學田秀華教授在近些年在這方面做了許多工作，其中對籠養(yǎng)丹頂鶴（Grus japonensis ）的研究發(fā)現(xiàn)，丹頂鶴繁殖期的

21、睪酮明顯高于非繁殖期，非繁殖期雄性丹頂鶴睪酮濃度平均水平維持在(84.81士27.35)ng/dl.且丹頂鶴繁殖期和非繁殖期糞樣中睪酮濃度水平存在顯著差異(P=0.021<0.05)29。在對籠養(yǎng)大鴇（Otis tarda）的研究中發(fā)現(xiàn)，雄性個體的游走和理羽行為發(fā)生的頻次與糞便中睪酮含量顯著相關(P<0.05)。其他行為與性激素含量無顯著相關30。2.2激素提取方法 關于從糞便中提取雄激素的方法，近十幾年來在Wasser的方法的基礎上不斷被加以改進、發(fā)展、變化,沒有形成一個固定的模式，而是根據(jù)不同動物的實際情況，盡量采取簡便高效、切實可行的提取方法。通過檢測動物糞便性激素來監(jiān)控、了

22、解動物的繁殖行為和生理機能。首先華盛頓大學的Risler等人創(chuàng)建了一個用于野生動物糞便荷爾蒙研究的方法并首次對豚尾猴(Macacane mestrina)的生殖激素進行了測定。該方法包括有糞便樣品的混勻、過濾、提取、葡聚糖凝膠提純等步驟。Risler用此方法提取了豚尾猴的糞便生殖激素,同時采集了豚尾猴的血樣,測量了血清的雌二醇(E2)和孕酮(P)，發(fā)現(xiàn)其數(shù)據(jù)與糞樣中的雌二醇和孕酮相關性很強。 Wasser等用Risler所創(chuàng)建的方法對舊大陸猴的糞便荷爾蒙進行了研究,他發(fā)現(xiàn)尿液被污染和糞便貯藏時間過長都會影響類固醇激素的準確性，但如加入乙醇則可消除這些影響，并且通過調節(jié)糞樣中的含水量可使食物中的

23、纖維對類固醇激素的影響減少到最低程度。后來，Wasser又再次改進了Risler的方法使用二氯甲烷并省去了層析。Brown等人在研究貓科動物的糞便荷爾蒙時，為消除致癌劑的使用,省去了使用二氯甲烷這一步，并在其它步驟上作了一些改動，提高了雌二醇和孕酮的提取率。李春旺等在研究麋鹿糞樣中性激素時，將Wasser等和陳玉燕等的方法改進后用來提取麋鹿糞樣中的激素，包括雄鹿的睪酮、雌鹿的孕酮、雌二醇和雌三醇。該方法比較簡便省時，僅包括混勻和提取兩個步驟。19992000年李春、魏輔文等對李春旺等的方法進行了進一步的改進,只使用甲醇和石油醚兩種有機溶劑提取小熊貓糞便中的睪酮、孕酮和雌二醇。這種方法將各種性激

24、素的提取步驟統(tǒng)一起來,使實驗更加省時簡便，同時也避免了強致癌物質二氯甲烷的使用。此外,Wasser的方法還被加以不同的改進,用于提取其它動物的糞便類固醇激素7。2.3 糞便中激素含量分析方法分析糞便中激素的含量，一般采用放射免疫分析法（RIA).該方法具有許多其它分析方法無可比擬的優(yōu)點。它既具有免疫反應的高特異性，又具有放射性測量的高靈敏度，因此能精確測定各種具有免疫活性的極微量的物質。應用范圍廣，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前至少已有300多種生物活性物質已建立了RIA。它幾乎能應用于所有激素的分析，當然也包括雄激素。但是該方法也存在一定的問題，如其靈敏度受方法本身工作原理的限制，對體內某些含量特別低的

25、物質尚不能測定。且由于放射免疫分析是競爭性的反應，被測物和標準物都不能全部參與反應，測得的值是相對量而非絕對量。還有一些研究表明利用皮質醇或皮質酮的特殊抗體產(chǎn)生的結果可能和實際含量不一致.最重要的是，該方法不能在一個樣本中同時檢測到所有的類固醇代謝物(例如，皮質醇、皮質酮和睪酮或雌二醇)。在近幾年，利用化學衍生技術來檢測自然界中痕量物質逐漸發(fā)展起來。利用高效液相色譜(HPLC)可以用一個提取物來測量糞便中所有的激素23。在對圈養(yǎng)狼的繁殖行為與性激素關系的研究中采用了該方法，彌補了RIA的缺陷，取得了不錯的效果，在今后的研究中值得借鑒10。將來，我們可以將已成型的方法加以改進以適合其他物種，尤其

26、是特種經(jīng)濟動物以及瀕危動物的繁殖生理的研究。參考文獻1 王建辰,章孝榮.動物生殖調控M.合肥:安徽科學技術出版社,1998.2 R.M.Rose,杜坤大.雄性激素與行為J.心理科學進展, 1983,3(03):521.3 Borg K E,Esbenshade K L,Johnson B H, Lunstra D D, Ford J J. Effects of sexual experience,season and mating stimuli on endocrine concentrations in adult ram J.Hormones and Behavior，1992,26:8

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