大豆异黄酮对雌性动物生殖系统的影响

丁浩　邓近平　范觉鑫　李丽立　孔祥峰

中图分类号：S816 文献标识码：A 文章编号：1001-0769（2014）05-0058-03

摘 要：大豆是人类膳食和畜禽饲粮中的主要蛋白质来源之一，其中富含大豆异黄酮等生物活性物质。近年来的研究表明，大豆异黄酮具有与哺乳动物内源性雌激素相似的化学结构，能与机体内的雌激素受体结合，发挥类雌激素作用和抗雌激素样作用。大豆异黄酮是否对雌性动物生殖系统产生促进作用，目前仍存在争议。本文从雌性动物生殖器官形态结构、发情周期和卵巢发育、生殖激素和繁殖性能等方面，系统综述和全面分析大豆异黄酮对雌性动物生殖系统的影响，为畜牧业中科学合理利用大豆异黄酮来提高畜禽的生殖性状提供科学依据。

关键字：大豆异黄酮；植物雌激素；雌性动物；生殖系统

基金項目：国家自然科学基金项目（31272462）。

作者简介：丁浩（1989.1- ），男，硕士研究生，研究方向为动物遗传育种与繁殖，E-mail：776469738@qq.com。

通信作者：邓近平（1963.4- ），男，研究员，研究方向为动物遗传育种与繁殖-母猪的繁殖调控，

E-mail：360437040@qq.com。

随着畜牧业的蓬勃发展，大豆作为蛋白质原料在畜禽饲料中得到了广泛应用。除了富含蛋白质外，大豆中还含有丰富的大豆异黄酮（Soybean isoflavones，SIF）、大豆多糖等生物活性成分。SIF是一种广泛存在于豆科植物子叶和胚轴中具有多酚结构的生物活性物质，主要包括大豆黄酮、染料木黄酮和黄豆黄素等。自从1974年匈牙利科学家将异黄酮类物质用作动物饲料添加剂之后，它们已经成为近年来畜牧业领域研究的热点。20世纪80至90年代大量的研究发现，异黄酮类物质有促进动物生长、提高动物生产力等功效[1]。在目前的畜牧生产中，SIF通常作为饲料添加剂用来提高畜禽的生产性能和产品品质；在医学方面，常用于抗肿瘤、抗溶血、抗氧化与抗病原菌等[2]，还可以提高机体的甲状腺激素水平[3]。由于SIF的结构与雌激素相似，具有类雌激素的双向调节作用，因此又被称为植物雌激素。虽然SIF是研究得最多、最深入的大豆成分之一，但人们对其安全性仍不甚了解，尤其是对其影响动物繁殖生理机能的机制缺乏深入研究。研究SIF对雌性动物繁殖性能的影响及其分子机制具有重要意义。当今社会很多因素会引起人类生殖能力的下降，对食物中所含的雌激素和类雌激素类物质食用过量很可能是直接隐患。SIF的类雌激素作用和抗雌激素样作用是否对雌性生殖系统产生毒副作用仍存在较大的争议，本文对近年来的国内外相关研究进展进行了系统综述，以期指导畜牧生产中SIF的科学合理使用。

1 SIF对雌性动物生殖器官形态结构的 影响

You等报道，在饲料中添加300 mg/kg的异黄酮类物质，可使雌鼠后代的阴门提早开张，但是添加800 mg/kg的异黄酮类物质会出现雌激素效应，使雌鼠后代表现为持续发情[4]。过量采食添加异黄酮类物质的饲料也会增加成年雌鼠子宫等生殖器官的重量[5]。Jovana的研究表明，为出生5或10 d的小鼠每天每千克体重补充5 mg染料木素，不影响小鼠的子宫重，但子宫有不正常增加的现象，说明子宫对雌激素的应答出现紊乱[6]；给出生5～10 d的小鼠每天每千克体重饲喂5 mg染料木素，不影响小鼠的卵巢重及卵巢上的卵泡数，但可显著降低卵巢中黄体的数目。于产后5～10 d给成年雌性小鼠饲喂添加异黄酮的饲料，会影响雌性后代的卵巢重量和卵泡大小[7]；也有研究表明，给新生儿暴露异黄酮可导致小鼠卵巢形态的改变[8]。

植物雌激素可能会对动物的生殖系统和生长发育造成不利影响，如诱发生殖障碍、肿瘤及其他病变。North报道，妊娠妇女经常食用豆制品，所生下的男婴尿道下裂发生率分别是对照组的3.67倍和3倍，推测可能是植物雌激素在体内与雌激素受体结合对男婴的生殖系统产生了负面影响[9]。

Newbold等人为出生1～5 d的雌性小鼠皮下注射50 mg/kg的GEN，雌性小鼠生长到18月龄时卵巢内的黄体缺失，并出现子宫内膜的增生[10]，并且子宫的病理变化随时间推移逐渐加剧[11]。体外研究显示，染料木黄酮对鼠卵母细胞的成熟作用、受精作用及胚胎发育的影响[12]，在体外成熟过程中用GEN处理卵母细胞，会导致植入母鼠后胚胎吸收的增加、胎盘和胚胎重量的减少，提示GEN对鼠的胚泡有毒性效应，且与胚泡随后的发育缺陷紧密相关[13]。

Delclos等人的研究表明，500 mg/kg的染料木黄酮和50 μg/kg的炔雌醇会对连续实验鼠产生相似的影响，包括减少体重、增加阴道张开以及改变幼年动物的发情周期[11]。在慢性中毒实验中，500 mg/kg的染料木黄酮可诱导肿瘤抑制基因的表达，炔雌醇能显著增加子宫损伤率（非典型局部肥大和鳞状转移瘤）[14]。

2 SIF对发情周期和卵巢发育的影响

动物的发情周期是动物机体下丘脑-垂体-卵巢轴通过分泌多种激素协同作用的结果。SIF特别是染料木素对动物的发情周期会产生一定的副作用。Jefferson等人的研究表明，利用染料木素处理新生期小鼠，可剂量依赖性地显著延长小鼠的发情期，说明这些小鼠的发情周期被破坏[15]；以12.5、25、50或100 mg/kg的染料木素处理SD大鼠，导致正常发情周期大鼠的数量减少[16]；Tom则得到动物发情期延长的结果，即以染料木素处理雌性大鼠，发现9只中有6只表现为发情期延长，而另外3只表现为持续发情[17]；Bateman的研究结果则表明，利用染料木素处理的雌性大鼠，少于30 %的表现为正常的发情周期，多于70 %的表现为持续发情或不发情[18]。

Jefferson使用10 mg/kg的染料木素处理雌性大鼠，发现大鼠出生24 d时卵巢中多卵子卵泡的数量显著增加[19]。给小鼠口服染料木素可显著增加出生后19 d小鼠卵巢中多卵子卵泡的数目。给CD-1和C57B1/6小鼠皮下注射染料木素，可剂量依赖性地增加卵巢中多卵子卵泡的数目，高剂量组小鼠几乎都有多卵子卵泡[20]。同时，给CD-1[19]和C57B1/6[8]小鼠口服染料木素后，也发现卵巢中有多卵子卵泡的存在，说明染料木素对卵巢的生物学活性不随补给途径的改变而改变。以染料木素处理缺失Erα的新生期小鼠会诱发多卵子卵泡，而在缺失Erβ小鼠则不会诱发，说明染料木素诱导多卵子卵泡是通过与ERβ结合而发挥雌激素效应的[19]。

哺乳动物的卵子在出生前即完成了第一次的减数分裂。在出生时，小鼠拥有大的卵子簇，卵子通过细胞内桥相连。这些卵子簇在出生后第一周分离开成为单独的卵子并被颗粒细胞保围起来形成原始卵泡。以50 mg/kg的染料木素处理出生后1～5 d的小鼠，可抑制其卵巢的分化，卵巢中大量卵子仍通过细胞间的桥梁相连[21]。另外，体内外实验均表明，染料木素暴露能直接抑制卵母细胞巢裂解和原始卵泡募集[22]。在出生1～5 d给予50 mg/kg的染料木素处理，可导致4月龄时黄体完全缺失，且排卵停止[15]；在小鼠饮水中添加染料木素，可导致小鼠卵子成熟减少[23]。SIF同时可以影响卵巢的结构和排卵功能。Jefferson的研究发现，低剂量的GEN能促进卵巢排卵的发生，而高剂量的GEN反而對超数排卵呈现出抑制作用[20]。

3 SIF对雌性动物生殖激素的影响

在动物的生殖系统中生长轴激素起着很重要的调节作用，尤其是GH和IGF-1。李万里[24]等人研究发现，用SIF治疗卵巢切除大鼠，其骨内膜中IGF-N和IGF-N mRNA的表达水平均有所增加。Bateman的研究提示，利用染料木素处理新生大鼠，能抑制成年期大鼠GnRH的活性，且ER-α在这一过程中起核心作用，这可能是染料木素影响动物发情的主要原因[18]。下丘脑KISS/GPR54信号通路是调控GnRH合成和分泌的重要因素，Todd的研究表明，给大鼠饲喂10 mg/kg的染料木素后，伴随着下丘脑AVPV和ARC核中KISS阳性神经纤维数目的减少，成年雌性大鼠下丘脑AVPV核中的KISS-ir消失[25]。

对垂体和卵巢的研究表明，利用染料木素处理新生大鼠，可改变垂体对GnRH的应答能力，高水平的染料木素导致GnRH刺激后垂体LH分泌水平降低。给奶牛饲喂高水平大豆日粮可能导致发情周期紊乱，且在妊娠早期出现多种卵巢功能障碍[26]，这可能是因为日粮中的植物雌激素抑制了促黄体素的分泌，从而引起孕酮减少，导致母猪的流产率升高。非致毒剂量的染料木素能显著降低猪颗粒细胞孕酮的合成，这一过程是通过降低3β-HSD基因的表达实现 的[27]。

性激素水平及其受体的表达是维护生殖器官发育和正常生殖机能的决定性因素。王根林报道，SIF在动物体内是以雌激素的受体为中介，既能影响下丘脑促性腺激素释放激素的水平，也会影响垂体受体基因的表达[28]。目前的研究发现，饲料中添加SIF可以刺激初情期前母鼠阴道的开张，降低65日龄时血清雌激素含量，并在饲喂8周后影响子宫间质和腺上皮上雌激素受体的表达分布。Richter用不同浓度的染料木黄酮和黄豆苷元处理人体胎盘滋养层细胞，可显著减少这些细胞中孕酮和绒毛膜促性激素的产生及细胞增殖。Dang等人研究了1～10 mM的黄豆苷元对猪卵母细胞细胞核及细胞质的成熟作用和对卵丘细胞生成类固醇活性的影响[29]。在体外培养24～48 h显著抑制了卵丘细胞孕酮的分泌，但对雌激素的分泌却没有任何诱导效应[30]。

4 SIF对雌性动物繁殖性能的影响

4.1 SIF对繁殖力的影响

染料木素能使生长期动物表现为低繁殖力或不育。Nagao研究证实，给新生大鼠100 mg/kg·d的染料木素，会影响大鼠的生育力[16]。Jefferson给雌性小鼠补充0.5或5 mg/kg·d的染料木素，发现6月龄时两个处理组小鼠均表现为生育健康后代的能力显著下降，可能是因为染料木素导致小鼠子宫重配胎着床位点减少，且存在胚胎的吸收[15]。Chan的研究表明，染料木素可导致小鼠体外受精率降低及早期胚胎发育受损[23]。导致上述结果的另一个原因可能是，子宫对雌激素刺激缺少适当的应答，因为当使用己烯雌酚处理小鼠时，其血清中的雌二醇、孕酮和睾酮水平均无变化。在成年雌鼠怀孕期间饲喂异黄酮类物质会导致成活率的下降和畸形的产生[31]。

尹艳云等研究表明，在成年雌鼠的妊娠期间饲喂含400 mg/kg的SIF饲料会显著影响其雌性后代的初次发情期、血液雌激素浓度、生殖器官发育等性状，但在未妊娠期间长时间饲喂添加SIF的饲料却对后代的各项指标均无显著差异，说明在非妊娠期间饲喂含适当剂量以下的SIF饲料不会对小鼠的后代造成显著影响[32]。目前小鼠饲料中的蛋白含量为 18 %～25 %，而大豆原料中SIF的含量大约为2 000 mg/kg[33]，饲料中的蛋白质一般是由大豆原料来提供的，这样饲料中的SIF含量就会远远超过400 mg/kg，进而会影响到后代的生殖生理性状。

4.2 SIF对泌乳力的影响

刘根桃等试验显示，在经产二花脸母猪分娩的第1～45 d期间在饲料的日粮中添加 5 mg/kg的SIF，可极显著提高母猪产后第5 d的泌乳量，并且促进了仔猪的生长和母猪的再次发情[34]。刘根桃等在妊娠母猪产前一个月开始在饲料中添加5 mg/kg的SIF，直至产后一周停止，经产母猪在分娩后第10和20 d的泌乳量分别显著提高了10.57 %和14.67 %[15]，所产仔猪出生窝重和20日龄窝重也显著提高。韦习会等人在大约克夏母猪和二花脸母猪上的研究也得出了相似的结论[35]。

4.3 SIF对产蛋量的影响

周玉传等研究结果表明，添加SIF的鸭饲料降低了产蛋初期浙江绍兴方鸭的产蛋性能，而提高了产蛋后期的产蛋性能；SIF能显著提高产蛋后期浙江绍兴鸭的产蛋性能，并且表现出剂量效应，SIF的适宜添加量为5 mg/kg[36]。总而言之，在饲料中添加适量的SIF，可以提高产蛋鸭和蛋鸡的产蛋性能、促进卵泡的发育。

5 小结与展望

SIF对雌性动物的生殖系统具有双向调节作用，饲喂不同剂量的SIF会对雌性动物的生殖器官和繁殖性能产生不同程度的影响。合适剂量的SIF具有类雌激素作用，可改变新生动物卵巢和子宫的发育，进而影响动物的发情周期和孕育过程；过量饲喂SIF会导致动物出现发情延缓、胚胎丢失和不孕等症状。目前关于SIF影响生长期雌性动物繁殖性能的研究还比较缺乏，其对动物发情周期的调控作用也有待深入研究。所以，研究SIF对雌性动物生殖系统的影响也成为了重中之重，这可为畜牧业中利用SIF提高畜禽的繁殖性能提供科学依据。

□□参考文献：（36篇，略）