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目的:本文旨在探讨胰岛素样生长因子结合蛋白5(insulin-like growth factor-binding protein-5,IGFBP-5)及其mRNA在不同发育阶段的雌性SD大鼠生殖轴上表达的规律,以及侧脑室注射IGFBP-5对雌性大鼠初情期启动时间、生殖相关基因表达、生殖激素水平、和产仔性能的影响,为动物初情期调控提供科学的理论依据。方法:首先运用免疫荧光和RT-qPCR分析IGFBP-5及其mRNA在雌性大鼠不同发育阶段(幼年期、初情期前、初情期和成年期)生殖轴上的表达变化。继而将不同剂量IGFBP-5(1μg/kg,n=6和2μg/kg,n=6)和生理盐水(对照组,n=6)侧脑室注射于初情期前(25d,n=18)雌性大鼠下丘脑中,分别于大鼠阴门开启时以及对照组阴门开启且试验组匹配相应日龄时处死,采取下丘脑、垂体、卵巢和血清。RT-qPCR检测生殖轴上生殖相关基因转录水平变化,ELISA检测血清生殖激素浓度,组织学切片观察卵巢显微结构并统计各级卵泡和黄体数,记录阴门开启(vaginal opening,VO)时间和发情周期的变化,并于成年时配种,统计窝产仔数、初生体重和雌雄比例。最后将IGFBP-5(25ng/m L,50ng/m L)添加到原代下丘脑细胞中,RT-qPCR检测生殖相关基因水平,蛋白质免疫印迹分析(Western Blot,WB)AKT-mTOR蛋白的表达变化。结果:(1)Igfbp-5 mRNA在不同发育阶段雌性大鼠下丘脑、垂体和卵巢均有表达。在下丘脑,Igfbp-5 mRNA转录水平在幼儿期最高(P<0.05),初情期前(28d)降至最低(P<0.05)。在垂体中,幼儿期到成年期均未发现显著差异(P>0.05)。在卵巢中,幼儿期Igfbp-5 mRNA转录水平最高(P<0.01),而在初情期前(21d)和成年期显著低于初情期前(28d)和初情期(P<0.01)。免疫荧光显示IGFBP-5在大鼠大脑背侧的压部后无颗粒细胞皮质(retrosplenial agranular cortex,RSA)、第一运动皮质(primary motor cortex,M1)、第二运动皮质(secondary motor cortex,M2)和初级躯体感受皮质(primary somatosensory cortex,S1)均有分布,在幼儿期时IGFBP-5荧光强度最高(P<0.01),在初情期时显著降低(P<0.05);在下丘脑中,IGFBP-5主要分布在弓状核(arcuate nucleus,ARC)、正中隆起(median eminence,ME)和视上核以及视上交叉(supraoptic nucleus retrochiasmatic part&supraoptic decussation,SOR&SOX),腺垂体以及卵巢的卵泡膜细胞、颗粒细胞和间质中,且初情期大鼠ARC和SOR&SOX中,IGFBP-5荧光强度显著降低(P<0.05)。在腺垂体中,IGFBP-5荧光强度在初情期时极显著降低(P<0.01),在成年期达到最低水平(P<0.01)。在初情期前(28d)时,卵巢中IGFBP-5荧光强度比幼儿期极显著升高(P<0.01),但在初情期时极显著降低(P<0.01)。(2)侧脑室注射IGFBP-5后,1μg/kg组(P<0.05)和2μg/kg组(P<0.01)大鼠阴门开启时间显著迟于对照组。(3)侧脑室注射IGFBP-5于雌性大鼠下丘脑后,所有大鼠阴门开启时,与对照组相比,1μg/kg IGFBP-5极显著降低了下丘脑Gnrh和Igf-1 mRNAs(P<0.01)以及垂体中FshβmRNA(P<0.01)转录水平,2μg/kg组的垂体中FshβmRNA水平也显著降低(P<0.05),但两种剂量组中下丘脑Igf-1和其受体mRNA转录水平没有显著差异(P>0.05)。在垂体和卵巢中,Igfbp-5、Igf-1和Igf-1r mRNA转录水平均无显著差异(P>0.05)。1μg/kg组和2μg/kg组血清中E2、FSH和LH浓度均显著低于对照组(P<0.05),2μg/kg组P4(P<0.05)和IGF-1(P<0.01)浓度显著降低。卵巢形态学结果显示,1μg/kg组卵巢重量显著降低(P<0.05),但卵巢的横径、纵径、横周长和纵周长没有差异(P>0.05)。2μg/kg组卵巢重量和大小与对照组相比没有显著差异(P>0.05)。另外,对照组、1μg/kg组和2μg/kg组卵巢均有原始卵泡,初级卵泡、次级卵泡和黄体。与对照组相比,侧脑室注射1μg/kg和2μg/kg IGFBP-5,大鼠卵巢中初级卵泡数量较多(P<0.05),1μg/kg组卵巢中黄体数较少(P<0.05),2μg/kg组卵巢中的黄体数略少于对照组(P=0.052),次级卵泡数无显著差异(P>0.05)。(4)侧脑室注射2μg/kg IGFBP-5后,在对照组阴门开启且2μg/kg组匹配相应对照组日龄时,与对照组相比,2μg/kg IGFBP-5显著降低下丘脑Gnrh和Igf-1r mRNA转录水平(P<0.05),Tgf-?mRNA转录水平降低(P=0.054),垂体中Igf-1mRNA水平极显著降低(P<0.01),但下丘脑Igf-1、Kiss-1、Rfrp-3、Akt-1、Mtor mRNA转录水平和垂体中Igf-1r、Fshβ和LhβmRNA以及卵巢中Igfbp-5、Igf-1和Igf-1r mRNA与对照组相比均无显著性差异(P>0.05)。血清中P4浓度显著降低(P<0.05),FSH、LH和IGF-1浓度极显著降低(P<0.01),但E2浓度差异不显著(P>0.05);卵巢的重量、横径、纵径、横周长和纵周长在组间没有差异(P>0.05)。组织学观察到对照组和2μg/kg组卵巢均有原始卵泡,初级卵泡、次级卵泡。2μg/kg组初级卵泡和次级卵泡数量多于对照组(P<0.05),2μg/kg组卵巢黄体极少(P<0.01)。另外,大鼠发情周期和产仔性能均无影响(P>0.05)。(5)原代下丘脑神经元添加IGFBP-5后,Kiss-1和Igf-1 mRNA转录水平显著降低(P<0.05),Gnrh、Igf-1r、Rfrp-3、Akt-1、Mtor mRNA转录水平变化不显著(P>0.05);但AKT和mTOR总蛋白表达极显著增加(P<0.01)。结论:(1)IGFBP-5在不同发育阶段雌性大鼠的下丘脑、垂体、卵巢上均有分布,Igfbp-5 mRNA转录水平在下丘脑和卵巢中随发育变化而改变。(2)IGFBP-5延迟雌性大鼠初情期启动,影响下丘脑Igf-1mRNA,Gnrh-1 mRNA和垂体FshβmRNA转录水平,降低血清中E2、P4、FSH、LH和IGF-1浓度,延缓了卵泡的发育进程,但不影响发情周期和产仔性能。(3)体外添加IGFBP-5降低下丘脑神经细胞Kiss-1和Igf-1 mRNA转录水平,促进AKT和mTOR的表达。