综述：季节性繁殖动物生殖效率的分子通路：提高驴生育力的前景与启示
《Frontiers in Veterinary Science》：Molecular pathways affecting reproductive efficiency in seasonal breeders: prospects and implications for improving fertility in donkeys
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时间：2025年10月15日
来源：Frontiers in Veterinary Science 2.9
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本文系统综述了季节性繁殖动物（特别是驴）生殖效率的分子调控机制，重点探讨了下丘脑-垂体-性腺（HPG）轴、褪黑素信号通路、KNDy神经元、AMPK-mTOR能量感应通路、氧化应激及催乳素通路等关键分子通路在生殖季节调控中的作用，并提出了通过光周期调控、营养干预和辅助生殖技术（ART）提高驴生育力的具体策略。
季节性繁殖动物生殖效率的分子通路：提高驴生育力的前景与启示
季节性繁殖动物的生殖活动受到环境因素的精确调控，其中光周期是最重要的信号之一。作为典型的季节性繁殖动物，驴的生殖效率受到多种分子通路的精细调控。这些通路共同构成了一个复杂的网络，确保繁殖活动在环境条件最适宜的时候进行。
下丘脑-垂体-性腺轴调控
下丘脑-垂体-性腺（HPG）轴是哺乳动物生殖调控的核心系统。在驴等季节性繁殖动物中，HPG轴的功能受到光周期的显著影响。促性腺激素释放激素（GnRH）以脉冲方式分泌，调控黄体生成素（LH）和卵泡刺激素（FSH）的释放，进而影响性腺功能。
在长日照季节，褪黑素分泌减少，HPG轴被激活，生殖活动开始。相反，在短日照季节，持续的褪黑素高水平会抑制HPG轴功能，导致生殖静止。这种调控机制确保了后代在资源最丰富的季节出生，提高了生存率。
褪黑素信号通路的光周期调控
褪黑素作为光周期信号的关键中介，在季节性繁殖调控中发挥着核心作用。视网膜感知光信号后，通过视网膜下丘脑束传递至视交叉上核（SCN），最终影响松果体分泌褪黑素。
在驴等长日照繁殖动物中，长日照条件下褪黑素分泌减少，解除对HPG轴的抑制，启动生殖活动。这一过程涉及复杂的分子机制，包括生物钟基因（如BMAL1、CLOCK、Per、Cry）的节律性表达，以及甲状腺激素（T3）代谢的调控。
KNDy神经元的关键作用
位于下丘脑弓状核的KNDy（kisspeptin-neurokinin B-dynorphin）神经元是GnRH脉冲分泌的重要调节器。这些神经元共同表达kisspeptin、神经激肽B（NKB）和强啡肽（Dyn），通过自反馈机制精确调控GnRH的脉冲分泌。
在繁殖季节，KNDy神经元活性增强，促进kisspeptin释放，激活GnRH神经元。而在非繁殖季节，褪黑素通过抑制KNDy神经元活性，降低GnRH分泌，导致生殖静止。这一机制在驴的生殖季节转换中发挥着关键作用。
能量感应与代谢调控
生殖活动需要大量能量投入，因此能量状态直接影响生殖功能。AMP活化蛋白激酶（AMPK）和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）作为细胞能量传感器，在生殖调控中扮演重要角色。
当能量不足时，AMPK被激活，抑制mTOR信号通路，减少生殖活动以保存能量。相反，在能量充足时，mTOR信号通路激活，促进卵泡发育、类固醇激素合成和排卵。这种能量感应机制确保了生殖活动只在代谢状态允许的情况下进行。
氧化应激与细胞凋亡
氧化应激是影响生殖功能的重要因素。适量的活性氧（ROS）在卵泡破裂、精子获能等生理过程中发挥信号作用，但过量的ROS会导致脂质、蛋白质和DNA损伤，引发细胞凋亡。
在驴的生殖组织中，氧化应激水平呈现季节性变化。繁殖季节需要适度的ROS信号支持生殖过程，而非繁殖季节过度的氧化损伤会加速卵泡闭锁和精子活力下降。抗氧化治疗和营养干预有助于维持氧化还原平衡，提高生殖效率。
催乳素的季节性调控
催乳素（PRL）在季节性繁殖动物中呈现明显的季节变化模式，春季和夏季分泌量最高，秋冬季最低。这种节律性分泌受到光周期通过褪黑素信号的调控。
催乳素不仅参与生殖调控，还影响换毛、代谢适应等季节性生理变化。在驴中，催乳素与促性腺激素之间存在复杂的相互作用，共同协调生殖活动与能量分配的年度周期。
辅助生殖技术的应用前景
针对驴的生殖特点，辅助生殖技术（ART）展现出广阔的应用前景。人工授精、胚胎移植、精子玻璃化冷冻等技术正在不断优化。特别是精子玻璃化冷冻技术的改进，显著提高了精子保存质量和受孕率。
同时，子宫内膜健康的精准评估、代谢疾病的有效管理以及品种特异性参考值的建立，都将为提高驴的生殖效率提供重要支持。这些技术的应用不仅有助于提高养殖效益，也对濒危马科动物的保护具有重要意义。
分子通路的研究为理解驴等季节性繁殖动物的生殖调控提供了深入见解。通过光周期管理、营养干预、抗氧化治疗和辅助生殖技术的综合应用，可以有效提高生殖效率，推动养殖业的可持续发展。未来研究应继续深入探索驴特有的分子调控机制，为精准育种和物种保护提供更多科学依据。
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