成年产蛋鸡（Gallus gallus domesticus）中甲状腺激素脱碘酶的表达谱

《Poultry Science》：Expression profile of thyroid hormone deiodinases in the adult laying hen ( Gallus gallus domesticus)

本研究通过实时定量PCR分析96周龄成年母鸡组织中DIO1、DIO2、DIO3的mRNA表达，发现DIO3在卵巢颗粒层表达最高，DIO1在肝、肾、小肠中表达最高，DIO2在肝和垂体中表达最高，揭示了脱碘酶在维持组织特异性甲状腺激素稳态中的作用。

　　这项研究聚焦于成年母鸡体内三种碘甲状腺原氨酸脱碘酶（DIO1、DIO2 和 DIO3）的mRNA表达情况，探讨了这些酶在不同组织中的分布及其对甲状腺激素（TH）代谢的调控作用。研究采用实时定量PCR（RT-qPCR）技术，结合特异性TaqMan探针，对96周龄的母鸡多个组织样本进行了分析。研究对象包括下丘脑、垂体、甲状腺、肺、心脏、胃、小肠、脾、胰腺、骨骼肌、脂肪组织、皮肤以及生殖系统（RS）等，其中生殖系统部分特别关注了卵泡的不同层次（包括卵泡外膜层和颗粒细胞层）以及输卵管的不同段落（包括漏斗部、峡部、子宫部、蛋壳腺和阴道）。研究结果揭示了这些脱碘酶在不同组织中的表达模式，反映了它们在维持局部和全身TH稳态中的重要作用。

在所有组织中，三种脱碘酶均表现出一定的表达水平，但其分布具有高度的组织特异性。研究发现，DIO1在肝脏中的表达水平最高，其次是肾脏和小肠，这表明肝脏和肾脏在TH的转化过程中扮演着关键角色。肝脏不仅是TH转化的主要场所，还通过DIO1将T4转化为T3，为全身循环提供活性激素。同时，肝脏中的DIO1表达也间接影响了肾功能，如钠的重吸收、肾小球滤过率、肾素-血管紧张素系统的调节、肾小管功能以及电解质平衡。这些发现进一步支持了肝脏在TH代谢中的核心地位。

相比之下，DIO2在肝脏和垂体中的表达最为显著。在垂体中，DIO2的表达可能与维持下丘脑-垂体-甲状腺轴的稳态有关，通过局部T3的产生抑制促甲状腺激素（TSH）的分泌。在下丘脑中，DIO2与T3和T4的转运蛋白共同作用，调节T3的局部浓度，从而影响神经元的活动。此外，DIO2在输卵管中的漏斗部和蛋壳腺中也表现出较高的表达，这可能与T3对平滑肌收缩的调控有关，从而确保卵子在排卵时能够被正确捕获。同时，T3在蛋壳形成过程中对ATP合成和钙离子的主动运输具有重要影响，因此在蛋壳腺中的高表达可能反映了其对能量需求的适应性。

研究还发现，DIO3在卵巢中的表达显著高于甲状腺组织，尤其是在排卵前的卵泡颗粒细胞层中，其表达水平达到最高。这种高度特异性的表达模式表明，DIO3在卵巢功能中可能发挥着至关重要的作用。特别是在排卵前的卵泡中，DIO3的高表达可能有助于调节局部TH的浓度，防止过量的TH信号对卵泡发育造成干扰。这可能与维持卵泡发育的正常进程以及防止卵泡退化有关。此外，DIO3在肝脏和肾脏中的表达水平也较高，尤其是在胚胎发育的最后阶段，其表达水平下降，这一现象可能与胚胎发育后期对T3的需求增加有关。

从整体来看，脱碘酶的表达模式与母鸡的生理功能密切相关。肝脏作为TH代谢的核心器官，不仅在T3的生成中起着重要作用，还通过调节TH的浓度支持多种生理过程，如脂质代谢和卵黄生成。肾脏中DIO1的高表达则有助于维持电解质平衡和肾功能，而肠道中的DIO1和DIO3表达可能反映了其在维持肠道上皮细胞更新和消化系统健康中的重要性。在脑部，DIO2的高表达可能与维持神经元功能和发育有关，特别是在下丘脑和垂体中，其表达水平与TH的局部反馈机制密切相关。此外，输卵管中DIO2的表达也提示了TH在生殖系统中的重要作用，尤其是在卵子捕获和蛋壳形成过程中。

值得注意的是，本研究首次在成年母鸡的生殖系统中发现脱碘酶的表达，特别是卵巢中颗粒细胞层的高表达。这为理解TH在生殖过程中的作用提供了新的视角。卵巢是TH作用的重要靶器官，其表达水平的差异可能反映了TH在不同阶段的调控需求。例如，在排卵前的卵泡中，DIO3的高表达可能有助于维持适当的TH浓度，从而支持卵泡的正常发育和卵子的成熟。同时，DIO3的表达可能还参与了对母体TH向卵子转移的调控，防止过量的TH对卵子造成负面影响。

本研究的发现不仅拓展了对脱碘酶在鸟类中功能的认识，也为进一步探索TH在维持母鸡生殖健康和生理功能中的作用提供了基础。此外，这些结果可能对畜牧业中的育种和饲养管理具有实际意义，例如通过调控TH水平来优化蛋鸡的生产性能。同时，研究还揭示了脱碘酶表达的组织特异性，这可能对理解TH在不同组织中的作用机制具有重要价值。例如，在肝脏中，DIO1和DIO2的高表达可能表明其在维持全身TH稳态中的关键作用，而在肠道中，DIO1和DIO3的表达则可能与肠道上皮细胞的更新和消化功能有关。

研究结果表明，脱碘酶的表达不仅受到激素水平的影响，还可能受到环境因素和营养状况的调控。例如，寒冷环境可能增强DIO2在骨骼肌中的活性，而高温环境则可能促进DIO3在肝脏和肾脏中的表达，以减少TH的过度激活。此外，营养状况的变化也可能影响脱碘酶的表达水平，例如禁食可能导致肝脏中DIO1活性的下降，进而影响T3的生成和代谢。这些发现提示，TH的代谢可能是一个动态过程，受到多种内外因素的共同调控。

本研究的另一个重要发现是，DIO3在排卵前卵泡的颗粒细胞层中表现出极高的表达，这可能与维持卵泡发育过程中的TH浓度有关。TH在卵泡发育中的作用可能包括促进卵泡细胞的分化、调控卵泡的生长和成熟，以及影响卵子的质量。DIO3的高表达可能通过抑制TH的活性，确保卵泡在发育过程中不会因TH的过量而发生异常，从而维持正常的生殖功能。这一发现为理解TH在卵泡发育中的作用机制提供了新的证据，并可能对生殖障碍的预防和治疗具有重要意义。

此外，研究还指出，脱碘酶的表达在不同发育阶段存在差异。例如，在胚胎发育的最后阶段，肝脏中DIO3的表达水平下降，这可能与胚胎发育后期对T3的需求增加有关。而在成年母鸡中，DIO3在卵巢中的高表达可能反映了其在维持生殖功能中的持续需求。这些差异表明，脱碘酶的表达不仅受到发育阶段的影响，还可能受到特定生理需求的驱动。

本研究的结论强调了脱碘酶在维持TH稳态中的组织特异性作用。肝脏、肾脏、肠道和脑部等组织中的脱碘酶表达水平不同，反映了它们在TH代谢中的不同角色。例如，肝脏和肾脏中的高表达可能与TH的全身代谢有关，而肠道中的高表达则可能与局部T3的生成和代谢有关。脑部中的高表达则可能与TH对神经系统的调控有关，特别是在下丘脑和垂体中，DIO2的表达水平可能对维持神经元功能和发育至关重要。

总体而言，这项研究为理解TH在成年母鸡体内的代谢和功能提供了重要的数据支持。脱碘酶的表达模式不仅反映了它们在不同组织中的生理作用，还揭示了TH在维持母鸡生理功能中的多方面影响。这些发现对于进一步探索TH在鸟类中的作用机制、优化畜牧业生产以及理解TH相关疾病的发病机制具有重要意义。同时，研究还为后续的分子生物学和生理学研究提供了新的方向，例如探讨脱碘酶在不同组织中的具体作用机制，以及其在疾病状态下的表达变化。