提升睾酮和雄烯二酮水平对日本鹌鹑胚胎发育的性别依赖性影响研究

这篇研究通过注射睾酮(T)和雄烯二酮(A4)探究了禽类胚胎发育中母源性类固醇激素的调控机制。实验发现，在孵化初期(第0天)注射A4+T会暂时性降低雌性胚胎的眼径和腿长，并减少雄性胚胎质量；而双重激素处理(第0和6天)则使胚胎喙和翅膀更大但质量减轻。研究揭示了胚胎生长对孵化早期A4和T升高的性别与结构特异性响应，为理解母源性激素编程的时空敏感性提供了新见解。

　　

引言

脊椎动物生长速率可能受母源性类固醇调控，但禽类卵内单一激素注射研究结果存在矛盾。这或与卵黄中多种激素自然关联性、关键发育时期暴露差异或胚胎代谢速率有关。本研究通过在日本鹌鹑(Coturnix japonica)受精卵孵化起始(第0天)和/或第6天注射生理水平的A4和T混合物，系统评估了胚胎尺寸(第6和15天)、心率(第9、12、15天)及卵黄27种类固醇浓度(第0、1、6、7、15天)的变化。

材料与方法

实验采用商业养殖场提供的122枚受精卵，随机分为四组：油-油对照、油-激素、激素-油、激素-激素双重处理。注射剂量为A4(140 ng)和T(26 ng)的10 μL油溶液，相当于自然浓度的两倍标准差。通过液相色谱-质谱(LC-MS-MS)分析卵黄激素，采用CHD1基因标记鉴定胚胎性别，使用非侵入性心电监测记录心率。

结果

胚胎尺寸与性别差异

第6天胚胎尺寸显示激素注射与性别的显著交互作用：

• 雌性激素组眼径比对照组减小0.2 mm

• 雄性激素组质量降低15%

• 雌性胚胎翅膀比雄性长4.9%(0.2 mm)

第15天数据显示：

• 双重激素处理组喙长增加7.7%(0.39 mm)

• 翅膀延长2.1%(0.46 mm)

• 但质量比对照组减轻6.9%

心率与代谢

激素处理未显著改变胚胎心率(平均220±15 bpm)，提示代谢率未受影响。

卵黄激素动态

尽管注射A4+T：

• 24小时后未检测到卵黄T或A4浓度升高

• 11种检测激素浓度随孵化进程普遍下降

• 未发现向雌激素或乙胆烷醇酮的显著转化

讨论

本研究揭示了三个关键发现：

1. 时间窗口效应：第0天注射比第6天更显著影响早期生长，可能与胚胎5-6日龄时性腺启动有关

2. 性别二态性：雌性对A4+T更敏感，可能源于性染色体差异的受体分布

3. 快速代谢现象：注射激素24小时内即被代谢，支持"胚胎抵抗假说"(Paitz et al. 2011)

特别值得注意的是，双重激素处理产生的"更长喙翅但更轻质量"表型，可能反映骨骼与软组织生长的解耦效应。这与斑椋鸟(Sturnus unicolor)研究中发现的A4与T拮抗作用(Muriel et al. 2013)形成有趣对比。

展望

未来研究应关注：

• 胚胎外膜(如卵黄囊)中雄激素受体的时空表达

• 注射激素在胚胎组织的实际生物利用度

• 孵化后生长轨迹与行为表现的长期追踪

这些发现为理解母源激素编程的进化意义提供了新视角，特别是在禽类繁殖策略与环境适应方面。