光周期和外源性褪黑素对雄性珍珠鸡睾丸形态及类固醇合成、褪黑素受体和抗氧化防御相关基因表达的交互效应

《BMC Veterinary Research》：Exogenous melatonin and photoperiodic regulation of melatonin membrane receptors, steroidogenesis and testicular histomorphology in sexually mature guinea fowl (Numida meleagris)

摘要

背景

鸟类的季节性繁殖由光周期和褪黑素通过受体介导的信号通路进行调节。然而，对于盔冠珍珠鸡（Numida meleagris）等家禽物种，二者对睾丸类固醇合成通路、褪黑素受体表达以及抗氧化防御相关基因表达的综合效应仍知之甚少。本研究调查了光周期和外源性褪黑素对性成熟雄性珍珠鸡睾丸形态及与类固醇合成通路、雄激素信号传导、褪黑素受体表达和抗氧化防御相关基因转录表达的交互效应。

结果

将六十只性成熟雄性珍珠鸡（10–12月龄）随机分配至六个实验组（每组n?=?10），分别暴露于对照[12 L:12D]、短日照[8 L:16D]或长日照[16 L:8D]光周期条件下，有无每日肌肉注射褪黑素（1 mg/体重）处理，持续八周。定量实时PCR结果显示，类固醇合成、雄激素信号传导、褪黑素受体及抗氧化防御相关转录本受光周期和褪黑素的双重调控。在长日照条件下，类固醇急性调节蛋白（StAR）和细胞色素P450侧链裂解酶（Cyp11a1/P450_scc）的转录水平显著下降，特别是在褪黑素处理组中。类似地，褪黑素受体亚型（Mel-1α和Mel-1β）的表达在长日照条件下经褪黑素处理后降低。3β-hsd表达随光周期变化，而Cyp19a1（芳香化酶）的表达则始终被褪黑素抑制。Ar mRNA表达在长日照条件下升高，但在短日照暴露下被褪黑素降低。在抗氧化防御相关基因中，Sod和Gpx的表达在各处理组间无显著变化，而Cat的表达在未接受褪黑素处理的鸟类中显著高于接受褪黑素处理的鸟类（P?<?0.01）。组织学检查显示，在长日照[16 L:8D]光周期加褪黑素处理的鸟类中，睾丸出现Leydig细胞肥大，其特征为细胞排列紧密、细胞核突出、胞质颗粒致密以及胞质内脂滴显著增多。

结论

光周期和外源性褪黑素交互影响珍珠鸡的Leydig细胞形态，并调节睾丸中与类固醇合成、雄激素信号传导、褪黑素受体和抗氧化防御相关的基因表达。这些发现为光周期调节鸟类繁殖的分子响应提供了新的见解，并确认褪黑素是睾丸对季节性光周期变化的重要调节因子。因此，对光周期和褪黑素的策略性调控可能有助于在变化的环境光照条件下影响珍珠鸡的繁殖性能。

图形摘要