《Animal Reproduction Science》:Combined hCG and ketoprofen treatment improves dairy cow pregnancy rates through proposed complementary mechanisms: luteal metabolic reprogramming and endometrial PGF2α suppression
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•在TIA(定时人工授精)后联合使用hCG(人绒毛膜促性腺激素)和酮咯酸能显著提高奶牛的妊娠率。•hCG联合酮咯酸处理与血清中不饱和脂肪酸生物合成通路上调有关。•酮咯酸在牛子宫内膜上皮细胞中将LPS(脂多糖)诱导的PGF?α(前列腺素F?α)分泌减少了36%。•酮咯酸下调了P
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在TIA(定时人工授精)后联合使用hCG(人绒毛膜促性腺激素)和酮咯酸能显著提高奶牛的妊娠率。
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hCG联合酮咯酸处理与血清中不饱和脂肪酸生物合成通路上调有关。
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酮咯酸在牛子宫内膜上皮细胞中将LPS(脂多糖)诱导的PGF?α(前列腺素F?α)分泌减少了36%。
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酮咯酸下调了PTGS2、PLA2G4A、PTGFR、VEGFA、STAR和CYP11A1的基因表达。
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提出的机制涉及早期妊娠期间的黄体支持及减少黄体溶解。
引言
研究人员目前正在设计新的方法来最大限度地减少奶牛在授精或胚胎移植期间妊娠损失。这些方法依赖于早期妊娠期间子宫、黄体(CL)和胚胎之间及时且协调的生理相互作用(Ciornei, 2021, Gui et al., 2024)。提高妊娠率的策略一直聚焦于增强黄体功能和防止过早黄体溶解,这两者是早期妊娠失败的主要原因。人绒毛膜促性腺激素(hCG)是已经在奶牛中进行过充分研究的激素之一(Cunha and Martins, 2022, Beasley et al., 2023)。在黄体早期阶段给予hCG,可以促进支持性黄体的发育,增加外周孕酮(P4)浓度,并通过改变卵泡波动力学增加三波主导卵泡周期的频率(即在单个发情周期内连续出现三个卵泡募集波的模式,区别于更常见的两波模式)(Gomez-León et al., 2019, Zheng et al., 2021)。一项深入研究表明,在人工授精后给予hCG可以改善妊娠率,尤其是在低或中等繁殖力的奶牛中,但疗效取决于给药时间和剂量(Besbaci et al., 2020)。
另一种提高奶牛妊娠率的方法涉及在妊娠母体识别期(授精后第15–17天)防止过早黄体溶解。在这一关键时期,孕胚必须产生足够的干扰素-τ(IFN-τ)来抑制子宫内膜PGF?α的分泌,从而阻止黄体萎缩(Sánchez et al., 2018, Bai et al., 2022, Wiltbank et al., 2023)。胚胎发育与母体黄体溶解机制之间的不同步是导致妊娠失败的主要原因(Binelli et al., 2001)。非甾体抗炎药(NSAIDs)能够通过抑制环氧化酶(COX-1和COX-2)来延长黄体寿命,从而抑制PGF?α的合成,并为发育迟缓的胚胎产生足够的IFN-τ提供额外的时间(Binelli et al., 2001, Smith et al., 2008, Alkan and Erdem, 2018)。酮咯酸是一种NSAID,是非选择性的COX-1和COX-2酶抑制剂。它与其他NSAIDs相比具有以下优势:循环时间较短、分布体积较小、肾脏排泄迅速、副作用较少(Smith et al., 2008, Ahmadi et al., 2022),使其成为抗黄体溶解的理想候选药物。
尽管hCG和NSAIDs各自具有益处,但很少有研究探讨它们联合对妊娠结局的影响,其潜在的分子机制也知之甚少。此外,酮咯酸对BEEC(牛子宫内膜上皮细胞)功能的影响也尚未见报道。因此,本研究旨在:(1)评估联合使用hCG(TAI后第7天)和酮咯酸(TAI后第15–16天)对奶牛TAI后妊娠率的影响,(2)利用液相色谱-质谱技术表征TAI后第17天与hCG联合酮咯酸处理相关的血清代谢组学特征,(3)通过体外分析细胞活力、氧化应激、前列腺素合成和基因表达来阐明酮咯酸对牛子宫内膜上皮细胞作用的分子机制。我们假设,联合使用hCG和酮咯酸可以通过在早期胚胎发育期间支持黄体功能以及减少妊娠母体识别期间过早黄体溶解的风险来提高妊娠率。
章节摘要
材料与方法
本实验按照中国农业科学院实验动物管理和使用委员会(IACUC;批准号:2024/08/21)的指南进行。在我们的机构中,IACUC批准是在整体项目层面而非针对单个实验分别授予的。本研究所涉及的奶牛养殖场和牛群与我们先前发表在《Animals》上的研究不同(Kolachi et al., 2026),该研究涉及来自
基线特征
各处理组的基线特征(均值 ± 标准差)相似(表2),证实了随机化的成功。DIM(泌乳天数)(P = 0.919)、BCS(体况评分)(P = 0.637)或产奶量(P = 0.603)均未检测到显著差异。
hCG联合酮咯酸与单独hCG对TAI后妊娠率的影响
妊娠通过定时人工授精后第40–42天的直肠超声检查确认。妊娠数据使用多元logistic回归分析,校正产次、DIM、BCS和产奶量。总处理效应显著(χ2 =
讨论
本研究表明,与单独使用hCG或常规TAI方法相比,TAI后联合使用hCG和酮咯酸与奶牛更好的妊娠率有关。本研究纳入了体内生殖性能分析、着床期间体内血清代谢组学分析以及牛子宫内膜上皮细胞的体外机制分析,从而对生物通路进行了更为多维度的分析
结论
综上所述,与单独使用hCG和对照组相比,联合使用hCG(TAI后第7天)和酮咯酸(TAI后第15–16天)显著提高了奶牛的妊娠率。代谢组学分析表明,hCG联合酮咯酸处理与脂质代谢通路的改变有关,尤其是不饱和脂肪酸生物合成,这可能有助于改善黄体功能和胚胎发育。体外实验中,酮咯酸有效抑制了
伦理声明
本研究按照以下动物福利和/或报告指南进行:所有实验程序均获得中国农业科学院实验动物管理和使用委员会(IACUC;批准号:2024/08/21)的批准。本研究获得中国农业科学院实验动物管理和使用委员会批准。(批准号:IACUC;批准号:2024/08/21)
CRediT作者贡献声明
赵学明:写作 – 审阅与编辑,监督,调查研究,资金获取。王坤:写作 – 审阅与编辑,监督,调查研究,资金获取。万鹏程:写作 – 审阅与编辑,调查研究。彭鹏:写作 – 审阅与编辑,调查研究。Rajilan Hilali Shanga:写作 – 审阅与编辑,调查研究,形式分析。Jesse Oluwaseun Ayantoye:写作 – 审阅与编辑,可视化,概念化。Muhammad Shahzad:写作 – 审阅与
利益冲突声明
作者声明,他们不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系,这些关系可能被认为影响本文报告的工作。
致谢
作者声明,本研究和/或本文章的发表获得了资金支持。本工作得到了国家重点研发计划专项资金(2022YFE0100200)、国家自然科学基金(32161143032)、新疆天池人才计划特聘专家计划(赵学明)、CARS专项资金(CARS36-16)、国家畜禽遗传资源中心以及
Hubdar Ali Kolachi|张小萌|Muhammad Shahzad|Jesse Oluwaseun Ayantoye|Rajilan Hilali Shanga|彭鹏|万鹏程|王坤|赵学明