【學習內容】
1.發情鑒定。
2.發情控製。
3.人工授精。
4.妊娠診斷。
5.分娩與助產。
6.非手術法胚胎移植技術。
7.繁殖力評定。
【學習目標】
1.能適時地對母牛進行發情鑒定。
2.了解生殖激素，知道各類生殖激素的主要生理功能及臨床應用。
3.會製訂誘導發情、同期發情及超數排卵的方案並能實施。
4.能準確地檢查精子密度、精子活力等各項指標。
5.能準確稀釋精液。
6.能確定發情母牛的最佳輸精時間，利用直腸把握法完成牛的輸精操作。
7.能對母牛正常分娩進行助產。
8.了解牛的胚胎移植技術、體外受精、克隆、性別控製等繁殖新技術。
生殖激素
一、概述
動物機體依靠神經和內分泌兩個調節係統平衡機體內不同組織和器官之間的生理活動，以適應不斷變化的內外環境。神經係統依靠廣泛分布的神經纖維傳遞信息，而有的神經細胞兼有內分泌功能，把神經輸入的信息轉換成內分泌輸出，如下丘腦和鬆果體等某些細胞可以分泌激素。內分泌係統由各種內分泌腺體釋放有機物質激素，作為化學信使通過血液循環作用於特定的器官和細胞，使之發揮特有的生理效應。
神經和內分泌兩個係統密切相關、相互影響，對生殖活動起著極為重要的調節作用。如母畜的發情、排卵、子宮的妊娠準備、胚胎的附植、妊娠的維持、分娩的發動以及泌乳等一係列繁殖過程，都需要機體各器官和各組織的同期化生理活動，密切協調一致，才能使母畜最終得以產仔和哺乳幼仔。
（一）生殖激素
激素（hormone）是由動物機體產生、經體液循環或空氣傳播等作用於靶器官或靶細胞，具有調節機體生理功能的一係列微量生物活性物質。其中與動物性器官、性細胞、性行為的發生和發育以及發情、排卵、妊娠、分娩和泌乳等生殖活動有直接關係的激素，統稱為生殖激素（reproductive hormone）。
（二）生殖激素的來源及分類
1.根據生殖激素的來源和功能分類
（1）來自下丘腦的激素來自下丘腦的激素主要包括控製垂體合成和釋放的促性腺激素釋放激素以及促進子宮收縮和排乳的催產素。
（2）來自垂體和胎盤的促性腺激素其直接關係到配子的成熟與釋放，刺激性腺產生類固醇激素。
（3）來自兩性性腺（即睾丸和卵巢）的性腺激素
其對兩性行為、第二性征、生殖器官的發育和維持以及生殖周期具有調節作用。
2.根據生殖激素的化學性質分類
（1）多肽、蛋白質激素下丘腦的釋放激素和腺垂體分泌的促性腺激素均屬此類，此外，胎盤和性腺以及生殖器官外的其他組織器官也可分泌此類激素，多肽、蛋白質激素對性腺或乳腺的發育和分泌機能有直接作用。
（2）類固醇激素類固醇激素主要由性腺分泌，對動物性行為和生殖激素的分泌有直接或間接作用。
（3）脂肪酸類激素脂肪酸類激素主要由子宮、前列腺、精囊腺（前列腺素）和其他外分泌腺體（外激素）分泌。
（三）生殖激素的作用特點和作用機製
1.生殖激素的作用特點
（1）生殖激素均有一定的靶器官（靶細胞）
各種生殖激素必須與靶器官中的特異受體結合後才產生生物學效應，而這種效應受二者結合能力的影響，結合能力強則生殖激素的生物學活性就高。
（2）生殖激素在血液中存留期短而引發作用的時間長
如對母畜注射孕激素，進入體內10～20min內就有90％被排出體外，但其作用要在若幹小時或若幹天內才能顯示出來。
激素的生物活性在動物機體內消失一半時所需時間，稱為半存留期或半衰期（half life）。半衰期短的生殖激素，一般呈脈衝式釋放，在體外必須多次提供才能產生生物學效應。而半衰期長的生殖激素（如孕馬血清促性腺激素）一般隻需一次供藥就可產生生物學效應。
（3）微量的生殖激素可產生巨大的生物學效應
生理狀況下動物體內的激素濃度通常很低，血液中一般隻有10-12～10-9g/mL，但可引起顯著的生理效應。
（4）生殖激素之間有協同或拮抗作用
某種生殖激素在另一種或多種生殖激素的參與下，其生物學活性顯著提高，這種現象稱為協同作用。如雌激素可以促進子宮發育，在孕激素的協同作用下子宮發育更明顯。母畜的排卵現象就是促卵泡素和促黃體素二者協同作用的結果。相反，一種激素如果抑製或減弱另一種激素的生物學活性，則該激素對另一種激素具有拮抗作用。如雌激素使子宮收縮增強，而孕激素可抑製子宮的收縮，即孕激素對雌激素的子宮收縮作用具有拮抗作用。
（5）生殖激素的生物學效應與動物所處的生理時期及激素的用量和使用方法有關
同種激素在動物不同生理時期或不同使用劑量和使用方法條件下所起的作用不同。如在動物發情排卵後一定時期連續使用孕激素，可誘導發情，但在發情時應用孕激素可抑製發情。在妊娠期使用低劑量孕激素可維持妊娠，但若大劑量使用孕激素後突然停止，則會導致流產。
2.生殖激素的作用機製
（1）多肽、蛋白質激素的作用機製
多肽、蛋白質激素通過與細胞膜上控製腺苷酸環化酶（AC）活性的特定受體結合，催化三磷酸腺苷（ATP）轉化為環磷酸腺苷（cAMP），使得細胞內cAMP增多，進而激活依賴cAMP的蛋白質激酶，合成mRNA，產生新的蛋白質。
（2）類固醇激素的作用機製
血液中遊離的類固醇激素通過簡單的擴散進入細胞質中，與其特異性受體結合後，合成mRNA並轉移至細胞質中，誘導特殊蛋白質的合成，從而產生生物學效應。
二、生殖激素的功能與應用
在20世紀初，人們就發現刺激或損傷下丘腦某些區域可以引起動物生殖現象的改變。但在相當長的一段時期內，下丘腦的這種重要作用未能被人們所認識，而是以為垂體在生殖內分泌調節過程中起著主宰作用。後來科學家確認下丘腦和垂體之間存在密切聯係。20世紀70年代以後，隨著神經激素的不斷發現、分離、純化和鑒定，下丘腦在內分泌活動調節中的主導地位才逐漸被人們所認識。
下丘腦是間腦的一部分，位於丘腦的腹側，構成第三腦室的底部和部分側壁，其體積約為整個大腦的1/300。下丘腦的解剖結構包括視交叉、乳頭體、灰白結節和正中隆起等部分，前端接終板，後部接中腦。其內部組織構造可分為中間的內側區和兩側的外側區，內側區主要由神經核團組成，外側區則由巨大的前腦內側束組成，其間含有一些神經核群，總稱為下丘腦外側核。
內側區的神經核團常劃分為前組、結節組和後組三部分。前組的神經核團包括視前核、前下丘腦核、視交叉上核、視上核和室旁核等。中間的結節組包括背內側核、腹內側核和弓狀核。後組的神經核團，除結節乳頭核外，其他核團似乎不參與神經內分泌活動。由於這些肽類神經元細胞體積較小，故又稱為小細胞神經內分泌係統。通常，下丘腦前區、視前核和視交叉上核等神經核團可以調控垂體在排卵前促卵泡素（FSH）和促黃體素（LH）的分泌活動，故又將這些區域稱為周期分泌中樞。腹中核、弓狀核和正中隆起等神經核團可以調控垂體FSH和LH的持續分泌，這些區域又稱為持續分泌中樞。
由下丘腦神經細胞合成並分泌的激素有11種，均為多肽類激素。根據下丘腦分泌物對垂體的分泌和釋放活動具有的作用，將其分為釋放激素（因子）和抑製激素（因子）兩類，其中分子結構清楚的稱為激素，而分子結構未完全弄清楚的稱為因子。
（一）促性腺激素釋放激素
促性腺激素釋放激素（GnRH）又名促黃體素釋放激素（LH-RH或LRH）、促卵泡素釋放激素（FSH-RH）等。
1.來源
GnRH由下丘腦內側視前區、下丘腦前部、弓狀核、視交叉上核的神經核團分泌。
2.化學特性
哺乳動物下丘腦分泌的GnRH均為由9種不同氨基酸組成的直鏈式十肽，禽類、兩棲類和魚類的分子結構與哺乳類略有差異。哺乳動物GnRH的分子結構簡式。
GnRH的類似物現能人工合成，如國產的“促排Ⅰ號”、“促排Ⅱ號”、“促排Ⅲ號”和國外的“巴賽林”等，其生物學活性比天然GnRH高數十倍至上百倍。
3.生理作用
下丘腦與垂體之間沒有直接的神經支配，而是通過來自垂體上動脈的長門脈係統和來自垂體下動脈的短門脈係統將其信息傳遞給垂體。下丘腦分泌的GnRH進入血液後，經過垂體門脈係統作用於腺垂體，促進垂體分泌和釋放LH和FSH。通常在提供外源GnRH後數分鍾，血液中LH和FSH水平開始升高。相對而言，GnRH對LH分泌的促進作用比對FSH分泌的促進作用更加迅速。
4.分泌的調節
GnRH的分泌受中樞神經係統神經遞質的調節，同時也受其他生殖激素的反饋調節。
（1）中樞神經係統的調節控製GnRH分泌的高級中樞位於大腦基底部的中樞神經邊緣係統。如在發情季節或有異性動物在場時，均能刺激下丘腦GnRH的釋放。反之，在非發情季節、哺乳（或擠奶）以及疾病等情況下，GnRH的釋放就會受到抑製。
（2）反饋調節主要有三種反饋機製控製其分泌。性激素通過體液途徑作用於下丘腦，對GnRH分泌具有長反饋調節作用。垂體促性腺激素對下丘腦GnRH分泌具有短負反饋調節作用。血液中GnRH水平對下丘腦的分泌活動也有自身引發的效應，稱為超短反饋調節。
（3）雌性和雄性動物的差異雌性動物和雄性動物調節GnRH分泌有差異。下丘腦有兩個調節GnRH分泌的中樞。一個為緊張中樞，位於下丘腦的弓狀核和腹內側核，可持續不斷地分泌GnRH，由此使垂體促性腺激素和性腺激素得以經常性分泌。另一個為周期中樞，位於視上束交叉和內側視前核，受雌激素的正反饋調節，使正在發情的動物釋放大量的LH，導致排卵。周期中樞也接受黃體酮的負反饋調節。由於雄性動物的周期中樞受雄激素的抑製而失去活性，因此雄性動物沒有性周期，而雌性動物有性周期。
5.生產應用
生產上常用於治療雄性動物性欲減弱、精液品質下降，雌性動物卵泡囊腫和排卵異常等病症。此外，GnRH的類似物對誘發魚類排卵有著顯著效果。用藥劑量一般按單位體重計算。
（1）治療卵泡囊腫
母牛肌肉注射GnRH，用400～600μg，可使腺垂體分泌足夠的LH，使囊腫卵泡黃體化，10d以後再肌肉注射氯前列烯醇0.4～0.6mg，溶解黃體，可恢複正常發情。
（2）誘導母畜發情排卵
配種前母畜肌肉注射GnRH 100～400μg，能使發情4～6d。不排卵的母牛在注射後24～28h內排卵。
（二）催產素
催產素（OXT）是由下丘腦合成經神經垂體釋放進入血液循環的一種神經激素，是第一個被測定出分子結構的神經肽。
1.來源
在下丘腦視上核和室旁核含有兩種較大的神經元，一種合成催產素，一種合成加壓素，這些神經元被稱為大型神經內分泌細胞或大細胞神經元。此外，在視上核和室旁核以及附屬神經元群發出的神經纖維共同組成下丘腦-神經垂體束，又因其中來自視上核的纖維較多而被稱為室上-垂體束，其末梢止於神經垂體。催產素和加壓素即在下丘腦的這些大細胞神經元胞體中合成，以軸漿流動的形式經室上-垂體束轉運到神經垂體。在合成催產素和加壓素的同時，視上核和室旁核的大細胞神經元也合成此兩種激素的運載蛋白。催產素運載蛋白專一性地運載催產素，加壓素運載蛋白也具有激素專一性。而且，這兩種運載蛋白均存在種屬特異性。
另外，在卵巢、子宮等部位也產生少量局部催產素。
2.化學特性
催產素和加壓素均為含有一個二硫鍵的九肽，二硫鍵在1～6位間相連形成一個閉合的20元環。由於催產素和加壓素的結構非常相似，因而其生物學作用也有類似之處，但作用部位和生物活性又有很大區別。催產素和加壓素都對子宮平滑肌和乳腺導管肌上皮細胞有收縮作用，但催產素的活性遠遠大於加壓素；而對血管平滑肌的收縮作用（加壓作用）和抗利尿作用，催產素隻有加壓素作用的0.5％～1％。
3.生理作用
催產素的主要生理功能表現在以下三個方麵：
（1）催產素可以刺激哺乳動物乳腺導管肌上皮細胞收縮，導致排乳。在生理條件下，催產素的釋放是引起排乳反射的重要環節。當幼畜吮乳時，生理刺激傳入腦區，引起下丘腦活動，進一步促進神經垂體呈脈衝性釋放催產素。在給奶牛擠奶前按摩乳房，就是利用排乳反射引起催產素水平升高而促進乳汁排出。
（2）催產素可以強烈地刺激子宮平滑肌收縮，是催產的主要激素。母畜分娩時，催產素水平升高，使子宮陣縮增強，迫使胎兒從產道產出。產後幼畜吮乳可加強子宮收縮，有利於胎衣排出和子宮複原。
（3）催產素可引起子宮分泌前列腺素F2α，引起黃體溶解而誘導發情。此外，催產素還具有加壓素的作用，即具有抗利尿和使血壓升高的功能。
4.生產應用
催產素常用於促進分娩，治療胎衣不下、子宮脫出、子宮出血和子宮內容物（如惡露、子宮積膿或木乃伊胎）的排出等。事先（48h前）用雌激素處理，可增強子宮對催產素的敏感性。催產素用藥時必須注意用藥時期，在產道未完全擴大前大量使用催產素，易引起子宮撕裂。
催產素有抑製黃體發育的作用，可用於人工流產或阻止受精卵附植。分娩後母畜排乳發生問題時，可注射催產素促進排乳，奶牛催產素的一般用量為30～50IU。
三、促性腺激素
促性腺激素種類很多，根據其分泌產生的主要腺體和組織分為垂體促性腺激素和胎盤促性腺激素兩大類。
（一）垂體促性腺激素
垂體是重要的神經內分泌器官，可以分泌多種蛋白質激素調節動物的生長、發育、代謝以及生殖活動。
垂體重量隻有體重的萬分之一左右，牛的垂體重2～5g。垂體位於腦下蝶骨凹部（蝶鞍），以狹窄的垂體柄與下丘腦相連。垂體由腺垂體和神經垂體組成。腺垂體由遠側部、結節部和中間部構成，神經垂體由神經部和漏鬥部構成。垂體分泌的激素種類很多，現已發現腺垂體至少分泌7種激素，即生長激素（HGH），促腎上腺皮質激素（ACTH），促甲狀腺激素（TSH），促乳素（PRL），促卵泡素（FSH），促黃體素（LH），粗黑色細胞素（MSH）。
1.促卵泡素
（1）來源
促卵泡素又名卵泡刺激素（FSH），是由腺垂體嗜堿性細胞分泌的糖蛋白質激素之一，由糖類與蛋白質組成。FSH在垂體中含量較少，提純比較困難。FSH的半衰期約為5h。
（2）化學特性促卵泡素分子質量大。FSH的分子由兩個亞基（α亞基和β亞基）共軛結合而成。同種哺乳動物的各種糖蛋白質激素中α亞基基本相同，β亞基具有激素的特異性。對不同哺乳動物來說，α亞基和β亞基具有明顯的種屬差異。α亞基和β亞基都由蛋白質和糖基組成，蛋白質和糖基以共價鍵結合。
（3）生理作用
對於雄性動物，促卵泡素可促進細精管發育，使睾丸增大。促進生精上皮發育，刺激精原細胞增殖，在睾酮的協同下促進精子的形成。
對於雌性動物，促卵泡素可促進卵泡生長和發育。試驗表明，FSH能提高卵泡壁細胞的攝氧量，增加蛋白質合成，促進卵泡內膜細胞分化、顆粒細胞增生和卵泡液的分泌。
促卵泡素可在促黃體素的協同作用下，刺激卵泡成熟和排卵，並誘導顆粒細胞合成芳構化酶，催化睾酮轉變為雌二醇，進而刺激子宮發育並出現水腫。
（4）分泌的調節
促卵泡素的分泌受下丘腦的GnRH、卵泡抑製素和激動素等的直接調節，同時也受卵泡分泌的雌激素的反饋調節。
GnRH和激動素可促進FSH的分泌，卵泡抑製素則抑製FSH的分泌。低劑量的雌激素可促進FSH的分泌，有正反饋調節作用，而大劑量的雌激素可抑製FSH的分泌。
（5）生產應用
促卵泡素常用於誘導母畜的發情排卵和超數排卵，以及治療卵巢功能疾病。由於FSH的半衰期短，常需多次注射才能達到效果，一般2次/d，連續用藥3～4d。如果應用緩釋劑，則隻需注射1次即可。由於FSH商品製劑檢定的效價誤差很大，FSH的用量需根據製劑的純度確定。
2.促黃體素
（1）來源
促黃體素（LH）由腺垂體嗜堿性細胞分泌。在提取和純化過程中比FSH穩定。從豬和羊垂體中提取的LH，其生物活性比從牛和馬垂體中提取的要高。LH的半衰期為30min。
由於LH可促進雄性動物睾丸間質細胞產生並分泌雄激素，故又稱為促間質細胞素（ICSH），對副性腺的發育和精子的成熟具有重要作用。
（2）化學特性
促黃體素的分子質量牛為25200～34000u，羊為28000～32500u。LH的分子結構與FSH類似，也是由α亞基和β亞基組成的糖蛋白質激素。
（3）生理作用對於雄性動物，LH促進睾丸間質細胞合成並分泌雄激素，也可促進副性腺的發育和精子的成熟。
對於雌性動物，LH的生理作用主要為：
①在FSH作用的基礎上促進卵泡生長發育，並觸發排卵；
②促進黃體形成並分泌孕酮；
③刺激卵泡膜細胞分泌雄激素，並在LH的作用下轉變為雌激素。
不同動物垂體中促卵泡素和促黃體素的比率（FSH/LH）及其絕對含量不同，可能與動物發情時間長短和排卵時間的早晚以及發情表現的強弱有關。FSH為牛最少，馬最多，羊和豬介於二者之間；這些動物的發情持續時間為牛最短、馬最長，羊和豬次之。就LH和FSH的比例來說，牛和羊的LH明顯高於FSH，馬則恰好相反，豬則趨於平衡，因此這些動物中牛和羊的排卵時間較馬、豬早，安靜排卵的情況也顯著多於豬和馬。
（4）分泌的調節
垂體中LH的分泌主要受下丘腦GnRH和內源性阿片肽（由下丘腦分泌的一種多肽激素）來調節。GnRH可促進垂體分泌和釋放LH，內源性阿片肽則抑製LH的分泌和釋放。此外，性腺分泌的類固醇激素對LH的分泌有反饋調節作用。
（5）生產應用
LH和FSH合用可誘發母畜卵泡生長發育、發情和排卵。LH可用於治療卵泡囊腫和排卵障礙。LH還可治療黃體發育不全，可以維持妊娠。
3.促乳素
（1）來源
促乳素又名催乳素（PRL），由腺垂體嗜酸性細胞分泌，經垂體門脈係統進入血液循環。哺乳動物妊娠和泌乳期間PRL的分泌顯著增多。現已發現，除哺乳動物外，兩棲類和硬骨魚類中也存在PRL。
（2）化學特性
哺乳動物的PRL為199個氨基酸殘基所組成的單鏈蛋白質，分子內有三個二硫鍵（—S—S—）。其分子質量，羊為23233u、鼠為22000u、人為25000u。動物種類不同，PRL的分子結構也有差異。
（3）生理作用PRL與雌激素協同作用，維持乳腺管道係統的發育；與雌激素、孕酮共同作用，維持乳腺腺泡係統的發育。對已具備泌乳條件的哺乳動物，可以激發和維持泌乳功能。
PRL具有促進和維持黃體分泌孕酮的作用，因此又稱為促黃體分泌素（LTH）。
PRL可以增強雌性動物的母性行為，如禽類的抱窩性、鳥類的反哺行為、家兔產前抓毛造窩等。
PRL具有抑製性腺功能。在奶牛生產中發現，產奶量高的牛由於其血液中PRL水平較高，卵巢功能受到抑製，影響發情周期，使得配種受胎率降低。
（二）胎盤促性腺激素
妊娠母畜的胎盤可以分泌幾乎與垂體和性腺相同的各種激素，這些激素對維持母體生理變化的平衡起重要作用。下麵介紹目前已在生產和臨床上應用或具有應用前景的兩種主要胎盤促性腺激素，即孕馬血清促性腺激素和人絨毛膜促性腺激素。