蛋殼形成的見解

牧童 · 發(fā)表于 2007-8-16 10:25:53

1 蛋殼品質(zhì)優(yōu)劣的意義

一方面，雛雞胚胎的良好發(fā)育依賴于強(qiáng)有力的蛋殼保護(hù)，便其免受外界病菌的感染、防止蛋內(nèi)水分的散失，同時還是胚胎骨酪發(fā)育的主要鈣源;另一方面，在蛋的生產(chǎn)和銷售過程中，蛋殼的高破損率對生產(chǎn)商來說是其主要的經(jīng)濟(jì)損失;此外，機(jī)械化的禽蛋清洗、分選和包裝過程，也可引起蛋殼破損。單純地提高蛋殼厚度并不能解決這一問題，因為蛋殼的厚度影響蛋與外界的氣體和水分交換，并且較厚的蛋殼對即將出殼的胚胎也是一個較大的障礙。另外，蛋殼的厚度只是影響蛋殼強(qiáng)度的一個方面。因此，我們必須評估蛋殼的其它特性。

要提高蛋殼的品質(zhì)，就必須認(rèn)清參與蛋殼礦化過程的分子組成。禽體內(nèi)存在一系列特定的可調(diào)整的鈣-生物分子相互作用，引導(dǎo)獨特的、極其規(guī)則的晶體沉積結(jié)構(gòu)形成，蛋殼的礦化過程也是如此(Weiner and Addadi,1991)。在鳥類蛋殼的礦化過程中，其輸卵管的特定部位在時空上會發(fā)生一系列的確定變化(Arias et al,1993)。蛋殼由一大批的生物分子引導(dǎo)并遵循一系列的生物規(guī)律而形成。因此，對蛋殼基質(zhì)蛋白及其輸卵管連續(xù)段上的控制基因認(rèn)識是提高蛋殼品質(zhì)的主要任務(wù)。

2 蛋殼形成

蛋殼在蛋通過輸卵管連續(xù)段時由多層礦物質(zhì)結(jié)構(gòu)依次裝配而成。卵子在輸卵管漏斗部受精，進(jìn)而輸卵管膨大部分泌白蛋白，然后在排卵2－3h后，進(jìn)入輸卵管峽部，粒狀細(xì)胞在此分泌蛋殼膜的各種組分，如骨膠原X(Arias et al,1991,1997)。蛋殼中的鈣大部分在蛋殼(ESG)沉積(Creger etal.1976;Stemberger et al.,1977)。蛋殼形成時，約有5-6g的碳酸鈣沉積其中;大部分在蛋停留于ESG的l7-2Oh中沉積。

3 礦化過程基質(zhì)蛋白的參與

促使生物礦化的有機(jī)基質(zhì)組分在控制結(jié)晶方面起著重要的作用。礦化結(jié)構(gòu)的胞外基質(zhì)蛋白通過調(diào)節(jié)晶體的成核和擴(kuò)增而影響蛋殼中參與礦化生物磷酸鈣(磷灰石)或碳酸鈣(方解石)最終結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和形狀(Weiner and Addadi,1991)。蛋殼中的各種蛋白質(zhì)已為人們所認(rèn)識，如乳頭狀突起中的卵白蛋自 (Hincke et al.,1995)，溶解酵素和卵清蛋白樣蛋自(Gautron etal.，1997)，柵欄組織中的硫酸皮膚素聚糖蛋白(Carrino et al.,l997)以及乳頭狀突起中的硫酸角質(zhì)素(Fernandez et al.，1997)。這些己被證實在生物礦化作用中具有調(diào)節(jié)作用的生物分子呈酸性。它們既可處于晶體與細(xì)胞外基質(zhì)之間的界面，又可處于晶體的內(nèi)部。通常，這些酸性蛋白質(zhì)與疏水的大分子(如骨中的骨膠原I)相結(jié)合而形成廣泛的三維結(jié)構(gòu)。有礦化骨架結(jié)構(gòu)的其他門類生物已報道有相似的現(xiàn)象(Weiner and Addadi，1991)。

4 磷蛋白和鈣化

通常認(rèn)為，磷酸化的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白對脊椎動物鈣化組織的形成起著必不可少的作用

(Glimcher,1985，1989)。在已證實的具有可控礦化作用的礦化組織中幾乎都可找到這種磷酸化的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，如已從牙質(zhì)的胞外基質(zhì)(Veis andPerry,1967)、哺乳動物(Denhardt and Guo,1993)和小雞(Gotoh et al,1990)的骨酪中分離出這些磷酸化蛋白質(zhì)。大多數(shù)這樣的酸性磷蛋白含有7-9個連續(xù)的天冬氨酸殘基，這對確保與鈣結(jié)合后再和蛋白質(zhì)相互作用進(jìn)入蛋殼晶體是必需的。骨橋蛋白(OPN)就是這樣一種蛋白。

5 骨橋蛋白的結(jié)構(gòu)和組織分布

骨橋蛋白是一種磷化的糖蛋白，包含有12個磷酸絲氨酸殘基和一個磷酸蘇氨酸殘基，不含有蛋氨酸殘基(Prince et al,1987)。該蛋白與輕基磷灰石結(jié)合，便于細(xì)胞與組織培養(yǎng)基結(jié)合，并且該蛋白含有一個 Gly-Arg-Gly-Asp-Ser(GRGDS)氨基酸序列，作為與αγβ3 細(xì)胞表面整聯(lián)蛋白受體相互作用的識別信號(Ross et al,1993)。OPN基因表達(dá)于胚胎骨組織、成年家禽骨組織、正常骨細(xì)胞與變形骨細(xì)胞及一些骨髓細(xì)胞之中。此外，OPN也存在于某些非骨組織如腎、胚胎耳朵的感覺上皮細(xì)胞及胎盤蛻膜之中。與哺乳動物的OPN相比較，小雞的OPN在蛋白質(zhì)序列上含有35%的相同，在核酸水平上有65%的相同(Castagnola et al,1991)。OPN基因的表達(dá)、OPN的磷酸化及OPN的分泌具有組織特異性，并受到許多激素如生長因子、腫瘤促長因子及致癌基因的調(diào)節(jié)。

6 OPN與蛋殼形成

通過原位雜交方法，已經(jīng)探明OPN基因的表達(dá)僅限于有大量鈣化發(fā)生的ESG內(nèi)(Pines et al,1996);而輸卵管其它部位如膨大部及峽部，在蛋形成周期的任何階段均末檢測到。OPN基因的表達(dá)僅在蛋殼鈣化期發(fā)生，具有周期性。OPN基因表達(dá)的周期性與蛋形成周期的關(guān)聯(lián)是ESG的特點，在其它產(chǎn)生OPN的組織如腎臟中則未見此現(xiàn)象。對于即將開產(chǎn)的母雞或蛋即將進(jìn)入ESG時被強(qiáng)行取出的母雞，也未檢測到OPN基因的表達(dá)。OPN由排列在內(nèi)腔的上皮細(xì)胞合成，合成后被迅速分泌到胞外并積聚在蛋殼中。已發(fā)現(xiàn)結(jié)合蛋白是在OPN表達(dá)期由ESG合成的(Nyset al,1998;Bar et al,l992)，但它儲存于ESG的管狀腺細(xì)胞中不同于OPN(Wasserman et al，1991)。血漿中PTH、性激素及其他激素的水平和輸卵管中與PTH相關(guān)的肽類(PTHrP)的濃度都隨著形成周期而發(fā)生變化，并可能參與基質(zhì)蛋白合成的調(diào)節(jié)。

7 機(jī)械張力——OPN在ESG中表達(dá)的誘導(dǎo)因素

在蛋形成周期中，我們在產(chǎn)蛋母雞輸卵管內(nèi)采用鈣含量變化和機(jī)械張力等非激素因素刺激的方法來推定OPN基因表達(dá)的調(diào)節(jié)機(jī)制(Lavelin et al,1998)。研究發(fā)現(xiàn)，蛋進(jìn)入ESG后，OPN基因由上皮細(xì)胞分兩步來表達(dá)，先由基部的細(xì)胞進(jìn)行，再由頂部的細(xì)胞進(jìn)行。OPN基因表達(dá)在產(chǎn)蛋前l(fā)h才減少。標(biāo)志鈣化開始的鈣結(jié)合蛋白基因，在OPN基因表達(dá)前2h表達(dá)。軟殼的形成是由于鈣結(jié)合蛋白減少所致，不是因為OPN基因表達(dá)減少所致;總之，OPN基因的表達(dá)不是由鈣含量來調(diào)節(jié)的。對無蛋的產(chǎn)蛋母雞，應(yīng)用機(jī)械張力誘導(dǎo)的效果等同于蛋誘導(dǎo)的效果，可引起OPN基因表達(dá)。此種誘導(dǎo)受時間和張力大小的影響。鈣結(jié)合蛋白基因不受機(jī)械張力的影響。