調(diào)控絨毛生長(zhǎng)相關(guān)生長(zhǎng)因子的研究進(jìn)展

■魏玉青 劉海英 楊桂芹 李學(xué)儉 董維國(guó)

（沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110866）

絨山羊具有很多經(jīng)濟(jì)用途，其產(chǎn)品包括皮、毛、肉均具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是重要的經(jīng)濟(jì)型動(dòng)物。絨山羊因?yàn)樗?dú)有的絨毛產(chǎn)品而在動(dòng)物生產(chǎn)中占有極其重要的位置。隨著人們生活品質(zhì)的不斷提高，大家對(duì)絨毛制品的需求也越來(lái)越多，但山羊的絨毛是呈季節(jié)性生長(zhǎng)，產(chǎn)量不是太高，還不能滿足市場(chǎng)需要。最近幾年，如何提高山羊絨的產(chǎn)量及研究絨山羊的產(chǎn)絨機(jī)制成了科研人員探討的熱點(diǎn)。研究顯示絨山羊的毛囊在胚胎時(shí)期和出生后均具有周期性生長(zhǎng)和自我更新的特點(diǎn)，均經(jīng)歷興盛期、退行期和休止期三個(gè)典型時(shí)期，并且整個(gè)生長(zhǎng)周期是由多種基因參與、互相制約的復(fù)雜生理生化過(guò)程，并受到多種因子的調(diào)控。那么，進(jìn)一步研究調(diào)控毛囊生長(zhǎng)發(fā)育的相關(guān)因子對(duì)提高絨毛產(chǎn)量，改善絨毛品質(zhì)具有重要意義。

1 絨山羊絨毛生長(zhǎng)特點(diǎn)及毛囊的發(fā)育規(guī)律

1.1 絨山羊絨毛生長(zhǎng)特點(diǎn)

絨山羊?yàn)楫愘|(zhì)雙重毛被，是由絨纖維和粗毛兩種毛組成，其中絨纖維無(wú)髓質(zhì)，粗毛有髓質(zhì)。粗毛是從皮膚當(dāng)中的初級(jí)毛囊生長(zhǎng)而出，位于毛被的外層，其普遍直徑在80 μm左右，經(jīng)濟(jì)價(jià)值普遍低于絨纖維的價(jià)值；羊絨亦稱為開(kāi)士米，是指生長(zhǎng)于克什米爾地區(qū)的山羊絨毛，屬于較細(xì)的內(nèi)層毛組織，是次級(jí)毛囊生成，絨纖維的半徑普遍不超過(guò)10 μm，上限在14 μm之內(nèi)[1]。絨山羊被毛的纖維呈囊狀分布，一般以三毛型存在，即由三個(gè)初級(jí)毛囊和幾個(gè)次級(jí)毛囊形成一個(gè)毛囊群；此外是二毛型和四毛型等類型。

綿羊和安哥拉山羊的毛發(fā)一般全年內(nèi)都能夠保持生長(zhǎng)，然而，絨山羊的被毛生長(zhǎng)呈現(xiàn)明顯周期性，隨著季節(jié)的不同而不同。綿羊或安哥拉山羊的絨毛生長(zhǎng)要經(jīng)過(guò)季節(jié)周期性的生長(zhǎng)到脫落，普遍周期為一整年。McDonald等[2]研究結(jié)果顯示：澳大利亞品種的絨山羊絨毛的生長(zhǎng)旺盛期可以從澳洲的夏季始一直持續(xù)到冬季，生長(zhǎng)速率的峰值是秋季末期，在冬季和春季之間則會(huì)漸漸地減慢并停止生長(zhǎng)，春夏之間絨毛會(huì)慢慢開(kāi)始脫落。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)不同地點(diǎn)絨山羊進(jìn)行研究也得出同樣的結(jié)論[3]?？傊?，對(duì)于各個(gè)地區(qū)的絨山羊而言，其絨毛生長(zhǎng)周期普遍都始于天氣變涼的秋季。之后在冬至左右，會(huì)逐漸停止絨毛的生長(zhǎng)，春分之后絨山羊的絨毛開(kāi)始逐漸脫落。由此可知，絨山羊顯示出的羊絨生長(zhǎng)發(fā)育階段的周期普遍是基本一致的。

1.2 毛囊生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律

毛囊是可再生的皮膚附屬組織，發(fā)揮重要的作用，是被毛品質(zhì)及生長(zhǎng)的關(guān)鍵所在。了解毛囊組織生長(zhǎng)與發(fā)育的規(guī)律性，利用對(duì)毛囊生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)與控制，從而影響對(duì)增強(qiáng)絨山羊的產(chǎn)絨毛數(shù)量和品質(zhì)擁有明顯的作用。毛囊季節(jié)性生長(zhǎng)與發(fā)育都是憑借毛囊的上皮組織和真皮組織之間的充質(zhì)細(xì)胞，以及其間的相互作用。首先是在生長(zhǎng)旺盛期毛囊長(zhǎng)出毛干；之后于退行期里，組織逐步凋亡，最后進(jìn)入到了產(chǎn)毛的休止期。在此三階段當(dāng)中，毛囊組織會(huì)存在不一樣的特點(diǎn)：

①在旺盛期當(dāng)中，毛囊的上皮組織與真皮組織快速增殖并且分化，上皮往真皮部分延伸，同時(shí)逐漸形成有活性部分，比如毛干、毛乳頭、內(nèi)根鞘和毛基質(zhì)等部分；

②在退行期當(dāng)中，毛基質(zhì)等組織會(huì)向上方不斷運(yùn)動(dòng)，并且與不斷縮小的毛乳頭等結(jié)構(gòu)分離，毛囊會(huì)相對(duì)變得較短，毛球逐漸變得狹窄并完善其生理活性；

③在休止期當(dāng)中，毛囊內(nèi)部的基質(zhì)組織逐漸失去生理活性并退化，毛乳頭逐漸濃縮，直到下一季節(jié)周期再開(kāi)始新一輪的生長(zhǎng)與發(fā)育。

絨山羊的品種不相同，其次級(jí)毛囊的休止期、退行期和旺盛期的發(fā)育時(shí)期也不盡相同。李長(zhǎng)青等[4]的研究發(fā)現(xiàn)，絨山羊表皮的生發(fā)層組織是從3月份開(kāi)始發(fā)育，同時(shí)向下方發(fā)育并延伸，同時(shí)毛囊結(jié)構(gòu)也逐漸開(kāi)始重新恢復(fù)活性。絨山羊毛囊從八月份至9月份完全進(jìn)入產(chǎn)毛的興盛期，12月份已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入退行期，直到第2年2～3月份為休止期。內(nèi)蒙古阿爾巴斯白絨山羊相對(duì)于遼寧絨山羊，其初級(jí)毛囊相對(duì)比較發(fā)達(dá)，次級(jí)毛囊反而不如遼寧絨山羊。并且，遼寧絨山羊的生長(zhǎng)期相對(duì)于內(nèi)蒙古絨山羊而言明顯較長(zhǎng)，這是兩種絨山羊產(chǎn)絨量明顯不同的重要原因。何茂昌等[5]研究表明，隴東絨山羊的幼崽在剛剛生下不久的時(shí)候，其初級(jí)毛囊均已經(jīng)發(fā)育完善，次級(jí)毛囊僅僅有一部分發(fā)育成熟，180日齡后全部次級(jí)毛囊才發(fā)育成熟。Ansari-Renani等[6]選取伊朗五個(gè)不同種類的絨山羊，對(duì)其毛囊的密度和S/P比值進(jìn)行差異性對(duì)比分析，結(jié)果表明，雄性山羊與雌性山羊之間無(wú)活性次級(jí)毛囊的差異不顯著，然而在不同的品種之間，無(wú)活性的次級(jí)毛囊占的百分比是8%～70%之間。研究發(fā)現(xiàn)，毛囊可以分泌很多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白、可溶性細(xì)胞因子和細(xì)胞表面受體，機(jī)體利用這些分子進(jìn)行細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和調(diào)控毛囊的周期性生長(zhǎng)。

2 調(diào)控絨毛生長(zhǎng)相關(guān)因子的研究進(jìn)展

絨山羊毛囊的季節(jié)性發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的生理生化過(guò)程，然而其生長(zhǎng)因子是通過(guò)作用于毛囊組織發(fā)育的各個(gè)階段，對(duì)毛囊的發(fā)育和羊絨的生長(zhǎng)起主導(dǎo)調(diào)節(jié)作用。這些因子包括生長(zhǎng)激素（GH）、褪黑激素（MT）、催乳素（PRL）、表皮生長(zhǎng)因子（EGF）家族、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（FGF）家族、胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF）家族、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）、細(xì)胞凋亡相關(guān)因子等其它生長(zhǎng)因子。研究人員通過(guò)免疫組化、原位雜交等技術(shù)在皮膚及毛囊的組織結(jié)構(gòu)里發(fā)現(xiàn)了很多種生長(zhǎng)因子及其受體，它們?cè)谕飧?、?nèi)根鞘、毛乳頭、毛球基質(zhì)母細(xì)胞、皮脂腺、真皮中成纖維細(xì)胞等部位比較集中。這足以表明毛囊的生長(zhǎng)與發(fā)育很有可能受很多調(diào)控因素以及細(xì)胞間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等的相互作用的影響。

2.1 IGF對(duì)絨毛生長(zhǎng)的調(diào)控

胰島素樣生長(zhǎng)因子（insulin-like growth factor,IGF）是一類在分子結(jié)構(gòu)上與胰島素類似的多功能細(xì)胞增殖調(diào)控因子，是生長(zhǎng)激素產(chǎn)生生理生化作用過(guò)程中一種必需的活性蛋白類多肽物質(zhì)。在細(xì)胞的增殖、分化過(guò)程及個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中均有促進(jìn)作用，促進(jìn)毛囊代謝，增加產(chǎn)絨量。

國(guó)外學(xué)者研究IGF-1對(duì)Scottish絨山羊離體毛囊生長(zhǎng)的影響：從健康Scottish絨山羊身上采取皮膚樣本，從每塊樣品中分離出18個(gè)完好無(wú)損的次級(jí)毛囊，將其分組放入添加了IGF-l的Williams培養(yǎng)液中（無(wú)菌條件）培養(yǎng)120 h。結(jié)果表明：IGF-l促進(jìn)了山羊次級(jí)毛囊的生長(zhǎng)。姚玉園等[7]以不同濃度的IGF-1對(duì)體外培養(yǎng)絨山羊毛囊的生長(zhǎng)及形態(tài)的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：IGF-1對(duì)毛囊的生長(zhǎng)是正調(diào)節(jié)作用；IGF-1能夠刺激毛母質(zhì)及毛乳頭細(xì)胞的增殖，然而對(duì)毛囊細(xì)胞凋亡具有抑制作用，這樣有利于毛囊的生長(zhǎng)發(fā)育和維持毛囊的形態(tài)。

研究表明，IGF-1對(duì)毛發(fā)的生長(zhǎng)發(fā)育和周期變化規(guī)律起到一定調(diào)控作用，對(duì)黑色素細(xì)胞、上皮細(xì)胞、毛乳頭細(xì)胞等的分化和增殖都有刺激作用[8]。與Ben等[9]的研究一致，IGF-1作為絨毛性狀潛在的候選基因，通過(guò)調(diào)控皮膚細(xì)胞的增殖、分化，促進(jìn)毛囊的生長(zhǎng)發(fā)育。皮膚中IGF-l具有促進(jìn)細(xì)胞增殖的作用，這對(duì)毛囊的發(fā)育非常重要，IGF-l由毛乳頭細(xì)胞產(chǎn)生，通過(guò)調(diào)控角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖來(lái)刺激毛囊生長(zhǎng)，維持毛囊在生長(zhǎng)期的延展，延后退行期[10]。IGF-1與其受體(IGF-1R)結(jié)合發(fā)揮作用，IGF-1R間的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑是促進(jìn)毛囊細(xì)胞增殖的關(guān)鍵所在，能調(diào)控皮膚毛囊的生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而影響被毛生長(zhǎng)。

王婷等[11]研究發(fā)現(xiàn)：羊駝皮膚中IGF-1與IGF-1R都有表達(dá)，通過(guò)進(jìn)一步試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，IGF-1提高了IGF-1R和KGF（角質(zhì)細(xì)胞生長(zhǎng)因子）的表達(dá)量，有利于纖維細(xì)胞的增殖，從而促進(jìn)了羊駝絨毛的生長(zhǎng)發(fā)育。王恭遠(yuǎn)等[12]研究了IGF-1和IGF-1R在不同發(fā)育階段的小鼠皮膚中的分布，結(jié)果表明，IGF-1和IGF-1R對(duì)11日齡小鼠毛囊生長(zhǎng)的促進(jìn)作用明顯，即處在生長(zhǎng)旺盛期時(shí)，基因表達(dá)量最多。

IGF及其受體蛋白IGFBPs共同在體內(nèi)形成了一個(gè)高度保守的信號(hào)通路。IGFBPs可調(diào)節(jié)IGF的活性，這種調(diào)節(jié)作用是通過(guò)改變胰島素樣生長(zhǎng)因子與他們細(xì)胞表面受體的相互作用從而來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育的刺激或抑制功效的。Schlake等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在IGFBP-3過(guò)表達(dá)的轉(zhuǎn)基因小鼠中IGFBP-3的表達(dá)量在毛發(fā)生長(zhǎng)中期顯著增長(zhǎng)，這有可能表現(xiàn)了IGFBP-3在對(duì)毛囊細(xì)胞退化的調(diào)控或執(zhí)行中起著一定的作用。通過(guò)Thomas Schlake[14]的研究予以證實(shí)IGFBP-5是毛囊的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中扮演重要角色。與IGF-1軸相關(guān)的受體IGF-1R及結(jié)合蛋白IGFBP3、IGFBP5在內(nèi)蒙古絨山羊中高度表達(dá)[15]。現(xiàn)如今有關(guān)IGFBP-3和IGFBP-5基因在遼寧絨山羊毛囊發(fā)育的周期性表達(dá)變化的研究鮮有報(bào)道。

2.2 MT對(duì)絨毛生長(zhǎng)的調(diào)控

褪黑激素（MT）能刺激體外培養(yǎng)毛囊的生長(zhǎng)，F(xiàn)ischer等[16]研究表明，MT對(duì)毛發(fā)的生長(zhǎng)、毛發(fā)的顏色和毛發(fā)周期性脫落有一定的調(diào)控作用，它能促進(jìn)水貂、蘭狐、絨山羊的被毛生長(zhǎng)，所以被廣泛應(yīng)用于動(dòng)物試驗(yàn)和羊毛生產(chǎn)。

在絨山羊的生絨期和非生絨期，褪黑激素均可以刺激絨毛的生長(zhǎng)，提高絨毛的產(chǎn)量[17]。對(duì)處于非生長(zhǎng)期的絨山羊進(jìn)行了試驗(yàn)研究，不同的光照時(shí)長(zhǎng)或注射褪黑激素對(duì)被毛生長(zhǎng)狀況及其生產(chǎn)性能與品質(zhì)的影響。研究顯示，褪黑激素處理組和每日8 h光照都可以顯著提高毛的總產(chǎn)量，其中山羊絨產(chǎn)量明顯增加，而粗毛的重量與空白對(duì)照組之間并無(wú)顯著差別[18]。然而體外培養(yǎng)試驗(yàn)與賈志海研究的MT促進(jìn)羊絨生長(zhǎng)，對(duì)粗毛無(wú)影響的結(jié)論相反。王琳[19]通過(guò)從內(nèi)蒙古絨山羊皮膚中分離毛囊，在構(gòu)建的游離毛囊培養(yǎng)液中加入不同濃度的褪黑激素，觀測(cè)毛囊的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。研究顯示，褪黑激素對(duì)初級(jí)毛囊有極顯著(P＜0.01)的促進(jìn)作用，但對(duì)于次級(jí)毛囊的生長(zhǎng)并無(wú)明顯影響，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，初級(jí)毛囊的生長(zhǎng)速度也逐漸降低。

程建波等[20]總結(jié)出褪黑激素是間接影響絨毛生長(zhǎng)發(fā)育的，一方面是通過(guò)影響IGF或PRL的分泌進(jìn)而促進(jìn)絨毛的生長(zhǎng)；另一方面是通過(guò)影響皮膚中脫碘酶基因表達(dá)或改變皮膚中PRLR基因的可變剪接規(guī)律來(lái)促使絨毛生長(zhǎng)。

2.3 PRL對(duì)絨毛生長(zhǎng)的調(diào)控

催乳素（PRL）是一種蛋白類的激素，主要是動(dòng)物腺垂體分泌。它是細(xì)胞增殖及機(jī)體發(fā)育的必要生長(zhǎng)因子。離體試驗(yàn)結(jié)果顯示，PRL對(duì)毛囊發(fā)育和絨毛纖維的生長(zhǎng)有重要的刺激作用[21]。Forsyth等[22]也進(jìn)行了離體毛囊培養(yǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)催乳素具有促進(jìn)安哥拉山羊毛囊和絨山羊次級(jí)毛囊生長(zhǎng)的作用，對(duì)毛囊伸展有刺激作用。Craven等[23]研究發(fā)現(xiàn)，PRL不是被毛周期性生長(zhǎng)的根本轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)，可能與其他生長(zhǎng)因子共同作用來(lái)調(diào)控毛囊的周期生長(zhǎng)。

Nixon等[24]研究了不同劑量的PRL對(duì)綿羊皮膚中PRLR的表達(dá)和毛囊形態(tài)的影響，結(jié)果顯示：當(dāng)血液中PRL的濃度由低逐漸變高時(shí)，皮膚中催乳素受體PRLR的mRNA含量開(kāi)始降低，該變化迅速刺激絨毛進(jìn)入過(guò)渡期；隨著PRL濃度的不斷升高，皮膚中PRLR的mRNA含量也不斷升高，絨毛的生長(zhǎng)進(jìn)入了休止期；在絨毛生長(zhǎng)達(dá)到旺盛前期后，PRL的濃度及PRLR mRNA的含量均為最高值；處于生絨旺盛期時(shí)，PRL的濃度和PRLR mRNA的含量又開(kāi)始下降到每個(gè)生長(zhǎng)周期開(kāi)始前的水平。PRL通過(guò)誘導(dǎo)毛母質(zhì)角質(zhì)形成細(xì)胞的凋亡，減少毛球角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)毛囊退行期的提前產(chǎn)生，且能縮短生長(zhǎng)期，延長(zhǎng)退行期[25]。岳春旺等[26]研究發(fā)現(xiàn)，在山羊的絨毛生長(zhǎng)過(guò)程中，S-PRLR起著重要的調(diào)控作用。

2.4 EGF和VEGF對(duì)絨毛生長(zhǎng)的調(diào)控

表皮生長(zhǎng)因子（EGF）能夠促進(jìn)表皮細(xì)胞的增殖分化，并與細(xì)胞的凋亡有密切關(guān)系。EGF可刺激皮膚細(xì)胞的分化增殖，與此同時(shí)能上調(diào)其他的內(nèi)源性生長(zhǎng)因子的分泌，刺激細(xì)胞產(chǎn)生糖蛋白和透明質(zhì)酸，完善皮膚的結(jié)構(gòu)[27]。王睿智等[28]的研究表明，青山羊從剛剛產(chǎn)出到60日齡期間，EGF的表達(dá)量與次級(jí)毛囊直徑呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)關(guān)系。深入研究證明，EGF對(duì)體外培養(yǎng)毛囊的促進(jìn)生長(zhǎng)作用，是對(duì)毛囊上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)有影響，進(jìn)而刺激毛囊由旺盛期提前進(jìn)入退行期[29]。

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）是由毛乳頭細(xì)胞自分泌的一種生長(zhǎng)因子，研究人員通過(guò)離體培養(yǎng)試驗(yàn)總結(jié)VEGF不但對(duì)毛囊的超微結(jié)構(gòu)完整性有維持作用，而且可以刺激毛囊生長(zhǎng)[30]。有研究發(fā)現(xiàn)，VEGF是通過(guò)刺激毛囊四周的血管生成來(lái)調(diào)控毛囊的季節(jié)性變化，進(jìn)而影響被毛發(fā)育[31]。

3 小結(jié)

絨山羊毛囊的生長(zhǎng)發(fā)育是比較復(fù)雜的季節(jié)性周期變化過(guò)程，受許多相關(guān)分子因素的影響。然而，至今為止，我們對(duì)絨山羊毛囊周期性生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律的分子機(jī)制及這些相關(guān)因子之間的互相影響的關(guān)系還需通過(guò)分子生物學(xué)技術(shù)來(lái)研究。毛囊就成為我們研究工作的基礎(chǔ)和起點(diǎn)，深入研究調(diào)控毛囊發(fā)育的相關(guān)生長(zhǎng)因子及它們之間的關(guān)系是今后的工作重點(diǎn)。這將為動(dòng)物生產(chǎn)中提高絨山羊的產(chǎn)絨性能和絨品質(zhì)的提升提供理論依據(jù)，對(duì)增加絨山羊養(yǎng)殖業(yè)有重要的經(jīng)濟(jì)意義。