IGF-Ⅰ在絨山羊毛囊中的研究進展

黃佳星，孟偉，邵付丹，郭旭東

（內(nèi)蒙古大學，內(nèi)蒙古呼和浩特 010070）

哺乳動物毛囊的衍生物即為被毛（在人體中稱為毛發(fā)），對動物而言，被毛是具有御寒、防御、保護、傳遞等重要作用的屏障。動物被毛（包括絨和毛）還可以作為上好的紡織原料，是重要的畜產(chǎn)品之一。因此，在了解毛囊生長規(guī)律的基礎上，通過實驗手段提高絨或毛產(chǎn)量及改善絨毛品質(zhì)，具有巨大的經(jīng)濟潛力及醫(yī)療前景。毛囊的生長需要多種生長因子協(xié)同作用來調(diào)節(jié)其發(fā)育過程。IGF-Ⅰ作為重要的生長因子，研究其對毛囊生長的影響十分必要。

1 毛囊的生長發(fā)育

毛囊的發(fā)生來自于表皮與真皮的相互作用:首先由間充質(zhì)細胞發(fā)出初始信號誘導周皮形成毛芽，毛芽再釋放因子誘導間充質(zhì)形成毛乳頭，然后毛乳頭釋放第二種信號刺激上皮細胞增生，分化形成毛囊結(jié)構(gòu)。對其形態(tài)發(fā)生的整個過程進行劃分，可分為毛基板前期、毛基板期、毛芽期、毛釘期和毛囊期五個時期[1]。

從組成上看，中國絨山羊毛囊群結(jié)構(gòu)幾乎都是以三個初級毛囊和若干個次級毛囊組成的三毛囊群。楊春合等[2]發(fā)現(xiàn)，內(nèi)蒙古絨山羊羔羊出生后所有的初級毛囊都已發(fā)育成熟并且長有纖維，初級毛囊數(shù)量不再增加。但次級毛囊僅有部分成熟長有纖維，而且有新的次級毛囊在以后的發(fā)育階段發(fā)生。這也表明次級毛囊的發(fā)生和成熟比初級毛囊晚。而張燕軍等[3]早在2006年就已觀察到了此實驗現(xiàn)象，并提出原生次級毛囊是初級毛囊的一個分支的觀點。

周期性和自我更新性是以次級毛囊為代表的絨山羊皮膚毛囊的顯著特點。毛囊結(jié)構(gòu)可分為包括皮脂腺和豎毛肌的恒定部以及包括毛囊和毛球的循環(huán)部，循環(huán)部的活動周期可分為生長期（Anagen）、退化期（Catagen）和休止期（Telogen）三個階段。絨山羊毛囊深度、寬度、密度、活性及次級毛囊與初級毛囊的比值即S/P值隨季節(jié)發(fā)生變化，但毛囊數(shù)量始終處于動態(tài)平衡[4]。

2 IGF-Ⅰ

胰島素樣生長因子體系包括IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ兩個胰島素樣生長因子（Insulin-like growth factor，IGF）、IGF-ⅠR和IGF-ⅡR兩個胰島素樣生長因子受體（Insulin-like growth facter-IGF receptor）和六個高親和性胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白(Insulin-like growth facter binding proteins，IGFBPs)。胰島素樣生長因子家族在體內(nèi)形成了一個以自分泌和旁分泌的方式發(fā)揮作用的高度保守的信號通路[5]。

IGFs是一類主要由生長激素（Growth hormone，GH）產(chǎn)生的單鏈多肽激素，其促生長作用強。宋旭婷等[6]以綿羊為實驗對象，克隆IGF-Ⅰ得到了Ea型、Eb型兩種剪接異構(gòu)體，結(jié)果表明兩剪接異構(gòu)體有明顯的彎曲狀螺旋結(jié)構(gòu)。IGFs的生物學活性受IGFBPs及IGF-ⅠR的影響。IGFBPs以很高的親和性與IGFs穩(wěn)定結(jié)合，通過調(diào)節(jié)IGFs的有效濃度來影響IGFs的作用。IGFBP-5基因位于7號染色體的長臂第一區(qū)段第5區(qū)，即7q5[7]，在家族中是最保守的。當毛囊進入生長期時，IGF-Ⅰ通過抑制IGFBP-5表達使IGFBP-5的親和性降低，IGFs被釋放出來，IGF-Ⅰ與IGF-ⅠR的表達及結(jié)合量會增加；而毛囊退化和休止期，IGFBP-5表達增加，抑制IGF-Ⅰ及IGF-ⅠR 表達[5，8]。

3 IGF-Ⅰ在毛囊發(fā)育中的研究進展

3.1 IGF-Ⅰ與其他因子的相互影響

王婷等[9]在體外實驗中發(fā)現(xiàn)，IGF-Ⅰ提高了IGF-ⅠR和KGF基因的表達量，降低Tg-β1基因的表達量。這樣的實驗結(jié)果表明:IGF-Ⅰ通過調(diào)節(jié)IGF-ⅠR和內(nèi)分泌因子的表達量而調(diào)控羊駝毛生長。李巖等[10]在進行體內(nèi)實驗卻發(fā)現(xiàn)，外源性 IGF-Ⅰ沒有顯著影響綿羊皮膚中的GHR和IGF-ⅠR的表達，但明顯的促進綿羊角蛋白關聯(lián)蛋白基因kap3.2和kap6-1的表達。提出了IGF-Ⅰ對kap3.2和kap6-1的作用是通過生長軸以外的其他途徑實現(xiàn)的假設。賈斌等[11]在實驗中也得出了綿羊皮膚中GHR、IGF-Ⅰ和IGF-1R基因表達有特定的發(fā)育模式的結(jié)論，再一次的印證了李巖的假設。姚玉園等[12]發(fā)現(xiàn)，10 ng/mL 的 IGF-Ⅰ和 20 ng/mL 的 EGF 聯(lián)合添加與基礎培養(yǎng)液相比更能刺激體外毛囊培養(yǎng)的生長，并提出了EGF加強IGF-Ⅰ的促毛球部細胞分裂作用的假設。其實，多種因子的聯(lián)合作用才是毛囊生長真正的原因。

3.2 IGF-Ⅰ的生理作用

早在1996年就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，IGF-Ⅰ轉(zhuǎn)基因絨山羊的絨毛產(chǎn)量有很大程度的提高，并且這種優(yōu)良的性狀可遺傳給后代[13]。將毛囊在體外培養(yǎng)10天，可觀察到與體內(nèi)毛囊生長情況一致的現(xiàn)象，說明IGF-Ⅰ對體外培養(yǎng)絨山羊毛囊有明顯的促進作用[12]。劉逍等[14]以吉林白鵝為實驗對象，也得到了相同的結(jié)論。王恭遠等[15]發(fā)現(xiàn)，IGF-Ⅰ及其受體在小鼠不同生長階段表達程度不同，IGF-Ⅰ及其受體在生長期的含量不斷提高，在小鼠皮膚生長旺盛期促進作用明顯。到了靜止期，IGF-Ⅰ及其受體隨著小鼠毛囊出現(xiàn)數(shù)量減少，其含量也開始降低。魏云霞等[16]以絨山羊為實驗對象，發(fā)現(xiàn)IGF-Ⅰ濃度隨著季節(jié)更替有明顯的變化，提出低濃度的IGF-Ⅰ有利于生絨，高濃度的IGF-Ⅰ調(diào)節(jié)絨毛的萌發(fā)和休止的假設。此外還發(fā)現(xiàn)，四季間公羊均極顯著高于母羊，說明性別是影響IGF-Ⅰ分泌的重要因素。

4 展望

IGF-Ⅰ對毛囊生長有促進作用的觀點已經(jīng)得到人們廣泛的認同，近年來在分子水平研究一些藥物是否對毛囊生長起作用時，常以IGF-Ⅰ作為生物標記物。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)淫羊藿苷等能通過提高IGF-Ⅰ濃度促進毛囊生長[17]。

絨山羊毛囊的生長發(fā)育受一系列分子調(diào)控，這些分子在毛囊生長發(fā)育過程中存在著錯綜復雜的聯(lián)系。目前，IGF-Ⅰ的分子作用機制基本研究清楚，但IGF-Ⅰ與各種因子的共同作用機理還有待進一步研究。因此，深入研究絨山羊毛囊細胞中各分子調(diào)控的相互聯(lián)系將成為該領域的研究重點。而在此過程中，將分子技術與數(shù)量遺傳相結(jié)合，將為提高動物生產(chǎn)中絨山羊的產(chǎn)絨性能和絨品質(zhì)提供理論依據(jù)，從而實現(xiàn)絨毛量與質(zhì)的飛躍。