绒山羊毛囊发育规律及毛囊发育调控因子的研究进展

吉林农业大学动物科学技术学院 张桂山 姜怀志＊

吉林农业大学发展学院 徐 晶

毛囊是皮肤重要的附属可再生器官，控制着毛发的生长。由表皮层、真皮毛囊层和真皮网状层组成，表皮与真皮间的相互作用贯穿整个毛囊形态发生过程。绒山羊毛被分为无髓的绒毛和髓质发达的粗毛两类纤维。毛囊也分为两类，生长粗毛的叫初级毛囊，生长绒毛的叫次级毛囊，次级毛囊的特性直接影响羊绒的产量和质量。绒山羊无论是在胚胎期还是生后期毛囊均具有自我更新和周期性生长变化的特点，均经历生长期、退行期和休止期三个时期，且整个过程是多基因参与、紧密联系和相互制约的复杂生理生化过程，受到多种调控因子的调节。绒山羊次级毛囊周期性变化的规律和鼠等其他哺乳动物极为相似，众多基因参与了其调控过程，说明不同种类动物毛发的周期性再生有相似的调控机理（李玉荣等，2008）。

1 毛囊发育规律

了解毛囊发生发育规律，通过控制毛囊发生发育调控因子对绒山羊品种选育及提高产绒量均有重要的作用。Henderson和 Sabine（1991）研究发现，澳大利亚绒山羊次级毛囊在10月份（澳大利亚春季）产生，并且公母羊S/P比值差异不显著。张燕军等（2006）研究发现，内蒙古阿尔巴斯绒山羊胎儿期胎龄55 d见到初级毛囊原始体，胎龄65 d见到次级毛囊原始体；毛囊活性在1月份最低，9月份最高。而辽宁绒山羊毛囊活性1月份最低，8月份最高；内蒙古阿尔巴斯绒山羊初级毛囊密度大于辽宁绒山羊，而次级毛囊密度却低于辽宁绒山羊，这是影响两种绒山羊产绒量差异的一个重要因素。赵艳丽等（2011）研究发现，随着辽宁绒山羊羔羊月龄的增长，毛囊密度逐渐下降，S/P值逐渐上升，S/P在6月龄达到最大值；成年羊初级毛囊密度季节间变化不大，次级毛囊密度和S/P值呈现出明显的季节变化，4月份次级毛囊密度和S/P值最小，9月份次级毛囊密度和S/P值最大。何茂昌等（2011）研究发现，陇东绒山羊羔羊出生时，初级毛囊已发育成熟，次级毛囊只有少数发育成熟，6月龄时所有次级毛囊发育成熟。李玉荣等（2008）研究发现，内蒙古绒山羊在4月份启动了次级毛囊的再生重建过程，毛囊开始增长；8～9月份毛囊完成重建，毛囊结构完整；10月份毛球细胞停止分裂，毛乳头萎缩，毛根上移，毛囊进入退行期；12月份毛囊根部上升到皮脂腺附近不再变化；翌年1～3月份毛囊的形态基本没有变化，次级毛囊在4～6月份重新生成时，为3个或2个群成群发生的。Ansari-Renani等（2011）对伊朗5个不同品种绒山羊S/P比值、毛囊密度进行了差异性比较研究，研究发现，公母羊无活性的次级毛囊差异不显著，但不同品种绒山羊无活性次级毛囊百分比为8%～70%。绒山羊初级毛囊与次及主囊形态特征变化见表1。

表1 绒山羊初级毛囊与次级毛囊形态特征变化

2 毛囊发育调控因子

毛囊的发育及周期性变化是一个分子调控的过程，受多种因子调控。毛囊从胎儿期产生，出生后又要经历生长、退行及休止3个时期的周期性变化，且每一个阶段均是复杂的调控过程。因此，明确每个阶段的调控因子对进一步筛选与绒毛生长相关基因和研究绒山羊毛囊发生发育的分子调控机理至关重要。吴江鸿（2011）研究报道，Msx基因、Hox基因、成纤维生长因子（FGF）、骨形成蛋白（BMPs）、Shh基因和Wnt基因等大量的基因及大量的激素参与了毛囊生长发育及周期性变化的调控。 Michno 等（2003）研究发现，Hedgehog（Hh）信号路径是毛囊形态发育的必需路径，细胞周期蛋白D1及Hh家族基因在胚胎毛囊中的表达是依赖于Hh信号路径介导，可见该路径在胚胎毛囊形态发育中的重要作用。Ouji等（2007）研究发现，Wnt-10b/β-catenin信号诱导上皮细胞向毛干和毛囊内鞘分化，刺激基质细胞分化成真皮乳头，促进毛干的生长及毛囊内鞘细胞的分化。苏蕊等（2009）研究了内蒙古绒山羊毛囊不同发育时期BMP2、Noggin及SHH基因在皮肤中的表达，结果发现，BMP基因可抑制毛囊发育，且与维持毛囊处于休止期有关；在毛囊发育兴盛期，Noggin基因起强抑制BMP2基因表达的作用；在毛囊发育过程中，Noggin对BMP2基因的抑制作用至少是部分通过SHH实现的。Baker等（2010）研究发现，Wnt信号是毛囊发育和毛囊产生后毛发生长初期必需的信号通路，一旦该通路被激活，成年鼠表皮、从现有滤泡形成异位滤泡、滤泡间上皮、皮脂腺功能将发生显著的变化，如表皮细胞群形成异位滤泡，激活的β-catenin刺激毛囊膨胀部增殖和扩大，Wnt信号诱导毛囊滤泡和皮脂腺的分化。Shh是控制毛囊由休止期向生长期过渡的因子。Parka等（2011）研究发现，何首乌提取物能使鼠Shh和β-catenin基因的表达量上调，从而诱导休眠期毛囊发育，使毛囊变大，进而引起生长初期毛发的生长。在每个周期开始，富含毛囊干细胞的毛芽接受信号被激活，开始增殖并向真皮层深入，与下方的毛乳头相互作用形成新的指状结构毛囊，开始进入新的生长期（Suzuki等，2009）。Rendl等（2008）研究发现，毛囊膨大部富含BMP蛋白，在体外可以维持毛乳头细胞的特性，在体内可以维持毛发诱导活性，当真皮乳头细胞不能接受BMP信号时，真皮乳头细胞便丧失了形成毛囊的潜能。Wu等（2009）研究发现，Hoxc13基因是控制绒山羊毛发生成的一个重要基因，毛囊发生过程中Hoxc13基因表达量与皮肤厚度呈现相同的趋势。Wu等（2012）研究发现，退黑激素处理的绒山羊Hoxc13基因在7～11月份之间表达量显著增加，这与这一时期毛囊数量处于高峰相一致，进一步说明毛囊活力与Hoxc13基因表达量的相关性。Cai等（2009）研究发现，Msx2 和 Foxn1 是维持Notch1在毛囊基质中表达的必需因子，这两个因子的功能是并联BMP信号的下游路径和Notch上游路径，在毛根内鞘、皮质、髓质分化过程中起着中枢性的角色。Semenova等 （2008）研究发现，mIGF-1在角化细胞中过量表达对愈伤组织的治愈及加速毛囊生成及周期性循环起着非常重要的作用。Lei等（2012）研究发现，Gsdma3基因通过负调节β-catenin的表达，在表皮细胞和毛囊的增殖分化过程中起作用。Adly等（2006）研究发现，一种热休克蛋白HSP27在毛发生长初期高表达，而在毛发生长中期和终期呈现弱表达。Tomita等（2006）研究发现，血小板衍生生长因子（PDGF）两个亚型参与诱导和维持毛发生长初期毛囊发育。Miyai等（2010）研究发现，c-Maf和 MafB 两种基因在毛囊毛根内鞘赫氏层与亨氏层差异性表达，参与毛发形态发生。王睿智等（2012）研究发现，青山羊出生至2月龄表皮生长因子（EGF）表达量与次级毛囊直径呈极显著正相关。Oshimori和Fuchs（2012）研究发现，TGF-β具有对抗BMP在毛囊干细胞发育过程中的抑制作用，真皮乳头传感器TGF-β2通过短暂激活Smad2/3促进毛囊干细胞再生。由此可见，在毛囊的发生发育及毛囊周期性循环的过程中是多因子参与调控的复杂过程。

3 小结

深入研究影响毛囊发育及周期性变化的因子可为毛囊发育机理的研究奠定一定的理论基础。目前，有关毛囊分子机制的研究多是关于鼠等动物毛囊周期性变化、毛囊皮脂腺发育以及毛囊干细胞调控因子等方面。国内对绒山羊毛囊发育规律研究多集中于内蒙古绒山羊、辽宁绒山羊，而有关毛囊发育规律的分子机理研究还有待进一步深入研究，尤其是不同因子在毛囊不同组织结构中起的调控作用以及不同因子在毛囊发育的不同时期所起的调控作用。明确绒山羊毛囊发育的分子机制，不但有助于改良绒山羊的生产性能和绒的品质，而且可以极大的提高绒山羊养殖的经济效益。

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