IGF-1及其受體對小鼠皮膚作用的研究

文│王恭遠 劉寧 程笳琪 赫曉燕（山西農業大學動物科技學院）

尚淑芬 武鋒平（山西省忻州市畜牧獸醫局）

IGF-1及其受體對小鼠皮膚作用的研究

文│王恭遠 劉寧 程笳琪 赫曉燕（山西農業大學動物科技學院）

尚淑芬 武鋒平（山西省忻州市畜牧獸醫局）

動物被毛的生長是一個極其復雜的生理過程，受遺傳、環境、營養和代謝水平等諸多因素的影響，遺傳是被毛生長發育的決定性因素。小鼠是最常用的試驗動物之一，具有多色性、雜食性、適應性差、繁殖力強等特點。

IGF-1也被稱作“促生長因子”（somatomedin C），是一種在分子結構上與胰島素類似的多肽蛋白物質。1976年Rinderknecht等將人血漿中的兩種不同的類胰島素生長因子分離純化出來，并于1978年成功鑒定出它們的化學結構組成和特性。由于它們的化學結構組成與胰島素原十分相似，所以又將它們命名為“IGF-1（胰島素樣生長因子-1）和IGF-2（胰島素樣生長因子-2）”。目前，有關毛囊周期性變化的調控機理并不十分明確，但已明確一些細胞因子參與了毛發的周期性調控，包括類胰島素生長因子（IGF）。IGF-1是類胰島素生長因子家族中的主要成員。研究表明，IGF-1對毛發的生長發育和周期起到一定調控作用。同時還能刺激黑色素細胞、上皮細胞和毛乳頭細胞等的增殖分化。

IGF-1與其受體（IGF-1R）結合，通過其受體間的細胞信號途徑來刺激毛囊細胞增殖。IGF-1可能通過其受體的細胞信號通路刺激毛囊細胞增殖。有報道稱在山羊局部皮膚注射IGF-1能夠刺激皮膚蛋白的合成。綿羊皮膚和毛囊中均有IGF-1和IGF-1R的表達，安哥拉山羊和克什米爾絨山羊皮膚也存在大量的IGF-1R。而且IGF-1是許多類型細胞防止其凋亡的存活因子。IGF-1的抗凋亡作用可能是毛囊細胞生長發育的重要因子。并且已有試驗說明異黃酮可以通過提高IGF-1的表達，從而促進毛發的生長和皮膚毛囊的形成。還有報道證明羊駝皮膚既是IGF-1作用的靶器官又是內分泌器官。但有關IGF-1及其受體IGF-1R在小鼠不同發育階段的作用的研究較少。

本試驗將以不同發育階段（3日齡、11日齡、26日齡）的小鼠作為研究對象，利用免疫組織化學方法研究IGF-1及其受體IGF-1R在不同發育階段小鼠皮膚中的分布，探討其對小鼠皮膚發育的重要作用，以期為深入研究它們在哺乳動物的皮膚生長和毛囊生長發育中的生物學功能提供理論依據。

一、試驗材料

1.試驗動物與取材。取3日齡、11日齡、26日齡小鼠的背部皮膚組織，由Bouin氏固定液固定。小鼠由山西農業大學羊駝生物工程試驗室培養。

2.主要試驗藥品試劑與耗材。兔抗IGF-1多克隆抗體、兔抗IGF-1R多克隆抗體、單克隆山羊抗兔二抗SABC試劑盒、DAB顯色劑等。

3.試驗方法。

（1）石蠟切片的制備。常規方法制片，片厚5微米。

處理載玻片→試驗組織修整→脫水、透明→浸蠟→包埋→修塊→切片、展片、烤片。

（2）免疫免疫組織化學試驗。按照試劑盒說明書進行試驗。

切片脫蠟與復水→孵育→磷酸鹽緩沖液（PBS）沖洗→封閉→滴加一抗→PBS緩沖液沖洗→滴加二抗→PBS緩沖液沖洗→滴加SABC→PBS緩沖液沖洗→DAB顯色→蘇木精復染→脫水、透明→封片。

二、圖像采集與數據分析

使用顯微鏡觀察切片，拍照采集圖像。每個樣本取3張切片，每張切片隨機選取5個視野拍照。

使用圖像分析軟件Image-Pro plus6.0，對不同日齡小鼠皮膚中IGF-1、IGF-1R蛋白的免疫組織化學結果進行光密度值測定，得出陽性細胞光密度值數據。使用SPSS16.0軟件進行數據分析統計。

三、試驗結果與分析

1.試驗結果。IGF-1陽性免疫反應物在3日齡小鼠皮膚中主要分布在表皮的基底層細胞和真皮結締組織中，呈陽性反應，毛囊陽性表達不明顯（圖1）；在11日齡小鼠皮膚中毛囊呈陽性反應（圖2）；在26日齡小鼠皮膚中的分布十分廣泛，各處均可見陽性反應（圖3）。

◎圖1 IGF-1在3日齡小鼠皮膚中的分布

◎圖2 IGF-1在11日齡小鼠皮膚中的分布

◎圖3 IGF-1在26日齡小鼠皮膚中的分布

IGF-1R陽性免疫反應物在3日齡小鼠皮膚中主要分布在表皮的基底層細胞和真皮結締組織中，同時，在毛囊外根鞘部分也有明顯分布，以上均呈陽性反應；在11日齡小鼠皮膚中毛囊表達明顯，呈強陽性反應；在26日齡小鼠皮膚中的表皮、真皮中均有表達，在毛囊部分弱陽性表達。

2.圖像分析及統計結果。分別將IGF-1、IGF-1R免疫反應物在3日齡、11日齡、26日齡小鼠皮膚中的分布情況用圖像分析軟件進行分析，得到6組試驗數據（表1），然后進行統計學處理，結果見圖4。

◎圖4 陽性表達的平均光密度

表1 陽性表達的平均光密度

四、討論

通過以上試驗表明，IGF-1和IGF-1R隨著日齡的增長，其含量先增加后降低，在青壯年時期達到頂峰。有文獻報道，IGF-1對肌肉中衛星細胞的增長具有強有效的刺激作用。大量研究表明，IGF-1可抑制細胞凋亡，維持細胞存活。人、鼠、山羊、綿羊等的皮膚和毛囊中有豐富的GH-R、IGF-1和IGF-1R基因表達，IGF-1對毛生長調控起重要作用。因此，IGF-1和IGF-1R伴隨著小鼠日齡的增大其含量在皮膚中的表達應呈現變化趨勢。通過試驗發現，在3日齡小鼠皮膚中毛囊數量較少；在11日齡小鼠皮膚中毛囊數量很多，毛囊生長致密，此時小鼠被毛發育較3日齡時相比已經發生了很大的變化，11日齡小鼠被毛程度較高，在26日齡時被毛發育處在生長靜止期，開始退化，毛囊稀少。IGF-1和IGF-1R在3日齡小鼠皮膚中表達較少，在11日齡小鼠皮膚中表達較高，在26日齡時萎縮部位弱陽性表達。以上分析表明，在3～11日齡期間，小鼠毛囊處在生長初期到生長旺盛期，IGF-1、IGF-1R的含量也在不斷提高，到了26日齡時，小鼠毛囊處在生長靜止期，毛囊出現數量減少、退化的現象，IGF-1、IGF-1R的含量也開始降低。這種變化與小鼠的生長周期一致，即伴隨著被毛及個體的發育，IGF-1、IGF-1R的含量也在不斷提高，作用也越來越顯著，當到達一定時期后，被毛出現生長靜止期，IGF-1、IGF-1R含量也開始降低，作用也越來越弱。

五、結論

IGF-1、IGF-1R對小鼠皮膚和毛囊的生長發育均具有一定的作用，3～26日齡期間的小鼠的被毛中均有表達，但表達程度不同。對處在生長初期的3日齡小鼠促進作用較小，對處在生長旺盛期的11日齡小鼠促進作用明顯，表達最多。對處在生長靜止期的26日齡小鼠作用不明顯。

國家自然科學基金（項目批準號31172283）；山西農業大學2009年引進人才科研啟動項目（XB2009020）