（1．江西农业大学动物科技学院，南昌330045；2．中国农业科学院畜牧研究所，北京100094）
摘要：GH的促生长作用要通过肝脏、软骨等组织产生生长因子，即胰岛素样生长因子（insulin－like growth
factor，IGF）来介导。IGF系统与动物的生长发育、生产关系密切。作者综述了近年来IGF系统在动物生产方面的研究进展。
关键词：胰岛素样生长因子系统；动物生产
中图分类号：5814．l文献标识码：A文章编号：1671－7236（2003）03－0034－03
IGFS是一类既有胰岛素样合成代谢作用又有促生长作用的多肽，能介导GH促进多种组织细胞生长代谢，故IGF系统对胚胎、神经、骨骼肌、骨骼的发育、细胞增殖、转化等具有重要作用。
1 IGF系统概述
IGF家族包括
IGFs（IGF-Ⅰ，IGF-Ⅱ），IGFBP（1～6）及IGF受体（IGF-IR，IGF-ⅡR）。体内许多组织在GH作用下能自身产生IGFS，但IGF－I和IGF一Ⅱ在体内分布差异很大：IGF－I在肝脏中表达最多，子宫其次；而正仅在少数组织中表达，脑内表达最多，心脏居次。循环中绝大部分IGFS结合于IGFBP－3和一个酸不稳定亚基形成一个150Kda的3分子复合体，少部分以游离态的形式存在。6种IGFBP中IGFBP－3在出生后含量最高的，主要由肝脏内皮细胞和肝巨噬细胞产生。IGFBP－3作为IGFS的运输载体，调控IGFS的释放，并延长IGFS的半衰期，减缓IGFS的代谢清除，还提供IGFS的组织和细胞型特异性位点。另外IGFBP直接调控与受体结合，最终调控IGFS的生物学作用。IGFS的生物学功能是通过与特异性的靶细胞表面受体结合而实现的。IGF受体主要分布于细胞膜上，在胞浆的滑面内质网及高尔基体上也发现了有IGFS的特异性结合位点。IGFS在体内通过循环或局部效应来影响细胞的生长和分化。是介导GH促进动物生长的因子。
2 IGF系统对动物早期生长发育的影响
一般认为IGF－I是哺乳动物和禽类真正的生长调节因子，GH的促生长作用是通过IGF－I介导的。IGF系统是胚胎和动物出生后生长的主要决定因素，而出生后生长是由GH来调控的。GH和IGF－I协同作用，参与大部分信号通路的会合。胚胎和子宫内膜都产生大量的IGF－I，这种自分泌和旁分泌的IGF司在早期妊娠中起作用。
Pre11e等（2000）报道，在体外将牛胚胎分别培养在100ng／ml的rhIGF－Irecommnanthuman IGF－I）、LR3（long R3IGF－Ⅰ）和对照组（无IGF－I添加物）的培养系统。研究结果表明LR3能最有效地刺激早期胚胎的卵裂，而rhIGF－I能最强有力地刺激胚胎的继续发育。囊胚的总细胞数由高到低依次为：LR3组、LGF－Ⅰ组和对照组。囊胚的分化细胞染色揭示了这些差异主要产生于滋养外胚层细胞的数量。对各组IGFBPS和IGF－IR的mRNA表达水平的研究结果表明，IGF肽段对IGFBPS的亲和性和它们对附植前胚胎的作用相关，并在不同方面影响IGF系统的组分对不同因素如发育、细胞数目和mRNA的表达水平。
研究结果表明禽类胚胎期IGF－I主要来源于肝脏外其它组织（Sertno等，1990），对胚胎的发育具重要作用。IGF－Ⅰ可刺激鸡氨基酸的转运和蛋白质的合成，抑制蛋白质的分解。胚胎发育中期血清IGF－I含量较高，此时正是器官形成的关键时期，放较高的IGF－I水平可能与组织器官的分化形成有关。IGF－I基因表达与鸡胚胎眼球和肝的重量显著相关。在孵化期鸡胚的组织IGF－I基因表达水平不因不同品种而受到影响，而鸡胚胎的组织发育却至少部分地受IGF习基因表达的调控。高邮鸭16、20和24胚龄时，血清IGF－I浓度都显著高于绍兴蛋鸭（P＜0.01），并与胚重呈正相关，提示在鸭胚发育过程中，IGF－I可能起重要作用（葛盛芳等，2000）。处于胚后早期发育阶段的蛋鸡，其血清IGF河水平随体重增加而增加（Goddard等，19881Vasilatos－younken等，1991;张根华等，1997），并且高于肉鸡，尤以10日龄的雌性雏鸡间差异不显著（P＜0.01），不同品种相同日龄的雌性雏鸡间差异不显著，但雄性蛋鸡的血清IGF－I水平却显著高于雄性肉鸡（P＜0．01）；外，同一品种雏鸡的血清IGF－I水平未见显著的性别差异。
3 IGF系统与生长性状
血清IGF－I浓度和许多家畜的生长性状相关。在安格斯牛的选育研究中发现在断奶后期，血清IGF－I的平均浓度有很高的遗传性（0．48±0.13），表明IGF－I具较强的加性遗传调控（Davis等，1997）。在牛和猪IGF－I基因的5’侧翼的存在一双核音酸（CA）的重复多态性，研究结果表明它和断奶重及1龄重相关，并与肉牛的出生重相关（Moody等，1996），与某些猪种的背脂厚度相关（Casas等，1995）。对鼠进行高循环IGF－I浓度、低循环IGF－I浓度的重复分化选育后，也发现血浆IGF－I浓度是一个可遗传的性状，更重要的是发现 IGF－I浓度和体重呈正相关（ Siddiqui等，1992）。Ge等（2001）报道，跨（高、低血清IGF－I）品系BB基因型安格斯牛和断奶后 20d调整期的高增重显著相关，但高血清IGF－I浓度品系的安格斯牛却没表现出这种相关性；且B等位基因对断奶后增重表现轻微的显性作用；BB基因型的牛比AA基因型的血清IGF－I浓度更低，体重也比AA基因型的更大。
McMurtry等（1997）和Kang等（2000）对韩国Ogol鸡（KNOC）的研究表明血清IGF－Ⅰ对公母鸡具有双重作用，血清IGF－I对KNOC公鸡的生长重要相关，而与KNOC母鸡的产蛋量重要相关。Seo等（2001）的研究表明IGF－I基因型和体重的关系在KNOC公母鸡间有极显著的差异。虽然在大部分年龄段KNOC公鸡的基因型之间体重差异不显著，但IGF－I基因型为十／十的体重总大于其它基因型（＋／－，－／－）的公鸡的体重。而IGF－I基因型对母鸡的体重影响不大。肝IGF－ImRNAs在快生长鸡组的水平更高，IGF一ⅡmRNA水平与营养状况或基因型的变化趋向一致；生长速率决、慢分别与IGF－I、一正水平高和低相关，这也证明了含在生长过程中IGFS的刺激作用（Beecavin等，2001）。葛盛芳等（2000）认为生长较快品系中血清IGF－I水平高于较慢的品系。Vasilatos－youlldkell等（1991）的试验结果也认为快速生长型雏鸡血清IGF－I水平显著高于缓慢生长型的雏鸡，且血清IGF－I水平与雏鸡体重间呈显著相关。但Goddard（1988）认为IGF－I在品系之间没有差异；张根华等（1997）认为快速生长的肉鸡血液IGF－I水平反而低。血液中IGF河含量出现相互矛盾的报道，原因可能由于血液中存在多种IGF－I结合蛋白，而且不同品种的禽类IGF互结合蛋白的结合率可能不一样。报道的多为去除IGF－I结合蛋白的IGF－I水平，而血液中只有游离的IGF－I才能起作用。
4 IGF－I与产肉、产蛋性能
产肉性能和肌肉的生长密切相关。很多证据表明IGF－I和哺乳动物肌肉的生长、分化调控有关。血清IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ浓度与肋条肉的瘦肉率和相关组织的比率呈负相关（NikoliC等，2000）。低血清IGF－I浓度的牛，其肉具有较高的大理石花纹面积和质量等级，故血清IGF－I浓度可成为提高肉牛大理石花纹面积和质量等级的一个有用的选育标准（Davis等，2000）。
Nagaraja等（2000）报道在鸡 IGF－I基因5’区CA的重复多态性紧密连着IGF－I基因的调控元件，并在5’区发现了多态性和蛋重及蛋壳重相关。Kang等（2000）也证明了IGF－I水平与产蛋量有关。葛盛芳等（2000）对60日龄大蛋系和高产系绍兴鸭的研究发现大蛋系鸭的血清IGF－I含量高于高产系，这可能与其体重及产蛋量高于高产系有关，表明IGF河对鸭的生长和产蛋有一定的影响。
5 IGF－Ⅱ和IGFBP－3与产仔数的关系
类固醇激素通过IGF系统的中介作用或IGF系统协同其它内分泌因子在排卵、附植、妊娠维持和胚胎发育等生殖环节中发挥作用。IGF－I作为一个胎盘生长因子，是猪孕体P450芳香化酶作用的一个刺激因子（HOfig等，1991）。表明IGF一刀在体外能抑制人的胎盘P450芳香化酶的活性。
Yun等（2001）研究了发情周期、妊娠和出生后雌性后代的血清IGF一Ⅱ和IGFBP－3表达水平与产仔数的关系。从后情期至发情期，高产仔数组的IGF-Ⅱ的血清浓度下降了，而低产仔数组的IGF-Ⅱ水平却升高了。通常高产仔数组的IGF-Ⅱ水平高于低产仔数。在发情周期中没检测出2组IGF一Ⅱ的显著差异。高产仔数组的血清IGF一Ⅱ浓度从孕期的第45～105 d总的来说是升高了，但在孕期，低产仔数组的IGF一Ⅱ血清浓度高于高产仔数组。从孕期的第 60d到分娩，IGF一Ⅱ浓度在高、低产仔数组间存在显著差异，特别是在第 60d极显著。随着仔猪的生长，2组小母猪的血清IGF一Ⅱ浓度下降了。在仔猪75日龄时，2组的血清IGF-Ⅱ浓度差异极显著，高产仔数组产的仔猪IGF一Ⅱ水平更低。IGFBP－3，除了在发情期，整个发情周期低产仔数组的表达水平都比高产仔数组的高。而且从后情期到发情期，高产仔数组的IGFBP－3水平没有变化，而低产仔数组却呈降低趋势；在妊娠期，特别在青年母猪孕期的第45d，低产仔数组IGFBP－3表达水平比孕期任何时候都高。妊娠期2组的IGFBP－3量的差异变化程度小于发情周期的变化，高产仔数组的IGFBP－3的表达量在60 d减少，以后基本持平，而低产仔数组 IGFBP－3的表达水平从第 45 d到 105d变化很小；在仔猪生长期低产仔数组IGFBP－3水平比高产仔数组的高1．5倍。ER基因已被证明为控制猪产仔数的主效基因之一，Yun等（2001）还研究了ER各基因型猪的IGF一Ⅱ浓度差异，虽然各基因型间IGF-Ⅱ浓度差异并不显著，但从孕期的第60～105 d，AA基因型即为低产仔数的，其IGF-Ⅱ浓度高于BB基因型组。
6 IGFs与泌乳
IGFs、IGFs受体及IGF－I的mRNA存在于乳腺组织，IGFS可通过其相应受体直接作用于乳腺。高遗传值与中等遗传值的奶牛相比，产奶量更高，但血糖与IGF－I浓度更低。McBride等（1990）通过乳腺动脉络泌乳山羊直接注射IGF－I，结果奶产量上升15％。在分娩前，IGF－I在乳腺的分泌及血液中的浓度很高，随着分娩的临近而轻微降低。分娩后，血液IGF－I浓度很稳定，但IGF－I在乳腺分泌物中很难检测到（Dehnhard等，2000）。在乳腺泌乳周期，Baumrucker等（2000）对IGF－IR的检测表明，分娩时IGF－IR数量减少，并和其血液中的配体水平一同降低，而IGF－I、IGF一Ⅱ和IGF一ⅡR大体上没变；IGFBP-3是乳腺中数量最多的IGF结合蛋白，与产前和子宫复旧期相比，其在哺乳期血液和乳中的浓度降低；IGFBP－3结合于牛乳腺组织膜蛋白，IGFBP－3结合蛋白已被证实为牛乳铁蛋白，乳铁蛋白能与IGF竞争结合IGFBP－3。Baumrucker等的研究还表明在子宫复旧期，乳铁蛋白与IGF系统的调控重要相关。
7 IGF系统与营养需要
IGF河的表达主要受GH和营养的调节：GH和营养。通过对肝组织IGF－ImRNA表达水平的研究，显示营养对IGFI表达的调节主要发生在翻译前水平，其中IGF－I基因转录速率的变化可能是主要原因。禁食或喂养能量不足或蛋白含量不足的食物都将导致血清IGF－I和组织 IGF－ImRNA丰度下降。鱼的生长状况与肝组织IGF－ImRNA水平呈同步变化（华益民等，2001）。在鱼类存在 Ea－1，Ea－2，Ea－3和 Ea－4 4种IGF司转录产物。Duan等（1994）通过对银大麻哈鱼4种mRNAs的研究，认为营养主要对肝组织Ea司和Ea－3的转录进行调节；饥饿显著降低肝组织Ea－1和Ea－3水平，重新投喂则使Ea－1和Ea－3的产量恢复。华益民等（2001）通过室外喂养观察3种营养状况对幼年鲤鱼生长、血清GH水平和组织IGF－ImRNA表达的影响。H组喂含40％酷蛋白的饵料，L组喂含20％酪蛋白的饵料，饵料总能量相同；另一组鱼先饥饿32d再投喂40％酷蛋白的饵料。结果表明营养对鲤鱼肝组织IGF－ImRNA的表达有调节作用；其它组织IGF－ImRNA表达不受营养调节。
Lowe等（1989）报道，禁食导致大鼠肝组织和非肝组织IGF－lmRNA量的下降存在3种不同程度的反应。肝和肺的IGF－ImRNA丰度下降最显著，肾和肌肉其次，而胃、奉丸、脑和心等的变化最小或无变化。Brameld等（2000）通过在妊娠期第28～80 d对限饲组母羊限们，接着喂以精饲组的料直至孕期的第 140 d，研究了对IGF－I、IGF－I的mRNA表达的影响。结果显示，孕期第 80 d，限饲组的胎儿肝IGF－ImRNA丰度比精饲组的更低，但经 60 d的补饲后，在第 140d却高于精饲组。胎儿骨骼肌中，IGF－ImRNA丰度并没有受到母体营养的影响，其随孕期增长而逐渐降低（P<0．01）。在孕期的第80d，限饲组的胎儿骨骼肌IGF一正mRNA丰度高于精饲组，但经60d补饲后低于精饲组；而肝中IGF一正mRNA丰度在第80、140
d，限饲组的都更高。说明在妊娠的早期至中期母体营养限词后再补饲，将改变胎儿肝和骨骼肌IGF-I、IGF-Ⅱ正的表达，而这些将影响组织器官的发育和功能。
高宁国等（1997）首次证明加酶可以显著提高雏鸭IGF-Ⅰ水平，且与日龄有关，粗酶制剂添加大麦基础日粮可显著提高肉鸭的生长性能，并影响肉鸭的消化和代谢。酶制剂可使快速生长期鹅肝合成IGF－I的能力加强，肌肉IGF－I水平升高（艾晓杰等，2000）。
8 IGF系统的研究展望
随着现代生物技术的发展，IGF系统的生物学作用的机理将不断被揭示，同时其在体液介质调节网络中的作用也将越来越被重视。在动物生产中，IGF系统的研究将为动物的遗传改良、饲养、繁殖等生产环节提供理论依据，并为利用基因重组技术生产的IGFS进入临床应用打下基础。
