張振祥，陳霞霞，張姍姍，陳艷霞＊

（1.河西學(xué)院 祁連山生態(tài)研究院，甘肅 張掖 734000；2.河西學(xué)院 甘肅省應(yīng)用真菌工程實(shí)驗(yàn)室，甘肅 張掖 734000）

1 鹿茸

1.1 鹿茸簡介

鹿茸是雄鹿額頭的未骨化嫩角，富含血管和神經(jīng)，外周覆蓋茸毛。鹿茸富含氨基酸、蛋白質(zhì)、脂肪酸、激素和礦物質(zhì)，具有壯腎陽、增體質(zhì)、抗衰老、抗腫瘤和提高免疫力等功效，是一味名貴中藥材。

鹿茸組織完整，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。橫切面組織觀察，鹿茸由皮膚層、間充質(zhì)層、髓質(zhì)層構(gòu)成。縱向組織學(xué)觀察，鹿茸從頂部到根部依次劃分為增生帶、成熟帶、肥大帶、鈣化帶、初級松質(zhì)帶和次級松質(zhì)帶[1]。

1.2 鹿茸的生長機(jī)制

鹿茸生長是一個非常復(fù)雜的過程，快速生長期，鹿茸細(xì)胞增殖速度極快，但仍然保持有序的組織結(jié)構(gòu)而不發(fā)生癌變，最終完全骨化，導(dǎo)致鹿茸組織死亡，有效阻止了鹿茸的無限制生長。由于鹿茸細(xì)胞在增殖過程中能適時停止，因此鹿茸生長發(fā)育機(jī)制與癌細(xì)胞惡性增殖的關(guān)系一直是研究的熱點(diǎn)。

鹿茸的生長可分為四個階段：膜內(nèi)成骨階段、過渡成骨階段、角柄軟骨內(nèi)成骨階段及鹿茸軟骨內(nèi)成骨階段[2]。鹿茸生長隨季節(jié)變化而變化，春季生長緩慢，夏季指數(shù)加速，秋季逐漸放緩，呈典型的S曲線[3]。

鹿茸的發(fā)生依賴鹿頭骨頂端的角柄，角柄才是鹿茸形成的基礎(chǔ)。角柄將鹿茸和公鹿頭骨有機(jī)聯(lián)系在一起，其發(fā)生和生長基礎(chǔ)是鹿額骨的生茸骨膜（AP）。成年公鹿的角柄較長，隨著鹿茸收鋸次數(shù)的增加，角柄逐漸縮短和變粗，老齡公鹿的角柄已基本消失。角柄內(nèi)部分布的神經(jīng)和血管對鹿茸再生和茸形保持有重要意義。鹿茸組織的發(fā)生是特殊的軟骨內(nèi)成骨，但鹿茸的軟骨內(nèi)成骨與典型的軟骨內(nèi)成骨略有不同[4]。

2 影響鹿茸生長的因子

鹿茸季節(jié)性的生長發(fā)育和骨化脫落受鹿的年齡、健康狀況、營養(yǎng)、光照、溫濕度及角柄受損等外部因素和雄激素分泌、遺傳等內(nèi)部因素的影響。

2.1 氣候環(huán)境因素

氣候因素包括光照和溫濕度等。氣候條件可對鹿茸生長發(fā)育產(chǎn)生綜合或單一的影響。

2.1.1 光照 光照對茸角形態(tài)和生茸周期均有重要影響。鹿角生長和脫落隨著光周期的延長和縮短而發(fā)生[5]。春分日照逐漸延長，鹿角盤脫落，新茸萌發(fā)；到夏至，鹿茸生長旺盛，迅速伸長；夏至以后，鹿茸生長速度逐漸放緩；立秋時，鹿茸一般停止生長；到了秋分，鹿茸骨化，外被的茸皮老化掉落，茸角變成光裸的骨角并脫落。

光照主要通過調(diào)節(jié)公鹿的內(nèi)分泌來影響鹿茸生長周期。研究表明，光照可以影響褪黑激素的分泌，而褪黑激素可以調(diào)節(jié)性激素的合成和釋放，從而影響生茸周期。此外，光照強(qiáng)度和光照/黑暗比對鹿茸生長發(fā)育也有影響[6]。

2.1.2 溫度和濕度 溫度和濕度對鹿茸生長也有明顯影響。氣溫的高低影響角盤的脫落和鹿茸的再生時間，也會直接影響鹿茸的生長速度和產(chǎn)量。

在鹿茸生長過程中，濕度較大的環(huán)境中鹿茸快速生長，而空氣濕度較小時鹿茸生長比較慢。溫暖潮濕的氣候是鹿茸快速生長的理想條件[7]。夏季炎熱干旱，可利用人工降雨提高鹿茸產(chǎn)量。

總而言之，早春時期日照弱、氣溫低、濕度小，鹿茸緩慢生長；而夏季日照強(qiáng)、氣溫高、濕度適宜，鹿茸生長快。

2.2 理化因子

2.2.1 雄性激素 鹿茸每年周期性地脫落、再生、骨化成角，這種規(guī)律性的變化是鹿體內(nèi)分泌有機(jī)變化和公鹿性周期活動的反映。雄激素是刺激鹿茸發(fā)生和維持鹿茸形態(tài)正常生長的重要因子。

睪酮是鹿茸形成的主要控制因素[8]。春天，茸鹿體內(nèi)睪酮水平很低，此時鹿茸開始生長；秋天，交配前茸鹿睪酮水平達(dá)到最高，鹿茸停止生長，茸毛脫落、茸角骨化。睪酮對刺激幼鹿長出角柄和初角茸極為重要，而且與茸角的骨化、茸皮脫落以及脫角都有關(guān)系。睪酮對鹿茸的生長發(fā)育有雙重作用，睪酮在適宜的低濃度時可以促進(jìn)角柄和茸角的生長發(fā)育，而濃度過高時睪酮會抑制角柄的生長[5]。

2.2.2 生長激素 生長激素（GH）是一種肽類激素，可以促進(jìn)軟骨及成骨細(xì)胞分裂增殖[9]，也可以直接或間接促進(jìn)生長期的骨骺軟骨形成[10]，從而使軀體增高。鹿茸的生長發(fā)育隨鹿血中生長激素含量的變化而變化。

在鹿科動物中，生長激素在春、夏季水平較高，此時鹿茸正在快速生長；在鹿茸骨化過程及交配季節(jié)其濃度逐漸減低。有研究發(fā)現(xiàn)，將腦垂體切除使鹿無法長茸，再用牛的生長激素給鹿注射，結(jié)果一樣無法長茸，這表明生長激素具有種屬間結(jié)構(gòu)上和作用上的差異性[11]。

2.2.3 其他激素 除雄性激素和生長激素外，黃體生成素、孕激素、卵泡刺激素、甲狀腺激素[12]、催乳素、腎上腺皮質(zhì)激素、雌二醇、絨毛膜促性腺激素[13]、視黃酸[14]、褪黑激素[15]、甲狀旁腺素[16]等也在鹿茸生長發(fā)育過程中起重要的調(diào)節(jié)作用。

2.3 生長因子

2.3.1 胰島素樣生長因子1（Insulin-like Growth Factor1，IGF-1） IGF-1是一種堿性多肽，可以促進(jìn)軟骨的生長發(fā)育和軟骨細(xì)胞的增殖，是鹿茸生長發(fā)育的重要調(diào)控因子[17]。茸鹿雄激素水平變化調(diào)節(jié)鹿茸的生長發(fā)育周期，但I(xiàn)GF-1等生長因子決定鹿茸的生長[18]。

IGF-1與鹿茸的生長速度呈強(qiáng)正相關(guān)[19]。多名學(xué)者[15,18,20,21]研究發(fā)現(xiàn)，IGF-1可以促進(jìn)鹿茸間充質(zhì)細(xì)胞增殖，鹿茸干細(xì)胞的分裂增殖與IGF-1的濃度呈成正比。還有實(shí)驗(yàn)表明，鹿茸生長速度受自身干細(xì)胞對IGF-l刺激的敏感度的影響[22]。鹿茸生長速度下降甚至停止，與其間充質(zhì)層細(xì)胞喪失對IGF-1刺激的敏感性有關(guān)[23]。此外，IGF與梅花鹿種群鹿茸產(chǎn)量有關(guān)[24]。

2.3.2 轉(zhuǎn)化生長因子（Transforming Growth Factor，TGF） TGF包括TGF-α和TGF-β，其中TGF-β是誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向軟骨細(xì)胞分化的關(guān)鍵細(xì)胞因子之一。

鹿茸生長過程中，TGF可以與多種生物因子、Wnt信號通路等協(xié)同發(fā)揮作用，使鹿茸上皮細(xì)胞維持在間充質(zhì)細(xì)胞的狀態(tài)并刺激間充質(zhì)干細(xì)胞分化成軟骨細(xì)胞[25]。研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1在鹿茸頂端不同部位差異表達(dá)，表明 TGF-β1在鹿茸生長中具有極其復(fù)雜的調(diào)控作用[26]。TGF-β可以維持鹿茸軟骨細(xì)胞的快速增殖并抑制其過早骨化，是調(diào)控鹿茸快速生長而不癌變的重要因子。

2.3.3 血管內(nèi)皮生長因子（Vascular Endothelial Growth Factors，VEGF） VEGF是重要的血管生成因子之一，可以增加血管的通透性并促進(jìn)血管生成。VEGF在骨的形成過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用[27]，敲除VEGF可明顯抑制血管生成和軟骨內(nèi)骨化[28]。

鹿茸的生長發(fā)育速度極快，需要大量的血管為鹿茸的生長發(fā)育運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)以及排泄代謝產(chǎn)物。研究顯示，在鹿茸快速生長發(fā)育和再生過程中，血管也以相同的速度生長，VEGF可能刺激血管的快速生成，以滿足鹿茸高代謝的需求[29]。鹿茸前成軟骨層和軟骨層富含血管，可檢測到VEGF及其受體的表達(dá)[30]。此外，VEGF參與調(diào)控骨的鈣化形成、重吸收和重建。VEGF在鹿茸骨的生長發(fā)育和形成方面都具有重要作用，但具體機(jī)制仍需進(jìn)一步探索。

除上述因子外，TGFβ1/Smad3、Shh[31]、Notch[21]、ERK/MAPK[32]、Wnt[25]等信號通路也參與了鹿茸的生長發(fā)育。

2.4 鹿茸干細(xì)胞

鹿茸再生是一種基于干細(xì)胞的過程。研究發(fā)現(xiàn)，鹿茸的再生是由頂端的生長中心驅(qū)動的，該中心的軟骨膜是由角柄骨膜（Pedicle Periosteum，PP）細(xì)胞增殖分化而來[33]。鹿茸PP細(xì)胞增殖能力很強(qiáng)，且具有多重分化潛能，在體外能夠被誘導(dǎo)分化成軟骨和骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、神經(jīng)樣細(xì)胞和肌肉細(xì)胞[34,35]。因此，PP細(xì)胞屬于鹿茸干細(xì)胞，是鹿茸再生的細(xì)胞基礎(chǔ)[36]。此外，研究表明，PP是由生茸區(qū)骨膜（Anterogenic Periosteum，AP）直接衍生而來的[37]。AP細(xì)胞也具有很強(qiáng)的自我更新能力，是鹿茸干細(xì)胞的一種。

鹿茸干細(xì)胞為再生醫(yī)學(xué)提供了新的研究思路，但是鹿茸干細(xì)胞快速增殖而不發(fā)生癌變的調(diào)控機(jī)制目前還不清楚，其研究意義重大。

3 展望

鹿茸每年循環(huán)再生，為再生醫(yī)學(xué)研究提供了良好的模型。研究表明，鹿茸軟骨是非常獨(dú)特的軟骨組織，鹿茸的獨(dú)特性使其成為軟骨再生與修復(fù)機(jī)制研究的重要模型。此外，快速生長期鹿茸細(xì)胞快速增殖而不癌化的特性也使其成為癌癥治療研究的重要模型。

鹿茸雖然可以為多種疾病治療和研究提供依據(jù)，但是目前鹿茸再生和快速生長的調(diào)節(jié)機(jī)理仍不清晰。參與鹿茸生長的因子繁多，鹿茸內(nèi)部的調(diào)控機(jī)制也非常復(fù)雜，這些因子在鹿茸生長發(fā)育過程的具體機(jī)制仍需進(jìn)一步探索。