褪黑素促进绒山羊次级毛囊发育的多组学解析：解锁羊绒生长新密码

为探究褪黑素（MT）对绒山羊次级毛囊（SHFs）代谢物、基因及相关信号通路的影响，中国农业大学研究人员开展转录组和代谢组分析，发现 MT 可促进 SHFs 发育，提高羊绒产量和质量，为 MT 技术应用提供理论依据。

　　羊绒，被誉为 “纤维宝石”“软黄金”，是绒山羊产出的珍贵纺织原料。中国和蒙古作为全球羊绒生产的主力军，产量占比超 90%。然而，当前绒山羊养殖面临着诸多困境，羊绒个体产量低、总体供应不足，且纤维品质参差不齐，难以满足高端纺织业的需求。这一现状严重制约了绒山羊养殖产业和纺织行业的发展。

绒山羊羊绒生长的季节性变化，主要由次级毛囊（SHFs）的周期性活动决定。SHFs 的生长周期历经生长期（anagen）、退行期（catagen）和休止期（telogen）。在这个过程中，毛囊的生长以及相关细胞的增殖分化，受到激素（如褪黑素、催乳素和甲状腺激素）和多种信号通路（如 Wnt/β -catenin、成纤维细胞生长因子（FGF）、胰岛素样生长因子（IGF）和转化生长因子 -β（TGF-β）等）的协同调控 。

近年来，褪黑素（MT）在促进毛皮动物皮肤成熟、提高毛绒产量方面的作用备受关注。此前研究表明，MT 能延长绒山羊次级毛囊的生长期，提升羊绒品质和产量，还能增强抗氧化能力、抑制细胞凋亡、增加 SHFs 数量。但 MT 在促进毛囊生长方面具有多种功能，如节律调节、抗氧化、抗炎等，使得其调控毛囊发育的具体机制难以明确。而且，以往对 MT 调节毛囊生长的研究多聚焦于基因和表型层面，对 MT 是否影响皮肤毛囊和血液中的代谢物缺乏关注。

为深入探究 MT 对绒山羊 SHFs 发育的影响机制，中国农业大学的研究人员开展了一项综合性研究。研究成果为 MT 在促进羊绒生长技术中的广泛应用奠定了理论基础。

研究人员运用了转录组学和代谢组学技术，这两种技术就像是研究细胞分子机制的 “显微镜”，能够从基因和代谢物两个层面，深入剖析 MT 干预下绒山羊的变化。实验选用了 24 只 2 岁雌性内蒙古白绒山羊，随机分为对照组（CK）和褪黑素组（MT），每组 12 只。MT 组在 4 月（次级毛囊发育起始）和 6 月，于颈部植入两次褪黑素（2mg/kg，缓释期 2 个月），对照组不做处理。实验过程中，对羊绒品质和产量、毛囊形态和参数进行测定，还采集皮肤和血液样本进行转录组和代谢组分析。

褪黑素增强羊绒生产性能

研究发现，MT 组羊绒纤维更细，直径为 13.97±0.98μm，显著低于对照组的 14.90±0.50μm ；长度更长，达到 9.41±1.10cm，而对照组仅为 8.00±1.00cm ；产量也显著增加，比对照组高出 345.41g。这表明 MT 能有效提升羊绒的品质和产量。

褪黑素促进 SHFs 早期生长并增加数量

通过观察毛囊形态结构，发现 MT 组横切面中带有红色内根鞘的 SHFs 数量更多，纵切面中 SHFs 根部离皮肤表面更远，说明其毛囊发育阶段更超前。而且，MT 组的次级毛囊密度（SFD）、活跃次级毛囊与初级毛囊的比例（S/P）、活跃次级毛囊密度（ASFD）、成熟次级毛囊与初级毛囊的比例（Sf/P）均显著高于对照组，而初级毛囊密度（PFD）两组无明显差异。这充分证明 MT 可促进 SHFs 早期生长，增加活跃次级毛囊和 SHFs 的数量。

褪黑素干预下皮肤毛囊的转录组分析

转录组分析显示，皮肤样本中有 509 个差异表达基因（DEGs），其中 235 个上调，274 个下调。KEGG 通路富集分析发现，这些基因显著富集于 23 条通路，包括基底细胞癌、癌症相关通路、金黄色葡萄球菌感染、黑色素生成、Wnt 信号通路等。这表明 MT 可能通过调节这些基因和通路，影响毛囊发育。

褪黑素干预下皮肤毛囊的代谢组分析

皮肤样本的非靶向代谢组学分析鉴定出 842 种代谢物，筛选出 177 种差异调节代谢物（DRMs），包括 127 种上调和 50 种下调的代谢物。这些 DRMs 主要涉及 α- 亚麻酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、柠檬酸循环（TCA 循环）等代谢通路。这说明 MT 对皮肤毛囊的代谢过程产生了显著影响。

褪黑素干预下血清的代谢组分析

血清代谢组分析鉴定出 1162 种代谢物，筛选出 122 种 DRMs，其中 108 种上调，14 种下调。KEGG 通路富集分析表明，这些代谢物主要与蛋白质消化和吸收、癌症中的中央碳代谢、氨酰 - tRNA 生物合成等通路相关。这意味着 MT 不仅影响皮肤毛囊代谢，还对血清代谢产生作用。

转录组和代谢组的整合分析

整合分析发现，皮肤中的 DEGs 与皮肤和血液中的代谢物注释到多个信号通路，如 FOXO 信号通路、嘧啶代谢、亚油酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢等。且部分 DEGs 和 DRMs 之间存在强相关性，这表明 MT 在基因 - 代谢物相互作用中可能发挥着重要的调节作用。

综合各项研究结果，褪黑素通过调节毛囊发育相关信号通路中的关键基因表达，以及代谢通路中的代谢物，促进了绒山羊次级毛囊的发育，进而提高了羊绒的产量和质量。这项研究为深入理解褪黑素促进绒山羊次级毛囊发育的分子机制提供了新视角，为褪黑素在促进羊绒生长技术中的广泛应用奠定了坚实的理论基础。未来，有望基于这些发现，进一步优化褪黑素应用方案，推动绒山羊养殖产业和纺织行业的发展。