乳蛋白和乳脂肪的含量与组成是构成牛奶重要营养品质的主要物质基础。牛乳蛋白以酪蛋白为主，约占乳中蛋白总量的80％。乙酰辅酶A羧化酶(ACACA)和脂肪酸合成酶(FASN)是脂合成的关键调节酶，分别催化脂肪酸合成的第一步反应和长链脂肪酸的合成。检测13-酪蛋白、K-酪蛋白、乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合成酶基因mRNA水平上的表达能很好的反映奶牛乳腺上皮细胞的泌乳功能。泌乳是乳腺发育和激素共同作用的结果，胰岛素、催乳素和氢化可的松是主要的催乳激素，影响乳蛋白和乳脂的合成。研究在催乳素和氢化可的松作用基础上，外源添加胰岛素后对体外培养奶牛乳腺上皮细胞CSN2、CSN3、ACACA和FASNmRNA表达的影响，结果表明，胰岛素通过JAK2-STAT5、P13K／Akt／mTOR和SREBP信号通路影响CSN2、CSN3、ACACA和FASN mRNA的表达。
近期研究发现JAK2一STAT5信号通路中ELF5的表达水平和P13K／Akt／mTOR信号通路中RPS6K与EIF4EBP的磷酸化水平调节乳蛋白基因的转录和蛋白翻译的起始。JAK2-STAT5信号通路通过催乳素与催乳素受体结合激活JAK2激酶并诱导STAT5磷酸化，磷酸化的STAT5以二聚体形式转移至细胞核内与GAS元件结合，诱导ELF5和细胞信号抑制因子(SOCSl、SOCS2)的转录和乳蛋白的合成。ELF5也是STAT5的上游信号分子，与STAT5的启动子结合调节其活性。M.N．Le等发现胰岛素与胰岛素受体结合也能激活STAT5，胞内高浓度的STAT5有助于胰岛素受体(IR)激酶和JAK激酶对STAT5直接磷酸化。K.K.Menzies等研究发现在催乳素和氢化可的松共同作用基础上，外源添加胰岛素显著上调小鼠乳腺外植体中STAT5A-mRNA的表达。研究表明，IFP激素处理组mRNA表达量最高，显著高于NH和FP组，这与前人的研究结果一致，表明胰岛素作为信号分子诱导STATSB的转录。JAK2-STAT5通路中，JAK2通过相互磷酸化作用激活催乳素受体并磷酸化STAT5，使磷酸化的STAT5发挥转录因子的作用。本研究中，胰岛素、催乳素和氢化可的松对JAK2的转录水平无显著影响，3种催乳激素对JAK2-STAT5通路的激活作用可能与JAK2的转录水平无关，而与JAK2的自身磷酸化能力相关。K.K.Menzies等和J．Harris等发现ELF5调节小鼠乳腺组织中乳蛋白基因的转录，K.K.Menzies等研究发现胰岛素显著上调奶牛乳腺外植体中ELF5的表达水平。本研究中，催乳素和氢化可的松作用基础上，外源添加胰岛素显著促进了ELF5、CSN2和CSN3 mRNA的表达，表明ELF5可能是调节奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白基因表达的重要转录因子。
P13K／Akt信号通路对泌乳起重要调节作用，P13K/Akt作为mTOR的上游分子，磷酸化roTOR下游的2个底物(EIF4EBP和RPS6K)，使前者失活、后者被激活。活化的mTOR使真核细胞翻译起始因子eIF4E从4E-BPI上释放。eIF4E是真核细胞翻译起始的核心成分，通过与作为信号分子，通过激活P13K／Akt／mTOR通路影响乳腺上皮细胞乳蛋白基因的表达；催乳素和氢化可的松作用基础上，外源添加胰岛素对RPS6K1、EIF4EBPl和EIF4EBP2的转录水平无显著影响，提示胰岛素通过P13K/Akt/mTOR通路影响乳蛋白基因转录和翻译起始的作用可能与RPS6K1、EJF4EBPl和EIF4EBP2的转录水平无关，与RPS6K1的自身磷酸化能力和EIF4EBP的主要磷酸化酶效率相关。
AMPK是哺乳动物细胞中高度保守的蛋白，活化的AMPK磷酸化结节性硬化复合物(TSCl／TSC2)，TSC复合物抑制小GTP酶Rheb(Ras homolog enriched in brain)，而后者是mTOR活化所必需的刺激蛋白。M．H．Rider报道了胰岛素通过Akt刺激AMPK Ser485/491位点的磷酸化，抑制AMPK的活性。黄德强等研究发现胰岛素能增加AMPK Thrl72的磷酸化，但并不伴有AMPK活性的增加。刘微等报道了提高RHEB的表达水平可以过度激活mTORCl的活性。研究中，催乳素、氢化可的松和胰岛素对AMPK信号通路中TSCl、TSC2和RHEB的转录水平均无显著影响，提示催乳激素诱导乳蛋白合成的功能可能与TSCl、TSC2和RHEB的转录水平无关或关系较小。
β-酪蛋白和к-酪蛋白是牛乳中主要的2种酪蛋白，研究中，氢化可的松和催乳素作用下，外源添加胰岛素可诱导更高水平的酪蛋白基因表达，这与K．K．Menzies等研究结果一致，提示胰岛素作为一种重要的催乳激素，通过JAK2-STAT5和P13K／Akt／mTOR通路直接参与诱导奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白基因的表达。
氢化可的松和催乳素作用基础上，外源添加胰岛素显著上调体外培养奶牛乳腺上皮细胞酪蛋白基因CSN2和CSN3 mRNA的相对表达丰度；显著上调脂合成相关基因ACACA、FASN和SREBPlmRNA的相对表达丰度；显著上调JAK2-STAT5和P13K/Akt/mTOR信号通路中ELF5、P13K、AKTl和EIF4E mRNA的相对表达丰度。结果提示胰岛素作为一种重要的催乳激素，通过JAK2-STAT5、P13K／Akt／mTOR和SREBP信号通路，与氢化可的松和催乳素共同调节体外培养奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白合成相关基因mRNA的表达。
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