警用犬種單基因遺傳病DNA檢測研究進展

楊 敏 張 娜 李奕楠

警用犬種單基因遺傳病DNA檢測研究進展

楊 敏 張 娜 李奕楠

犬是除人類外，遺傳病發(fā)生幾率以及傾向性最高的生物。1989年研究人員首次報道了犬類因基因突變至疾的遺傳病即犬血友病B（先天性因子Ⅸ缺乏癥）。警用純種犬繁殖、近親繁殖的現(xiàn)狀使得遺傳性疾病成為影響警犬個體和后代健康、警用素質的重要因素之一?；蚝Y查是減少警犬子代出生缺陷、提高犬群質量的重要環(huán)節(jié)。2005年拳師犬基因組測序完成以及相繼開展的犬遺傳病家系結構、致病基因、突變位點等研究奠定了單基因遺傳病DNA檢測技術在警犬繁育工作中應用的基礎。

一、警犬可行DNA檢測的單基因遺傳病

警犬因近親繁殖而表現(xiàn)特定品種遺傳病高發(fā)傾向。迄今為止，已報道的犬遺傳病多為單基因遺傳病、符合孟德爾遺傳定律。這也是能夠實現(xiàn)警用犬種遺傳病臨床精準診斷的原因。我國5種警用犬種可開展33種遺傳病DNA檢測，絕大多數(shù)具有品種特異性，具體情況如下：德國牧羊犬12種，包括肛門癤病、慢性淺表性角膜炎、退行性脊髓病、外胚層發(fā)育不良、血友病因子VIII缺乏癥、高尿酸尿癥、白細胞/血小板 附缺陷、粘多糖貯積病Ⅶ型、多重耐藥性、垂體性侏儒癥、腎臟囊腺癌及結狀性皮膚纖維化病、腎發(fā)育不良；拉布拉多犬13種，可檢測遺傳病種類最多，包括中央核肌病、先天性巨血小板減少癥、胱氨酸尿癥、運動誘發(fā)性虛脫、遺傳性鼻角化不良、高尿酸尿癥、惡性高熱、X連鎖的肌管性肌病、嗜睡癥、眼-骨 發(fā)育異常、進行性視網膜萎縮、丙酮酸激酶缺乏癥、骨 發(fā)育異常；杜伯文犬5種，包括毛色稀釋性脫發(fā)、擴張型心肌病、嗜睡癥、眼皮膚白化病、遺傳性假血友??；史賓格犬5種，包括家族性腎病、巖藻糖苷貯積病、磷酸果糖激酶缺失、進行性視網膜萎縮、癲癇；羅威納犬1種，X連鎖的肌管性肌病。

二、犬遺傳病DNA檢測實驗室

臨床分子生物學技術檢測犬遺傳病須在實驗室內完成。全世界能夠承擔犬類遺傳病DNA檢測的實驗室多分布在歐美一些國家，如芬蘭的Genoscoper Oy、Finnzymes；美 國 的AnimalMolecular Genetics Lab-U of Missouri、Animal Genetics Inc.、DNA Diagnostics Center、Paw Print Genetics、VetGen、Vetnostic Laboratories、UCDavis-Veterinary Genetics Laboratory、Auburn University -Boudreaux Lab、PennGen、Veterinary Clinical Pharmacology Laboratory-WSU； 澳 大 利 亞的 Genetic Technologies Ltd.、Orivet Genetic Pet Care；德 國的Laboklin；比利時的Progenus；荷蘭的Van Haeringen；意大利的Vetogene、Laboratorio Genefast；英國的Animal Health Trust (UK)；法 國 的Antagene、Genindexe；捷克的Genomia s.r.o；加拿大的DOGenes。我國犬類遺傳病實驗室檢測多為科研性工作，隨著警犬技術工作發(fā)展要求的提高，此類檢測將成為臨床常規(guī)檢測項目且逐步市場化。

三、值得關注的警犬單基因遺傳病簡介

警犬是可以按規(guī)定退役的警用裝備，在我國現(xiàn)有警犬管理狀態(tài)下，因年老失去工作性能申請退役的警犬犬齡一般為7～8歲。參考退役警犬犬齡和國內警犬繁殖策略下遺傳病發(fā)病風險，5種警用犬種高發(fā)遺傳病值得關注。

（一）肛門癤病

肛門癤病是肛門周圍組織的一種慢性炎癥，屬免疫介導性疾病。成年德國牧羊犬易感，約占已報導病例的80%、無性別差異，以中老年犬居多。患犬臨床表現(xiàn)里急后重、排便困難、血便、肛周炎、慢性竇道等。研究人員曾經推測該病的可能病因包括患犬肛周圍凹陷、直腸 膜縱行皺褶、肛門囊膿腫、外傷、德國牧羊犬尾基形態(tài)特點等。對于嚴重病例，獸醫(yī)只能選擇外科切除術、甚至斷尾術。術后，患犬死亡率17%、復發(fā)率45%，術后異常率49%，如術部開裂、排便困難直至失禁、脹氣、肛門狹窄等。2008年Lorna J等人研究結果首次證實德國牧羊犬肛門癤病為單基因遺傳病，相關基因為HLA-DRB1×00101（犬白細胞抗原Ⅱ類DRB1基因等位基因00101）。該基因位于12號染色體HLA基因復合體Ⅱ類基因的DR亞區(qū)。HLA-DRB1×00101基因是機體的免疫調節(jié)中樞，在機體的免疫調節(jié)中發(fā)揮重要作用，純合個體發(fā)病犬齡早。

（二）遺傳性肌肉疾病

中央核性肌病 常染色體隱性遺傳病，拉布拉多犬發(fā)病率為14%。1976年首次報道此病?；疾∽腥R床表現(xiàn)肌張力減退、全身肌肉無力、姿態(tài)異常、僵硬跳躍式運動步態(tài)，耐力差、畏寒。病理顯示患犬II型肌纖維減少、Ⅰ型肌纖維萎縮或肥大，出現(xiàn)特征性中心核。相關基因PTPLA（蛋白酪氨酸磷酸酶樣蛋白A），定位于2號染色體著絲粒附近， tRNA源SINE（短散在元件）序列插入PTPLA基因第2外顯子g.9459-9460ins238，造成基因功能在轉錄水平上的缺失。

X連鎖的肌管性肌病 X連鎖的隱性遺傳病，發(fā)病犬種為拉布拉多犬和羅威納犬，發(fā)病犬齡通常在6周齡～7月齡?；既R床表現(xiàn)運動吃力、站立或運動時姿態(tài)異常、耐力差、偶有因巨食管而致吞咽困難、頸部與骨盆部肌張力減退。病理顯示患犬肌細胞大小迥異。相關性基因MTM1，位于X染色體。拉布拉多犬MTM1基因第7外顯子發(fā)生錯義突變c.465C>A 、導致p.N155K，羅威納犬MTM1基因第11外顯子發(fā)生錯義突變c.1151A>C、導致p.Q384P。

（三）擴張型心肌病

擴張型心肌病在犬各類心臟疾病中發(fā)病率位居第2位，約占心臟疾病的10%，是一種漸進性的疾病，具有家族史特征，遺傳方式包括常染色體隱性遺傳、常染色體顯性遺傳、X連鎖三種。擴張型心肌病早期可通過心電圖檢測發(fā)現(xiàn)患犬室性心律失常，也可通過超聲檢測發(fā)現(xiàn)心臟形態(tài)異常、右心室肥大。病理顯示患犬心肌纖維改變呈現(xiàn)“ 細小波浪狀纖維型” 和“脂肪浸潤型”兩種類型。臨床患病杜伯文犬中兩種類型均可見，亦可在同一患犬中同時出現(xiàn)兩種類型病變且多以“細小波浪狀纖維型”居多，患犬均出現(xiàn)心肌收縮異常。杜伯文犬的發(fā)病犬齡公犬平均7.3歲、母犬8.6歲，發(fā)病率高達45%～63%，多預后不良，發(fā)病后的存活時間平均7.4～9.7周。公犬臨床癥狀多較母犬嚴重。目前，臨床上獸醫(yī)只能依賴緩解癥狀對患犬施維持治療。杜伯文犬擴張型心肌病的相關基因PDK4（丙酮酸脫氫酶激酶4），位于14號染色體，內含子10內的PDK4基因第5剪切位點1115+1-1115+16del缺失。

（四）垂體性侏儒癥

常染色體隱性遺傳病，隱性純合個體多在出生前或出生后不久死亡、存活仔代個體數(shù)量小于25%、無性別傾向性，純種德國牧羊犬發(fā)病率最高?；既R床表現(xiàn)生長發(fā)育遲緩、胎毛不脫、缺乏主毛及警戒毛、雙側對稱性脫毛?；既虼贵w不發(fā)達或垂體瘤而導致生長激素、促甲狀腺激素、催乳素、促性腺激素缺乏，促腎上腺皮質激素無異常。此病相關基因LHX3（LIM同源框3）基因，又名LIM-3基因或P-Lim基因，位于9號染色體。LHX3基因編碼蛋白攜帶一個LIM 結構域、富含半胱氨酸的鋅指結合域，是重要的調控轉錄因子、與垂體早期發(fā)育相關、決定組織和細胞的特異性分化。LHX3基因第5內含子發(fā)生7bp堿基即GCGCCCC缺失，一種方式為外顯子5跳躍剪接、移碼突變，終致編碼蛋白缺乏同源域、蛋白功能喪失；另一種方式為第5內含子68bp堿基保留、同樣出現(xiàn)移碼突變，編碼蛋白缺乏同源域、蛋白功能喪失。兩種方式終致綜合性垂體激素缺乏癥。

（五）全身顫抖

史賓格犬的一種X連鎖遺傳病，中樞神經系統(tǒng)髓鞘形成障礙，發(fā)病犬齡為12日齡左右?；既R床表現(xiàn)發(fā)作突然，頭、頸、四肢震顫直至抽搐、3～4月齡死亡。多數(shù)患犬被安樂死，雜合母犬的震顫癥狀可隨犬齡增長而消失，而半合子公犬則終生患病。病理顯示患犬中樞神經系統(tǒng)髓鞘化減低、成熟少突膠質細胞數(shù)量減少、星狀膠質細胞和第三類神經細胞增多，而外周神經系統(tǒng)正常。此病相關基因PLP1（蛋白脂蛋白1）基因，位于X染色體，由于mRNA的不同剪接和轉錄,翻譯成兩種蛋白質即PLP蛋白和可變剪切基因第3外顯子產生的異構體DM-20，均為疏水的跨膜蛋白。PLP蛋白是中樞神經系統(tǒng)髓鞘的主要構成蛋白，DM-20與少突細胞成熟相關。PLP1基因近第1跨膜區(qū)域第2外顯子c.219A>C 改變導致p.H36P，從而引發(fā)疾病。

（作者單位：公安部警犬技術學校，110034）

（本文圖片由陳克群提供）

（編輯：李 冰）