視黃醇結(jié)合蛋白4基因調(diào)控動物繁殖性能的研究進展

韓 越，柳 杭，姜懷志

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長春 130118)

視黃醇即維生素A，在動物機體中發(fā)揮著重要的生物學(xué)功能。視黃醇結(jié)合蛋白(Retinol-Binding Proteins, RBPs)是一種由肝臟合成的轉(zhuǎn)運蛋白，參與VA的轉(zhuǎn)運、代謝等過程，廣泛分布于血液、尿液及其他體液當(dāng)中，在子宮、胎盤、卵巢、睪丸等組織中均有表達。RBP有RBP1、RBP2、RBP3、RBP4四種結(jié)構(gòu)形式[1]，其中RBP4在協(xié)助視黃醇發(fā)揮生理作用中至關(guān)重要，與動物繁殖性能密切聯(lián)系，研究最為廣泛。視黃醇結(jié)合蛋白4(Retinol-Binding Protein4,RBP4)是目前已被證實的機體內(nèi)唯一一類可以在血液中轉(zhuǎn)運視黃醇的運載蛋白。當(dāng)RBP4缺乏或者出現(xiàn)功能障礙時會引起VA的混亂，進而引發(fā)骨骼生長、胚胎發(fā)育、生殖功能，嚴重者引發(fā)夜盲癥，呼吸道感染等疾病的發(fā)生等。近年來在對人類的研究中發(fā)現(xiàn)，RBP4是一種脂肪細胞因子，參與胰島素抵抗，在高血壓、糖尿病、肥胖、心衰、代謝綜合征等發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用，能引起血管內(nèi)皮功能紊亂，促進動脈硬化的形成，可作為心血管疾病、子宮內(nèi)膜增生(endometrial hyperplasia, EH)、肝、腎等臟器疾病的早期診斷及驗證療效指標[2-6]。近年來，RBP4常被用作研究動物繁殖性能的候選基因。目前，RBP4定位于小鼠19chr，牛26chr，雞6chr，人10q24，豬14chr[1]。本文對RBP4在動物繁殖性能方面影響的研究進展作一綜述，旨在為進一步深入探索RBP4在繁殖方面的研究提供參考依據(jù)，為提高動物繁殖性能、選育優(yōu)良品種、加快育種進程做出貢獻。

1 RBP4對雌性動物繁殖機能的調(diào)控

1.1 RBP4與動物胚胎發(fā)育的關(guān)系

RBP4是孕體產(chǎn)生的主要蛋白質(zhì)之一，在妊娠的關(guān)鍵時期表達，影響胚胎發(fā)育和繁殖性能。RBP4 有助于視黃醇的再循環(huán)利用，卵黃囊中合成的RBP4 有助于視黃醇在母體和胚胎間轉(zhuǎn)運[6]。視黃醇對于促進精子和卵子發(fā)生、胎盤發(fā)育、胎兒生長與發(fā)育是必需的，可提高胚胎發(fā)育的整齊度和胚胎發(fā)育的同步性，從而降低早期胚胎的死亡率，也可提高仔豬初生均勻度，還能夠調(diào)節(jié)血液內(nèi)孕酮的含量，從而影響母豬的繁殖性能[7]。Noy等[8]發(fā)現(xiàn)，RBP4基因在發(fā)育孕體中子宮內(nèi)膜及子宮肌膜中大量表達。Harney[9]發(fā)現(xiàn)，RBP4基因在妊娠關(guān)鍵時期表達，對胚胎著床發(fā)揮重要作用。Xu等[10]研究發(fā)現(xiàn)，RBP4基因有利于胚胎存活。于雷等[11]發(fā)現(xiàn)，對于穩(wěn)定的孕體，RBP的分泌會因機體的需要而不斷增加；對于不穩(wěn)定的孕體，RBP的分泌會減少，防止胚胎被殺死。上述研究表明視黃醇類是胚胎發(fā)育所必需的。

1.2 RBP4基因多態(tài)性與雌性動物繁殖性能關(guān)系

1.2.1RBP4基因多態(tài)性在豬上的研究RBP4基因具有豐富的多態(tài)性，且在不同品種甚至同一品種中該基因的多態(tài)性、等位基因的增強效應(yīng)及基因型頻率的分布皆存在差異。RBP4基因第4 外顯子MspI酶切位點這一遺傳標記在不同品種中表現(xiàn)出不同的遺傳效應(yīng)[6]。吳華莉等[11]在杜洛克、長白、大白3個豬群體內(nèi)對ESR、NCOA1、ADAMTS1、FUT1和RBP4 5個基因與豬繁殖性能的關(guān)系進行研究，并對不同基因型在不同豬群體中總產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)和出生窩重的相關(guān)性進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對豬繁殖性能影響效應(yīng)最大的是NCOA1和RBP4基因，其中RBP4基因在3個豬群體內(nèi)AA型的總產(chǎn)仔數(shù)比BB型高0.53～0.86頭，在杜洛克和大白群體內(nèi)AA型的產(chǎn)活仔數(shù)比BB型分別高1.1頭和1.29頭，尤其在大白群體中達到差異極顯著水平，且A基因為影響豬繁殖性能的有利等位基因。Rothschild等[123]對6個品系母豬和仔豬進行PCR-RFLP分析，表明RBP4基因與產(chǎn)仔數(shù)有關(guān)，且AA型為優(yōu)勢基因型。Marantidis等[14]對大白與長白的雜交子代豬進行研究，發(fā)現(xiàn)AA基因型產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)和斷奶仔豬數(shù)顯著或極顯著高于AB、BB基因型，而各基因型間木乃伊胎數(shù)、流產(chǎn)數(shù)均無顯著差異，但AA基因型與產(chǎn)死胎數(shù)呈顯著負效應(yīng)，AA基因型有利于母豬產(chǎn)仔。翟騰蛟等[15]發(fā)現(xiàn)同一時期分娩的二胎大白豬中RBP4基因AA型產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)、初生窩重顯著高于AB、BB型，AA型健仔數(shù)極顯著高于BB型，顯著高于AB型。劉乙等[16]研究分析發(fā)現(xiàn)大白豬RBP4基因A等位基因在總產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)、健仔數(shù)、窩重表現(xiàn)為正效應(yīng)基因。楊雪等[17]對長白初產(chǎn)與經(jīng)產(chǎn)豬的研究中發(fā)現(xiàn)，RBP4基因有利基因型為AA基因型，其在總產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)方面均高于AB型、BB型，其中總產(chǎn)仔數(shù)顯著高于AB型，產(chǎn)活仔數(shù)顯著高于BB型。孫延曉等[18]對5個山東地方/培育豬種和3個引進豬種共323頭繁殖母豬進行RBP4基因的多態(tài)性檢測，發(fā)現(xiàn)無論山東地方/培育豬種還是引進豬種AA基因型母豬的總產(chǎn)仔數(shù)和活產(chǎn)仔數(shù)都多于BB基因型母豬,且在引進豬種中差異顯著。

胡閃耀等[19]研究發(fā)現(xiàn)，無論在法系還是美系大白豬中，初產(chǎn)和經(jīng)產(chǎn)母豬RBP4基因BB基因型個體的總產(chǎn)仔數(shù)、健仔數(shù)和初生窩重均顯著高于AA基因型個體，B等位基因能夠提高大白豬繁殖性能。劉璐等[20]發(fā)現(xiàn)長白豬BB基因型群體第2胎總產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)、斷奶仔豬數(shù)、初生窩重、21日齡斷奶窩重均高于AA基因型和AB基因型；第3胎次中總體上BB基因型也為有利基因型,但是效應(yīng)并不明顯。羅仍卓么等[21]對北京黑豬的研究中將不同基因型與總產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)和出生重進行了關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)產(chǎn)母豬各基因型間的總產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)和出生重差異均不顯著，而在初產(chǎn)母豬中BB型個體的總產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)相對于AA型個體差異顯著，略大于AB型個體，顯示B等位基因可能為北京黑豬繁殖性能的優(yōu)勢等位基因。

但是也有研究與上述結(jié)果不盡相同。胡慧艷等[22]研究發(fā)現(xiàn)RBP4基因?qū)Υ蟀棕i產(chǎn)仔數(shù)不存在顯著影響。胡慧艷等[23]發(fā)現(xiàn)RBP4基因?qū)﹂L白母豬繁殖性能無顯著影響。王立辛等[24]發(fā)現(xiàn)長白、大白和杜洛克3個豬種的RBP4優(yōu)良基因型是AB型，但RBP4各基因型對3個品種的總產(chǎn)仔數(shù)影響均不顯著。Laliotis等[25]研究發(fā)現(xiàn)AB基因型有利于母豬的產(chǎn)仔性能。而劉遠等[26]以472頭大白能繁母豬為研究對象，檢測RBP4等4 個控制豬繁殖性狀的候選主效基因在該群體的多態(tài)性分布及其對產(chǎn)活仔數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)RBP4基因均為AA基因型。

1.2.2RBP4基因多態(tài)性在羊上的研究 郭曉紅[27]采用PCR-SSCP 方法檢測了綿羊RBP4基因的突變位點,并對其基因多態(tài)性與小尾寒羊的高繁殖力作了相關(guān)性研究，通過方差分析發(fā)現(xiàn)A等位基因與小尾寒羊產(chǎn)羔數(shù)呈顯著正相關(guān)，對小尾寒羊的第一胎產(chǎn)羔數(shù)、第二胎產(chǎn)羔數(shù)有顯著影響。何遠清等[28]對小尾寒羊、多賽特羊、薩福克羊和湖羊進行研究，發(fā)現(xiàn)RBP4基因在4個品種中均存在多態(tài)性，BB基因型只出現(xiàn)在高繁殖力品種中，而AB基因型隨著綿羊繁殖力的降低而增加，BB基因型小尾寒羊產(chǎn)羔數(shù)分別比AA和AB基因型多0.52只和0.67只。白俊艷等[29]發(fā)現(xiàn)RBP4基因在小尾寒羊和大尾寒羊中只檢測到BB和AB兩種基因型，并未發(fā)現(xiàn)AA型。王旭[30]采用PCR-SSCP和PCR-RFLP技術(shù)對多胎多浪羊的RBP4基因進行檢測，未發(fā)現(xiàn)單核苷酸多態(tài)性。曾獻存[31]以中國美利奴羊、德國美利奴羊和德國美利奴羊公羊×中國美利奴羊母羊的雜交F1代羊為研究對象，對RBP4基因部分序列進行多態(tài)性檢測，發(fā)現(xiàn)RBP4基因擴增片段不存在多態(tài)。

1.2.3RBP4基因單倍型與動物繁殖性能的相關(guān)性 昌文林等[32]基于生物信息學(xué)方法,發(fā)現(xiàn)并驗證了與RBP4基因LS性狀候選分子標記MspⅠRFLP(SNP G1223C)臨近的SNP A1027G,并對大白豬和湖南黑豬群體的RBP4多態(tài)性與母豬LS性狀的相關(guān)性進行了研究，結(jié)果表明RBP4基因SNP G1223C在2個群體中均與母豬LS性狀顯著相關(guān)；RBP4基因SNP A1027G在混合群體中與母豬LS性狀顯著相關(guān)；這2個多態(tài)性位點構(gòu)建的單倍型也與母豬LS性狀顯著相關(guān)，其優(yōu)勢單倍型母畜的LS性狀值明顯優(yōu)異于單個SNP位點優(yōu)勢基因型的LS性狀值。在分子標記輔助育種中采用RBP4單倍型作為LS性狀重要候選基因的分子標記比采用單個多態(tài)性位點更具價值。

1.2.4RBP4基因與其他基因之間的互作 近年來，研究人員還將RBP4基因與其他基因進行合并分析，翟騰蛟等[15]對大白豬的研究發(fā)現(xiàn)RBP4基因AA型為優(yōu)勢基因型，ITGB1基因TT型產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)、健仔數(shù)高于其他基因型，兩基因9種合并基因型中AATT型產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)、健仔數(shù)均高于其他合并基因型，但差異均不顯著。王立辛等[24]發(fā)現(xiàn)合并基因型的遺傳效應(yīng)顯著高于單基因型效應(yīng)。劉乙等[16]在RBP4基因多態(tài)性對大白豬繁殖性狀影響的研究中發(fā)現(xiàn)，RBP4基因總產(chǎn)仔數(shù)AA基因型比AB基因型多產(chǎn)1.14頭，而ESR-RBP4的基因型組合ABAA比AAAB組合總產(chǎn)仔數(shù)多3.27頭。證實了合并基因型效應(yīng)并非各個基因型效應(yīng)的簡單相加，繁殖性狀的形成機理十分復(fù)雜，各個基因間存在復(fù)雜的互作關(guān)系，單純的通過統(tǒng)計學(xué)方法很難反映各基因之間相互作用的真實情況，但基因聚合是可行的，且合并基因型的效應(yīng)應(yīng)稍高于單個基因型的效應(yīng)。

2 RBP4對雄性動物繁殖性能的調(diào)控

Wemheuer等[33]認為視黃醇在睪丸組織中被RBP傳遞到靶細胞進而影響公豬的睪丸功能和精液品質(zhì)。Lin等[34]在對豬的RBP4基因多態(tài)性分析中發(fā)現(xiàn)，RBP4基因與精子活力、精子畸形率、射精量和精子密度等密切相關(guān)。于雷等[11]發(fā)現(xiàn)杜洛克中,對精子畸形率性狀A(yù)A型與AB型個體之間差異顯著，推測在杜洛克中RBP4基因AB雜合型為優(yōu)勢基因型，而在約克夏、蘭德瑞斯豬中，精液品質(zhì)在不同基因型個體之間差異不顯著。在約克夏公豬RBP4基因多態(tài)性與配種母豬產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)關(guān)系的研究中發(fā)現(xiàn)，第二胎產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)AA型高于AB、BB型，差異顯著；第三胎產(chǎn)仔數(shù)AA型高于BB型，且差異極顯著，推測AA型為約克夏公豬優(yōu)勢基因型，A等位基因可能與配種母豬產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)呈正相關(guān)。

盧曾奎等[35]采用qRT-PCR和免疫組織化學(xué)技術(shù)分別檢測RBP4基因mRNA和蛋白質(zhì)在綿羊睪丸中的表達水平，發(fā)現(xiàn)RBP4 mRNA在不同月齡綿羊睪丸中均有表達，表達量隨月齡增加呈現(xiàn)出先降低后上升的趨勢，0月齡與2月齡、2月齡 與5月齡、5月齡與12月齡、12月齡與24月齡之間mRNA表達量均差異極顯著，且RBP4蛋白主要表達于初級精母細胞、精子細胞、精子和生精小管，陽性反應(yīng)積分光密度值隨月齡增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，與綿羊睪丸RBP4 mRNA表達量相反，推測RBP4基因可能參與綿羊睪丸發(fā)育的調(diào)控。

3 小 結(jié)

自RBP4基因發(fā)現(xiàn)以來，引起了國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注，而隨著越來越多有關(guān)RBP4基因研究的展開，發(fā)現(xiàn)RBP4基因不僅與人類生長發(fā)育、免疫系統(tǒng)以及疾病的預(yù)測、預(yù)防等聯(lián)系密切，還與動物胚胎發(fā)育、繁殖性能等息息相關(guān)。

迄今為止，國內(nèi)外已對RBP4基因與動物繁殖性能的關(guān)系進行了大量的研究，但主要以雌性動物為研究對象，尤其是對豬在MspI酶切位點的多態(tài)性與產(chǎn)仔性能的關(guān)系進行分析研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)RBP4基因與產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)，初生窩重等有關(guān)，但不同的人在不同品種甚至同一品種中得出結(jié)論并不相同。Marantidis等[14]、翟騰蛟等[15]、楊雪等[17]分別在長白豬、大白豬、長白×大白雜交母豬群體中發(fā)現(xiàn)AA、BB、AB三種基因型，且AA型為優(yōu)勢基因型；白俊艷等[29]在小尾寒羊和大尾寒羊中只檢測到BB和AB兩種基因型；何遠清等[28]發(fā)現(xiàn)在小尾寒羊、多賽特羊、薩?？搜蚝秃?個品種中BB基因型只出現(xiàn)在高繁殖力品種；胡慧艷等發(fā)現(xiàn)RBP4基因?qū)Υ蟀棕i[22]和長白豬[23]的繁殖性能無顯著影響。而目前這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因尚未明確，還需進一步深入研究RBP4基因?qū)游锓敝承阅苡绊懙淖饔脵C理。另外，現(xiàn)今對于RBP4基因的研究雖多卻過于局限。一是RBP4基因在MspI位點多態(tài)性的影響還需在不同品種、不同性別的條件下進行大規(guī)模、大群體的系統(tǒng)分析研究；二是對RBP4的研究不應(yīng)只停留在MspI單個多態(tài)性位點的選擇和RBP4基因的單基因效應(yīng)。近年來有些研究表明還有其他與動物產(chǎn)仔性能相關(guān)位點的存在，甚至RBP4基因單倍型可能在產(chǎn)仔性能水平上顯現(xiàn)出相對優(yōu)勢，同時還有研究表明RBP4基因與其他基因之間存在互作效應(yīng)，在對動物繁殖性能的研究中這種基因型合并的遺傳效應(yīng)可能較單基因型效應(yīng)更為有利[6]。但目前基因互作效應(yīng)的研究較少，且作用機理十分復(fù)雜，還缺乏詳細的理論研究。盡管如此，這也為我們提高動物繁殖性能、加快育種進程、選育優(yōu)良品種提供了新的研究思路和方法。