肉牛遺傳疾病研究進展

彭朋，王思偉，郭偉婷，王昆

（河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所，河北石家莊 050000）

遺傳疾病是指遺傳物質(zhì)在結(jié)構(gòu)或功能上發(fā)生變異而引起的個體身體或生理缺陷的疾病，可以由親代傳遞給后代。 我國是世界上牛種資源最多的國家之一，并且隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，肉用牛產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟中的一項重要組成部分。 隨著人工授精技術(shù)的發(fā)展成熟，在肉牛育種中使用越來越廣泛， 但這也使遺傳疾病傳播的風(fēng)險大大增加。 對于肉牛遺傳疾病的研究， 可以更好地了解肉牛遺傳病的特征、病因、發(fā)病規(guī)律及控制措施，對于降低肉牛遺傳病的發(fā)病率，提高牛群的健康水平、生產(chǎn)性能及其產(chǎn)品質(zhì)量等對肉牛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1 騾蹄癥

牛騾蹄癥（Mulefoot）是一種遺傳疾病，也稱為并趾（Syndactylism）。 這種疾病為常染色體隱性遺傳，并且在不同的個體中表現(xiàn)也不同，主要臨床特征為牛的腳趾融合。 騾蹄癥多出現(xiàn)于前肢，但也有四肢全部并趾的現(xiàn)象。 患病牛由于并趾易造成跛行，且會出現(xiàn)遞進影響，主要表現(xiàn)為右前肢受影響，繼而影響左前肢、右后肢和左后肢。 該病在荷斯坦牛、瑞士褐牛、印度瘤牛、西門塔爾牛、日本和牛、安格斯牛、海福特牛和德國弗萊維赫牛等品種中均有報道。

在導(dǎo)致騾蹄癥的眾多候選基因中，LRP4 被認為是導(dǎo)致騾蹄癥最主要的基因[1]，該基因位于15 號染色體的端粒尾部， 且編碼的蛋白質(zhì)在哺乳動物的肢蹄發(fā)育具有重要作用。 LPR4 基因突變使LPR4 蛋白合成失敗， 并導(dǎo)致肢蹄骨骼畸形， 而骨骼發(fā)育受損可能會導(dǎo)致肉牛的體重下降，進而降低牛肉的產(chǎn)量。

2 骨硬化癥

骨硬化癥（Osteopetrosis），也稱為“大理石骨病”，是一種罕見的隱性遺傳疾病，其特征是破骨細胞衰竭和骨吸收障礙， 其病因為破骨細胞數(shù)量不足或功能缺陷。 這些疾病的主要特征是骨骼質(zhì)量增加，骨折的可能性增加，以及顱神經(jīng)受壓引起的神經(jīng)并發(fā)癥[2]。 患病小牛幾乎都是死胎、輕微早產(chǎn)，頭骨扁平，下頜骨縮短，阻生臼齒，舌頭突出，體型小[3]。 在安格斯牛、比利時藍牛中， 骨硬化癥分別表現(xiàn)為兩種類型——骨質(zhì)硬化和牙齦錯構(gòu)瘤性骨硬化癥[4]。

在安格斯牛中， 骨硬化癥是由于4 號染色體上負責(zé)編碼位于破骨細胞膜上陰離子交換蛋白的SLC4A2 基因突變的結(jié)果，SLC4A2 蛋白無法合成，使得破骨細胞腔隙無法酸化，阻止骨骼吸收，導(dǎo)致患病[5]。 可以通過PCR 擴增帶有致病突變的NDA 片段來鑒定肉牛是否攜帶骨硬化癥。 在比利時藍牛中，牙齦錯構(gòu)瘤性骨硬化癥是由于位于25 號染色體上CLCN7 基因突變使得氯離子第7 通道蛋白異常， 破骨細胞不能完成骨吸收作用而致病[6]。

3 牛蜘蛛腿綜合征

牛蜘蛛腿綜合征 （Arachnomelia syndrome，AS）是一種先天性骨骼畸形，為常染色體隱性遺傳病， 由于患病犢牛外觀像蜘蛛而得名， 又稱“蜘蛛腿”。 患病個體主要表現(xiàn)為四肢畸形（四肢骨骼僵直）、脊柱畸形（脊柱側(cè)彎）和顱骨畸形（下頜骨短、上頜骨凹陷），且以上三種畸形一般都同時存在，不單獨出現(xiàn)某個特征[7]。 這種疾病一般出現(xiàn)于荷斯坦牛、 西門塔爾牛和瑞士褐牛等品種中， 患病犢牛一般在出生時已死亡或出生后不久死亡。

在瑞士褐牛群體中，蜘蛛腿綜合征是由于5號染色體上編碼亞硫酸鹽氧化酶的SUOX 基因外顯子插入1bp 的堿基， 導(dǎo)致該酶功能喪失[8]。在西門塔爾牛群體中， 由于23 號染色體上的MOCS1 基因外顯子11 中2bp 堿基的缺失，使得編碼MOCS1 蛋白的氨基酸序列發(fā)生移碼突變并使終止密碼子提前出現(xiàn)， 導(dǎo)致患病個體MOCS1 蛋白功能確失[9]。

4 侏儒癥

侏儒癥（Dwarfism）又稱軟骨營養(yǎng)障礙性侏儒癥（Chondrodysplastic Dwarfism，CD），主要由于軟骨發(fā)育異常導(dǎo)致， 其主要特征為初生牛犢四肢短、體型矮小。 牛侏儒癥是常染色體不完全顯性遺傳病， 大部分純合子個體都表現(xiàn)為流產(chǎn)或出生后立即死亡。

牛侏儒癥主要是由于基因突變， 導(dǎo)致軟骨基質(zhì)發(fā)育不良、 骨骺生長盤部分消失引起長骨末端內(nèi)軟骨骨化不完全， 從而影響軟骨的形成和發(fā)育。 在安格斯牛中， 侏儒癥主要是由于PRKGR 基因突變導(dǎo)致的；在褐色和牛中，侏儒癥是由于EVC2 基因突變引起的；而在比利時藍牛中，引起侏儒癥的是RFN11 基因的突變[10]。

5 歪尾綜合征

歪尾綜合征（Crooked tail syndrome，CTS）是一種與肌肉和骨骼變形有關(guān)的疾病。 其癥狀為肌肉量增加，身材遲鈍，頭部粗大，脊柱側(cè)彎，前肢短而直，同時出現(xiàn)痙攣性麻痹。 這種綜合征見于比利時藍牛。 據(jù)估計，大約25%的比利時藍牛攜帶這種突變， 由于這種突變導(dǎo)致牛只肌肉發(fā)達， 導(dǎo)致了這種遺傳疾病在該品種種群中的大量傳播[11]。

歪尾綜合征是由位于19 號染色體上的MRC2 基因發(fā)生突變導(dǎo)致的，MRC2 基因可以編碼甘露糖受體蛋白， 該蛋白參與骨骼發(fā)育和調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)的重塑與降解， 與纖溶酶原激活系統(tǒng)相互作用， 具有結(jié)合膠原蛋白和C 型凝集素活性的作用[12]。

6 肌肉增生

肌肉增生（Muscular hyperplasia），也被稱為雙肌（double muscling，DM）， 是一種遺傳性疾病，由肌肉纖維數(shù)量的增加引起。 該疾病在許多肉牛品種中都有發(fā)生，包括比利時藍牛、皮埃蒙特牛、內(nèi)洛爾牛、利木贊牛等。 患病牛的特點是具有極高的胴體量，但也導(dǎo)致了心臟、肺、腎等最重要器官體積縮小以及骨折頻率提高。 因此，與正常牛相比，它們更容易患呼吸道疾病、尿石癥、肺泡缺氧、低氧血癥和難產(chǎn)。 此外，雙肌牛的耐力低于正常動物，劇烈運動后很快疲勞，消化道和飼料攝入能力降低[13]。肌肉的快速生長對牛的繁殖也產(chǎn)生了負面影響， 包括母牛生育力下降、流產(chǎn)和犢牛死產(chǎn)等。

肌肉增生是由MSTN 基因突變引起的，位于2 號染色體的著絲粒末端， 通過抑制在肌肉發(fā)育和成熟過程中的關(guān)鍵因子， 來對骨骼肌的發(fā)育起負調(diào)控作用[14]。 在歐洲牛種中，MSTN 基因存在多種不同類型的多態(tài)性， 表明其突變率很高。

7 牛紅細胞生成性卟啉癥

牛紅細胞生成性卟啉癥（Erythropoietic protoporphyria，EPP）是一種隱性遺傳病，只有純合個體才會出現(xiàn)明顯的發(fā)病癥狀， 主要表現(xiàn)為皮膚對光過敏、 尿液呈紅棕色、 毛發(fā)粗亂無光澤等，并伴有溶血性貧血、多毛癥、骨質(zhì)脆弱等癥狀，這種疾病常見于夏洛萊牛和利木贊牛[15]。

導(dǎo)致牛紅細胞生成性卟啉癥的原因為位于24 號染色體上編碼亞鐵螯合酶的FECH 基因發(fā)生突變， 其特征是缺少參與血紅素生物合成的酶——亞鐵螯合酶這種酶是合成血紅素的關(guān)鍵酶， 缺少這種酶時會造成血紅素減少和卟啉的增加。 由于卟啉具有光反應(yīng)性，因此受這種缺陷影響的個體會出現(xiàn)光敏感性， 從而導(dǎo)致內(nèi)部潰瘍、脫發(fā)（主要是鼻孔和耳垂病變）、疼痛，除此之外，還會引起肝臟損傷和生產(chǎn)力下降[16]。