绵羊MHCⅡ类基因与疾病相关性研究进展

惠文巧，侯宏艳，汤继顺，班 谦，陈 胜＊

（1.安徽省农业科学院畜牧兽医研究所，安徽合肥230031；2.安徽大学生命科学学院干细胞及转化医学研究中心，安徽合肥230000）

主要组织相容性复合体（Major Histocompatibility Complex，MHC）是广泛存在于脊椎动物体内的一类高度紧密连锁的基因群，分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类区域。近年研究发现，绵羊MHCⅡ类基因具有高度的遗传多态性，大量的研究致力于MHCⅡ类基因与多种疾病的抗性易感性相关研究，已发现诸多与疾病抗性、易感性相关的分子遗传标记，然而，相关文献缺乏系统总结归纳。因此，本文总结了近十年来国内外不同绵羊品种MHCⅡ类基因与疾病相关的研究进展情况，对发现的遗传分子标记及其抗病机理进行归纳，为后续绵羊MHCⅡ类基因与疾病相关性研究提供参考。

1 绵羊MHCⅡ类基因的结构和特点

绵羊MHC又称为绵羊淋巴细胞表面抗原（Ovine Lymphocyte Antigen，OLA），位于绵羊20 号染色体上，分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类区域，目前，已证实Ⅰ类区域上有4个基因座；Ⅱ类区域基因座较多，分别为：DRA、DRB（DRB1、DRB2、DRB3 和DRB4）、DQA（DQA1 和DQA2）、DQB（DQB1 和DQB2）、DNA、DOB、DYA、DYB、DMA和DMB；Ⅲ类区域基因座较少，已报道的有TNXB等［1］。OLAⅡ类区域研究一直是绵羊MHC研究的热点，尽管该区域有很多基因结构，但是只有OLA－DR及OLA－DQ基因能够在蛋白质水平上被检测到。OLAⅡ类分子上DR 和DQ 亚区的DRB和DQB两个基因位点所编码的MHC抗原在其免疫系统中发挥着最主要的作用，其第二外显子编码抗原的功能区（抗原结合区），具有丰富的多态性，它组成OLAⅡ类抗原分子功能最重要的部分。Gao等［2］通过对26 个BAC 克隆的鸟枪法测序完成了绵羊MHC区域序列物理图谱，共鉴定和注释了绵羊MHC区域内177个基因和18个microRNA。Liu等［3］填补了绵羊MHC的一个184kb的gap，发现了13个新基因。2012年，绵羊基因组测序基本完成，进一步完善了MHC区段的基因碱基序列信息。

MHC分子是一种受体多基因家族，主要结合外来抗原肽并将其递呈给T 淋巴细胞。在此过程中，抗原结合位点PBR 起重要作用。研究表明，MHC抗病性的分子机理主要体现在MHC－PBR与特定抗原肽结合与否及其结合能力的强弱。MHCⅠ类、Ⅱ类基因多态性直接影响MHC的抗原结合位点的蛋白质结构，进而造成对特定抗原肽结合能力的差异［4－5］。这就提示，MHC基因多态性研究对动物免疫具有重要意义。

2 绵羊MHC 基因与疾病相关性研究

2.1 绵羊MHC 基因与抗病性

研究表明，MHC抗原在宿主的免疫反应中对外源微生物控制和清除有重要作用。近年来，越来越多的研究表明绵羊MHCⅡ类基因多态性在抗病毒、细菌、寄生虫等病的免疫中具有作用（表1）。

2.1.1 与病毒引起的疾病 绵羊对某些病毒的抗性或易感性与MHC等位基因有关，Herrmann－Hoesing等［6］研究了三个不同品种绵羊（Columbia、Polypay和Rambouillet）MHC－DRB1基因外显子2多态性与绵羊渐进性肺炎病毒（OPPV）感染程度的关系，结果发现Rambouillet羊感染OPPV 的可能性低于其他两个品种，且DRB1＊0403和DRB1＊07012这两种等位基因与低水平OPPV 感染有关。除此之外，MHC基因多态性还与梅迪－维斯纳病毒（Maedi－Visna virus，MVV）和羊肺腺瘤病毒（sheep pulmonary adenomatosis，SPA）引起的绵羊肺炎有关，DRB1＊0325等位基因与绵羊MVV 易感性相关，DRB1＊0143和DRB1＊0323与SPA 的易感性相关，而DRB1＊0702 等位基因则与其抗性相关［7］。Larruskain 等［8］采用微卫星方法研究了MHCI类和Ⅱ类基因多态性与MVV 和SPA 引起的绵羊肺炎相关性，发现I类等位基因OMHC1＊205 和OMHC1＊193与MVV 和SPA 的易感性相关；MHCⅡ微卫星等位基因DRB2＊275与MVV引起的损伤有关。

2.1.2 与细菌引起的疾病 试验表明，MHC多态性与因细菌引起的疾病抗性易感性有关，陈月娥等［9］发现MHC－DRB1第2外显子109C＞T 位点的等位基因与布鲁氏菌病易感性显著相关。刘秀等［10］发现藏绵羊DQA2＊F和DQA2＊L两个等位基因具有较强的抵抗腐蹄病的遗传潜力；Gelasakis等［11］发现MHC－DQA2＊1101 可以作为Chios羊抗腐蹄病的遗传标记。

2.1.3 与寄生虫引起的疾病 Stear等［12］在对绵羊DRB1基因的研究中发现，具有G2等位基因的羔羊比有G1 等位基因羔羊的胃肠线虫荷虫数要低。Sayers等［13］研究了萨福克羊和特克赛尔羊的DRB1基因，发现萨福克羊中一个等位基因DRB1＊0203与荷虫数减少相关，两个等位基因与荷虫数增加相关，但是在特克赛尔羊中没有发现此现象。之后，DRB1G2等位基因和DRB1＊0203被统一命名为DRB1＊0101（http：／／www.ebi.ac.uk／ipd／mhc／index.html）。

Li等［14］研究了MHC－DRB1 基因多态性与中国美利奴羊、哈萨克羊和多浪羊细粒棘球蚴病的抗性易感性关系，发现HaeⅢde基因型与细粒棘球蚴病抗性显著相关，而HaeⅢef基因型与细粒棘球蚴病易感性显著相关。李仁燕［16］等发现哈萨克绵羊MHC－DRB1MvaIbc－SacⅡab－Hin1Iab 单倍型与细粒棘球蚴病抗性相关［15］。申红等研究了MHCDQB1基因多态性与多浪羊细粒棘球蚴病抗性易感性关系，发现MvaⅠD（P＜0.01）为多浪羊棘球蚴病的抗性基因，而MvaⅠBZ（P＜0.05）与多浪羊棘球蚴病易感性相关。Hui等［17］研究MHC－DQB1 基因多态性与中国美利奴羊细粒棘球蚴病抗性易感性关系，统计学分析发现DQB1－TaqIaa和DQB1－HaeⅢnn基因型可能与细粒棘球蚴病抗性有关，而DQB1－TaqIab和DQB1－HaeⅢmn基因型可能与该病的易感性相关。

表1 绵羊MHC 基因多态性与疾病抗性或易感性研究Table 1 Association of the ovine major histocompatibility with disease resistance or susceptibility

2.2 绵羊MHC 抗病机理

除了研究MHC多态位点与疾病相关性外，国内外学者也开展了大量的致力于MHC抗病机理方面的研究工作。目前，MHC抗病机理主要体现在以下几方面。

2.2.1 抗原结合区氨基酸的变化造成抗原结合性出现差异 研究发现，MHC抗病性的分子机理主要体现在MHC－PBR与特定抗原肽结合与否及其结合能力的强弱［18］，抗原结合位点编码氨基酸不同，也有可能导致其对疾病抗性易感性不同。Nagaoka等发现MHC－DRB1氨基酸β70／71位点编码Arg－Lys（RK）的羊抵抗牛白血病病毒（bovine leukemia virus，BLV）的感染，从而抑制淋巴瘤的形成，相反，β70／71位点编码Ser－Arg（SR）羊对BLV却有明显的易感性，表明抗原结合位点编码氨基酸的不同导致对疾病抗性易感性的差异［19］。Herrmann－Hoesing 等［6］研究了三个不同品种绵羊MHC－DRβ链β1区氨基酸与绵羊渐进性肺炎病毒感染的关系，发现氨基酸Y31、N37、T51、Q60、N74与低水平OPPV 感染有关，而氨基酸H32、A38、I67与高水平OPPV 感染有关。Larruskain 等［8］研究了MHC－DRB1抗原结合区（PBR）氨基酸基序与绵羊肺腺癌（SPA）病之间的关系，发现一些位点的氨基酸与SPA 病抗性易感性相关，包括：P1、P4、P7和P9残基。以上研究表明，MHC基因位点发生的突变，导致其对应编码的抗原氨基酸残基发生变化，从而造成抗原识别功能区结构发生变化，这可能是MHC对同一病原表现的不同抗性易感性的原因。

2.2.2MHC基因型不同导致机体免疫水平出现差异 也有研究发现，不同MHC基因型的绵羊对病原微生物的免疫水平上出现差异，这有可能与其抗病有关。Konnai等［20］研究了带有RK／RK 抗性基因型和SR／SR 易感性基因型感染BLV 的差异，发现RK／RK 基因型抗性羊体内IFN－γ 的表达很高，而SR／SR 易感性基因型的羊表达高水平IL－2。Hassan等［21］研究了带有DRB1＊0101等位基因的绵羊抗线虫病的机制，发现其抗病主要依赖于粘膜肥大细胞的增殖、以及IgA、IgE 抗体反应。杜迎春等［22］对中国美利奴羊DRB、DQB 分析发现抗性基因型绵羊对细粒棘球绦虫的抵抗力显著高于非抗性绵羊，感染后不同时期，抗性羊体内白细胞、淋巴细胞、CD8＋T 细胞、IFN－γ等免疫指标显著高于非抗性羊，Li等发现不同基因型的哈萨克绵羊对细粒棘球蚴的免疫水平不同，带有抗性基因型的羊体内Th1细胞因子mRNA 高表达表达［23］，随后，Hui等［24］发现其也可能与感染早期机体高水平的IgE抗体和Th1细胞因子有关。以上研究揭示，MHC基因型不同造成的抗病力不同，一定程度上与机体的免疫水平有关，一些免疫细胞、抗体、细胞因子在抗病过程中发挥着重要的作用。

2.2.3MHC与其他基因、以及信号通路共同发挥抗病作用 研究表明，MHC基因型不同，造成的抗病力差异，很大程度上也跟一些其他基因有关。杜鑫立［25］采用抑制消减杂交方法检测不同MHC基因型绵羊感染六钩蚴后小肠出现的差异表达基因，发现抗性组IgM 基因高度表达，认为MHC可能与IgM基因一起发挥作用，从而抵抗寄生虫感染。惠文巧［26］采用基因芯片方法研究了MHC抗性基因型绵羊感染棘球蚴后小肠、肝脏组织出现的差异基因，认为除MHC外，杀伤细胞免疫球蛋白样受体（KIR2DS1）、补体凝集素C8、丝氨酸蛋白酶抑制剂、生长抑制DNA 损伤基因（GADD45B）、PLA2G2A等基因也参与了抵抗棘球蚴病的过程，同时补体凝集素信号通路在抵抗过程中也发挥着重要的作用。

3 绵羊MHC 与绵羊抗病育种

近年来，养羊业严重受到各种各样疫病的危害，尽管疫苗和药物的使用在一定程度上使疫病得到缓解，但其并不能从根本上控制疾病，因此，若能培育抗病的品种或品系，则可从根源上控制疾病的发生发展。由于抗病力的研究远远没有经济性状的选择提高快，加上可用于育种程序的抗病选择有限，一定程度上阻碍了抗病育种的发展。然而，随着分子生物学技术的快速发展，使得从分子水平上寻找抗病基因研究、抗病机理成为可能，国外已有许多育种者认识到MHC在抗病育种中的重要作用，并逐渐将育种目标转向适应性抗病力上，从而培育出一些具有较好抗病力的新品种或品系。在新西兰，MHCDQA2基因已经作为抗腐蹄病的遗传标记，该遗传标记已被商业化用于抗病选育；在英国，MHCDRB1＊0101等位基因被用于胃肠道线虫抗性选育的标记。在其他疾病上，国内外学者也正在进行相关研究。

4 展望

我国拥有丰富的地方绵羊品种资源，如：哈萨克羊、藏绵羊、蒙古羊等，这些品种均有鲜明的地方特色，具有耐粗饲、抗寒性强、抗病力强等优良种质特性，可以作为我国乃至世界上宝贵的抗病育种素材，因此，很有必要研究并发现与抗病性状相关的等位基因或单倍型。

绵羊MHCⅡ类基因多态性丰富，且其基因多态性决定其与抗原肽结合能力的强弱，这就使得MHCⅡ类基因与多种疾病的抗性易感性相关，从而作为一个良好的遗传标记候选基因被广泛使用。随着绵羊MHC区段测序及绵羊基因组测序的完成，MHC基因组序列信息已基本破译，这就提示新型SNPs标记的开发会是下一步的研究方向。

除MHC基因以外，还有其它一些重要的基因参与到了动物的抗原识别中去，如TLRs、MBL、IFN－γ等。同时，绵羊MHCⅡ类基因区段转录因子及相关非编码RNA 的调控模式，启动子区甲基化表观修饰的调节方式等也均不清楚，MHCⅡ类基因之间是否存在互作，这些基因与其它抗原识别基因又是否存在关联，这些问题均不明确，因此，当前研究亟待开发新的MHCⅡ类基因转录因子、非编码RNA、MHCⅡ类基因侧翼区及其它相关抗原识别基因的遗传标记，开展多基因联合育种，最终提高绵羊抗病能力，从遗传上控制疾病，阐明基于MHCⅡ类基因的绵羊抗病分子遗传基础，促进高产、抗病新品种的培育开发。

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