警用犬种单基因遗传病DNA检测研究进展

杨 敏 张 娜 李奕楠

警用犬种单基因遗传病DNA检测研究进展

杨 敏 张 娜 李奕楠

犬是除人类外，遗传病发生几率以及倾向性最高的生物。1989年研究人员首次报道了犬类因基因突变至疾的遗传病即犬血友病B（先天性因子Ⅸ缺乏症）。警用纯种犬繁殖、近亲繁殖的现状使得遗传性疾病成为影响警犬个体和后代健康、警用素质的重要因素之一。基因筛查是减少警犬子代出生缺陷、提高犬群质量的重要环节。2005年拳师犬基因组测序完成以及相继开展的犬遗传病家系结构、致病基因、突变位点等研究奠定了单基因遗传病DNA检测技术在警犬繁育工作中应用的基础。

一、警犬可行DNA检测的单基因遗传病

警犬因近亲繁殖而表现特定品种遗传病高发倾向。迄今为止，已报道的犬遗传病多为单基因遗传病、符合孟德尔遗传定律。这也是能够实现警用犬种遗传病临床精准诊断的原因。我国5种警用犬种可开展33种遗传病DNA检测，绝大多数具有品种特异性，具体情况如下：德国牧羊犬12种，包括肛门疖病、慢性浅表性角膜炎、退行性脊髓病、外胚层发育不良、血友病因子VIII缺乏症、高尿酸尿症、白细胞/血小板 附缺陷、粘多糖贮积病Ⅶ型、多重耐药性、垂体性侏儒症、肾脏囊腺癌及结状性皮肤纤维化病、肾发育不良；拉布拉多犬13种，可检测遗传病种类最多，包括中央核肌病、先天性巨血小板减少症、胱氨酸尿症、运动诱发性虚脱、遗传性鼻角化不良、高尿酸尿症、恶性高热、X连锁的肌管性肌病、嗜睡症、眼-骨 发育异常、进行性视网膜萎缩、丙酮酸激酶缺乏症、骨 发育异常；杜伯文犬5种，包括毛色稀释性脱发、扩张型心肌病、嗜睡症、眼皮肤白化病、遗传性假血友病；史宾格犬5种，包括家族性肾病、岩藻糖苷贮积病、磷酸果糖激酶缺失、进行性视网膜萎缩、癫痫；罗威纳犬1种，X连锁的肌管性肌病。

二、犬遗传病DNA检测实验室

临床分子生物学技术检测犬遗传病须在实验室内完成。全世界能够承担犬类遗传病DNA检测的实验室多分布在欧美一些国家，如芬兰的Genoscoper Oy、Finnzymes；美 国 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 亚的 Genetic Technologies Ltd.、Orivet Genetic Pet Care；德 国的Laboklin；比利时的Progenus；荷兰的Van Haeringen；意大利的Vetogene、Laboratorio Genefast；英国的Animal Health Trust (UK)；法 国 的Antagene、Genindexe；捷克的Genomia s.r.o；加拿大的DOGenes。我国犬类遗传病实验室检测多为科研性工作，随着警犬技术工作发展要求的提高，此类检测将成为临床常规检测项目且逐步市场化。

三、值得关注的警犬单基因遗传病简介

警犬是可以按规定退役的警用装备，在我国现有警犬管理状态下，因年老失去工作性能申请退役的警犬犬龄一般为7～8岁。参考退役警犬犬龄和国内警犬繁殖策略下遗传病发病风险，5种警用犬种高发遗传病值得关注。

（一）肛门疖病

肛门疖病是肛门周围组织的一种慢性炎症，属免疫介导性疾病。成年德国牧羊犬易感，约占已报导病例的80%、无性别差异，以中老年犬居多。患犬临床表现里急后重、排便困难、血便、肛周炎、慢性窦道等。研究人员曾经推测该病的可能病因包括患犬肛周围凹陷、直肠 膜纵行皱褶、肛门囊脓肿、外伤、德国牧羊犬尾基形态特点等。对于严重病例，兽医只能选择外科切除术、甚至断尾术。术后，患犬死亡率17%、复发率45%，术后异常率49%，如术部开裂、排便困难直至失禁、胀气、肛门狭窄等。2008年Lorna J等人研究结果首次证实德国牧羊犬肛门疖病为单基因遗传病，相关基因为HLA-DRB1×00101（犬白细胞抗原Ⅱ类DRB1基因等位基因00101）。该基因位于12号染色体HLA基因复合体Ⅱ类基因的DR亚区。HLA-DRB1×00101基因是机体的免疫调节中枢，在机体的免疫调节中发挥重要作用，纯合个体发病犬龄早。

（二）遗传性肌肉疾病

中央核性肌病 常染色体隐性遗传病，拉布拉多犬发病率为14%。1976年首次报道此病。患病仔犬临床表现肌张力减退、全身肌肉无力、姿态异常、僵硬跳跃式运动步态，耐力差、畏寒。病理显示患犬II型肌纤维减少、Ⅰ型肌纤维萎缩或肥大，出现特征性中心核。相关基因PTPLA（蛋白酪氨酸磷酸酶样蛋白A），定位于2号染色体着丝粒附近， tRNA源SINE（短散在元件）序列插入PTPLA基因第2外显子g.9459-9460ins238，造成基因功能在转录水平上的缺失。

X连锁的肌管性肌病 X连锁的隐性遗传病，发病犬种为拉布拉多犬和罗威纳犬，发病犬龄通常在6周龄～7月龄。患犬临床表现运动吃力、站立或运动时姿态异常、耐力差、偶有因巨食管而致吞咽困难、颈部与骨盆部肌张力减退。病理显示患犬肌细胞大小迥异。相关性基因MTM1，位于X染色体。拉布拉多犬MTM1基因第7外显子发生错义突变c.465C>A 、导致p.N155K，罗威纳犬MTM1基因第11外显子发生错义突变c.1151A>C、导致p.Q384P。

（三）扩张型心肌病

扩张型心肌病在犬各类心脏疾病中发病率位居第2位，约占心脏疾病的10%，是一种渐进性的疾病，具有家族史特征，遗传方式包括常染色体隐性遗传、常染色体显性遗传、X连锁三种。扩张型心肌病早期可通过心电图检测发现患犬室性心律失常，也可通过超声检测发现心脏形态异常、右心室肥大。病理显示患犬心肌纤维改变呈现“ 细小波浪状纤维型” 和“脂肪浸润型”两种类型。临床患病杜伯文犬中两种类型均可见，亦可在同一患犬中同时出现两种类型病变且多以“细小波浪状纤维型”居多，患犬均出现心肌收缩异常。杜伯文犬的发病犬龄公犬平均7.3岁、母犬8.6岁，发病率高达45%～63%，多预后不良，发病后的存活时间平均7.4～9.7周。公犬临床症状多较母犬严重。目前，临床上兽医只能依赖缓解症状对患犬施维持治疗。杜伯文犬扩张型心肌病的相关基因PDK4（丙酮酸脱氢酶激酶4），位于14号染色体，内含子10内的PDK4基因第5剪切位点1115+1-1115+16del缺失。

（四）垂体性侏儒症

常染色体隐性遗传病，隐性纯合个体多在出生前或出生后不久死亡、存活仔代个体数量小于25%、无性别倾向性，纯种德国牧羊犬发病率最高。患犬临床表现生长发育迟缓、胎毛不脱、缺乏主毛及警戒毛、双侧对称性脱毛。患犬因垂体不发达或垂体瘤而导致生长激素、促甲状腺激素、催乳素、促性腺激素缺乏，促肾上腺皮质激素无异常。此病相关基因LHX3（LIM同源框3）基因，又名LIM-3基因或P-Lim基因，位于9号染色体。LHX3基因编码蛋白携带一个LIM 结构域、富含半胱氨酸的锌指结合域，是重要的调控转录因子、与垂体早期发育相关、决定组织和细胞的特异性分化。LHX3基因第5内含子发生7bp碱基即GCGCCCC缺失，一种方式为外显子5跳跃剪接、移码突变，终致编码蛋白缺乏同源域、蛋白功能丧失；另一种方式为第5内含子68bp碱基保留、同样出现移码突变，编码蛋白缺乏同源域、蛋白功能丧失。两种方式终致综合性垂体激素缺乏症。

（五）全身颤抖

史宾格犬的一种X连锁遗传病，中枢神经系统髓鞘形成障碍，发病犬龄为12日龄左右。患犬临床表现发作突然，头、颈、四肢震颤直至抽搐、3～4月龄死亡。多数患犬被安乐死，杂合母犬的震颤症状可随犬龄增长而消失，而半合子公犬则终生患病。病理显示患犬中枢神经系统髓鞘化减低、成熟少突胶质细胞数量减少、星状胶质细胞和第三类神经细胞增多，而外周神经系统正常。此病相关基因PLP1（蛋白脂蛋白1）基因，位于X染色体，由于mRNA的不同剪接和转录,翻译成两种蛋白质即PLP蛋白和可变剪切基因第3外显子产生的异构体DM-20，均为疏水的跨膜蛋白。PLP蛋白是中枢神经系统髓鞘的主要构成蛋白，DM-20与少突细胞成熟相关。PLP1基因近第1跨膜区域第2外显子c.219A>C 改变导致p.H36P，从而引发疾病。

（作者单位：公安部警犬技术学校，110034）

（本文图片由陈克群提供）

（编辑：李 冰）