视黄醇结合蛋白4基因调控动物繁殖性能的研究进展

韩 越，柳 杭，姜怀志

(吉林农业大学 动物科学技术学院，长春 130118)

视黄醇即维生素A，在动物机体中发挥着重要的生物学功能。视黄醇结合蛋白(Retinol-Binding Proteins, RBPs)是一种由肝脏合成的转运蛋白，参与VA的转运、代谢等过程，广泛分布于血液、尿液及其他体液当中，在子宫、胎盘、卵巢、睾丸等组织中均有表达。RBP有RBP1、RBP2、RBP3、RBP4四种结构形式[1]，其中RBP4在协助视黄醇发挥生理作用中至关重要，与动物繁殖性能密切联系，研究最为广泛。视黄醇结合蛋白4(Retinol-Binding Protein4,RBP4)是目前已被证实的机体内唯一一类可以在血液中转运视黄醇的运载蛋白。当RBP4缺乏或者出现功能障碍时会引起VA的混乱，进而引发骨骼生长、胚胎发育、生殖功能，严重者引发夜盲症，呼吸道感染等疾病的发生等。近年来在对人类的研究中发现，RBP4是一种脂肪细胞因子，参与胰岛素抵抗，在高血压、糖尿病、肥胖、心衰、代谢综合征等发生发展过程中起重要作用，能引起血管内皮功能紊乱，促进动脉硬化的形成，可作为心血管疾病、子宫内膜增生(endometrial hyperplasia, EH)、肝、肾等脏器疾病的早期诊断及验证疗效指标[2-6]。近年来，RBP4常被用作研究动物繁殖性能的候选基因。目前，RBP4定位于小鼠19chr，牛26chr，鸡6chr，人10q24，猪14chr[1]。本文对RBP4在动物繁殖性能方面影响的研究进展作一综述，旨在为进一步深入探索RBP4在繁殖方面的研究提供参考依据，为提高动物繁殖性能、选育优良品种、加快育种进程做出贡献。

1 RBP4对雌性动物繁殖机能的调控

1.1 RBP4与动物胚胎发育的关系

RBP4是孕体产生的主要蛋白质之一，在妊娠的关键时期表达，影响胚胎发育和繁殖性能。RBP4 有助于视黄醇的再循环利用，卵黄囊中合成的RBP4 有助于视黄醇在母体和胚胎间转运[6]。视黄醇对于促进精子和卵子发生、胎盘发育、胎儿生长与发育是必需的，可提高胚胎发育的整齐度和胚胎发育的同步性，从而降低早期胚胎的死亡率，也可提高仔猪初生均匀度，还能够调节血液内孕酮的含量，从而影响母猪的繁殖性能[7]。Noy等[8]发现，RBP4基因在发育孕体中子宫内膜及子宫肌膜中大量表达。Harney[9]发现，RBP4基因在妊娠关键时期表达，对胚胎着床发挥重要作用。Xu等[10]研究发现，RBP4基因有利于胚胎存活。于雷等[11]发现，对于稳定的孕体，RBP的分泌会因机体的需要而不断增加；对于不稳定的孕体，RBP的分泌会减少，防止胚胎被杀死。上述研究表明视黄醇类是胚胎发育所必需的。

1.2 RBP4基因多态性与雌性动物繁殖性能关系

1.2.1RBP4基因多态性在猪上的研究RBP4基因具有丰富的多态性，且在不同品种甚至同一品种中该基因的多态性、等位基因的增强效应及基因型频率的分布皆存在差异。RBP4基因第4 外显子MspI酶切位点这一遗传标记在不同品种中表现出不同的遗传效应[6]。吴华莉等[11]在杜洛克、长白、大白3个猪群体内对ESR、NCOA1、ADAMTS1、FUT1和RBP4 5个基因与猪繁殖性能的关系进行研究，并对不同基因型在不同猪群体中总产仔数、产活仔数和出生窝重的相关性进行分析，结果发现对猪繁殖性能影响效应最大的是NCOA1和RBP4基因，其中RBP4基因在3个猪群体内AA型的总产仔数比BB型高0.53～0.86头，在杜洛克和大白群体内AA型的产活仔数比BB型分别高1.1头和1.29头，尤其在大白群体中达到差异极显著水平，且A基因为影响猪繁殖性能的有利等位基因。Rothschild等[123]对6个品系母猪和仔猪进行PCR-RFLP分析，表明RBP4基因与产仔数有关，且AA型为优势基因型。Marantidis等[14]对大白与长白的杂交子代猪进行研究，发现AA基因型产仔数、产活仔数和断奶仔猪数显著或极显著高于AB、BB基因型，而各基因型间木乃伊胎数、流产数均无显著差异，但AA基因型与产死胎数呈显著负效应，AA基因型有利于母猪产仔。翟腾蛟等[15]发现同一时期分娩的二胎大白猪中RBP4基因AA型产仔数、产活仔数、初生窝重显著高于AB、BB型，AA型健仔数极显著高于BB型，显著高于AB型。刘乙等[16]研究分析发现大白猪RBP4基因A等位基因在总产仔数、产活仔数、健仔数、窝重表现为正效应基因。杨雪等[17]对长白初产与经产猪的研究中发现，RBP4基因有利基因型为AA基因型，其在总产仔数和产活仔数方面均高于AB型、BB型，其中总产仔数显著高于AB型，产活仔数显著高于BB型。孙延晓等[18]对5个山东地方/培育猪种和3个引进猪种共323头繁殖母猪进行RBP4基因的多态性检测，发现无论山东地方/培育猪种还是引进猪种AA基因型母猪的总产仔数和活产仔数都多于BB基因型母猪,且在引进猪种中差异显著。

胡闪耀等[19]研究发现，无论在法系还是美系大白猪中，初产和经产母猪RBP4基因BB基因型个体的总产仔数、健仔数和初生窝重均显著高于AA基因型个体，B等位基因能够提高大白猪繁殖性能。刘璐等[20]发现长白猪BB基因型群体第2胎总产仔数、产活仔数、断奶仔猪数、初生窝重、21日龄断奶窝重均高于AA基因型和AB基因型；第3胎次中总体上BB基因型也为有利基因型,但是效应并不明显。罗仍卓么等[21]对北京黑猪的研究中将不同基因型与总产仔数、产活仔数和出生重进行了关联分析，发现经产母猪各基因型间的总产仔数、产活仔数和出生重差异均不显著，而在初产母猪中BB型个体的总产仔数和产活仔数相对于AA型个体差异显著，略大于AB型个体，显示B等位基因可能为北京黑猪繁殖性能的优势等位基因。

但是也有研究与上述结果不尽相同。胡慧艳等[22]研究发现RBP4基因对大白猪产仔数不存在显著影响。胡慧艳等[23]发现RBP4基因对长白母猪繁殖性能无显著影响。王立辛等[24]发现长白、大白和杜洛克3个猪种的RBP4优良基因型是AB型，但RBP4各基因型对3个品种的总产仔数影响均不显著。Laliotis等[25]研究发现AB基因型有利于母猪的产仔性能。而刘远等[26]以472头大白能繁母猪为研究对象，检测RBP4等4 个控制猪繁殖性状的候选主效基因在该群体的多态性分布及其对产活仔数的影响，发现RBP4基因均为AA基因型。

1.2.2RBP4基因多态性在羊上的研究 郭晓红[27]采用PCR-SSCP 方法检测了绵羊RBP4基因的突变位点,并对其基因多态性与小尾寒羊的高繁殖力作了相关性研究，通过方差分析发现A等位基因与小尾寒羊产羔数呈显著正相关，对小尾寒羊的第一胎产羔数、第二胎产羔数有显著影响。何远清等[28]对小尾寒羊、多赛特羊、萨福克羊和湖羊进行研究，发现RBP4基因在4个品种中均存在多态性，BB基因型只出现在高繁殖力品种中，而AB基因型随着绵羊繁殖力的降低而增加，BB基因型小尾寒羊产羔数分别比AA和AB基因型多0.52只和0.67只。白俊艳等[29]发现RBP4基因在小尾寒羊和大尾寒羊中只检测到BB和AB两种基因型，并未发现AA型。王旭[30]采用PCR-SSCP和PCR-RFLP技术对多胎多浪羊的RBP4基因进行检测，未发现单核苷酸多态性。曾献存[31]以中国美利奴羊、德国美利奴羊和德国美利奴羊公羊×中国美利奴羊母羊的杂交F1代羊为研究对象，对RBP4基因部分序列进行多态性检测，发现RBP4基因扩增片段不存在多态。

1.2.3RBP4基因单倍型与动物繁殖性能的相关性 昌文林等[32]基于生物信息学方法,发现并验证了与RBP4基因LS性状候选分子标记MspⅠRFLP(SNP G1223C)临近的SNP A1027G,并对大白猪和湖南黑猪群体的RBP4多态性与母猪LS性状的相关性进行了研究，结果表明RBP4基因SNP G1223C在2个群体中均与母猪LS性状显著相关；RBP4基因SNP A1027G在混合群体中与母猪LS性状显著相关；这2个多态性位点构建的单倍型也与母猪LS性状显著相关，其优势单倍型母畜的LS性状值明显优异于单个SNP位点优势基因型的LS性状值。在分子标记辅助育种中采用RBP4单倍型作为LS性状重要候选基因的分子标记比采用单个多态性位点更具价值。

1.2.4RBP4基因与其他基因之间的互作 近年来，研究人员还将RBP4基因与其他基因进行合并分析，翟腾蛟等[15]对大白猪的研究发现RBP4基因AA型为优势基因型，ITGB1基因TT型产仔数、产活仔数、健仔数高于其他基因型，两基因9种合并基因型中AATT型产仔数、产活仔数、健仔数均高于其他合并基因型，但差异均不显著。王立辛等[24]发现合并基因型的遗传效应显著高于单基因型效应。刘乙等[16]在RBP4基因多态性对大白猪繁殖性状影响的研究中发现，RBP4基因总产仔数AA基因型比AB基因型多产1.14头，而ESR-RBP4的基因型组合ABAA比AAAB组合总产仔数多3.27头。证实了合并基因型效应并非各个基因型效应的简单相加，繁殖性状的形成机理十分复杂，各个基因间存在复杂的互作关系，单纯的通过统计学方法很难反映各基因之间相互作用的真实情况，但基因聚合是可行的，且合并基因型的效应应稍高于单个基因型的效应。

2 RBP4对雄性动物繁殖性能的调控

Wemheuer等[33]认为视黄醇在睾丸组织中被RBP传递到靶细胞进而影响公猪的睾丸功能和精液品质。Lin等[34]在对猪的RBP4基因多态性分析中发现，RBP4基因与精子活力、精子畸形率、射精量和精子密度等密切相关。于雷等[11]发现杜洛克中,对精子畸形率性状AA型与AB型个体之间差异显著，推测在杜洛克中RBP4基因AB杂合型为优势基因型，而在约克夏、兰德瑞斯猪中，精液品质在不同基因型个体之间差异不显著。在约克夏公猪RBP4基因多态性与配种母猪产仔数、产活仔数关系的研究中发现，第二胎产仔数、产活仔数AA型高于AB、BB型，差异显著；第三胎产仔数AA型高于BB型，且差异极显著，推测AA型为约克夏公猪优势基因型，A等位基因可能与配种母猪产仔数、产活仔数呈正相关。

卢曾奎等[35]采用qRT-PCR和免疫组织化学技术分别检测RBP4基因mRNA和蛋白质在绵羊睾丸中的表达水平，发现RBP4 mRNA在不同月龄绵羊睾丸中均有表达，表达量随月龄增加呈现出先降低后上升的趋势，0月龄与2月龄、2月龄 与5月龄、5月龄与12月龄、12月龄与24月龄之间mRNA表达量均差异极显著，且RBP4蛋白主要表达于初级精母细胞、精子细胞、精子和生精小管，阳性反应积分光密度值随月龄增加呈现出先升高后降低的趋势，与绵羊睾丸RBP4 mRNA表达量相反，推测RBP4基因可能参与绵羊睾丸发育的调控。

3 小 结

自RBP4基因发现以来，引起了国内外研究人员的广泛关注，而随着越来越多有关RBP4基因研究的展开，发现RBP4基因不仅与人类生长发育、免疫系统以及疾病的预测、预防等联系密切，还与动物胚胎发育、繁殖性能等息息相关。

迄今为止，国内外已对RBP4基因与动物繁殖性能的关系进行了大量的研究，但主要以雌性动物为研究对象，尤其是对猪在MspI酶切位点的多态性与产仔性能的关系进行分析研究。结果发现RBP4基因与产仔数、产活仔数，初生窝重等有关，但不同的人在不同品种甚至同一品种中得出结论并不相同。Marantidis等[14]、翟腾蛟等[15]、杨雪等[17]分别在长白猪、大白猪、长白×大白杂交母猪群体中发现AA、BB、AB三种基因型，且AA型为优势基因型；白俊艳等[29]在小尾寒羊和大尾寒羊中只检测到BB和AB两种基因型；何远清等[28]发现在小尾寒羊、多赛特羊、萨福克羊和湖羊4个品种中BB基因型只出现在高繁殖力品种；胡慧艳等发现RBP4基因对大白猪[22]和长白猪[23]的繁殖性能无显著影响。而目前这种现象产生的原因尚未明确，还需进一步深入研究RBP4基因对动物繁殖性能影响的作用机理。另外，现今对于RBP4基因的研究虽多却过于局限。一是RBP4基因在MspI位点多态性的影响还需在不同品种、不同性别的条件下进行大规模、大群体的系统分析研究；二是对RBP4的研究不应只停留在MspI单个多态性位点的选择和RBP4基因的单基因效应。近年来有些研究表明还有其他与动物产仔性能相关位点的存在，甚至RBP4基因单倍型可能在产仔性能水平上显现出相对优势，同时还有研究表明RBP4基因与其他基因之间存在互作效应，在对动物繁殖性能的研究中这种基因型合并的遗传效应可能较单基因型效应更为有利[6]。但目前基因互作效应的研究较少，且作用机理十分复杂，还缺乏详细的理论研究。尽管如此，这也为我们提高动物繁殖性能、加快育种进程、选育优良品种提供了新的研究思路和方法。