肉牛遗传疾病研究进展

彭朋，王思伟，郭伟婷，王昆

（河北省农林科学院粮油作物研究所，河北石家庄 050000）

遗传疾病是指遗传物质在结构或功能上发生变异而引起的个体身体或生理缺陷的疾病，可以由亲代传递给后代。 我国是世界上牛种资源最多的国家之一，并且随着我国经济的发展，肉用牛产业已经成为我国农业经济中的一项重要组成部分。 随着人工授精技术的发展成熟，在肉牛育种中使用越来越广泛， 但这也使遗传疾病传播的风险大大增加。 对于肉牛遗传疾病的研究， 可以更好地了解肉牛遗传病的特征、病因、发病规律及控制措施，对于降低肉牛遗传病的发病率，提高牛群的健康水平、生产性能及其产品质量等对肉牛产业的发展具有重要意义。

1 骡蹄症

牛骡蹄症（Mulefoot）是一种遗传疾病，也称为并趾（Syndactylism）。 这种疾病为常染色体隐性遗传，并且在不同的个体中表现也不同，主要临床特征为牛的脚趾融合。 骡蹄症多出现于前肢，但也有四肢全部并趾的现象。 患病牛由于并趾易造成跛行，且会出现递进影响，主要表现为右前肢受影响，继而影响左前肢、右后肢和左后肢。 该病在荷斯坦牛、瑞士褐牛、印度瘤牛、西门塔尔牛、日本和牛、安格斯牛、海福特牛和德国弗莱维赫牛等品种中均有报道。

在导致骡蹄症的众多候选基因中，LRP4 被认为是导致骡蹄症最主要的基因[1]，该基因位于15 号染色体的端粒尾部， 且编码的蛋白质在哺乳动物的肢蹄发育具有重要作用。 LPR4 基因突变使LPR4 蛋白合成失败， 并导致肢蹄骨骼畸形， 而骨骼发育受损可能会导致肉牛的体重下降，进而降低牛肉的产量。

2 骨硬化症

骨硬化症（Osteopetrosis），也称为“大理石骨病”，是一种罕见的隐性遗传疾病，其特征是破骨细胞衰竭和骨吸收障碍， 其病因为破骨细胞数量不足或功能缺陷。 这些疾病的主要特征是骨骼质量增加，骨折的可能性增加，以及颅神经受压引起的神经并发症[2]。 患病小牛几乎都是死胎、轻微早产，头骨扁平，下颌骨缩短，阻生臼齿，舌头突出，体型小[3]。 在安格斯牛、比利时蓝牛中， 骨硬化症分别表现为两种类型——骨质硬化和牙龈错构瘤性骨硬化症[4]。

在安格斯牛中， 骨硬化症是由于4 号染色体上负责编码位于破骨细胞膜上阴离子交换蛋白的SLC4A2 基因突变的结果，SLC4A2 蛋白无法合成，使得破骨细胞腔隙无法酸化，阻止骨骼吸收，导致患病[5]。 可以通过PCR 扩增带有致病突变的NDA 片段来鉴定肉牛是否携带骨硬化症。 在比利时蓝牛中，牙龈错构瘤性骨硬化症是由于位于25 号染色体上CLCN7 基因突变使得氯离子第7 通道蛋白异常， 破骨细胞不能完成骨吸收作用而致病[6]。

3 牛蜘蛛腿综合征

牛蜘蛛腿综合征 （Arachnomelia syndrome，AS）是一种先天性骨骼畸形，为常染色体隐性遗传病， 由于患病犊牛外观像蜘蛛而得名， 又称“蜘蛛腿”。 患病个体主要表现为四肢畸形（四肢骨骼僵直）、脊柱畸形（脊柱侧弯）和颅骨畸形（下颌骨短、上颌骨凹陷），且以上三种畸形一般都同时存在，不单独出现某个特征[7]。 这种疾病一般出现于荷斯坦牛、 西门塔尔牛和瑞士褐牛等品种中， 患病犊牛一般在出生时已死亡或出生后不久死亡。

在瑞士褐牛群体中，蜘蛛腿综合征是由于5号染色体上编码亚硫酸盐氧化酶的SUOX 基因外显子插入1bp 的碱基， 导致该酶功能丧失[8]。在西门塔尔牛群体中， 由于23 号染色体上的MOCS1 基因外显子11 中2bp 碱基的缺失，使得编码MOCS1 蛋白的氨基酸序列发生移码突变并使终止密码子提前出现， 导致患病个体MOCS1 蛋白功能确失[9]。

4 侏儒症

侏儒症（Dwarfism）又称软骨营养障碍性侏儒症（Chondrodysplastic Dwarfism，CD），主要由于软骨发育异常导致， 其主要特征为初生牛犊四肢短、体型矮小。 牛侏儒症是常染色体不完全显性遗传病， 大部分纯合子个体都表现为流产或出生后立即死亡。

牛侏儒症主要是由于基因突变， 导致软骨基质发育不良、 骨骺生长盘部分消失引起长骨末端内软骨骨化不完全， 从而影响软骨的形成和发育。 在安格斯牛中， 侏儒症主要是由于PRKGR 基因突变导致的；在褐色和牛中，侏儒症是由于EVC2 基因突变引起的；而在比利时蓝牛中，引起侏儒症的是RFN11 基因的突变[10]。

5 歪尾综合征

歪尾综合征（Crooked tail syndrome，CTS）是一种与肌肉和骨骼变形有关的疾病。 其症状为肌肉量增加，身材迟钝，头部粗大，脊柱侧弯，前肢短而直，同时出现痉挛性麻痹。 这种综合征见于比利时蓝牛。 据估计，大约25%的比利时蓝牛携带这种突变， 由于这种突变导致牛只肌肉发达， 导致了这种遗传疾病在该品种种群中的大量传播[11]。

歪尾综合征是由位于19 号染色体上的MRC2 基因发生突变导致的，MRC2 基因可以编码甘露糖受体蛋白， 该蛋白参与骨骼发育和调节细胞外基质的重塑与降解， 与纤溶酶原激活系统相互作用， 具有结合胶原蛋白和C 型凝集素活性的作用[12]。

6 肌肉增生

肌肉增生（Muscular hyperplasia），也被称为双肌（double muscling，DM）， 是一种遗传性疾病，由肌肉纤维数量的增加引起。 该疾病在许多肉牛品种中都有发生，包括比利时蓝牛、皮埃蒙特牛、内洛尔牛、利木赞牛等。 患病牛的特点是具有极高的胴体量，但也导致了心脏、肺、肾等最重要器官体积缩小以及骨折频率提高。 因此，与正常牛相比，它们更容易患呼吸道疾病、尿石症、肺泡缺氧、低氧血症和难产。 此外，双肌牛的耐力低于正常动物，剧烈运动后很快疲劳，消化道和饲料摄入能力降低[13]。肌肉的快速生长对牛的繁殖也产生了负面影响， 包括母牛生育力下降、流产和犊牛死产等。

肌肉增生是由MSTN 基因突变引起的，位于2 号染色体的着丝粒末端， 通过抑制在肌肉发育和成熟过程中的关键因子， 来对骨骼肌的发育起负调控作用[14]。 在欧洲牛种中，MSTN 基因存在多种不同类型的多态性， 表明其突变率很高。

7 牛红细胞生成性卟啉症

牛红细胞生成性卟啉症（Erythropoietic protoporphyria，EPP）是一种隐性遗传病，只有纯合个体才会出现明显的发病症状， 主要表现为皮肤对光过敏、 尿液呈红棕色、 毛发粗乱无光泽等，并伴有溶血性贫血、多毛症、骨质脆弱等症状，这种疾病常见于夏洛莱牛和利木赞牛[15]。

导致牛红细胞生成性卟啉症的原因为位于24 号染色体上编码亚铁螯合酶的FECH 基因发生突变， 其特征是缺少参与血红素生物合成的酶——亚铁螯合酶这种酶是合成血红素的关键酶， 缺少这种酶时会造成血红素减少和卟啉的增加。 由于卟啉具有光反应性，因此受这种缺陷影响的个体会出现光敏感性， 从而导致内部溃疡、脱发（主要是鼻孔和耳垂病变）、疼痛，除此之外，还会引起肝脏损伤和生产力下降[16]。