马常见的遗传性疾病

易梓文,俞 峰,王雪帆,赵雨霏,朱怡平,刘 波,郤亚丽,李 靖

(1.中国农业大学动物医学院,北京 海淀 100193 ； 2.北京市延庆区大榆树镇农业技术综合服务分中心,北京 延庆 102100)

遗传病是由基因缺陷引起的疾病的总称，可以是先天性或后天性。随着我国进入马业高速发展的时代，马遗传疾病将成为备受关注的热点。由于马的妊娠时间长、单胎、断奶后母驹分离等繁育特征，以及存在许多表达延迟或外显率可变的疾病，马遗传疾病的研究一直受到阻碍，直至马基因组图谱的公布才使马的遗传疾病被重新关注。本文主要阐述了基因变异位点已知的几种马遗传病，还有许多变异机制尚未明确的疾病仍有待研究，随着动物遗传学和兽医学领域的不断发展，更多的单基因或多基因性状位点将被发现。全基因组DNA和RNA新一代测序研究可能有望在阐明马匹疾病的潜在遗传变异和病理变化方面取得进展，但同时也需要高质量的生物信息学软件和专业知识来处理这些大规模的、复杂的遗传数据。本文将从病因、症状、诊断和治疗方法等角度对一些常见马遗传病的临床进展进行探讨。

1 影响马肌肉系统的遗传病

1.1 糖原分支酶缺乏症(Glycogen branching enzyme deficiency,GBED) 糖原分支酶缺乏症是一种常染色体隐性遗传病，主要发生在夸特马和美国花马，GBED致病基因在这2个品种的频率分别为0.041和0.036[1]。该致病基因可使糖原分支酶的合成受阻，从而严重干扰患马的糖原代谢。纯合子胎儿可能直接流产或死产。顺利出生的幼驹常表现出弱驹症状。在疾病后期，幼驹可因低血糖、呼吸衰竭、心脏衰竭等因素死亡，或因发生重度肌无力而被安乐死。在实验室诊断层面，大多数幼驹还出现白细胞减少症，以及血清肌酸激酶(CK)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、γ谷氨酰转移酶(GGT)水平升高[2]。

GBED的发生是由于单个碱基对突变导致糖原分支酶Ⅰ基因的外显子Ⅰ中出现终止密码子[3]。糖原分支酶在糖原合成酶制造的葡萄糖直链的基础上形成支链结构，并调控细胞的铁平衡。生长活动旺盛的幼龄动物尤其需要这2种酶来获取糖原这一重要供能物质。组织学染色作为GBED的初步诊断方法，可观察到患病幼驹心肌及骨骼肌细胞中出现过碘酸西夫氏染色阳性包涵体。也可进一步检测患病幼驹肝脏与肌肉中多糖的碘吸收光谱，发现组织中存在大量非分支多糖[2]。目前通过基因检测可确诊GBED。

GBED尚无有效的治疗方法，通过控制繁殖来达到疾病预防的目的。对母马的糖原分支酶Ⅰ基因进行检查，避免携带者成为种畜是该病的重要防控措施。

1.2 多糖贮积性肌病(Polysaccharide storage myopathy,PSSM) 多糖贮积性肌病是一种常染色体显性遗传病，被认为是马运动性横纹肌溶解症的主要病因，多发于夸特马、美国花马、阿巴鲁萨马、温血马和挽马[4]。据研究统计，在45%的挽马与72%的夸特马的肌肉活检样本中发现多糖对淀粉酶的抗性异常，继而被诊断为PSSM[5]。

PSSM的临床症状约在患马5岁时出现。在横纹肌溶解症的患马中可观察到肌肉僵硬、疼痛、汗液分泌、运动不耐受、步态失调和肌肉流失等症状[6]。在血清学层面，PSSM患马的血清CK与AST水平持续升高[2]。肌肉组织活检可观察到的典型病变为肌浆膜下空泡，以及骨骼肌纤维中的出现异常的淀粉酶抗性PAS阳性多糖。这一异常多糖的贮积现象随着马匹年龄的增长而变得显著，故在2岁以内的患驹可能难以通过组织学镜检检出PSSM，此时则需借助基因检测[7]。

PSSM的发生是由于10号染色体上的糖原合成酶Ⅰ基因发生了致病性突变，从而导致机体糖原合成失控以及糖原有氧代谢障碍[8]。研究表明，PSSM患马臀中肌较正常马表现出氧化磷酸化和电子转移能力下降的情况，这表明线粒体功能的改变可能也参与了PSSM的发病机制[4]。

适宜的运动方案对改善症状有极大帮助，建议在短暂限制活动后的5周内逐渐恢复患马到常规的运动强度[6]。饮食方案应针对减少肌糖原合成、促进氧化代谢和提供脂肪作为能源物质。还应关注患马的水合状态以预防持续脱水与肌红蛋白尿导致的急性肾衰。运用腺病毒相关载体的基因治疗在该病极具前景[9]。

1.3 周期性高血钾性麻痹(Hyperkalemic periodic paralysis，HYPP) 周期性高血钾性麻痹是一种常染色体显性遗传病，主要影响患马的肌肉系统，主要发生于夸特马及与其有关联血统的品种。美国夸特马协会已对HYPP实施强制性检测[10]。

HYPP患马的临床症状程度不一，可由无明显症状至肌肉颤搐、肌无力，严重时表现为轻度瘫痪。肌肉颤搐和汗液分泌的现象常发生在胁腹、颈部和肩部。纯合子幼驹通常在出生后数天内表现出临床症状，包括喘鸣音、发声困难和周期性的上呼吸道阻塞，通过内窥镜探查可发现喉部气管塌陷和水肿、软腭脱位及喉麻痹。杂合子幼驹通常在开始训练时出现间歇性临床症状。严重时，患马可在急性发作期因高钾血症继发的气管塌陷和心脏骤停死亡[10]。

HYPP是由于电压依赖性骨骼肌钠通道α亚基基因发生错义突变导致[11]。该突变导致血钾浓度升高时钠通道的一个亚群无法失活，从而导致钠的过量内流和钾的过量外流，肌细胞持续去极化，随后出现暂时性肌无力。在肌电图中显示为异常的纤颤电位与复杂的重复放电，偶有肌强直电位和双峰波形[10]。故除基因探针外，肌电图也可用作辅助诊断。

控制饲料钾含量，并提高钾的肾排泄率是预防HYPP发生的关键。当临床症状刚开始表露时，饲喂谷物或玉米糖浆以激发胰岛素介导的钾跨膜运输有助于控制病情。对于出现复发性肌肉颤搐的患马，可给药肾上腺素、乙酰唑胺和氢氯噻嗪，其原理皆为提升肾K+-ATP酶活性，其中乙酰唑胺还能通过促进胰岛素的分泌来稳定血糖与血钾水平。在一些重症病例中，使用葡萄糖酸钙可提高肌肉细胞膜的阈值电势，达到迅速改善症状的效果[11]。

2 影响马神经系统的遗传病

2.1 小脑营养性衰竭(Cerebellar abiotrophy,CA) 小脑营养性衰竭是一种以小脑浦肯野细胞变性、凋亡为特征的常染色体隐性遗传病[12]。主要发生于阿拉伯马，基因携带率为5.1%至9.4%[13]。

典型临床症状通常在6周龄至4月龄期间开始表现[13]，患病马驹可出现意向性震颤、共济失调、痉挛、辨距障碍、威胁反射异常等症状。在核磁共振成像(MRI)中可观察到CA患马的小脑较正常马驹缩小[14]。组织学检查可见小脑浦肯野细胞发生退行性变化，并伴随神经胶质增生，分子层与颗粒层变薄。在一些病例的丘脑中存在细胞体矿化的情况[14]。

CA致病基因形成的机理为马2号染色体的GATA-2基因区域发生单核苷酸多态性。GATA-2基因是一种参与MUTYH基因表达的转录因子，其突变可导致MUTYH基因亚基表达异常。MUTYH基因在小脑中高度表达，转录翻译MYH糖基化酶、参与DNA修复、纠正DNA复制错误，在细胞分裂阶段发挥重要作用。因此MUTYH基因与小脑浦肯野纤维和颗粒细胞的差异性分布、疾病的发病谱及严重程度有关[15]。CA尚无有效的治疗方法，繁育前基因检测是该病防控的关键。

2.2 回盲结肠神经节细胞缺乏症(Ileocolonic aganglionosis) 回盲结肠神经节细胞缺乏症，是一种常染色体隐性遗传病，常发生于美国花马。因纯合子患驹毛色纯白，故该病又称纯白欧沃若致死综合征(Overo lethal white foal syndrome，OLWS)[16]。

OLWS患驹在初生时可能无明显异常，仅小部分可能出现听觉缺陷[17]。但在出生后12～24 h内，大部分患驹将出现肠梗阻症状和急腹症，并可能死于继发的疝气。在临床中，当毛色纯白的幼驹发生急腹症并伴随胎粪滞留时，基本可以确诊为此病[18]。在未表现典型症状时，需借助基因检测诊断是否为纯合子OLWS。

OLWS致病基因的形成原因是内皮素受体B基因上的单个碱基对发生错义突变，导致内皮素受体B结构改变[19]。内皮素受体B参与神经嵴细胞的发育调节，故患驹神经嵴细胞的迁移和定植改变，从而对黑色素细胞和肠神经节祖细胞造成影响[16]。在纯合子患驹，缺乏黑色素细胞导致其被毛纯白，其远端回肠和大肠的黏膜下神经节和肠肌神经节发生神经节细胞缺乏症[20]，且存在肠外神经支配，类似于人类的先天性巨结肠症[18]。

由于OLWS发生于幼驹的初生时期，且病程较短、症状严重，目前尚无治疗方法。

3 影响马皮肤的遗传病

3.1 马皮肤弹力过度综合征(Hereditary equine regional dermal asthenia,HERDA) HERDA是一种常染色体隐性遗传病，主要发生于夸特马[21]。HERDA基因的携带率约为3.5%[22]。中国农业大学马病学团队于2018年报道了我国首例患HERDA的病例，证明其致病基因已经随着我国马匹的进口和繁育存在于我国夸特马群体[23]。

HERDA患马平均在2岁时进入临床明显期，初次备鞍和外伤为该病的主要诱因。脱皮、皮肤松弛、开放创、黏液瘤和血肿为HERDA的常见症状。背部以及其他发生过外伤的区域为症状表现的主要部位。一些病例报道表示患马角膜变薄、角膜溃疡的发生率增加，多处肌腱、韧带、大血管抗张强度下降。皮肤活检通常作为HERDA的初步诊断方法，镜下可观察到真皮层变薄，真皮中层至深层的胶原纤维变薄、断裂、排列紊乱。基因检测可作为该病的确诊方法[23]。

HERDA致病基因的形成是由于马1号染色体上的亲环素B基因发生错义突变[22]。亲环素B存在于各类型细胞的内质网和细胞核中，在血清和乳汁中有一定含量，在肿瘤中高度表达，其功能之一为催化蛋白质折叠，当发生缺失时可导致真皮组织过度增生[22]。

马匹间的身体接触将使症状恶化，因此建议将HERDA患马隔离饲养。由于尚无有效的治疗方法，大部分患马最终被安乐死。最好的防控方法为通过基因检测终止妊娠。

3.2 交界性大疱性表皮松解症(Junctional epidermolysis bullosa,JEB) 交界性大疱性表皮松解症是一种影响皮肤和黏膜完整性的常染色体隐性遗传病，常发于勃拉本松马、挽马和美国鞍马。JEB致病基因的携带者在北美勃拉本松马中占17%，在美国鞍马中占5.1%[24]。

JEB患马皮肤经外力挤压或在外伤部位呈红色糜烂或溃疡灶，这一症状在幼龄阶段即出现。在临床中罕见完整的大疱，但可观察到较小的水疱，大疱破溃后形成的溃疡组织主要分布在直肠、阴道和口腔的黏膜交界处。溃疡在蹄部冠状带处形成的肉芽组织可能导致冠状带和蹄壁分离[25]。蹄壁脱落以及口腔黏膜溃疡导致的继发感染、营养不良可导致幼驹死亡。许多物种都可发生大疱性表皮松解症[24]，与人类相比较，JEB水疱在动物皮肤上的局域性生长与被毛的保护作用有关[25]。

编码层黏连蛋白5多肽亚基的3个基因中的任何1个发生突变都可导致JEB。在勃拉本松马和比利时挽马，JEB的发生是由于层黏连蛋白γ2基因缺陷造成蛋白结构缺失，从而使后续层黏连蛋白5的生成受阻。层黏连蛋白是皮肤基底膜的主要非胶原成分，与多种生物过程有关。其中层黏连蛋白5广泛分布于皮肤基底膜，当其缺失时，表皮与真皮间出现间隙，因此对于出现临床症状的患马可通过皮肤活检进行诊断[25]。

JEB尚无可行的治疗方法，建议对易感品种实施繁育前的基因检测以筛查携带者。上述马遗传疾病的特征见表1。

4 小结

人类对马的高度选择性繁殖与近亲繁殖，以及对亲本基因型筛选的忽视，导致了马遗传病的频发，对马的后代健康造成了极大威胁。大多数马遗传病缺乏根治手段，基因检测作为其主要确诊方法并指导疾病的预防工作。故不同基因检测工具的开发势在必行，除了有助于预判毛色、运动性能和马匹健康的DNA变异外，这些工具还可帮助马主、育种人员和品种协会进行管理和育种决策，并帮助兽医进行遗传疾病的诊断和管理。由此推断，马属动物基因诊断试剂盒、基因探针和基因芯片等技术具有良好的应用前景。此外，我国各个马品种协会可推进相关遗传病筛查体系的建立，以规范马的育种工作并提高人们对于马遗传病防治的重视。

表1 马遗传病的特征对比