肉牛遺傳疾病研究進展

彭朋，王思偉，郭偉婷，王昆

（河北省農林科學院糧油作物研究所，河北石家莊 050000）

遺傳疾病是指遺傳物質在結構或功能上發生變異而引起的個體身體或生理缺陷的疾病，可以由親代傳遞給后代。 我國是世界上牛種資源最多的國家之一，并且隨著我國經濟的發展，肉用牛產業已經成為我國農業經濟中的一項重要組成部分。 隨著人工授精技術的發展成熟，在肉牛育種中使用越來越廣泛， 但這也使遺傳疾病傳播的風險大大增加。 對于肉牛遺傳疾病的研究， 可以更好地了解肉牛遺傳病的特征、病因、發病規律及控制措施，對于降低肉牛遺傳病的發病率，提高牛群的健康水平、生產性能及其產品質量等對肉牛產業的發展具有重要意義。

1 騾蹄癥

牛騾蹄癥（Mulefoot）是一種遺傳疾病，也稱為并趾（Syndactylism）。 這種疾病為常染色體隱性遺傳，并且在不同的個體中表現也不同，主要臨床特征為牛的腳趾融合。 騾蹄癥多出現于前肢，但也有四肢全部并趾的現象。 患病牛由于并趾易造成跛行，且會出現遞進影響，主要表現為右前肢受影響，繼而影響左前肢、右后肢和左后肢。 該病在荷斯坦牛、瑞士褐牛、印度瘤牛、西門塔爾牛、日本和牛、安格斯牛、海福特牛和德國弗萊維赫牛等品種中均有報道。

在導致騾蹄癥的眾多候選基因中，LRP4 被認為是導致騾蹄癥最主要的基因[1]，該基因位于15 號染色體的端粒尾部， 且編碼的蛋白質在哺乳動物的肢蹄發育具有重要作用。 LPR4 基因突變使LPR4 蛋白合成失敗， 并導致肢蹄骨骼畸形， 而骨骼發育受損可能會導致肉牛的體重下降，進而降低牛肉的產量。

2 骨硬化癥

骨硬化癥（Osteopetrosis），也稱為“大理石骨病”，是一種罕見的隱性遺傳疾病，其特征是破骨細胞衰竭和骨吸收障礙， 其病因為破骨細胞數量不足或功能缺陷。 這些疾病的主要特征是骨骼質量增加，骨折的可能性增加，以及顱神經受壓引起的神經并發癥[2]。 患病小牛幾乎都是死胎、輕微早產，頭骨扁平，下頜骨縮短，阻生臼齒，舌頭突出，體型小[3]。 在安格斯牛、比利時藍牛中， 骨硬化癥分別表現為兩種類型——骨質硬化和牙齦錯構瘤性骨硬化癥[4]。

在安格斯牛中， 骨硬化癥是由于4 號染色體上負責編碼位于破骨細胞膜上陰離子交換蛋白的SLC4A2 基因突變的結果，SLC4A2 蛋白無法合成，使得破骨細胞腔隙無法酸化，阻止骨骼吸收，導致患病[5]。 可以通過PCR 擴增帶有致病突變的NDA 片段來鑒定肉牛是否攜帶骨硬化癥。 在比利時藍牛中，牙齦錯構瘤性骨硬化癥是由于位于25 號染色體上CLCN7 基因突變使得氯離子第7 通道蛋白異常， 破骨細胞不能完成骨吸收作用而致病[6]。

3 牛蜘蛛腿綜合征

牛蜘蛛腿綜合征 （Arachnomelia syndrome，AS）是一種先天性骨骼畸形，為常染色體隱性遺傳病， 由于患病犢牛外觀像蜘蛛而得名， 又稱“蜘蛛腿”。 患病個體主要表現為四肢畸形（四肢骨骼僵直）、脊柱畸形（脊柱側彎）和顱骨畸形（下頜骨短、上頜骨凹陷），且以上三種畸形一般都同時存在，不單獨出現某個特征[7]。 這種疾病一般出現于荷斯坦牛、 西門塔爾牛和瑞士褐牛等品種中， 患病犢牛一般在出生時已死亡或出生后不久死亡。

在瑞士褐牛群體中，蜘蛛腿綜合征是由于5號染色體上編碼亞硫酸鹽氧化酶的SUOX 基因外顯子插入1bp 的堿基， 導致該酶功能喪失[8]。在西門塔爾牛群體中， 由于23 號染色體上的MOCS1 基因外顯子11 中2bp 堿基的缺失，使得編碼MOCS1 蛋白的氨基酸序列發生移碼突變并使終止密碼子提前出現， 導致患病個體MOCS1 蛋白功能確失[9]。

4 侏儒癥

侏儒癥（Dwarfism）又稱軟骨營養障礙性侏儒癥（Chondrodysplastic Dwarfism，CD），主要由于軟骨發育異常導致， 其主要特征為初生牛犢四肢短、體型矮小。 牛侏儒癥是常染色體不完全顯性遺傳病， 大部分純合子個體都表現為流產或出生后立即死亡。

牛侏儒癥主要是由于基因突變， 導致軟骨基質發育不良、 骨骺生長盤部分消失引起長骨末端內軟骨骨化不完全， 從而影響軟骨的形成和發育。 在安格斯牛中， 侏儒癥主要是由于PRKGR 基因突變導致的；在褐色和牛中，侏儒癥是由于EVC2 基因突變引起的；而在比利時藍牛中，引起侏儒癥的是RFN11 基因的突變[10]。

5 歪尾綜合征

歪尾綜合征（Crooked tail syndrome，CTS）是一種與肌肉和骨骼變形有關的疾病。 其癥狀為肌肉量增加，身材遲鈍，頭部粗大，脊柱側彎，前肢短而直，同時出現痙攣性麻痹。 這種綜合征見于比利時藍牛。 據估計，大約25%的比利時藍牛攜帶這種突變， 由于這種突變導致牛只肌肉發達， 導致了這種遺傳疾病在該品種種群中的大量傳播[11]。

歪尾綜合征是由位于19 號染色體上的MRC2 基因發生突變導致的，MRC2 基因可以編碼甘露糖受體蛋白， 該蛋白參與骨骼發育和調節細胞外基質的重塑與降解， 與纖溶酶原激活系統相互作用， 具有結合膠原蛋白和C 型凝集素活性的作用[12]。

6 肌肉增生

肌肉增生（Muscular hyperplasia），也被稱為雙?。╠ouble muscling，DM）， 是一種遺傳性疾病，由肌肉纖維數量的增加引起。 該疾病在許多肉牛品種中都有發生，包括比利時藍牛、皮埃蒙特牛、內洛爾牛、利木贊牛等。 患病牛的特點是具有極高的胴體量，但也導致了心臟、肺、腎等最重要器官體積縮小以及骨折頻率提高。 因此，與正常牛相比，它們更容易患呼吸道疾病、尿石癥、肺泡缺氧、低氧血癥和難產。 此外，雙肌牛的耐力低于正常動物，劇烈運動后很快疲勞，消化道和飼料攝入能力降低[13]。肌肉的快速生長對牛的繁殖也產生了負面影響， 包括母牛生育力下降、流產和犢牛死產等。

肌肉增生是由MSTN 基因突變引起的，位于2 號染色體的著絲粒末端， 通過抑制在肌肉發育和成熟過程中的關鍵因子， 來對骨骼肌的發育起負調控作用[14]。 在歐洲牛種中，MSTN 基因存在多種不同類型的多態性， 表明其突變率很高。

7 牛紅細胞生成性卟啉癥

牛紅細胞生成性卟啉癥（Erythropoietic protoporphyria，EPP）是一種隱性遺傳病，只有純合個體才會出現明顯的發病癥狀， 主要表現為皮膚對光過敏、 尿液呈紅棕色、 毛發粗亂無光澤等，并伴有溶血性貧血、多毛癥、骨質脆弱等癥狀，這種疾病常見于夏洛萊牛和利木贊牛[15]。

導致牛紅細胞生成性卟啉癥的原因為位于24 號染色體上編碼亞鐵螯合酶的FECH 基因發生突變， 其特征是缺少參與血紅素生物合成的酶——亞鐵螯合酶這種酶是合成血紅素的關鍵酶， 缺少這種酶時會造成血紅素減少和卟啉的增加。 由于卟啉具有光反應性，因此受這種缺陷影響的個體會出現光敏感性， 從而導致內部潰瘍、脫發（主要是鼻孔和耳垂病變）、疼痛，除此之外，還會引起肝臟損傷和生產力下降[16]。