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临床兽医师应了解的遗传学基础知识

阅读次数 :956 时间 : 2016-04-18 09:28:00
在这个科技决定未来的时代,我们需要了解、学习和推广更多先进的科技成果来帮助兽医师同仁进行疾病诊断和预后。如果各位兽医师同仁愿意在临床上了解和应用遗传学知识的话,这会让你们具有“预知未来”的超能力。

在现今这个追求经济利益的时代,很多动物繁殖者利用近亲繁育以追求优良的血统,导致这把双刃剑负面结果的突显:例如遗传缺陷叠加,髋肘关节问题,内分泌问题,颜色淡化,性格问题,被毛长度,生育能力问题等等。由于这种无序和不科学的繁殖,导致很多主人购买的宠物都是具有严重遗传缺陷的动物,这不仅让他们面临未知的伤害,同时也给我们兽医临床工作带来了巨大的麻烦。比如说一只存在恶性高热遗传缺陷的患犬,生活一切正常,术前检查健康,临床兽医师在不知其有基因缺陷的情况下,一个简单的节育手术,就可能由于呼吸麻醉的诱导而引起动物不明原因的丧命于手术台。又比如一只MDR-1基因正常的边境牧羊犬,来医院就诊时被确定为蠕形螨病,临床医师却因不知其MDR-1基因正常而不敢给其使用伊维菌素进行全身性治疗。



遗传学基础知识
在我们临床兽医师不了解DNA基因遗传信息时,它会是我们诊断和治疗疾病时的隐形“绊脚石”;而当揭开遗传基因外披的隐身衣时,我们会发现原来它是一个可以预知未来的“水晶石”。今天就让我们来一起揭开动物遗传性疾病-DNA基因的隐形衣。

首先,无论是种犬还是伴侣宠物,都应该从基因层面去确认动物有无先天遗传缺陷疾病方面的问题。双亲的遗传性疾病基因携带情况有三种(我们以犬为例):完全正常犬,患病基因携带犬和完全患病犬。这三种情况会出现以下繁殖结果(见表1)。

表1 可预见遗传性疾病的繁殖结果

根据表1,我们可以很清晰的了解到,用正常犬进行繁殖的结果,将是我们所希望得到的优秀后代,这也是我们最希望得到的结果。而如果遗传疾病携带者与正常犬的繁殖结果,将有一半可能得到优秀健康的后代,当然如果没有更好的选择,这样的配种方式也是可以接受的;但是如果我们用患病犬与患病犬,患病犬与携带犬,携带犬与携带犬,患病犬与正常犬来进行繁殖的话,将得到携带不良基因的后代,这是我们最不希望看到的结果。

1 遗传性疾病的遗传方式

1.1单基因遗传
A. 常染色体隐性遗传疾病

(1)隐性遗传疾病是指个体中拥有两份相同的变异/受损基因(从父母双方分别继承一份受损基因)时才表现出来的疾病。父母双方均必须至少为此疾病的携带者方可遗传此疾病。隐性遗传疾病可能在某些血统中具有较高的发病率。隐性遗传疾病通常对雄性和雌性具有相同遗传性。

(2)大多数遗传性疾病均为常染色体隐形遗传疾病。

B. 常染色体显性遗传疾病

(1)显性遗传疾病是指个体中至少拥有一份变异/受损基因时就会表现出来的疾病。这些疾病由位于常染色体上的基因异常引发,而与性染色体(即X染色体和Y染色体)无关。显性遗传性疾病通常对雄性和雌性具有相同的影响力,并且可以由父母一方遗传。

(2)犬的恶性高热和波斯猫血统猫的多囊肾(PKD)都是常染色体显性遗传病的实例。

C. X伴性隐性遗传疾病

(1)伴性遗传疾病是指某动物的X染色体上某一个基因出现变异时引发的疾病。雄性动物患伴性遗传疾病的几率通常比雌性更大,而且也更严重。雌性动物的一条X染色体上的某个基因发生了变异,而其另一条X染色体上的基因正常时,被称为“携带者”。“携带者”通常身体健康,但其雄性子代可能患此疾病,而且隔代遗传。

(2)金毛犬的X伴性肌营养不良症即是X伴性隐性遗传性疾病的一个实例。

D. X伴性显性遗传性疾病

伴性显性遗传疾病也是指某动物的X染色体上某一个基因发生变异时引发的疾病。但是雌性动物患伴性显性遗传疾病的几率通常比雄性性更大,而且连续遗传。

E. Y伴性遗传性疾病

伴性遗传性疾病是指某动物的Y染色体上某一个基因出现变异时引发的疾病。只有雄性动物患病,而且此种遗传疾病也仅遗传给雄性后代,代代相传,无穷尽也。

1.2多基因遗传

(1)多基因遗传疾病呢是指受多种因素影响的遗传性疾病。多基因遗传病受到两个或两个以上的基因异常的影响。多基因遗传病除了受到某些基因的影响以外,也与环境因素等发生相互作用,如营养的水平决定此类疾病的发展程度。

(2)犬的髋骨发育不良正是多基因遗传疾病的一个常见实例。

1.3染色体异常

染色体异常是指染色体数目和或结构的异常,包括78,XO;79,XXX;79,XXY。这些染色体核型可能产生雌雄同体的动物,其中也会有携带的母犬表现间歇循环发情,但认为均不会正常繁殖。常染色体异常的遗传情况可见下面的表2和表3。

注:由于显性遗传携带者有一条患病基因即会出现疾病症状,因此患病基因携带犬和患病犬都是显性遗传的患病犬。

1.4 DNA不完全外显遗传

(1)指不完全外显的隐性/显性遗传。

(2)外显率是指带有受损/变异基因的个体表现出相应疾病的生理特征和症状的百分率。大多数常染色体遗传疾病具有完全的外显率,但其中某些遗传疾病具有不完全(或降低的)的外显率。不完全外显的最主要原因是受损/变异基因与其他基因发生了相互作用,以及环境等因素的影响。某些个体或世代表面上似乎“躲过”了疾病,但事实上并没有。具有不完全外显率的疾病包括运动诱发性虚脱、继发性青光眼、恶性高热等,患有这些疾病的动物可能暂时不表现出相应症状或症状不明显,直到在外部环境的影响下,缺陷最终显现出来。

2 遗传性疾病举例介绍

现在我们给兽医同行介绍一种普遍存在于所有具有柯利犬基因的纯种犬以及混种犬中的一类基因缺陷疾病——多药耐受基因-1(MDR-1)缺失/伊维菌素敏感症。

2.1 多药耐受基因-1(MDR-1)缺失

多药耐受基因MDR-1缺失是常染色体隐性遗传疾病。杂合子的动物(携带者)并不会显示出对伊维菌素的敏感性,而是表现正常。但是此种基因缺陷的携带者会将这样的基因缺失在整个动物种群中传播,因此对动物是否存在此基因缺失进行检测是非常有必要的。

2.2 具有“伊维菌素敏感性”的犬种

所有具有柯利犬血统的混种犬、长/短毛柯利犬、边境牧羊犬、喜乐蒂犬、澳洲牧羊犬、英国牧羊犬、古典牧羊犬、长毛惠比特犬、粗毛/顺毛牧羊犬,阿富汗猎犬、丝毛风猎犬、白色牧羊犬、德国牧羊犬等,均具有“伊维菌素敏感性”。

2.3 MDR-1 基因缺失的检测

使用基因测试的方法可以检测出MDR-1基因的缺失。检测DNA能够直接显示出该基因突变情况。由于是检测的是DNA,因此这项测试适用于所有年龄阶段的犬,而且测试结果能够直接显示出会发病的犬和携带突变的犬。因而在应用伊维菌素或下表中所列出的药物前进行此测试(所需样品:EDTA全血1mL或口腔棉拭子;检测时间:1-2周),可以提前预知我们能否使用这些药物进行疾病治疗。此外,此项检测的结果还可用于育种的优化选择,防止繁育出的后代中出现有MDR-1基因缺失/“伊维菌素敏感性”的个体。



2.4 “伊维菌素敏感性”突变和遗传特性

多药耐受基因-1(MDR-1)所对应的多药耐受转运蛋白是血脑屏障的一部分,该蛋白具有限制多种不同种类的药物穿透血脑屏障进入脑部的作用。对伊维菌素具有敏感性的犬其MDR-1基因的4个碱基对存在缺失突变,导致蛋白的编码框移位,出现多个终止密码子,从而引起多药耐受转运蛋白的翻译合成提前结束。具有纯和型的、突变的犬会由于血脑屏障中多药耐受转运蛋白失去生物学功能而导致其机体对伊维菌素具有中毒敏感性。存在有此种基因缺陷的犬不只是对伊维菌素的吸收会增多,对其他诸如多拉菌素、地高辛、长春新碱、多柔比星、环孢霉素A和地塞米松等药物的吸收也会增高。因此对于临床兽医师来说,检测出一只柯利犬是否为MDR-1基因缺陷个体,对于指导临床用药具有着非常重要的意义。

下面列出了3 类药物的使用注意事项:

A 类:已有证据表明会穿过MDR-1转运蛋白缺失的血脑屏障的药物。

B 类:动物试验中显示有潜在可能性,使用时必须由兽医师进行密切监控的药物。

C 类:即使对于有转运蛋白缺失的犬而言也是安全的药物。

表3  三类药物的使用注意事项



注:浅黄色区域为正常犬,橙色区域为患病基因携带犬,红色区域为患病犬。

从上图表我们不难看出各个品种的犬都有MDR-1基因缺陷的概率,只是不同犬种的发病比例不同。虽然健康正常犬和患病基因携带犬还是占大多数比例的,但是对于临床医师来讲,如果能够清晰的了解就诊动物的基因情况,就可以做到具体疾病诊断和治疗时有的放矢。

建议兽医师对前来就诊的每只具有柯利犬血统的犬都进行MDR-1基因缺陷的检测,只需要简单的一滴血或是一只口腔棉拭子,我们就可以通过DNA测试清晰的了解到该犬的基因情况,而且此种检测终身只需要进行一次,确定的结果在以后是不会因其他因素影响而改变的。临床兽医师们仅需将检测结果添加入病历,以后无论哪位医师接手该动物的诊疗时,都可以很清晰的了解到该动物的基因情况,并同时了解用药的禁忌。

此项检测不仅不会给宠主带来额外的经济负担,而且还能节省很多不必要的花销。比如说一只边境牧羊犬被诊断为蠕形螨病,临床医师可能因为不明该动物是否为MDR-1基因缺失个体,而不敢使用伊维菌素类药物治疗,要去寻找昂贵而难寻的成功解决方案。如果这只动物进行了MDR-1检测,很可能是正常犬只,那么就可以给其使用正常药物剂量进行治疗;如果这只犬检测的结果为MDR-1基因缺失的患病犬,那么在治疗时就不仅不能使用伊维菌素,包括地塞米松、地高辛在内的很多种药物都会对该犬产生严重的威胁。

3 遗传学检测送检样本要求

3.1 血液样本

只需数滴抗凝全血(1mL EDTA抗凝,肝素抗凝或枸橼酸盐抗凝的全血均可)即可进行遗传学的测试,但需注意,勿让血液接触到乙醇或其他抗凝剂。

3.2 口腔粘膜细胞刷(棉拭子)
应按照以下步骤和要求使用细胞刷:
(1)应由临床医师来使用细胞刷(棉拭子),同时需要确定动物的身份以保证检测准确。
(2)为避免采集到其他来源的DNA,在采样前1-2小时不可给动物喂食。
(3)如果可能,使用细胞刷(棉拭子)刷至口腔粘膜有轻微的表层出血为止。刷拭到此种程度可确保有足够的细胞粘附到细胞刷(棉拭子)上。
(4)为确保有足够的样本进行遗传学检测,建议每个动物至少用2个细胞刷(棉拭子)进行采样。
(5)采样后,一定要将细胞刷(棉拭子)风干,风干时间约为2-4小时(非常重要,潮湿的环境利于细菌生长,从而造成细胞中DNA降解,导致无法得到检测结果)。
(6)将采样动物的相关信息标在采样管上。
(7)如果可能,应尽快寄出样本(棉拭子),降低DNA受到污染和降解的可能性。

小结
对于遗传性疾病,我们临床兽医师与其坐以待毙不如主动出击,利用现有的科技手段,从基因的层面更为清晰的了解每一个前来就诊的动物,让我们在这些不会讲话的客户面前成为真正的“犬语者”,以能更好的做好临床诊疗工作,为动物的健康与福利服务。

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