关于遗传稳定性的疑问

关于遗传稳定性的疑问,第1张

中国黄牛肉用选育的背景

由于社会经济的不断发展和人民生活水平的不断提高及市场的变化,使中国黄牛的选育方向经历了一系列历史性的变化,即“役用-以役用为主-役肉兼用-肉役兼用-肉用”的选育过程。20世纪70年代以前,中国牛业以役用为主,大部分研究主要是集中在牛的营养代谢试验、役用性能、生长发育、生理生化指标测定、冻精制作及种质特性等基础研究工作。20世纪70年代以后,中国黄牛作为农业的动力已退居次要地位,随着中国良种黄牛委员会的成立,一些品种成立了选育协作组,先后制定了选育方案、体型外貌鉴定方法、良种登记和畜群档案制度。在20世纪70年代中期,中国才提出“独立的肉牛业”,但是由于没有根据中国本地黄牛的特点,及时总结世界上肉牛品种利用的历史,先后引进了28个国外肉牛品种进行杂交改良,当前在中国肉牛生产中影响面最大的当数西门塔尔牛,其次为夏洛来和利木赞。从80年代以后逐渐有计划的起步黄牛的肉用选育。

2 中国肉牛分子育种的必要性

作为世界牛品种资源宝库的重要组分,我国黄牛品种资源十分丰富,适应性强,肉质良好。然而,由于历史上以役用为主,我国黄牛作为规模化肉用生产的牛种,缺点也是明显的。这主要表现在后躯不发达,产肉少,育肥增重速度赶不上国外的专门化肉牛品种,加上没有经过系统的肉用性能选育,肉的品质规格往往差异较大,优质高档肉块产量少,造成发展肉牛生产的规模效益比不上专门化的国外肉牛品种。但另一方面,我国各黄牛品种内个体间存在极大的差异,一些个体的生长育肥性能较好。在一些群体中,部分个体具有很好的肉用特征。如果通过品种内高强度的选择和培育,完全有可能在较短时间内培育成为中国特有的优良肉牛品种。据张英汉报道,我国地方黄牛,例如晋南牛、秦川牛中分别有20%~26%和5%~10%的个体具有不亚于国外专门化肉牛品种的肉用体型特点。因此,充分利用这部分牛群,应用现代生物技术迅速培育、发展具有我国本地黄牛优良的肉质特性,且生长速度快、屠宰率和净肉率较高的新型肉牛品种(系),建立现代的中国种(肉)牛业是发展我国肉牛业的重要战略目标,也是中国面对国外肉用种牛和牛肉产品挑战的唯一选择。

肉用性状是典型的、具有重要经济价值的数量性状,受环境因素影响较大,用常规育种方法进行育种进展缓慢。20世纪80年代后期以来,国际上的动物遗传育种已经进入分子水平,即分子育种,使育种朝着快速改变动物基因型的方向发展。近几年来,由于分子生物学和各种分子生物技术的发展,使人们有可能直接从遗传物质本身的基础上揭示生物的性状特征,它与基因产物的研究相比克服了年龄、性别、组织及各种内外环境因素的影响,而且所提供的遗传差异,即遗传标记的种类又非常多,因此,分子育种越来越受到人们的重视。进入20世纪90年代中期以后,在我国逐渐开展了黄牛肉用性能的分子遗传学研究。采用基因标记等现代分子育种新技术结合常规育种,以便能够加快中国肉牛品种的培育和和选育。然而从总体上来看,目前大部分黄牛品种的繁育盲目性还是太大,远没有建立起完整意义上的现代肉牛纯种繁育体系和杂交繁育体系,欲改变这种现状,将是今后10~20年内中国养牛学界所肩负艰巨历史使命之一。

3 分子育种研究的内容和特点

动物分子育种(animal molecular breeding)是利用分子数量遗传学理论和技术来改良畜禽品种的一门新兴学科,是传统的动物育种理论和方法的新发展。从目前发展现状来看,它应包括两方面内容:基因组育种(genomic breeding)和转基因育种(transgenic breeding)。其中,基因组育种是在比较基因组研究和基因组分析的基础上,通过DNA标记技术来对畜禽数量性状座位进行直接选择,或通过标记辅助导入有利基因,通过标记辅助淘汰(marker assisted culling,MAC)清除不利基因等,以达到更有效地改良畜禽的目的。转基因育种则是通过基因转移技术将外源基因导入某种动物的基因组上,育成转基因畜禽新品种(系),从而达到改良重要生产性状(如生长率、遗传抗性等)或非常规性育种性状(如生产人类药用蛋白、工业用酶等)的目标。

由于动物分子育种是直接在DNA水平上对性状的基因型或基因进行选择,因此其选种的准确性大大提高,克服了传统动物育种方法的缺陷。按照常规育种方法要提高家畜的生产性能,如瘦肉率、产奶量、增重速度、饲料利用率等,人们往往需要进行多代杂交,选优交配,最后培育出高产、优质的品种。然而,这种传统的方法存在着品种育成时间长、育成后再想引入新的遗传性状困难大等许多弊端,使带有新性状的品种可能同时也携带有害基因,杂交后有可能会降低原有性状。而分子育种能够克服传统杂交选择法的各种缺陷,具有高效、快速育种的特点,目前已显示出了越来越强大的生命力,必将成为动物遗传育种学科发展的方向和21世纪动物育种的主流。

4 中国黄牛分子育种研究进展

中国黄牛(肉牛)分子育种的研究主要集中在肉用性状。自从中国黄牛开展了分子遗传学研究以来,研究的内容已涉及到功能基因的编码序列和非编码序列。研究的功能基因已超过40个,这些基因主要包括与中国黄牛生长发育性状、屠宰性状、肉品质性状、繁殖性状、抗病性状相关的基因,非编码基因包括微卫星DNA序列和mtDNA的D-Loop序列。研究的主要目的一是揭示生产性状的分子遗传标记,直接用于选种;二是揭示品种的分子群体遗传学特征,阐明品种间的差异和遗传关系,用于杂交效果的预测、遗传资源的评价、保护和开发利用。目前中国黄牛大部分品种或多或少都进行过分子遗传学方面的研究,但做的工作比较多的品种主要集中在中国几个优良黄牛品种上,包括秦川牛、南阳牛、鲁西牛、晋南牛、延边牛、郏县红牛和培育品种中国西门塔尔牛、草原红牛以及引进品种如利木赞、德国黄牛、红安格斯牛的杂交系。

4.1功能基因多态与生产性状关联研究

4.1.1 生长发育相关基因的研究。关于中国肉牛生长发育候选基因研究较多,涉及GH、GHRH、GHR、POU1F1、IGFBP-3、IGF-1、IGF-2、MEF2、TG、MC3R、MC4R、AGRP、NPY、POMC、CART、Ghrelin、Hcrtr1、Orexin、HTR1B、HTR2A、CLPG等21个功能基因。研究主要集中在秦川牛、南阳牛、鲁西牛、晋南牛和郏县红牛等重要地方黄牛品种上。

秦川牛、鲁西牛、南阳牛和中国西门塔尔牛GH基因第5外显子位点突变等位基因B为体重、体高、体斜长、胸围的正效应等位基因。南阳牛IGF2基因BB基因型初生重、体重、胸围显著大于AA型。秦川牛生长激素受体基因的AB基因型效应在部分生长性状上高于其他基因型。南阳牛、秦川牛及杂种牛秦安、秦德、秦利4个群体内POU1F1基因AB、BB基因型个体在胸围,十字部高指标上显著高于群体AA型个体,即BB、AB>AA,可作为秦川牛体尺指标(胸围、十字部高)候选基因之一。晋南牛IGFBP-3基因AA型后腿宽显著高于AB型。CLPG基因AC基因型的体重和体长显著大于AA、AB型。秦川牛AGRP基因群体中BB基因型个体体重、体高显著大于AA型个体。南阳牛POMC基因BB型6月龄体重和0~6月龄平均日增重显著大于AA型。南阳牛DGAT2基因基因型AB的6月龄体重比基因型AA高6.7%;6月龄体高比基因型AC高3.2 %,基因型B 12月龄的坐骨端宽比基因型AA高3.3 %,基因型AB 24月龄胸围比基因型A高3.1%。MC4R基因与牛体重和初生重存在相关。

4.1.2 屠宰性状相关基因。 关于屠宰性状相关基因研究相对较少,由于屠宰性状的样本资料获得相对较难,对屠宰性状遗传标记的研究受到一定的限制。现共涉及IGFBP-3、DGAT1、DGAT2、MSTN、Myf-5、Myf-6、MyoD、MyoG基因等8个以上的功能基因。

IGFBP3基因与秦川牛、南阳牛屠宰率和净肉率存在相关。鲁西牛DGAT1基因KK型腔油重/胴体重明显高于AA型,而且KK型个体有更高的净肉率。鲁西牛DGAT2基因AA型个体的屠宰率显著高于AB和BB型。Myf5基因在南阳牛群体中,18月龄南阳牛AA型个体则极显著高于AB和BB型个体;在秦川牛群体中,AA型个体的体高和十字部高显著低于AB和BB型个体;郏县红牛AA型个体的坐骨端宽显著高于其它两种基因型个体。关于秦川牛、南阳牛、蒙古牛和西门塔尔牛MSTN基因序列特征和多态性均有报道。王珊等(2006)报道了牛MyoG基因的序列特征。

4.1.3 肉品质性状相关基因。肉品质相关基因研究涉及Leptin、CAST、CAPN 1、CAPN 4、UCP3、H-FABP基因等6个功能基因。牛CAST基因中的B等位基因,尤其是BB纯合基因型对牛肉嫩度具有显著影响,并且在利木赞品种内达到极显著。CAPNI基因A3717G位点上,AG基因型和GG基因型的嫩度值好于AA基因型的嫩度值;在A3854G位点上,GG基因型的嫩度值好于AA基因型的嫩度值。李武峰(2002)和李君灵(2006)利用PCR-RFLP技术研究牛小亚基钙蛋白酶(CAPN4)基因第5内含子的遗传变异,共发现了5个SNP,但对肉质无影响。H-FABP基因中h等位基因,尤其是hh纯合基因型对牛肉WBS值有较大的影响;鲁西黄牛BB纯合基因型对牛肉嫩度剪切力值有较大的影响。IGFBP3基因AA 型个体的眼肌面积大于BB 型个体(P<0.05),AB型和BB 型个体胴体脂肪含量高于AA 型个体。牛DGAT1基因KK型和KA个体外脊肌肉剪切力低于AA型个体。

4.1.4 繁殖性状相关基因。关于繁殖相关基因研究很少。在中国黄牛繁殖性状的研究中,目前主要是针对牛的双胎性展了一些研究,涉及的品种有秦川牛、中国荷斯坦牛、鲁西牛、晋南牛、南阳牛、延边牛等。FSHR基因第一外显子Taq I酶切位点出现多态,并与牛的繁殖性状存在相关。鲁西牛GDF9基因的3’UTR发现缺失突变,发现该多态位点与单、双胎性状之间基因型分布存在显著差异,双胎牛群体B等位基因频率显著大于单胎牛。在国外关于精液中的一些蛋白质研究已有相关报道,并发现一些蛋白与受精过程密切相关,从而选择公牛,提高公牛的繁殖率。

4.1.5抗病性相关基因。关于抗病相关基因的研究主要集中在MHC基因家族,另外还有自然抗性相关巨噬细胞蛋白1基因(nramp1)、白细胞介素IL-8受体基因(cxcr1)、TOLL样受体4基因(tlr4)、乳铁蛋白基因(lf) 和一些易感染病菌过程中的受体蛋白基因及一些突变的正常基因。在中国黄牛上相关的研究不是太多。MHC基因家族在中国黄牛中具有丰富的多态性。在中国荷斯坦牛中,人们将这种多态性与牛的乳房炎相关性状进行了关联分析,获得了一些抗性的基因类型。在中国地方黄牛中,许多抗性基因的研究主要集中在多态性方面,其主要原因是没有找到合适反映中国黄牛抗病的指标体系。孙东晓(2001)报道了蒙古牛MHC-DRB和DQB基因外显子2的多态性,结果表明蒙古牛BoLA-DRB的第二外显子的第70、182位的碱基以及DQB基因的第二外显子的第24、38、74、108、122、138、177位的碱基出现多态。王爱勤等(2005)在鲁西黄牛、渤海黑牛群体中,陈智华等(2007)在大额牛群体中发现相似规律。王兴平等(2006)利用PCR-RFLP技术在鲁西牛、秦川牛、晋南牛和南阳牛群体中新发现DRB3基因第2外显子的第154位C>A突变。但没有与抗病性状相关的报道。

4.2 基因的克隆与功能分析在中国黄牛上,一些基础研究也在不断深入,特别是对一些重要功能基因的分子遗传特征、功能和表达研究。Zhang et al. (2007)首次报道了对采食有重要调控作用的HCRTR1基因的遗传变异,发现了新的SNP位点。甘海云等(2007)克隆测序了中国荷斯坦牛、鲁西黄牛和渤海黑牛三个品种的MC1R基因,新发现了1个SNP。张林等(2006)成功地克隆到了牛IL-18全基因,与GeneBank所登录的牛IL—l8核苷酸序列及其推导氨酸序列同源性分别是99.5%和99.0%。与人、猕猴、野猪、山羊属、马等核苷酸序列及其推导氨基酸序列同源性分别在84.9%~99.5%和74.9%~99%。张辉等(2006)从脂肪组织总RNA中扩增得到ADPN基因的501 bp片段,其cDNA序列与GenBank牛ADPN基因序列同源性为85%,其氨基酸同源性为96%。王峰等(2005)首次获得了牛BMP4基因的部分外显子序列,并与羊、人、小鼠、大鼠等动物的BMP4基因序列进行了同源比对。马云等(2006)克隆了牛FABGL基因的cDNA进行了序列分析,并对推导的FABGL蛋白结构与性质进行了初步分析。张春雷等(2007)对牛性情调控的基因分子遗传基础进行了探索。在秦川牛上,已对Ghrelin基因、NPY基因全序列进行了克隆,并成功地在原核生物中得到表达)。总之,这方面的研究多集中在基因部分片段上,缺少全面性,研究的不够深入,特别在功能和表达分析方面相关报道还很少。

4.3 生产性能的微卫星标记研究微卫星DNA多态性较多,在中国黄牛上的研究涉及到BM1500、BM1824、BM2113、BM315(215)、CSSM66、ETH152、ETH185、ETH225、HEL1、HEL13、HEL5、HEL9、ETHl0、INRA005、TGLA126、TGLA227、IDVGA2、IDVGA3、IDVGA27、IDVGA44、IDVCA46、oarHH55、TGLA126等23个位点,但这些研究主要用于分析牛的亲缘关系和起源进化,与生产性状相关分析研究相对较少。

BM1824位点基因型与肉牛的生长、产肉以及双胎性状均存在相关。BM2113位点的142-/144-/158-基因型对秦川牛的体长、体高、胸围、腰角宽、尻长有显著的标记效应,而对于秦川牛的体躯指数的标记效应达到极显著。CSSM66位点的181-/183-基因型对秦川牛的尻长影响达到显著,对体躯指数的影响达到极显著。ETH225位点与秦川牛及其杂交群体的生长性状存在相关。HEL13位点在双胎牛中比单胎牛缺一条230 bp的等位基因, INRA005位点在双胎牛中比单胎牛缺一条217bp的等位基因。秦川牛IDVGA-3位点163-183基因型个体的眼肌面积显著高于163-163型个体。草原红牛IDVGA46等位基因D(211 bp)对3个肌肉度评分性状肩部、腰厚、大腿肌有负相关;等位基因B(205 bp)在腰厚方面有正相关。

4.4 黄牛比较基因组研究与分子进化对于中国黄牛遗传资源方面的研究主要集中在中国黄牛的起源进化和亲缘关系研究,这方面的研究国际上一直很重视。在中国,黄牛品种间的亲缘关系和起源进化研究进展最快,研究方法已从蛋白质多型性分析,转变为核DNA和线粒体DNA序列特征分析。线粒体DNA D-loop的多态性研究发现中国黄牛有普通牛与瘤牛两大起源,其中普通牛单倍型又可分为4个支系(T1~T4),其遗传多样性丰富,首次发现中国黄牛中有非洲牛支系T1,占1.03%。中国瘤牛也有两个支系I1和I2,但其遗传多样性十分贫乏。对mtDNA Cyt b 基因进行了测序分析,界定了47个单倍型,105个多态位点,证实中国黄牛有普通牛与瘤牛两大母系起源。从分子水平证明西藏黄牛是普通牛和瘤牛的混合起源,并且发现中国黄牛中普通牛与瘤牛类型的分布是有特点的,在北方黄牛中,只存在普通牛类型,在中原黄牛与南方黄牛中,绝大部分都是普通牛与瘤牛的混合类型,只有雷琼牛是瘤牛类型。从Y染色体微卫星位点证实普通牛和瘤牛两种起源在中国黄牛不同品种中的分布频率有明显差异。普通牛类型从南向北逐渐增加,瘤牛类型从南向北逐渐减少。中原黄牛群受两种类型牛影响因品种不同而差异很大。发现中国和东南亚沼泽型水牛有两个mtDNA支系A和B,并初步证明亚洲沼泽型水牛(中国水牛)是在中国独立驯化的。

5 中国肉牛分子育种存在的问题

中国黄牛分子育种研究方面已取得很大进展,已获得了许多关于中国黄牛分子遗传特征的信息,也发现了一些与生产性状有关联的基因和基因类型,这些为今后对中国黄牛的进一步研究和在分子育种方面的应用奠定了良好的基础。但是,中国黄牛分子育种研究目前还存在一些问题。

5.1分子育种研究系统性不够我国肉牛分子育种起步较晚,但研究进展较快。然而,许多研究比较零散,不够系统、深入。主要表现在:①许多研究只涉及基因的部分片段,全基因序列研究的不多。②基因的功能研究涉及的较少,也比较肤浅;③功能基因表达调控分析方面的研究还不多;④在中国地方黄牛上转基因研究似乎还尚未开展。

5.2研究经费不足分子育种研究,需要投入大量的人力、物力和资金。在中国黄牛上,我国对于这方面的研究投入力度较小,迄今中国肉牛分子育种方面的研究开展的还不够深入。由于研究经费有限,研究工作只能零敲碎打,检测的手段也比较落后。在发达国家已将基因芯片技术应用于分子育种研究,开展重要功能基因的筛选、鉴定和SNP检测,目前已开发出许多基因试剂盒用于辅助选择。

5.3样本量较少在遗传标记的分析中样本量是很关键的,虽然目前对样本量没有严格的要求。但样本量越大越准确是无疑的。在我国由于尚无较大的、规模化的中国黄牛育种场,样本量的获得受到了限制。所以,国内肉牛研究的样本量一般较小,早期研究的样本量才只有十几头,从而影响了研究结果的可性靠。

5.4 研究群体的稳定性差在我国,一些肉牛分子育种研究尚无固定的试验群体,有些是用农民饲养的黄牛个体及资料,个体流动性较大,追踪验证困难,一些表现优秀的个体,过段时间往往被卖掉。所以,开展分子育种必须建立稳定的育种核心群体。

6 中国肉牛分子育种的思路和展望

6.1 中国肉牛分子育种的思路

6.1.1 中国肉牛分子育种今后研究的重点目前牛基因组草图已完成,牛基因图谱的饱和度大幅度提高。所以今后中国黄牛分子育种研究的重点主要应放在分析控制肉牛重要经济性状功能基因座位的数量及对相应表型的影响;寻找和扩大遗传多态标记的数量和在基因组中的定位;基因功能的鉴定和相互作用及其调控网络关系分析;用MAS技术来实现提高肉牛育种项目遗传进展速度和效益;基因组数据库系统和实验信息及资源共享体系的建立与完善,以及基因转移技术在中国黄牛肉用选育中的应用研究等。

6.1.2建立健全肉牛育种场(企业)的技术档案体系为了提高分子育种技术的准确性,相应的技术资料是非常重要的,所以,不但需要建立稳定的育种核心群体,还需要建立健全肉牛育种场(企业)的技术档案,以便提高分子育种的可靠性和准确性。

6.1.3应加强中国肉牛分子育种研究的投入为了加快中国肉牛分子育种研究的开展,国家、地方应加大投资力度,并调动各方面的积极性,鼓励相关企业积极参与和投资,早日培育出中国特色的肉牛新品种(系)。

6.1.4分子育种与其他生物技术相结合在培育中国特色肉牛新品种中,除了采用分子育种技术外,还应转基因技术,胚胎生物工程技术紧密结合,加快优良个体的扩繁。

6.1.5应将分子育种与常规育种技术紧密结合在分子育种过程中,分子育种不能代替常规育种技术,常规肉牛育种技术和现代分子育种技术两者的有效结合,是未来中国肉牛育种的行之有效的根本措施。

6.2中国肉牛分子育种的展望综上所述,中国的肉牛分子辅助选择技术研究已取得重要进展,发现了一批具有应用前景的遗传标记。目前,尽管在肉牛分子育种研究中还存在一些需要改进的地方,但肉牛分子育种研究的势头很好,仍处于快速发展时期,随着研究的不断深入和研究成果的不断积累,肉牛的分子育种实践的到来会为时不远,由于它能够使选种的准确性提高,大大加快肉牛肉用性能的选育,无疑将成为未来肉牛新品种培育和品种改良的主要工具。

视神经炎是指视神经的急性、亚急性或慢性炎症病变,包括累及视神经的各

种感染性和免疫介导性疾病,以及中枢神经系统的脱髓鞘疾病,欧美国家将视神

经炎用于特指脱髓鞘性视神经病变。越来越多的研究发现:原发性或特发性脱髓

鞘性视神经炎(idiopathic demyelinating optic neuritis,IDON)是临床最为常见的北京301医院眼科魏世辉

类型[1],50%~70%的视神经炎患者经核磁共振检查发现脑内存在无症状性脱髓

鞘病灶[2],视神经炎患者尸检中发现有脱髓鞘斑块的存在和视神经增粗的特征[8];

而最近国内有关视神经炎的病因学研究也发现在符合视神经炎诊断标准的患者

中,IDON最为常见,占73.5%[3]。目前众多学者致力于寻找脱髓鞘性疾病的病因,

可能的病因归为内因与外因两大类。内因中备受瞩目的是遗传因素[4],遗传易患

因素导致对髓鞘攻击的自身免疫反应可能是视神经髓鞘损伤及脱失的原因之一,

但有关的组织损伤及细胞凋亡机制尚不十分清楚。因为白介素受体基因介导体内

白介素的信号传导,在机体免疫过程中起重要作用,近年来越来越受到重视。白

介素-2受体(interleukin-2receptor,IL-2R)和白介素-7受体(interleukin-7receptor,

IL-7R)基因目前被认为对自身免疫疾病的遗传易患性起重要作用,我们选择

IL-2R基因及IL-7R基因作为候选基因进行与IDON遗传易患性的研究。同时我们

根据国外的相关研究[5-7]选择IL-2R基因rs2104286位点和IL-7R基因rs6897932位

点进行单核苷酸多态性分析。

对象和方法

一、研究对象

患者组:连续入选2007 年9月至2009 年3月解放军总医院眼科、神经内科

门诊及住院确诊的初诊患者72 例(入组标准参考美国ONTT 研究及Leonard 提

出的IDON诊断标准[8-9]);患者同意参加本研究并签署知情同意书。对照组:收

集同时期、同地区健康查体者81例,男48例,女33例,平均年龄34岁,均与

患者无血缘关系,近期无感染,未应用免疫抑制剂,无视神经炎、І 型糖尿病、

多发性硬化症、Grave病病史及家族史,同意参加本研究并签署知情同意书。

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二、研究方法:

1.提取基因组DNA:用真空采血管抽取患者静脉血5 ml,分离出白细胞,

离心柱法提DNA,紫外分光光度计测定浓度。

2.设计合成IL-2R 及IL-7R目的基因特异性引物(引物序列见表1)。

表1 IL-2R 及IL-7R目的基因特异性引物序列

基因名称目的基因

片断长度(bp)

特异引物序列

IL-2R 457

上游引物:5′- AAGTTGGTGAGGAGGAGAAAGGC-3′

下游引物:5′- CAGGAGCTGAAGGTTGCAGTGAG -3′

IL-7R 373

上游引物:5′-CAAAGCACCCTGAGACCCTACC-3′

下游引物:5′-CAGCGTTTGCCTAATGTCCAGT-3′

3.IL-2R目的基因聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)反应:15

μl体系,PCR反应条件为94℃预变性2 min,94℃变性30s、67℃退火30s、72℃

延伸30 s,共30个循环,最后72℃延伸5 min,4℃保存;IL-7R目的基因PCR反

应:30 μl 体系,PCR 反应条件为95℃预变性5 min,95℃变性30s、62℃退火

30s、72℃延伸30s,共30个循环,最后72℃延伸7 min,4℃保存。

4.限制性酶切反应:20 μl酶切体系:10×缓冲液2 μl,NDeI 0.5 μl,去离

子水7.5 μl,IL-2R目的基因PCR产物10 μl,37℃水浴4 h充分消化酶切。限制

性酶切产物经2.5%琼脂糖凝胶电泳分离后,在紫外透射仪下观察结果。

5.基因测序:IL-7R目的基因PCR 扩增产物送北京奥科生物技术有限公司

测序,Chromas 软件阅读测序图进行基因型分析。

三、统计分析

IL-2R 与IL-7R 基因型频率及等位基因频率用直接计数法,对照组与IDON

组间比较采用χ2检验,Woolf公式计算OR值的可信区间,显著检验的标准为P

<0.05。所有数据统计均由SPSS11.5统计软件完成。

结 果

一、一般情况

IDON 组共72 例,其中男性37 例(52%),女性35 例(48%)。平均年龄

29岁(6~74岁)。10~49岁年龄段发病人数较多,以30~39岁年龄段发病人数

最多。

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二、IDON组眼部病变特点

双眼受累多见,占53%,单侧受累以左眼受累多见,占28%。49例(68%)

患者最佳矫正视力下降严重(无光感~0.1),20 例患者(28%)最佳矫正视力

中等程度下降(0.1+1~0.5),另有3例(4%)患者最佳矫正视力轻度下降(≥

0.5+1);20~49岁青中年患者视力多严重损害。年龄大于19岁的患者中75%视

力损害为严重性(表2)。伴有额部或眼眶深部钝痛或眼球活动痛者37 例占52

%;双眼受累者双侧瞳孔散大,对光反射消失,单眼受累者仔细检查均发现患眼

RAPD阳性。

表2 特发性脱髓鞘性视神经炎患者各年龄段最佳矫正视力分布

患者年龄最佳矫正视力分布(例) 合计

≥0.1 0.1+1~0.5 ≥0.5+1

<10 3 4 0 7

10~ 7 6 0 13

20~ 13 2 1 16

30~ 15 4 0 19

40~ 11 4 2 17

三、IDON组和对照组IL-2R基因rs2104286位点单核苷酸多态性

图1 IL-2R目的基因RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism,限制性片段

长度多态性)结果分析:GG基因型不能被NDeI酶切,即酶切后仍然只有1个457

bp的片段;AA基因型为2个片段,即50 bp 和407 bp;AG基因型为3个片段,

即50 bp,407 bp 及457 bp。

AA基因型频率分别为75%、70.4%,AG基因型频率分别为20.8%、24.7%,

GG基因型频率分别为4.2%、4.9%,统计学分析差异无显著性(Fisher's确切概率

法检验P=0.914);A等位基因频率分别为85.4%、82.7%,G等位基因频率分别

为14.6%、17.3%,统计学分析差异亦无显著性(χ2= 0.4134,P=0.5202)(表3)。

表 3 IDON 组和对照组IL-2R基因型和等位基因型频率分布

组别基因型分布等位基因性分布

AA AG GG A G

例数百分数 例数 百分数 例数百分数 例数百分数 例数百分数

IDON 组54 75% 1520.8% 3 4.2% 123 85.4% 21 14.6%

对照组 5770.4%20 24.7%4 4.9% 134 82.7% 28 17.3%

四、IDON组IL-7R基因rs6897932单核苷酸多态性

图2 L-7R目的基因聚合酶链反应扩增产物测序结果分析:测序图显示箭头所

指处图a为蓝色单峰,即基因型为CC;图b为蓝色、红色套峰,峰值减半,即基

因型为CT;图c为红色单峰,即基因型为TT。

CC基因型频率分别为77.8%,对照组为64.2%,CT基因型频率分别为18.1%、

25.9%,TT基因型频率分别为4.2%、9.9%进行统计学分析两组间比较差异无显

著性(χ2= 3.787,P=0.15);C等位基因频率为86.8%,对照组为77.2%,T等位

基因频率分别为13.2%、22.8%,进行统计学分析两组间比较有显著性差异

(χ2=4.743,P=0.0294),OR值1.95,95%的置信区间为1.07~3.55(表4)。

表 4 IL-7R 等位基因型和基因型频率比较

组别基因型分布等位基因性分布

CC CT TT C T

例数百分数例数百分数例数百分数例数百分数例数百分数

IDON 组56 77.8% 13 18.1% 3 4.2% 125 86.8% 19 13.2%

对照组 52 64.2% 21 25.9% 8 9.9% 125 77.2% 37 22.8%

讨 论

欧美国家将视神经炎用于特指脱髓鞘性视神经病变。IDON多见于青少年或中

年,常在几天内视力急剧下降,伴有眼球转动痛或眶周疼痛,色觉障碍及视野缺

损,其年发病率和患病率分别为5/10万和115/10万[10-11]。遗传因素在IDON的发病

中起着重要作用,但不是遵循简单的孟德尔遗传方式,而是由多个微效基因共同

决定的多基因遗传病。以往视神经炎遗传易感性的研究多集中在HLA基因,近年

来随着分子生物学技术和统计学方法的迅速发展,非HLA基因如TNF基因、APOE

基因、MBP基因多态性关联研究和基因连锁分析都取得了相当的进展。IL-2R和

IL-7R有重要的免疫学作用,并且近年来的研究发现其基因多态性与多种自身免

疫疾病的遗传易患性相关,因此受到越来越多的关注。

人IL-2R基因位于第10号染色体短臂上(10p14-15),由8个外显子和7个内含子

构成,长度至少约为51Kb。IL-2R基因rs2104286 SNP(Simple Nucleotide

Polymorphism)位于1号内含子。IL-2的产生和IL-2R的出现在免疫应答的全面展

现中是至关重要的事件,IL-2R有促进T细胞有丝分裂,增强T细胞及NK细胞的

杀伤功能以及辅助抗体生成的作用[12]。Sharfe[13]等发现IL-2R基因缺陷的患者,4

个bp的缺失会引起蛋白翻译过程中的移码突变。Vella[14]等对1型糖尿病进行的大

规模的病例-对照研究发现IL-2R的基因多态性与І型糖尿易患性显著相关,随后

Lowe[15]进行了更深入的研究将与T1DM易患性相关的位点定位在1号内含子和

启动子区。Brand[16]的研究发现Grave病的遗传易患性与T1DM类似与IL-2R基因

多态性显著相关性,作者认为IL-2R基因可能是自身免疫类疾病的共同的易患基

因。Hafler 等[5]通过大规模的全基因组扫描研究发现:IL-2R基因1号内含子的两

个SNP与多发性硬化(multiple sclerosis,MS)的遗传易患性显著相关。

我们的结果显示IL-2R基因1号内含子内rs2104286存在单核苷酸多态性,

IDON组与对照组的IL-2R基因型和等位基因型存在差异但差异无显著性,我们考

虑有如下可能:(1)样本量较小;(2)rs2104286 A等位基因可能不是IDON的易

患性增加的危险等位基因。尽管国外关于MS、T1DM、Grave病的研究发现IL-2R

基因与这类自身免疫疾病的易患性显著相关,但IDON可能在发病机制上存在自

身特殊的机制;(3)MS、T1DM、Grave’s病的遗传易患性与IL-2R基因的多态性相

关,但相关的SNP位点不尽相同,我们此次检测的为与MS的易患性最为相关的

位点,可能存在其他与IDON易患性相关的SNP位点;(4)人种差异:国外相关

研究的研究对象为多高加索人种,而本研究的对象为蒙古人种。

IL-7R基因位于5P13,共含有8外显子7内含子,全长20kbp。位于6号外显子的

rs6897932位点SNP(C/T)为非同义编码SNP。有研究证实[6]rs6897932位点为等

位基因C者可比等位基因为T者使IL-7R基因转录时跳过6号外显子的几率增加2

倍,其原因可能为C等位基因减弱了外显子剪接增强子或增强了外显子剪接沉默

子,后者的可能性较大。将rs6897932位点替换成G或A都会降低6号外显子跳跃

剪切的可能性,而置换该位点旁的单核苷酸,则会终止此跳跃剪切。而蛋白翻译

过程中含有6号外显子形成膜表面型受体,而6号外显子缺失则会翻译成可溶性

IL-7R受体[17],因此C等位基因者容易引起可溶性IL-7Ra的表达增高,并影响IL-7

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的信号传导,最终导致调节性T细胞在胸腺的成熟障碍。可溶性IL-7R水平2倍的

增加,会引起免疫活性的显著改变,膜结合型与可溶性IL-7R比例的改变会影响

IL-7R的信号传导,使抗原反应性T细胞对髓鞘蛋白的反应增强[18]。并且因为B及

T细胞的分化成熟障碍,携带危险等位基因C者更容易感染,而细菌或病毒感染

被认为是IDON患病的重要外因。

我们对IDON组和健康对照组IL-7R基因型频率及C/T等位基因频率进行分析

比较发现:CC基因型在IDON组和对照组含量最高,其次是CT基因型,TT基因

型含量最低;CC基因型在IDON组和对照组含量差异较大,达13.6%(IDON组77.8

%,正常对照组的64.2%),但进行统计学分析两组间比较差异无显著性;IDON

组C等位基因频率为86.8%,高于对照组C等位基因频率77.2%,进行统计学分析

两组间比较有显著性差异(χ2=4.743,P=0.0294),OR值为1.95(95%CI:1.07~

3.55)。我们推测等位基因C可能是使IDON易患性增加的危险等位基因,C等位基

因者患IDON的风险较T等位基因者高;但IDON组与对照组的IL-7R基因型频率比

较差异无显著性,我们考虑与我们目前的样本量小有关。IL-7R基因多态性是目

前检测到与MS相关性最高的非HLA基因,我们对IL-7R 6号外显子内的rs6897932

基因多态性的研究结果与国外对MS遗传易患性的研究结果类似;而IDON与MS

关系密切:二者具有共同的病理改变,视神经炎目前是MS最常见的临床诊断依

据之一,有15%~25%的MS患者以视神经炎表现起病,另有35%~40%的MS

患者在病程中的某一阶段发生视神经炎[19],因此我们考虑IDON与MS在免疫遗传

学机制上存在类似的机制。但我们的样本量较小,95%的致信区间明显大于国外

大规模的调查研究结果,在下一步的研究中,我们需进一步扩大样本量来进一步

验证我们的结果。

目前国内有关IDON遗传易患性的研究相对较少,与IL-2R及IL-7R基因多态

性的相关研究更少见报道。在今后的工作中,我们将进一步的扩大样本量来验证

我们目前的结果,同时也将进行白介素受体表达水平与IDON病程、视力下降程

度、临床症状体征及视野、电生理等辅助检查之间关系的研究,探讨不同基因型

及等位基因型与白介素受体功能的关系。


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