苏格兰折耳猫软骨发育不良的原因

2020-10-21 10:05发布

本着科学严谨的态度,先说结论:苏格兰折耳猫骨软骨发育不良的主要因素是因为TRPV4的变异,所以从这个角度来说,我昨天说的带有Fd基因子导致骨软骨发育不良是不对的。

苏格兰折耳猫具有独特的向内折叠的耳朵,这是一种不完全显性遗传病。小猫出生约三周后耳廓开始向前折叠。骨软骨发育不良易发生在1~6月龄,一般从二月龄开始发病且没有明显的性别差异。杂合基因猫发病时间普遍晚于纯合基因猫,一般6月龄之后才发病,且发病程度也较轻。本病自然发病较少,折耳猫发病率过高是人工选择的结果。主要原因是由于结构、代谢和内分泌缺陷引起透明软骨和少量的纤维软骨发育不良,弹性软骨无异常。这些缺陷导致软骨生长异常,是一种先天性、渐进性骨软骨发育不良。早期的典型症状表现为尾部异常粗大且尾根不能弯曲、四肢粗短、骨骼形态畸形、步态异常和负担体重的能力下降,最后导致跛行。

TRPV4是什么

TRPV4全称:transient receptor potential vanilloid 4。是瞬时受体电位离子通道的成员之一,属于非选择性阳离子通道。广泛分布于大脑、心、肝、肺、肾、胰、卵巢、骨组织以及皮肤表面。可被机械刺激、低渗透压等理化刺激激活,并参与体内多种疾病的病理生理过程,TRPV4的精准调控对正常发育至关重要,骨骼发展也是一种受多基因影响的高度复杂过程。

TRPV4在多种组织中表达,包括软骨细胞,成骨细胞和破骨细胞,其中正确的活性对于细胞分化和组织动态平衡至关重要。因此,突变体TRPV4可能会改变机械信号的转导,并影响软骨细胞的细胞内反应,并最终影响骨软骨发育不良的表现。成骨细胞和破骨细胞,其正确的活性对于细胞分化和组织稳态至关重要;

1、TRPV4 的在骨关节疾病中的主要调控作用
TRPV4已经被研究出的生理功能主要包括渗透调节、机械传导、疼痛管理"、体温调节、细胞迁移和神经炎症2。TRPV4通道由871个氨基酸(AA)组成,其中N和C端含有6个跨膜结构域(TM1-6)。在TM5和TM6之间,发现了影响Ca2选择性的阳离子导电孔。抑制TRPV4对脑水肿、疼痛、胃肠道等疾病均有治疗作用。在骨组织中,TRPV4主要表达在破骨细胞和成骨细胞表面。主要的调控作用包括TRPV4对Ca振荡的调节、纤维化作用、调节软骨细胞代谢和对RANKL的调节作用。

2、TRPV4对Ca振荡的调节
OCs起源于造血干细胞,是由单核细胞前体分化而来的随后融合成为核破骨细胞和多核破骨细胞,具有骨吸收能力的细胞,OCs功能障碍可能导致骨质疏松或者骨硬化。

3、TRPV4的纤维化作用
纤维化是一种机体损伤短期愈合的行为。但过度纤维化最终会导致器官功能障碍或衰竭。过度积累。软骨纤维化的病理特点为关节软骨变性破坏、软骨下骨硬化。主要表现为关节边缘骨质增生,滑膜增生,关节囊挛缩,韧带松弛或挛缩,肌肉萎缩无力等

4、TRPV4调节软骨细胞的代谢反应
关节生理负荷对关节软骨的结构和功能的维持能起到调节软骨细胞外基质的生物合成的作用。TRPV4作为-一个敏感的机械载荷传感器,在机械荷载和软骨细胞之间的生理联系中起到重要作用。

Christopher,DianneLttle等的研究表明特异性敲除大鼠的TRPV4离子通道将会显著降低骨质疏松症的发展进程。直接激活TRPV4蛋白所发生的细胞内生物化学及细胞功能改变与多带带给予关节软骨动态压力负荷所产生的效应相一致。因此,TRPV4激活后所引起的细胞内Ca2*浓度变化在动态压力负荷维持软骨细胞功能这一生理活动中起关键作用,同时为TRPV4介导的细胞信号转导通路治疗关节炎等关节疾病奠定了研究基础。

5、TRPV4对RANKL的调节作用
TRPV4诱导的钙信号在骨重建过程中发挥重要作用。在核因子KB受体活化因子配体(RANKL)诱导的0C分化过程中RANKL引起了钙震荡,继而激活NFATc1引起的基因转录,从而调控破骨细胞的分化。

6 、TRPV4 的变异导致苏格兰折耳猫软骨发育不良
由美国密苏里大学兽医学院和澳大利亚悉尼大学兽医科学学院的联合小组研究表明,TRPV4的突变可能是导致SFOCD的主要因素。骨骼发育是一种受多基因共同调控的一种高度复杂的生命活动,基因的精准调控对骨骼的发育起到了至关重要的作用。通过猫DNA列阵(DNA microarray)和全基因组关联分析(Genome wide association study, GWAS), 对44只苏格兰折耳猫和54只普通的直耳猫的DNA样本进行基因分析对TRPV4进行基因测序,结果显示苏格兰折耳猫的骨软骨发育不良与HEK293细胞(人胚肾细胞)中的TRPV4离子通道的V342F基因(TRPV4 基因342位缬氨酸)发生碱基替换有关,与HEK293细胞的功能分析显示,细胞表面V342F突变的TRPV4较正常的TRPV4表达少,从而对某些合成激动剂的产生失去了抑制作用。因此得出了TRPV4是苏格兰折耳猫的骨软骨发育不良的主要因素的结论。

TRPV4在苏格兰折耳猫中发生突变,表现为遗传性的苏格兰折耳猫软骨发育不良综合征(Scottish Fold Osteochondysplasia,SFOCD)。

SFOCD苏格兰折耳软骨发育不良

SFOCD累及前肢远端、后肢远端、尾巴畸形、软骨纤维化和关节渐进性损伤。

那具体来说会出现什么病变?

一、四肢远端畸形变短,尤其是猫爪,尾巴短粗僵硬无法弯曲。

二、关节空间变窄,而且关节周围有新生骨质

三、生长板异常

四、腕骨、跗骨、跖骨、掌骨、趾骨和尾椎骨异常

骨软骨发育异常在“ Fd / Fd”断耳苏格兰折耳中发展为100%,此现象始于出生后7周。苏格兰折骨软骨发育不良是一种进行性疾病,随着年龄的增长而恶化。

具有苏格兰褶皱特征的断耳在出生后3-4周出现,并且由于耳朵软骨的缺陷而发展起来,无法支撑耳朵的重量,从而导致耳朵折耳.. 在苏格兰折耳中发现了具有致病基因的骨软骨发育异常,但是被鉴定为患病的猫比被鉴定为携带者的猫受到的影响更大(Malik 2001,Takanosu2008)。在确定为携带者的猫中,主要的发育畸形趋向于不那么严重。然而,许多猫患有各种进行性关节炎。通常比确定受感染的猫晚,但它可以通过多种方式发生(Malik等,1999;Chang等,2007)。当关节炎和骨外骨瘤开始发展时,被确定为携带者的猫往往会显示疾病迹象(Malik等,1999)。有些只显示出轻微的疾病,而另一些则显示出严重的问题

因此患病的猫表现出痛苦的骨骼畸形,表现为短而宽的四肢和短而僵硬的尾巴。它们表现出跛行,手腕和踝关节肿胀,步态异常,并且不愿移动和跳跃。在更严重的情况下,猫完全无法走路。

但是患有软骨发育不良的猫咪不是一出生就是表现出折耳的,苏格兰折耳软骨发育不良是一种进行性疾病,随着年龄的增长而恶化。 具有苏格兰折耳猫特征的折耳在出生后3-4周出现,并且由于耳朵软骨的缺陷而发展起来,无法支撑耳朵的重量,从而导致耳朵塌下来

可以根据病史和检查结果诊断出疾病。检查包括通过放射学,骨扫描,CT对四肢成像。由于苏格兰折叠骨软骨发育不良是由显性基因(显性的TRPV4变异是苏格兰折耳猫骨软骨发育不良的基础)引起的,纯合猫似乎比杂合猫受到的影响更大。在纯合猫中,可以从7周龄开始通过X射线识别,而在杂合猫中,从6个月龄开始就可以发现。

遗传因素

苏格兰折叠猫的骨软骨发育不良的常染色体不完全显性遗传模式。有人分析了三代猫咪。折耳猫与耳朵正常的猫交配。所有具有折耳的猫(可能是等位基因突变的杂合子)在远端前肢和后肢(包括在先前的研究中已证明骨骼畸形的尾巴)中均发生骨软骨发育不良,这也证实了折耳猫中TRPV4变异具有多大的概率。

在每只患病的猫中,骨软骨发育不良的骨骼损伤的严重程度均不同。大多数患有严重骨软骨发育不良的猫表现出一些临床体征,但患有轻度疾病的猫在临床上未受影响。与苏格兰折耳猫有关的所有具有折耳表型的猫,即使是杂合子,也出现了骨软骨发育不良的病症。

用简单的话来说:

决定折耳的基因是一种不完全显性基因,其等位基因常表示为Fd和fd(Fd为折耳基因,fd为立耳基因)。只要该猫基因中带有Fd,那么就会表现出折耳的特征,极大概率会出现TRPV4变异从而导致骨软骨发育不良,显性纯合子折耳猫与不完全显性杂合子折耳猫患病的区别只是患病程度快慢轻重的区别。

基因型为FdFd(显性纯合子)并且TRPV4变异的猫咪,其耳朵的弯折程度较大,伴随的其他软骨缺陷性状也会更明显或更早表现出来;

基因型为Fdfd(不完全显性杂合子)并且TRPV4变异的猫咪,折耳性状及软骨病的症状表现则相对较弱;

而基因型为fdfd(隐性纯合子)的“立耳猫”,TRPV4变异概率低,因此一般不会表现出折耳及相关软骨病症状。

下面就是所有折耳交配的所有可能会出现的情况:



图表解释:


① 纯折是指显性纯合子折耳,由两个Fd组成,杂折是指不完全显性杂合子折耳,由Fd和fd组成,纯直是指隐性纯合子立耳,由两个fd组成。

②亲代是纯折和纯折结合,子代必定是纯折

③ 亲代是纯折和杂折结合,子代50%是纯折,另外50%是杂折,但是不管是哪种,假如TRPV4变异,则一定患有骨软骨发育不良,只是纯折的程度比杂折更严重。

④ 亲代是纯折和纯直结合,子代100%是杂折。

⑤ 亲代是杂折和杂折结合,这种情况就相对复杂了,子代会有三种基因型,因此三种表现型:50%是杂折的情况;25%是纯折的情况;25%是纯直的情况。前两种假若TRPV4变异则一定会患病,只有纯直不会患病。

⑥ 亲代是杂折和纯直结合,子代50%是杂折,另外50%是纯直。

所以我们可以看到不管是纯折还是杂折,只要子代有Fd,就极大概率会有软骨发育不良,而杂折和杂折交配,杂折和纯直交配仅有非常小的概率出纯直。


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