瓜胺酸症，乳牛的一種遺傳疾病

黃鈺嘉譯

“Citrullinemia, Another Inherited Disorder of Dairy Cattle”
James L. Robinson and Roger D. Shanks
1991. Illinois Dairy Report : 22-25

　　各種牛種均有遺傳疾病的發生，因為不正常的基因突變普遍存在於族群，對於新的疾病的發現不要過於驚慌。我們畜牧界真正應投入關注的，應是如何確實認清疾病、了解病情與如何降低疾病的發生率。降低家畜禽的不良基因頻度可改善人類生產畜禽的效率；反之若忽視遺傳疾病的重要性，卻可導至遺傳疾病快速散播，甚至整個族群滅亡。

　　瓜胺酸症是一種可遺傳的疾病，已於近年來陸續發現於澳洲的荷蘭牛族群中。疾病的發生是呈現為“體細胞隱性遺傳”的特性，雙隱性純合型的罹患仔牛在出生後五天左右就會死亡。這是一種“尿循環”的遺傳缺陷，尿循環在大多數的哺乳類(包括牛)是一種排出多餘的氨的重要機制。氨的含量會隨著含氮化合物如胺基酸的分解而升高，圖5-1 是“尿循環”的一個摘要圖，氨經過“尿循環〞轉換為尿素藉著尿液而排出。氨首先轉換為複合物 A，複合物 A 結合著複合物 B，而後產生複合物 C，D，E 及尿素。而複合物 B 本身即是尿循環的一項再生產物，當複合物 E 分解時即產生複合物 B 和尿素，尿素排出體外但複合物 B 再循環利用。

　　得病的小牛因為缺乏如圖 5-1 中所標示的 c 酵素，導至複合物Ｃ (瓜胺酸)只好積存在組織和血液中。瓜胺酸症的名字，Citrullinemia，即是瓜胺酸在血中的意思。因為氨無法轉變為尿素，因此瓜胺酸會在組織或血中累積下來。而氨對腦與神經組織毒害很大，因此罹患本症的小牛會有神經問題的症候出現。

圖 5-1. 尿循環圖。大寫字母代表尿循環中間產物，而小寫字母表示用來表示催化的酵素。瓜氨酸症因為缺乏 c 酵素，而形成複合物 C 瓜胺酸的蓄積。

　　剛出生時，得病的小牛外觀正常，因為其母畜的子宮內有能力為其排出氨毒。然而當小牛出生後卻因為自己無法自行排毒，因此神經問題會逐步的嚴重。第一天時會有精神不振的情形出現，而後會步伐不穩、失明、無法站立及抽搐，通常仔畜在五日內就會死亡。

　　就如同其它的體細胞隱性遺傳一樣，雜合型牛隻雖帶有一個異常基因，但因擁有一個正常基因，故仍然能夠正常的生長、發育與生產。當雜合型牛成長發育至繁殖年齡，而開始互相交配產仔時，其中 1/4 的子畜會得到兩個異常基因，而呈現遺傳疾病。可喜的是目前已有辨視雜合型的方法，那就是以去氧核糖核酸檢測來標示此一特定的突變。我們知道雜合型帶有一個正常的基因與一個突變的基因。去氧核糖核酸是兩股，是由 A,T,C,G 四種核甘酸排列而成，而一段段特異排列順序的核甘酸群稱為基因，是用來製造不同的蛋白質，而酵素即是蛋白質的一種。瓜胺酸症的突變是一個 T 核甘酸被 C 核甘酸所取代了，而含有突變的這段突變基因恰好與產生圖5-1 的小 c 酵素有關。在這段基因中負責第86個胺基酸所需遺傳密碼 “C”-G-A 但卻突變為 “T”-G-A，此突變正好終止蛋白質的製作流程，也正因如此，形成了一個較短的蛋白質，僅有85個胺基酸。而正常時是應有 412 個胺基酸，所以這個形成的 “酵素” 缺乏正常 C酵素應有的活力。

藉由分生技術的進步，瓜胺酸症的遺傳檢測方法已被建立，它的檢測步驟為：

特定動物的採樣:血液、精液或組織均可以。目前我們是以一毫升的血或精液來進行檢測，然而不同的器官組織亦應可行，甚至包括毛囊組織。
去氧核糖核酸之萃取:打破細胞，並把去氧核糖核酸自結合的蛋白質體裡分離出來，離心清除細胞中其餘的雜質。
遺傳片段之複製:以聚合酵素鏈反應(PCR) 把含有會導致瓜胺酸症突變區的片段進行複製，長度約有 176個核甘酸序列，當複製數億倍後就可用肉眼看見遺傳片段的存在。
利用特定酵素切割遺傳片段：使用一種特定酵素來在一特定切口處，可把正常基因片段分割為兩小段，一段是 78 個核甘酸所組成，而另一段是 98個核甘酸所組成的片段。然而此特定酵素並無法分切有突變基因片段，因此突變者仍能維持原來的 176個核甘酸所組成的片段。這些片段的核甘酸數，可簡稱為“基對”。
以電泳法分離片段以辨別遺傳型:電流能分離片段是藉著片段長度的不同，因此能區辨出三種不同的遺傳型。就如圖5-2所示，正常的牛隻可被檢測出二個片段( 78個基對與 98個基對)；而隱性純合型卻只有一個無法切割的大片段( 176個基對)；然而雜合型卻擁有三個片段，1長與2短(176、78 與 98個基對)。這個高特異性的檢測是針對澳洲乳牛的瓜胺酸症突變。但是如果在不同位置所發生的基

圖 5-2. 以電泳結果判讀瓜胺酸症的遺傳型。正常的牛有二個片段(78 個基對與 98個基對)，有病型卻只有一個大片段(176 個基對)；雜合型有三個片段，1長與2短(176、78 與 98個基對) 。

　　因突變所致的瓜胺酸症，則此檢測方法就會無效。瓜胺酸症在澳洲的荷蘭牛群是一個非常嚴重的問題，每 250頭小牛出生，就有一頭罹患有瓜胺酸症的可能。澳洲預估約有 1/6 到 1/10 的牛隻是雜合型牛，目前已有一個清除計畫正在執行。而源頭是一頭的最重要公畜(或許還有別的公畜）竟是北美育成的一隻名為 Linmack Kris King 公牛。它在1月齡時即被轉送到英國的乳業局(Milk Marketing Board)，再輾轉將精液傳到其它的國家。而這頭公牛的精液則廣泛的被澳洲、紐西蘭、英國或是南非等多國使用。它的父畜 Gray View Crisscross，在美國 1960年代也曾是一頭廣受歡迎的公牛。

　　我們已經證實這頭父畜也是個雜合型，而它的部份後裔亦是雜合型。因此我們肯定美國的荷蘭牛群確實含有這個不良的突變基因，然而它的傳佈頻度則仍未正確評估。畢竟不良遺傳疾病的案例報告還是十分罕有,也因此並無患病小牛的案例見諸報導。由於 Crisscross 僅有2,000個登錄的後裔，我們並不預期此病已廣泛散佈。目前由荷蘭牛協會資助的檢測前 400名公牛的計畫仍在進行，屆時我們將知道這些重要公牛的患病率。同時如果你懷疑你的牛群有瓜胺酸問題時，我們也很樂意同你談談。

　　我們的瓜胺酸症的研究是與 Peter Healy 和 Julie Dennis 博士合作的。他們是澳洲瓜胺酸症研究檢測的創始人。羅賓森教授在 1991年夏天於澳洲研習一個月，就是要確定我們所採用的方法是否完全正確，同時也為未來出口精液預作準備。未來如果輸出的精液必需提供瓜胺酸症的相關訊息，那我們已作好了應對的策略了。

　　我們呼籲家畜禽的遺傳疾病是需要持續不斷的選拔淘汰的,大自然的遺傳疾病大都是循著體染色體隱性遺傳的模式，雜合型外觀上是無法辨視出來的。因為雜合型也會把一半的遺傳物質傳給子代，我們並不贊同使用已知帶有遺傳缺陷的雜合型個體牛。