二花臉×沙子嶺F2近交群體,患病個(gè)體為雙側(cè)外耳缺失伴發(fā)外耳道閉鎖,顳部CT顯示為雙側(cè)外耳道閉鎖、中耳結(jié)構(gòu)發(fā)育不良;進(jìn)一步的基因檢測(cè)為HOXA1純合突變。HOXA1基因純合突變的豬動(dòng)物模型,復(fù)合人類(lèi)雙側(cè)小耳畸形畸形特征,為其進(jìn)一步在小耳畸形病理機(jī)制中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
動(dòng)物模型查體
與正常個(gè)體相比,患病個(gè)體表現(xiàn)為:外耳明顯變小甚至完全缺失,見(jiàn)于雙側(cè)耳;外耳道完全閉鎖、少數(shù)僅僅存留一個(gè)瘺管樣結(jié)構(gòu);身材矮小;呼吸急促;幾乎不主動(dòng)吃奶,人工喂養(yǎng)時(shí)也不能正常進(jìn)食;呆滯;平衡感差;出生后兩周內(nèi)死亡。
為了進(jìn)一步了解患病仔豬的各器官組織的發(fā)育情況,我們選擇了3頭患病個(gè)體進(jìn)行解剖觀(guān)察。結(jié)果顯示患病個(gè)體的各器官組織無(wú)明顯發(fā)育異常。沿著外耳道閉鎖的小孔剪開(kāi)患病個(gè)體的面部表皮和肌肉組織后,可見(jiàn)外耳道缺失;呈現(xiàn)為瘺管樣小孔向里延伸形成發(fā)育不良的狹窄外耳道,底部閉鎖未見(jiàn)鼓膜。
圖 2 患病仔豬耳部解剖圖
注:患病個(gè)體的外耳閉鎖為一個(gè)小孔,如1所示。剪開(kāi)皮膚組織,可見(jiàn)有些患病個(gè)體具有狹窄的外耳道,如2和3所示;有些患病個(gè)體的外耳道呈游離狀態(tài),如4所示。5為正常的外耳道。
2. CT檢測(cè)
為了明確患病個(gè)體的中耳及內(nèi)耳情況,我們選擇了1頭正常個(gè)體和它的1頭全同胞雙側(cè)耳朵缺失的患病個(gè)體,進(jìn)行128層螺旋CT(Definition AS128,西門(mén)子,德國(guó))頭部掃描。掃描結(jié)果顯示:患病個(gè)體雙側(cè)外耳道閉鎖消失。中耳發(fā)育畸形。內(nèi)耳未見(jiàn)明顯異常。
圖 3 全同胞正常和患病個(gè)體的頭部螺旋CT
注: 左側(cè)為正常個(gè)體,具有正常的外耳道(EAM)和乳突(MP), 圖中的標(biāo)尺線(xiàn)為5mm;右側(cè)為患病個(gè)體,無(wú)外耳道(EAM)和乳突(MP),圖中的標(biāo)尺線(xiàn)為5mm。
3. HOXA1基因突變檢測(cè)
突變位于HOXA1基因CDS區(qū)的第451個(gè)堿基處,由G突變?yōu)門(mén)C,即c.451G>TC,患病個(gè)體和兩頭F0個(gè)體的sanger測(cè)序峰圖如圖所示。ORF分析表明此缺失插入突變?cè)斐闪薍OXA1蛋白翻譯移框,導(dǎo)致第151位的丙氨酸A突變?yōu)榱涟彼酟,從第151位氨基酸開(kāi)始往后的所有氨基酸序列都發(fā)生改變,還形成了一個(gè)新的終止密碼子TAA,使HOXA1蛋白的翻譯提前終止,編碼的氨基酸由336個(gè)減少為177個(gè)。功能分析表明突變蛋白缺少了HOX基因家族唯一的功能結(jié)構(gòu)域homeobox。
圖4 c.451G>TC的測(cè)序峰圖及突變蛋白示意圖
以二花臉公豬和沙子嶺母豬為祖代個(gè)體,構(gòu)建近交群體。HOXA1基因突變篩查:由于HOXA1基因編碼區(qū)的c.451G>TC突變導(dǎo)致。
二花臉×沙子嶺F2近交群體:此群體由1頭二花臉公豬和1頭沙子嶺母豬雜交,選取全同胞的1頭F1公豬和1頭F1母豬,互交六胎次,生產(chǎn)F2個(gè)體。
小耳畸形的病因目前還不完全明確,環(huán)境和遺傳因素是目前小耳畸形病因研究的重點(diǎn)。小耳畸形主要涉及胚胎發(fā)育期間第一和第二鰓弓的異常,主要表型涉及外耳發(fā)育異常。外耳的耳廓是由第一和第二鰓弓的逐漸融合形成的,在發(fā)育過(guò)程中第一和第二鰓弓之間是相互作用,兩弓之間的凹槽加深,形成外耳道。
小耳畸形主要是指外耳的先天發(fā)育性結(jié)構(gòu)異常,其嚴(yán)重程度主要表現(xiàn)為從輕度結(jié)構(gòu)異常到完全性耳廓缺失,并且可伴有外耳道狹窄和外耳道閉鎖等一系列先天性外耳異常,輕者耳廓略小于正常, 畸形嚴(yán)重者耳廓全部消失, 絕大多數(shù)患者僅遺留花生狀或貝殼狀的殘耳組織。同時(shí)一些小耳畸形患者也常合并顱面部畸形,中耳及半側(cè)顏面骨及軟組織發(fā)育不良等。
HOX基因家族是具有homeobox結(jié)構(gòu)域的典型家族,該結(jié)構(gòu)域由3個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)組成。Homeobox結(jié)構(gòu)域位于HOX基因的C末端,homeobox結(jié)構(gòu)域的螺旋3可以嵌在特異結(jié)合DNA的大溝里,發(fā)揮轉(zhuǎn)錄因子的活性。HOXA1在小鼠和人類(lèi)中都有了相關(guān)研究:Osamu等發(fā)現(xiàn)HOXA1突變純合子的小鼠在出生或出生后不久即死亡,且小鼠的外耳和中耳中均存在缺陷,后腦的特定核心區(qū)及中樞神經(jīng)也表現(xiàn)異常。Gavalas等發(fā)現(xiàn)HOXA1/HOXB1雙突變可導(dǎo)致小鼠的外耳消失。HOXA1小鼠突變體的表型與人類(lèi)的BSAS綜合癥和ABDS綜合癥的表型有相似的地方。BSAS患者的小耳畸形的伴隨率為20%左右,患者還表現(xiàn)有眼睛水平凝視障礙和智力發(fā)育遲緩等問(wèn)題。
中文名稱(chēng):雙側(cè)外耳缺失伴發(fā)外耳道閉鎖豬模型
英文名稱(chēng):NA
類(lèi)型:HOXA1基因純合突變的耳畸形豬模型
分級(jí):NA
用途:用于先天性小耳畸形疾病研究。
研制單位:中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院整形外科醫(yī)院
保存單位:中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院整形外科醫(yī)院
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