印第安纳州中部赫里福德牧群的枫糖浆尿病

摘要

枫糖浆尿病(MSUD)和其他病例是在印第安纳州赫里福德的一个小牧群的同伴中根据历史、临床体征、显微镜下的病变、生化和基因检测确定的。这种氨基酸病在被调查的肖索恩、被调查的赫里福德和澳大利亚、乌拉圭、阿根廷和加拿大的赫里福德牛中被诊断出来，是支链α -酮酸脱氢酶复合体突变的结果。印第安纳指数牛犊病例证实了肝脏中酮酸的经典积累，这是由线粒体分支链中e1 - α亚基(248c /T单倍型)的缺陷引起的α-ketoacid脱氢酶复杂。该突变的存在在指示病例、大坝和四个相关的牧群伙伴中得到证实，这代表了美国牛中首次证实的牛MSUD突变病例。

1.介绍

枫糖浆尿病(MSUD)是一种遗传性、常染色体隐性、由支链引起的氨基酸病α-酮酸脱氢酶复合物(BCKDH)功能障碍1])。BCKDH复合物是一种线粒体多亚基酶，由E1、E2、E3三种催化组分组成[1- - - - - -3.]．MSUD在人类和赫里福德犊牛中自然发生，导致犊牛出生后约2-4天中枢神经系统功能障碍[1，4]．在调查的赫里福德人中，疾病是由e1 - α亚基的翻译过早终止引起的，这是由核苷248 (248C-)向胸苷激酶转变引起的->T)，它将谷氨酰胺密码子−6转化为终止密码子(Zhang et al. [5])。由于MSUD是一种常染色体隐性遗传病，正如在人类中所显示的那样，牛的近亲繁殖可能会导致更大的疾病发病率(Skvorak [1])。BCKDH缺乏导致无法氧化支链氨基酸中亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸的支链酮酸(Maxie和Youssef [4])。这种活性的丧失导致支链氨基酸及其相应的酮酸的积累:酮异辛酸，酮-β脑脊液、血液和组织中的-甲基戊酸和酮异戊酸。这些代谢物引起中枢神经系统功能障碍的机制尚不完全清楚(Maxie和Youssef [4])。

报告书是代表的一个子集世袭轴索的水肿病赫里福德牛中复杂的描述在美国但这些案件从未证实目前已知的基因突变或生物化学变化的形式符合报告书和海绵状空泡形成脊髓中描述不符合报告书(Cordy等[6])。内布拉斯加州的gelbvieh杂交犊牛也报告了一种类似于MSUD的综合征，但基因分析未能显示E1-突变α亚基(O 'Toole et al. [7])。据作者所知，美国尚未发表过牛中自然发生MSUD的病例报告。在本报告中，印第安纳州赫里福德牛群的MSUD被描述为向兽医和饲养者通报赫里福德牛群中存在这种疾病突变以及这种突变导致临床疾病的可能性。

2.案例展示

受感染的雄性赫里福德小牛来自印第安纳州的一个小群(7头母牛/小牛对)。这是养牛的第一年，他们在没有任何已知血统信息的情况下从前任主人那里获得了牛群。牛群被养在一个小牧场上，并有一个小牛棚作庇护所。这个农场的其他犊牛没有受到影响，所有犊牛都有相同的父系。在三天大的时候，主人说小牛“行为不正常”。第二天，小腿呈平躺和凹陷状态。小牛被给予土霉素和牛奶替代品没有临床改善。第二天早上，这只动物被送到普渡大学兽医教学医院进行评估。

在提交给普渡大学兽医教学医院时，该动物抑郁，侧卧，并有双侧眼球震颤。体温，脉搏和呼吸都在正常范围内。根据牛犊的年龄和有限的诊断检查，当时的疑似诊断是细菌性脑膜炎。由于诊断和治疗的资金限制，选择了安乐死，小牛被送往动物疾病诊断实验室进行尸检。在安乐死之前，既没有进行化学检查，也没有进行全血计数。

大体剖检未见明显变化。在大脑中未观察到明显的异常。没有明显的尿味。收集主要器官和组织标本，10%中性缓冲福尔马林固定，常规处理，石蜡包埋，切片，H&E染色，luxol坚蓝染色，少突胶质细胞转录因子(olig2)，胶质纤维酸性蛋白(GFAP)，光镜检查。H和E染色的组织学异常局限于大脑、小脑和脑干的白质，由严重的海绵状空泡髓鞘组成，空泡长轴平行于轴突(海绵状状态)(见图)1）.周围神经切片未见病变。Virchow Robin的白质间隙也因透明间隙(水肿)增加而不同程度地扩大。白质中的星形胶质细胞嗜酸性胞浆增多(反应性)。与常规使用的对照脑切片相比，luxol fast blue染色未观察到髓鞘形成异常。分别使用olig2和GFAP比较MSUD犊牛和年龄匹配对照犊牛的少突胶质细胞和星形胶质细胞的相对数量。两位观察员(William L. Wigle和Mark E. Robarge)观察到MSUD犊牛与同龄对照犊牛之间没有明显差异。作者承认，由于MSUD在小腿水肿中观察到这些区域的少突胶质细胞和星形胶质细胞的数量，很难与年龄匹配的对照组相比，因此可能存在差异。

利用从原犊牛和牧群中分离的基因组DNA，成功地扩增了与牛BCKDHA外显子相对应的9个扩增子。PCR产物的直接测序显示，受感染的小牛是纯合突变，此前在调查的Herefords中发现的突变是由e1 - α亚基的翻译过早终止引起的，这是由外显子2 (248C-)的胞苷到胸苷激酶的转变引起的->T)，它将谷氨酰胺密码子−6转化为终止密码子(Zhang et al. [5])。在被调查的短刺中，突变导致372密码子上高度保守的脯氨酸被亮氨酸取代，这是由于在1380 (1380C-)核苷酸上发生胞苷到胸腺嘧啶的转变->T)导致e1 - α亚基功能障碍(Dennis and Healy [8])。受感染小牛的248c /T单倍型显示为杂合子，这与报道的疾病的隐性遗传一致。在从研究对象群中收集的另外8个个体样本中，发现4个是突变杂合子(对应于1头携带母牛和3头携带小牛)，其余为正常等位基因纯合子。这头受感染的小牛已被出售，无法进行检测。

研究人员对受MSUD影响的小牛冷冻肝脏切片和3只年龄匹配但品种不匹配的“健康”对照小牛冷冻肝脏进行了支链酮酸水平评估(Olson et al. [9酮异戊酸(KIV)、酮异辛酸(KIC)、酮-异戊酸(KIV)等β-methylvaleric (KMV)酸，分别为缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的酮酸，与MSUD一致，显示出显著的升高。年龄相仿但品种不同的“健康”对照犊牛分别被诊断为肺炎、室间隔缺损和球虫病，这可能对肝脏中的支链酮酸水平影响最小。结果汇总于表中1．

3.讨论

病史，组织学表现，E1-纯合突变α在赫里福德犊牛肝脏中支链酮酸检测的增加与MSUD一致。牧群中的多个动物(1头母牛和3头小牛)是E1-突变的杂合子α亚基。

海绵状状态(Status spongiosus)是MSUD的组织学标志，是一个术语，通过光学显微镜描述具有微空泡状、筛样变化的神经组织[2，10，11]．这种现象可能是由于星形胶质细胞/少突胶质细胞胞浆肿胀、神经pil突起或髓鞘[4，11，12]．虽然这种髓鞘损伤的存在在光镜下评估是独特的，但需要电子显微镜来确定变化(Maxie和Youssef [4])。在MSUD中，髓鞘空泡化是由于髓鞘周期线处的髓鞘片层分裂而产生的空泡，主要累及外髓鞘片层[13]．在动物中，海绵体状态有许多原因，包括特发性、毒性、代谢性和感染性疾病[4，5，7，11，14，15]．

如上所述，犊牛中有许多不同种类的疾病可导致白质状态海绵状病，在辅助检测确认该犊牛患有MSUD之前，我们对该指标病例进行了考虑。其中一个原因是特发性海绵状脊髓病，在新西兰有角的赫里福德犊牛和英国接受调查的赫里福德犊牛中都有记录(Maxie和Youssef [4])。在辅助试验阳性证实MSUD后，排除了特发性脊髓病。肝性和较小程度的肾性脑病可能是病因;然而，本例肾脏和肝脏正常，未见阿尔茨海默氏II型细胞、脑灰质中细胞核清晰的反应性星形胶质细胞、胞浆数量增加的单独或组[4，11]．六氯苯，一种多氯酚化合物，用作局部防腐剂，卤化水杨酰苯胺，一种驱虫剂，导致中枢和外周神经系统白质海绵状状态(Maxie和Youssef [4])。如果没有接触到这种化合物，周围神经组织也没有损伤，可以排除这类有毒化合物。玉米摄食接近生长季末时感染Stenocarpella maydis可导致真菌中毒，但已排除，因为这种真菌在南部非洲和阿根廷发现(Maxie和Youssef [4])。应该考虑许多有毒植物，包括Stypandrasp。萱草属植物sp。Tylecodon wallichii，Ornithogalum toxicarum,蜡菊sp。然而，这些植物生长在世界各地的不同国家，印第安纳州没有报道(Maxie和Youssef [4])。

据作者所知，这是美国第一例自然发生的MSUD病例。这一发现表明在美国牛群体中存在MSUD的遗传突变，并建议可能需要进行遗传筛选以消除该性状。

利益冲突

作者声明本文的发表不存在利益冲突。

承认

作者要感谢Margaret Miller博士在组织学解释和免疫组化选择方面的帮助。

参考文献

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