在猫身上,越来越多的遗传性神经肌肉缺陷已得到确认。这些缺陷具有一些共同特征,比如行为异常,像震颤或共济失调,以及全身性的虚弱。即使某些疾病是由不同的酶缺乏所引发,但它们在神经元通路上的退行性变化可能相似。其中一些异常情况还可以作为人类类似疾病的研究模型。
GM1神经节苷脂贮积症
患有这种神经元退行性综合征的小猫在2到3个月大之前一切正常,之后头部和后腿会出现轻微的震颤。在接下来的几个月里,震颤会愈发明显,进而导致全身性的辨距不良。到7至8个月大时,患病的猫会出现痉挛性四肢瘫痪,1岁时会出现大发作癫痫。在最后阶段,视力会持续下降。
对脊髓和大脑进行组织学检查后发现,神经元神经节出现广泛的退化,表现为肿胀和细胞质空泡化。大脑皮层中神经节苷脂N-乙酰神经氨酸的总含量大约是正常水平的2.5倍。患病的纯合子中存在明显的β-半乳糖苷酶活性缺陷。有害基因(ga-1)在生化水平上表现为共显性。从表型上看,GM1神经节苷脂贮积症呈现为隐性特征。这种疾病与人类的青少年型GM1神经节苷脂贮积症极为相似。
GM2神经节苷脂贮积症
这种疾病的症状与GM1神经节苷脂贮积症相似,但却是由不同的酶缺乏引起的。患病的小猫在6至10周大之前都很正常,之后会出现轻微的头部震颤。震颤的程度会逐渐加重,随后出现共济失调,并发展为轻瘫和截瘫。小猫的头部会呈现出异常的圆形外观,角膜弥漫性混浊。由于头部震颤和偶尔出现的吞咽困难,患病的小猫进食会有困难。
整个神经系统中的神经元细胞体,包括自主神经节和视网膜,都会膨胀,几乎没有尼氏体物质,并且细胞质呈泡沫状。神经节苷脂的总含量比正常水平高出2到3倍,尤其是GM2神经节苷脂成分。β-半乳糖苷酶的活性处于正常水平,但β-己糖胺酶的水平仅为正常水平的一小部分。杂合子中后一种酶的活性介于纯合患病猫和正常猫之间。尽管从表型上看,这种异常可被视为完全隐性,但ga-2基因在生化水平上表现为共显性。相关的组织病理学病变与人类的GM2神经节苷脂贮积症II型(桑德霍夫病)极为相似。
甘露糖苷贮积症
含有分支α-甘露糖基残基的糖蛋白是细胞膜的组成成分,并且在许多体液中都能找到。α-甘露糖苷酶的缺乏会导致α-甘露糖苷的代谢异常,以及富含甘露糖的寡糖在体液和细胞溶酶体内过度积累。据报道,家猫和波斯猫中存在α-甘露糖苷酶的遗传缺陷。通过系谱分析(图15),这似乎是一种常染色体隐性性状。
甘露糖苷贮积症的临床症状会在小猫出生后的最初几天或几周内出现,包括全身性虚弱、精神萎靡和腹泻,随后会出现进行性震颤、共济失调以及恢复正常姿势的能力受损(图15)。声音会逐渐变弱,由于肝肿大,腹部会肿胀。最明显的组织学发现是中枢神经系统的神经元和神经胶质细胞以及肝细胞出现空泡化。7天大的小猫空泡化程度最小,但从12天大开始就会广泛出现空泡化。细胞中的空泡看起来“空无一物”,但实际上充满了甘露糖苷。溶酶体酶活性分析显示,α-甘露糖苷酶的水平大幅降低,而其他7种相关酶的水平则有所升高。
大多数患病的小猫没有上述临床症状,但要么死产,要么在新生儿期死亡。目前尚不确定这种早期死亡是与甘露糖苷贮积症有关,还是与可能因免疫功能不全引发的急性感染有关。有几只患病的小猫缺乏胸腺组织;不过,胸腺萎缩可能是由一般疾病导致的,并非甘露糖苷贮积症所特有的。猫这种疾病的遗传模式与常染色体隐性基因(man)相符。
黏多糖贮积症I型
成年猫患黏多糖贮积症I型的主要特征包括鼻子宽而短、额部隆起、鼻梁凹陷、耳朵小、角膜混浊以及颈部背侧皮肤增厚(图16)。患病的动物会采取蹲伏姿势,前腿张开。触摸头部、颈部和臀部会引发疼痛。骨骼存在缺陷;颈椎宽、不对称且经常融合,胸骨异常凹陷。双侧髋关节半脱位也很常见,这与髋臼浅和股骨头形状异常有关。
尸检发现肝脾肿大;肝脏和脾脏都很难切片。左房室心脏瓣膜厚且呈白色。脑室看起来异常大。颅神经核、网状结构、下丘脑、海马体、大脑皮层中层以及脊髓背角的神经元严重肿胀,细胞质有空泡化现象。电子显微镜研究表明,脊髓、左房室瓣、中性粒细胞、肝细胞以及眼睛和脾脏的成纤维细胞的神经元中,充满黏多糖的溶酶体。
对外周白细胞和培养的成纤维细胞进行酶活性检测后发现,α-L-艾杜糖醛酸酶明显缺乏,而其他溶酶体酶则没有这种情况。一只患病猫的母亲和三分之一的半同胞的细胞显示,α-L-艾杜糖醛酸酶活性约为正常水平的一半。这一观察结果与常染色体半显性或共显性基因(Mps-1)的分离情况相符。组织病理学病变与人类的胡勒综合征非常相似。
黏多糖贮积症VI型
这种疾病的症状会在3至6周大时出现。体型和尾巴长度会减小,头部比正常小,脸部扁平,口鼻短而宽,鼻梁凹陷(图17)。上眼睑也会显得肿胀下垂,睑裂比正常窄。角膜呈毛玻璃样混浊,后弹力层突出。在一些动物中可观察到视网膜萎缩,而另一些动物的瞳孔仅对非常明亮的光线有反应。患病的动物会采取蹲伏姿势,膝盖外展,颈部僵硬,步态越来越笨拙。在一些个体中,大约7个月大时会出现后肢轻瘫。与正常动物不同,患病动物的尿液斑点试验显示糖胺聚糖呈阳性,主要的糖胺聚糖是硫酸皮肤素。
骨骼的许多部位都存在严重异常,尤其是在年龄较大的猫身上。脊柱受到严重影响,颈椎、胸椎和腰椎出现融合和增生性病变。融合表现为骨嵴和椎间盘的破坏。骨盆的髋臼浅,股骨头扁平,有时会半脱位。所有长骨和许多短骨都表现出骨骺发育异常。一些骨质变化是进行性的。
组织学检查发现,房室瓣、眼睛、皮肤、主动脉和脾脏的成纤维细胞、骨髓粒细胞、成角质细胞和色素上皮的细胞质出现空泡化。通过电子显微镜观察,受影响的细胞充满了小的包涵体。在光学显微镜下,这些包涵体不容易观察到。包涵体呈现出清晰、颗粒状或层状的外观。
纯合患病个体的成纤维细胞缺乏芳基硫酸酯酶B溶酶体酶。其他5种溶酶体酶的水平显著升高。杂合子的芳基硫酸酯酶B活性可能比正常水平低,但变化范围与纯合正常个体的有重叠。通常可以通过检测芳基硫酸酯酶B和芳基硫酸酯酶A的活性,并计算前者与后者的比率来检测杂合子。
第一只芳基硫酸酯酶B缺乏的猫于1976年被发现,并被用于培育患病动物的近交系。随后,又发现了第二只患有该缺陷的猫,并也将其培育成了一个品系。这两只猫都是暹罗猫,但没有亲缘关系。这两个品系的杂合子之间杂交产生的患病个体,在所有临床方面都与这两个品系的患病个体相同,这表明这两个有害基因是相同的等位基因。对来自这两种患病猫的部分纯化的芳基硫酸酯酶B进行深入分析后发现,存在两种不同的变体,它们具有不同且独特的物理和化学性质。每个等位基因的基因产物可以通过凝胶电泳分离。很明显,这些等位基因对正常基因以及彼此之间都表现为共显性。第一个品系携带的等位基因被命名为Mps-6a,第二个品系携带的等位基因被命名为Mps-6b。
通过骨髓移植已成功缓解了黏多糖贮积症。一只患有晚期疾病的雄性猫接受全身照射以破坏其自身的骨髓细胞后,再输注来自组织相容性良好的雌性同胞的骨髓细胞。移植成功了,随后的核型分析显示,出现了稳定的嵌合情况,受体细胞占73%,供体骨髓细胞占27%。这只猫的角膜混浊完全消失,脸部外观也变得更加正常。头部和颈部的活动能力以及行走能力都有所改善。
这种异常情况正在被广泛研究。从这项研究中获得的信息不仅对猫医学的研究人员极具吸引力,对于研究人类医学的人员来说也充满了希望。猫的黏多糖贮积症VI型与人类的马罗托-拉米综合征相似,但并不完全相同。除了肝脾肿大(患病的猫没有这一症状,而患病的人有)之外,两者的相似之处非常显著。
糖原贮积病
在人类和狗身上,已经观察到在将储存的糖原酶促转化为葡萄糖的过程中存在各种代谢缺陷。已发现三只相关的挪威森林猫存在α-1,4葡聚糖:α-1,4葡聚糖6-葡糖基转移酶(分支酶)的遗传缺陷。其中两只猫从5个月大开始出现全身性肌肉震颤、虚弱和发热。到8个月大时,这些症状发展为四肢瘫痪,并伴有严重的肌肉萎缩和肢体挛缩。血清肌酸磷酸激酶活性大幅升高。两只受严重影响的猫中,有一只在13个月大时死于心力衰竭。第三只猫在出现临床症状之前就死亡了。对这三只猫进行组织学检查后发现,骨骼肌、心肌和神经组织的细胞质内存在过碘酸雪夫(PAS)阳性物质的储存。家族研究表明,这是一种简单的常染色体隐性遗传。这种情况与人类的IV型糖原贮积病类似。
糖原生成障碍被认为是猫的一种遗传性疾病,但尚未进行遗传研究。最初受影响的个体被描述为“一只年轻、看似健康的猫”。没有出现临床症状被认为是由于糖原积累尚未达到临界水平。受影响的猫的大脑和脊髓灰质中的糖原-葡萄糖含量大约是正常水平的6倍。神经细胞和神经胶质细胞的细胞质中都含有大量球形的糖原包涵体。总体临床症状与人类的庞贝病非常相似,庞贝病是一种隐性遗传的糖原贮积异常疾病。
神经轴索营养不良
神经轴索营养不良是一种由隐性基因nd介导的进行性轴索营养不良。这种疾病类似于人类婴儿的婴儿型神经轴索营养不良,可能是一种有用的动物模型。患病的猫毛色呈浅灰色,类似于淡紫色表型的毛色。有缺陷的小猫在出生后的最初几周内行为正常,但随后会出现进行性共济失调。到5至6周大时,头部从轻微点头发展为摇晃。几周后,步态变得不协调。共济失调的个体爪子会伸得过长,放置能力很差或完全没有。瞳孔反射缓慢表明视力受损。内耳显示螺旋神经节中的神经元明显减少且异常。
大脑中最突出的病变是下橄榄核上板和外侧楔状核的神经细胞突起膨胀。丘脑的腹外侧核和腹前核以及小脑蚓部受到的影响较小。肿胀的轴突具有细颗粒状的质地,偶尔会有深色的中心。存在神经细胞丢失和神经胶质化增加的情况。小脑蚓部出现浦肯野细胞丢失和颗粒细胞层细胞减少的现象。
球形溶酶体病
患有球形溶酶体病的小猫在大约8至12周大之前都很正常,之后会出现震颤,并发展为头部点头和身体摇晃。运动缓慢,伴有共济失调、辨距不良和摔倒。方向感也会受到干扰。受到触碰会引发短暂的癫痫发作。食欲正常,但进食习惯笨拙。这种异常是由常染色体隐性基因(sl)引起的。
神经元病变存在于整个大脑中,尤其是在额叶皮层、内侧膝状体、上丘、尾状核、齿状核、楔状核和疑核以及小脑中。颈脊髓受影响的程度较轻。最引人注目的病变是大量的球形小体。这些球形小体在额叶皮层中不明显,但在胼胝体、脑干和小脑白质中很突出。球形小体被认为是肿胀的髓鞘。淋巴结和脾脏中含有大量空泡化的巨噬细胞。这可能是一种溶酶体贮积病,不过积累的物质尚未确定。
鞘磷脂贮积症
已经描述了三例鞘磷脂贮积症病例。患病的猫从4至5个月大开始出现震颤、共济失调、后肢辨距不良、厌食和对周围环境失去兴趣的症状。在患病猫的大脑中发现GM2和GM3神经节苷脂的含量高于正常水平,肝脏中的胆固醇和鞘磷脂含量增加了9至10倍。组织检测未能检测到鞘磷脂酶的活性。对8只疑似杂合子的研究发现,其中5只的鞘磷脂酶活性为正常水平的一半。尽管从临床表型上看,有害基因(sp)可被视为隐性基因,但它在生化水平上表现为半显性或共显性。这种异常与人类的尼曼-皮克病非常相似。
震颤
这种神经系统疾病表现为2至4周大的小猫持续的全身性震颤。躯干和头部以起伏的方式滚动和上下摆动,而尾巴则呈圆圈状摆动。当动物静止或被紧紧握住时,震颤会减轻。即使被抓住脖子悬空,患病的小猫仍会继续颤抖。除了在粗糙表面上偶尔会绊倒外,步态正常。游泳能力略有受损。一只小猫的脑电图显示出明显的癫痫样活动。受影响的个体生长速度比正常个体慢,生存能力可能也较弱。在小脑中未检测到明显的组织学变化。
脑积水
大多数脑积水病例是孤立发生的,很可能是胚胎发育过程中的意外情况。尽管如此,在暹罗猫的一个部分近交系中,一系列受影响的动物表明这种特征是由简单的单基因隐性遗传(hy)引起的。受影响的小猫死产,患有脑积水,通常腹部膨胀,四肢水肿。
球形细胞脑白质营养不良
这种疾病的早期症状是从5至6周大开始出现后肢虚弱和不协调。病情会逐渐恶化,辨距不良可能会扩散到前肢。会出现震颤。患病的小猫通常在疾病完全发展之前就被安乐死。小脑似乎正常,但大脑的白质颜色暗淡,轴突和髓鞘大量丢失。球形细胞分布在受影响更严重的区域。支持这种异常具有遗传基础的证据并不充分。在狗和人类中,类似的疾病是作为隐性性状遗传的。
高乳糜微粒血症
患有高乳糜微粒血症(hce)的小猫生长正常,但存在持续性脂血症。在大约8至9个月大时,动物会出现周围神经麻痹的症状。颅神经和颈神经都会受到影响。可能会出现角膜反射消失、无法咀嚼食物、膝跳反射消失以及无法伸展脚趾的情况。这种异常的主要临床特征是在许多组织中出现弥散性的、通常是多发性结节性肉芽肿和血肿。这些病变似乎会压迫周围神经,尤其是在神经容易受到损伤的部位。有一些证据表明存在轴突退化和有髓纤维丢失的情况。喂食高脂肪饮食的个体脂血症更明显,神经症状也更严重。低脂肪饮食会降低脂血症水平,并使临床症状得到缓解。这种情况是隐性遗传的,致病基因的提议符号为hce。
硫胺素缺乏症
人类的一组酶缺乏会导致硫胺素(维生素B1)相对或绝对缺乏。韦尼克-科尔萨科夫综合征是一种神经系统疾病,主要见于酗酒者和其他饮食中缺乏维生素的人。有缺陷的人(转酮醇酶异常)存在相对缺乏的情况,当食用含有推荐量硫胺素的饮食时,临床上表现正常,但当食用硫胺素含量不足的饮食时,就会出现临床症状。
硫胺素反应性神经系统疾病已被确认为缅甸小猫的常染色体隐性缺陷。小猫在4至10个月大之前都很正常,之后会出现后肢共济失调、前肢僵硬、跳跃步态、辨距过度、爪子伸出、瞳孔扩张、肌肉震颤、头部点头、虚弱和抽搐等症状。这些发作似乎是由吃鱼的饮食或压力引发的。补充硫胺素(每天100至500毫克)后,根据个体情况,会有不同程度的良好反应。家猫短毛小猫的一种常染色体隐性疾病在临床和组织病理学上与人类的 Leigh 病(亚急性硬化性脑脊髓病)相似。受影响的小猫开始行走时会出现逐渐加重的意向性震颤和身体起伏运动,并在10至12周大时死于抽搐。这些小猫的血清丙酮酸和乳酸水平升高,表明存在丙酮酸羧化酶或硫胺素三磷酸催化酶缺乏的情况。


原文系统整理了多种在猫科动物中观察到的遗传性神经系统疾病,尤其聚焦于溶酶体贮积病、神经节苷脂贮积症、轴索营养不良及与代谢缺陷相关的神经退行性疾病。这些病例在当时主要通过组织学、酶谱分析与谱系追踪确立诊断,标志着猫作为人类遗传病模型动物的早期价值。然而,今日的研究工具与理论框架已大幅进步,以下为主要更新要点:
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