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單譜症

張秀鑾　黃鈺嘉

　　單譜症是導致乳牛胚胎早期死亡的遺傳病，其英文病名是尿核甘單磷酸鹽合成酵素缺失症(Deficiency of Uridine Monophosphate Synthase, DUMPS)，由於DUMPS的發音，黃鈺嘉博士把它譯成單譜症。就「單譜」含意而言，這種遺傳病就是來自親代一方族譜潛伏性異常基因所致。若這種潛伏性異常基因在不知系譜情況下繁衍子代，則會讓族群一半以上的個體帶有該潛伏性異常基因。尤其在近親配種(大多數是未查明系譜就配種的結果)時，其子代將有四分之一的個體會同時擁有來自父親和母親的異常基因，因而形成異常基因成對的“有病”個體。

　　單譜症是一對尿核甘單磷酸鹽合成酵素基因異常所致，亦就是一個受精卵承續了帶有異常基因的精子和卵後，會逐漸因無法完成清酸(Orotic acid)的代謝，以生產一項很重要的胚成長所需物質，再加上沒有代謝掉的清酸蓄積，漸漸會導致發育中的胚胎死亡，這種死亡的時間常發生於母牛懷孕40至60天期間。

　　單譜症遺傳病的發現是一項現場牛隻管理和乳汁生化值檢驗報告判讀後的新發現。在1980年由美國伊利諾大學羅賓森詹姆士(James L. Robinson)博士的泌乳牛初乳品質監控計畫中，發現編號2778的泌乳牛(圖3-1)之初乳中清酸濃度高達32微克／毫升，是其他牛隻的四倍；同時在產後兩週內升高到200微克／毫升。一般的正常牛隻在305天的泌乳期間清酸總量僅有0.64公斤，但這頭2778 泌乳牛的清酸總量竟高達 4.55 公斤。由於清酸超量存在於乳汁中，故進行母牛尿液中清酸之檢驗時，亦發現超量尿清酸存在；這表示母牛體內有超量清酸蓄積。隨後當實際檢驗負責讓清酸代謝掉的尿核甘單磷酸鹽合成酵素之活性時，發現其合成酵素活性僅有來自正常牛的一半而已。因此，羅賓森博士開始全面監控伊利諾大學的乳牛群，發現有七頭母牛的紅血球尿核甘單磷酸鹽合成酵素活性是正常者的一半而已。經查他們的系譜後，證實均來自同一頭公牛Skokie Sensation Ned的血源。此時透過乳牛育種學家項克氏羅傑(Roger D. Shanks)博士的合作，逢機選取伊利諾州內的十七家牧場，檢測880 頭母牛的乳清酸濃度，發現有17 頭母牛有過量乳清酸。同時亦抽驗42 頭母牛的紅血球尿核甘單磷酸鹽合成酵素活性，有15 頭之合成酵素活性減半了。當抽驗人工授精用荷蘭種公牛85 頭之合成酵素活性時，顯示有6 頭是活性減半的。因此，在1984 年的遺傳學月刊上宣佈發現了乳牛的單譜症，並預估美國乳牛群有 1.7% 的牛隻帶有潛伏性單譜症異常基因。

　　單譜症並非因清酸蓄積過量於血中､尿中或乳中，更不是因尿核甘單磷酸鹽合成酵素活性減半而受到重視，而是項克氏博士於1987 年應證了單譜症對早期胚胎死亡的遺傳因素而受到重視。在應用六頭公牛和12 頭母牛的雜合型測交試驗後，總共有31配次是在一月齡孕檢時是有孕的，可是僅產下9 頭正常仔牛和14頭雜合型仔牛，其中有 8 配次是先有孕而後空胎的。這種子代遺傳型分佈比例近似1:2:1的單隱性基因遺傳法則，加深了單譜症是一種遺傳病的印證；同時這些空胎的發生是介於懷孕 40 至 60 天間。因此，美國荷蘭乳牛協會於1988 年元月起全面篩檢種牛群，並把正常牛的系譜標以“TD”以資證明；而把雜合型牛隻標以“DP”來代表牛隻仍帶有一個潛伏性異常基因。

圖 3-1. 在伊利諾大學乳牛群中，編號為2778的母牛為世界上第一頭被驗證為單譜症基因攜帶者，其為Skokie Sensation Ned的女兒牛(本相片由Roger D. Shanks博士所提供，攝於1982年)。

　　單譜症的胚胎無法存活，故其遺傳缺陷對牛群的經濟損失，應是空胎期較長。換言之，母牛懷孕所需的配種次數有可能增加 0.3 次，而能產下仔牛所需的配種次數至少要三次，較正常型母牛的兩次，多了一個發情週期。台灣位處亞熱帶，所飼養屬於溫帶品種之荷蘭母牛懷孕本較不易，若再因不明這種單譜症的遺傳害處，而購買到公牛精液是“DP”標示者，則在台灣母牛群已有攜帶潛伏性異常基因者的狀況下，不僅每四胎有一胎要早期死亡，尚會面臨空胎期較長､配種期加長和胎距較長的管理上損失。至於雜合型仔牛生長發育和雜合型泌乳牛的乳汁成分，如乳糖､乳脂和乳蛋白的含量，均相似於正常型牛隻。

　　項克氏博士於1990 年呼籲酪農戶要儘量注意系譜，不要應用“DP”標示的公牛精液來人工授精於單譜症雜合型的母牛，尤其對於所購買的冷凍胚更需注意是否產自雜合型公母牛的配對狀況。根據德國研究指出，體外成熟牛卵經體外受精後的受精率和胚發育成可著床的囊胚期百分率，並不因其是否帶有一個或一對異常單譜症基因而有所不同。換言之，著床前胚之外觀和發育並未受到單譜症遺傳差異所影響。可是，若使用到帶有一對異常基因的胚來移置，則註定在 35 天後要死亡，至遲到 60 天時就會空胎。而雜合型胚胎的尿核甘單磷酸鹽合成酵素活性減半的事實，雖未影響到美國中西部酪農業的產業經濟，但有可能影響到亞熱帶地區泌乳牛的乳品質，因雜合型母牛之乳清酸超量。

　　單譜症雜合型母牛之檢測雖可在泌乳七週後自乳中清酸量超出 200 微克／毫升，或泌乳18 週後自尿中清酸量超出 15 微克／毫升來確認之。但剛出生仔牛至一歲齡牛之遺傳型，則無法以尿清酸檢驗出，故 1993 年在德國發展出的去氧核糖核酸遺傳物質的直接檢測法，已被多數出口冷凍精液的國家所採用。

　　單譜症異常基因是尿核甘單磷酸鹽合成酵素基因的第 405 組遺傳密碼“CGA”突變為“TGA”，導致原可轉譯成合成酵素碳端的第 76 個胺基酸 “精胺酸”，這時卻反而因錯誤的轉譯而造成該合成酵素合成步驟的終止訊號。因此，合成酵素碳端就無法行使清酸清除工作，形成清酸蓄積於細胞和血液中。雜合型牛隻的清酸蓄積狀況，在母牛泌乳高峰(產後六週)後和四歲齡後更為明顯。

　　檢測牛隻的遺傳物質去氧核糖核酸方式，可直接抽取血液中白血球的去氧核糖核酸，經聚合酵素鏈反應(PCR)技術應用後，把其中 108 個核甘酸所組成的遺傳片段大量複製出來。這個遺傳片段在

　　切割酵素 AvaⅠ 作用下，將被分切成53､36和19個核甘酸所組成的參個片段型，此牛就是正常型牛隻。若被切成 89､53､36和19個核甘酸所組成的四個片段型，則此牛為雜合型牛隻。當然，以此技術檢測冷凍胚的遺傳型，若為僅剩 89 個核甘酸片段和切去的 19 個核甘酸的小片段，則此胚是會“胎死腹中”的。

　　根據美國荷蘭乳牛協會在 1990 年所檢測的牛隻中，約有百分之一至二的牛隻，是單譜症牛隻。由於台灣牛隻多數來自美國的血統，故我們認為台灣的牛隻亦可能帶有單譜症基因。未來擬利用去氧核糖核酸檢測法，來協助酪農篩檢在養母牛群，亦將引導冷凍精液進口商注意遺傳疾病檢測之重要性，呼籲不可進口含有“DP”標示的公牛精液和有“DP”的牛隻。這對台灣乳業發展是一項警訊，若我們的牛群有百分之十為雜合型母牛，則使用了未經檢測的美國或其他國家的冷凍精液後，將會直接影響到母牛產仔率達2%，每年將有近 2000 頭母牛不易產仔。若以此估算每頭母牛 60 天的空胎損失為精液費､人工授精費､孕檢費和空胎前飼養管理費，則約計為 5000 元；那麼，每年乳業將因而損失約一千萬元。

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