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编号:10222937
异种移植与中国地方猪种资源的利用△
http://www.100md.com 《中国修复重建外科杂志》 1999年第1期
     作者:李幼平 何秋明 蔡绍晖 程惊秋

    单位:李幼平 何秋明 程惊秋 华西医科大学附属第一医院移植免疫实验室(成都,610041);蔡绍晖 华西医科大学

    关键词:异种移植;中国地方猪种;利用

    中国修复重建外科杂志/990113 【摘 要】 目的 了解中国地方猪种资源概况及研究现状,使之更好地为异种移植服务。方法 通过比较猪与非人灵长类动物在异种移植上的优劣及当前异种移植界对猪种资源的重视,分析中国地方猪种在异种移植供体选择上是否存在优势。结果 中国是猪种资源最丰富的国家之一,猪种多样性和遗传相对稳定性为异种移植提供了可贵的研究和利用资源,而异种移植又为猪种的利用提供了机遇。结论 中国地方猪种资源可能会引起世界异种移植界的重视,在其保护与利用、风险与利益间找到平衡点是必要的。

    PRELIMILARY EVALUATION OF XENOTRANSPLANTATION AND UTILIZATION OF NATIVE PIG BREEDS IN CHINA
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    Li Youping*, He Qiuming, Cai Saohui, et al.

    Laboratory of Transplant Immunology, First University Hospital, West China University of Medical Sciences. Chengdu Sichuan, P.R. China 610041. E-mail: YZMY @ public.cd.sc.cn

    【Abstract】 Objective To evaluate the general situation of the native pig breeds and the relative present study conditions for better development of xenotransplantation in China. Methods By comparing the profits between the pigs and the non-human primates as the potential donors for xenotransplantation and emphasizing the source of the pigs as the organ donors from the transplantation studies, we analyzed the possible values of the native pig breeds as the donors. Results As one of the richest resources in the world, the species variation and relative genetic stability of Chinese native pig breeds could be the very valuable resources for xenotransplantation study and utilization. As a reverse, the xenotransplantation could provide opportunity for more economically and environmentally utilization of the pigs besides as the meat supply. Conclusion As a very valuable and potential resource of organ donor, the native pig breeds of China might be noticed by the xenotransplantation colleagues in the world. It is necessary, to keep the balance among the risk vs. benefit and the protection vs. utilization of this valuable resource.
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    【Key words】 Xenotransplantation Native pig breeds in China Utilization

    The Research is Supported by the Natural Sciences Foundation of China.

    临床移植是拯救脏器终末期疾病患者的有效手段之一,但供体的短缺极大地制约了临床移植的发展。异种移植研究已成为当今移植界最热门、最前沿领域之一,体现了21世纪医学发展的一个重要方向。可能从根本上改变全球供体严重缺乏,尤其是我国及其它东方国家因无“脑死亡”法而导致供体药理学教研室缺乏、供体质量欠佳及移植效果不理想等局面的有效途径之一。

    1 中国地方猪种资源概况及研究现状

    我国幅员辽阔,生态条件复杂多样,加上猪品种起源的多元化,长期的经济与交通相对滞后于西方发达国家,使猪种的繁育长期在一个较为封闭的环境中进行,猪种的遗传性状变得相对稳定,形成其特有的品种多样性,是极为宝贵的自然资源,成为世界猪种资源最丰富的国家。按照外形特征、生产性能,结合其起源、分布、饲养管理特点及产区地理气候等自然条件,以及农业生产、社会经济和民族迁移等因素,我国的地方猪种划分为六个类型(华北型、华南型、华中型、江海型、西南型和高原型),共计100余个品种,已基本调查清楚并列入《中国猪品种志》的有48个。以往研究表明,我国地方猪种种质特性可以概括为:肉质优良,抗逆性强,体型较小,生长缓慢,繁殖力强,产仔数以太湖猪最高,每胎最高可达20头,向北、向南、向西有所降低,体型是“北大南小”,毛色是“北黑南花”。在种质特性中,我国地方猪种有其代表性猪种[1],见附表。
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    1989年许振英等[2]编撰出版了《中国地方猪种种质特性》,系统介绍了全国著名的十大地方猪种:东北民猪、江苏姜曲海猪、二花脸猪、嘉兴黑猪、浙江金华猪、四川内江猪、广东大花白猪、贵州香猪、河套大耳猪及湖南大围子猪的遗传参数、生理素质、繁殖性能、生长特点、肉质及抗逆反应与生活行为,为各国养猪界研究我国地方猪种提供了可能。

    我国各类种猪研究机构除对本地区重点猪种普查、整理、保种、选育和杂交利用外,还重点开展了小型猪资源的选育与评价、梅山猪高产仔性能的遗传基础研究、DNA多态检测猪应激综合征以及利用DNA指纹技术进行猪品种分类等[3]

    我国地方猪种的优良特性很早就受到国外重视,对世界猪种的繁育产生过三次较大影响。早在两千多年前,罗马帝国就引进了我国猪种,育成罗马猪,罗马猪对近代西方著名猪种育成起了很大作用。明末清初,英国引进广东猪种与本地猪种杂交,逐渐形成了对世界猪种影响较大的巴克夏猪和约克夏猪。1979年11月法国带头引进我国的太湖猪(梅山猪和嘉兴黑猪各1公2母),尔后罗马尼亚、匈牙利、日本、英国和美国等国家先后引种我国地方猪种,特别是梅山猪,并在遗传育种、基因猪及肉质基因等方面开展深入研究,试图进一步探索其高产仔性能和优良肉质的基因规律,寻找与产仔和肉质有关的主效基因(major gene)。
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    附表 我国地方猪种种质特性及代表猪种

    Tab The characters and representative breeds of native pig breeds in China

    特性Characters

    代表猪种 Representative breeds

    体型大Large body size

    汉江黑猪Hanjiang black pig

    体型小

    五指山小型猪、版纳小耳猪

    Small body size
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    广西巴马猪、贵州小香猪

    Wuzhishang small-size pig, Xishuangbanna small-ear pig, Guanxibama pig, Guizhou small-size xiang pig

    产仔多Multi-kitten

    太湖猪、民猪Taihu pig, Min pig

    母性好Good-maternity

    姜曲海猪Jiangquhai pig

    性早熟

    皖浙花猪、大花白猪

    Sex-prematurity
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    Wanzhe spotted pig, Large black-white pig

    生长快

    宁乡猪、汉江黑猪

    Fast-growth

    Linxiang pig, Hanjiang black pig

    饲料转换率高

    华中两头乌猪

    (High ratio of body)/( weight/food intake)

    Huazhong two-end-black pig

    皮厚
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    乌金猪、八眉猪

    Thick skin

    Wujin pig, Bamei pig

    皮薄

    华中两头乌猪

    Thin skin

    Huazhong two-end-black pig

    肉质好

    香猪、金华猪

    Good meat quality

    Xiang pig, Jinhua pig
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    抗病

    民猪、大围子猪

    Anti-sickness

    Min pig, Daweizi pig

    耐湿Moisture-resisting

    大围子猪Daweizi pig

    耐热

    滇南小耳猪

    Heat-resisting

    Diannan small-ear pig

    耐寒Cold-resisting
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    民猪Min pig

    耐粗饲Diet-resisting

    荣昌猪Rongchang pig

    耐高原气候

    藏猪

    Climate adaptability

    Tibetan pig

    目前,国内外对我国地方猪种研究还主要集中在繁殖性能(每窝产仔数、初产仔数、经产仔数)、肥育性能(日均增重、饲料利用率)、胴体组成(瘦肉率、肥肉率)及肌肉品质等方面,即研究主要为直接提高其经济性状服务,而服务于医学目的的却很少。目前除第三军医大学魏泓等对我国几种小型猪实验动物标准化研究[4],上海实验动物中心对版纳微型猪进行实验动物化定向培育[5],中国农业大学用香猪成功地培育出中国实验用小型猪[6],扬州大学张牧等对香猪的实验动物化研究[7]外,我国其它地方猪种应用于医学的研究报道较小。
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    2 适宜于异种移植的动物选择

    异种移植需要解决的第一个问题是选择何种动物作为异种供器官源。现代异种移植研究最早主要集中在近缘移植,选择的动物主要是与人类亲缘关系相对接近的非人灵长类动物,如大猩猩、狒狒等。人对此类动物的免疫排斥反应相对其它类动物弱,已利用它们实施了临床肾脏、心脏和肝脏等异种移植尝试。但这类动物存在诸多缺陷:①资源及价格问题 非人灵长类动物性成熟晚,每胎产仔数少,不易大量饲养繁育,数量少,资源有限,世界上最大的狒狒养殖场也不过2 700余只狒狒[8],远不能满足研究和临床移植的需要;不易在无菌条件下繁殖,价格昂贵。②人畜共患病问题 自80年代以来,由于艾滋病的全球流行和埃博拉疾病(Ebola)的局部爆发,使移植界对非人灵长类动物的选择更为谨慎。据推测,人类免疫缺陷病毒(HIV)和Ebola病毒都源于非人灵长类,却越过了物种屏障传给了人类,并引起公众流行。如果大规模用狒狒、大猩猩或猴的器官、组织移植给人类,可能会危及人类健康。③动物保护问题 非人灵长类是许多国家动物法规所保护的动物,用作实验动物,已引起动物保护组织的反对,而一些环境保护主义者也将其作为环境的延伸对此提出异议。④伦理问题 因其体貌与人类似,极易引起普通公众的怜悯和反对等,故此类动物已逐渐被否定作为异种移植供体源。
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    猪有可能成为异种移植最理想的供体源,这种观念在科学界已达成共识。猪作为供体源有许多优点:①资源丰富,价格低廉。猪性成熟周期短,一胎多生,易于饲养繁殖,数量多,1996年全世界生猪存栏数9.2亿头,其中中国为4.5亿头[9];其养殖特点使可有效地培育其近交系,也可在洁净环境下大量培育遗传工程供体;价格相对低廉。②人猪共患病发生可能性相对较小。猪与人类密切相关生活了数千年,猪身上潜伏导致人类新的致命性疾病的病毒的可能性相对小于非人灵长类。③与人在形态、功能、生理和生化上的相似性。研究发现,猪肾脏大小、形态结构和功能与人相似;猪心脏对运动的反应也与人类相似;猪胰岛素结构与人胰岛素只相差一个氨基酸。肝脏代谢功能复杂,异种移植的猪肝能否代替人肝功能,目前尚难作出明确结论[10]。④涉及动物保护和伦理问题相对较少。人们对日常生活中宰杀肉猪供人食用习以为常,其涉及到的社会伦理问题远少于非人灵长类动物。

    尽管如此,猪作为供体源仍需做出极大努力。猪与人的免疫学背景差异较大,猪器官或组织移植给人属远缘移植,将产生远比同种移植或近缘异种移植更迅速、更剧烈和更复杂的免疫排斥反应,引起植入器官或组织的功能迅速失活,异种移植的成功必须克服这种超急性排斥反应。此外,还必须对猪进行与异种移植相关的遗传学、免疫学、生理功能、解剖和人畜共患病防治等方面的深入研究,从而对猪最终能否用于人的临床移植作出科学评价,并利用基因改造技术对猪种作定向改造和繁育。在考虑猪器官、组织与人的匹配性的同时,科学家考虑得更多的是猪器官、组织移植入人体后,会不会给人类带来新的致命性的疾病,而1997年发现猪的逆转录病毒在离体状态下可感染人细胞的事实,给异种移植界提出了新的挑战[11,12]
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    3 异种移植与我国地方猪种的利用

    我国大多数地方猪种由于体型小、生长慢、膘厚、瘦肉含量低,作为肉用型的猪种资源不很理想,常作为杂交母本利用。而维持一定数量的原种封闭群或近交系需要较大的成本,使很多的原种猪繁育场陷入经济困境之中。同时,在经历了保种或选育后,由于深入研究的主攻方向不明确或存在问题,使地方猪种特别是小型猪种研究亟待找到一个突破口或支撑点。因此,必须拓展新的应用领域,开拓更宽的市场,使我国猪种研究与繁育进入良性循环。1996年,国家“863”计划为“器官移植用转基因动物模型的研究”立项,正式开始了我国以猪为研究对象的异种移植应用研究。1997年,国家自然科学基金委员会立重大科技攻关项目“异种移植的基础研究”,选择我国地方猪种作为异种供体研究突破口,为地方猪种的研究和利用提供了极为难得的机遇。

    尽管我国地方猪种资源丰富多样,但并非都有可能开发利用成为适宜的异种供体源。理想的供体源研究对象应是近交系或封闭群、体型大小与人接近、遗传性状较为稳定、外来有害基因杂合少、易于定向改造和繁育。而我国地方猪品种的多样化及长期封闭性繁育特点,使其中的某个或某些猪种有可能经研究、改造成为适宜于人的供体。同时,畜牧界对猪小型化研究、抗逆反应研究,特别是对氟烷基因和抗病力研究结果对异种移植研究具有一定的借鉴价值。我国地方猪种较国外猪种体型小的缺点在异种移植研究则可能是一个难得的优点;高产仔性能的优点也为今后的遗传合成创造了有利条件。因此,畜牧界与异种移植界对猪种的认识与研究既有差异也有共识,二者的结合及其它相关学科的及时介入和联合攻关,将产生优势互补作用。
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    4 结语

    异种移植是一项涉及多学科联合攻关的事业,经费投入巨大,若各研究单位间缺少有效的合作与沟通,缺乏一个具体目标,势必造成多头研究、重复研究、经费浪费及资源浪费等。当今欧美一些发达国家都在进行异种移植研究,他们在技术和资金上存在一定优势,但其研究资源远不如我国丰富。国外近期已出现我国特有的小型猪品系研究,我国特有的猪种资源面临流失的危机[4]。我国地方猪种资源利用于异种移植已处在风险与机遇并存的关口,在保护与利用、风险与利益间找到平衡点成为一个亟待解决的问题。

    如果某个或某些猪种经研究发现适宜于猪→人异种移植,将为最终解决供器官、供组织的严重短缺提供新的方法和材料,并能极大地推动现代临床器官移植学和创伤修复学的发展,其社会效益和经济效益又可能会促进畜牧业的良性发展,使猪种的繁育事业成为一个高技术、高附加值的产业。在研究其是否适宜于异种移植过程中,还极有可能发现其它有价值的独特生物学特性,为猪种的应用拓展更广阔的领域。
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    △ 四川省重大科技攻关项目基金(98B104)资助课题

    5 参考文献

    [1] 张志武,盛志廉.家畜遗传特性系统保存数学模型及应用研究.畜牧兽医学报,1994;25(4):306

    [2] 许振英主编.中国地方猪种种质特性.杭州:浙江科技出版社,1989:3~7

    [3] 秦春圃.中国地方猪种的研究现状和展望.中国畜牧杂志,1994;30(6):48

    [4] 魏 泓.我国小型猪的研究现状.中国实验动物学杂志,1997;7(4):252

    [5] 张德裕,丁卫星.小型猪研究的现状及进展.猪与禽,1997;1:28

, http://www.100md.com     [6] 裴德智.简述中国实验用小型猪.实验动物科学与管理,1997;14(1):34

    [7] 张 牧.香猪的生长发育繁殖特性及其实验动物化研究.养猪,1996;2:30

    [8] Nowak R. Xenotransplantation Set to Resume. Science, 1994;266(11):1 148

    [9] FAO.FAO Production Book, 1996;50:4

    [10] First MR. Ethical, Social and Regulatory Consideration of Xenotransplantation. ASTP Newsletter,1996;2(2):1

    [11] Butter D, Wadman M. Last chance to stop and think on risks of xenotransplantation. Nature, 1998;391(1):320

    [12] 何秋明,李幼平,李胜富.异体移植社会伦理问题.中国修复重建外科杂志,1998;12(6):36, 百拇医药