嘌呤核苷酸研究所

DNA

基因组学

嘌呤核酸切片

科学界正在扩展我们对生物学最微观的运作原理的认知。这就需要深入了解 DNA 是如何转化为细胞活动的。

DNA 包含为每项细胞功能提供说明的化学代码。通过跟踪在不同条件下基因开启或关闭的情况，研究人员可以识别健康与非健康猫犬之间基因表达的差异并据此评估营养物质对基因活动的影响。

Purina 是最早通过组学深入探寻营养学与遗传学之间联系的宠物食品公司之一。这种聚焦在分子层面的探索不断地揭示出营养物质可以改善宠物健康的新机制。

Purina 的研究

Purina 研究

1999 年，Purina 与康奈尔大学合作开发了犬类参考家族 DNA 分配中心 (Canine Reference Family DNA Distribution Center)，这是一个公共的全球基因数据交换平台。犬类参考家族 DNA 帮助研究人员在特定基因和染色体附近放置数百个标记物，从而深化了对犬类和人类疾病（如家族性癌症）的研究。1Purina 还支持 DNA 测序研究，此举有助于完成国际间多机构合作，也促成了首个犬类全基因组序列的问世。通过更加准确地了解犬类基因组，科学家们可以更好地对比犬类和其他物种的 DNA，以了解基因变化如何对健康产生影响。2,3例如，Purina 的研究明确了营养如何影响骨关节炎患犬的基因表达。4,5

2004 年，使用一只拳师犬的 DNA 首次完成了犬类全基因组的测序。

普里纳对猫的研究

首个家猫全参考基因组序列于 2007 年发布。6而后，Purina 的研究人员与其他科学家合作绘制了一幅分辨率更高的猫染色体图谱。之后，这项成果被用来为目前的猫基因组 DNA 序列生成一个更为详细的框架。7Purina 的科学家们还与其他遗传学家合作分析了三种 Purina 纯种猫的基因组序列。这些猫与其已知的几代“亲属”是研究品种特异性疾病的有力资源。以相似的育种方式多次繁育的猫可以放大基因的影响（这些基因增加了波斯猫多囊肾病 (PKD) 等疾病的患病风险）。研究这些猫的 DNA，就有机会找到这些基因，评估它们的影响，并开发新的方法来改善所有猫类的健康。8

首个猫全基因组序列的 DNA 来自一只名为 Cinnamon 的阿比西尼亚猫。

犬类骨关节炎研究

Purina 还利用组学的专业知识对犬类的关节炎进行了研究。每 5 只犬中就有 1 只患有骨关节炎。9这种疾病带来的痛苦影响着宠物的每一个动作，使得宠物和主人都不得不放慢生活节奏。

基因组学

为了对这一历史性问题提出全新的解决方案，Purina 的科学家分析了膳食对基因表达的影响，并且发现 omega-3 脂肪酸可以改善软骨细胞健康。

当 Purina 的研究人员将健康犬关节软骨细胞的基因表达与关节炎患犬的基因表达进行比较时，受关节炎影响的细胞中的基因显示软骨降解酶（称为金属蛋白酶）上调。抑制降解的酶下调。3-4

以前的研究表明，omega-3 脂肪酸可以缓解炎症，而炎症会触发生化级联反应，最终导致关节软骨破裂。

在一项为期 9 周的临床试验中，24 只客户拥有的犬只计划接受一项后膝关节的胫骨平台水平截骨术 (TPLO)，在该试验中，对于采用 omega-3 脂肪酸补充膳食喂养的犬只，其血浆中炎症标志物和软骨降解酶 MMP-9 的含量较低。非手术腿的滑膜中也显示出二十碳五烯酸 (EPA) 含量增加，并发现存在一种可降解软骨的金属蛋白酶的抑制酶。5

在另一项研究中，测力板试验分析表明，当喂食富含来自鱼油的 omega-3 的膳食时，自然发生关节炎的犬只的活动能力得到了改善。10

进一步的研究表明，喂养富含 omega-3 和蛋白质的膳食可使滑液 PGE2 （一种促炎因子）浓度降低，并可在胫骨平台水平截骨术后的 6 个月内减缓骨关节炎的进展。11在另一项研究中，与喂养维持（对照）膳食的犬只相比，喂养富含 omega-3 和蛋白质膳食的犬只显示出 TPLO 术后峰值垂直力和垂直冲量（跛行负重和步态分析指标）得到改善。12

需记住的要点

  • Purina 与其他科学家长期合作，推动了猫犬的基因组作图和 DNA 测序。
  • 这种聚焦在分子层面的基因组学探索揭示出营养物质可以影响基因表达从而改善宠物健康的新机制。
  • Purina 的研究揭示了营养物质有助于改善关节炎患犬关节健康并提高活动能力的原理。
  • 喂养 omega-3 脂肪酸补充膳食的犬只，其血浆中的炎症标志物和软骨降解酶 MMP-9 的含量较低。

了解更多信息

  1. Breen, M., Jouquand, S., Renier, C., Mellersh, C.S., Hitte, C., Holmes, N.G., & Galibert, F. (2001). Chromosome-specific single-locus FISH probes allow anchorage of an 1800-marker integrated radiation-hybrid/linkage map of the domestic dog genome to all chromosomes.Genome Research, 11(10), 1784–1795. doi: 10.1101/gr.189401
  2. Lindblad-Toh, K., Wade, C.M., Mikkelsen, T.S., Karlsson, E.K., Jaffe, D.B., Kamal, M., & Lander, E.S. (2005). Genome sequence, comparative analysis and haplotype structure of the domestic dog. Nature, 438(7069), 803–819. doi:10.1038/nature04338
  3. Hannenhalli, S.S., Middleton, R.P., Levy, S., Perroud, B., Holzwarth, J.A., McDonald, K., & Hannah, S.S. (2006). Identification and cross-species comparison of canine osteoarthritic gene regulatory cis-elements. Osteoarthritis and Cartilage, 14(8), 830–838.
  4. Middleton, R.P., Hannah, S.S., Perroud, B.N., & McDonald, K.K. (2003). Gene expression profiling of osteoarthritis from canine chondrocytes. The development of a canine OA microarray chip. Poster session presented at the 49th meeting of the Orthopaedic Research Society, New Orleans, LA.
  5. Hansen, R.A., Harris, M.A., Pluhar, G.E., Motta, T., Brevard, S., Ogilivie, G.K., & Allen, K.G.D. (2008). Fish oil decreases matrix metalloproteinases in knee synovia of dogs with inflammatory joint disease. Journal of Nutrition, 19, 101–108. doi:10.1016/j.jnutbio.2007.01.008
  6. Pontius, J.U., Mullikin, J.C., Smith, D.R., Agencourt Sequencing Team, Lindblad-Toh, K., Gnerre, S., & O'Brien, S. J. (2007).  Initial sequence and comparative analysis of the cat genome. Genome Research, 17(11), 1675–1689.
  7. Li, G., Hillier, L.W., Grahn, R.A., Zimin, A.V., David, V.A., Menotti-Raymond, M., & Murphy, W.J. (2016).  A high-resolution SNP array-based linkage map anchors a new domestic cat draft genome assembly and provides detailed patterns of recombination.G3: Genes|Genomes|Genetics, 6(6), 1607–1616.
  8. Farias, F.H.G., Tomlinson, C., Labuda, J., Perez-Camargo, G., Middleton, R., & Warren, W.C. (2017). The practical use of genome sequencing data in the management of a feline colony pedigree. BMC Veterinary Research, 13, 225.
  9. Tirgari, M., & Vaughan, L. (1975). Arthritis of the canine stifle joint. Veterinary Record, 96(18), 394-399.
  10. Moreau, M., Troncy, E., del Castillo, J.R., Bédard, C., Gauvin, D., & Lussier, B. (2013).  Effects of feeding a high omega-3 fatty acids diet in dogs with naturally occurring osteoarthritis. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 97, 830–837.
  11. Verpaalen, V.D., Baltzer, W.I., Smith-Ostrin, S., Warnocki, J.J., Stang, B., & Ruaux, C.G. (2018).  Assessment of the effects of diet and physical rehabilitation on radiographic findings and markers of synovial inflammation in dogs following tibial plateau leveling osteotomy. Journal of the American Veterinary Association, 252(6), 701–709.
  12. Baltzer, W.I., Smith-Ostrin, S., Warnock, J.J., & Ruaux, C.G. (2018). Evaluation of the clinical effects of diet and physical rehabilitation in dogs following tibial plateau leveling osteotomy. Journal of the American Veterinary Association, 252(6), 686-700. doi: 10.2460/javma.252.6.686.