双侧外耳缺失伴发外耳道闭锁猪模型

小耳畸形的病因目前还不完全明确，环境和遗传因素是目前小耳畸形病因研究的重点。小耳畸形主要涉及胚胎发育期间第一和第二鳃弓的异常，主要表型涉及外耳发育异常。外耳的耳廓是由第一和第二鳃弓的逐渐融合形成的，在发育过程中第一和第二鳃弓之间是相互作用，两弓之间的凹槽加深，形成外耳道。

小耳畸形主要是指外耳的先天发育性结构异常，其严重程度主要表现为从轻度结构异常到完全性耳廓缺失，并且可伴有外耳道狭窄和外耳道闭锁等一系列先天性外耳异常，轻者耳廓略小于正常， 畸形严重者耳廓全部消失， 绝大多数患者仅遗留花生状或贝壳状的残耳组织。同时一些小耳畸形患者也常合并颅面部畸形，中耳及半侧颜面骨及软组织发育不良等。

HOX基因家族是具有homeobox结构域的典型家族，该结构域由3个螺旋结构组成。Homeobox结构域位于HOX基因的C末端，homeobox结构域的螺旋3可以嵌在特异结合DNA的大沟里，发挥转录因子的活性。HOXA1在小鼠和人类中都有了相关研究：Osamu等发现HOXA1突变纯合子的小鼠在出生或出生后不久即死亡，且小鼠的外耳和中耳中均存在缺陷，后脑的特定核心区及中枢神经也表现异常。Gavalas等发现HOXA1/HOXB1双突变可导致小鼠的外耳消失。HOXA1小鼠突变体的表型与人类的BSAS综合症和ABDS综合症的表型有相似的地方。BSAS患者的小耳畸形的伴随率为20%左右，患者还表现有眼睛水平凝视障碍和智力发育迟缓等问题。

以二花脸公猪和沙子岭母猪为祖代个体，构建近交群体。HOXA1基因突变筛查：由于HOXA1基因编码区的c.451G>TC突变导致。

二花脸×沙子岭F2近交群体：此群体由1头二花脸公猪和1头沙子岭母猪杂交，选取全同胞的1头F1公猪和1头F1母猪，互交六胎次，生产F2个体。

二花脸×沙子岭F2近交群体，患病个体为双侧外耳缺失伴发外耳道闭锁，颞部CT显示为双侧外耳道闭锁、中耳结构发育不良；进一步的基因检测为HOXA1纯合突变。HOXA1基因纯合突变的猪动物模型，复合人类双侧小耳畸形畸形特征，为其进一步在小耳畸形病理机制中的应用提供基础。

动物模型查体

与正常个体相比，患病个体表现为：外耳明显变小甚至完全缺失，见于双侧耳；外耳道完全闭锁、少数仅仅存留一个瘘管样结构；身材矮小；呼吸急促；几乎不主动吃奶，人工喂养时也不能正常进食；呆滞；平衡感差；出生后两周内死亡。

为了进一步了解患病仔猪的各器官组织的发育情况，我们选择了3头患病个体进行解剖观察。结果显示患病个体的各器官组织无明显发育异常。沿着外耳道闭锁的小孔剪开患病个体的面部表皮和肌肉组织后，可见外耳道缺失；呈现为瘘管样小孔向里延伸形成发育不良的狭窄外耳道，底部闭锁未见鼓膜。

图 2 患病仔猪耳部解剖图

注：患病个体的外耳闭锁为一个小孔，如1所示。剪开皮肤组织，可见有些患病个体具有狭窄的外耳道，如2和3所示；有些患病个体的外耳道呈游离状态，如4所示。5为正常的外耳道。

2. CT检测

为了明确患病个体的中耳及内耳情况，我们选择了1头正常个体和它的1头全同胞双侧耳朵缺失的患病个体，进行128层螺旋CT（Definition AS128，西门子，德国）头部扫描。扫描结果显示：患病个体双侧外耳道闭锁消失。中耳发育畸形。内耳未见明显异常。

图 3 全同胞正常和患病个体的头部螺旋CT

注： 左侧为正常个体，具有正常的外耳道(EAM)和乳突(MP), 图中的标尺线为5mm；右侧为患病个体，无外耳道（EAM）和乳突(MP)，图中的标尺线为5mm。

3. HOXA1基因突变检测

突变位于HOXA1基因CDS区的第451个碱基处，由G突变为TC，即c.451G>TC，患病个体和两头F0个体的sanger测序峰图如图所示。ORF分析表明此缺失插入突变造成了HOXA1蛋白翻译移框，导致第151位的丙氨酸A突变为亮氨酸L，从第151位氨基酸开始往后的所有氨基酸序列都发生改变，还形成了一个新的终止密码子TAA，使HOXA1蛋白的翻译提前终止，编码的氨基酸由336个减少为177个。功能分析表明突变蛋白缺少了HOX基因家族唯一的功能结构域homeobox。

图4 c.451G>TC的测序峰图及突变蛋白示意图