ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ СОБАК Наследование заболеваний при скрещивании Преп. Бычкова Элина Олеговна
Врожденные аномалии ТЕРАТОГЕНЕЗ (от греч. teras - род. п. teratos - чудовище, урод и. . . генез), формирование аномалий и уродств в результате нарушений процесса эмбрионального развития, обусловленных как генетическими факторами так и неблагоприятными влияниями на плод. Тератогенные факторы: • • вирусная инфекция ионизирующее облучение недостаток кислорода воздействие некоторых химических веществ • нарушения обмена веществ у матери • гормональные нарушения и т. д. Генетические факторы ЗООГЕН © 2
Генетические заболевания, возникновение и развитие которых связано с дефектами в программном аппарате клеток, передаваемыми по наследству через гаметы ЗООГЕН © 3
Соматические мутации – не затрагивают репродуктивных клеток Могут приводить к раковым заболеваниям ЗООГЕН © 4
• Не все врожденные заболевания являются наследственными. • Далеко не все наследственные заболевания проявляются с самого рождения. Пример: дегенеративная миелопатия Как правило проявляется в возрасте 8 -14 лет ЗООГЕН © 5
• Некоторые заболевания могут иметь как наследственную, так и ненаследственную причины возникновения. Пример: вывих хрусталика А – нормальное положение хрусталика; В – передний вывих, хрусталик смещен к роговице, что приводит к уменьшению передней камеры глаза; С – частичное прохождение хрусталика в переднюю камеру через отверстие зрачка; D – полный передний вывих, хрусталик находится перед радужкой. ЗООГЕН © 6
Причина наследственных заболеваний - мутации Частота возникновения: 10 -9 – 10 -12 на один нуклеотид за клеточную генерацию мутации значащие летальные ЗООГЕН © не значащие совместимые с жизнью 7
Реализация генетической информации Хранение генетической информации Перенос генетической информации ФУНКЦИЯ - ферменты, гормоны, факторы роста, клеточные рецепторы, моторные белки (напр. , актин, миозин), структурные белки (напр. коллаген, эластин) и т. д. ЗООГЕН © 8
Хромосомный набор гаметы зигота Вид 1 n х 1 n 2 n 2 n 39 78 19 38 23 ЗООГЕН © 1 n 46 9
Классификация наследственных заболеваний • Полигенные • Моногенные • Доминантные • Рецессивные • Аутосомные • Сцепленные с полом ЗООГЕН © 10
Полигенные заболевания Низкая вероятность развития заболевания § Ожирение § Атеросклероз § Диабет Воздействие окружающей среды § Гипертония § Заболевания кишечника § Рак Мутантны й ген 1 Мутантны й ген 3 § Остеоартрит Распространенные у собак: § Вывих коленной чашечки Мутантный ген 2 Высокая вероятность развития заболевания (Patellar Luxation) § Дисплазия тазобедренных ЗООГЕН © суставов 11
Полигенные заболевания Общая характеристика полигенных признаков • Как и для рецессивных признаков, оба родителя должны передать потомку какое-то число генов, обуславливающих аномальный фенотип; • в отличие от рецессивных признаков эти вклады генов не обязательно должны быть равны; • так как число и специфические эффекты генов, вовлеченных в формирование полигенных признаков у собак, не известны, невозможно предсказать расщепление по фенотипу; • соответствующий полигенный признак (кроме ограниченного полом) имеют потомки обоих полов, но он выражен не обязательно с одинаковой силой; • признак может проявляться не в каждом поколении, и характер его проявления может варьировать. Дж. Паджетт, 2006 ЗООГЕН © 12
Моногенные заболевания Затрагивается один ген dog Total traits/disorders Mendelian trait/disorder 249 Mendelian trait/disorder; key mutation known 177 Potential models for human disease Возможность молекулярной диагностики 635 343 http: //omia. angis. org. au ЗООГЕН © 13
Модели наследственных патологий • CYSTINURIA in DOG • FUCOSIDOSIS, ALHA in DOG • GANGLIOSIDOSIS, GM 1 in DOG • GLYCOGEN STORAGE DISEASE I in DOG • GLYCOGEN STORAGE DISEASE VII in DOG • HAEMOPHILIA A in DOG • HAEMOPHILIA B in DOG • HYPOCATALASIA in DOG • HYPERURICOSURIA in DOG • KRABBE DISEASE in DOG • LEUKOCYTE ADHESION DEFICIENCY in DOG • MALIGHNT HYPERTHERMIA in DOG • MUCOPOLYSACCHARIDOSIS IIIA in DOG • MUCOPOLYSACCHARIDOSIS VII in DOG • MUSCULAR DYSPROPHY, DUCHENNE AND BECKER TYPES in DOG • MYOTONIA in DOG • NARCOLEPSY in DOG • NEPHRITIS, X-LINKED in DOG • OSTEOGENESIS IMPERFECTA in DOG • PRA-AUTOSOMAL DOMINANT in DOG • PRA-ROD-CONE DYSTROPHY TYPE III in DOG • PROGRESSIVE RETINAL ATROPHY in DOG • PYRUVATE KINASE DEFICIENCY OF ERYTHROCYTE in DOG • RETINAL PIGMENT EPITELIAL DYSTROPHY in DOG • SEVERE COMBINED IMMUNODEFICIENCY DISEASE, X-LINKED in DOG • SEVERE COMBINED IMMUNODEFICIENCY DISEASE, AUTOSOMAL in DOG • THROMBASTHENIA in DOG • TREMOR, X-LINKED in DOG • VON WILLEBRAND DISEASE III in DOG • WILSON DISEASE in DOG ЗООГЕН © 14
Типы моногенных заболеваний • АУТОСОМНЫЕ • АУТОСОМНО-РЕЦЕССИВНЫЕ Распределение МЗ (собаки) • АУТОСОМНО-ДОМИНАНТНЫЕ • СЦЕПЛЕННЫЕ С ПОЛОМ Аутосомно-рецессивные Аутосомно-доминантные Сцепленные с полом ЗООГЕН © 15
Аутосомно-рецессивные заболевания Для проявления заболевания необходимо два мутантных аллеля норма мутация Гомозигота по норме, clear N/N +/+ «A» Гетерозигота, carrier N/M +/- «B» Гомозигота по мутации, affected M/M -/- «C» можно скрещивать с животным любого генотипа. При скрещивании с носителями и больными все полученное потомство необходимо тестировать на носительство заболевания допускается скрещивание со здоровыми животными. Полученное потомство необходимо тестировать на носительство заболевания рекомендуется отстранить от вязок. Если вязка необходима, допускается скрещивание только с животными генотипа N/N. Все полученное потомство будет гетерозиготно. ЗООГЕН © 16
Аутосомно-рецессивные заболевания Решетка Пеннета Первичный вывих хрусталика (PLL) от отца N/N x N N/M N N N/N M N/M N/N ? от матери N/M 1 N/N : 1 N/M ЗООГЕН © 17
Аутосомно-доминантные заболевания Для проявления заболевания достаточно одного мутантного аллеля Примеры: некоторые формы PRA норма мутация Гомозигота по норме, clear Гетерозигота affected N/M +/- Гомозигота по мутации , affected M/M -/- N/N +/+ Рекомендуется скрещивать с животным генотипа N/N. При скрещивании с больными все полученное потомство необходимо тестировать на носительство заболевания Рекомендуется отстранить от вязок. При скрещивании все полученное потомство необходимо тестировать на носительство заболевания ЗООГЕН © Рекомендуется отстранить от вязок. Все полученное потомство будет больным. 18
Аутосомно-доминантные заболевания Решетка Пеннета Поликистоз почек (PKD) от отца N/M x N N/M M N/M M/M N/M ? от матери N/M 1 N/N : 2 N/M ЗООГЕН © 19
Мутации, которые резко влияют на жизнеспособность и частично или полностью останавливают развитие, называются полулетальными, а несовместимые с жизнью летальными. Мутация PKD – пример доминантной мутации с рецессивным летальным действием от матери N/M ЗООГЕН © Решетка Пеннета от отца N/M N N/N N/M M/M 20
Сцепленные с полом заболевания Мутация находится в половой хромосоме Пример: Прогрессирующая атрофия сетчатки PRA 1 -XL пород хаски и самоеды. Заболевание сцеплено с Xхромосомой. Самки: normal carrier Самцы: normal affected Гемизигота по заболеванию ЗООГЕН © 21
Задачи Задача 1: Каким будет расщепление потомков по мозжечковой атаксии от скрещивания, где отец был здоровым носителем, мать – больна. Для заболевания описан аутосомнорецессивный характер наследования. Задача 2: Заводчик провел вязку двух лабродоров. Уже после вязки в результате ДНКтестирования стало известно, что кобель является носителем PRAprcd и EIC, мать - носитель PRAprcd и больна EIC. Оба заболевания аутосомно-рецессивны. Какова вероятность рождения здоровых щенков? ЗООГЕН © 22
Закон Харди-Вайнберга наследование как таковое не меняет частоты аллелей в популяции*. p – частота аллеля А; q – частота аллеля а f (A) + f (a) = p + q = 1. f (AA) = p 2, f (aa) = q 2, f (Aa) = 2 pq. p 2 (AA) + 2 pq (Aa) + q 2 (aa) = 1 f (A) = p 2 + 1/2 (2 pq) = p (p+q) = p. f (a) = q 2 + 1/2 (2 pq) = q (q+p) = q. * в популяции бесконечно большого размера, в которой не действует отбор, не идет мутационный процесс, отсутствует обмен особями с другими популяциями, не происходит дрейф генов, все скрещивания случайны ЗООГЕН © 23
Закон Харди-Вайнберга Задача 1: Генетическое заболевание, приводящее к умственной отсталости и слепоте, обусловлено рецессивной аллелью аутосомного гена. Частота заболевания составляет 10 на 1000000 щенков. Рассчитайте частоты аллелей и число носителей. Решение: а = корень из 10/1000 = 0, 0032. А =1– 0, 0032 = 0, 9968. Аа (носители) = 2 х 0, 0032 х 0, 9968 = 0, 00638 = 6380 носителей на миллион новорожденных. Задача 2: В некоей популяции частота PRA-XL 1 среди кобелей составляет 0, 08. Этот дефект обусловлен сцепленной с полом рецессивной аллелью а. Каковы ожидаемые частоты больных сук и сукносительниц. Решение: Xa. Y = 0, 08 f (a) = 0, 08 f (Xa. Xa) = 0, 082 = 0, 0064 (частота больных сук) f (XAXa) = 2 х 0, 08 х (1 — 0, 08) = 0, 1472 (частота сук-носительниц) ЗООГЕН © 24
Составление родословных ЗООГЕН © 25 Рис. из книги Дж. Паджетта, 2006 нет информации о собаке
Составление родословных Линейная родословная содержит три-четыре поколения прямых предков. недостаточна для генетического анализа ЗООГЕН © 26
Составление родословных Для заводчика необходимы: 1. Информация о ваших собаках, точность оценки их происхождения; 2. Информация о заболеваниях в породе; 3. Информация о заболеваниях у ваших собак, их предков и щенков; 4. Честность и готовность записывать эти данные так, чтобы они были доступны не только вам, но и другим заводчикам; 5. Умение анализировать родословные и использовать их для планирования спариваний ЗООГЕН © 27
Составление родословных ЗООГЕН © 28 Рис. из книги Дж. Паджетта, 2006 Родословная – основа для определения наиболее вероятного типа наследования признака. Позволяет вычислить степень гетерозиготного носительства, вычислить тех, для кого вероятность носительства минимальна, выявить тех, для кого необходимо провести проверочные спаривания.
Составление родословных Задача: Вычислите наиболее вероятный тип наследования аутосомно-рецессивный аутосомно-доминантный сцепленный с полом ЗООГЕН © 29
Составление родословных Задача: 1. Определить наиболее вероятный тип наследования 2. Выписать возможные генотипы ЗООГЕН © 30
Проверочные спаривания Карликовость (dwarfism) = хондродисплазия у аляскинского маламута. Для определения типа наследования были проанализированы родословные из 114 собак dw/dw = больной хондродисплазией +/dw = носитель +/+ = гомозигота по норме ( «чистая» собака) (+/? ) X (dw/dw) проверяемая собака тестер 1/2(+/dw) + 1/2(? /dw) Контроль: Alaskan Malamute Club of America (AMCA) Canine Health Foundation Grant ЗООГЕН © 31
Породоспецифичность заболеваний • Гликогеноз IIIa типа • Прогрессирующая атрофия сетчатки PRAprcd • Коллапс, вызываемый физическими нагрузками ЗООГЕН © 32
Породоспецифичность заболеваний • Аномалия глаз колли Мутация в гене NHEJ 1 • Прогрессирующая атрофия сетчатки PRAcord 1 Мутация в гене RPGRIP 1 ЗООГЕН © 33
Породоспецифичность заболеваний Прогрессирующая атрофия сетчатки (PRA) Типы: • prcd (Progressive Rod-Cone Degeneration) • crd-PRA (Cone-rod dystrophy) • cord 1 (Cone-rod dystrophy) • rcd 1 (Rod-Cone Dysplasia type 1) • rcd 2 (Rod-Cone Dysplasia type 2) • rcd 3 (Rod-Cone Dysplasia type 3) • rcd 4 (Rod-Cone Dysplasia type 4) • XL-PRA 1 (X-Linked ) • GR-PRA 1 • GR-PRA 2 • dominant PRA и т. д. ЗООГЕН © 34
Породоспецифичность заболеваний Прогрессирующая атрофия сетчатки PRAprcd Коллапс, вызываемый физическими нагрузками Центроядерная миопатия Гиперурикозурия Дегенеративная миелопатия Нарколепсия Прогрессирующая атрофия сетчатки cord 1 -PRA (редко) • и т. д. • • ЗООГЕН © 35
Породоспецифичность заболеваний • Прогрессирующая атрофия сетчатки prcd-PRA Наследственное заболевание, характеризующееся наличием множественных нарушений сетчатки глаза, которое приводит к слепоте собак. Аутосомнорецессивный характер наследования Причина – однонуклеотидная замена (SNP) в гене PRCD Клеткам сетчатки принадлежит ключевая роль в восприятии светового стимула, полученного из внешней среды, и передачи его в мозг через зрительный нерв. Сетчатка содержит фоторецепторные клетки – палочки и колбочки – которые помогают собаке видеть в темноте (палочки) и распознавать цвета (колбочки). Прогрессирующая атрофия сетчатки может сопровождаться двумя событиями: дисплазией и дегенерацией клеток сетчатки. При дисплазии нарушается развитие клеток фоторецепторов уже в первые несколько недель после рождения. При дегенерации уже сформированные фоторецепторные клетки постепенно перестают функционировать и умирают. Палочки, позволяющие видеть при низком уровне освещения, первые перестают нормально функционировать. Это приводит к ночной слепоте. Затем колбочки также начинают постепенно деградировать. Таким образом, большинство больных собак постепенно теряют зрение и слепнут. Как правило, клинические симптомы нарушений зрения становятся заметны в возрасте 1 -5 лет в зависимости от породы и индивидуальных особенностей собаки. Специалист может диагностировать дефекты сетчатки на более ранних стадиях. ЗООГЕН © 36
Породоспецифичность заболеваний • Коллапс, вызываемый физическими нагрузками Пораженное животное нормально переносит умеренные нагрузки, но уже 5 -15 минут упражнений, требующих больших энергетических затрат, могут привести к проявлению симптомов EIC. Аутосомнорецессивный характер наследования Причина – однонуклеотидная замена (SNP) в гене DNM 1 (dynamin 1 gene) Симптомы. Измененная походка: собака начинает покачиваться, оседать, после чего теряет контроль над задними конечностями, волоча их за собой. В некоторых случаях отнимаются все четыре лапы. Возможны даже ситуации, когда собака полностью теряет способность самостоятельно двигаться. При сохранении нагрузки симптомы проявляют прогрессирующий характер, описаны летальные исходы. Первые признаки заболевания проявляются, как правило, в возрасте от пяти месяцев до трех лет. Похоже, собака не испытывает боль во время или после коллапса, и, как правило, озабочена тем, чтобы продолжать участие в деятельности. После 10 до 30 минут отдыха нормальное состояние возвращается. В зависимости от темперамента и стиля жизни животного, болезнь может как проявится, так и нет. Наиболее часто EIC страдают легковозбудимые, активные представители породы лабрадор с хорошо развитой мускулатурой. ЗООГЕН © 37
Породоспецифичность заболеваний • Гиперурикозурия Аутосомнорецессивный характер наследования Причина – однонуклеотидная замена c. G 563 T (p. C 188 F) в гене SLC 2 A 9 Гиперурикозурия (Hyperuricosuria, HUU) – наследственное заболевание, характеризующееся накоплением солей мочевой кислоты и образованием камней. В норме у млекопитающих в качестве основного конечного продукта метаболизма пуринов в печени выступает аллантоин. Исключение составляют человек, приматы и собаки породы далматин, у которых вместо аллантоина выводится мочевая кислота. Это приводит к высокому уровню содержания мочевой кислоты в крови и моче, и для человека грозит такими болезнями, как камни в почках и подагра, может приводить к гипертонии. Все далматины страдают от HUU и являются гомозиготными по мутации HUU. Болееподробное изучение HUU показало, что заболевание может встречаться у собак самых разных пород. Данный факт свидетельствует о древности мутации HUU, которая, вероятно, возникла на ранних этапах селекции. Предполагается, что закрепление мутации HUU у далматинов связано с селекцией по окрасу, а именно – по форме пятен, характеризующих породу. Особенно часто HUU встречается у таких пород, как бульдог, русский черный терьер, американский стаффордширский терьер, немецкая овчарка, ретриверы, большой мюнстерлендер. ЗООГЕН © 38
Породоспецифичность заболеваний • Дегенеративная миелопатия собак (ДМ) –тяжёлое прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, приводящее к параличу нижних конечностей. Заболевание вызывается нарушением проводимости мотонейронов спинного мозга вследствие дегенерации нервных окончаний. Аутосомнорецессивный характер наследования Причина – однонуклеотидная замена (SNP) в гене SOD 1 (супероксиддисмута за 1) Первые признаки заболевания проявляются уже у взрослых собак, у большинства – в возрасте 8 -14 лет. На начальных стадиях у животного наблюдается потеря координации, затем развивается атаксия нижних конечностей. Длительность заболевания в большинстве случаев не превышает трёх лет. На последних стадиях миелопатии у собаки практически отсутствуют рефлексы задних конечностей, наступает паралич. Затем поражение распространяется уже на верхние конечности. При этом проявляются признаки повреждения верхних мотонейронов, что ведёт к восходящему парезу всех конечностей и общей мышечной атрофии. Наступает полный паралич конечностей собаки. По причине того, что многие заболевания спинного мозга могут иметь схожие клинические признаки, без ДНК-тестирования окончательный диагноз можно поставить только посмертно после проведения гистологического обследования. ЗООГЕН © 39
Породоспецифичность заболеваний • Нарколепсия Аутосомнорецессивный характер наследования Причина – однонуклеотидная замена (SNP) в гене рецептора нейропептида гипокретина - неврологическое заболевание, характеризующееся нарушением ночного сна, постоянной дневной сонливостью и внезапным "засыпанием" в течение дня. Нарколепсия у собак имеет в основном наследственную природу. Больных собак часто характеризуют как "внезапно впадающих в сон", однако это не совсем верно. На самом деле, собаки внезапно теряют контроль над своими задними конечностями, может происходить оцепенение конечностей, при этом собака остается полностью в сознании и способна отслеживать предметы движением глаз. Такие "приступы" могут продолжаться от нескольких секунд до одной - двух минут; затем собака поднимается и способна продолжать движение как ни в чем не бывало. Иногда собака из парализованного состояния может перейти к состоянию сна. Кроме приступов, приводящих к сонливости, падению и оцепенению конечностей, заболевание не имеет других более серьезных проявлений и не связано с повышенным риском для здоровья собаки. Если у собак обнаружили нарколепсию, Вы можете ей помочь: например, избегая прогулок с собакой по оживленным улицам или вблизи проезжей части. Заболевание проявляется в раннем возрасте: в среднем 4 -6 недель от рождения. Частота приступов может сильно варьировать: один раз в год или сотня раз за день. Как правило, заболевание более серьезно выражено в раннем детстве, с годами проявление смягчается, но никогда не пропадает полностью. . ЗООГЕН © 40
Борьба с наследственными заболеваниями Заводчик должен: • знать, как передается заболевание • уметь своевременно выявить симптомы заболевания • своевременно выявлять носителей (в случае аутосомно-рецессивных и сцепленных с полом заболеваний) Отбор племенных животных: • каких потомков производили дедушки бабушки и родители; • каковы однопометники родителей; • каковы однопометники собаки • какое потомство производит собака. Orthopedic Foundation for Animals, OFA (США) – поддержание баз данных по различным наследственным заболеваниям ЗООГЕН © 41
Тяжелые нарушения: 1. Смертельные (злокачественный гистиоцитоз, рак, поликистоз почек, кардиомиопатии, некоторые болезни накопления и т. д. ) 2. Причиняющие боль (глаукома, дисплазия ТБ сустава, заворот века, опухоли, вывих хрусталика и т. д. ) 3. Уродующие и калечащие, приводящие к нарушению функций животного (хондродистрофия маламутов, катаракта, атрофия/дисплазия/отслоение сетчатки, глухота и т. д. ) 4. Требующие лечения в течение всей жизни (синдром серых колли, диабет, эпилепсия и т. д. ) 5. Требующие хирургического вмешательства (дефект межжелудочковой перегородки, пищевода, дисплазия локтевого сустава и т. д. ) Нарушения умеренной тяжести: 1. Легко излечимые (гипотиреоз) 2. Требующие одной операции (пупочная/паховая грыжа, односторонний крипторхизм, слабый перекос зубов и т. д. ) 3. Нарушения, препятствующие использованию собаки по назначению породы (неправильный прикус, нарушение походки и т. д. ) ЗООГЕН © 42 По Дж. Паджетту с изменениями Классификация наследственных заболеваний
Классификация наследственных заболеваний • • • • Глазные Дыхательной системы Иммунной системы Кожи и слизистых Кровеносной и лимфатической систем Мочеполовой системы Нарушение поведения Нервной системы Раковые Органов слуха и равновесия Опорно-двигательного аппарата Печени и поджелудочной железы Пищеварительной системы Сердечно-сосудистые Эндокринной системы ЗООГЕН © 43
ДНК-тестирование Сбор биоматериала Анализ ДНК Заключение эксперта Выделение ДНК ЗООГЕН © 44
Молекулярная диагностика • Полимеразная цепная реакция (ПЦР) + Секвенирование • ПЦР + электрофорез в полиакриламидном геле • ПЦР + рестрикционный анализ + электрофорез в агарозном геле Две полоски – норма Четыре полоски – носитель Три полоски – болен Дорожки 1 и 6 – маркер молекулярного веса Дорожки 2, 3 и 4 – пробы после рестрикции Дорожка 5 – контроль до рестрикции ЗООГЕН © • Нозерн-блот гибридизация (анализ РНК) Диагностика циклической нейтропении (синдром серого колли) 45
Молекулярная диагностика • Реал-Тайм ПЦР • Метод чипов ЗООГЕН © 46
Скачать презентацию ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ СОБАК Наследование заболеваний при скрещивании Преп
Наследственные заболевания собак КCC.pptx