Болезни с наследственной предрасположенностью у животных

Генная классификация наследственных болезней.

Клиническая медицинская генетика все болезни в зависимости от этиологической значимости наследственных и родовых факторов делит на наследственные болезни, болезни с наследственной предрасположенностью и ненаследственные болезни. Большинство болезней относятся к группе заболеваний с наследственной предрасположенностью.

Наследственными болезнями называют болезни, вызываемые только мутациями – изменениями генетического материала. Мутации приводят к различным нарушениям нормального развития организма.

Особенностью наследственных болезней является то, что мутации, как этиологические факторы заболеваний, не зависят от среды обитания животного, его кормления и содержания. Из наследственных болезней выделяют хромосомные, генные, геномные и цитоплазматические болезни.

Хромосомными болезнями называют заболевания обусловленные изменениями (мутациями) числа хромосом.

Генные болезни обусловлены изменениями нуклеотидного состава ДНК отдельных генов, т. е. генными мутациями. Генных болезней у человека около 2000 (Н. П.Бочков,2004) [10].

Геномные болезни связаны с геномными мутациями – изменениями генома, т. е. гаплоидного набора хромосом: слияния и раздаление хромосом в области центромера, изменение числа хромосом, не кратное гаплоидному набору (добавление или потеря 1-2 хромосом диплоидного набора). Такая патология часто приводит к смерти животного.

Цитоплазматические болезни связаны с цитоплазматическими (митохондрии, хлоропласты) мутациями и чаще проявляются в форме различных невропатий и миопатий.

Болезни с наследственной предрасположенностью. К болезням с наследственной предрасположенностью относят такие заболевания, которые проявляются у животных с отягощенной генетической наследственностью под влиянием факторов окружающей среды – мутагенов.

Мутагены – вещества способные изменить материал наследственности. Из многочисленного числа мутагенов выделяют: физические (ионизирующее излучение, коротковолновое УФ излучение и др.), химические (различные химические вещества, в том числе и токсины патогенных грибов, пестициды), биологические (вирусы, некоторые бактерии, микоплазмы).

Ионизирующее излучение вызывает повреждение ДНК, ведёт к образованию в клетках мобильные ионы (свободные радикалы), способные вторично вызывать повреждение генетического материала.

Многие физические и химические мутагены индуцируют злокачественный рост клеток, являясь канцерогенами.

Для возникновения болезней с наследственной предрасположенностью необходима соответствующая генетическая конституция животного, и фактор или комплекс факторов среды, вызывающих мутацию генов. В итоге с помощью средового фактора или факторов реализуется наследственная предрасположенность.

При генетической классификации наследственных болезней ещё выделяются болезни, возникающие при несовместимости матери и плода по антигенам. Сущность этих болезней заключается в том, что в процессе развития плода часть его крови попадает в организм матери. Если плод от отца унаследовал такой аллель антигена (Аг+), которого нет у матери (Аг-), то организм беременной отвечает иммунной реакцией. Антитела матери, проникая в кровь плода, вызывают у него иммунный конфликт (см. гемолитическая болезнь новорожденных).

Клиническая классификация наследственных болезней.

Клиническая классификация наследственных болезней объединяет болезни обмена веществ (ферментопатии, нарушение обмена аминокислот, нарушение обмена углеводов, липидов, витаминов, другие нарушения), наследственно обусловленные заболевания эндокринных органов (биосинтеза гормонов), генетически обусловленные заболевания кожи, наследственно обусловленные заболевания сердечно-сосудистой системы, крови и кроветворных органов, почек, другие наследственно обусловленные заболевания и врождённые аномалии (эпилепсия, астма бронхиальная, грипп, глухота и др.).

Следует иметь ввиду, что большинство наследственных болезней имеют полиморбидный характер, при очень немногих наследственных болезнях избирательно поражается один орган или одна система. Большинство генных мутаций, особенно хромосомные и геномные, вызывают генерализованное поражение какой-либо ткани или захватывают несколько органов.

Приведённая выше классификация наследственных болезней является целостной.

Список распрастранённых заболеваний с генетическим компонентом включает фактически всё состояния, с которыми сталкивается практическая медицина (Новик А. А., и другие; 2001)[75].

Наследственные генетические аномалии связаны с гетерозиготностью родителей. Гетерозиготность – явление организма, при котором имеется два разных аллеля определённого гена, в отличии от гомозиготности – когда организм имеет два одинаковых аллеля определённого гена. Под аллелем- понимают варианты одного гена, возникающие в результате изменений (мутаций).

Аллельные болезни называют фенотипическими (фенотип – совокупность морфологических, физиологических, поведенческих признаков организма).

Генетические аномалии отмечаются у животных, рождённых от фенотипически нормальных, но гетерозиготных родителей. Аномальные гены в соответствии с правилами чистоты гамет (зрелых половых клеток) могут сохраняться в гетерозиготном состоянии в генотипе (наборе генов индивида или вся генетическая информация организма) неопределённое время и проявляться лишь у потомства, рождённого от двух гетерозиготных по аналогичному аллелю половых партнёров. Например, врождённая аномалия – тазобедренная дисплазия у животных может проявиться через 17 поколений.

Генетические аномалии могут заканчиваться гибелью эмбрионов, рождением молодняка с признаками уродства, проявлением аномалии в последующие периоды роста и развития.

Врождённые аномалии могут наследоваться по аутосомно-рецессивному, аутосомно-доминантному типам и наследовании – сцепленным с Х-хромосомой.

Аутосомно-рецессивное наследование – это такой тип наследования признака или болезни (аномалии), при котором мутантный аллель, локализованный в аутосоме (любая реполовая хромосома) должен быть уна-следован от обоих родителей. При аутосомно-рецессивном типе наследования аномалия обусловлена рецессивным геном, находящимся в аутосоме. У мужских и женских особях дефект проявляется с одинаковой частотой. Наследственный дефект при этом типе наследования проявляется не в каждом поколении, а с перерывами.

При аутосомно-доминантном типе наследования аномалии проявляются как у гетеро — так и у гомозиготных особей, что и обнаруживается в каждом поколении, без пропуска.

Гетерозигота – клетка (или организм), содержащая два различные аллеля в конкретном локусе (области локализации определённого генетического элемента на хромосоме).

Аутосомно-рецессивный тип наследования отличается от аутосомно-доминантного типа наследования тем, что при нём наследственный дефект проявляется не в каждом поколении, как это наблюдается при аутосомно-доминантном типе наследования, а через несколько поколений.

Наследование, сцепленное с Х-хромосомой, относится к признакам, аллели которого находятся в Х-хромосоме и могут быть как рецессивными, так и доминантными.

При этом типе наследования исключается передача признака от отца к сыну.

Хромосомный механизм определения пола обусловлен присутствием в кариотипе (хромосомном наборе клетки или организма) особых половых хромосом. Пол, имеющий одинаковые половые хромосомы, называется гомогометным, пол, имеющий разные половые хромосомы — гетерогометным.

Неполовые хромосомы кариотипа называются аутосомами. У млекопитающих животных гетерогаметным является мужской пол, а гомогаметным – женский.

У птиц гетерогаметным полом является женский (WZ), а гомогаметным – мужской (ZZ).

Наследование генов, локализованных на половых хромосомах, называется сцепленным с полом наследованием. У млекопитающих и человека Х-хромосома имеет много генов, Y-хромосома, наоборот, мало. У самцов рецессивные гомозиготные гены Х-хромосомы могут проявлять свой фенотипический (признак, проявляющийся в результате действия генов в определённых условиях среды) эффект. У самок так же одна из двух Х-хромосом подвергается гетерохромотизации в раннем эмбриогенезе и инактивируется. Процесс гетерохроматизации Х-хромасом носит случайный характер, поэтому в разных клетках женского организма инактивированы разные Х-хромосомы (либо отцовские, либо материнские), а значит могут функционировать разные аллели гомологического гена (Н. А.Курчанов,2006).[63]. Классическим примером наследования патологического признака, сцепленного с Х-хромосомой, является гемофилия – болезнь, при которой кровь теряет способность свёртываться из-за нарушения синтеза особого белка – антигемофилического глобулина.

Ген, контролирующий синтез этого глобулина, располагается на Х-хромосоме (см. гемофилию).

Классификация врождённых пороков.

Чёткой классификации врождённых пороков из-за многообразия их форм не существует.

В гуманной медицине врождённые пороки классифицируют по локализации и этиологии[10].

Врождённые пороки развития подразделяют на изолированные (в одном органе), системные (в пределах одной системы органов), множественные (в органах двух систем и более).

Множественные врождённые пороки развития называют синдромами, при которых прослеживается этиологическая и патогенетическая связь и определённые клинические признаки. Врождённые пороки могут быть наследственными, экзогенными и многофакторными.

Наследственно обусловленные врождённые пороки развития могут быть обусловлены генными или хромосомными и геномными мутациями. При генных мутациях происходит нарушения эмбриогенеза не редко с гибелью эмбриона.

При хромосомных и геномных мутациях появляются хромосомные болезни.

Экзогенно обусловленные пороки развития являются следствием действия тератогенных факторов на эмбрионы.

Выраженным таратогенным действием обладают ионизирующая радиация, некоторые лекарственные вещества (стрептомицин, варфарин, амидоперин, тестостерон, метилтестостерон и др.), пестициды и др.

Патогенный фактор может действовать на стадии гаметогенеза (развития половых клеток); бластогенеза, эмбриогенеза и плодной (фетальной) стадии.

В случаях когда в гаметах есть мутации, нарушающие нормальное развитие организма, называют гаметопатиями.

Когда поражаются бластоциты и развивается пороки их называют бластопатиями, при поражении зародыша возникают эмбриопатии. Поэтому все врождённые пороки развития тератогенной природы являются эмбриопатиями, так как в эмбриональном периоде происходит формирование органов.[10] (Н. А. Бочков).

Пороки или аномалии, возникающие на плодной (фетаплацентарной) стадии развития, называются фетапатиями. Они возникают в результате действия тератогенных факторов в период от первых недель внутриутробного развития до родов. Причинами фетапатии могут быть недоброкачественные корма, особенно поражение токсикогенными грибами и пестицидами.

Основные понятия.Резистентность — устойчивость организма к действию физических, химических и биологических агентов, вызывающих патологическое состояние. Это понятие несколько шире, чем иммунитет, хотя их иногда используют как синонимы.

Восприимчивость — предрасположенность организма к дейст­вию физических, химических и биологических факторов, приво­дящих к патологическому состоянию.

Устойчивость и восприимчивость у животных одного вида, , как правило, не абсолютная, а относительная. Она может быть высокой, средней и низкой.

Болезнь можно определить как нарушение нормальной деятель­ности организма. Заболевание — возникновение болезни. Под заболеваемостью понимают частоту заболеваний в популяции или болезненность, болезненное состояние. Возбудители болезней об­ладают патогенностью (болезнетворностью), т. е. способностью паразитировать в организме животного. Патогенность — наслед­ственный признак возбудителя данного вида. Вирулентность — степень патогенности в отношении животных определенного вида. Вирулентность может различаться у разных штаммов одного вида возбудителя.

Наследование резистентности и восприимчивости.Генетичес­кая природа болезней с наследственной предрасположенностью мало изучена. Для этой группы болезней характерны: 1) поли-факториальное (обусловленное многими локусами) контролиро­вание устойчивости и восприимчивости; 2) влияние условий среды; 3) непрерывный переход от выраженных форм болезни до нормы, т. е. от восприимчивости до устойчивости; 4) высокая распространенность, незначительные генетические различия между популяциями; 5) большая изменчивость возраста проявле­ния брлезни; 6) часто незначительная конкордантность в парах однояйцовых близнецов.

По фенотипу животных в отношении болезней с наследствен­ной предрасположенностью можно разделить на два класса: здо­ровые и больные. Заболевают животные при достиже­нии соответствующего порога Т действия активных аллелей и определенного уровня условий среды. Устойчивость или воспри­имчивость относится к порого­вым признакам — это призна­ки, распределение которых при расщеплении происходит прерывисто, но наследуются они полифакториально. Сле­дует помнить, что наследст­венно восприимчивые живот­ные не заболевают, если нет вирулентного возбудителя.

Методы изучения наследственной резистентности и восприим­чивости к болезням.Существует несколько основных подходов к изучению генетической обусловленности устойчивости и воспри­имчивости животных к болезням: 1) клинико-генеалогический анализ. Для прове­дения клинико-генеалогического анализа составляют генеалоги­ческие схемы семейств и линий с указанием всех случаев заболе­ваний. Вычисляют частоту заболеваемости в пределах родствен­ных групп, по которой их сравнивают между собой и с популяционной частотой.

; 2) близнецовый анализ. Этот метод дает возможность определить соотносительную роль наследственности и среды в этиологии болезни. Для этого определяют конкордантность и дискердантность. Конкордантность — присутствие или отсутст­вие болезни у обоих близнецов, а дискордантность — явление, при котором данный признак имеется лишь у одного близнеца.

3) выявление породных, межли­нейных различий; . Анализ этих различий по устойчивости к болезням сви­детельствует о роли генетических факторов в детерминации этого признака.

4) селекционный экспери­мент; Если в результате отбора повышается резистентность к заболеванию, то это гово­рит о генетической обусловленности резистентности и воспри­имчивости.

5) популяционно-статистический анализ; Применяется для изучения генетики устойчивости и восприимчивос­ти мультифакториальных болезней, как и при изучении хозяйст­венно полезных признаков.

6) анализ связи заболеваний с маркерными генами и др. Анализ этой связи —еще один путь доказательства наследственной детерминации устойчивости-восприимчивости к болезням.

При изучении наследственной устойчивости и восприимчивости используют не один, а совокупность указанных методов в различном сочетании.

Простое наследование устойчивости.Под этим термином по­нимают, что резистентность к болезни контролируется одним или немногими генами. Всего лишь несколько наследственно-средовых болезней с простым наследованием известно в настоя­щее время.

В и р у с ы. У кур описано аутосомно-доминантное наследова­ние устойчивости к лимфоидному лейкозу. При этом выделяют два уровня генетической резистентности: клеточную резистент­ность к вирусной инфекции и резистентность к развитию опухо­ли у инфицированных вирусом птиц.

Бактерии. Некоторые штаммы кишечной палочки (Е. coli) вызывают у новорожденных свиней диарею (понос). Однако часть поросят могут быть резистентными к штаммам кишечной палочки, имеющим К-88-антигены. Эта резистентность обуслов­ливается рецепторами, распознающими К-88-антигены. Наличие рецепторов — простой наследственный признак.

Нематоды. Имеются данные о том, что устойчивость овец к гемонхозу, наследуется как простой доминантный признак.