CC BY
121
УДК: 619:636.082.12:617.577-007.62:636.74 (470.12)
АНАЛИЗ РОЛИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ В ЭТИОЛОГИИ ПОЛИДАКТИЛИИ В ПОПУЛЯЦИИ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКИХ ОВЧАРОК ГОРОДА ЧЕРЕПОВЦА
Ю. В. Мукий*, И. В.Емельянов
ANALYSIS OF THE ROLE OF HEREDITY IN THE ETIOLOGY OF POLYDACTYLY IN THE
POPULATION OF EAST EUROPEAN SHEPHERD DOGS OF THE CITY OF CHEREPOVETS
Yu.V.Mukiy*, I.V.Emel'yanov
Санкт-Петербургская государственная академия ветеринарной медицины, Институт сельского хозяйства и природных ресурсов НовГУ, jul.ma2015@yandex.ru
Во введении описаны аномалии пальцев, известные у млекопитающих, такие как синдактилия, брахидактилия, олигодактилия, полидактилия и предполагаемые типы их наследования. Отмечено, что у собак из двух форм полидактилии, развивающихся в эмбриогенезе преаксиальной и постаксиальной, чаще встречается первая. Локус-кандидат на преаксиальную полидактилию у собак расположен на 16 хромосоме в интроне 5 гена LMBR1, кодирующего трансмембранный белок липокалин. Основным методом определения этиологии полидактилии был генеалогический анализ популяции 70 голов собак породы восточно-европейская овчарка города Череповца. Признаки аномалии определялись методами клинической диагностики (осмотр, пальпация). По родословным собак составлена генеалогическая схема. У 6 щенков в трех пометах обнаружена полидактилия задних конечностей. Это составило 85,7% от числа животных, родившихся в данных пометах и 8,6% от общего поголовья собак. Собаки с патологией были получены в результате инбридинга на общих предков, встречавшихся в III, IY, YI рядах родословных. По результатам исследований сделан вывод о наследственном характере полидактилии в данной популяции. Предполагается пороговый тип наследования.
Ключевые слова : генеалогический анализ, популяция собак, полидактилия, инбридинг
The introduction describes the fingers' anomalies, known at mammals such as syndactyly, polydactyly, oligodactyly, brachydactyly and supposed types of their inheritance. There are two forms of polydactyly which develop in the embryogenesis: preaxial polydactyly and postaxial polydactyly. It is noted that dogs more often have the first form. The locus-candidate for the preaxial polydactyly in dogs is located on the chromosome 16 in the intron 5 of the LMBR1gene, encoding transmembrane lipocalin protein. The basic method of determining the etiology of polydactyly was the genealogical analysis of a population of 70 East-European shepherd dogs of the city of Cherepovets. Basic methods of clinical diagnostics, such as inspection and palpation, were applied to identify signs of polydactyly. The genealogic tables of dogs were used to compile the pedigree of the entire population. Six puppies in three litters had the hindquarter polydactyly. It amounted to 85.7% of the number of animals born in these litters, and 8.6% of the total population of dogs. The dogs with abnormalities were derived as a result of inbreeding for common ancestors encountered in III, IV, VI ranks of pedigrees. The authors, using the results of researches, came to the conclusion about the hereditary nature of polydactyly in this population of dogs. The liminal type of inheritance is assumed. Keywords: genealogical analysis, population of dogs, polydactyly, inbreeding
Введение
У млекопитающих известны следующие аномалии пальцев: синдактилия, брахидактилия, олиго-дактилия и полидактилия.
Синдактилия — слияние дистальных костей конечностей, приводящее к редукции числа пальцев на одной или нескольких конечностях. Э.Визнер и 3.Виллер (1979) установили рецессивный тип наследования с неполной пенетрантностью и экспрессивностью.
Пясть эмбриона выглядит как ласт. Зачатки конечностей у эмбриона собак видны уже на 24—26 день развития [1]. Отдельные пальцы формируются в результате запрограммированного апоптоза ненужных клеток, находящихся между теми, которые станут пальцами. Неполный апоптоз приведет к сращению пальцев, или синдактилии.
Брахидактилия — укорочение крайних пальцев передних и задних конечностей. Обусловлена отсутствием или недоразвитием фаланг пальцев. R.Robinson (1982) описал как моногенный рецессивный тип.
«Олигодактилия» — это термин, обозначающий наличие меньшего количества пальцев, чем обычно.
В литературе термин «полидактилия» («поли» означает «много», а «дактил» — «палец») используется в отношении лишних пальцев или прибылых пальцев. Описана у собак, кошек, человека и многих домашних животных [2]. Полидактилия наследуется как простой доминантный признак с неполной пенет-рантностью. Р.Робинсон считает наличие прибылых пальцев пороговым признаком. Э.Визнер и 3.Виллер (1979) предполагают, что образование прибылых пальцев у собак представляет собой атавизм, возврат к прародительской форме — кино-диктису, жившему в палеоцене.
Эмбриологи подразделяют полидактилию на преаксиальную и постаксиальную. Осью называется складка эмбриональных конечностей. Сторона большого пальца лежит до оси и называется преаксиаль-ной, а мизинец является постаксиальным. У людей обычно наблюдается постаксиальная полидактилия, другими словами, есть лишний мизинец.
У собак на 16 хромосоме расположен ген LMBR1, имеющий локус кандидат на преаксиальную полидактилию (Preaxial polydactilya — PPD) в интроне 5 и ограниченный блоком гаплотипов по LD (нерав-
новесие по сцеплению) < 213 кб [3]. У мышей в этом же гене известны Нх и М100081 мутации, вызывающие полидактилию. Гетерозиготные особи по этим мутациям имеют «прибылый» палец только на задних конечностях, а гомозиготы на передних и задних.
LMBR1 ген с 17 экзонами кодирует трансмембранный белок липокалин (lipocаlin) [4]. При экспериментальном удалении 1 экзона у мыши приводило к потере дистального участка конечности [5], а удаление 4 экзона у человека обуславливало такой же эффект, называемый acheiropodia [6]. Эти эксперименты позволяют предположить, что данные области не принимают участие в образовании пальцев конечностей. Однако изменение регуляторной последовательности ZPA (ZRS — regulatory seguence) в интроне 5 LMBR1 гена, содержащей ~1 Мб, приводит к экспрессии репортера в передней области зачатка конечности [7]. Авторы предполагают, что изменение в ZRS является основным механизмом возникновения PPD и передних, и задних конечностей.
Путем целенаправленного отбора собак с нормальным количеством пальцев можно, очевидно, добиться исчезновения этого признака. Уиллис (Willis, 1992) считает, что наличие двух прибылых пальцев, характерное для бриаров и пиренейских горных собак, наследуется по аутосомно-доминантному типу, а их отсутствие — по аутосомно-рецессивному. У кошек количество прибылых пальцев может, как и у собак, доходить до трех. По мнению авторов V.A.Chapman, F.N.Zeiner (1961), причиной полидактилии может служить увеличение потенциала роста преаксиального района конечностей.
Дополнительные пальцы могут иметь либо полностью все составные элементы фаланги сустава, либо только часть этих элементов.
Родительская пара, не имеющая лишних пальцев, может дать потомство, у которого они будут. Это наводит на предположение, что у собак полидактилия является рецессивным признаком. Л.Ф.Уитни, после проведенных исследований, считал, что способ наследования лишних пальцев (полидактилии) на передних конечностях неизвестен. Все эти выводы дают основание рассматривать проблему неоднобоко.
Выставочным собакам эти пальцы удаляют еще в щенячьем возрасте. Некоторые авторы считают, что «прибылые» пальцы могут пригодиться собакам, которые плавают в воде, хотя точного подтверждения этому нет. У пуделей прибылые пальцы могут быть и на передних и задних конечностях. А у
Схема. Родословная схема собак с полидактилией популяции восточно-европейских овчарок г. Череповца.
(Животные с полидактилией обозначены точкой)
французской овчарки бриара в норме на каждой задней конечности должно быть по два прибылых пальца, причем каждый такой палец должен иметь по два сустава. Так, Е.Л.Ерусалимский в своей монографии «Экстерьер собаки и его оценка» (2002) отмечает, что собаки с отклонениями от такой нормы бракуются по специально разработанной шкале.
Задний рудиментарный палец часто не имеет второй фаланги (иногда и первой) и прикрепляется только к коже, в связи с этим часто травмируется. Многие охотники считают рудиментарные пальцы «пороком красоты», которые мешают при ходьбе и беге, они задевают за кочки, ветки, дерн, мох и повреждаются, что сильно снижает охотничьи качества собак. Прибылые пальцы считаются недостатком экстерьера и удаляют их по желанию хозяев собаки, если она не выставочная.
Целью работы являлось определение генетической обусловленности проявления полидактилии у исследуемой популяции собак.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
— изучение теоретических аспектов полидактилии у собак;
— анализ родословных питомника;
— построение генеалогической схемы всех пометов собак для определения роли наследственности в этиологии патологии;
— выделение пометов, в которых встречались прибылые пальцы;
— выявление общих предков у собак с полидактилией, установление степени инбридинга на них;
— определение процента щенков с патологией, по отношению ко всем родившимся животным в по-
Таблица
Процент щенков с полидактилией из трех пометов
Родители Количество щенков С патологией % полидактилии
¥ 6 ¥ 6
? Кин Кармен х $Кай Зет Джой 2 1 2 1 100
? Кин Кармен х $Плутон 1 1 100
? Милена Эста х $Рей первый 2 1 1 1 66,7
Итого: 4 3 3 3 85,7
7 6
метах, по отношению к общему числу обследованных животных;
— анализ частоты встречаемости прибылых пальцев;
— поиск закономерностей для установления генетической обусловленности полидактилии у данной популяции собак.
Материалы и методы
Исследования были проведены на популяции собак породы восточно-европейская овчарка города Череповца, общей численностью 70 голов.
Основным методом генетических исследований был генеалогический анализ родословных для определения типа подбора животных и степени инбридинга. Признаки аномалии определялись общепринятыми методами клинической диагностики (осмотр, пальпация).
Результаты исследований
Из родословной схемы основных производителей данной популяции (схема) видно, что общими предками исследуемого поголовья собак были: кобель по кличке Дан Барс Ост и сука Дана Бара Ост. Начиная с третьего поколения, потомки от этих животных рождались с «прибылыми» пальцами. Так, в помете суки Кин Кармен, внучки Дан Барс Оста и Даны с Сиянки от кобеля Кей Зет Джона родилось 3 щенка (2 суки и 1 кобель), все были с патологией. Дан Барс Ост и его сестра Дан Бара Ост встречались в третьем ряду родословной. Инбридинг на их родителей можно было бы записать как (IV—IV).
Еще в одном помете от Кин Кармен и Плутона родился щенок, кобель Тайфун с полидактилией (схема). Дан Барс Ост со стороны матери также был в III поколении, а его сестра Дана Бара Ост в V. Инбридинг на их родителей IV—VI.
Третий помет, в котором было два щенка с прибылыми пальцами, получен от вязки Рея Первого и Милены Эсты. В этом помете, как видно из родословной, было два щенка с «прибылыми» пальцами. Инбридинг на Дан Барс Оста и Кин Кармен III—III.
В таблице представлено процентное соотношение животных с полидактилией из общего числа щен-
ков в пометах с патологией. Общий процент собак с полидактилией от всего поголовья составил 8,6%.
Интересно отметить, что еще несколько пометов были получены в результате инбридинга на Дан Барс Оста и Дану Бару Ост. При этом у щенков полидактилии не наблюдалось. Это пометы от Милены Эсты и Карена (4 нормальных щенка), Орланы Жданы и Рея Первого (7 нормальных щенков), Ясноглазой Красотки и Плутона (4 здоровых щенка) и Царевны Джессики и Дана (6 нормальных щенков).
Выводы
Проведенный генеалогический анализ родословных собак породы восточно-европейская овчарка г. Череповца выявил пометы собак, у которых встречалась изучаемая патология. Ними установлена родственная связь собак, имеющих полидактилию с общими предками — кобелем Дан Барс Остом и его се-строй-однопомётницей Дан Барой Ост, а также тип подбора и степень инбридинга на них. Составлена общая генеалогическая схема всех известных собак данной популяции.
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод о наследственной этиологии полидактилии в данной популяции собак. Полное доминирование и сцепленное с полом наследование можно исключить, так как щенки с патологией рождались от фенотипически здоровых родителей, также не наблюдалось преобладание полидактилии у какого-либо пола. Из всех 7 проанализированных пометов (28 щенков), в трех были выявлены животные с «прибылыми» пальцами на задних конечностях (6 собак, 3 $ и
3?).
Возможно высокий процент патологии (85,7%) в пометах от родителей, не имевших прибылых пальцев, связан с пороговым типом наследования, когда при определенном сочетании генотипов накапливаются мутантные аллели, что приводит к фенотипиче-скому их проявлению. Также и литературные данные [2] свидетельствуют о наличии многих SNP, влияющих на возникновение полидактилии у собак.
Проявление данной патологии является существенным селективным показателем. Отбор щенков в ранний постэмбриональный период, очевидно, повлиял на проявление данной патологии в популяции.
А рецессивный характер наследования на наш взгляд, также не способствовал ее проявлению в восходящих рядах родословной.
Для более детального генеалогического анализа полидактилии у собак г. Череповца необходимы дальнейшее наблюдение за популяцией, изучение большего количества пометов, вязок, и возможно, разработка и применение других генетических методов анализа.
1. Pflueger S. Polydactyly and Related Traits // Cat Fanciers Journal. Fall 1998. P. 5-6.
2. Ruvinsky A., Sampson J. The Genetics of the Dog // J. Reviews. CABI. 2001. P. 564.
3. Park K [et al.]. Canine Polydactyl Mutations With Heterogeneous Origin in the Conserved Intronic Sequence of LMBR1 // Genetics. 2008. Vol. 179 (4). P. 2163-2172.
4. Wojnar P. [et al.]. Antisense down-regulation of lipocalin-interacting membrane receptor expression inhibits cellular internalization of lipocalin-1 in human NT2 cells // J. Biol. Chem. 2003. № 2. P. 16209-16215.
5. Clark R.M. [et al.]. Reciprocal mouse and human limb phe-notypes caused by gain- and loss-of-function mutations affecting Lmbr1 // Genetics. 2001. Vol. 159. P. 715-726.
6. Ianakiev P. [et al.]. Acheiropodia is caused by a genomic deletion in C7orf2, the human orthologue of the Lmbr1 gene // J. Hum. Genet. 2001. № 68(1). P. 38-45.
7. Maas S.A, Fallon J.F. Single base pair change in the long-
range Sonic hedgehog limb-specific enhancer is a genetic basis for preaxial polydactyly 11 Developmental Dynamics. 2005. Vol. 232. P. 345-348.
8. Sponenberg D.P., Bowling AT. Heritable syndrome of skeletal defects in a family of Australian shepherd dogs // J He-red. 1985. № 76(5). P. 393-400.
References
1. Pflueger S. Polydactyly and Related Traits. Cat Fanciers Journal, Fall 1998, pp. 5-6.
2. Ruvinsky A., Sampson J. The Genetics of the Dog. J. Reviews, CABI, 2001, p. 564.
3. Park K [et al.]. Canine Polydactyl Mutations With Heterogeneous Origin in the Conserved Intronic Sequence of LMBR1. Genetics, 2008, vol. 179(4), pp. 2163-2172.
4. Wojnar P. [et al.]. Antisense down-regulation of lipocalin-interacting membrane receptor expression inhibits cellular in-ternalization of lipocalin-1 in human NT2 cells. J. Biol. Chem. 2003, no. 2, pp. 16209-16215.
5. Clark R.M. [et al.]. Reciprocal mouse and human limb phe-notypes caused by gain- and loss-of-function mutations affecting Lmbr1. Genetics, 2001, vol. 159, pp. 715-726.
6. Ianakiev P. [et al.]. Acheiropodia is caused by a genomic deletion in C7orf2, the human orthologue of the Lmbr1 gene. J. Hum. Genet, 2001, no. 68(1), pp. 38-45.
7. Maas S.A, Fallon J.F. Single base pair change in the longrange Sonic hedgehog limb-specific enhancer is a genetic basis for preaxial polydactyly. Developmental Dynamics, 2005, vol. 232, pp. 345-348.
8. Sponenberg D.P., Bowling AT. Heritable syndrome of skeletal defects in a family of Australian shepherd dogs. J He-red, 1985, no. 76(5), pp. 393-400.
