Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta
Ústav morfologie, fyziologie a genetiky zvířat
Dědičné onemocnění u koček Bakalářská práce
Vedoucí práce: doc. Ing. Tomáš Urban, Ph. D.
Vypracovala: Marcela Kropáčková
Brno 2014
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Dědičné onemocnění u koček vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne………………………………… podpis ……………………….
Poděkování Ráda bych poděkovala vedoucímu své bakalářské práce panu doc. Ing. Tomáši Urbanovi, Ph.D. za poskytnutí materiálů, cenných rad a pomoc při zpracování bakalářské práce.
ABSTRAKT Závěrečná práce se zabývá genetickou oblastí se zaměřením na dědičná onemocnění u domácích koček. Jsou zde popsána pouze některá onemocnění, která se nejčastěji vyskytují, a dalo by se říci, že patří mezi nejzávažnější. Kočky se rozdělují podle věkové kategorie, pohlaví a genotypu v závislosti na výskytu těchto odchylek. Také se zmiňuje o vlastnostech a dalších zdravotních poruchách, které jsou způsobeny mutacemi. Stručně popisuje evoluci a domestikaci koček. Klade větší a důraznější pozornost na genomiku u těchto zvířat. Dále jsou zde rozebírány genetické testy, kterými můžeme určit podle variability DNA predispozice k poruchám a onemocněním u koček. Práce vychází z odborných článků a jejich výsledků z výzkumů. Klíčová slova: genetika, genom, mutace, protein, testy, laboratoře ABSTRACT
Bachelor work deals with Genetics with a view to hereditary disorder at domestic cats. There are described only some disorders that they have the most often occurrence, and are very important. The cats are divided according to age category, sex and genotype depending on occurrence these abnormalities. It is also referred about traits and next health disorders that are caused by mutation. There are briefly described the evolution and domestication of cats. It put bigger and emphatic attention on genome at these animals. Further, there are hold on genetics tests, by which we can determine, according to DNA variability, the predispositions for malfunctions and disorders in cats. The work starts from special articles and their results from study researches.
Key words: genetics, genome, mutation, protein, tests, laboratories
OBSAH 1 ÚVOD ............................................................................................................................ 8 2 CÍL PRÁCE ................................................................................................................... 9 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED ............................................................................................. 10 3.1 Evoluce .................................................................................................................. 10 3.2 Domestikace .......................................................................................................... 11 3.3 Genom kočky ........................................................................................................ 11 3.4 Studium DNA........................................................................................................ 13 3.5 Genetická onemocnění .......................................................................................... 13 3.5.1 Hypertrofická kardiomyopatie........................................................................ 13 3.5.1.1 Příznaky ................................................................................................... 15 3.5.1.2 Metody ..................................................................................................... 15 3.5.1.3 Studie HCM ............................................................................................. 17 3.5.1.4 Genotyp .................................................................................................... 17 3.5.1.5 Poznatky k HCM ..................................................................................... 18 3.5.1.6 Nejednoznačné kočky .............................................................................. 19 3.5.1.7 Výsledné hodnoty .................................................................................... 19 3.5.1.8 Výsledky studie........................................................................................ 19 3.5.2 Polycystické onemocnění ledvin .................................................................... 20 3.5.2.1 Příznaky ................................................................................................... 21 3.5.2.2 Doplňující informace k PKD ................................................................... 21 3.5.2.3 Studie PKD .............................................................................................. 22 3.5.2.4 Hodnoty alel ............................................................................................. 22 3.5.2.5 Výsledky studie........................................................................................ 23 3.5.3 Spinální svalová atrofie .................................................................................. 23 3.5.3.1 Příznaky ................................................................................................... 24 3.5.3.2 Studie ....................................................................................................... 24 3.5.3.3 Výsledky .................................................................................................. 24 3.6 Genetické aspekty ................................................................................................. 25 3.7 Genetické testy ...................................................................................................... 27 3.7.1 Tichá mutace .................................................................................................. 29 3.8 Genetické laboratoře ............................................................................................. 30
4 VÝSLEDKY A DISKUZE .......................................................................................... 31 5 ZÁVĚR ........................................................................................................................ 34 6 POUŽITÁ LITERATURA .......................................................................................... 36 7 SEZNAM PŘÍLOH...................................................................................................... 37 PŘÍLOHY
1 ÚVOD Genetika je biologická věda, která se neustále rozvíjí, jak u lidí, tak u zvířat. Stále přibývá nových onemocnění a vlastností, které se dědí z generace na generaci. Proto by se měl každý chovatel zamyslet, jaká zvířata použije do chovu, a která ne. K tomu mu pomáhají dnes již známé genetické testy DNA, ze kterých lze poznat jaká je pravděpodobnost, jestli se u jedince mutace vyskytuje či nikoli. Také se dá pomocí těchto testů určit, o jakou mutaci se jedná a jakého je charakteru. Mutace je změna genotypu, která je dědičná, na různých úrovních genetické informace. Důležité je, aby výzkumníci zjistili, na jaký specifický gen mutace působí. A na základě těchto informací se stanoví výsledky, které se využijí ke konečnému zhodnocení. Věda se každým rokem rozšiřuje, vylepšuje své technologie a přichází s novými postupy. Laboratoře by chtěli zajistit lepší přístupnost k testům, snižovat náklady a zároveň mít nejnovější vybavení, které by jim toto dokázalo umožnit.
8
2 CÍL PRÁCE Zpracovat nejnovější poznatky z oblasti genetiky onemocnění u koček a genetických testů pro odhalování variability u známých genů.
9
3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Evoluce Ve třetihorách se začala vyvíjet čeleď kočkovitých šelem, před 60 milióny let. Zachovali se zkamenělé kosterní zbytky prašelmy, která byla nazývána Miacis (Říhová, Bílek 1992). Miacidi vznikli jako nová zvířata z některých forem creodontů. Tato zvířata byla menšího vzrůstu a také plaší, ale na tyto poměry měli větší mozek, než creodonti. Postupem času se z Miacidů vyvinuly veškeré moderní šelmy, do kterých zahrnujeme také psovité (psů, vlků a lišek) a cibetkovité (promyk, ženetek a cibetek) (Taylor 2001). Kočkovití (čeleď Felidae) se oddělili od čeledi cibetkovitých od začátku eocénu (před 55 milióny let). Jejich vývoj se udál velmi rychle a tímto dosáhli vysokého stupně, který se neliší od dnešních příbuzných druhů (Musil 1987). Je zjištěno, že první pravé kočky, které v dnešní době tak nazýváme, se na Zemi objevili přibližně před 12 milióny let. Podle fosilních zbytků je prokázáno, že se jedná o celou řadu forem. Jako například šavlozubé šelmy, rysy, obrovští gepardi, tygři a jaguáři. Dále se vyskytovali i malé druhy divokých koček, např. manul nebo Martelliho kočka (Taylor 2001). Martelliho kočka se vyskytovala po celé Evropě a v některých oblastech Blízkého východu. Před asi 10 milióny let tato kočka vyhynula. Odhaduje se, že byla hlavním předkem moderních malých koček, ze kterých se v pozdější době vyvinula kočka domácí (Felis catus) (Taylor 2001). Malými kočkami se rozumí např. stará egyptská divoká kočka, evropská divoká kočka a další (Musil 1987). Za hlavní výchozí formu kočky domácí (Felis catus), je považována kočka plavá (viz. Obr. Příloha č. 1). Podobá se především zbarvením kočce divoké, je světlejší a tygrování je méně odlišné (Říhová, Bílek 1992). Druhá nejbližší příbuzná je kočka divoká (Felis silvestris) (viz. Obr. Příloha č. 2). Žije samotářsky a zahrnuje několik desítek poddruhů (Říhová, Bílek 1992). Objevila se v období před 600 až 900 tisíci let. Rozšířila se po celé Evropě, Asii i Africe ve třech hlavních typech, jako evropská kočka divoká (Felis silvestris silvestris), africká kočka plavá (Felis silvestris lybica) a asijská kočka stepní (Felis silvestris ornata) (Taylor 2001).
10
3.2 Domestikace Kočka začala žít s člověkem zhruba před deseti až dvanácti tisíci lety (Říhová, Bílek 1992). Ostatky kočky plavé byly objeveny v hromadách odpadků v jeskyních dávných lidí. Člověk – lovec dovedl ocenit jejich lovecké schopnosti, pro které byly obdivovány, a tak kočky začali uctívat (Taylor 2001). Egypt je jedna z prvních kultur, kde je původ domácích koček bez rodokmene, jak jej známe dnes. Pro staré Egypťany znamenaly kočky jako božstvo, a proto je uctívali. Mrtvé kočky pohřbívali a mumifikované ukládali do chrámů kočičí bohyně Bastet. Několik z těchto mumií se zachovalo a vědci mohli určit, že první domácí kočky byly kočky plavé, Felis silvestris lybica (Taylor 2001). Z Egypta se domácí chov koček rozšiřoval přes Střední východ do Indie a Číny. Dále se kočky do Evropy dostali za pomoci Římanů. Většina objevitelů, mořeplavců a kupců chovali kočky pro zahubení hlodavců na svých lodích, a tím došlo k rozšíření koček po celém světě (Říhová, Bílek 1992). První domestikovaná kočka je datována před nejméně 5 000 lety, kde se setkáváme s chovem na základě výběru (selektivní nebo výběrová plemenitba). První kočky, u kterých můžeme zjistit původ (rodokmen) se již objevili v polovině 19. století (Taylor 2001). Domestikace probíhala zcela volně a nezávisle u koček žijících vedle člověka. Dnešní úzký vztah s těmito zvířaty a lidmi je výsledkem dlouhého a postupně probíhajícího procesu. V první fázi domestikace šlo o pouhé ochočení volně žijících koček, až po mnoha uplynulých generacích můžeme mluvit o skutečném zdomácnění (Říhová, Bílek 1992). V příloze č. 3 je uveden obrázek, kde je znázorněno, jak se šířila kočka domácí (Taylor 2001).
3.3 Genom kočky Zkoumání kočičího genomu započalo od roku 1990. S postupem nových technologií a genetických zdrojů mají vědci lepší postupy a tudíž rychleji, za velmi kratší dobu než bylo dříve, se jim daří rozeznávat geny, které způsobují nemoc či abnormální vlastnosti. Některé geny jsou snadno identifikovatelné, protože jsou recesivní nebo dominantní. Nějaké nemoci či odchylky nejsou způsobené pouze jedním genem, ale i více geny či 11
kombinací různého složení. Chce také zdůraznit, že mají vliv na zdravotní poruchy spolu s geny i environmentální faktory (Shelton, Helmrich 2006). Na rozvoji genomu kočky, také zasluhuje vývoj genetických map, které měli možnost určení příčinných mutací pro mnohá dědičná onemocnění (Raymond a kol. 2008). V roce 2005 kočka byla zařazena do výběru 24 savců na celou sekvenci genomu ve Výzkumu lidského Genomu Národní Instituce (National Human Genome Research Institute). Roku 2006 byla stanovena celá sekvence genomu u samice Habešské kočky jménem Cinnamon a bylo to v Agentuře Biověd (Agencourt Bioscience). Toto plemeno bylo vybráno za nejvhodnějšího kandidáta koček, kvůli snadnějšímu získání potřebných informací k osekvenování genomu. Kritéria kandidáta: odhalení krátké zachované sekvenční oblasti mezi savci, které zahrnují genové řídící motivy; poskytnout platformu pro obnovu genomu předků, které uvedly odlišnosti uzlů ze savčí evoluce; podporuje vývoj a použití nových zvířecích modelů pro humánní medicínu a biologii (Brien a kol. 2008). Varianty jednonukleotidového polyformismu heterozygotního genomu, u již zmiňované kočky Cinnamony, byl určen 85% z odebraných vzorků 200 SNP. SNP je zkratka z anglického názvu jednonukleotidový polymorfismus Single Nucleotide polymorphism. SNP je stejně variabilní jako u dalších plemen kočky domácí. Více něž jeden SNP má 600 bp (bázové páry). Celosvětově v dnešní době existuje 275 segmentů jak u homozygotního, tak heterozygotního genomu u Cinnamony, ale převažuje s poměrem až 57% k homozygotnímu genomu. Zajímavostí zde je, že podobný střídavý homozygotní genom segmentu se také vyskytuje u psů, podle studií nejpravděpodobněji ze stejných příčin (Brien a kol. 2008). Dnes existuje 38 kočičích genů, které jsou zodpovědné za různé mutační varianty metabolických onemocnění, a také jsou v nich charakterizovány morfologické fenotypy (Brien a kol. 2008). Genom kočky obsahuje 6.2 sestavení a byl popsán International Cat Genome Sequencing Consortium. Genom kočky domácí byl anotován pomocí standardního Ensemblu savčím spojením genomového sestavení, která obsahuje RNA-sekvenci dat. K těmto datům umožnila přístup The Texas A&M College of Veterinary Medicine & Biomedical Sciences, Department of Veterinary Integrative Biosciences. Konečná sada
12
genů je tvořena z 19 493 proteinových kódujících genů, 542 pseudogenů a 1 855 nekódujících RNA genů (Ensembl 2014).
3.4 Studium DNA DNA (deoxyribonukleová kyselina) je genetickým nositelem informací a je znázorněna v podobě řetězců. Veškeré znaky koček jsou zakódovány v genech. Proto vědci využívají sekvenci jednotlivých složek řetězců DNA ke studiu evoluci koček. Blízce příbuzné druhy jsou v odchylkách v sekvenci menší než u druhů vývojově vzdálenějších (Alderton 2007). Genetická informace je zaznamenána v genech, které jsou na chromozomových párech. Geny určují vlastnosti jak vzhledové, tak i dispozici k vadě, která může vyvolat zdravotní problémy nebo odchylky (mutace) od ostatních zvířat (Verhoef 2004).
3.5 Genetická onemocnění Genetická onemocnění a odchylky se vyskytují jak u lidí, stejně také u koček. Všichni mají nějaké geny, které fungují nesprávně či vůbec. Geny nám určují vlohy, které budou menší či vyšší. Ovlivňují barvu srsti a očí, ale také určují, zda jedinci jsou přenašeči nemocí nebo jsou konkrétní poruchou postiženy (Shelton, Helmrich 2006). Zhruba 33 genů obsahuje 50 mutací, které způsobují zdravotní problémy, nebo rozdíly ve vzhledu u koček. Proto existují DNA testy na zjištění zdravotních poruch u domácích koček. Snadné získání DNA je z ústního výtěru. Cílem je zjistit genetickou mutaci, opravit její nedostatek a zajistit terapii (Lyons 2010). Hlavním omezením a nerozšiřováním těchto nemocí, aby veterináři a majitelé postižených koček spolupracovali a dále chovatelé tyto jedince nepoužívali do chovu. Samozřejmě musí znát veterinář veškeré informace týkajícího se jedince, nemoci a bez nich nedělat příliš rychlé závěry (Shelton, Helmrich 2006).
3.5.1 Hypertrofická kardiomyopatie Je to nejběžnější srdeční onemocnění u koček (Shelton, Helmrich 2006). Tato srdeční vada je dědičná a vyskytuje se u různých plemen (Verhallen 2004). Řadí se mezi klinická heterogenní onemocnění, které je charakterizované hypertrofií a diastolickou 13
dysfunkcí především levé komory. Známe hodně o této nemoci, co se týče genetiky, ale zároveň přibývají nové poznatky. V současné době jsou objeveny pouze dvě mutace, které způsobují tuto poruchu (Godiksen a kol. 2011). V roce 2005 publikovali o DNA a její změně v genu srdečního myozinu vázáním proteinu C 3, který byl úzce spojen s HCM v dlouhodobém výzkumu. HCM je zkratka z anglického názvu hypertrofická kardiomyopatie Hypertrophic cardiomyopathy. Tato porucha se také nazývá mutace A31P. Název A31P je odvozen ze změněného kodonu 31 z alaninu k prolinu v aminokyselinové sekvenci (Lyons 2010). Některé studie se zaměřili na konkrétní plemeno, u kterého se tato porucha srdce nejvíce vyskytuje, a tím je Mainská Mývalí kočka. Porovnávali a sledovali vztahy mezi HCM a Mainskou Mývalí kočkou heterozygotní i homozygotní na mutaci A31P v mnoha skupinách těchto plemen. Výsledky studií přispívají do šlechtitelských programů a určují, jaké jedince můžeme zařadit do chovu. Testy kontrolují kočky na přítomnost HCM (Godiksen a kol. 2011). Proto poctivý chovatelé plemen, které chtějí využít dále v plemenitbě, nechávají běžně testovat na onemocnění (Verhallen 2004). Onemocnění má neúplnou pronikavost a proměnnou expresivitu, a díky tomu pomocí testů nalezneme běžné nosiče fenotypové mutace. Určujeme diagnózu pomocí podrobného echokardiografického vyšetření srdce (Godiksen a kol. 2011). Toto vyšetření musí provádět lékař, který má na to oprávnění a má speciální přístroje k vyhodnocování výsledků. Na HCM testování nelze brát velmi mladá zvířata, která nemají plně vyvinutá a dorostlá srdce. Věková hranice, kdy je srdce plně vyvinuté, je různá u pohlaví. U kocourů se udává hranice kolem dvou let a u koček je to přibližně kolem tří let. Ale pokud test prokáže negativní výsledek, u těchto koček, je zde 20% pravděpodobnost, že HCM kočka má. A kde je test pozitivní na HCM, je 100% koček postihnuto tímto onemocněním srdce (Verhallen 2004). Pro porovnání jsou v příloze č. 4 obrázky, kde je zdravé a postižené srdce HCM anatomicky a z echokardiografického vyšetření. Postižené kočky mají rozsáhlou variaci fenotypu od mírné až k těžké HCM (Godiksen a kol. 2011). Existují lehká stádia tohoto onemocnění, ale vyskytují se jen u některých plemen. Projevy nemoci se nemusí objevit a bez výrazných potíží se kočky mohou dožít vysokého věku, ale zároveň může způsobit předčasnou smrt (Verhallen 2008). Když je HCM objevena, tak terapie obsahuje pouze léky, kterými kočkám prodlužujeme život a zmírňujeme problémy. U tohoto onemocnění vyléčení neexistuje, 14
vždy končí smrtí. U každého jedince je odlišný věk, kdy zvíře umře na zástavu srdce (Verhallen 2004).
3.5.1.1 Příznaky Objeví se až v pozdějším věku, kdy zvíře dospěje. Prvotní problémy nejsou rozpoznatelné od normálního zdravotního stavu kočky, proto je nemusíme ihned zjistit. Často dochází, že kočka vážně onemocní bez projevení počátečních symptomů (Verhallen 2008). U této nemoci kočky se dokážou unavit rychleji, také mají zrychlený dech a mohou se i dusit. Při poslechu srdce jsou znatelné šelesty (Verhallen 2004). Co také zapříčiňuje smrt koček, jsou krevní sraženiny, které se vyskytují v srdci a dále se dostanou do ledvin, mozku nebo nohou. Také se hromadí tekutina v plicích, břichu a nohou (Shelton, Helmrich 2006). Hlavním symptomem, kterým se tato nemoc vyznačuje, je zbytnění svalu levé komory srdeční. Tento příznak způsobuje, že srdce nefunguje správně a jeho funkčnost se zhoršuje. Projevuje se selháním srdce, embolií, mrtvicí i ochrnutím (Verhallen 2004). U konkrétního plemene, perské kočky, se objevují 2 formy HCM. První forma je klasická hypertrofická kardiomyopatie a druhá se nazývá hypertrofická obstruktivní (neprůchodná) kardiomyopatie. U druhé formy existuje i jiný název, kterým se také vyznačuje tato choroba, asymetrická přepážková hypertrofie (Shelton, Helmrich 2006).
3.5.1.2 Metody a) Klinické vyšetřování Ve studii Oddělení Malé Zvířecí Klinické Vědy (Department of Small Animal Clinical Sciences) byla zahrnuta skupina 332 Mainských Mývalích koček. Chovatelé těchto koček poddali veškeré informace o svých domácích mazlíčcích a svolení k zapojení ke studii. Studie musela být schválena etickou komisí z uvedeného oddělení. Všechny kočky museli projít echokardiografií. Vyšetření tímto přístrojem bylo provedeno u každého jedince stejně, pravá boční poloha v leže (viz. Obr. Příloha č. 4). Vyškolený pracovník je mohl vyšetřit s použitím ultrasonografického systému, Vivid 7 Dimension. Rozměry levé komory byly obdrženy ze standardu echokardiografické polohy (Godiksen a kol. 2011).
15
Horní hranice tloušťky stěny v každém segmentu je 5,5 mm ve více jak 50% délky segmentu. Kočky, které dosáhly a přesahovaly tuto hranici, tak byly hodnoceny ve studii, že mají HCM. Pokud se zjistilo ve vyšetření rozšíření levé síně a v levé komoře zvětšené papilární svaly, to jen posílilo stanovení HCM. Tyto jedinci byly pozitivní na hypertrofickou kardiomyopatii (Godiksen a kol. 2011). Za negativní jedince označovaly ty, kteří měli naměřenou levou komoru a intraventrikulární přepážku méně jak 5 mm a nebyla objevena žádná srdeční odchylka. Ale patří sem i další skupina, která není jednoznačná, jestli je pozitivní či negativní k HCM. Zahrnujeme zde jedince, kteří měli normální tloušťku stěny méně jak 5,5 mm a byly nalezeny u nich papilární svaly hypertrofie (Godiksen a kol. 2011). Tato metoda byla popsána již dříve, kdy se použila k vyšetřování levé síně a aorty u psů (Godiksen a kol. 2011). b) Laboratorní vyšetřování DNA extrahujeme ethylendiamintetraoctovou kyselinou ze stabilizované krve nebo z automatického čištění DNA Maxwell. Samozdřejmě se musíme držet předepsaných pokynů. Když nemáme možnost získat krev, tak odebereme vzorek z ústního výtěru a poté z něho extrahujeme DNA za použití MaterAmp. Opět jak je psáno v pokynech výrobce (Godiksen a kol. 2011). Další metodou je polymerázová řetězová reakce. Zkratkou PCR z anglického názvu Polymerase Chain Reaction. Postup je s 1 µl genomické DNA v objemu 25 µl obsahující 1 µl 20 pmol/µl primer mix, 2,5 µl 10 x PCR pufru, 0,5 µl dNTP mix 10 mm roztoku, 0,2 µl Hot Star polymerázy a 5 µl Q-pufru. Vzorky se musí teplotou upravit a dát na určitou dobu. Teploty a čas je následující: 95°C po dobu 15 minut následuje 35 cyklů - 95°C po dobu 30 sekund, 58°C po dobu 30 sekund, 72°C po dobu 1 minuty a poslední fáze je elongace. Elongací se zde myslí při 72°C po dobu 7 minut. Vzorky byly zkontrolovány a smíchali se s exonukleázou I (Godiksen a kol. 2011). Mutace proteinu A31P má klinický význam při pravděpodobnosti na vzniku HCM při srovnání heterozygotních a homozygotních nosičů mutace s divokým typem kočky. Kvůli tomu je procento pravděpodobnosti stanoveno na 95 % intervalu spolehnutí pro výpočet (Godiksen a kol. 2011).
16
3.5.1.3 Studie HCM Jak již bylo zmiňováno v souladu se studií skupiny Mainských Mývalích koček (viz. Metody). V této studii se vyskytlo 332 koček, jejichž poměr byl 118 samců a zbytek samic. Samci se pohybovali přibližně ve stejném rozmezí hodnot stáří a váhy: věk 1,5 let, hmotnost 6 kg. Zbylých 214 samic se pohybovaly s průměrným věkem 2 let a hmotností 4,4 kg (Godiksen a kol. 2011). Pro lepší přehlednost viz. Tabulka 1, pouze průměrné hodnoty. Tabulka 1: Průměrné hodnoty Pohlaví
Věk (roky)
Hmotnost (kg)
Samice
2
4,4
Samci
1,5
6
Kočky po vyšetření na HCM byly rozděleny do tří skupin: pozitivní, negativní a kočky, u kterých nelze přesně identifikovat, jestli jsou pozitivní nebo negativní tzv. nejednoznačné. První skupina, která se jevila jako pozitivní, se skládá z 21 koček, jejichž poměr je 14 samců a 7 samic. Nejednoznačná skupina obsahující 26 koček, z toho je 14 samců a zbylé samice. Jako poslední je negativně hodnocená skupina na HCM se zbývajícími 285 kočkami, z nichž 90 samců a zbylé samice. Jediný nepatrný rozdíl byl v hmotnosti, kde u HCM pozitivních byla vyšší než u zbylých dvou skupin koček (Godiksen a kol. 2011).
3.5.1.4 Genotyp V testu vyšlo osmnáct koček homozygotních, 89 bylo heterozygotních a 225 Mainských Mývalích koček byl divoký typ (bez mutace). U 10 jedinců z 21 byla diagnostikována HCM, ale nebyla u ní zjištěna žádná mutace. Viz. Tabulka 2 níže, jaké byly genotypy zjištěny u koček při rozdělení do skupin na pozitivní, negativní a nejednoznačné (Godiksen a kol. 2011).
17
Tabulka 2: Genotypy (Godiksen a kol. 2011) Genotyp
Pozitivní
Negativní
Nejednoznačné
Homozygotní (C/C)
9
7
2
Heterozygotní (G/C)
2
78
9
Divoký typ (G/G)
10
200
15
Dále se studie zaměřily na menší skupinu o 50 kočkách, které měli stejnou vlastnost a to že věk byl přes 4 roky. Průměr věku byl 4,9 let. Tyto kočky byly využity k nalezení ovlivnění mutací A31P. Šest jedinců z této malé skupiny bylo pozitivní na HCM. Také bylo zjištěno, že 14 koček bylo heterozygotních a dvě byly homozygotní vůči mutaci. Jedna nejednoznačná a jedna pozitivní kočka patřily mezi heterozygotní a další dvě pozitivní do homozygotní. Výzkumem zjistili pravděpodobnost na 64%, že jsou homozygotní jedinci pozitivní na HCM. Všichni tito jedinci měli stejný věk přes 4 roky (Godiksen a kol. 2011).
3.5.1.5 Poznatky k HCM Výzkumem v Oddělení klinické Vědy zjistili, že není významné procento rozvoje HCM u heterozygotních jedinců pro mutaci, avšak u homozygotních jedinců bylo vysoké procento pro vývoj HCM. Pronikavost této nemoci u heterozygotní kočky je považována za nízkou v mladém věku jedince a na druhou stranu je vysoká pronikavost u homozygotních pro mutaci. A31P mutace se nejvíce přibližuje recesivnímu vzoru dědičnosti u Mainských Mývalích koček v raném věku. Vědci také zjistili, že u heterozygotních jedinců se začínají projevovat první příznaky HCM s pozdním začátkem (Godiksen a kol. 2011). Dále je popsána další skupina koček s 82 jedinci, kteří dosahovali průměrného věku šesti let, kdy se začali objevovat prvotní příznaky HCM. Touto skupinou označili poruchu za méně patogenní. Navazující studie nalezli existující důkazy o skryté HCM. Proto někteří jedinci nemusí projevit symptomy a ani neonemocní, ale jsou pouhými přenašeči této poruchy. Přenášejí mutaci dále na své potomstvo, kde se může projevit, anebo zůstane skrytá. Jestliže je pozornost věnována skryté nemoci a klade se na ni důraz, pak se musí brát autozomálně dominantní typ dědičnosti (Godiksen a kol. 2011).
18
Jen pro zajímavost, tato nemoc se také vyskytuje u lidí. Lidská HCM musí být spojena jednou nebo více mutacemi v minimálně 11 sarkomérových genech, aby člověk měl symptomy této nemoci. Z těchto 11 srdečních sarkomérových genů je osm, které má i kočka. Tyto geny způsobily onemocnění u 14 koček z pěti různých plemen. Vědci nezjistili, zda všechny nové mutace zapříčiňují různé nemoci těchto genů. Mezi sarkomérové geny patří: MYH7, MYBPC3, TNNT, TNNI3, TPM1, MYL2, MYL3 a ACTC. Veškeré vypsané geny jsou považovány za kandidáty pro onemocnění HCM u koček. V této části o Hypertrofické kardiomyopatii se píše o konkrétním genu, který byl studován a tím byl MYBPC3 (Godiksen a kol. 2011).
3.5.1.6 Nejednoznačné kočky Jak se již zmiňovalo, ve výsledcích se vyskytla skupina koček, které se nepřiřadili do skupiny pozitivních k HCM a negativních. Kategorie se označila jako nejednoznačné kočky. Těchto jedinců bylo příliš a dosahovaly vysokých počtů. Do kategorie se přiradili, když kočky měly normální tloušťku stěny, méně jak 5,5 mm, a papilární hypertrofii svalů. Dále sem zařadily jedince, u kterých se jevilo srdce na nemoc HCM na echokardiografickém přístroji, ale bez výrazného projevu je nemohli zařadit do skupiny HCM pozitivní (Godiksen a kol. 2011).
3.5.1.7 Výsledné hodnoty Samice i samci, kteří neměli Hypertrofickou kardiomyopatii, měli tloušťku myokardu méně jak 5 mm. Tato horní hranice byla navržena v souladu se studií na HCM u Mainských Mývalích koček. Navrhovala se i hranice 6 - 5,5 mm, ale to už mohlo způsobovat nepřesné pozitivní výsledky. Hranice zůstala na 5 mm, protože tři z 26 koček nejednoznačných koček se pohybovaly v rozmezí tloušťky stěny 5 - 5,5 mm (Godiksen a kol. 2011).
3.5.1.8 Výsledky studie Jenda třetina koček ve skupině byly kocouři a u nich se výrazně projevila nemoc HCM. Proto lze říci, že se hypertrofická kardiomyopatie vyskytuje častěji u samců, než u samic (Godiksen a kol. 2011).
19
Pokud se objevila nemoc HCM u heterozygotních koček, tak A31P srdečního myozinu vázající protein C související s onemocněním se málo vyskytuje u mladých koček. U homozygotních jedinců srdeční myozin vázající protein C lze jenom popisovat u 43% případů HCM Mainských Mývalích koček. Proto by měly probíhat další studie na nemoci v genech, i v genu sarkoméry. Důležité je, aby chovatelé a majitelé znali genotypový stav zvířete a tímto aby byli informováni o doporučení v chovu (Godiksen a kol. 2011).
3.5.2 Polycystické onemocnění ledvin Nemoc patří mezi další dědičná onemocnění, která patří mezi nejběžnější choroby (Shelton, Helmrich 2006). Vyskytuje se jak u domácích, tak i u ušlechtilých koček. Také se objevuje u jiných zvířat i lidí (Verhallen 2004). Kočka se využívá jako efektivní model pro spoustu dědičných onemocnění, která jsou ve většině shodná s lidskými. Pro zajímavost, dnes je zjištěno kolem třiceti dědičných nemocí. Právě polycystické onemocnění ledvin patří mezi těchto třicet nemocí (Young a kol. 2004). Porucha se dědí dominantně a postihuje jediný gen, který se značí PKD1. Proto pokud chovatelé zjistí, že mají tuto poruchu, tak daného jedince nepoužijí do chovu a nemoc se nebude dále rozšiřovat v populacích (Verhallen 2004). Díky těmto chovatelům, které si hlídají své chovy, nechávají své kočky testovat na PKD a pozitivní jedince dále nepoužívají v rozmnožování. Dnes je celosvětově pozitivních Perských koček kolem 30 - 38%. PKD je zkratka z anglického názvu polycystické onemocnění ledvin Polycystic kidney disease (Lyons 2010). Pokud jsou zvířata touto chorobou postižena, tak se to může pomocí ultrazvuku zjistit, jestli trpí tímto onemocněním nebo ne. Ale opět je zde věková hranice, kdy nemoc můžeme odhalit. Zjistitelná je již v 6 - 8 týdnu věku, ale s větší úspěšností odhalení se přiklání k desátému měsíci věku (Lyons 2010). Opět vyšetření ultrazvukem musí provést veterinář s oprávněním nebo se také může chovatel obrátit na specializované kliniky, které mají vhodné přístroje a materiál na toto onemocnění (Verhallen 2008). Pro porovnání jsou v příloze č. 5 obrázky, kde jsou zdravé a postižené ledviny anatomicky a z ultrazvukového vyšetření.
20
Na chromozomu E3 leží gen PKD1, který způsobuje polycystické onemocnění ledvin, ale nemusí to znamenat, že PKD1 gen je jediný v této oblasti, který může způsobit tuto chorobu. Je zjištěno, že tento gen leží telomericky ke konkrétnímu markeru (Young a kol. 2004). Jak u předchozího onemocnění hypertrofické kardiomyopatie terapie neexistuje. Vždy končí smrtí. Pro zmírnění bolesti a prodloužení života lze dosáhnout speciální dietou. Dieta nebude ledviny tak zatěžovat, jako normální běžná strava (Verhallen 2004). Také je možné postižené kočce podávat vhodné léky, ale nedojde s nimi k úplnému vyléčení, pouze ke zlepšení zdravotního stavu (Verhallen 2008). Celkově toto onemocnění má vážná zdravotní rizika a považuje se za velmi nákladnou pro chovatele (Young a kol. 2004).
3.5.2.1 Příznaky Hlavním symptomem, který zjistíme z ultrazvuku, jsou cysty, které se vyskytují v ledvinách. Stačí pouze jedna cysta a ledviny už přestávají správně fungovat, jak by měly (Verhallen 2004). Toto onemocnění postihuje především obě ledviny (Verhallen 2008). Pokud se objeví příznak nadměrné pití, a tím pádem i nadměrné močení, nemusí vždy znamenat, že trpí tímto onemocněním, ale zahrnují se mezi symptomy PKD (Verhallen 2008). Příčina, která ovlivňuje zhoršený zdravotní stav je věk. Na něm závisí u postiženého jedince, jak vážně se sníží funkčnost ledvin a jejich celkový zhoršený anatomický stav (Shelton, Helmrich 2006). Projevy prvotních příznaků začínají mezi třemi až deseti lety. Takže dalo by se říci, že průměr pro objevení symptomů je sedm let (Shelton, Helmrich 2006).
3.5.2.2 Doplňující informace k PKD Analýza v 7 rozšířených populací Perských koček na PKD bylo objeveno 43 mikrosatelitů. Mikrosatelit je krátké tandemové opakování nukleotidových motivů. Alela pro tyto mikrosatelity byla stejná u všech zjištěných pozitivních koček na PKD (Young a kol. 2004).
21
3.5.2.3 Studie PKD V této studii bylo zkoumáno celkem 738 jedinců. Z toho 413 Perských plemen na pozitivní či negativní stav polycystického onemocnění ledvin. Dalších 325 koček ze sedmi rodin byly použity ve vazbové analýze a také byly diagnostikované na toto onemocnění (Young a kol. 2004). K počátečnímu odhalování dědičného onemocnění ledvin se používali dva ultrazvukové přístroje. Pro lepší výsledky byly ledviny zobrazovány na obou přístrojích. I pro lepší diagnostikování prováděly vyšetření na PKD dva kvalifikovaní radiologové. Názvy přístrojů, kterými je možno provést vyšetření kočky, jsou Acuson 128 a ATL HDI 5 000 (Young a kol. 2004). Jako pozitivní jedince diagnostikovali, kdy byly zjištěny více jak jedna cysta v jedné ledvině nebo při jedné cystě v obou ledvinách. Konečná diagnóza na pozitivní či negativní stav PKD musí být stanovena v osmi měsících věku. Pokud je jedinec považován za negativního vůči nemoci v tomto věku, tak je znova vyšetřen v jednom roce života. Až poté, jestli se potvrdí stav jedince na podruhé, tak už je skutečně považován za negativního jedince a nemusí být dále vyšetřován (Young a kol. 2004). Pokud kočky nedosahovaly osmého měsíce věku a byly považované za negativní, nebyly v analýze započítány. Jestli vyšetření prokázalo pozitivní stav jedince a nedosahovali této hranice věku, započítali se do výzkumu (Young a kol. 2004). Dále studie potřebovali znát genotyp, proto byly odebrány vzorky krve a DNA byla extrahována. Poté veškeré vzorky byly naředěny na stanovení genotypu (Young a kol. 2004).
3.5.2.4 Hodnoty alel Vazbová analýza mezi mikrosatelitním genotypem a nákazovým stavem byla určena pomocí softwarového programu Linkage. Frekvence alel byla zjišťována u nepříbuzných jedinců v každé rodině. Po následné analýze byly zjištěny hodnoty frekvence nemoci. Postižená alela má frekvenci 0,4 a zdravá alela 0,6 (Young a kol. 2004).
22
3.5.2.5 Výsledky studie Ze skupiny, která představuje 413 jedinců (Perských plemen), bylo 162 pozitivních koček na polycystické onemocnění ledvin a 251 negativních. Z druhé skupiny z 325 koček (ze sedmi rodin), bylo pozitivních jedinců na PKD 127, 128 koček bylo negativních a zbylých 70 koček mělo stav neznámé nemoci. U těchto 70 jedinců nebyly výsledky k dispozici. K tomu tato skupina při rozdělení na pohlaví obsahovala 123 samic a 202 samců (Young a kol. 2004). Ve výzkumu byl také lokalizován gen PKD2 dvěma markery. Ale veškeré výsledky ukazují, že u tohoto genu v obklopující oblasti nebyla nalezena žádná mutace, která by způsobovala polycystické onemocnění ledvin. I když to může být nepravděpodobné, ale může se v budoucích rodinách objevit mutace ke genu PKD2, která bude projevovat již zmíněné dědičné onemocnění. Proto lze říci, že PKD1 gen je jediný známý gen, na který působí mutace a má za následek polycystické onemocnění ledvin (Young a kol. 2004). Mezi nejčastěji postižené kočky PKD jsou Perská a jejich příbuzná plemena (Shelton, Helmrich 2006). Mezi příbuzná plemena řadíme exotické krátkosrsté a himalájské kočky (Lyons 2010).
3.5.3 Spinální svalová atrofie Spinální svalová atrofie je vyznačena postupným ubýváním svalstva. Působí na míšní neurony, které odumírají, pokud je kočka postižena touto poruchou. Dále se zahrnuje mezi geneticky recesivní příčiny (Shelton, Helmrich 2006). Mutace ovlivňuje na chromozomu s označením A1 dva geny a tím způsobuje spinální svalovou atrofii. Jestliže bude chtít chovatel vyšetření, tak DNA test existuje pro potvrzení na pozitivitu či negativitu k tomuto dědičnému onemocnění (Shelton, Helmrich 2006). Opět kočka je modelem pro tuto nemoc, která se podobá lidskému onemocnění spinální svalové atrofii typu III. Proto bylo třeba znát celý genom kočky, aby zjistili, jak je silné propojení kočičí spinální svalové atrofii ze srovnávacích mapujících zdrojů (Fyfe a kol. 2006). Dospělé kočky netrpí, tak výraznou bolestí a dožívají se klidného, spokojeného dlouhého života (Shelton, Helmrich 2006).
23
3.5.3.1 Příznaky K prvním symptomům dochází u kočky již v mladém věku života, pokud ztratí několik neuronů. Vede k celkové slabosti a k úbytku živé tkáně, což se týká především svalů. Příznaky se odhalují ve třech až čtyřech měsících věku (Shelton, Helmrich 2006). Od třech měsíců můžeme zjistit kosterní svalovou atrofii pomocí histologie (Fyfe a kol. 2006). Jestliže jsou koťat postižená touto chorobou, vyvíjí se u nich kymácející chůze a mají znatelný vybočený pohyb. Také je na jedinci znát jak ubývá svalová hmota (Shelton, Helmrich 2006). Existují různé formy, které se liší mezi sebou klinickou závažností. U mladých koťat může způsobovat smrt, ale pokud se dožijí dospělosti, může mít pouze mírné oslabení těla. Pokud jedinci mají nemoc, tak dochází u všech klinických forem k zeslabení motorických neuronů míchy (Fyfe a kol. 2006).
3.5.3.2 Studie Z prvotních studií již zjistili kandidátní gen pro spinální svalovou atrofii. Gen se označuje LIX1. Právě tento gen působí na centrální nervový systém, konkrétně na páteřní motorické neurony (Fyfe a kol. 2006). V konkrétním výzkumu u 97 % jedinců proběhla jeho genová přeměna, genová delece nebo byly vytvořeny další jiné mutace. U zbývajících 3 % jedinců se nepodařilo žádnou mutaci určit, protože se ji ani nepodařilo najít (Fyfe a kol. 2006).
3.5.3.3 Výsledky Gen LIX1 způsobuje ubývání svalstva právě tím, jak ovlivňuje páteřní motorické neurony. Dalším genem, který způsobuje spinální svalovou atrofii je LNPEP, který byl objeven při určování nových informací o této chorobě u koček (Fyfe a kol. 2006). Ve výzkumu bylo odhaleno 31 postižených koček, které byly homozygotní při deleci alely. Dalších 28 jedinců byly přenašeči a ty zařadili mezi heterozygotní pro tuto nemoc (Fyfe a kol. 2006). Prováděli další vyšetření, který gen působí na jakou oblast. Gen LIX1 působí převážně v centrální nervové soustavě, ale hlavně ovlivňuje míchu. Druhý gen LNPEP široce působí, ale nejsilnější vliv má na brzlík, slezinu, srdce a nadledvinky. Přesto 24
LIX1 má důležitější a vyšší vliv na míchu než druhý popisovaný gen (Fyfe a kol. 2006). Spinální svalová atrofie se vyskytuje především u plemene Mainské Mývalí kočky (Shelton, Helmrich 2006).
3.6 Genetické aspekty Genetické aspekty ovlivňují přítomnost a vážnost klinického onemocnění a jeho vyjádření. Proto mutaci, která způsobuje onemocnění či jinou vlastnost nemusí vždy 100% pronikat a nemusí vždy působit klinicky (Lyons 2010). Rozdělení: Neúplné pronikání, Počátek věku, Proměnný výraz, Heterogenita nemoci, Genetická testovací přesnost, Nepřesná klinická diagnóza (Lyons 2010). a) Neúplné pronikání: Stručně to znamená extrémní proměnna výrazu. Genetické, biologické a environmentální vzájemné ovlivňování úzce souvisí k celkovému vzhledu a zdraví jedince a jeho orgánů. Také záleží na ovlivňování pronikání citlivost klinických diagnostik. Například nemoc HCM u echokardiografie. Tento přístroj se může považovat za necitlivý pro odhalování mírných forem HCM. U koček s mírnými symptomy přístroj odhalí, že má srdeční poruchu. Důležitá je i odborná znalost onemocnění, aby přesně diagnostikovali správnou formu (Lyons 2010). b) Počátek věku: Pronikavost mutace je závislá také na věku, jako i na dalších ukazatelích. Jednotlivé nemoci mají rozdílnou věkovou hranici při projevení prvotních příznaků. Můžou se projevit, jak u mladých jedinců, tak i u dospělých. Pokud se setkají u jedince dvě kopie velmi rizikové mutace, dojde k projevení symptomů dříve (nemoci objevující se u dospělých jedinců se objeví u mladých) a nemoc bude kritická (Lyons 2010). c) Proměnný výraz: Opět rozdílnost je u jedinců, kteří mají různé množství proměnného výrazu u nemoci a vlastností. Jako příklad můžeme uvést, kdy kočka má mutaci a na zbarvení použijeme modrý roztok, tak ne u všech nemusí vždy zůstat barva stejná. Také má vliv prostředí, ve kterém žije jedinec, při celkovém projevu vlastnosti či nemoci. Při porovnání nemoci HCM (Hypertrofická kardiomyopatie) jde o levou 25
ventrikulární tloušťku stěny, kde kočka může mít silnou, střední a mírnou formu tohoto onemocnění. Některé kočky s prudkou formou HCM projeví své klinické symptomy v plném rozsahu, ale existují jedinci, kteří mohou náhle zemřít. Další příklad u nemoci PKD (Polycystické onemocnění ledvin) u koček, je že mohou mít málo cyst na ledvinách, ale přitom nepodlehnou ledvinovému selhání. Jiní jedinci mají prudkou a rychlou formu a podlehnou selhání ledvin již v brzkém věku zvířete (Lyons 2010). d) Heterogenita nemoci: Pokud působí více mutací v jednom genu, nebo mutace v jiných genech, ale zároveň spolu souvisejících, způsobuje stejné onemocnění. Například existují dvě mutace, které způsobují HCM onemocnění u dvou plemen koček. Mutace A31P u Mainské Mývalí kočky a mutace R820W u Ragdoll kočky. Obě změny působí na zmutovaný gen srdečního myozinu vázající protein C. Pro zajímavost, toto stejné onemocnění u lidí má přes 1 000 mutací a jsou známé u deseti genů. Další chovy u různých plemen, např. Bengálská, Sibiřská, Devon Rex a Sfynx, mají či nemají nízkou převahu mutace A31P nebo R820W. Kromě nemoci jsou také různorodé vlastnosti, jako je dlouhá srst u koček (Lyons 2010). e) Genetická testovací přesnost: Laboratoře, kde testují vzorky na genetická onemocnění či vlastnosti, mají různé metody, jak zjistit konkrétní mutaci. Pokud se naleznou chyby v genetických vzorcích, mohou vést k nepřesným výsledkům DNA. Jedna z nejdražších analýz vede k přímému pořadí DNA a je považována za nejvíce pevnou metodu. Byla objevena chyba v genetických testech, kterou si uvědomují všechny laboratoře. K DNA sekvenci se váže specifická mutace a nedůležité mutace se vážou u jedince v oblasti základu, kde způsobují malé či žádné rozšíření jedné nebo více projevům genu. Stav se nazývá jako alelické odpadávání (Lyons 2010). Laboratoře při PCR dá základy na jiné lokality, kde se mutace vyskytuje. Takto se snaží snížit výskyt alelického odpadávání (Lyons 2010). Existují i jiné metody, které mají výhody v různých vlastnostech přístroje. Polymerázová řetězová reakce (PCR metoda), která se již zmiňovala a polymorfismus délky restrikčních fragmentů (RFLP). Dále metody mají různou citlivost a specifika. Laboratoře mají lepší podmínky a také přístroje, se kterými kontrolují DNA na onemocnění či jiné vlastnosti způsobené mutací, proto veterináři budou potřebovat s nimi spolupracovat (Lyons 2010). 26
f) Nepřesná klinická diagnóza: Nejběžněji používanou metodou na vyšetření srdečního onemocnění je známá echokardiografie u koček. Ne všichni kardiologové mají shodné definice pro hypertrofickou kardiomyopatii, takže jsou tam obtíže se vzájemným vztahem genetických testových výsledků s echokardiografickou zprávou, hlavně když jsou ve zprávě obsaženy detaily. Proto se většina lékařů liší v závěrečném výsledku chorobného stavu (Lyons 2010). Ke konečným a pravdivým výsledkům rizikových mutací je důležité porovnávat u koček diagnostické procedury a genetické testy. Dále chce následovat kočky přes jejich život a sledovat jejich mutace. Studie určili vyšší i nižší rizika u jiných populací koček a měli velké hodnoty ke společenství. Úspěšná studia jsou vedena ke spoluprácí chovatelů a jejich nadšení, aby mohli pomoci naleznout další mutace a jak jimi předejít (Lyons 2010).
3.7 Genetické testy Genetické testy se počítají za nejdůležitější nástroj na stanovení diagnózy pro veterináře, chovatele a majitele. Tyto přístroje nejsou vždy stoprocentně spolehlivé (Lyons 2010). Laboratoře zjišťují, jaký gen způsobuje specifické onemocnění nebo vlastnost. Jak gen určí, tak ho zapíše na genetickém testu a poskytne pro veřejnost. Dnes je velice známý genetický test na Polycystické onemocnění ledvin u koček, který vykonávají skoro všechny laboratoře s těmito možnostmi a technickými výhodami. Kvůli nedostatku znalostí vývoje plemen kočky, hlavně hybridních plemen, se bere ohled na vysokou citlivost genetických testů. Dnes známe mnoho genetických mutací u kočky (viz. Tabulka 3), které jsou zveřejňovány, a zda jsou přítomny, a nacházíme je pomocí genetických testů (Lyons 2010).
27
Tabulka 3: Onemocnění (Lyons 2010) Onemocnění a vlastnosti
Projev
Aguti
Zbarvení
Jantarová
Varianta hnědého zbarvení
Hnědá
Světlé i tmavé zbarvení
Barevný
Barmské a siamské barevné kresby; albín
Dilution
Černošedá až modrá a oranžová až krémová
Rukavice
Bílé nohy
Bez srsti
Chybí srst
Dlouhá srst
Dlouhosrstá
Kudrnatá srst
Kadeřavý typ srsti
Skupina krve AB
Rozhoduje typ B
Gangliosidóza (GM1, GM2)
Porucha při ukládání lipidů
Onemocnění glykogenu typu 4
Porucha ukládání glykogenu
Hypertrofická kardiomyopatie
Srdeční onemocnění
Progresivní retinální atrofie
Slepota
Polycystické onemocnění ledvin
Ledvinové cysty
Pyruvátový nedostatek kinázy
Hemolytická anémie
Spinální svalová atrofie
Svalová atrofie
Většina onemocnění jsou spojena vždy s konkrétními plemeny. I když jsou povolena plemena ke křížení s jinými kočkami, tak se provádí i nezákonné rozmnožování za účelem zušlechtit vlastnosti jiného plemene. Například Siamská a Perská kočka mají sami mnoho z ostatních plemen, které ovlivnily jejich vlastnosti. Proto jak se mezi sebou křížili, byla mutace objevena u více než jednoho plemene. Také je třeba zmínit, že se kočky chovají po celém světě a pravidla chovu a křížení nejsou stejné. Například Mezinárodní kočičí svaz (International Cat Association) ve Spojených Státech Amerických mají křížení přijatelné a na druhé straně je Kočičí chovatelský svaz (Cat Fanciers' Association), kde se považuje za nepřijatelné (Lyons 2010). Příčina ze selhání ledvin není pouze jen jedna, ale i několik a také není přímo řečeno, že je způsobená Polycystickým onemocněním ledvin. Stejné je to u Hypertrofické
28
kardiomyopatie, kde kočky mají různé typy srdečního onemocnění. Ale u této nemoci nemusí být způsobena stejnou mutací, jak je již uvedeno v této práci (Lyons 2010). Testovací laboratoře potřebují znát jak příznaky koček, tak i jejich genetiku. Jeden gen Tyrozináza se vyskytuje u Siamských koček, který může způsobovat mutaci v sekvenci proteinu. Aminokyseliny se vyskytují v různých pozicích v sekvenci a odlišují se mezi druhy. Velký rozdíl je mezi kočkou a člověkem, než mezi kočkou a psem. Kočka a pes mají k sobě blíže vůči evoluční historii (Lyons 2010). Existuje jednoduchá mutace u koček, která způsobuje citlivost teploty na protein. Změna glycinu na arginin. Tento protein produkuje melanin, který působí v určitých oblastech, kde tělesná teplota je nižší. U koček hlavně na obličeji, uších, tlapkách a ocasu (Lyons 2010). Sekvence proteinu spojuje 3 nukleotidy a tvoří spolu kód pro jednu aminokyselinu. DNA je tvořena čtyřmi nukleotidy, proto je sekvence delší než sekvence proteinu. Mezi čtyři nukleotidy zahrnujeme: adenin (A), guanin (G), cytosin (C) a thymin (T). Mutace může vzniknout, když se umístí mezi nukleotidy (Lyons 2010).
3.7.1 Tichá mutace Tichá se nazývá, že nemá vliv na protein. Pro srovnání jestli jsou nukleotidy CCT a z nich se přemění na CCC, takže thymin (T) je nahrazen cytosinem (C), není změna upravena na aminokyselinu. CCC kóduje prolin (Lyons 2010). Pokud mutace neprovede změnu množství, která představuje strukturu proteinu, nebude mít žádný výsledek na fenotyp nebo zdraví. V genetických testech obvykle může způsobit velký zmatek. Většina laboratoří jsou ve spojení s chovateli, a proto mají přepracovaný test, aby mohli správně vysvětlit tuto změnu (Lyons 2010). Pro lepší uvedení je zde konkrétní příklad. Sibiřská kočka z Itálie. Má žluté oči a barva srsti byla dominantní bílá. Pro genetické testování byla vybrána, kvůli zásadnímu určení barvy srsti alel. Genetický test vyhodnotil kočku jako homozygotní pro popsanou mutaci. Pokud je homozygotní, tak by měla mít modré oči a nebude brána v potaz dominantní bílá barva srsti. Toto je specifické pro tichou mutaci (Lyons 2010). Další příklad tiché mutace je uveden v příloze č. 6.
29
3.8 Genetické laboratoře Laboratoře se snaží, co nejvíce vyjít svým zákazníkům, jak vůči službám, tak i jejich nákladům. Dnes existuje mnoho technologií, ne však všechny jsou považovány za vhodné pro genetické testy. Povoluje se vyšší kapacita vzorků i vykonávat jeden či více genetických testů v jednom vzorku. Tímto se snižují náklady i pracovní síla. Všechny laboratoře se snaží nabízet co nejvíce testů, na které mají prostředky, a pro co nejvíce daných druhů. I když existuje několik genetických testů, tak mají velké nevýhody ve vědeckých podkladech. Usiluje se, aby každý genetický test byl uveřejněn a poskytl by statistiku pro přesnost, která mutace souvisí s jakou chorobou či vlastností u určitých plemen a populací (Lyons 2010). Objevy vědců a univerzit mohou být chráněny licencemi nebo patenty, aby neposkytovali údaje pro konkurenci. Prozatím jsou patentované testy na HCM, PKD a mutaci Tyrozinázu, kde se objevila u Siamských a Barmských koček. I v genetických testech je nevhodné porušovat patentované výzkumy (Lyons 2010).
30
4 VÝSLEDKY A DISKUZE U některých plemen koček je většina onemocnění, která jsou dědičná, už zjištěna i na který gen mutace působí. Další jedinci, kteří trpí mutací a nejsou o ni dostačující informace, tak jsou prozatím zkoumány v různých výzkumech. Výzkumy se buď provádějí ve výzkumných laboratořích, nebo existují university, které se také touto problematikou zabývají a mohou poskytovat své výsledky pro další studie mutací. V následující tabulce 4 jsou uvedeny informace o prozkoumaných dědičných onemocnění, u kterých plemen se vyskytují, na který konkrétní gen působí a označení mutace. Tabulka 4: Působení mutací (Lyons 2010) Dědičná onemocnění
Mutace
Gen
Plemena
Gangliosidóza GM1
G1457C
GBL1
Korat, Siamská kočka
Gangliosidóza GM2
15bp del (intron)
HEXB
Barmská kočka
Gangliosidóza GM2
C39del
HEXB
Korat kočka
Onemocnění ukládání
230bp ins 5' -
GBE1
Norská lesní kočka
glykogenu typu IV
6kb del
Hypertrofická
G93C
MYBPC
Mainská mývalí kočka
C2460T
MYBPC
Ragdoll
IVS50 + 9T>G
CEP290
Habešská kočka
n.546delC
CRX
Habešská kočka
C10063A
PKD1
Perská kočka
Pyruvátový nedostatek
13bp del v
PKLR
Habešská kočka
kinázy
exonu 6
Spinální svalová atrofie
140kb del,
LIXI - LNPEP
Mainská mývalí kočka
kardiomyopatie Hypertrofická kardiomyopatie Progresivní retinální atrofie Progresivní retinální atrofie Polycystické onemocnění ledvin
exony 4-6
31
Z této tabulky vyplívají výsledky, že se vyskytují stejná plemena v jiném typu onemocnění. Mainská mývalí kočka trpí převážně na dvě onemocnění, které se dědí, spinální svalová atrofie a hypertrofická kardiomyopatie. Habešskou kočku postihuje pyruvátový nedostatek kinázy a progresivní retinální atrofie. Perská kočka má potíže s polycystickým onemocněním ledvin. Ragdoll zase má problémy s hypertrofickou kardiomyopatií. U norské lesní kočky se vyskytuje onemocnění ukládání glykogenu typu IV. Korat má potíže s Gangliosidózou GM1 a GM2. GM2 postihuje i Barmskou kočku a GM1 také Siamskou. Následující tabulka obsahuje jiné mutace, které způsobují u domácích koček další nová dědičná onemocnění či stejná, která již byla uvedena v tabulce 4. Tabulka 5: Další mutace (Lyons 2010) Onemocnění
Mutace
Gen
Gangliosidóza GM2
invl1467-1491
HEXB
Gangliosidóza GM2
C667T
HEXB
Gangliosidóza GM2
del390-393
GM2A
Hemofilie B
G247A
F9
Hemofilie B
C1014T
F9
Hyperoxalurie
G>A I4
GRHPR
Nedostatek lipoproteinové lipázy
G1234A
LPL
Mannosidosis, alfa
del 1748-1751
LAMAN
Mukoliposidóza II
C2655T
GNPTA
Mukopolysacharidóza I
del 1047-1049
IDUA
Mukopolysacharidóza VI
T1427C
ARSB
Mukopolysacharidóza VI
G1558A
ARSB
Mukopolysacharidóza VII
A1052G
GUSB
Niemannova-Pickova nemoc typu C
G2864C
NPC
Polydaktylie
A479G
SHH
Polydaktylie
G257C, A481T
SHH
Vitamin D rezistentní rachitida
G223A, G731del
CYP27B1
Vitamin D rezistentní rachitida
G637T
CYP27B1
32
Je zajímavé, že na každé onemocnění připadá neuvěřitelné množství informací. Hlavně na ty, které jsou dnes známé a prověřené různými studiemi. Některé kočky jsou velice citlivé a náchylné na různá onemocnění. Ale jestli zdědí odchylku, tak pouze záleží, jestli se projeví, nebo jedinec zůstane pouhým přenašečem a bude dále rozšiřovat v populacích toto dědičné onemocnění. Studie nám poskytly genetické testy, kterými hodně zjistíme o našem domácím mazlíčkovi. Také zasluhuje naší pozornost technologie, která se musí vyvíjet společně se studií a je dnes na slušné úrovni. K dosažení dobrých výsledků je důležitá spolupráce mezi lidmi z laboratoří, veterináři a samozřejmě chovateli a majiteli koček. Bez nich by tyto dosažené výsledky nebyly.
33
5 ZÁVĚR Ve své bakalářské práci jsem se zaměřovala na dědičná onemocnění u koček. V celkovém výsledku jsem poukázala na všechny nemoci, které jsou způsobené mutací a mohou se vyskytnout u koček. Ne jenom nemoci jsou způsobené mutací, ale i odchylky, které se liší mezi jedinci například v barvě srsti a její délce. Pro odhalování mutací je třeba znát celý genom kočky, který je již odhalen. Dále je důležitá technika, která je v dnešní době dobře vyvinutá, ale musí obsahovat určité náležitosti, které jsou důležité k určování mutací. Rozepsala jsem pouze nemoci, které mají největší procento výskytu, jak u ušlechtilých koček, tak i u běžných domácích. Jako první zmiňované onemocnění je hypertrofická kardiomyopatie, která působí na gen srdečního myozinu vázáním proteinu C3. Tato mutace změní kodon 31 z alaninu na prolin. Pro zjištění zda kočka je pozitivní či negativní se používá echokardiografický přístroj. Tak jako každý přístroj má své výhody či nevýhody pro vyšetření. Tento přístroj nemůže určit diagnózu, pokud není srdce plně vyvinuté. Druhé onemocnění je polycystické onemocnění ledvin. Mutace tohoto onemocnění působí na gen nazývaným PKD1. Opět diagnóza lze stanovit pomocí ultrazvuku. Poslední popisované onemocnění v této práci je spinální svalová atrofie, která způsobuje mutaci na chromozomu A1. Výsledky potvrdili, že nejde jen o jediný gen, který způsobuje tuto poruchu, ale existují dva. Označení těchto genů je LIX1 a LNPEP. Existuje zde také DNA test, ale také nemoc se dá zjistit pomocí histologického vyšetření, nebo pouhými symptomy, které se již objevují kolem 5 měsíce věku. Nebýt majitelů a chovatelů koček, které poskytli jedince do studií, pro studování informací dědičných onemocnění, tak by věda neznala to, co ví dnes. Proto bylo a je důležitá spolupráce těchto lidí, aby co nejvíce odhalila a zamezila šíření těchto onemocnění. Některá jsou velice závažná a na další jedinci umírají, buď v brzkém věku, nebo při projevení posledních a zároveň nejhorších příznaků. Zásluhu mají seriózní chovatelé, kteří při zjištění choroby, dále tyto jedince nezařazují do chovů a nešíří ji v populacích. Také patří díky laboratořím, které nám mohou poskytovat genetické testy, při kterých zjistíme, zda je kočka postižena dědičným onemocněním.
34
Mé doporučení, pokud lidé mají čistokrevná plemena, a konkrétně ty, u kterých se onemocnění vyskytuje nejčastěji, a mají pro ni predispozice, ať nechávají své zvířecí miláčky testovat a takto zamezovat šíření dědičných onemocnění v populacích.
35
6 POUŽITÁ LITERATURA ALDERTON, David. Kočky. Vyd. 1. V Praze: Knižní klub, 2007, 256 s. Příroda v kostce. ISBN 978-80-242-1764-2. ENSEMBL, February 2014: Cat assembly and gene annotation. Databáze online [cit. 25. 03. 2014]. Dostupné na: http://www.ensembl.org. FYFE J. C., MENOTTI-RAYMOND M., DAVID V. A., BRICHTA L., SCHÄFFER A. A., AGARWALA R., MURPHY W. J., WEDEMEYER W. J., GREGORY B. L., BUZZELL B. G., DRUMMOND M. C., WIRTH B. a O'BRIEN S. J. An 140-kb deletion associated with feline spinal muscular atrophy implies an essential LIX1 function for motor neuron survival. Genome Research. 2006-08-09, vol. 16, issue 9, s. 1084-1090. DOI: 10.1101/gr.5268806. GODIKSEN et al.: Hypertrophic cardiomyopathy in young Maine Coon cats caused by the p.A31P cMyBP-C mutation - the clinical significance of having the mutation. Acta Veterinaria Scandinavica 2011 53:7. LYONS L. A. Feline Genetics: Clinical Applications and Genetic Testing. Top Companion
Anim
Med.
2010,
vol.
25,
issue
4,
s.
203-212.
DOI:10.1053/j.tcam.2010.09.002. MUSIL, Rudolf. Vznik, vývoj a vymírání savců. Vyd. 1. Praha: Academia, 1987, 291 s. O'BRIEN S. J., JOHNSON W., DRISCOLL C., PONTIUS J., PECON-SLATTERY J. a MENOTTI-RAYMOND M. State of cat genomics. Trends in Genetics. 2008, vol. 24, issue 6, s. 268-279. DOI: 10.1016/j.tig.2008.03.004. SHELTON L. a HELMRICH H. G. Heritable diseases and abnormalities in cats. The cat fanciers' association. 2006, s. 20. TAYLOR, David. Velká kniha o kočkách. Vyd. 3., V Euromedia Group 1. Překlad Luděk J Dobroruka. Praha: Euromedia Group, 2001, 191 s. ISBN 80-720-2801-4. VERHOEF-VERHALLEN, Esther. Britská kočka. 2. vyd. Překlad Jana Mračková. Čestlice: Rebo, 2008, 128 s. Rádce chovatele. ISBN 978-80-7234-938-8. VERHOEF-VERHALLEN, Esther. Velká encyklopedie koček. 1. vyd. Překlad Kateřina Vilímová. Čestlice: Rebo, 2004, 476 s. ISBN 80-723-4300-9. YOUNG A. E., BILLER D. S., HERRGESELL E. J., ROBERTS H. R. a LYONS L. A. Feline polycystic kidney disease is linked to the PKD1 region. Mammalian Genome. 2005, vol. 16, issue 1, s. 59-65. DOI: 10.1007/s00335-004-2412-2.
36
7 SEZNAM PŘÍLOH Příloha I: Kočka plavá (Obrázek č. 1: Kočka plavá) Příloha II: Kočka divoká (Obrázek č. 2: Kočka divoká) Příloha III: Mapa (Obrázek č. 3: Šíření kočky domácí po celém světě) Příloha IV: Onemocnění hypertrofická kardiomyopatie (Obrázek č. 4: Anatomie srdce zdravého a postiženého hypertrofickou kardiomyopatií, Obrázek č. 5: Echokardiografické vyšetření srdce zdravého (vlevo) a postiženého (vpravo) hypertrofickou kardiomyopatií, Obrázek č. 6: Poloha při vyšetření srdce) Příloha V: Polycystické onemocnění ledvin (Obrázek č. 7: Anatomicky ledviny vlevo postižená ledvina, vpravo zdravá ledvina, Obrázek č. 8: Zdravá ledvina ultrazvuk, Obrázek č. 9: Postižená ledvina PKD - cysty na ledvině) Příloha VI: Typ mutace (Obrázek č. 10: Tichá mutace)
37
PŘÍLOHY Příloha I: Kočka plavá
Obr. č. 1: Kočka plavá (Felidae Conservation Fund, 2013: African-Asian Wildcat. Databáze online [cit. 21. 04. 2014]. Dostupné na: http://www.felidaefund.org) Příloha II: Kočka divoká
Obr. č. 2: Kočka divoká (KANDR M., 2012: Další šelmy. Databáze online [cit. 16. 04. 2014]. Dostupné na: http://www.svet-selem.cz)
Příloha III: Mapa
Obr. č. 3: Šíření kočky domácí po celém světě (TAYLOR, David. Velká kniha o kočkách. Vyd. 3., V Euromedia Group 1. Překlad Luděk J Dobroruka. Praha: Euromedia Group, 2001, 191 s. ISBN 80-720-2801-4) Příloha IV: Onemocnění hypertrofická kardiomyopatie
Obr. č. 4: Anatomie srdce zdravého a postiženého hypertrofickou kardiomyopatií
(MVDr. BICEK J., 2010: Tromboembolismus u kočky I. Databáze online [cit. 16. 04. 2014]. Dostupné na: http://www.kocky-online.cz)
Obr. č. 5: Echokardiografické vyšetření srdce zdravého (vlevo) a postiženého (vpravo) hypertrofickou kardiomyopatií (Royal Veterinary College, 2014: CatScan - RVC Heart Screening Project. Databáze online [cit. 21. 04. 2014]. Dostupné na: http://www.rvc.ac.uk)
Obr. č. 6: Poloha při vyšetření srdce (Royal Veterinary College, 2014: CatScan - RVC Heart Screening Project. Databáze online [cit. 21. 04. 2014]. Dostupné na: http://www.rvc.ac.uk)
Příloha V: Polycystické onemocnění ledvin
Obr. č. 7: Anatomicky ledviny - vlevo postižená ledvina, vpravo zdravá ledvina (MedicineNet, Inc, 2014: Polycystic Kidney Disease (cont.). Databáze online [cit. 23. 04. 2014]. Dostupné na: http://www.medicinenet.com)
Obr. č. 8: Zdravá ledvina - ultrazvuk (CP LTD, 2014: Kidney Disease (Chronic Renal Failure). Databáze online [cit. 23. 04. 2014]. Dostupné na: http://www.lbah.com)
Obr. č. 9: Postižená ledvina PKD - cysty na ledvině (Samstewartrvaa, Quizlet LLC, 2014: Kidney. Databáze online [cit. 23. 04. 2014]. Dostupné na: http://quizlet.com/) Příloha VI: Typ mutace
Obr. č. 10: Tichá mutace (Biochemhelp.com, 2012: DNA mutations. Databáze online [cit. 16. 04. 2014]. Dostupné na: http://biochemhelp.com)
