Genetické základy zbarvení psů – síť veterinárních laboratoří Chance Bio

Jamie Freyerová pochází z Portlandu v Oregonu a v roce 2009 získala veterinární titul na Oregonské státní univerzitě. Po pěti letech práce ve veterinární medicíně pro malá zvířata v Portlandu přešla na pozici konzultační analytičky ve společnosti Wisdom Health™ (dříve Mars Veterinary). Studuje také medicínu exotických zvířat, chování zvířat a genetiku. Ráda pracuje se svými psy a soutěží ve sportech, které hodnotí agilitu, exponát plemene a pastevecké dovednosti.

Angela Hughesová
MVDr., PhDr., Wisdom Health™, Vancouver, WA, USA

Dr. Hughesová získala titul M.D. ve veterinární vědě se specializací na veterinární genetiku a dokončila doktorát z genetiky, než působila jako docentka klinického zaměření na Kalifornské univerzitě v Davisu. V současné době pracuje jako veterinární genetička ve společnosti Wisdom Health™, kde vyvinula metodu Optimal Selection™, novou testovací metodu pro stanovení genetické shody u psů pro chovné účely. Podílí se také na několika genetických studiích psů a koček a na probíhajícím vývoji testů Wisdom Panel® pro genetické poruchy, dědičnost a rodokmen. Její práce byly publikovány v několika vědeckých časopisech a napsala materiály do učebnic.

Znalosti lidstva v oblasti genetiky se v posledních letech výrazně rozšířily. V důsledku toho se zvýšily i možnosti genetického testování. Výhody pro veterináře se již začínají projevovat. To vysvětluje přehled současného stavu techniky od Dr. Freyera a Dr. Hughese.

Genetika se v současnosti rychle rozvíjí, proto je důležité začlenit genetické testování do veterinární praxe budoucnosti.

Výzkum rodokmenu může být užitečným nástrojem při výběru individuální léčby pro psy smíšených plemen, protože identifikace plemene na základě vzhledu může být zavádějící.

Z aktuálně dostupných metod genetického testování ve veterinární klinické praxi mohou být nejužitečnější následující: identifikace rodičovství, přímé testování mutací a analýza fenotypu.

Testování na genetická onemocnění je důležité jak u čistokrevných, tak u smíšených plemen zvířat a správné používání těchto testů může pomoci snížit riziko genetických onemocnění u domácích mazlíčků.

úvod

Většina lidí si z genetiky pamatuje jen Darwinovy galapágské pěnkavy a Mendelův vrásčitý hrášek. Rozsah lidských znalostí v oblasti genetiky se však od té doby značně rozšířil. Ve skutečnosti se lidé v této oblasti za posledních několik let naučili více než za předchozích sto let. Byly sekvenovány genomy nejběžnějších živočišných druhů, včetně lidí, psů, koček, koní, prasat, krav a myší. Díky novým přístrojům a přístrojům vědci získali spoustu dat o tom, jak se dědí různé individuální vlastnosti, ale i dědičná onemocnění. Tato zjištění také mění přístup veterinářů k pacientům. Například jen před několika desítkami let bylo zjištěno, že lék ivermektin způsobuje u některých kolií vážné vedlejší účinky. Molekulární příčinou tohoto jevu je známá malá delece v genu pro multilékovou rezistenci, která inhibuje funkci životně důležité pumpy zodpovědné za transport léčiv přes hematoencefalickou bariéru (2). Nyní je známo, že tato mutace je přítomna nejen u mnoha čistokrevných a smíšených psů, nejen u kolií, ale že ovlivňuje účinek mnoha léků, nejen ivermektinu (3). Tyto informace umožňují veterináři zlepšit úroveň péče a efektivitu léčby pacientů. Pochopení a využití pokroků v genetice umožňuje veterináři poskytovat pacientům komplexní péči a přesvědčovat majitele domácích mazlíčků o důležitosti této léčby. Umožňuje vybrat individuální léčebný plán pro každého pacienta, který se přizpůsobí nejen jeho věku a životním podmínkám, ale také jeho plemeni. Identifikace rizik specifických pro dané plemeno a úprava léčby pacienta podle plemene zlepšuje vztah mezi klientem a veterinářem a umožňuje včasnější diagnostiku patologií a provedení nezbytných lékařských zákroků. I když většina veterinářů nyní při rozhodování o léčbě nebo při rozhovorech s majiteli bere v úvahu rozdíly mezi plemeny, je důležité vytvořit program, který je jasný a předvídatelný a lze jej aplikovat na všechny členy daného plemene. Tuto otázku je třeba s klientem prodiskutovat na začátku jakékoli léčby, aby byl připraven a aby se vytvořil nejlepší léčebný plán, kterého se majitel domácího mazlíčka může držet. Dobře informovaní majitelé domácích mazlíčků s větší pravděpodobností navštěvují kliniku na pravidelné prohlídky, dodržují doporučení preventivní péče a dříve si všimnou, pokud jejich mazlíčci onemocní. I když je tento přístup k léčbě a péči specifický pro dané plemeno jednoznačně použitelný pro tu část pacientů, kterou jsou čistokrevní psi nebo kočky, lze tuto výhodu nyní rozšířit i na zvířata smíšených plemen. Testování DNA k určení přítomnosti čistokrevných předků v nedávném rodokmenu psů smíšených plemen je k dispozici již deset let a technologie se neustále zlepšuje. Na základě těchto informací může veterinář pomoci klientům lépe porozumět jejich psovi a vyvinout pro něj personalizovaný plán léčby a péče.

Fenotypy a genotypy

Ačkoli mnoho majitelů domácích mazlíčků a veterinářů věří, že dokáží s jistotou určit plemeno psa na základě vnějších znaků, jako je délka srsti, barva nebo jiné znaky, vztah mezi plemenem a fenotypovými (vzhledovými) znaky není tak intuitivní, jak by se mohlo zdát. Některé znaky se dědí jednoduchým dominantním/recesivním způsobem, zatímco jiné jsou polygenní nebo kombinací genů, což ztěžuje určení plemene, po kterém dané zvíře zdědilo daný znak. Dominantní znaky navíc mohou přetrvávat po mnoho generací v rodokmenu psa, protože jejich způsob dědičnosti je relativně snadno sledovatelný.

Existuje nespočet mylných představ o vzhledu zvířat. Například se často věří, že potomci krátkosrstého a dlouhosrstého psa by měli mít středně dlouhou srst; ve skutečnosti je téměř ve všech případech krátká srst dominantním znakem, takže potomci takového křížence budou mít nejčastěji krátkou srst. Dalším příkladem je přesvědčení, že určitý typ zbarvení (například mramorované nebo hnědé skvrny) je specifický pro určité plemeno; ve skutečnosti existuje asi dvacet plemen, která mohou vykazovat mramorované zbarvení, a mnoho dalších plemen, která mají hnědé skvrny.

Pravdou je, že psi smíšených plemen mohou mít předky, kteří vypadají zcela odlišně, a kombinace plemen, které se mohou zdát neobvyklé, jsou ve skutečnosti docela běžné.

Zde je několik příkladů, jak obtížné je odhadnout rodokmen psa pouze na základě vzhledu a jak mohou vypadat různí psi s podobnými předky. (Obrázky 1–3)Ve skutečnosti je identifikace plemene podle vzhledu mnohem obtížnější, než si mnoho lidí myslí. Výzkum ukázal, že taková identifikace je často nepřesná (4), takže na vizuální identifikaci plemene by se při důležitých lékařských rozhodnutích nemělo spoléhat. Aby bylo možné plně využít genetická data a informace o zdravotních charakteristikách specifických pro dané plemeno u čistokrevných i míšenců, musí mít veterináři a personál veterinárních klinik základní znalosti genetiky a být si vědom různých typů a možností genetického a fenotypového testování.

Obrázek 1. Pes vlevo byl identifikován jako kříženec labradora a ovčáka. Pes vpravo může mít také ovčácké nebo případně akitské předky. Ve skutečnosti jsou oba psi kříženci amerického stafordšírského teriéra a chow chow. Oba psi mají také společné některé dominantní znaky: krátkou srst, černé zbarvení a tmavou masku na obličeji.

Obrázek 2: Ačkoli se tito psi vzhledově velmi liší, oba jsou křížencem kokršpaněla a čivavy.

Obrázek 3: Tito psi (oba kříženci amerického stafordšírského teriéra a jorkšírského teriéra) vykazují znak zvaný vousy-obočí, což je charakteristika běžně se vyskytující u teriérů. Jedná se o dominantní znak, jehož projevení v psí linii často trvá mnoho generací, což ztěžuje vizuální identifikaci plemene. Pes vpravo také vykazuje znak zvaný chondrodysplázie, což je zkrácení končetin běžně pozorované u jorkšírských teriérů.

Barva psa je dána specifickou kombinací několika desítek genů a interakcí různých variant těchto genů – alel. Tyto geny jsou zodpovědné za regulaci syntézy pigmentů a distribuci pigmentů po srsti nebo těle psa. Bylo popsáno nejméně 20 genů, které ovlivňují expresi barev. K dnešnímu dni je u 5 z nich znám molekulární mechanismus fungování a byly identifikovány různé alely.

Locus E (prodloužení) – „distribuce barev“ – je zodpovědná za přítomnost a distribuci eumelaninové (tmavé) pigmentace. V lokusu E je známá recesivní mutace – alela e – která blokuje výskyt tmavé pigmentace. V homozygotním stavu – psi s jejím genotypem – nebude žádný tmavý (černý nebo hnědý) pigment a v důsledku toho bude pes červený (“recesivně červený”). Pod vlivem barevných modifikátorů může mít recesivní červená různé odstíny – jasně červená, krémová, citronová, meruňková, oranžová, světle žlutá atd. Alela e neovlivňuje pigmentaci kůže, barvu nosu a očí, takže recesivní červení psi (ee) mohou mít černou barvu kůže a nosu. U heterozygota je E dominantní nad e, proto bude mít pes s genotypem E tmavou barvu. Pes homozygotní pro alelu E (EE) je tmavý pes (černý nebo hnědý). Kromě toho existuje alela Em, která je zodpovědná za distribuci zbarvení eumelaninu na tváři psa a blokuje tmavou pigmentaci v jiných částech těla. Toto rozložení barev se nazývá „maska“. Alela Em je dominantní nad recesivní alelou e.

Locus B (hnědý) – „hnědá“ – je zodpovědná za přítomnost černého pigmentu za předpokladu, že je přítomna eumelaninová pigmentace (tedy u psů s E-genotypem). Alela B je zodpovědná za černou barvu srsti, recesivní alela b je zodpovědná za hnědou barvu srsti. B lokus ovlivňuje nejen barvu srsti, ale také pigmentaci kůže (například konečků prstů), nosu a barvu řas. Psi s genotypem BB a Bb mají černou srst a nos. Psi s genotypem bb mají hnědou barvu srsti a nosu (všechny odstíny hnědé – čokoládová, kávová, „červená“ u australského ovčáka, border kolie, bronzová u novofundlanďanů atd.). U psů s genotypem bude jeho barva červená (kvůli nedostatku eumelaninu), bez ohledu na genotyp v lokusu B.

Locus A (agouti) – aguti – je zodpovědná za distribuci pigmentu po srsti a různých částech těla psa. Agouti se projevuje na pozadí přítomnosti eumelaninu u psa (tedy alely E nebo Em). U psů s tímto genotypem tedy aguti neovlivňuje distribuci pigmentu a barva takových psů bude sytě červená.

Lokus A je reprezentován sérií více alel. Alela ay je žlutohnědá („jelen“) nebo sobolí. Vlasy jsou rozděleny do barevných zón – konec vlasů je černý, střed je červený, základ je bezbarvý. Odstín se pohybuje od téměř pevné světle béžové až po sobolí (mezi světlou vlnou jsou jednotlivé chloupky jednobarevné černé/hnědé barvy) v závislosti na šířce a umístění pigmentových zón. U německých dog a mopsů plavou (světle béžovou) barvu zajišťuje aguti (au-genotyp v kombinaci s alelami E – (plná béžová) nebo Em (béžová s maskou)). U některých jiných plemen (jezevčíci, francouzští buldočci) však může být světlá barva způsobena jak projevem alely au lokusu A, tak homozygotností pro recesivní alelu e (její genotyp). Alela aw – „divoký typ“ aguti – zónová šedá. Pigmenty na vlasech jsou rozmístěny v prstencových zónách: zóny s tmavou pigmentací, zóny s červenou pigmentací a zóny bez pigmentu. Na první pohled může tato barva vypadat šedě. Zónová šedá barva je typická např. pro malamuty, sibiřské husky, husky, kavkazské a středoasijské ovčáky, pepřovo-slané knírače, šedé německé ovčáky. Alela at – tříslová barva (černá nebo hnědá s pálením). U psů s genotypem atat jsou tříslové znaky jasně ohraničené podle barevného typu dobrmana. Toto zbarvení je typické pro mnoho plemen, kromě dobrmana: jezevčíci, rotvajleři, toy teriéři, bulteriéři a další. Trikolóra některých plemen (kolie, šeltie) je také příkladem tříslové barvy s přídavkem bílé (bílá barva je způsobena vlivem modifikačních genů). Alela a je recesivně černá. Plně černá barva (objevuje se pouze v homozygotním stavu – genotyp aa), běžná u černých německých ovčáků, vyskytuje se také u amerických eskymáků, samojedů atd. Nutno podotknout, že kromě „recesivní“ černé existuje ještě „dominantní“ černá, za jejíž projev je zodpovědný jiný lokus (lokus K), který u psa dosud nebyl identifikován.

Názory se zpravidla scvrkávají na následující pořadí dominance některých alel nad jinými: ay > aw > at > a. Někdy se diskutuje o míře dominance alel aguti (u některých alel se předpokládá neúplná dominance). Psi s genotypy ayau, ayaw, ayat budou mít plavou nebo sobolí barvu, awaw, awat, awa – zonulární šedá, atat, ata – tan, aa – plná černá (recesivní).

Locus D (ředění) – „zeslabení barvy“ – určuje intenzitu pigmentace. Alela D – zajišťuje rozvoj plné intenzity pigmentace. Alela d – vede k oslabení barvy. D>d.

Psi homozygotní pro recesivní alelu d (genotyp dd) se rodí vybělení a zůstávají vybělení po celý život. U tříslových psů je intenzita tmavé barvy znatelně snížena a oslabení intenzity tříslové barvy zůstává prakticky nepostřehnutelné, přestože lokus D ovlivňuje jak eumelanin (tmavý), tak feomelanin (červený). Černá barva (genotyp E-B-dd) zesvětlá na „modrou“ (charakteristické pro modré dogy, dobrmany atd.) a hnědá barva (genotyp E-bbdd) zesvětlá na „Isabella“ (Isabella-barevní italští chrti, Isabella dobrmani, teriéři atd.). Často se také zesvětlí nos a oči.

Pro některá plemena byl vyvinut test na určení alely d, např. B. Munsterland, Německá doga, Novofundlandský pes, u jiných plemen (dobrman, italský chrt, čau-čau, šarpej) lze také určit přenašeče; tato alela však u těchto plemen Zjevně existují i ​​jiné alely lokusu D odpovědné za zesvětlení barvy.