Лекции_по_генетике_для_собаководов. Курс лекций по генетике для собаководов л. А. Пасечник вступление
 Скачать 1.12 Mb.
|
|
2) Мутации, влияющие на рост костей черепа. Выделяют три основных градации: Мезокефалия или среднеголовость - умеренно длинный и широкий череп. Для собаки это формы близкие к волчьему и лайкоидному черепу. Брахицефалия или короткоголовость, особая форма головы с относительно слабым развитием продольного диаметра и большим поперечником из-за преждевременного закрытия венечного (коронарного) шва. Долихоцефалия, или скафоцефалия - узкий череп, вытянутый спереди назад. Развивается из-за слишком раннего окостенения стреловидного (саггитального) шва. Есть так называемый закон Вирхова, который гласит, что при преждевременном заращении костного шва происходит компенсаторный рост костей параллельно к его оси. 33 Но кроме этого у собак есть еще довольно-таки специфическая форма головы, распространенная у охотничьих пород – спаниелей, гончих, легавых. Возможно, такая форма вызвана преждевременным закрытием других швов, скорее всего боковых. Существует также характерная для всех той-пород округлая голова со слабо развитыми челюстями и это, скорее всего, следствие недостатка СТГ в организме, так как подобные изменения формы черепа наблюдаются в других породах, когда вдруг рождается щенок намного мельче, чем обычный представитель породы. Брахицефалия в кинологии традиционно связывается не сколько с широким черепом, столько с укороченной мордой. Но при закрытии коронарного шва морда должна укоротиться автоматически. Представьте себе череп лайки в виде латексной маски из магазина смешных ужасов. Коронарный шов проходит между лобной и теменной костью близко к линии ушей. Возьмем за края этого шва – это область скул, и растянем маску в ширину – длина черепной коробки уменьшится, ширина увеличится и на фронтальном срезе череп приобретет слегка округлую форму. Но также растянется в ширину и уменьшится в длину морда, хотя мы ее даже пальцем не коснулись. Заодно посмотрим и на то, как изменится форма глазницы – вместо овального косо расположенного отверстия получится круглое и прямо посаженное. Вот так одним легким движением мы трансформировали сложнейшую объемную конструкцию и изменили десятки характеристик, которые мы называем признаками. Но это еще не все, теперь сопоставим ширину черепа с шириной корпуса. Нельзя не заметить, что существует прямая зависимость одного от другого. Все брахицефальные собаки достаточно ширококостны и обладают объемной грудной клеткой. Мезоцефальные породы имеют нормостеническое телосложение, а у долихоцефалов вытянутое астеническое строение. Вот так- так – закрылся преждевременно один черепной шов и не только череп, но и всю собаку вдруг растянуло вширь или ввысь. Удивительно это будет до тех пор, пока мы будем оперировать сугубо медицинскими понятиями. С точки зрения молекулярной биологии заращение костного шва и компенсаторный рост костей параллельно к его оси означает изменения в факторах роста, задающих направление деления клеткам плоских костей черепа. Схематично можно изобразить в следующем виде. Рисунок 14 Есть исходная геометрическая фигура – круг. Для того чтобы в процессе роста круг сохранил свою форму, он должен расти равномерно по всем направлениям. Векторы силы, выполняющие в нашем случае роль факторов роста, должны быть равны (рис. 14, а). Теперь представим, что часть ФР, действующих в вертикальном направлении, вдруг поменяли пространственную ориентацию и стали стимулировать рост в горизонтальном направлении. Вместо круга получится овал, с 34 горизонтальной большой осью и малой вертикальной – аналог брахицефального черепа (рис. 14,б). Изменим ориентацию горизонтальных ФР и получим аналог долихоцефального черепа (рис. 14,в). Пока нельзя сказать каким образом ФР плоских костей черепа влияют на рост остальных костей скелета. Возможно самым непосредственным – это один и тот же ФР, присутствующих во всех костях и естественно, мутация в нем приведет к одинаковым изменениям в росте костной ткани. А может через ту самую круговую пороку факторов роста, когда изменение в одном белке должны обязательно либо быть поддержаны остальными белками, либо запрещены. Независимо от того, каким путем согласуются процессы роста плоских и трубчатых костей, результат, как говорится, налицо: не бывает собак с широкой массивной головой и легким астеническим телом, как не бывает и мощных крепышей с утонченной длинной головой. Также невозможно к широкой и короткой черепной части приставить длинную морду, а к долихоцефальному черепу укороченные челюсти. И это прекрасно доказывается примерами межпородных вязок собак принадлежащих к разным типам. Как и в случае с межразмерными вязками – получается некий усредненный тип. Но все же можно найти несколько примеров, на первый взгляд, не согласующихся с выстроенной закономерностью. Пример первый: ротвейлер и боксер имеют приблизительно одинаковые размеры, головы у ротвейлеров заметно шире, чем у боксеров, но при этом и телосложение гораздо мощнее, что пока вписывается в предложенную модель. Морда у ротвейлера коротковата, что также пока не опровергает теорию. Вот только у ротвейлера отсутствует характерная для боксера вздернутость морды, вызванная специфическим искривлением лицевых костей. В этом нет ничего удивительного, это означает лишь, что у боксеров, бульдогов, пекинесов и пр. наблюдается дезориентация ФР и в лицевых костях, что приводит к их деформации в процессе роста. Пример второй: японский хин имеет ярко выраженный брахицефальный череп, а тело либо нормостеническое, либо вообще – астеническое. Но если мы посмотрим на ширину черепной коробки хина, то отметим, что голова у него вовсе не так уж и широка. У собаки с обычной головой и с таким же точно телосложением, ширина черепа была бы соразмерной. По-видимому, у хинов отсутствует компенсаторный рост черепа в ширину при прекращении роста в длину. ФР не меняют направление, а вообще прекращают работать (рис. 14, г). Пример третий: бультерьер на массивном, широком теле носит достаточно длинную голову. Однако назвать такую голову долихоцефальной никак невозможно. Голова бультерьера достаточно широка, а, кроме того, еще и наблюдается аномальное разрастание лицевых костей в высоту. Достаточно специфическое сочетание нескольких «потерянных в пространстве» ФР. Но все же не на столько они оказались потеряны, чтобы совсем не сообразить, что под такую массивную голову нужно обязательно соответствующее тело, что и было с успехом реализовано остальными ФР. 3) Хондродистрофия (ахондроплазия, коротконогость) – нарушение роста трубчатых костей конечностей. Вызвана мутацией в рецептора фактора роста фибробластов - FGFR3, который отвечает на воздействие факторов роста и контролирует производство протеина на поверхности клеток хрящевой и костной тканей. Есть много коротконогих пород собак и по ряду косвенных признаков можно предположить, что это разные мутации. По крайней мере, коротконогость у такс явно не та, что у терьеров или пекинесов. Данная аномалия встречается не только у собак, но и у многих домашних и диких животных, а также и у человека. Притом у людей где-то в 85% случаев это все новые мутации, что указывает на исключительную неустойчивость данного гена. Можно не иметь в роду хондродистрофиков и родить младенца с такой аномалией. Справедливо это и для собак. Не так уж уникальны случаи, когда от нормальных длинноногих собак рождался щенок с хондродистрофией. Конечно, если в облике такого щенка замечены черты одной из коротконогих пород, то виновата тут не мутация, а владелец разиня. Но если щенок яркий представитель своей породы и лишь длина лап не соответствует норме, то, вне всякого сомнения – это генетическая мутация. 35 К счастью, эти мутации чаще всего доминантные, а значит можно уверенно полагать, что мутация произошла при формировании половой клетки или на ранней стадии эмбриогенеза, и родители не являются носителями неблагополучного гена в рецессиве. Но, на всякий случай, учитывая коварство и неустойчивость данного гена, следует обращать внимание – не родится ли далее по линиям обоих производителей еще раз такой же щенок. Это будет означать, что в породе возникла неприятная рецессивная мутация. 4) Бесшерстность – мутация в гене FOXI3 – фактор, контролирующий на эмбриональной стадии развитие клеток, из которых впоследствии формируются волосы и зубы. Так что FOXI3 одним выстрелом убивает сразу двух зайцев. Отсутствие зубов у голых собак это не следствие так называемого сцепленного наследования, когда два гена располагаются рядышком в хромосоме, а результат одной-единственной мутации в одном гене. И надо сказать спасибо, что эта мутация затрагивает лишь тот пул стволовых клеток, который превращается в зубы и шерсть. Да и то лишь у гетерозиготных особей. У гомозигот по мутантному аллелю нарушения эмбриогенеза настолько серьезные, что зародыши погибают. Исходя из этого, можно посоветовать тем заводчикам, которые все еще настойчиво пытаются «вывести» полнозубых голых китайских и мексиканских собак, направить энергию на решение реальных проблем. В крайнем случае, если уж так сильно хочется зубов, можно позаимствовать ген бесшерстности у американских голых терьеров. Это совершенно другая мутация, влияющая на какой-то другой белок, способный убить волосяной фолликул, но только лишь фолликул, а не другие клетки. Аналогичная мутация есть и у кошек – голые коты имеют полную зубную формулу. 5) Переразвитый кожный покров. Встречаются у бассетов, бладхаундов, шарпеев и др. По бассетам и бладхаундам пока сведений нет. Известна только причина, украшающая складками шарпеев - мутация в гене HAS2 (гиалуронат-синтаза). Гиалуронат-синтаза – белок клеточной мембраны, синтезирует гиалуроновую кислоту (ГК) – важнейший и интереснейший биополимер, входящий в состав многих тканей. В коже ГК принимает активное участие в регенерации ткани и стимулирует деление клеток кожного покрова. Будучи основой внеклеточного матрикса ГК поддерживает архитектуру тканей. Входит в состав стекловидного тела (глаз). Создает оболочку хрящевых клеток – хондроцитов. Главный компонент синовиальной жидкости суставов. Стоит перечитать список и сразу становится понятно, что муциноз кожи – это не сопутствующее заболевание шарпеев, а собственно то, что делает их шарпеями. Муциноз - отложение в коже муцина – желеподобного вещества, состоящего преимущественно из гиалуроновой кислоты. Избыток ГК как раз и создает складчатую кожу – породную особенность шарпеев. Также становится понятным, почему шарпеи склонны к отекам суставов и морды. И даже склонность к различным глазным заболеваниям: глаукома, смещение хрусталика, дисплазия сетчатки. HAS2 не двух зайцев подстрелил, а целое стадо. В свете этих данных борьба за чистоту породы от перечисленных заболеваний превращается в фарс. 6) Форма хвоста. Хвосты у собак демонстрируют богатое разнообразие форм: прямые (поленом или прутом); изогнутые (саблевидные, серповидные); с крючком на конце; кольцом, двойным кольцом, куцехвостость. Куцехвостость – уменьшение, искривление хвостовых позвонков, скорее всего связана с архитектурными генами hox12 и hox13, работающими в той части эмбриона, которая в дальнейшем станет хвостом. Это могут быть мутации и в самих этих генах, и в регулирующих их последовательностях. Остальные формы хвостов не связаны с изменением строения позвонков. Даже у собак, имеющих хвост кольцом, позвонки абсолютно нормальны. Изогнутость хвост приобретает из-за генетически обусловленных изменений в строении связочного аппарата хвостового отдела 36 позвоночника. Связки плотно спаяны с телами позвонков и их функция состоит в контроле диапазона, в котором разрешено сгибаться позвоночному столбу. Следует отличать индивидуальную особенность некоторых собак – слишком высоко нести хвост, причиной тому излишний тонус хвостовых мышц. 7) Форма ушей. Как бы ни странно это прозвучало, но уши у собак отличаются только по длине и плотности хрящевого полотна. Вне всякого сомнения – это признаки, напрямую зависящие от каких-то факторов роста. Постав ушей, так же как и глаз, зависит исключительно от формы черепа. Где слуховое отверстие в черепе – там и окажется ухо. Будет ли ухо стоячим или висячим зависит в первую очередь от постава. Слишком низко, намного ниже линии лба, посаженное ухо всегда будет висячим. Ему физически просто некуда подняться вверх, мешает череп. Уши, расположенные на линии лба или немного ниже будут стоячими или висячими в зависимости от размера уха и качества ушного хряща. Небольшое, высоко посаженное, но тонкое и мягкое ухо фокстерьера повиснет на основании хрящей. Имеющие достаточную плотность хряща, уши дога и добермана упадут исключительно по причине излишней длины. Если купировать уши щенкам этих пород, убрав излишек массы, то они запросто превратятся в стоячие. Остался еще один показатель – форма уха. Уши у собак бывают треугольные и закругленные, но форма зависит лишь от длины уха, а не от дополнительных факторов. Относительно короткое ухо всегда будет треугольным, по мере увеличения относительного размера уха, треугольник начинает терять симметричность и плавно переходит в закругленную, лопухообразную форму. Не бывает коротких лопухообразных ушек и не бывает слишком длинных заостренных треугольных ушей. Треугольники ушей отличаются между собой – равносторонние, равнобедренные. Форма треугольника зависит от ширины основания и высоты. Высоту определяют факторы роста, заставляющие клетки хрящевой ткани делиться с заданной интенсивностью, а вот ширина уха зависит от морфологических изменений височной кости (опять таки под воздействием ФР), на которой располагается ухо. Так называемое, полукруглое ухо чау-чау на самом деле имеет треугольную форму, просто при таком соотношении высоты треугольника и ширины его основания, ребра располагаются под острыми углами, и получается фигура похожая на полукруг. Стоит какому-то чау отрастить себе ушки подлиннее, как сразу же они превращаются в обычные треугольники. Требование стандарта к форме ушей, по сути своей является требованием к длине уха. Просто термин «излишне длинные» можно истолковать как угодно, а вот указание формы уха получается более надежным ограничителем злоупотреблений. 8) Тип шерстного покрова. У собак наблюдается великое разнообразие и по длине шерсти, и по жесткости, прямые и кудрявые, наличие или отсутствие подшерстка, характер оброслости по телу. На сегодняшний день известны три гена — RSPO2, FGF5 и KRT71, мутации в которых влияют на рост шерсти. От гена RSPO2 зависит, будет ли собака брудастой, вырастут ли у нее «усы» и «брови»; FGF5 отвечает за длину шерсти; KRT71 — за курчавость. Разнообразные комбинации их определяют около 95% типов собачьей шерсти. Белок R-spondin 2 (RSPO2) регулирует формирование органов энтодермального происхождения: кишечник, легкие, трахеи, а также и волосяные фолликулы. К счастью, мутация произошла не в кодирующем экзоне, а в интроне и собаки получили лишь бородку и усы, благополучно избежав серьезнейших пороков развития внутренних органов, что неизбежно происходит при более серьезных мутациях в RSPO2. Белок FGF5 еще один фактор роста фибробластов. Мутация в этом гене продляет фазу роста волос (анаген). Но не только на рост шерсти влияет данный протеин, он обнаруживается в различных тканях во время эмбрионального развития. Потому в тех породах, где существуют 37 длинношерстные и короткошерстные разновидности неизбежны некоторые отличия в экстерьере между ними. Экспертам и заводчикам следует это знать, не делить разновидности на «главную» и «второстепенную», «более породную» и «метисов», не требовать и не пытаться достигнуть полной идентичности собак с разными типами шерсти. Любопытно, что афганские борзые, обладающие особенно длинной шерстью, не имеют мутации в FGF5. Так что нас ждет обнаружение еще одного гена, влияющего на рост шерсти. Кудрявая шерсть у собак связана с изменением структуры кератиновых волокон, из которых состоят волосы. 9) Ридж. Специфический узор на спине у родезийских и тайских риджбеков получается благодаря дублированию длинного участка ДНК, на котором расположились 4 гена: FGF3, FGF4, FGF19, ORAOV1. Эти белки из семейства ФР регулируют в эмбриогенезе миграцию клеток нервного гребня. Также все эти белки связаны с канцерогенезом и относятся к группе онкогенов. Мы уже знаем, что увеличение копий генов усиливает экспрессию белка, в данном случае это приводит к нарушению развития эпидермиса вдоль хорды. При незначительных нарушениях меняется лишь пространственная ориентация волосяных фолликулов и шерсть начинает расти в нестандартном направлении. Между прочим, подобное встречается и у собак других пород, но в гораздо менее выраженной форме – маленькие в 1-3 см. риджи, и это не связано с вышеуказанной мутацией, скорее всего это мелкое нарушение в передвижении эктодермальных клеток в эмбриональном периоде. При более серьезных отклонениях происходит хаотичное и непредсказуемое перемещение клеток различных тканей, что вызывает крайне неприятную аномалию - дермоидный синус. Дермосинус представляет собой канал в коже, иногда доходящий до позвоночного столба. В полости дермосинуса встречаются волосы, жировая ткань, чешуйки эпидермиса. Доказано, что дермосинус не просто сопутствует риджу, но и частота его появления связана с экспрессией генов. У гомозиготных по вышеуказанной мутации особей вероятность образования синуса гораздо выше, чем у гетерозиготных. Дермоидный синус встречается и у собак без риджа, но в других породах это исключительно редкое явление. Удивляться этому не нужно – мало ли какие причины заставили группу стволовых клеток нарушить заданный маршрут и потеряться в дебрях организма. Бывают кисты и из других зародышевых листков, и даже сложные, состоящие из элементов всех трех видов экто-, эндо- и мезодермы, которые также никак не связаны с этой мутацией. 10) Окрас. Также является породообразующим признаком. Есть породы, особенно в группе гончих, которые отличаются одна от другой практически только одним окрасом. Мутаций, влияющих на окрас очень много, рассматривать их следует только в комплексе, потому нет возможности в рамках лекции подробно разобрать все эти гены и белки. Перечислю в общих чертах. Среди окрасообразующих, есть мутации влияющие на процесс миграции стволовых клеток предшественников меланоцитов; есть мутации в мембранных белках, в том числе и в рецепторах; есть мутации в белках воздействующих на рецепторы (лигандах); в транспортных белках, осуществляющих перенос как готовых пигментных гранул, так и компонентов для их изготовления; в белке полимеризаторе; в сигнальных белках. Вот, собственно, и все. На первый взгляд совсем не много, но если комбинировать все эти мутации в разных сочетаниях, то этого вполне хватит на создание нескольких сотен достаточно оригинальных пород. Лишь несколько породообразующих признаков являются следствием мутаций связанных с нарушениями эмбрионального развития. Остальные прямо или косвенно связаны с факторами роста. Даже мутация в HAS2. Гиалуронат-синтаза сама хоть и не относится к ФР, но управляющий сигнал получает непосредственно от факторов роста TGF-b и PDGF. 38 Ну и, поскольку уж речь зашла о факторах роста, то давайте попробуем порассуждать о том, как ФР могут повлиять на появление такой неприятной аномалии как дисплазия тазобедренного сустава (ДТС). О дисплазии на сегодняшний день написано несметное количество статей, проведено множество исследований. Известные кинологи и ветеринарные медики сходятся во мнении, что причин для развития ДТС может быть несколько: генетические мутации; гормональные нарушения; недоразвитые сухожилия и слабая мускулатура таза; прямой постав бедра; растянутый формат; высокая скорость роста и избыточный вес; несбалансированное питание; чрезмерные физические нагрузки; травмы; воспалительные заболевания суставов и пр. Трудно с этим не согласиться. Мутации в белках, связанных с кальциевым обменом в организме запросто могут привести к дисплазии. Гормоны, регулирующие кальциевый обмен тоже важные и нужные участники процесса. Любые механические воздействия на молодой не окостеневший сустав могут привести к разрушению хрящевой и костной тканей. Сустав методом фотосинтеза из воздуха не создашь, потому в миске щенка должен присутствовать полный набор «стройматериалов» для размножения клеток костной ткани. Все щенки рождаются со здоровыми суставами, и лишь к 12-18 месяцам развиваются отклонения от нормы, то есть изменение происходит в процессе роста, а кто заправляет всеми процессами роста в организме, мы уже знаем. Теперь обратимся к статистике по частоте ДТС в разных породах собак. К сожалению, нет возможности привести полный список, но он доступен всем пользователям интернета на сайте Ветеринарной Ортопедической Организации (OFA). Если вы просмотрите список от начала до конца, то согласитесь, что тяжелые ширококостные породы располагаются преимущественно в верхней части списка, к средине их становится все меньше, а в конце списка в основном обосновались, стройные и высоконогие породы. Позиции пород, на первый взгляд не вписывающихся в выявленную закономерность, можно объяснить исходя из многообразия причин вызывающих ДТС, например, три мелкие породы - английский бульдог, мопс и французский бульдог, не смотря на свой небольшой вес, относятся к «широким» брахицефальным породам, да еще и имеют практически вертикальное бедро, при котором головка бедра просто не может правильно расположиться в вертлужной впадине. Но есть в этом перечне и труднообъяснимые пункты - достаточно высокий процент дисплазии у всех сеттеров. Возможно, в этих породах решающими являются другие факторы из представленного. Даже в обнаруженной закономерности есть определенные нестыковки, почему-то у намного более крупных и тяжелых немецких догов процент нарушений гораздо ниже, чем у золотистых ретриверов или ротвейлеров. Однако этому можно найти объяснение. Давайте рассмотрим строение бедренной кости. Эта кость, как и все трубчатые, кости скелета, состоит из двух частей - трубчатая цилиндрическая средняя часть (диафиз) (рис. 16), и утолщения на концах (эпифизы) (рис. 15). В щенячьем возрасте диафиз отделен от эпифиза метаэпифизарным хрящом и рост трубчатой кости в длину обеспечивается этой самой метаэпифизарной хрящевой пластинкой. Фактически, диафиз и эпифиз растут и развиваются отдельно друг от друга, лишь когда хрящевая пластинка истончается и исчезает, кость сливается в единое целое и рост ее в длину заканчивается. Диафиз и эпифиз имеют различное строение. В зависимости от положения костных пластинок различают - губчатую и компактную костную ткань. Трубчатая часть кости состоит преимущественно из компактного плотного вещества. Снаружи компактная костная ткань покрыта надкостницей, а внутренний слой переходит в губчатое вещество. Внутри кости находится полость, заполненная костным мозгом. Эпифиз состоит из большого количества рыхлого губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактной костной ткани. Вместо надкостницы, наружный слой эпифиза формирует гиалиновый хрящ. |