Генетическая устойчивость и восприимчивость к бактериальным болезням (мастит, бруцеллёз, туберкулёз, лептоспироз)

Генетическая устойчивость и восприимчивость к бактериальным болезням (мастит, бруцеллёз, туберкулёз, лептоспироз)

Мастит - воспаление молочной железы. Причинами болезни могут быть биологические (стрептококки), механические, термические и химические факторы. Межпородные различия существуют не только по заболеваемости маститом, но и по резистентности к отдельным возбудителям болезни. У буйволиц частота маститов меньше, чем у коров молочных пород. Влияние производителей, линий и семейств. Существуют большие различия по заболеваемости у дочерей разных отцов. У резистентных быков заболевают 3--15 % дочерей, а у восприимчивых -- 20--50 % и выше. Влияние производителей на устойчивость потомства к маститу составляет 10--19. Форма вымени и сосков. Меньше заболевают маститом коровы, имеющие чашеобразную и округлую формы вымени и спокойный нрав. В некоторой степени на подверженность болезни влияют равномерность развития четвертей вымени, форма и величина сосков. Животные с отвислым выменем более чувствительны к маститу. Молочная продуктивность. Коровы с высокой скоростью молокоотдачи более чувствительны к маститу, чем со средней. С увеличением суточного удоя на 1 кг нарушения секреции молока возрастают на 2 %. С возрастом частота маститов увеличивается. По второму и третьему отелу частота заболевания может увеличиваться. Число соматических клеток коррелирует с заболеваемостью маститом. Коровы с низким числом клеток в молоке за первую лактацию реже заболевали маститом в последующие лактации.

Бруцеллез -- хроническая инфекционная болезнь животных и человека, вызываемая бактериями. У многих животных проявляется абортом, задерживанием последа и расстройством плодовитости. Видовые и породные различия. Наиболее высокочувствительны морские свинки, белые мыши, суслики, а устойчивы белые крысы, гуси, голуби. Влияние производителей, линий и семейств. Влияние производителей на заболеваемость потомства равно 8 %. Не установлено различий между линиями по устойчивости и восприимчивости животных к бруцеллезу. В семействах однополых двоен больные близнецы происходили в основном из семейств, в которых заболеваемость была 44 %, а здоровые близнецы -- из семейств с заболеваемостью на уровне 20 %. Наследование устойчивости и восприимчивости к бруцеллёзу. Для многих инфекционных заболеваний характерно отсутствие больших родственных групп животных с абсолютной устойчивостью. Резистентность к бруцеллезу контролируется аутосомным доминантным геном, а восприимчивость -- рецессивным.

Туберкулёз - инфекционная болезнь. Возбудитель -- микобактерии. Болезнь млекопитающих, птиц и человека, характеризующаяся образованием в различных органах типичных бугорков -- туберкулов, подвергающихся казеозному некрозу. Это заболевание приносит огромный ущерб животноводству и представляет опасность для здоровья человека. Межвидовые и породные различия. К туберкулёзу наиболее восприимчивы к.р.с., свиньи. Реже болеют козы, собаки. Относительно устойчивы к инфекции лошади и кошки. Влияние производителей линий и семейств. Между частотой заболеваемости туберкулезом дочерей отцов и дочерей их сыновей коэффициент корреляции равен 0,33. Влияние производителей на заболеваемость туберкулезом потомства равно б %, а семейств -- 25 %. Наследование устойчивости и восприимчивости. Важным фактором, определяющим врожденную и приобретенную наследственную устойчивость к туберкулезу, является способность макрофагов подавлять рост бактерий в своей цитоплазме.

Лептоспироз - инфекционная природно-очаговая болезнь животных и человека. Возбудитель -- лептоспиры. У животных проявляется лихорадкой, анемией, абортами. При скрещивании резистентных и восприимчивых животных наблюдалось неполное доминирование резистентности к лептоспирозу.

Давно известно, что некоторые виды, породы, группы и отдельные животные устойчивы или восприимчивы к тем или иным болезням. Наследственная резистентность или восприимчивость возникает при сопряженной эволюции, микро- и макроорганизмов в результате мутационного процесса. Яркий пример этого — существование видовой, почти абсолютной устойчивости. Так, лошади резистентны к ящуру и чуме крупного рогатого скота, тогда как последний не болеет сапом и устойчив к чуме свиней, а куры резистентны к сибирской язве. Взрослые люди обладают наследственной устойчивостью к полиомиелиту, и 99 % из них не заболевают, даже если не вакцинированы. При контакте с вирусом ящура поражается только 1 человек из 10 000.

Имеется другая очень важная группа болезней, генетическая природа которых пока мало изучена. Это болезни с наследственной предрасположенностью, или наследственно-средовые, возникающие под воздействием наследственности и факторов среды (лейкоз, мастит, туберкулез, болезни конечностей и тд.). Приблизительно они составляют 92 % среди всех болезней животных и причиняют огромный экономический ущерб животноводству, а некоторые из них (туберкулез, бруцеллез и др.) представляют опасность и для здоровья человека.

Резистентность — устойчивость организма к действию физических, химических и биологических агентов, вызывающих патологическое состояние.

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

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

Болезнь можно определить как нарушение нормальной деятельности организма.

Заболевание — возникновение болезни. Под заболеваемостью понимают частоту заболеваний в популяции или болезненность, болезненное состояние. Возбудители болезней обладают патогенностью (болезнетворностью), т. е. способностью паразитировать в организме животного

Патогенность — наследственный признак возбудителя данного вида. Вирулентность — степень патогенности в отношении животных определенного вида. Вирулентность может различаться у разных штаммов одного вида возбудителя.

 

Наследование резистентности и восприимчивости.

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

По фенотипу животных в отношении болезней с наследственной предрасположенностью можно разделить на два класса: здоровые и больные (рис. 61). Заболевают животные при достижении соответствующего порога Т действия активных аллелей и определенного уровня условий среды.

Устойчивость или восприимчивость относится к пороговым признакам — это признаки, распределение которых при расщеплении происходит прерывисто, но наследуются они полифакториально. Следует помнить, что наследственно восприимчивые животные не заболевают, если нет вирулентного возбудителя.

Рис. 61. Две выборки с различной частотой (/>, р\) порогового признака и с разными средними. Дисперсии порогового признака (заболеваемости) одинаковы:

Л — распределение в родительском поколении: Б — распределение потомства пораженных особей; В — распределение того же потомства, включающее два класса — здоровые (qt), больные (pi); х — средняя арифметическая; к — отклонение порога T от среднего, выраженное в единицах стандартного отклонения (о); i — среднее отклонение особей данного фенотипа от среднего всей группы

 

 

Устойчивость или восприимчивость к болезням иногда зависит от одного или немногих генов, но чаще определяется множеством локусов. Полигенный контроль устойчивости к болезням не дает возможности разграничить фенотипы вследствие маскирующего действия условий среды и небольшого эффекта отдельных генов. При полигенном наследовании в популяции наблюдается нормальное распределение по устойчивости или восприимчивости у родителей и гибридов первого поколения. Генетический контроль резистентности может быть изучен при скрещивании родителей с контрастными фенотипами и анализе гибридов F|, а также потомства от скрещивания F| с родительскими формами. На рисунке 62 показано распределение родителей в случае эффекта доминирования резистентности (R) и доминирования восприимчивости (5). Возвратное скрещивание особей Fi с рецессивной родительской формой (анализирующее скрещивание) дает бимодальное распределение.

При полифакториальных болезнях выделяют два основных типа распределения (рис. 63): первый характеризуется многообразием стертых и субклинических вариантов, которые образуют непрерывный переход от нормы до выраженных форм болезни; при втором наблюдают множественные переходные варианты патологии между типичными формами проявления того или иного заболевания.

Для большинства полифакториальных болезней характерны непрерывная изменчивость и пороговое проявление фенотипов. На рисунке 64 (в, г) показана схема полигенного наследования восприимчивости и резистентности.

При скрещивании восприимчивой к болезни и резистентной линий потомство занимает промежуточное положение между родительскими формами (2в). Кривые распределения гибридов от скрещивания Fj с восприимчивой или резистентной родительской линией сдвинуты влево (Зв) или вправо (4в). Средние арифметические беккроссов (Зв, 4в) занимают также промежуточное положение между Fj и соответствующей родительской формой. В общей популяции при отсутствии отбора по устойчивости и восприимчивости распределение в Fi (2г) такое же, как и у родителей. При скрещивании восприимчивой части популяции кривая распределения потомства смещается влево (Зг), а при скрещивании резистентных особей Fi у гибридов кривая распределения сдвигается вправо (4г).

Такой тип распределения говорит о невозможности подхода к изучению полифакториальных болезней как к простым мендельским признакам. Здесь нужно использовать методы, которые применяются для изучения генетики количественных признаков.

Методы изучения наследственной резистентности и восприимчивости к болезням.

Существует несколько основных подходов к изучению генетической обусловленности устойчивости и восприимчивости животных к болезням: 1) клинико-генеалогический анализ; 2) близнецовый анализ; 3) выявление породных, межлинейных и межсемейных различий; 4) селекционный эксперимент; 5) популяционно-статистический анализ; 6) анализ связи заболеваний с маркерными генами и др.

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

 

 

Для проведения клинико-генеалогического анализа составляют генеалогические схемы семейств и линий с указанием всех случаев заболеваний. Вычисляют частоту заболеваемости в пределах родственных групп, по которой их сравнивают между собой и с популяционной частотой. С помощью клинико-генеалогического анализа можно выяснить природу наследственных болезней, тип наследования, сцепление генов, картирование хромосом, взаимодействие генов, влияние инбридинга на частоту пораженное™ животных. Этот метод позволяет выявить резистентные и восприимчивые к болезни или группе болезней семейства и линии и использовать данные при разработке селекционных программ.

Близнецовый метод.

Этот метод дает возможность определить соотносительную роль наследственности и среды в этиологии болезни. Для этого определяют конкордантность и дискврдантность. Конкордантность — присутствие или отсутствие болезни у обоих близнецов, а дискордантность — явление, при котором данный признак имеется лишь у одного близнеца. Сходство между однояйцовыми близнецами при различных болезнях выше, чем между двуяйцовыми. Часто конкордантность у первых проявляется не только в наличии болезни, но и в возрасте ее возникновения и клиническом проявлении. У человека конкордантность однояйцовых близнецов по туберкулезу равна 74 %, рахиту—88, сахарному диабету —84 %, а у двуяйцовых близнецов — соответственно 28, 22 и 37 %. Близнецовый метод позволяет получить доказательство генетической детерминации устойчивости к болезни, но не говорит о типе наследования резистентности (моногенный, полигенный, аутосомный или сцепленный с полом и т. д.).

Породные, межпородные и межлинейные различия. Анализ этих различий по устойчивости к болезням свидетельствует о роли генетических факторов в детерминации этого признака. Известно, что шотландские черноголовые овцы в общем более резистентны к гемонхозу, чем животные породы финский дорсет.

Джерсейский, красно-пестрый шведский скот более чувствителен к гипокальциемии, чем фризский и айрширский. В Африке блутанг (синий язык) животных в течение 100 лет приносит большой экономический ущерб. Это острая неконтагиозная болезнь, характеризующаяся воспалением слизистой оболочки рта, языка и поражением кожи конечностей. Местные породы энзоотических зон более устойчивы, чем разводимые в зонах, благополучных по заболеванию. У овец более резистентны к блутангу местные африканские и азиатские породы (каракульская, черноголовая персидская), чем европейские.

Селекционный эксперимент. Если в результате отбора повышается резистентность к заболеванию, то это говорит о генетической обусловленности резистентности и восприимчивости. Например, в течение 11 поколений селекции крыс на устойчивость к бактериям, вызывающим кариес зубов, была создана линия, превосходящая в 7 раз исходную популяцию по наследственной устойчивости к кариесу.

Чем успешнее селекция, тем с большей вероятностью можно предполагать, что устойчивость или восприимчивость контролируется небольшим числом локусов.

Скрещивание устойчивой и восприимчивой линий и возвратные скрещивания позволяют сделать заключение о промежуточном наследовании и о доминировании резистентности или восприимчивости.

Популяционно-статистический метод. Применяется для изучения генетики устойчивости и восприимчивости мультифакториальных болезней, как и при изучении хозяйственно полезных признаков. В этом случае структура популяции не может быть охарактеризована частотами отдельных генов и соотношением генотипов. Поэтому используют такие статистические параметры, как средняя арифметическая, среднее квадратическое отклонение, вариансы. Вычисляют коэффициенты корреляции и регрессии между родственниками. Некоторые исследователи считают, что коэффициенты наследуемости и генетической корреляции — важные параметры при изучении не только признаков продуктивности, но и устойчивости и восприимчивости к болезням.

Связь генетических маркеров с предрасположенностью к болезням. Анализ этой связи — еще один путь доказательства наследственной детерминации устойчивости-восприимчивости к болезням

Примеры таких ассоциаций были приведены (связь аллеля В21 групп крови с болезнью Марека у птиц и др.). Более перспективным может быть поиск генетических корреляций с подверженностью к болезням не с одним, а с несколькими маркерами. Следует использовать и биохимические маркеры. Так, у человека коэффициент генетической корреляции холестерина плазмы с подверженностью к ишемической болезни сердца равен 0,54.

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