Генетические аномалии домашних коз

4.1. Числовые и  структурные мутации кариотипа и фенотипические аномалии

В кариотипе содержится 60 хромосом. Впервые их подсчитал Краллингер в 1927 г. Обнаружены разные формы числовых и структурных аномалий кариотипа, которые сочетаются с нарушением плодовитости, эмбриональной смертностью, интерсексуальностью, злокачественными процессами (лейкоз, саркома и др.), врожденными уродствами и некоторыми генетическими аномалиями обмена веществ, болезнями животных.

Числовые аномалии кариотипа (анеуплоидия). Числовые аномалии хромосом относят к вновь возникающим мутациям. Однако имеются исследования, которые показывают, что может быть семейная предрасположенность к анеуплоидии. Так, Герцог, Хен и Олишлегер при описании шести случаев трисомии по 17-й хромосоме (новой форме трисомии у коз), сочетающейся с синдромом общего недоразвития козлят (нанизм), гидроцефалией, микрофтальмией, аномалиями сердца и крипторхизмом, указывают на генетическую предрасположенность к нерасхождению хромосом.

С. Г. Куликова (1991) обнаружила трисомию по 19-й паре хромосом, которая ассоциировалась с прогнатией нижней челюсти у козленка.

Гаметы с трисомией, моносомией, нуллисомией и полисомией обычно вызывают летальный исход уже на ранних стадиях эмбрионального развития и являются продуктом нарушения спермио- или овогенеза у носителей транслокаций. После рождения наблюдают числовые нарушения только по мелким аутосомам и половым хромосомам.

4.1.1. Полиплоидия.

Увеличение числа наборов хромосом — полиплоидию наблюдали как в соматических, так и в половых клетках в мозаичной форме, т. е. как определенный процент клеток с аномальным набором хромосом.

Полностью (100 %) полиплоидные эмбрионы у коз и других видов животных, за исключением птиц, отмирают на ранних стадиях онтогенеза. Полиплоидию обнаруживали в бластоцитах коз, забитых через 12—16 дней после случки. И. JI. Гольдман и др. отмечали возрастание полиплоидии у крупного рогатого скота, больного лейкозом. По данным болгарских ученых, козлы с высоким уровнем соматической полиплоидии во взрослом состоянии показали клиническую картину лейкоза. По мнению ученых, подбор животных с учетом стабильности кариотипа может способствовать эффективности мероприятий, направленных на искоренение лейкоза у крупного рогатого скота.

Привлекает внимание работа Г. К. Исаковой, В. И. Евсикова, Д. К. Беляева (1976) на козах. В ней они показали, что 11,9 % имплантированных эмбрионов имеют триплоидию, мозаицизм 2n/3n или 2n/4n. Анализ полиплоидии в сперматогенном эпителии самцов коз с неудовлетворительной воспроизводительной характеристикой показал статистически достоверное повышение частоты полиплоидных клеток по сравнению с соответствующим показателем у животных с нормальной плодовитостью (5,9 и 9,6 % соответственно).

Анализ полиплоидии в костном мозге самок и самцов с различной воспроизводительной характеристикой также показал статистически достоверные различия по уровню полиплоидии: частота полиплоидных клеток у самок и самцов с нормальной плодовитостью составила 0,5 и 0,7 % соответственно, у животных с неудовлетворительной воспроизводительной характеристикой (давших в приплоде в 2 раза меньше козлят) — 0,9 и 1,4 %.

Высокий процент полиплоидных клеток наблюдали у коз с раздвоенным крупом — доппельленднеров с врожденным пояснично-крестцовым уродством козлят, где частота полиплодии была выше 10 % (максимально 40 %) (А. И. Жигачев, 1979; Герцог, Хен, Файнас, 1983).

4.1.2. Структурные мутации хромосом. Транслокации

Наибольшее количество исследований у коз проведено по изучению частоты и влияния на плодовитость центрического слияния — транслокации между 1-й и 29-й аутосомами. Эта аберрация обнаружена в молочных, мясных и комбинированных породах во многих странах мира, в том числе Зааненские, Тоггенбурские козы, Русская белая порода, Горьковская молочная порода, насчитывали 28 пород, в которых была обнаружена транслокация 1/29 хромосом, а к 2009 г. уже было 50 пород.

Частота транслокаций при обследовании пород была неодинаковой и составила Зааненские — 12,8 %, Тоггенбурские козы — 4,8, в бывшем СССР — 5 % Русская белая порода, Горьковская молочная порода, — от 4 до 14 %.

Транслокация 1/29 хромосом снижает плодовитость коз, по отдельным расчетам, на 3,5—10 % и выше. Причины снижения плодовитости связаны с тем, что у гетерозиготных носителей робертсоновской транслокации образуются гаметы с несбалансированным набором хромосом. Так, при носи-тельстве транслокации 1/29 хромосом возможно образование шести типов гамет. Из них 1-й и 2-й типы — это гаметы с избытком, а 4-й и 5-й — с недостатком генетического материала. Использование производителя с кариотипом 2n = 59, XYY 1/29 на козах с нормальным набором хромосом 2n=60, XX может привести к формированию нежизнеспособных эмбрионов с трисомией и моносомией по 1-й и 29-й аутосомам. Такие же результаты возможны и при других вариантах скрещиваний.

Козы— носители транслокации 1/29 хромосом, по данным Густавссона, имеют более низкую молочную продуктивность, поэтому их раньше выбраковывают.

Во многих странах в законодательном порядке запрещено использовать козлов — носителей транслокации 1/29 хромосом на станциях искусственного осеменения. Приняты ограничения или требования о цитогенетической аттестации при импорте и экспорте животных или их гамет.

Кроме транслокации у коз описаны центрические слияния между другими парами аутосом.

Сведений о влиянии этих типов слияний на фенотип накоплено недостаточно, за исключением транслокации 25/27, которая снизила плодовитость животных. Рассмотрим на двух конкретных примерах воздействие транслокаций 1/29 и 25/27 хромосом на воспроизводительную функцию коз. Так, итальянские ученые сравнивали показатели воспроизводительной функции и продуктивность коз — полусестер по самцу — носительниц транслокаций и нормальных особей Русской белой породы по средним показателям. Швейцарские ученые такой же анализ провели на симментальской породе.

Для зачатия у коз — носительниц транслокации 25/27 хромосом требовалось большее количество осеменений, чем у их нормальных полусестер. Число дней от окота до последующего плодотворного осеменения (сервис-период) у коз — носительниц транслокаций было выше, чем у их нормальных полусестер.

Венгерский ученый Ковач (1982) указывает на то, что различия по степени влияния разных типов центрических слияний на воспроизводительную функцию могут обусловливаться неодинаковым уровнем смерти несбалансированных гаплоидных клеток или эмбрионов. Эти различия также могут быть связаны с утратой центромерных участков хромосом, вступающих в транслокацию, или потерей их функциональной активности.

Кроме транслокаций по типу центрических слияний у коз обнаружены также реципрокные транслокации и тандемного типа. Так, Хансен (1970) зарегистрировал тандемную транслокацию 1-й и 9-й хромосом у молочных пород коз. Эта аберрация была связана с повышенной эмбриональной смертностью и снижением плодовитости животных примерно на 10 %. 

Герцог (1972) наблюдал тандемную транслокацию 1-й и 7-й хромосом у животных с гипоплазией левой части большого полушария мозга, расщеплением позвоночника и сегментной аплазией спинного мозга.

4.1.3. Инверсии.

Перицентрическая инверсия в 14-й паре хромосом обнаружена Попеску. Аберрация заметно снижала плодовитость животных.

Интересные работы по изучению причин нарушения спермиогенеза и плодовитости козлов провел Кнудсен. При анализе герментативного эпителия козлов с уменьшенной плодовитостью ученый обнаружил у трех животных транслокации, а у восьми — инверсии. На микрофотографиях, изготовленных при помощи электронного микроскопа, в стадии пахитены была видна петля инверсии, а в стадии поздней анафазы мейоза был виден инверсионный мост, образовавшийся из децентрической хромосомы. Ненормальное поведение хромосом первичных сперматоцитов во время мейоза вследствие инверсии было причиной бесплодия козлов.

4.1.4. Делеции, нехватки, поломки хромосом

Утраты средних участков хромосом (делеции) и концевых участков (нехватки) вызывают обычно летальный эффект на ранних стадиях онтогенеза. Их находят также у животных с различной патологией.

Нередко в кариотипе обнаруживают поломки хромосом — хроматидные и хромосомные разрывы с образованием фрагментов генетического материала. Из множества работ по данному вопросу следует выделить исследования Хелнан (1982), который показал, что мелкие делеции или вторичные перетяжки хромосом и изохроматидные разрывы, как он затем их назвал, наследуются и имеют связь с хромотой у коз вследствие тазобедренных артритов.

Высокая частота вторичных перетяжек обнаружена и в наших исследованиях (А. И. Жигачев и др., 1983) у отдельных животных с врожденными аномалиями и у некоторых козлов зарубежного происхождения. Герцог, Хен и Рикк (1977) при обследовании козлят Русской белой породы, больных паракератозом, установили, что у их отцов и матерей число хромосомных разрывов аутосом было достоверно выше (11,1 и 9,5 %), чем в среднем у взрослых животных (1,4 %). Авторы предлагают использовать число хромосомных разрывов как маркер гетерозиготности по наследственному паракератозу.

Высокую частоту хромосомных разрывов обнаружили у животных, пораженных лейкозом. Делеции, затрагивающие половую Х-хромосому, наблюдали в кариотипе коз с низкой оплодотворяемостью.

В наших исследованиях у коз с многократными перегулами также отмечены повышенная частота разрывов хромосом и другие аберрации по сравнению с их сверстницами, которые оплодотворялись после первого осеменения.

Из цитированных работ видно, что структурные изменения хромосом — это дополнительная информация о роли генотипа в патологии животных. Вместе с тем возникновение разрывов хромосом может быть индуцировано вирусами и другими тератогенными факторами, что необходимо учитывать при цитогенетическом анализе. Так, делеции, нехватки и пробелы хромосом с высокой частотой отмечены Т. В. Богачевой при анализе влияния на генетический аппарат козлов супердоз витаминов А и D.

Хромосомные аномалии могут широко распространиться в породе через производителей, используемых в воспроизводстве, особенно если их спермой осеменяют коз племенных заводов, которые продают ремонтных коз на племпредприятия по искусственному осеменению. Из этого следует вывод о необходимости цитогенетического контроля за распространением хромосомных аномалий в скотоводстве и браковки животных с нарушением кариотипа.

У коз, как и у других видов животных, обнаружены различные виды аберраций хромосом. Так, в Новой Зеландии, в стране с развитым козоводством, наблюдали три типа робертсоновской транслокации — между 5-й и 26-й, 8-й и 11-й, 7-й и 25-й хромосомами, получившими название Массей I, Массей II и Массей III. Однако, как показали Бруер и Чепман, плодовитость у животных была нормальной. Это объясняется естественной выбраковкой не сбалансированных по числу хромосом гаплоидных клеток еще до вступления их в оплодотворение. У коз описаны также отдельные варианты реципрокных транслокаций, которые сопровождались пониженной плодовитостью животных.

В Институте экспериментальной биологии установлено, что в очень молодом и старом возрастах хромосомные аберрации в генеративной ткани встречаются значительно чаще, чем в среднем возрасте. Хромосомные аберрации были обнаружены у некоторых мертворожденных с врожденными аномалиями козлят.

Тимпания рубца (вздутие рубца) — болезнь жвачных. Характеризуется большим скоплением газов в рубце. Скот пород тропиков (например, санта-гертруда и др.) менее чувствителен к тимпании, чем животные пород умеренного климата. У молочных шортгорнов тимпания встречается значительно чаще, чем у животных голштинской породы.

Доказано влияние производителей на устойчивость потомства к тимпании. Так, у одного козла-улучшателя по молочной продуктивности 1,6 % внучек имели повышенную чувствительность к тимпании. Внучки двух других производителей, оцененных посредственно по молочной продуктивности, характеризовались повышенной восприимчивостью к тимпании (8,2—11 %). На однополых двойнях показано, что h2 чувствительности к тимпании колеблется от 0,1 до 0,5. Среди основных источников изменчивости проявления симптомов тимпании 20 % обусловлено индивидуальной изменчивостью коз. На различия между парами двоен приходилось 50 % изменчивости. Существует сходство в чувствительности к болезни у однояйцовых двоен.

Метод определения предрасположенности к тимпании состоит в том, что животных выпускают на 1 ч на пастбище, например, клевера, а затем определяют наличие симптомов болезни. Пытаются использовать для оценки фенотипа высокой и низкой чувствительности к болезни физиологические особенности слюны, белки слюны, жидкость рубца и ее объем. При электрофорезе белков слюны получено 8 полос, некоторые из которых связаны с высокой или низкой чувствительностью к тимпании. Полосы белков 4-я и 6-я положительно связаны с тимпанней, а 7-я и 8-я связаны с отсутствием болезни.

Предпринята попытка селекции животных на высокую и низкую восприимчивость к болезни. Установлено, что большой объем жидкости рубца связан с высокой чувствительностью к тимпании. Исследователи считают, что этот признак может быть основой для селекции на устойчивость к тимпании после разработки метода измерения объема жидкости.

Восприимчивость животных к тимпании можно оценивать в баллах: 0 — отсутствует, 1 — слабая, 2 — средняя, 3— сильная, 4 — опасная. Предложена гипотеза, согласно которой два аллеля.

4.1.5. Нарушения обмена  веществ

Обмен веществ обусловлен генетическими и средовыми факторами. У человека известно много наследственно обусловленных нарушений обмена веществ. Большая часть из них — результат мутации одного гена, ведущего к хорошо распознаваемому клиническому эффекту. У животных эти нарушения мало изучены. К болезням обмена веществ относятся кетозы, родильный парез, тетания и др. Эти болезни часто составляют большую часть среди других заболеваний коз (8,0—32 %). У молочных пород среди всех болезней доля родильного пареза составила 17,1 %, неродильного — 1,5, кетоза — 10,5 %.

Кетозы. Болезни, характеризующиеся расстройством обмена веществ и проявляющиеся появлением ацетоновых тел в крови (кетонемия), моче (кетонурия), молоке (кетонолактия). Чаще болеют высокопродуктивные козы. Болезни возникают вследствие нарушения кормления и содержания животных. Козы чаще заболевают зимой и в 5—8-летнем возрасте. У больных коз снижается фагоцитарная активность крови, бактерицидная активность сыворотки крови, активность (3-лизинов и лизоцима, т. е. наблюдается снижение клеточной и гуморальной защиты организма.

У молочных пород кетозы встречаются у 7,2— 8,3 % животных. В 1983 г. в Норвегии кетоз зарегистрирован у 15 % дойных коз. Среди всех болезней по распространенности кетозы занимают второе (21 %) после мастита (33,5 %) место. Кетозы встречаются чаще в Норвегии, чем в Дании и Швеции. В некоторых хозяйствах Западной Сибири частота заболеваемости кетозом коз молочной породы породы достигает 32 %. Существуют достоверные различия между производителями по заболеваемости дочерей кетозами (от 0 до 61 %). Распределение козлов по заболеваемости кетозом нормальное. Коэффициент наследуемости кетозов составляет 0,02—0,08, а в некоторых исследованиях — 0,25 (Н. Н. Кочнев, 1993). Для сравнения следует сказать, что h2 мастита в этой популяции был равен 0,01, коэффициент повторяемости кетоза — 0,50. В Норвегии козлов испытывают по устойчивости потомства к маститу и кетозу. Эти признаки включаются наряду с 11 другими, когда определяют общую племенную ценность козлов.