Генетика и наследственные заболевания пушных зверей

Исследования, проведенные нами с использованием анализатора микроскопических изображений, показали, что у сапфировых норок укрупненные, разной величины гранулы характерны для всех эозинофилов. В них за редким исключением нарушается принцип равномерного распределения специфических гранул, возможно, обусловленный отклонениями в структуре мембран или микротубулярного аппарата (Лизосомы…, 1984; Клиническая иммунология…, 1990). Степень гранулярного расстройства в эозинофилах у отдельных особей и в различных клетках одного животного не одинакова. Лишь единичные из эозинофилов имеют равномерно расположенные, в том числе и достаточно крупные гранулы. По расположению и другим свойствам, в частности, отсутствию видимых в световом микроскопе морфологических признаков слияния гранул такие клетки ближе всего к нормальным. Это свидетельствует о том, что не все гранулы дефектны, часть из них сохраняет небольшие размеры.

Количество гранул в эозинофилах сапфировой норки, исходя из результатов компьютерной морфометрии, изменяется в широких пределах: от 1 до 43, составляя в среднем 14,6 на один эозинофил. Они чрезвычайно варьируют по

15

величине, а иногда и по форме. В частности, ширина гранулы колеблется от 0,23 до 3,38 мкм, длина – от 0,27 до 6,55 мкм. Различия настолько велики, что максимальная площадь превышает минимальную более чем в 250 раз. Для сравнения,  в эозинофилах человека определяется до 20 гранул с диаметром 0,5–1,0 мкм, лошади 25–50 гранул, диаметр, которых равен преимущественно 1 мкм. В эозинофилах крыс насчитывается до 400 гранул, диаметр каждой около 0,2 мкм (Последние достижения…, 1983). Видоизмененные, укрупненные гранулы, окрашенные в розово-оранжевый цвет, встречаются также в нейтрофилах сапфировых норок, но не во всех. Относительное содержание нейтрофильных лейкоцитов в лейкоформуле у норок этого генотипа составляло в среднем 60,1 %. Из них 19,2 % содержали дефектные гранулы, которые хорошо выделяются на фоне почти прозрачной цитоплазмы и отличаются от едва заметной пылевидной зернистости, характерной для нейтрофилов стандартных и серебристо-голубых норок. Количество их в нейтрофильных лейкоцитах по сравнению с эозинофилами невелико и колеблется от 1 до 6 мкм2, составляя в среднем 2,2 мкм2, а занимаемая ими суммарная площадь равняется в среднем 2,06 мкм2.

Менее существенные отклонения зафиксированы в лимфоцитах, в которых очень редко определяются единичные гранулы. В моноцитах не удалось установить специфических для синдрома нарушений, хотя согласно литературным данным все клетки крови аномальны (Fagerland et al., 1987). Оценка дефекта базофилов затруднительна ввиду незначительного количества их в крови. Базофилы у сапфировых норок содержат довольно крупные, округлой формы, близкие по размеру гранулы, имеющие различную окраску – от фиолетовой до почти черной.

Создается впечатление, что аномальные цитоплазматические включения формируются за счет агрегации гранул и последующего слияния, причем в некоторых случаях хорошо видны границы между ними, в других они отсутствуют. В литературе высказывается предположение, что патология внутриклеточных органелл возникает вследствие ненормального гранулогенеза на уровне аппарата Гольджи или эндоплазматической сети (Роговин и др., 1977). По некоторым данным, у лис с признаками патологического синдрома относительный клеточный объем, занимаемый аномальными гранулами, не отличается от такового в норме, несмотря на их объединение в конгломераты (Fagerland et al., 1987).

По мнению В.В. Роговина и др. (1977), в основе нарушений может быть гиперавтофагия, приводящая к расстройству работы клеточных органелл и их секреторной активности.

Литературные данные свидетельствуют, что аномальная структура гранул приводит к дисфункции лейкоцитов (Учитель, 1978). Это подтверждает факт ослабления у сапфировых норок хемотаксического ответа на стимул, по-видимому, вследствие их ригидности (Clark et al., 1972). Как известно, кровь является только транспортной системой для большинства лейкоцитов, которые способны скапливаться в пограничных областях контакта с

16

микрофлорой: в клетках кожи, легких, желудочно-кишечного тракта, матки (Роговин и др., 1977). Жесткая структура, связанная с наличием «гигантских гранул», может усложнить продвижение клеток в ткани, где осуществляется их основная, метаболическая, функция.

У человека и животных с СЧХ наблюдается снижение устойчивости к инфекции. Установлено, что хотя процесс поглощения патогенов происходит нормально, дефектные гранулы не сливаютcя с фагоцитарной вакуолью. Вопрос о повышенной восприимчивости сапфировых и алеутских норок к вирусному плазмоцитозу и ее зависимости от повреждения лейкоцитов остается невыясненным. Отрицательное влияние сублетального гена алеутской окраски на иммунореактивность выявлено и для других цветовых форм. Кроме сапфировой (a/a p/p) и алеутской норок (a/a), известны и другие комбинативные окрасочные формы норок, содержащие в гомозиготном состоянии ген алеутской окраски, лейкоциты которых содержат аномальные гранулы. К ним относятся норки: лавандовая (m/m a/a), голубой ирис (a/a ps/ps или a/a p/ps), виолетт (m/m a/a p/p), зимняя голубая (b/b a/a p/p), хоуп (r/r a/a p/p), жемчужная, или перл тройной (k/k a/a p/p) и др. (Padgett et al., 1964).

Норки этих генотипов отсутствуют в природе, отличаются малыми размерами тела, низкими репродуктивными качествами, высокой эмбриональной смертностью и, как правило, очень трудно разводятся в неволе. Если пониженную антиинфекционную устойчивость можно объяснить дисфункцией лейкоцитов, то остальные аспекты этой проблемы можно рассматривать с точки зрения системного поражения клеточных органелл. Имеющиеся данные показывают, что при этом синдроме не только в клетках крови, но в других паренхиматозных тканях печени, почек, щитовидной железы обнаружены аномальные секреторные гранулы (Роговин и др., 1977). Например, расстройство регуляции транспорта лизосом у так называемых транспортных депигментированных мутантных мышей вызывает существенное снижение экскреции лизосомальных ферментов и аккумуляции их в почках (Лизосомы…, 1984; Ozaki et al., 1994).

Таким образом, у норок сапфировой окраски (a/a p/p) по сравнению со стандартными темно-коричневыми (+/+) и серебристо-голубыми (p/p) выявлены особенности субклеточной структуры лейкоцитов, заключающиеся в формировании аномально крупных гранул. Патология гранулярного аппарата наблюдается в эозинофилах, значительной части нейтрофилов и реже в лимфоцитах и моноцитах. Степень выраженности нарушений в отдельных лейкоцитах и у отдельных особей различна. С этим генетическим дефектом может быть связано снижение жизнеспособности и устойчивости сапфировых норок к ряду заболеваний, в частности к вирусному плазмоцитозу. Полученные данные свидетельствуют о том, что некоторые мутации генов, определяющих окраску кожных покровов, могут изменять морфофункциональные особенности лейкоцитов.

17

Наследование плодовитости у песцов Alopex lagopus

Из исследования Т.И. Аксенович и П.М. Бородина, «Природа», 2008 год:

Долгое время полагали, что плодовитость млекопитающих строго контролируется естественным отбором, который безжалостно отсекает все генетические варианты, вызывающие значительные отклонения от популяционного оптимума. Такое убеждение базировалось на результатах генетического анализа плодовитости домашних и модельных животных, согласно которым генетическое разнообразие по этому признаку внутри пород равно или близко к нулю. Однако эти результаты могут быть обусловлены не только и не столько стабилизирующим отбором в природе, сколько направленной селекцией на повышение плодовитости, неизбежной при выведении пород.

Мы анализировали наследование числа потомков при рождении в популяции вуалевых песцов, разводимых в зверосовхозе Пушкинский под Москвой. Эта порода ведет свое начало от норвежских голубых песцов, которые в свою очередь произошли от береговых песцов Шпицбергена и Гренландии и континентальных песцов из внутренних областей Аляски. Мы обнаружили, что лучше всего наследование числа потомков описывается майоргенной моделью с доминированием высокого уровня плодовитости. Такой майоргенный полиморфизм они очевидно унаследовали от диких предков. Можно предположить, что в береговых популяциях закрепился аллель умеренной плодовитости (в среднем восемь щенков на самку), а в континентальных — аллель высокой плодовитости (12 щенков). Тогда полиморфизм у изученных нами песцов появился в результате смешения

предковых генов, взятых как из береговых, так и из континентальных популяций. Однако гораздо интереснее гипотеза, согласно которой сами континентальные популяции полиморфны по гену плодовитости А.

Допустим, что у самок с генотипами А1А1 и А1А2 в среднем больше детенышей, чем у самок с генотипом А2А2. Допустим также, что при изобилии пищевых ресурсов дожить до репродуктивного периода смогут все щенки, независимо от количества рожденных. Если бы популяция жила в таких условиях постоянно, аллель А2, контролирующий меньшую плодовитость, быстро исчез бы. Логично допустить, что при дефиците пищи щенок из малого помета имеет больше шансов выжить, чем каждый из большого помета, так как доля ограниченных пищевых ресурсов, приходящихся на одного детеныша самки, обратно пропорциональна числу ее потомков.

В условиях постоянного дефицита пищи естественный отбор работает против аллеля высокой плодовитости А1 и рано или поздно выбивает его из популяции. Таким образом, при постоянном дефиците пищевых ресурсов генетический полиморфизм должен исчезнуть. Теперь вспомним, что основной источник пищи континентальных песцов — грызуны, численность

18

которых циклически колеблется: на один хороший год приходится три плохих. Что будет с аллелями А1 и А2 в такой ситуации? В хорошие годы должна вырасти частота аллеля А1, а в плохие — аллеля А2. Очевидно, что динамика изменения аллельных частот будет зависеть от того преимущества, которое имеют щенки из малых пометов в плохие годы.

Мы попытались смоделировать динамику частоты аллеля А2 при разных показателях этого преимущества (k). Когда шансы выжить в плохой год у щенков из малого помета в два раза выше, чем из большого, аллель А2 быстро фиксируется в популяции независимо от его начальной частоты. Напротив, при преимуществе всего в 1.5 раза частота аллеля А2 быстро уменьшается, но не достигает нуля даже за 400 поколений. При среднем значении k (1.7) стабильно сохраняются оба аллеля, причем независимо от начальной частоты аллеля А2 частоты аллелей А1 и А2 выравниваются.

Наша двухаллельная модель показывает, что сбалансированный полиморфизм может поддерживаться в популяции, во-первых, если доступность пищевых ресурсов колеблется, и, во-вторых, если изменчивость

в плодовитости контролируется генотипом самки и не зависит от количества пищи. Норвежские экологи М.Таннерфельдт и А.Ангербьорн в своих исследованиях показали обоснованность этих допущений. Авторы назвали высокую плодовитость континентальных песцов jackpot стратегией — ставкой на большой куш в лотерее жизни. Согласно нашей модели, такая стратегия эволюционно стабильна, если ее принимают не все особи популяции, а только ее определенная часть, и сам выбор стратегии контролируется двумя аллелями гена главного эффекта.

Наследственные заболевания

Глухота белой норки - вызывается геном, обусловливающим белый окрас. У альбиносовых пород норок такое заболевание не встречается. Причиной глухоты являются дегенеративные изменения в корневом аппарате внутреннего уха. 

Глухота у белых норок вызвана воздействием доминантной аллели гена белого окраса шкурки W-, который приводит в действие определённые процессы, происходящие на ранних стадиях развития эмбриона, когда в районе нервной трубки выделяется группа специфических клеток, меланобластов. Предназначение меланобластов — производство пигмента и транспортировка его в каждый волос. Однако волосы растут не в районе нервной трубки, а на коже. Поэтому меланобласты, для состыковки с волосяными фолликулами должны совершать длительные миграции в теле эмбриона от нервной трубки к коже, расположенной на значительном расстоянии от нервного гребня. Одни меланобласты преодолевают это расстояние и прибывают к месту назначения точно в тот момент, когда волосяные фолликулы уже развиты.

19

Однако в процессе одомашнивания возникла доминантная мутация, которая нарушает способность этих клеток к миграции, вышеназванная мутация доминантной белой окраски (W-). Поскольку меланобласты у животных гомо- и гетерозиготных по этой мутации не успевают достигнуть кожи вовремя, они не способны передать пигмент в волос, и мех вырастает белым. Иногда им удаётся все-таки успеть внедриться в волосяные фолликулы, расположенные на голове, и тогда там наблюдаются небольшие окрашенные участки.

Белый цвет шерсти не должен существенно снижать приспособленность носителей гена W. Тем не менее, и плодовитость, и жизнеспособность гомозигот WW несколько снижена. Видимо, эта мутация обладает ещё какими-то, неизвестными воздействиями на развитие жизненно важных функций. Очень сходные как по основному действию, так и по плейотропным эффектам мутации описаны у лисицы, мыши, норки и человека.

Водянка головы - заболевание вызывается рецессивным геном и проявляется в тех случаях, когда этот ген имеется у обеих родителей и присутствует в эмбрионе в гомозиготной форме. У больных норочьих щенков наблюдается увеличение черепа из-за того, что в вертикулах головного мозга скапливается большое количество жидкости. Щенки отстают в развитии, сразу после рождения у них наблюдаются некоординированные движения, нарушение приема пищи. Погибают в первый месяц жизни.

Нарушение мехообразования (атрихия) - причиной заболевания служит летальный гомозиготный ген. Заболевание проявляется почти полным отсутствием волосяного покрова. Вырастить таких щенков не удается. Родителей и их потомство, во избежание учащения подобных наследственных пороков, следует выбраковывать.

Алеутская болезнь (АБ) норок

Алеутская болезнь (АБ) норок, вирусный плазмоцитоз, гипергаммаглобулинемия – контагиозная иммунокомплексная болезнь, характеризуется распространенной пролиферацией плазматических клеток (плазмоцитоз), высоким подъемом уровня иммуноглобулина (гаммаглобулинов), прогрессирующим исхуданием, жаждой, кровотечениями из носовой и ротовой полостей, гломерулонефритом, артериитом, гепатитом, резорбцией эмбрионов у самок. Отмечены и случаи менингоэнцефалита. У новорожденных щенков может протекать как острая интерстициальная пневмония с высокой летальностью. 
Распространение. Из всех инфекционных болезней АБ наиболее широко распространена во всем мире и может охватить почти 100% поголовья норок, иногда распространяется и на хорьков. Она вызывает огромные экономические потери за счет падежа, снижения продуктивности норок и качества их шкурок.

20

Этиология. Возбудитель алеутской болезни ДНК-геномный вирус, относится к семейству парвовирусов, размером 20-25 нм имеют икосаэдральную форму, состоят из 32 капсомеров. 
In vivo вирус культивируют на норках, in vitro – в перевиваемой культуре клеток почек или селезенки котят. Он инактивируется при 80оС через 30 мин.- 1 час. Вирус устойчив к эфиру, элороформу, фреону, кислотам, щелочам, ацетону, но чувствителен к ультрофиолетовому облучению, 0,5%-ой настойке йода и 2%-ому раствору глютарового альдегида. 
Эпизоотологические данные. К вирусу АБ особенно чувствительны норки и в незначительной степени хорьки. У всех остальных животных и у человека вирус АБ не вызывает заболевания, хотя может продолжительное время (до 2-3 месяцев и дольше) персистировать в их организме (это доказывается биопробой и обнаружением специфических антител). Болеют норки всех генотипов (пород) независимо от пола и возраста. У зараженных хорьков и тхорзофреток (гибридных хорьков) иногда может отмечаться продолжительное (вплоть до 977 дней) пребывание вируса в организме (персистенция), но заболевание обычно не возникает (Слугин В.С., 1982). Bernard S.L. et al. (1984) также cклонны считать, что вирус сохраняется у инфицированных хорьков в течение нескольких лет. 
Вирус также может бессимптомно персистировать несколько недель или месяцев в организме лисиц, песцов, соболей, енотов, кроликов, разводимых в неблагополучных по АБ звероводческих хозяйствах, а также у диких зверей, собак, кошек и других животных, оставаясь патогенным для норок.