Reproductive and Respiratory Syndrome Virus (Porcine Arterivirus). W: Zimmerman J., Karriker L., Ramírez A., Schwartz K., Stevenson G.W. (eds.): Diseases of Swine.
10th ed., Wiley-Blackwell, 2012, s. 461–486.
3. Van Reeth K., Nauwynck H., Pensaert M.: Dual infections of feeder pigs with porcine reproductive and respiratory syndrome virus followed by porcine respiratory corona- virus or swine influenza virus: a clinical and virological study. Vet. Microbiol.1996, 48, 325–335.
4. Tian K., Yu X., Zhao T., Feng Y., Cao Z., Wang C., Hu Y., Chen X., Hu D., Tian X., Liu D., Zhang S., Deng X., Ding Y., Yang L., Zhang Y., Xiao H., Qiao M., Wang B., Hou L., Wang X., Yang X., Kang L., Sun M., Jin P., Wang S., Kita- mura Y., Yan J., Gao G. F.: Emergence of fatal PRRSV va- riants: unparalleled outbreaks of atypical PRRS in China and molecular dissection of the unique hallmark. PLOS ONE 2007, 2, e526.
5. Stadejek T., Oleksiewicz M. B., Potapchuk D., Podgorska K.: Porcine reproductive and respiratory syndrome virus strains of exceptional diversity in eastern Europe support the definition of new genetic subtypes. J. Gen. Virol. 2006, 87, 1835–1841.
6. Nauwynck H., Frydas I., Christiaens I., Van Breedam W., Bonckaert C., Trus C.: Changing receptor use of PRRSV leads to different virological, immunological and clinical outcome – impact on diagnosis and control. Proc. of the 23rd IPVS Congress, Cancun, Mexico, June 8–11, 2014, 23–26.
7. Karniychuk U.U., Nauwynck H.J.: Quantitative changes of sialoadhesin and CD163 positive macrophages in the implantation sites and organs of porcine embryos/fetu- ses during gestation. Placenta 2009, 30, 497–500.
8. Duan X., Nauwynck H..J., Pensaert M..B.: Virus quanti- fication and identification of cellular targets in the lungs and lymphoid tissues of pigs at different time intervals
after inoculation with porcine reproductive and respira- tory syndrome virus (PRRSV). Vet. Microbiol. 1997, 56, 9–19.
9. Duan X., Nauwynck H. J., Favoreel H. W., Pensaert M. B.:
Identification of a putative receptor for porcine reproduc- tive and respiratory syndrome virus (PRRSV) on porcine alveolar macrophages. J. Virol. 1998, 72, 4520–4523.
10. Vanderheijden N., Delputte P. L., Favoreel H. W., Vander- kerckhove J., van Damme J., van Voensel P. A., Nauwynck H. J.: Involvement of sialoadhesin in entry of porcine re- productive and respiratory virus into porcine alveolar macrophages. J. Virol. 2003, 77, 8207–8215.
11. Karniychuk U. U., Nauwynck H. J.: Pathogenesis and pre- vention of placental and transplacental porcine reproduc- tive and respiratory syndrome virus infection. Vet. Res.
2013, 44, 95–109.
12. Albina E.: Epidemiology of porcine reproductive and re- spiratory syndrome (PRRS): an overview. Vet. Micro- biol.1997, 55, 309–316.
13. Frydas I., Verbeeck M., Cao J., Nauwynck H. J.: Replica- tion characteristics of porcine reproductive and respira- tory virus (PRRSV) European subtype 1 (Lelystad) and subtype 3 (Lena) strains in nasal mucosa and cells of the monocytic lineage: indications for the use of new recep- tors of PRRSV (Lena). Vet. Res. 2013, 44, 73–86.
14. Vareille M., Kieninger E., Edwards R. M., Regamey N.:
The airway epithelium: soldier in the fight against respi- ratory viruses. Clin. Microbiol. Rev. 2011, 24, 210–229.
15. Karniychuk U. U., Geldhof M., Vanhee M., Van Doorsse- laere J., Saveleva T. A., Nauwynck H. J.: Pathogenesis and antigenic characterization of a new East European subty- pe 3 porcine reproductive and respiratory syndrome vi- rus isolate. BMC Vet. Res. 2010, 6, 30–40.
16. Van Breedam W., Verbeeck M., Christiaens I., Van Gorp H., Nauwynck H. J.: Porcine, murine and human sialoadhe- sin (Sn/Siglec-1/CD169): portals for porcine reproductive
and respiratory syndrome virus (PRRSV) entry into tar- get cells. J. Gen. Virol. 2013, 94, 1955–1960.
17. Otake S., Dee S., Corzo C., Oliveira S., Deen J.: Long-di- stance airborne transport of infectious PRRSV and My- coplasma hyopneumoniae from a swine population in- fected with multiple viral variants. Vet. Microbiol. 2010, 145, 198–208.
18. Prather R. S., Rowland R. R., Ewen C., Tribel B., Kerri- gan M., Bawa B., Teson J. M., Mao J., Lee K., Samuel M.
S., Whitworth K. M., Murphy C. N., Egen T., Green J. A.:
An intact sialoadhesin (Sn/SIGLEC1/CD169) is not re- quired for attachment/internalization of the porcine re- productive and respiratory syndrome virus. J. Virol. 2013, 87, 9538–9546.
19. Labarque G. G., Nauwynck H. J., Van Reeth K., Pensaert M. B.: Effect of cellular changes and onset of humoral im- munity on the replication of porcine reproductive and re- spiratory syndrome virus in the lungs of pigs. J. Gen. Vi- rol. 2000, 81, 1327–1334.
20. Nauwynck H., Van Gorp H., Vanhee M., Karniychuk U., Geldhof M., Cao A., Verbeeck M., Van Breedam W.: Mi- cro-dissecting the pathogenesis and immune response of PRRSV infection paves the way for more efficient PRRSV vaccines. Transbound. Emerg. Dis. 2012, 59, 50–54.
Prof. dr hab. Zygmunt Pejsak, Państwowy Instytut Wete- rynaryjny – Państwowy Instytut Badawczy, al. Partyzan- tów 57, 24–100 Puławy; e-mail: zpejsak@piwet.pulawy.pl.
D
ziedziczna miejscowa astenia skóry koni (hereditary equine regional der- mal asthenia – HERDA) jest chorobą ge- netyczną, dziedziczoną w sposób recesyw- ny autosomalny. HERDA występuje u koni gorącokrwistych rasy quarter horse lub po- siadających przodków tej rasy (1, 2, 3, 4, 5, 6), z częstością występowania nosicieli wy- noszącą 3,5% (7). Najpowszechniej choroba ta występuje u koni rasy quarter subpopu- lacji cutting (konie przeznaczone do wystę- powania w konkurencji jazdy westernowej o tej samej nazwie), wśród których częstość pojawienia się nosicieli genu HERDA wyno- si ponad 28% (1, 5, 8). Po przeanalizowaniu rodowodów tych koni oszacowano, że 14 ze 100 najlepszych rozpłodników subpopulacji cutting horse, których potomstwo przyno- si ogromne zyski, to nosiciele zmutowane- go genu HERDA. Tak duże rozpowszechnie- nie HERDA wśród tych koni jest spowodo- wane tym, że konie po najpopularniejszychogierach z tej subpopulacji są najbardziej pożądane ze względu na najlepsze cechy, takie jak szybkość, zwinność czy „wyczucie krowy”, a także uzyskiwanie dobrych wyni- ków w zawodach (5). Występowanie cho- roby u ogierów, jak i u klaczy jest tak samo prawdopodobne (9). Ze względu na ogrom- ną popularność rasy quarter horse w USA, problem tej choroby dotyka głównie ame- rykańską populację koni, niemniej jednak w Europie zgłoszono kilka przypadków wy- stąpienia HERDA u koni tej rasy we Fran- cji, w Austrii i Wielkiej Brytanii (10, 11, 12).
W Polsce populacja koni rasy quarter horse wynosi obecnie około 700 osobników i jak dotąd nie zgłoszono żadnych przypadków wystąpienia HERDA. Wobec tego, że w Pol- sce nie są prowadzone również żadne bada- nia dotyczące specyficznych jednostek cho- robowych tej rasy, nie ma żadnych danych na temat występowania nosicieli w tej po- pulacji (13).
Nazwa choroby została zaproponowana przez White’a i wsp. (3), ze względu na wi- doczne ograniczenie miejscowe występo- wania objawów klinicznych tego zaburze- nia, które głównie pojawiają się w okolicy grzbietu (2, 3, 4). W świetle najnowszych badań, które dostarczają dowodów, że fe- notyp HERDA nie jest ograniczony tylko do powłoki wspólnej (5, 8, 14), nazwa ta nie wydaje się odpowiednim terminem opisują- cym chorobę. Jednak nazwa HERDA zosta- ła powszechnie przyjęta w terminologii cho- rób genetycznych koni i zastąpiła wcześniej stosowane nazwy, takie jak: hyperelastosis cutis oraz zespół Ehlersa-Danlosa (1, 5). Po- nadto udowodniono, że wymienione nazwy określają odrębne od HERDA zaburzenia, charakteryzujące się odmiennym podło- żem genetycznym oraz innymi zmianami histologicznymi i ultrastrukturalnymi (15).
Kliniczny obraz choroby
Właściwe rozpoznanie objawów klinicznych HERDA jest jedną z głównych możliwości rozpoznania choroby. Trudność sprawia to, że objawy te nie pojawiają się u koni aż do wieku 1,3–2 lat, co zazwyczaj pokrywa się w czasie z początkiem treningu ujeżdżenia, a następnie stan zwierzęcia bardzo szybko się pogarsza (4, 5, 6, 16). Powstają urazy na skutek tarcia siodła podczas jazdy jeźdźca, przez co uszkodzenia pojawiają się głównie w okolicy grzbietu (2, 3, 4). Nie odnotowano
Dziedziczna miejscowa astenia skóry koni (HERDA) u koni rasy quarter horse
Joanna Ziemińska1, Joanna Gruszczyńska1, Bartłomiej J. Bartyzel2
z Katedry Genetyki i Ogólnej Hodowli Zwierząt Wydziału Nauk o Zwierzętach1 oraz Katedry Nauk Morfologicznych Wydziału Medycyny Weterynaryjnej2 Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
Prace poglądowe
999
Życie Weterynaryjne • 2014 • 89(12)
jednak występowania podobnych uszko- dzeń w okolicy brzucha, gdzie przebiega po- pręg siodła i gdzie skóra również narażona jest na tarcie podczas jazdy. Nie obserwo- wano również problemów z gojeniem się po kastracji i porodzie, stwierdzono nato- miast powstawanie nielicznych uszkodzeń na kończynach. Nie odnotowano również zmian w układzie kostnym chorych koni, co zostało potwierdzone w badaniu orto- pedycznym u klaczy pochodzącej od cho- rych na HERDA rodziców, która była treno- wana z lonżą (16). Wywnioskowano stąd, że choroba ta jest ograniczona tylko do pew- nych obszarów skóry koni oraz że wykazuje jedynie charakter zmian zewnętrznych (3, 16). Dokonano badań ex vivo, porównują- cych cechy biomechaniczne próbek pobra- nych ze skóry z różnych miejsc ciała oraz próbek ścięgien, więzadeł i wybranych na- czyń krwionośnych koni chorych na HERDA i zdrowych. Wyniki tych badań wykazały, że
choroba ta, pomimo że jej kliniczna manife- stacja jest ograniczona w głównej mierze tyl- ko do powłoki wspólnej, powoduje niepra- widłowości także w budowie innych tkanek, mających wyższą zawartość kolagenu włó- kienkowego, co oznacza, że fenotyp HER- DA nie jest ograniczony tylko do skóry (5, 8). Tę teorię potwierdziło również badanie porównujące budowę struktur gałki ocznej oraz częstość występowania wrzodów ro- gówki u koni chorych na HERDA i zdro- wych (14). Wyniki tego badania ujawniły, że grubość rogówki u koni z HERDA była zna- cząco mniejsza niż u koni zdrowych. U koni chorych częściej notowano również wystę- powanie owrzodzenia rogówki.
Wśród 50 koni przebadanych w kierun- ku HERDA przez White’a i wsp. (3), 39 koni zostało zdiagnozowanych jako chore. Dzięki obserwacji tych zwierząt stwierdzono, iż naj- częstszymi objawami klinicznymi były wy- stępujące głównie w okolicy grzbietu: suro- wiczaki (pęcherze wypełnione płynem su- rowiczym) oraz krwiaki, trudno gojące się rany (często ze zgrubieniami na brzegach), powstające na skutek nawet niewielkich ura- zów, pozostawiające blizny, rozjaśnione, a na- wet białe włosy po odrośnięciu na uszkodzo- nym miejscu, linienie oraz wyraźnie odzna- czone obszary delikatnej, luźnej skóry, która po uniesieniu przez dłuższy czas pozostawa- ła w postaci fałdu (skóra nadplastyczna, nad- rozciągliwa). Autorzy zastanawiali się rów- nież nad przyczyną przedłużającego się go- jenia ran. Ponieważ otrzymywane wyniki badań prowadzonych w tym kierunku nie dawały jednoznacznej odpowiedzi (w nie- których przypadkach gojenie się przebie- gało prawidłowo, a w innych było zakłóco- ne i opóźnione) trudno było ocenić, czy jest to zaburzenie w samym procesie gojenia się rany czy może występowanie nieprawidło- wości w budowie skóry prowadzi do powsta- wania nowych ran na tym samym obszarze skóry. Autorzy wskazali na konieczność prze- prowadzenia dalszych badań (3). Wszystkie opisane przypadki chorych na HERDA koni posiadały fenotyp choroby w głównej mie- rze pokrywający się z wyżej opisanym, jed- nak wykazywały zróżnicowanie stopnia za- awansowania rozwoju zmian. Dotychczaso- we badania nie doprowadziły do wyjaśnienia tego zjawiska. Ponadto zanotowano 8 przy- padków chorych koni, które z powodzeniem były wystawiane w różnego rodzaju zawo- dach sportowych (5). Być może konie, które są nosicielami defektu zyskują pewne cechy, które powodują, że mają przewagę w dyscy- plinach wymagających większej zwinności (jak na przykład cutting). Grady i wsp. (5) oraz Bowser i wsp. (8) stwierdzili, że aby to udowodnić, należy prowadzić dalsze bada- nia w celu poznania większej liczby przypad- ków dziedzicznej miejscowej astenii skóry.
Histopatologiczny obraz zmian skóry koni chorych na HERDA nie jest identyczny
u wszystkich chorych osobników. Co więcej, u koni wolnych od HERDA zauważono po- jawienie się w obrazie histologicznym pew- nych nieprawidłowości, które prawdopodob- nie były następstwem przebytych urazów me- chanicznych niezwiązanych z tą chorobą (2, 3, 5, 16). Dlatego na podstawie tylko wyników badań histopatologicznych nie można jedno- znacznie zdiagnozować HERDA. Niemniej jednak najbardziej stałym i powtarzającym się obrazem histopatologicznym u koni z HER- DA są nieprawidłowości kolagenu występują- ce w głębokich warstwach skóry właściwej (1, 3, 5, 15, 16). Najczęściej opisywane nieprawi- dłowości kolagenu to cienkie, skrócone, luź- no powiązane włókna kolagenowe, znajdu- jące się w głębokiej skórze właściwej, ułożo- ne w pęczki (dezorientacja ułożenia włókien) i porozdzielane jasnymi przestrzeniami, które wyglądają na puste lub zawierają pojedyncze, cienkie włókna (1, 3, 5, 15, 16). Włókna kola- genowe w próbkach kontrolnych natomiast były opisywane jako grube, długie, równo- miernie rozłożone w głębszej warstwie skóry właściwej (3). Przypuszcza się, że jasne, pu- ste przestrzenie rozdzielające pęczki włókien kolagenowych mogą wskazywać na wadliwą przyczepność pęczków włókien i ich później- sze rozdzielenie, powstałe na skutek manipu- lowania skórą lub jako artefakt podczas przy- gotowywania preparatów histologicznych (3).
Charakterystycznym objawem uwidocz- nionym w obrazie histologicznym, ale jed- nocześnie niewystępującym w każdym przy- padku HERDA, było również występowanie strefowego rozdzielenia skóry właściwej (zo- nal dermal separation – ZDS). Jest to cha- rakterystyczna pozioma, liniowa strefa roz- luźnionych pęczków kolagenu, przebiegająca przez środek głębokiej warstwy skóry wła- ściwej, powodująca powstanie dużej, pustej przestrzeni na skutek rozdzielenia wyższej warstwy skóry właściwej od głębiej położo- nych jej warstw. Nie odnotowano żadnych dowodów na gromadzenie się w tej prze- strzeni płynu lub substancji pozakomór- kowej. Sądzi się, że występowanie krwia- ków u koni z HERDA może być efektem krwotoków w skórze właściwej powstałych na skutek urazu lub pękania naczyń wło- sowatych skóry, wynikającego z nadmier- nego rozluźnienia składników skóry, mię- dzy innymi związanego z występowaniem ZDS (1). Wśród przebadanych przez Whi- te’a i wsp. (3) koni chorych znaleziono tylko jeden przypadek wystąpienia ZDS. Jednakże obecne u znacznie większej liczby chorych koni zwłóknienie lub ziarnina, znajdujące się od środkowej do głębokiej warstwy skó- ry właściwej, a także rozmieszczenie pęcz- ków włókien kolagenowych, najprawdopo- dobniej wskazywały na wcześniejsze rozdzie- lenie tkanek związane z wystąpieniem ZDS oraz późniejsze ich zabliźnienie (3). Z dru- giej strony ZDS może być artefaktem po- wstałym przy przygotowywaniu preparatów.
Hereditary equine regional dermal asthenia (HERDA) in Quarter horses
Ziemińska J.1, Gruszczyńska J.1, Bartyzel B.J.2, Department of Genetics and Animal Breeding, Faculty of Animal Sciences1, Department of Morphological Sciences, Faculty of Veterinary Medicine2, Warsaw University of Life Sciences – SGGW
This article aims at the presentation of a hereditary skin disorder in Quarter Horses. Hereditary equine re- gional dermal asthenia (HERDA) is an autosomal re- cessive disease that refers to the skin. It affects Quar- ter Horses, with the highest frequency of heterozygous carriers occurring within cutting subpopulation of this breed. Clinical signs result from the collagen synthe- sis disorder and include areas of hyperextensibility of skin, chronic ulcerative wounds, hematomas, seromas and sloughing skin. The onset of clinical signs occurs in 1–2 years old horses. The signs are observed mostly on animal back, however researchers proved that HERDA phenotype may affect skin in any location. Histologi- cal examination reveals thinning, fragmentation and disorganization of collagen fibers, nevertheless these signs are representative not only for HERDA. Due to this, histological examination is not conclusive. HERDA disorder results from a missense mutation in 39 ami- no acid position in N-terminus domain of equine cy- clophilin B (CypB) and changing glycine for arginine.
Cyclophilin B is a multifunctional protein of peptidyl- prolyl cis-trans isomerase (PPIase) activity that plays sig- nificant role in collagen metabolism and interacts also with foldases and chaperons. Mutated CypB however, retains the PPIase activity. Its interactions with other proteins are changed what leads to alterations in post- translational modifications and a rate of collagen fold- ing. In this paper HERDA phenotype, genetic basis and molecular effects of HERDA mutation were described.
Keywords: HERDA, cyclophilin B, equine genetic disorders, quarter horse.
Prace poglądowe
1000 Życie Weterynaryjne • 2014 • 89(12)
Wskazywałoby to w tym przypadku na to, że rozdzielenie w głębokiej warstwie skóry wła- ściwej powstaje podczas pobierania próbek biopsji metodą cienkoigłową. Metoda cien- koigłowa pobierania bioptatów może być nieefektywna, w przypadku gdy igła nie się- gnie do głębszej warstwy skóry właściwej, co spowoduje fałszywe wystąpienie ZDS. Dlate- go też, według Brountsa i wsp. (1), najlepszą biopsją ukazującą wszystkie warstwy skóry właściwej i ich ewentualne zmiany patolo- giczne, w tym obecność lub brak ZDS, jest biopsja wycinkowa. Jednak jest ona możli- wa dopiero pośmiertnie (1).
Stosując barwnik AOG (3) lub barwnik Calleja (15), sprawdzono również stan ela- styny włókien sprężystych w skórze koni chorych na HERDA. W wyniku tych badań u koni z HERDA nie odkryto żadnych nie- prawidłowości w strukturze elastyny.
Ponieważ u człowieka zespół Ehlersa- -Danlosa (EDS) powodowany jest zaburze- niami w formowaniu kolagenu włókienko- wego (kolageny typu I, III i V), postanowiono zbadać czy u koni z HERDA nie występują podobne nieprawidłowości. Zbadanie kola- genów typu I i III skóry koni zdrowych i cho- rych na HERDA oraz porównanie wyników wykazało brak różnic w strukturach kolage- nu włókienkowego między porównywanymi grupami. Świadczy to, że HERDA jest wy- nikiem innego mechanizmu, od tego który powoduje EDS (3).
Również mikroskopia elektronowa nie jest efektywna w przypadku diagnozowa- nia HERDA. Najbardziej powtarzającymi się zmianami skóry, obserwowanymi pod mikro- skopem elektronowym, były między innymi:
duże zróżnicowanie przekrojów poprzecz- nych włókien kolagenowych oraz losowość w orientacji rozluźnionych włókien kolage- nowych. Jednak zmiany te nie są charaktery- styczne i jednoznaczne tylko dla koni z HER- DA, gdyż są występują również w zespole Eh- lersa-Danlosa u człowieka oraz chorobach podobnych do EDS występujących u innych gatunków zwierząt. Podczas analizy prze- prowadzonej z wykorzystaniem mikroskopu elektronowego należy zachować ostrożność w interpretacji wyników i stawianiu diagnozy, gdyż podobne zmiany fibrylarne były widzia- ne także w próbkach pochodzących od koni zdrowych (1, 3). Rozpoznanie HERDA bez wykonania testów genetycznych jest możliwe przy zestawieniu obrazu klinicznego choroby, zmian histopatologicznych oraz ewentualnych wyników mikroskopii elektronowej (3, 16).
Cechy biomechaniczne skóry koni z HERDA
Celem badań prowadzonych ex vivo było określenie parametrów biomechanicznych próbek skóry oraz niektórych struktur we- wnętrznych (ścięgna, więzadła, wybrane na- czynia krwionośne), posiadających kolagen
o podobnym składzie i budowie, co kolagen skóry u koni z HERDA (5, 8). Przypuszczano, że HERDA redukuje prawidłową wytrzyma- łość skóry właściwej u koni chorych. Zasta- nawiano się, czy fenotyp HERDA wykazuje jedynie charakter zewnętrzny oraz czy jest on ograniczony tylko do pewnych obszarów ciała konia. Pobrano próbki z różnych miejsc ciała koni oraz porównano wyniki otrzyma- ne dla koni chorych na HERDA z wynikami otrzymanymi dla zdrowych koni kontrol- nych. Zbadano następujące parametry bio- mechaniczne: wytrzymałość na rozciąganie, moduł sprężystości oraz energię niezbędną do uszkodzenia próbki (5, 8). W przypad- ku próbek pobranych ze skóry otrzymano znaczną redukcję wartości badanych parame- trów u koni chorych na HERDA w porówna- niu z wartościami tych parametrów otrzyma- nych dla zdrowych koni z grupy kontrolnej, co było potwierdzeniem, że HERDA powo- duje znaczne osłabienie skóry u koni cho- rych. Ponadto stwierdzono, że nieprawidło- wa struktura skóry dotyka skóry całego ciała konia w podobnym stopniu (5). W przypad- ku próbek pobranych ze struktur ścięgnowo- -więzadłowych (więzadła kończyn piersiowej i miednicznej oraz powierzchownego i głębo- kiego ścięgna mięśnia zginacza palców) oraz łuku aorty i pnia płucnego otrzymane war- tości badanych parametrów były znacząco obniżone dla wszystkich próbek pobranych od koni z HERDA w porównaniu z warto- ściami otrzymanymi dla zdrowych koni kon- trolnych (8). Świadczy to o tym, że fenotyp HERDA nie jest ograniczony tylko do skóry koni chorych, ale osłabia również struktury wewnętrzne tych zwierząt.
Podłoże genetyczne choroby
Do mapowania locus HERDA wykorzysta- no metody mapowania homozygotyczności, które polegało na poszukiwaniu powtarzal- nych tylko u koni z HERDA spadków hete- rozygotyczności wśród znanych markerów mikrosatelitarnych (7). Doprowadziło to do wykrycia najmniejszego możliwego do zi- dentyfikowania przedziału zawierającego locus HERDA, jako leżącego w ramieniu q chromosomu ECA1 konia i ograniczonego przez dwa geny: TNL2 i SPG21. Następnie, aby zidentyfikować locus HERDA zbadano funkcje genów, leżących we wcześniej wy- selekcjonowanym przedziale ograniczonym przez geny TNL2 i SPG21. To doprowadziło
do zsekwencjonowania genu PPIB konia, który koduje cyklofilinę B konia. Kolejnym krokiem było porównanie sekwencji cDNA genu PPIB uzyskanych z komórek skóry koni z HERDA i zdrowych koni kontrolnych czego skutkiem była identyfikacja 2 SNPów (PPIB*1 oraz PPIB*HRD) w eksonach PPIB koni z HERDA, które podejrzewano o wy- stępowanie missensownej mutacji odpowie- dzialnej za HERDA. Po zbadaniu zdrowych i chorych koni w kierunku obecności marke- ra PPIB*1 (c.17A>G) okazało się, że marker ten powszechnie występuje wśród koni qu- arter, więc nie mógł być on mutacją przyczy- nową HERDA. W przypadku drugiego mar- kera – PPIB*HRD (c.115G>A) okazało się, że wszystkie zbadane konie z HERDA były homozygotami pod względem tego markera, dlatego też uznano, że mutacja powodująca wymianę guaniny na adeninę w 115 kodonie genu PPIB konia jest mutacją powodującą HERDA (ryc. 1). Ponadto zbadane zdrowe konie spokrewnione z końmi chorymi były heterozygotami pod względem PPIB*HRD oraz jeden koń spokrewniony z chorym był homozygotą pod względem SNPu typu dzi- kiego. Zbadane zdrowe konie niespokrew- nione z chorymi oraz zbadane zdrowe konie innych ras były homozygotami pod wzglę- dem SNPu typu dzikiego. Wszystkie te fakty potwierdziły wcześniejsze założenie, że PPI- B*HRD (c.115G>A) jest mutacją warunkują- cą w układzie homozygotycznym wystąpie- nie u konia miejscowej utraty prawidłowej wytrzymałości skóry właściwej (7). Odkry- cie to umożliwiło opracowanie testu gene- tycznego, który obecnie jest dostępny ko- mercyjnie i umożliwia identyfikację nosi- cieli zmutowanego allelu, a co za tym idzie – zapobieganie rozpowszechniania się tego allelu wśród koni rasy quarter.
Molekularne skutki mutacji HERDA Cyklofiliny są to wielofunkcyjne białka we- wnątrzkomórkowe i/lub wydzielnicze. Po- czątkowo zostały odkryte u człowieka, jako komórkowe białka wiążące lek immuno- supresyjny – cyklosporynę A (17, 18). Cy- klofiliny należą do rodziny peptydylo-pro- lilowych cis-trans izomeraz (PPIaz), które katalizują reakcję izomeryzacji wiązań pep- tydowych, wpływając na przebieg fałdowania białek (17, 19). Cyklofiliny, które tak jak biał- ka szoku cieplnego posiadają stałą, identycz- ną domenę centralną, która jest oflankowana
Ryc. 1. Sekwencja białka obejmująca 60 pierwszych reszt PPIB. Sekwencja A – bez mutacji,
Sekwencja B – z mutacjami wykrytymi u koni chorych na HERDA (zaznaczono kolorem czerwonym). Ponieważ mutacja p.6E>G powszechnie występuje u koni rasy quarter, mutacja p.39G>R jest prawdopodobną mutacją przyczynową odpowiedzialną za HERDA (7)
sekw. A 1 MLRFSERNMKVLFAAALIVGSVFFLLLPGPSTADEKKKGPKVTVKVYFDLRIGDEDIGRV 60 ||||| |||||||||||||||||||||||||||||||| |||||||||||||||||||||
sekw. B 1 MLRFSGRNMKVLFAAALIVGSVFFLLLPGPSTADEKKKRPKVTVKVYFDLRIGDEDIGRV 60 Prace poglądowe
1001
Życie Weterynaryjne • 2014 • 89(12)
przez różniące się domeny w zmiennych N- i C-końcach, posiadają sekwencje sygnało- we, kierujące je do odpowiednich struktur subkomórkowych. Dzięki temu wyznaczo- no kilka izoform cyklofilin, mających różne miejsca docelowe w komórce (20).
Cyklofilina B (CypB) jest białkiem o ma- sie cząsteczkowej 21 kDa, który posiada se- kwencję sygnałową kierującą ją do siateczki śródplazmatycznej szorstkiej. Jest ona tak- że wydzielana poza komórkę (18). CypB wykazuje aktywność PPIazy oraz wchodzi w kompleksy z innymi białkami opiekuńczy- mi i foldazami, pełniąc ważną rolę w biosyn- tezie kolagenu (7, 18, 21).
Po transkrypcji i translacji łańcuchy pro- kolagenowe zostają przeniesione do szorst- kiej siateczki śródplazmatycznej, gdzie na- stępuje odcięcie peptydu sygnałowego oraz rozpoczęte zostają modyfikacje potranslacyj- ne niezbędne do utworzenia potrójnej helisy kolagenu. W tym złożonym procesie bierze udział wiele enzymów oraz białek opiekuń- czych (22). Izomeraza peptydylo-prolilowa cis-trans cyklofiliny B izomeryzuje reszty pro- liny z postaci cis do postaci trans, co katalizu- je formowanie potrójnej helisy kolagenu. Aby powstała potrójna helisa kolagenu, niezbęd- ne jest również utworzenie wewnątrzłańcu- chowych i międzyłańcuchowych mostków di- siarczkowych w C-końcowym peptydzie biał- ka, katalizowane przez disulfidoizomerazy białek (19). Podczas syntezy łańcuchów po- lipeptydowych w siateczce śródplazmatycz- nej zachodzi hydroksylacja reszt lizylowych i prolilowych oraz glikozylacja reszt hydrok- sylizylowych łańcuchów prokolagenowych.
Modyfikacje te są kontynuowane aż do utwo- rzenia potrójnej helisy. Reszty lizyny ulegają hydroksylacji z udziałem hydroksylazy lizylo- wej 1 (LH1), co jest niezbędne do tworzenia wiązań poprzecznych i wbudowywania wę- glowodanów do cząsteczki kolagenu. Reszty proliny natomiast są hydroksylowane do 3-hy- droksyproliny i 4-hydroksyproliny z udziałem hydroksylazy 3-prolilowej 1 (P3H1), będącej częścią kompleksu białkowego P3H1/CRTAP/
CypB oraz hydroksylazy 4-prolilowej (P4H).
Hydroksylacja reszt prolinowych jest niezbęd- na do utworzenia struktury helisy (18). CypB wchodzi także w interakcje z innymi białkami będącymi częścią mechanizmu niezbędnego do biosyntezy kolagenu. Potwierdzono inte- rakcje CypB z domeną P kalneksyny, kalreti- kuliny i kalmeginy z białkiem HSP47, który pełni rolę białka opiekuńczego podczas fał- dowania prokolagenu typu I oraz kontroluje tworzenie potrójnej helisy (18), a także inte- rakcje CypB z disulfidoizomerazą białek (23).
Mutacja odpowiedzialna za HERDA po- woduje zmianę w krótkim N-końcowym ob- szarze cyklofiliny B konia i jest do tego ob- szaru ograniczona. Powoduje to zniekształ- cenie geometrii oraz zwiększenie stabilności N-końca tego białka (21, 22). Skutkiem tych modyfikacji prawdopodobnie jest pojawienie
się zaburzeń w powstawaniu odpowiednich konformacji cząsteczki, które są niezbędne do utworzenia podczas interakcji cyklofiliny B z innymi białkami siateczki śródplazma- tycznej, dlatego utrudnione, a nawet unie- możliwione jest tworzenie kompleksów CypB z tymi białkami – kompleksów, które są nie- zbędne do syntezy prawidłowej cząstecz- ki kolagenu. Jednakże dotychczas nie zna- leziono związku tych zaburzeń z fenotypem HERDA (21, 22).
Zbadanie aktywności peptydylo-proli- lowej cis-trans izomerazy zmutowanej cy- klofiliny B koni z HERDA oraz porównanie z aktywnością tego enzymu pochodzącego od koni zdrowych wykazało, że aktywność PPIazy u koni chorych jest zachowana na prawidłowym poziomie. Jest to możliwe, po- nieważ mutacja HERDA nie zmienia struk- tury miejsca aktywnego CypB, co zostało po- twierdzone przez porównanie struktur kry- stalicznych miejsca aktywnego cząsteczki CypB pochodzącej od koni chorych i zdro- wych. Struktury te pokrywały się (21, 22).
Wyniki badań wskazują, że u koni z HER- DA następuje osłabienie nie tylko struktury skóry właściwej, ale także struktur zewnętrz- nych i wewnętrznych, posiadających kolagen o podobnej strukturze, jak kolagen skóry wła- ściwej (5, 8, 14). Z uwagi na fakt, iż dziedzicz- na miejscowa utrata prawidłowej wytrzyma- łości skóry właściwej u koni (HERDA), jako choroba genetyczna dziedziczona w sposób recesywny autosomalny, rzadko fenotypowo ujawnia się u źrebiąt, a przeważnie zauważyć ją można dopiero u koni młodych, podda- wanych użytkowaniu, opracowano test gene- tyczny, który umożliwia identyfikację zmu- towanego allelu u koni w każdym wieku (9).
Nadrzędnym celem społeczności związa- nej z hodowlą koni powinna być realizacja następujących zadań: dążenie do polepszania zdrowia i dobrostanu koni, jak najefektyw- niejszego korzystania z dostępnych testów genetycznych, identyfikacja i ograniczenie rozpowszechniania się chorób genetycznych.
Takie działania prowadzą do bardziej świa- domego zarządzania i prowadzenia hodowli tego gatunku zwierząt, zwiększą ich dobro- stan oraz być może będą zapobiegać podej- mowaniu pochopnych decyzji związanych z postępowaniem z chorymi końmi (24).
Piśmiennictwo
1. Brounts S.H., Rashmir-Raven A.M., Black S.S.: Zonal dermal separation: a distinctive histopathological lesion associated with hyperelastosis cutis in a Quarter Horse.
Vet. Dermatol. 2001, 12, 219–224.
2. Carmalt J.L., Ashburner S.J., Clark T.: Equine Dermato- logy. W: Large Animal Veterinary Rounds 2004, 4, 1–5.
3. White S.D., Affolter V.K., Bannasch D.L., Schultheiss P.C., Hamar D.W., Chapman P.L., Naydan D., Spier S.J., Rosychuk R.A., Rees C., Veneklasen G.O., Martin A., Be- vier D., Jackson H.A., Bettenay S., Matousek J., Campbell K.L., Ihrke P.J.: Hereditary equine regional dermal asthe- nia (‘hyperelastosis cutis’) in 50 horses: clinical, histolo- gical, immunohistological and ultrastructural findings.
Vet. Dermatol. 2004, 15, 207–217.
4. Finno C.J., Spier S.J., Valberg S.J.: Equine diseases caused by known genetic mutations. Vet. J. 2009, 179, 336–347.
5. Grady J.G., Elder S.H., Ryan P.L., Swiderski C.E., Rash- mir-Raven A.M.: Biomechanical and molecular charac- teristics of hereditary equine dermal asthenia in Quar- ter Horses. Vet. Dermatol. 2009, 20, 591–599.
6. Badial P.R., Rashmir-Raven A.M., Cagnini D.Q., Olive- ira-Filho J.P., Cooley A.J., Cunha P.H.J., Kitchell B.E., Conceição L.G., Mochal C.A., Borges A.S.: Marjolin’s Ulcer in Two Horses with Hereditary Equine Regional Dermal Asthenia. J. Equine Vet. Sci. 2013, 33, 515–522.
7. Tryon R.C., White S.D., Bannasch D.L.: Homozygosity mapping approach identifies a missense mutation in equ- ine cyclophilin B (PPIB) associated with HERDA in the American Quarter Horse. Genomics 2007, 90, 93–102.
8. Bowser J.E., Elder S.H., Pasquali M., Grady J.G., Rashmir- -Raven A.M., Wills R., Swiderski C.E.: Tensile properties in collagen-rich tissues of Quarter Horses with heredi- tary equine regional dermal asthenia (HERDA). Equine Vet. J. 2014, 46, 216–222.
9. Tryon R.C., White S.D., Famula T.R., Schultheiss P.C., Hamar D.W., Bannasch D.L.: Inheritance of hereditary equine regional dermal asthenia in Quarter Horses. Am.
J. Vet. Res. 2005, 66, 437–442.
10. Rendle D.I., Durham A.E., Smith K.C.: Hereditary equ- ine regional dermal asthenia in a quarter horse bred in the United Kingdom. Vet. Rec. 2008, 162, 20–22.
11. Litschauer B., Palm F., Aurich C., Buchner H.H.F., Ho- rvath-Ungerböck C.: Hereditary equine regional dermal asthenia in two Quarter horses in Austria. Wien. tierärztl.
Monat. 2010, 97, 3–8.
12. White S.D., Bourdeau P.: Prevalence of the mutation in cyclophilin B (PPIB), a causal candidate gene for HERDA, among Quarter Horses in France. Vet. Dermatol. 2010, 22, 206–208.
13. Siwiec M., prezes Zarządu Polish Quarter Horse Asso- ciation, 2014 – informacja ustna
14. Mochal C.A., Miller W.W., Cooley A.J., Linford R.L., Ryan P.L., Rashmir-Raven A.M.: Ocular findings in Qu- arter Horses with hereditary equine dermal asthenia. J.
Am. Vet. Med. Assoc. 2010, 237, 304–310.
15. Borges A.S., Conceição L.G., Alves A.L.G., Fabris V.E., Passoa M.A.: Hereditary equine regional dermal asthe- nia in three related Quarter horses in Brazil. Vet. Derma- tol. 2005, 16, 125–130.
16. White S.D., Affolter V.K., Schultheiss P.C., Ball B.A., We- ssel M.T., Kass P., Molinaro A.M., Bannasch D.L., Ihrke P.J.:
Clinical and pathological findings in a HERDA-affected foal for 1,5 years of life. Vet. Dermatol. 2007, 18, 36–40.
17. Yao Q., Li M., Yang H., Chai H., Fisher W., Chen C.: Ro- les of Cyclophilins in Cancers and Other Organ Systems.
World J. Surg. 2005, 29, 276–280.
18. Galicka A.: Mutacje genów niekolagenowych we wrodzo- nej łamliwości kości – znaczenie produktów tych genów w biosyntezie kolagenu i patogenezie choroby. Post. Hig.
Med. Dośw. 2012, 66, 359–371.
19. Galat A., Metcalfe S.M.: Peptidylproline cis/trans isome- rases. Prog. Biophys. Mol. Bio. 1995, 63, 67–118.
20. Smith T., Ferreira L.R., Hebert C., Norris K., Sauk J.J.:
Hsp47 and cyclophilin B traverse the endoplasmic reti- culum with procollagen into pro-golgi intermediate ve- sicles. A role for Hsp47 and cyclophilin B in the export of procollagen from the endoplasmic reticulum. J. Biol.
Chem. 1995, 31, 18323–18328.
21. Boudko S.P., Ishikawa Y., Lerch T.F., Nix J., Chapman M.S., Bächinger H.P.: Crystal structures of wild-type and mu- tated cyclophilin B that causes hyperelastosis cutis in the American quarter horse. BMC Research Notes 2012, 5, 626.
22. Ishikawa Y., Vranka J.A., Boudko S.P., Pokidysheva E., Mi- zuno K., Zientek K., Keene D.R., Rashmir-Raven A.M., Nagata K., Winand N.J., Bächinger H.P.: Mutation in Cyclophilin B That Causes Hyperelastosis Cutis in Ame- rican Quarter Horse Does Not Affect Peptidylprolyl cis- -trans Isomerase Activity but Shows Altered Cyclophi- lin B-Protein Interactions and Affects Collagen Folding.
J. Biol. Chem. 2012, 287, 22253–22265.
23. Gajko-Galicka A.: Mutations in type I collagen genes re- sulting in osteogenesis imperfecta in humans. Acta Bio- chim. Pol. 2002, 49, 433–441.
24. Brosnahan M.M., Brooks S.A., Antczak D.F.: Equine Cli- nical Genomics: A Clinician’s Primer. Equine Vet. J. 2010, 42, 658–670.
Dr hab. Joanna Gruszczyńska, Katedra Genetyki i Ogól- nej Hodowli Zwierząt, Wydział Nauk o Zwierzętach SGGW, ul. Ciszewskiego 8, 02–786 Warszawa, e-mail:
joanna_gruszczynska@sggw.pl Prace poglądowe
1002 Życie Weterynaryjne • 2014 • 89(12)
