Spring naar inhoud

De les(sen) van SOD1 en Degeneratieve Myelopathie


Door dr. Carol Beuchat
Met toestemming vertaald en overgenomen van de website van het Institute of Canine Biology, oorspronkelijk gepubliceerd in de cursus "DNA for Dogbreeders"

Degeneratieve Myelopathie (DM) is een verwoestende ziekte die achterhandsverlamming veroorzaakt bij volwassen honden. Deze honden eindigen met "achterwielen" - een kleine kar die de achterhand ophangt boven de grond en het dier zich op alleen zijn voorpoten voortbeweegt. Het is al zoveel voorkomend bij Corgi's dat je nu zelfs boeken en kalenders kunt krijgen van "Corgi's op wielen"

Wat we van de genetica van deze ziekte weten zou voor alle fokkers die denken dat DNA testen de oplossing is voor het fokken van gezonde honden een ontnuchterende les moeten zijn.

DM trok de aandacht van klinische genetici omdat het erop lijkt dat het gelijk is aan de aandoening bij mensen die amyotrofische laterale sclerose (ALS) wordt genoemd, ook bekend als Lou Gehrig's ziekte naar de beroemde baseball speler die daaraan bezweek. Stephen Hawking, de beroemde kosmoloog, leed ook aan ALS.

ALS is een verwoestende ziekte. Het veroorzaakt het afsterven van motorische zenuwcellen, die de willekeurige spieren aansturen. Zonder functionerende motorische zenuwcellen is er geen mogelijkheid tot communicatie met de spieren en verlamming is het resultaat. Het slaat, bij zowel mensen als honden, toe in de volwassenheid en de degeneratie is progressief.

Toen DM binnen sommige rassen begon te heersen, startte de jacht om de verantwoordelijke mutatie te identificeren. Een mutatie in het gen voor SOD1 veroorzaakt ALS bij mensen. Bij honden met DM werd met behulp van GWAS in 2009 bij de Welsh Corgi Pembroke (Awano et al. 2009) een vervanging van een G-nucleotide door een A in het SOD1 gen op chromosoom 31 gevonden. Homozygotie voor het A-allel werd geassocieerd met een verhoogd risico op de aandoening bij Welsh Corgi Pembrokes en daarnaast 4 andere rassen (Rhodesian Ridgeback, Duitse herdershond, Chesapeake Bay Retriever en de Boxer).

De ziekte begint bij corgi's meestal boven de leeftijd van 8 jaar. Natuurlijk is er dan al met de hond gefokt en lopen de puppy's die daar uit zijn voortgekomen risico. Er werd een test ontwikkeld voor de nieuw gevonden mutatie en fokkers werden aangemoedigd om hun honden te testen alvorens er mee te fokken.

De Bernersennenhond heeft ook een hoge frequentie van DM, maar de beschikbare test was niet nauwkeurig in het beoordelen van het risico voor dit ras. Verder onderzoek bracht een andere mutatie van het SOD1 gen aan het licht, die uniek lijkt te zijn voor de Bernersennenhond (Awano et al 2009; Zeng et al 2014). Voor dit ras werd ook een specifieke test ontwikkeld.

Het werd nog gecompliceerder toen onderzoekers opmerkten dat er discrepanties bestonden tussen testresultaten en het verwachte genotype op basis van de informatie van de ouderdieren.

"...The discordant findings refer to actual heterozygous dogs that had been typed as homozygous for the variant allele. To that aim, the genomic context of the causative variant was investigated in two Hovawart dogs. An insertion of 54 nucleotides composed of a poly-T stretch and 15 nucleotides containing the duplication of the exon 2–intron 2 junction was found. The insertion was responsible for the partial mismatch of the reverse primer used for a direct sequencing assay. The mismatch hampered the amplification of the corresponding allele and caused an evident drop-out effect. The insertion is in complete linkage disequilibrium with the c.118G allele. The allele containing the insertion was highly prevalent in Hovawart dogs, accounting for the 26.6% of allele frequency. The insertion was also found in other unrelated breeds such as Rough Collies and Standard Poodles. (Turba et al 2016)

Oeps er was een probleem bij de ontwikkeling van de test, die een incorrect genotype weergaf voor honden die de nucleotide insertie hadden. De DNA test werd aangepast om deze complicatie op te lossen.

 

Maar zelfs na het oplossen van dit probleem, voorspelde de test nog steeds niet goed welke honden een risico liepen op het krijgen van de aandoening. Sommige honden die homozygoot waren voor de SOD1 mutatie ontwikkelden de ziekte niet en de leeftijd van begin van de ziekte varieert aanzienlijk tussen rassen. Het vermoeden groeide dat andere genen erbij betrokken waren, dus werden er verdere GWAS studies gestart. Onderzoekers identificeerden een "modifier locus" (SP110 nuclear body protein) op chromosoom 25 die in 40% van de aangedane honden werd gevonden, maar in slechts 4% van de gezonde honden (Ivansson et al. 2016). Een bepaald haplotype van SP110 werd geassocieerd met een verhoogd risico op het ontwikkelen van DM alsook een vroeg begin bij 38 rassen met een totale frequentie van 38%. SP110 is betrokken bij de regulatie van gen transcriptie en speelt mogelijk een rol in de immuunrespons en vele andere processen zoals reactie op DNA schade of infectie.

Of dat allemaal nog niet erg genoeg is, vond een onderzoek van bijna 34000 honden, dat de originele SOD1 wijdverspreid is onder honden (124 van 222 rassen werden onderzocht) en in sommige rassen in hele hoge frequentie. (Voor de meeste rassen waarbij de mutatie niet werd gevonden, was het aantal samples laag en de data kunnen niet gebruikt worden om de mogelijkheid uit te sluiten dat de mutatie niet voorkomt bij deze rassen). Deze grafiek voor rassen met meer dan 50 geteste honden, werd gemaakt met gebruikmaking van de tabel daaronder van Zeng et al. (2014). Als de allel-frequentie (y-as)=0.05, dan had de helft van de individuen de mutatie (A-allel); als de frequentie=1, hadden alle honden het allel.

Je kunt de tabel die alle data bevat, niet alleen van de >50 individuen, hier downloaden (van Zeng et al. 2014); supplementary Table 2 (complete ras incidentie data)

Met meerdere bekende vormen van de SOD1 mutatie, wijde verspreiding van de mutatie onder vele hondenrassen en bewijs voor een complexe interactie met tenminste één gen modifier is het duidelijk dat de genetica van DM complex is. Dit is geen aandoening die fokkers met een simpele DNA test zullen kunnen beheersen en het is erg misleidend om te denken dat DM "veroorzaakt wordt door een mutatie". De beste strategieën om te gebruiken voor het genetisch management van DM zijn niet geïdentificeerd en niemand lijkt te kwestie te willen aanpakken. Dus fokkers maken hun eigen beslissingen en duimen voor het beste.

De situatie wordt nog ingewikkelder omdat de functie van SOD1 niet beperkt is tot de effecten op de zenuwen voor de willekeurige spieren. In feite produceert het superoxide dismutase gen een enzym dat een sleutelrol vervult bij het antioxidant verdedigingsmechanisme van je eigen lichaam. Superoxide dismutase is een "vrije radicalen vanger". Vrije radicalen zijn hoogst reactieve (oxidatief) moleculen die geproduceerd worden bij normale metabolische processen maar het DNA, cellen, proteïnes, lipiden kunnen beschadigen en ziekte kunnen veroorzaken. De schadelijke effecten van vrije radicalen worden afgezwakt door het antioxidant systeem, inclusief superoxide dismutase, en het in balans houden van de productie van vrije radicalen en het inactiveren van deze  door antioxidanten is cruciaal. Een mutatie in SOD1 "veroorzaakt" geen DM bij honden; het veroorzaakt schade aan het essentiële defensie mechanisme van het lichaam tegen vrije radicalen waar dan ook in het lichaam, inclusief de zenuwen naar de willekeurige spieren.

Terwijl veel fokkers hopen op DNA testen die accuraat het risico op DM bij honden voorspelt, is de realiteit niet alleen dat dit onwaarschijnlijk is dat dat gaat gebeuren, maar is DM waarschijnlijk niet het enige probleem dat deze mutatie veroorzaakt bij honden. Er is een langere lijst van negatieve consequenties van de SOD1 mutatie bij honden dan we tot nu toe aan dit gen toeschrijven. Ik voorspel dat dit alleen nog gecompliceerder wordt.

REFERENTIES
*Awano, T., G.S. Johnson, C.M. Wade, et al. 2009. Genome-wide association analysis reveals a SOD1 mutation in canine degenerative myelopathy that resembles amyotrophic lateral sclerosis. PNAS 106: 2794-2799.
*Ivansson, E.L., K. Megquier, S.V. Kozyrev, et al. 2016. Variants within the SP110 nuclear body protein modify risk of canine degenerative myelopathy. PNAS 113: E3091-E3100.
*Zeng, R. J.R. Coates, G.C. Johnson, and others. 2014. Breed distribution of SOD1 alleles previously associated with canine degenerative myelopathy. J. Veterinary Internal Med. 28: 515-521.

 

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

error: Content is protected !!