Inbreeding a jeho dopad na imunitní systém

[Přeložila Daniela Hypšová, www.nchk.estranky.cz]

Od Dr. Heather E. Lorimer
(Přetištěno se svolením)

Všichni chovatelé vědí něco o nebezpečí příbuzenské plemenitby. Všichni jsme slyšeli (a mnoho z nás vidělo) tragické výsledky duplikace nebezpečných recesivních genů. Jedním způsobem, jak se vyhnout recesivním letálním genům je používání nepříbuzné plemenitby v co největší míře. Na druhou stranu linie, se kterou provádíte nepříbuzenskou plemenitbu může nést stejný gen, kterému se snažíte vyhnout.

Avšak je docela možné vyřadit genetické vady i v těch nejinbrednějších liniích. Vědci to dělají stále, vyšlechtili kmeny myší, krys a dalších zvířat, které jsou tak inbrední, jako by byly geneticky identické. Jednotlivé zvíře v každém z těchto kmenů je identickým dvojčetem (až na pohlaví) jakéhokoliv jiného zvířete v onom kmenu. Tato zvířata nenesou žádné letální geny a jsou extrémně zdravá ve všech směrech kromě jednoho. Musejí být stále chována v téměř sterilním prostředí, protože jejich imunitní systém není schopen překonat normální škálu chorob.

Imunitní systém všech zvířat je absolutné závislý na genetické diverzitě. Jsou dva základní druhy imunitních reakcí:

  1. Existují buňky zvané B-lymfocyty, které tvoří protilátky schopné inaktivovat nebo zabít cizí částice (jako jsou bakterie a viry), které vstoupí do organismu.
  2. Dále existují buňky zvané T-lymfocyty, které zabíjejí nebezpečné buňky jako jsou buňky tumoru infikované virem.

V mnoha ohledech jsou tyto dva systémy stejné. Tyto buňky jsou velmi specifické, každá buňka tvoří jeden druh protilátek nebo je schopná rozpoznat a zabít pouze jeden druh nebezpečné buňky. Nejpřekvapivější věcí na tomto systému je skutečnost, že pro každý druh infekce nebo každý druh rakoviny, kterému může být zvíře někdy vystaveno, existuje vždy v organismu zvířete buňka specifická k této infekci nebo rakovině.

Toto znamená, že jsou pravděpodobně miliony genů, z nichž každý kóduje specifické protilátky nebo buněčný povrchový receptor v každém dospělém zvířeti. Problém je, že na chromozomech není pro všechny tyto geny dost místa. My, jakožto živočichové, máme velmi chytrou metodu, jak obejít tento paradox : buňky našeho imunitního systému nemají kompletní geny pro tvorbu protilátek, místo toho obsahují spoustu genových segmentů, které buňku rozstříhají a zase spojí dohromady, aby vytvořily celý gen. Buňky imunitního systému jsou jedinými buňkami, které mění svou DNA. Pokud by k tomu docházelo kdekoliv jinde než v genech ovlivňujících imunitu, bylo by to velmi nebezpečné. V genech, které mají na starosti imunitu, je to však nezbytné: jinak bychom nebyli schopni čelit velmi mnoha nemocem.

V následující diskuzi jsem libovolně použila původní DNA (germinální linii) s šesti genovými segmenty, z nichž každý segment obsahuje deset odlišných možností ( ve skutečném životě jich je mnohem více). Těchto šest segmentů by mohlo produkovat 10x10x10x10x10x10 (milión) různých protilátek.

Pokud oba chromozomy kočky nebo jakéhokoliv jiného zvířete mají identické segmenty genů imunitního systému, živočich ztrácí polovinu svých potenciálních genů pro protilátky. Pokud je zvíře dále chováno příbuzenskou plemenitbou, začíná ztrácet další jednotlivé genové segmenty, až dojde ke genetickému fenoménu zvanému "crossover". Každý jednotlivý genový segment, který je ztracen představuje tisíce možných protilátek.

V uvedeném příkladu zvíře se dvěma zcela rozdílnými chromozomy může vytvořit dva miliony různých protilátek, z nichž každá je specifická pro jeden druh infekce. Živočich, který má identické (homozygotní) geny imunitního systému na chromozomech dokáže vytvořit jeden milion různých protilátek. Jedinec, který ztratí jeden genový segment díky crossoveru dokáže vytvořit pouze devět set tisíc protilátek. Takže, jak je vidět v mém příkladu, ztráta jednoho genového segmentu představuje ztrátu jednoho sta tisíc možných protilátek. Pokud k tomu dojde, zvíře začne ztrácet svou schopnost bojovat s některými nemocemi. Jestliže skupině zvířat chybí stejný genový segment, jak se to stává v inbredních liniích, může náhle v důsledku infekce dojít ke ztrátě celé chovné stanice nebo celé krevní linie, přičemž tato infekce by normálně měla na normální kočky pouze malý dopad.

Dobře známý příklad tohoto druhu náchylnosti k onemocnění, způsobené nedostatkem genetické diverzity se objevuje u divoce a v zajetí žijících populací gepardů. Chovné programy pro gepardy chované v zajetí byly ovlivněny nízkým počtem narozených mláďat a jejich vysokou úmrtností. Aby byla újma ještě větší, bylo prokázáno, že gepardi jsou velmi náchylní k Felinní infekční peritonitidě (FIP). Většina koček je infikována virem, který může způsobit FIP, když mu jsou vystaveny, ale obvykle u méně než 10% dojde k rozvinutí FIP s fatálnímu důsledky. Avšak gepardi vystavení viru mají 50% úmrtnost. Stephen J, O'Brien a jeho kolegové zkoumali problém v článku publikovaném v květnu 1986 v časopise "Scientific American". Zjistili, že gepardi jsou téměř identičtí - tak identičtí, že jednotliví gepardi narození ve vzdálenosti tisíce mil od sebe neodvrhují kožní štěpy z jiného jedince (jev, který lze za normálních okolností pozorovat pouze u identických dvojčat). V určitém bodě historie muselo dojít ke snížení počtu gepardí populace na několik málo jedinců, takže jejich imunologická diverzita byla ztracena a jejím důsledkem je, že těmto velkým, krásným kočkám hrozí vyhynutí.

My, jako chovatelé koček musíme naše krásné společníky chránit před takovým osudem. Musíme být obezřetní, abychom neupevňovali imunitní nedostatečnost , když se pokoušíme upevňovat typ. Naštěstí není těžké to zvládnout. Pokud chcete vkřížit nějakou vlohu ke svým kočkám, jako je kupříkladu velikost nebo nasazení uší, využívejte více než jednoho zdroje. Mějte na paměti, že outcrossem neztratíte typ - leda v tom případě, že by kočka, kterou připařujete nebyla typová. Nejdůležitější je pozorovat nebezpečné známky nadměrného inbreedingu. Jsou jimi:

  1. Snížená plodnost samců nebo samic.
  2. Pravidelně se opakující malá početnost vrhů (jedno nebo dvě koťata).
  3. Asymetrické, deformované čelisti, křivý nos, nepravidelné postavení očí.
  4. Pravidelný výskyt rakoviny u mladých zvířat.
  5. Ztráta velkého procenta koček díky onemocnění. Pokud 50% ko ťat z vrhu nebo skupina dospělých zemře na jednoduchou infekci, vaše linie nemá dostatečnou diverzitu imunitního sytému.

Poznámka autora: Červen 1998. Nové informace o MHC komplexu naznačují, ze ztráta jeho heterozygotnosti může být ještě větším problémem, něž s jakým se setkáváme v genech pro protilátky a TCR genech. Velmi nedávné důkazy naznačují ještě vážnější problém s imunitním systémem, který je způsoben inbreedingem, než je problém, o němž se hovoří v tomto článku. Některé informace pravděpodobně vyjdou v příštím vydání Cat Fanciers Journal.

Heather E. Lorimer, Ph.D.
Assistant Professor, Genetics
Department of Biological Sciences
Youngstown State University
Youngstown, OH 44555

Pro více informací o gepardech prozkoumejte tyto odkazy: