Nástroj na autoimunitní onemocnění – DLA – pomůcka pro chovatele?!

Může chovatel ovlivnit autoimunitní onemocnění?

Ruku na srdce, všichni se snažíme odchovat zdravá štěňátka. Jako chovatelé se snažíme sledovat, co se děje v plemeni a jaké nemoci jsou v plemeni rozšířené a které jsou již na ústupu anebo se objevují sporadicky. Slouží nám k tomu povětšinou genetické testy.

Spoustu plemen ale sužují i onemocnění, jež se nedají testovat. A speciální podskupinu potom tvoří autoimunitní onemocnění. Tedy onemocnění, kdy tělo, respektive imunitní systém, chybně vyhodnotil buňky vlastního těla jako cizí a postupně je likviduje. Jako příklad mohu uvést diabetes typu I, hypoadrenokorticismus (Adisonovu nemoc), hypothyroismus (porucha funkce štítné žlázy), pankreatitida (porucha funkce slinivky břišní) a další. Tato onemocnění se většinou prokážou výsledkem rozboru krve.

V současnosti existuje nepřímý ukazatel, který pomáhá proti posledně zmíněným, tedy autoimunitním onemocněním bojovat. Tímto článkem bych vám ho chtěla přiblížit.

Úvod – co to je DLA a haplotyp

Lidská obranyschopnost má pro stejnou věc označení, či zkratku MHC (Major histocompatibility complex). Tedy komplex genů a dalších částí DNA, která je přímo zodpovědná za obranyschopnost organismu. Lidský MHC se skládá celkem z pěti částí.

U psů je nazýván DLA (Dog leukocyte antigene). Je to soubor nacházející se na psím chromozomu 12 a obsahuje množství genů odpovědných za funkčnost imunitního systému. Zabývá se hlavně tou časnou obranyschopností organismu, tedy rozpoznáním patogenů (jak virů, tak bakterií) po vniknutí do organismu, kdy jejich zjištění vede ke kaskádě reakcí, které napadané buňky zničí, aby se infekce nemohla šířit dál.

DLA je složen ze tří částí nesoucí označení Class, tedy třída. Class I je vysoce polymorfní, tedy je v něm vysoká rozmanitost. Obsahuje několik genů, je dobře popsán. A pro ilustraci, gen DLA-88 z této skupiny má celkem 51 popsaných alel. Když to srovnáme s genetickými testy, které mají většinou 2 alely (buď zdravou anebo „nemocnou“), je to obrovský rozdíl.

Z hlediska testování je v současnosti využívána hlavně Class II, která obsahuje mimo jiné 3 vysoce polymorfní geny, jmenovitě DLA-DRB1, DLA-DQA1 a DLA-DQB1. Tyto tři se ve věděckých pracech a i testech pro chovatele vyskytují nejčastěji.

Class III zatím není dobře popsán (uvést zdroj) a obsahuje geny typu TNFα (odpovědný za zánětlivou reakci organismu).

DLA je v silné vazebné nerovnováze, což znamená, že má tendenci se dědit relativně nedotčený po mnoho generací. A tím jsme se dostali k dalšímu termínu v tomto článku hojně používaném – haplotypy. Haplotyp je spojení genů, které se nacházejí ve své blízkosti a proto se na ně volná kombinovatelnost úplně nevztahuje. Dědí se pohromadě. Nicméně stále platí, že jednu kopii dostane jedinec od matky a druhou od otce. Na tom se nic nemění.

Haplotypy jsou pro každé plemeno jiné, stejně tak jako kombinace alel, které jsou uvnitř předávaných haplotypů. Můžete si to představit jako box, ve kterém jsou umístěny knížky ze stejné série. Pokud rozvinu toto přirovnání, jinou sérii knih v boxu najde německý ovčák a úplně jinou sérii tam bude mít mops.

Jak se vyvíjela jednotlivá plemena psů (většinou malý počet jedinců při založení plemene a úzká příbuzenská plemenitba), ale i další směřování plemene, nadměrné využívání populárních krycích psů a dalšími chovatelskými metodami došlo k tomu, že počet těchto haplotypů v plemenech postupně klesl a klesá i nadále.

Proč by to mělo chovatele zajímat

V průměru je u jednoho plemene psů v současnosti přítomno 5 různých haplotypů, kdy jeden má vysokou frekvenci (vyskytuje se nejčastěji), další dva mají frekvenci kolem 20 % a jeden nebo dva haplotypy s frekvencí kolem 1-5 % (Feragen [online]). Studie na labradorských retrívrech odhalila 11 různých haplotypů, u velkých pudlů jich bylo nalezeno 17.

Nicméně zvířata, stejně jako lidé, potřebují mít haplotypů co nejvíce, protože každá jiná a různá kombinace jim pomáhá nejen účinně reagovat na útoky virů a baterií zvenčí, ale i v reakci na vlastní tělo, tedy stav, který je označovaný jako autoimunitní onemocnění.

Autoimunitní onemocnění jsou ale onemocněními komplexními, tedy hraje zde roli jak genetická predispozice (tu můžeme ovlivnit například vhodnou volbou partnera při testování haplotypů jak si ukážeme dále) a také faktory okolního prostředí, které se podílí hlavně na jejich propuknutí. Může to být třebas setkání s infekcí anebo jen očkování.

Například u lidí je odhad dědivosti (tedy podílu genetické složky) 0,97 pro hypoadrenokorticismus (Adisonovo onemocnění). Tedy 97 % je ovlivněno jen geny a 3 % ovlivňují další faktory. U královských pudlů byla odhadnuta heretabilita (dědivost) na 0,8, tedy 80 % je pod taktovkou genů. Je tedy více než vhodné geny sledovat.

Autoimunitní onemocnění se vyskytují napříč plemeny. Někde jsou závažným, jinde minoritním problémem.

Jak by to bylo ideálně

Pokud bychom nechali výběr psího partnera jen na psech, ke ztrátě rozmanitosti uvnitř DLA a snižování počtu haplotypů by nedocházelo. Stejně jako naznačují studie u lidí, i u psů a dalších živočichů platí, že pokud mají možnost vybrat si partnera, vyberou si takového, který bude zvyšovat rozmanitost uvnitř DLA. Mohou za to chemické senzory a feromony, kterými zvířata porovnají svůj DLA genotyp s potenciálním partnerem a reagují na takového partnera, který má DLA rozdílný. To se samozřejmě děje nevědomky, ale je prokázána poměrně vysoká účinnost chemických receptorů ovlivňujících tento počin.

A jsme u toho. Našim psům vybíráme partnery my, oni bohužel nemají právo výběru, tedy většinou. Proto je vhodné se zamyslet nad použitím stanovení haplotypů při sestavování potenciálních partnerů pro budoucí krytí.

Nechat stanovit si haplotypy nabízí mimo jiné rakouská laboratoř Feragen. Funguje to úplně stejně jako při jakémkoli genetickém testu. Necháte psovi odebrat vzorek s DNA, který v laboratoři zpracují a pošlou vám mailem výsledky.

Abychom my jako chovatelé byli schopni využít DLA haplotypy jako jeden z prvků při výběru vhodného krycího psa, musí je mít stanovené jak pes (ideálně všichni psi z užšího výběru), tak i fena. Hledá se takové spojení, aby všechny pozice budoucích potomků byly obsazeny různými haplotypy, které zdědí od svých rodičů.

Příklady z praxe – věděcký výzkum

• DLA haplotypová studie u labradorských retrívrů proběhla na 84 zvířatech z Evropy (Rakousko, Německo a Švýcarsko). Plemeno si rozdělili v rámci studie na výstavní, pracovní a ostatní linie. V plemeni bylo celkem 11 různých haplotypů. Největší ztráta variability komplexu genů DLA byla u výstavní linie – kdy 75 % homozygotních jedinců (mají 2 identické genové kopie DLA genů) má velmi specifický haplotyp. Díky dalšímu dotazníkovému šetření sledovaných jedinců se podařilo identifikovat 2 haplotypy, které zvyšují risk pro propuknutí alergií včetně těch potravinových (GERETSCHLÄGER, Anja, 2013).

• Další studie haplotypů se zaměřila na hledání souvislosti mezi psím diabetem a DLA haplotypy. Proběhla v Anglii, studovala 12 rozdílných plemen psů a počet jedinců se pohyboval od 20 případů (a velmi podobné množství zvířat v kontrolní, tedy zdravé skupině) po 133 případů psů s diabetem. Podařilo se zde popsat rizikové haplotypy u plemen, kde se diabetes nevyskytuje ve zvýšené míře (jmenovitě kokršpanělové a border teriéři), ale je na průměru všech ostatních plemen. U plemen, kde je diabetes problém (samoyed, tibetský teriér a cairn teriér), tam se jim souvislost statisticky prokázat nepodařilo (DENYER et al. 2020).

• Jiná studie zaobírající se potvrzením spojení onemocnění a variability DLA, tentokráte zvolila přístup přes možnost SNP (single nucleotip polymorphysm – bodové mutace) čipů. Snažili se potvrdit omezení variability v DLA u výmarského ohaře a náchylnosti k onemocnění hypertrofické osteodysteofie (HOD, anglicky hypertrophic osteotrophy), shodnou souvislost mezi hyperadrenokorticismem u plemene nova scotia duck tolling retrívr a potvrdit tutéž souvislost mezi onemocněním nekrotické meningoencefalitidy u plemene mops. Studie byla úspěšná právě u mopse, kde se podařilo najít souvislost mezi určitými SNP v DLA haplotypech a nekrotické meningoecefality, ale statisticky nebyla úspěšná v plemenech výmarský ohař a nova scotia duck tolling retrívr. Studie proběhla na 34 nemocných +34 zdravých jedincích tolling retrívra, 40 jedincích s onemocněním a 42 zdravých jedincích mopsů a 19 nemocných a 11 kontrolních jedincích výmarských ohařů v USA (SAFRA et al. 2011).

• Čtvrtá zde zmiňovaná studie se zabývala plemenem bearded kolie a náchylností k onemocnění hypoadrenokorticismus (Adisonova nemoc) a symetrický lupiod onychondystrophy (SLO). Obě onemocnění jsou autoimunitního rázu a jsou označovány za onemocnění komplexní. Podařilo se prokázat jak souvislost s náchylností k Adison onemocnění a jedním DLA haplotypem, tak i identifikovat 3 rizikové haplotypy pro onemocnění symmetrical lupiod onychodystrophy. Studie proběhla na 125 zdravých jedincích, 61 jedincích s Adisonovým onemocněním a 50 jedincích s onemocněním SLO z USA (GERSHONY et al. 2019).

• Velcí pudlové se stali předmětem zkoumání studie díky svému často vyskytujícímu se hypoadrenokorticismu. Studie zde zmiňovaná zkoumala celkem 130 pudlů s Adisonovým onemocněním a 135 pudlů byla kontrolní skupina. Bylo nalezeno celkem 15 haplotypů DLA. Z nichž jeden nejběžnější se vyskytuje u celkem 72 % zkoumaných pudlů, dalších 7 mělo zastoupení mezi 1 – 7 % v populaci a zbylých 7 haplotypů se vyskytovalo u méně než 1 % velkých pudlů. Byl odhalen 1 haplotyp, který zvyšoval riziko výskytu, pokud měl jedinec 2 shodné kopie tohoto haplotypu (jednu od otce a druhou od matky). Tento vztah byl patrný hlavně u psů, samců. U fen byl také prokázaný rizikový haplotyp, ale žádná z fen nebyla homozygotní (neměla 2 stejné kopie DLA haplotypů), proto vztah byl sice na statistické hladině významnosti potvrzen, ale nebyl tak jednoznačný jako u samců (TREEFUL et al. 2019).

• U královských pudlů se tato studie neomezila pouze na jeden rok, ale byla dle internetových stránek zkoumána na roční bázi. Později se k ní připojili i ostatní rázy pudlů. Probíhala celkem 3 roky a je přístupná na těchto stránkách:

http://www.standardpoodleproject.com/

• Další studie se zabývala variabilitou haplotypů u plemene zlatý retrívr v USA. Bylo odhaleno celkem 14 DLA class I haplotypů (ty se obyčejně nezkoumají) a 16 DLA haplotypů třídy II (ONTIVEROS et al. 2019).

• Německý ovčák se stal předmětem zkoumání díky svému vztahu s onemocněním inflamatory bowel disease (psí verze Cronova onemocnění). Studie proběhla ve Velké Británii na celkem 56 postižených jedincích a 50 zdravých německých ovčácích. Celkem nalezli 18 různých haplotypů, ale jen 4 haplotypy se vyskytovaly s frekvencí 5 % a více. Studie identifikovala DLA haplotyp zvyšující riziko výskytu onemocnění, tak i protektivní haplotyp, který naopak výskyt onemocnění výrazně snižoval (PEIRAVAN et al. 2016).

• Předposlední zde zmíněná studie se zabývala výskytem exokrinní pankreatické nedostatečnosti (exocrine pancreatic insufficiency) u plemene welsh corgi pembroke. Zkoumaná skupina 14 nemocných jedinců a kontrolní skupina 43 psů z USA pomohla odhalit fakt, že zdvojená shodná informace od obou rodičů (tedy homozygotnost) na DLA haplotypu vede k většímu risku onemocnění (EVANS et al. 2015).

• A poslední zde zmiňovaná práce se věnuje onemocnění non suppurative meningoencephalitis u greyhoundů. Jedná se o zánět centrální nervové soustavy, který má podobný průběh jako Alzheimer. Díky tomu, že je spojená s tímto plemenem lze usuzovat na určitou genetickou dispozici. Celkem se prokázalo 7 haplotypů DLA a 2 z nich jsou spojeny se zvyšujícím se riskem tohoto onemocnění. Výzkum proběhl ve Velké Británii a předmětem zkoumání bylo 31 nemocných psů a 115 dalších jako kontrolní zdravá skupina (SHIEL et al. 2014).

Realita – má smysl se tím zabývat?

Vztah mezi určitými haplotypy a autoimunitními onemocněními za sebe vidím jako dostatečně prokázaný. Není to jednoznačný test, na který je chovatelská veřejnost zvyklá. Tedy výsledek mi neřekne, zda pes onemocnění anebo ne. Ale správnou kombinací rodičovského páru se dá u potomků předejít kumulaci takových haplotypů DLA, které by zvyšovaly u nich samotných riziko k onemocnění. Osobně vnímám tento risk propuknutí choroby podobný jako například onemocnění alopecie barevných mutantů (Color dilution alopecia) vyskytující se u ředěné barvy. Je prokázaná návaznost na ředěnou alelu d (konkrétně d1), ale ne všichni psi onemocnění CDA, když mají kombinaci d1d1. Naopak, je jich pouze menšina.

Ze začátku bude výběr partnera ke krytí s přihlédnutím haplotypů poměrně složitý. Pokud se někteří chovatelé rozhodnou jít tímto směrem. Protože je třeba mít informaci od obou rodičů a ne jen od jednoho. A ideálně od více krycích psů, aby si je člověk mohl mezi sebou porovnávat. Jediná možnost, jak přesvědčit majitele krycích psů, že by si měly psa na haplotypy DLA vyšetřit je, že to po nich budou opakovaně chtít majitelé potenciálních nevěst. Potom to jistě zváží jako užitečně vynaložené peníze.

A jak správně zmiňuje laboratoř Feragen, DLA haplotyp není jediné vodítko, které chovatel by měl brát v potaz. Je to spíše doprovodný a poradní parametr, který se vyplatí u výběru budoucího chovného páru zvážit.

Osobní názor

Haplotypy v DLA jsou bezpochyby užitečným nástrojem. V současnosti mi přijde, že je to jediný podpůrný nástroj, který by chovatelům mohl pomoci v boji s autoimunitními onemocněními. Pokud se s nimi bude zacházet rozumně a pokud je začne využívat vícero chovatelů, rozhodně to plemenům psů obecně může přinést hodně dobrého.

Rozhodně nechci, abyste si z článku odnesli informaci, že rizikové haplotypy by se rozhodně neměly v chovu používat. To bychom vylili vaničku i s dítětem. Určitě do chovu patří všechny haplotypy, ale je vhodné se vyvarovat určitých spojeních. Druhou věcí je to, jak ukazují studie, že u každého plemene psů jsou haplotypy jiné a i náchylnost k onemocněním různá. Proto používejme zdravý rozum a to, co platí např. u pudla, může být u německého ovčáka úplně jiné a nedá se plošně paušalizovat.

Třetím aspektem, který je rozhodující, jsou zátěže v podobě genetických onemocnění. To, že si chovatel musí vybírat mezi bez počtem onemocnění, které může v plemeni testovat, aby neutratil horentní sumy za testování je jedna věc. A nyní mu k tomu přijde další finanční zátěž v podobě dalšího testování? Proto, pokud se v mém plemeni vyskytuje anebo začíná vyskytovat více autoimunitních onemocnění, zvážila bych to jako nadstavbu pro svá štěňátka. Nicméně plošné zavádění, myslím si, že tam ještě nejsme.

Navíc, dodatek k minulému bodu – pokud byste se jako chovatel rozhodli ho použít, je možné, že budete muset dojít k domluvě mezi majiteli krycích psů a vámi. Pokud by se staly haplotypy používaným nástrojem, je otázkou, zda majitel krycího psa přistoupí na testování za své peníze, když tento „test“ po něm nikdo jiný mimo vás nechce. Anebo se dohodnete, že část uhradíte vy. Tím vám ale vznikají náklady navíc.

Laboratoř Feragen sice nabízí slevu na testu v momentě, když použijete haplotypy jako část své chovatelské strategie (v současnosti jim běží výzkum na toto téma, proto slevu nabízejí), ale musí být testováni oba rodiče.

Co bych chtěla poznamenat, existují i jiné možnosti, jak zvyšovat heterogennost a variabilitu uvnitř plemene. Napadá mne například porovnání STR (DNA profilů) fingerprintů, které lze také provádět. Tomu se ale tento článek nevěnuje.

Zdroje:

• Feragen [online]. Salzburg: Feragen [cit. 2021-7-13]. Dostupné z: https://feragen.at

• GERETSCHLÄGER, Anja. DLA-Haplotypenbestimmung beim Labrador Retriever in Show- und Arbeitslinie. Feragen [online]. Salzburg: Feragen, 2013, 2013 [cit. 2021-9-6]. Dostupné z: https://feragen.at/wp-content/uploads/Endbericht-DLA-Haplotypenstudie.pdf

• SHIEL, R. E., L. J. KENNEDY, C. M. NOLAN, C. T. MOONEY a J. J. CALLANAN. Major histocompatibility complex class II alleles and haplotypes associated with non-suppurative meningoencephalitis in greyhounds. Tissue Antigens. 2014, 84(3), 271-276. ISSN 00012815. Dostupné z: doi:10.1111/tan.12365

• EVANS, J. M., K. L. TSAI, A. N. STARR-MOSS, J. M. STEINER a L. A. CLARK. Association of DLA-DQB1 alleles with exocrine pancreatic insufficiency in Pembroke Welsh Corgis. Animal Genetics. 2015, 46(4), 462-465. ISSN 02689146. Dostupné z: doi:10.1111/age.12317

• FRIEDENBERG, Steven G., Greg BUHRMAN, Lhoucine CHDID, et al. Evaluation of a DLA-79 allele associated with multiple immune-mediated diseases in dogs. Immunogenetics. 2016, 68(3), 205-217. ISSN 0093-7711. Dostupné z: doi:10.1007/s00251-015-0894-6

• PEIRAVAN, Atiyeh, Karin ALLENSPACH, Alisdair M. BOAG, et al. Single nucleotide polymorphisms in major histocompatibility class II haplotypes are associated with potential resistance to inflammatory bowel disease in German shepherd dogs. Veterinary Immunology and Immunopathology. 2016, 182, 101-105. ISSN 01652427. Dostupné z: doi:10.1016/j.vetimm.2016.10.012

• ONTIVEROS, Eric S., Shayne HUGHES, Maria Cecilia T. PENEDO, Robert A. GRAHN, Joshua A. STERN a Tzen-Yuh CHIANG. Genetic heterogeneity and diversity of North American golden retrievers using a low density STR marker panel. PLOS ONE. 2019, 14(2). ISSN 1932-6203. Dostupné z: doi:10.1371/journal.pone.0212171

• TREEFUL, Amy E., Aaron K. RENDAHL a Steven G. FRIEDENBERG. DLA class II haplotypes show sex-specific associations with primary hypoadrenocorticism in Standard Poodle dogs. Immunogenetics. 2019, 71(5-6), 373-382. ISSN 0093-7711. Dostupné z: doi:10.1007/s00251-019-01113-0

• WAGNER, J. L. Molecular Organization of the Canine Major Histocompatibility Complex. Journal of Heredity. 2003, 94(1), 23-26. ISSN 14718505. Dostupné z: doi:10.1093/jhered/esg002

• GERSHONY, Liza C., Janelle M. BELANGER, Andrea D. SHORT, et al. DLA class II risk haplotypes for autoimmune diseases in the bearded collie offer insight to autoimmunity signatures across dog breeds. Canine Genetics and Epidemiology. 2019, 6(1). ISSN 2052-6687. Dostupné z: doi:10.1186/s40575-019-0070-7

• SAFRA, N., N.C. PEDERSEN, Z. WOLF, E.G. JOHNSON, H.W. LIU, A.M. HUGHES, A. YOUNG a D.L. BANNASCH. Expanded dog leukocyte antigen (DLA) single nucleotide polymorphism (SNP) genotyping reveals spurious class II associations. The Veterinary Journal. 2011, 189(2), 220-226. ISSN 10900233. Dostupné z: doi:10.1016/j.tvjl.2011.06.023

• DENYER, A. L., J. P. MASSEY, L. J. DAVISON, W. E. R. OLLIER, B. CATCHPOLE a L. J. KENNEDY. Dog leucocyte antigen (DLA) class II haplotypes and risk of canine diabetes mellitus in specific dog breeds. Canine Medicine and Genetics. 2020, 7(1). ISSN 2662-9380. Dostupné z: doi:10.1186/s40575-020-00093-9