Генетическая устойчивость и восприимчивость к вирусным инфекциям – Основные наследственные заболевания и аномалии у сельскохозяйственных животных

Лейкозы (лейкемия, белокровие) — опухолевые заболевания кроветворной ткани. Характеризуются главным образом системным размножением незрелых кроветворных клеток в различных органах и тканях.

Межвидовые и межпородные различия. Лейкоз чаще встречается у крупного рогатого скота, чем у овец, лошадей и свиней. У лошадей чаще регистрируются злокачественные меланомы.

Среди 34 пород скота страны наиболее восприимчивы к лейкозу животные красных (бурая латвийская, красная датская, красная литовская и др.) и черно-пестрых пород (Нахмансон, 1989). У пород швидкого происхождения (костромская, Лебединская, бурая карпатская) лейкозы появляются редко. Среди северонемецких пород лейкоз регистрировался в 8 раз чаще, чем у баварских. Предполагают, что красная горбатовская порода, красный мегрельский, якутский, суксунский и бушуевский скот относительно устойчивы к лейкозу (Дмитриев и др., 1986). Инфицированность скота молочных пород значительно выше, чем мясных. Однако некоторые исследователи считают, что в одинаковых условиях среды между породами отсутствуют различия по заболеваемости лейкозом.

Влияние производителей и линий. Во всех породах между производителями выявлены большие различия по заболеваемости потомства лейкозом. Так, частота пораженности дочерей одних быков была 0~5 %, других — 20-50 % и выше. Сила влияния отцов на устойчивость дочерей к лейкозу равна 15 %, а в некоторых стадах она составляет 3~5 %. От скрещивания резистентных отцов со здоровыми и лейкозными матерями получено в 3 раза меньше больных дочерей, чем от восприимчивых к лейкозу быков (табл. 22).

Заболеваемость лейкозом дочерей резистентных и восприимчивых к лейкозу быков (Петухов В. Л.)

Таблица 22

Коэффициент ранговой корреляции быков, использовавшихся в разных хозяйствах, изменялся от 0,40 до 0,75. От отцов, заболеваемость дочерей которых была в пределах от 0 до 10 %, получены сыновья, давшие потомство также с относительно низкой заболеваемостью (5,4 %). При высокой пораженности отцов (30 % и более) дочери сыновей также характеризовались повышенной восприимчивостью к лейкозу (27,5). В хозяйствах может быть 21-28 % быков с относительно низкой заболеваемостью (до 5—10 %) и 13—23 % быков с высокой пораженностью потомства (больше 30 %).

d d

1406

КОРОВЫ:

О – ЗДОРОВЫЕ ф•- БОЛЬНЫЕ 0 – НЕ ИССЛЕДОВАНЫ

БЫКИ:

И – БОЛЬНЫЕ

Рис. 16.Генеалогическая схема предрасположенного к лейкозу семейства Азартной 3734 (первые цифры, написанные через тире, обозначают год рождения, вторые — год выбытия, например 72-75)

В отдельных хозяйствах выявлены межлинейные различия по частоте заболеваемости лейкозом. Однако ранг линий в разных хозяйствах и районах сильно изменяется. Только 0,8~2,6 % дисперсии от общей изменчивости признака обусловлено влиянием линии. У мышей выведены линии, резко различающиеся по заболеваемости лейкозом и другими злокачественными новообразованиями.

Влияние семейств и матерей. Существуют большие различия между семействами по частоте заболеваемости лейкозом. Имеются семейства как свободные от лейкоза, так и с заболеваемостью до 70 % (Эрнст и др., 1989). В некоторых популяциях выявлено до 30 % свободных от лейкоза семейств и до 13 % семейств с пораженностью свыше 40 %. На рис. 16 приведена генеалогическая схема восприимчивого к лейкозу семейства.

От больных лейкозом матерей получено в 2 раза больше больных дочерей, чем от здоровых (табл. 23). Заболеваемость внучек в меньшей степени зависит от состояния здоровья бабушек. Коэффициент корреляции частоты заболеваемости лейкозом матерей и дочерей равен 0,2. Между возрастом проявления лейкоза у матерей и дочерей существует положительная связь (г = 0,39). Некоторые отцы также различаются по возрасту проявления лейкоза у дочерей. Заболеваемость лейкозом до 3 лет ниже, чем пораженность в более старшем возрасте.

Таблица 23

Частота заболеваемости потомства лейкозом в зависимости от состояния здоровья родителей (Петухов В. Л.)

Конкордантность однополых двоен по лейкозу равна 74 %, более близкие родственники лейкозных близнецов болеют чаще, чем более далекие.

А. Г. Незавитин и др. (1992) в племенных стадах выявил, что от РИД(-) матерей получено в 2 раза меньше РИД( ) дочерей, чем от инфицированных ВЛКРС матерей (табл. 24).

Таблица 24

Частота инфицированное™ ВЛКРС дочерей, полученных от инфицированных и здоровых матерей (Незавитин, Петухов, Короткевич)

Связь с генетическими полиморфными системами. Доказана разная по величине ассоциация главного комплекса гистосовместимости с некоторыми болезнями у человека и животных. Показано, что у джерсейского скота антигены МНС W1 и W3 связаны с устойчивостью к лейкозу. По мере инфицирования животных вирусом лейкоза в группе положительного по гематологии скота увеличивается частота антигенов B0LAW8 и W11.

У лейкозных коров чаще встречаются аллели групп крови BG₂O.,Y₂, Z, а у здоровых — BG₂O₃, BO₃I’P’S₂. Предполагают, что восприимчивость к лейкозу связана с некоторыми антигенами генетических систем групп крови.

Животные бурой латвийской породы с типом церулоплазмина ВВ имеют более низкую заболеваемость лейкозом (1,27 %), чем животные с другими типами (Карликов, 1976). Анализируя все имеющиеся данные по ассоциации полиморфных систем с лейкозом, можно сказать, что пока нет генетических маркеров устойчивости и восприимчивости скота к лейкозу.

Цитогенетика лейкоза. Во многих исследованиях обнаружены изменения кариотипа при лейкозах. При всех формах лейкоза крупного рогатого скота часто выявляется повышенный процент анеуплоидии. Изучение кариотипа костного мозга у лейкозныхиздоровыхживотныхпоказало,чтоу больного скота в 4 раза больше полиплоидных клеток. Однако в некоторых работах отсутствуют различия по частоте хромосомных аномалий у больных и здоровых животных. Пока не доказано, являются ли хромосомные аномалии одной из причин лейкоза.

Наследование устойчивости и восприимчивости к лейкозу. Показано, что моногенное наследование устойчивости и восприимчивости лейкоза маловероятно. Распределение семейств и быков по заболеваемости потомства лейкозом отличалось от нормального, тогда как в этих же стадах по туберкулезу и бруцеллезу было нормальным. В некоторых исследованиях установлен нормальный характер распределения быков по заболеваемости дочерей лейкозом. Можно предположить, что устойчивость к лейкозу определяется многими генными локусами. Коэффициенты наследуемости устойчивости и восприимчивости к лейкозу в разных стадах изменяются от 0,07 до 0,5 (Эрнст, Петухов, Карликов и др.).

Предполагают, что у кур восприимчивость к заражению вирусом лейкоза доминирует над резистентностью и является моногенным признаком. Локусы, определяющие устойчивость против вирусов лейкоза подгрупп А и В, наследуются независимо друг от друга.

Гипотезы и теории этиологии лейкозов. Постоянно расширяются знания о злокачественных новообразованиях. Л. А. Зильбер создал вирусогенетическую теорию возникновения опухолей, согласно которой нуклеиновая кислота вируса частично или полностью включается в геном клетки.

О. А. Иванова (1972) считала, что лейкоз обусловлен провирусом (V), ДНК которого входит в геном неблагополучного животного. В геноме также имеется ген-репрессор (г), влияющий на активность провируса. Заболевают особи, у которых имеются провирус и неактивный рецессивный аллель репрессора VVrr, Vvrr и частично VVRr.

Лейкомогенез — многостадийный процесс. Считают, что лейкоз вызывается РНК-содержащим вирусом лейкоза крупного рогатого скота (ВЛКРС, или BLV), который относится к группе ретровирусов. Он интегрирован с геномом кроветворной клетки и способен к горизонтальной и вертикальной передаче.

В ретровирусах за индукцию рака ответственен онкоген. Онкогены ретровирусов имеют не вирусное, а клеточное происхождение. Предполагают, что онкоген — это измененный нормальный ген. При попадании в геном ретровируса протоонкоген активизируется и превращается в онкоген, который может трансформировать клетки. Известно 17 протоонкогенов. Однако у группы ретровирусов лимфоидного лейкоза крупного рогатого скота онкогены не обнаружены.

В. П. Шишков (1976) выдвинул вирусоиммуногенетическую концепцию этиологии патогенеза и профилактики лейкозов и ряда опухолевых заболеваний. Согласно этой теории наряду с ведущей ролью РНК-содержащих вирусов в развитии лейкозов крупного рогатого скота и птицы имеют значение иммунологическое состояние организма и генетическая предрасположенность к этой болезни.

Для диагностики лейкоза широко применяют реакцию иммунодиффузии (РИД). Во многих стадах может быть большой процент инфицированных животных. Далеко не всегда инфицированные ВЛКРС животные заболевают. У этих животных сохраняется нормальный уровень продуктивности. Однако 90-100 % заболевших лейкозом животных инфицированы ВЛКРС. Селекция животных на устойчивость к лейкозу может проводиться только в стадах с большой инфицированностью скота вирусом лейкоза.

Рак глаза. Эта болезнь крупного рогатого скота распространена в Австралии. Считают, что ультрафиолетовые лучи — главный фактор в ее возникновении . Наиболее чувствительны к раку глаз породы герефорд, комолый герефорд и их помеси. Болезнь у животных встречается в возрасте 8—10 лет и очень редко — до 5 лет. У животных с полной пигментацией кожи (породы абердин-ангусская, гернсейская, джерсейская, швидкая и др.) рак глаз не зарегистрирован. У животных с уменьшением пигментации радужной оболочки заболевание встречается чаще (табл. 25).

Таблица 25

Рак глаз и пигментация радужной оболочки (Nishimura и др.)

Среди 353 помесей герефорд х шароле у 13,1 % животных пигментация полностью отсутствует, поэтому у них более высокая частота рака глаз.

Ящур — острая вирусная чрезвычайно контагиозная болезнь парнокопытных. К болезни относительно устойчивы зебу. На одной ферме из 1 074 голов крупного рогатого скота заболело ящуром 97,1 %. Частота заболеваемости животных симментальской и красной степной пород равна 100 %, кавказской бурой — 87,5 %, а зебу — только 20 %. Имеются данные о семейной устойчивости скота к болезни.

Болезнь Марека (MD) — инфекционная болезнь птиц (возбудитель — ДНК-содержащий вирус), характеризующаяся контагиозностью, разрастанием лимфоретикулярной ткани во внутренних органах, коже, мышцах и поражением периферических нервных стволов.

Некоторые породы кур различаются по устойчивости к болезни Марека. Выявлены также и межлинейные различия (табл. 26). Во многих породах созданы резистентные линии кур. Так, английскими учеными выведена линия кур породы род-айланд со 100%-ной резистентностью к болезни. Резистентные и восприимчивые линии различаются и по продукции интерферона, выполняющего защитную функцию при вирусных инфекциях.

Таблица 26

Резистентность к болезни Марека инбредных линий кур и их кроссов после экспериментального заражения (Gavora, Spenser)

По мнению некоторых ученых, резистентность к болезни доминирует над восприимчивостью. При этом основную роль играют 2~4 аутосомных гена трех локусов. Установлено неполное доминирование резистентности над восприимчивостью. Сцепленные с полом гены существенно не влияют на резистентность, хотя смертность от болезни среди женских особей выше, чем среди мужских.

Имеется довольно четкая взаимосвязь аллеля В группы крови В с резистентностью к болезни Марека (табл. 27). Почти все особи резистентной линии N были гомозиготны по антигену В, в то время как большинство особей из восприимчивой линии Р имели антиген В.

Таблица 27

Зависимость резистентности кур к болезни Марека от антигена В²¹ (Hutt F.)

Существует точка зрения о наличии по меньшей мере двух форм генетической резистентности. Одна из них связана с некоторыми аллелями В-системы групп крови, особенно В²¹, и выражается повышенной иммуно-генетической реактивностью и возрастной устойчивостью. Вторая форма устойчивости связана с локусами Th-І и Ly-4 и определяется резистентностью лимфоидных клеток против инфекции.

Описано много хромосомных нарушений в клетках, инфицированных вирусами. При MD анеуплоидия и разрывы хромосом — наиболее часто наблюдаемые аномалии. Так, пропорция анеуплоидных метафаз в лимфоцитах была 10 %, а в клетках костного мозга — 12 % по сравнению с 1,7 % в контроле.

Некоторые исследователи считают, что нет значительной связи между признаками продуктивности и резистентностью к MD. В других исследованиях обнаружена отрицательная корреляция между резистентностью к MD и живой массой птицы, массой яиц, но положительная с яйценоскостью.

Ньюкаслская болезнь (псевдочума птиц) — высококонтагиозная вирусная болезнь главным образом куриных. Характеризуется пневмонией, энцефалитом и множественными точечными геморрагическими поражениями внутренних органов. При остром течении смертность среди молодняка достигает 100 %. У кур обнаружены генетические различия по устойчивости и восприимчивости. В опытах Франкис (1955) после заражения смертность кур в семействе А была 30 %, а в семействе D — 78 %. Кроме того, смертность после заражения быстрее увеличивалась у особей семейства D.

При иммунизации кур вакциной с инактивированным вирусом, вызывающим ньюкаслскую болезнь, выявлены высоко достоверные различия 66

между родственными группами по отцу. Коэффициент наследуемости силы иммунного ответа был 0,41.

Птицы, лишенные Т-лимфоцитов, очень восприимчивы к болезни. При агаммаглобулинемии цыплята также чувствительны к болезни.

Японские перепелки использовались как модельный объект селекции на резистентность к ньюкаслской болезни. В результате пораженность перепелок в V-VI поколениях снизилась с 41,5 до 2,05 и 2,63 %. Реализованный коэффициент наследуемости равен 0,6. В селекционируемой на резистентность группе смертность снизилась в несколько раз, повысились выводимость и живая масса птицы.

Скрепи (почесуха) — медленно развивающаяся инфекционная болезнь, ведущая к дистрофическим изменениям центральной нервной системы. Вызывается вирусоподобным агентом, природа которого невыяснена.

Пока не найдены антигены против возбудителей медленных инфекций (скрепи, висна, куру и др.). Болеют овцы в возрасте 2,5~4,5 г. Характерный признак болезни — зуд. Овцы стирают шерсть об изгороди, и на теле появляются голые места. Болезнь встречается на всех континентах и во многих странах, особенно в Австралии, Новой Зеландии, Южной Африке и США. В Западной Европе скрепи регистрируется в течение 200 лет.

Овцы пород рамбулье, гемпшир и тарги более устойчивы к скрепи (соответственно 14, 18 и 19 %), чем новозеландские овцы породы суффолк (39 %) и шотландские черноголовые (28~43 %). Козы молочных пород чаще заболевают скрепи (61 %), чем ангорские (26 %).

Эффективен был отбор линий английских пород овец шевиот и хердвик на увеличение (позитивная линия) и уменьшение (негативная линия) заболеваемости скрепи в ответ на подкожное введение агента скрепи, обозначаемого как SSBP/I (табл. 28).

Таблица 28

Скрепи у овец, вызванная заражением агентом SSBP/I (Kimberlin R.)

Заболеваемость, %

Порода

Шевиот

Хердвик

Инкубационный период, дней

Линия

Позитивная Негативная Позитивная Негативная

• 100 0 313 ±9 —
• 100 4 178 ± 5 902 190

Инкубационный период у животных негативной линии во много раз больше, чем у животных позитивной. Предполагают, что ответ на заражение контролируется геном, обозначаемым sip, имеющим два аллеля. Доминантный аллель контролирует восприимчивость к скрепи, а рецессивный — устойчивость. Следует учитывать тот факт, что ответ одной линии на разные агенты скрепи неодинаков. Например, заболеваемость овец породы шевиот позитивной и негативной линий на агент скрепи SSBP/I была равна соответственно 100 и 50 %. Заболеваемость этих линий при внутрикожном заражении агентом скрепи СН 1641 была иной: 53 и 38 % соответственно. Все же заболеваемость животных негативной линии в обоих случаях была ниже, чем позитивной. Это говорит о возможности создания линий животных, устойчивых к нескольким штаммам одного возбудителя. Генетический контроль устойчивости к скрепи зависит от штамма возбудителя.

Миксоматоз кроликов. Острая вирусная болезнь, характеризующаяся серозно-гнойным конъюнктивитом и образованием опухолей в области головы, ануса и наружных половых органов. У некоторых пород кроликов смертность достигает 100 %. Возможность увеличения доли резистентных особей в популяции видна из следующего примера. В 1859 г. в Австралии были выпущены 13 кроликов, завезенных из Европы. В 1953 г. их насчитывалось около 0,5-1 млрд. Они стали приносить вред сельскому хозяйству. В 1950-1951 гг. в некоторых областях Австралии кроликов заразили вирусом миксоматоза, и через некоторое время погибло до 90 % особей. Однако проблема не была решена, так как среди кроликов возникли генетически резистентные особи и их поголовье сильно возросло. Успешна селекция на резистентность к миксоматозу и домашних пород кроликов. Коэффициент наследуемости устойчивости к этой болезни равен 0,35-0,40.