Методы диагностики генетических нарушений и мероприятия, направленные на повышение устойчивости животных к заболеваниям

Диагностика генетических нарушений — это распознавание и обозначение генетических болезней, складывающаяся из двух частей: выявления патологических признаков и доказательства наследуемости обнаруженных отклонений.

Понятие «оценка генетического здоровья» подразумевает проверку фенотипически нормальной особи на предмет выявления неблагоприятных рецессивных аллелей. Специальная область такой оценки — испытание устойчивости животных к полигенно-детерминированным заболеваниям (наследственно-средовые болезни) как испытание резистентности к инфекции и климатическим воздействиям.

Также применяют методы, позволяющие рассматривать и исключать влияние среды. Диапазон диагностических методов чрезвычайно широк, поскольку приходится рассматривать структуру и функцию организма в целом. Эти методы можно разделить на две группы: рутинные и специальные. К первым относят методы фенотипической оценки животных (бонитировку), клинические методы, методы патологической анатомии, гистологии и патфизиологии. К специальным методам, имеющим более важное значение, относят цитогенетические и иммуногенетические методы культуры клеток, культуры фибробластов кожи или клеток крови. В ветеринарии цитогенетические методы применяют преимущественно для установления нормального хромосомного статуса, при изучении интерсексуальности, мозаицизма, химеризма (фримартины) и стерильности. С помощью данных методов выявлены многочисленные гоносомные и аутосомные аномалии.

Иммуногенетические методы применяют для изучения идентичности или происхождения животных, при исследовании некоторых специфических дефектов (иммунопарезы, патопротеинемии, мозаицизм и химиризм). Спектр иммуногенетических методов охватывает серологические методы (реакции преципитации, агглютинации, реакции связывания комплемента), разные методы электрофореза, иммуно-электрофорез и другие специальные методы.

Учет генетически обусловленных аномалий и анализ предположительно генетически обусловленных аномалий — задача далеко не из легких.

Генетически обусловленные аномалии подтверждаются после исключения влияния определенных факторов среды на основании передачи аномалий из поколения в поколение и статистически достоверного избытка носителей данного признака среди родственников пробанда по сравнению с общей популяцией.

Генетико-статистический анализ проходят две группы данных: популяционные (частота врожденных аномалий в совокупной популяции, частота врожденных аномалий в субпопуляции — линии) и семейные (доказательство генетической обусловленности и определение типа наследования, коэффициента инбридинга, инбредной депрессии). При изучении генетической обусловленности и типа наследования сравнивают наблюдаемые численные соотношения нормального и дефектного фенотипов в потомстве группы родителей одинакового (теоретически) генотипа с вычисленными биноминальными вероятностями расщепления согласно законам Г. Менделя.

Так как при анализе родословной размер семьи недостаточно велик, то подобный анализ дает большей частью неполную картину. Этот недостаток устраняется, комбинированием данных по различным семьям. При исследовании на доминантный характер наследования необходимо учесть всех потомков от скрещиваний, где один из родителей является носителем признака.

Задача генетической профилактики — предупреждение возникновения наследственных заболеваний у сельскохозяйственных животных. Генетическая профилактика направлена против наследственных заболеваний, обусловленных олигогенами, так и против тех, что обусловлены генетическими и средовыми факторами. Возможность и эффективность генетической профилактики связаны с особенностями методов разведения. В практике животноводства действуют естественный и искусственный отбор.

Естественный отбор помогает элиминировать нежелательные аллели. Однако этот процесс протекает довольно медленно, следовательно, его необходимо дополнить искусственным отбором. Успеху отбора противодействует поступление нового генетического материала (повторные мутации и миграция), а также определенные механизмы, обеспечивающие защиту существующего в популяции фонда изменчивости. Защиту генетической изменчивости против элиминации отбором обеспечивают цитофизиологические и экологические механизмы. Цитофизиологические механизмы противодействуют отбору, комбинируя влияние на фенотипы одного гена с влиянием других генов.

Таким образом, возникающие при этом различные генотипы имеют разную селективную ценность. Следовательно, фенотипическое проявление генов, которое могли бы оказать повреждающее действие, снижается, а в экстремальном случае подавляется. Сюда относятся такие процессы, как полная рецессивность, неполная пенетрантность (система модификаторов), гетерозис (сбалансированный полиморфизм), сцепление и эпистаз.

Экологические влияния основаны на многообразии факторов среды, ведущих к нейтрализации противоположно направленного давления отбора.

Использование производителей способствует поступлению нового генетического материала, наряду с этим в популяции действует отбор, который ставит границу для беспрепятственного распространения повреждающих генов, что способствует установлению состояния равновесия. Впоследствии это равновесие стабилизируется процессами, которые оказывают двоякое защитное действие: защищают индивидов от фенотипического выражения аномального гена и одновременно препятствуют полной его элиминации отбором.

Следовательно, в результате подобных процессов в популяции устанавливаются типичные средние частоты аномалий. Например, в популяции красного датского скота частота гипоплазии гонад составляет 0,3%, у черно-пестрого — 0,8%; частота крипторхизма 0,7 и 0,3% соответственно, сегментной аплазин вольфова протока для обеих пород— 0,8%. При инбридинге, дрейфе генов значительно повышаются частоты аномалий. Установлено, что у крупного рогатого скота джерсейской породы в двух различных стадах частота встречаемости удвоения шейки матки составила 36,8 и 26,1% соответственно.

В некоторых хозяйствах, разводивших лошадей, гибель жеребят из-за атрезии ануса достигала от 12,5 до 55%. У птицы частота встречаемости аномалий зарегистрирована в более высоких показателях. О генетических заболеваниях, обусловленных олигогенами, известно, что в общей популяции они сравнительно редки.

Генетическая профилактика популяций сводится к следующему: проверке используемых быков-призводителей в различных стадах их матерей, а также проведению соответствующих селекционных мероприятий. Прежде всего, эти мероприятия направлены на снижение частоты аномалий развития в популяции путем использования производителей, свободных от нежелательных генов, и на повышение успеха селекции путем выявления носителей гена.

Обследование матерей племенных производителей охватывает наряду с простыми менеделирующими дефектами в первую очередь нарушения обмена, полового цикла, инфекционные заболевания, то есть главным образом полигенно детерминированные признаки.

Важнейшими критериями специальных программ по генетическим аномалиям в настоящее время остаются наблюдаемые частоты генов, обусловливающие аномалии в стадах и породах. Прежде всего, безусловной элиминации подлежат те жеребцы-производители, которые оказались гетерозиготными по летальному гену, а также те, среди потомства которых доля особей, несущих аномалии по невыявленным причинам, в 5 раз выше частоты дефекта в общей популяции. Индивидуальная профилактика направлена, прежде всего, против заболеваний, обусловленных генетическими и средовыми факторами, в том случае, если удается выявить предрасположенных к заболеваниям животных.

Успех селекции зависит от селекционного дифференциала, величины коэффициента наследуемости, интенсивности отбора, числа одновременно селекционируемых признаков, корреляции между селекционируемыми признаками и интервалом между поколениями. Успех отбора при наследственно-средовых заболеваниях зависит главным образом от величины коэффициента наследуемости.

Селекционный процесс, направленный на устранение генетических аномалий в популяции, представляет серьезную проблему, и он в какой-то мере ограничен по следующим причинам: животные не в одинаковой степени испытывают на себе воздействие внешних причин, то есть в данном случае возбудителей болезни, которые в первую очередь устраняются искусственно из-за возможного экономического ущерба или из-за патогенности для человека; происходят изменения со стороны внешней причины — повышение вирулентности возбудителя или со стороны пробанда — иммунитет, иммунотолерантность и др. Вместе с тем прилагаются усилия к поиску достаточно простых и доступных физиологических или анатомических признаков, которые могли бы быть своеобразным «маркером» устойчивости или предрасположенности к наследственно-средовым заболеваниям. Учет устойчивости или предрасположенности, как и процент ремонта стада, определяется интенсивностью проводимой селекции. В случае, если в популяиии имеются здоровые и больные особи, а доля больных особенно высока, то вести селекцию практически невозможно. Проведение селекции на резистентность животных в отношении наследственно-средовых заболеваний требует значительного времени и более жестких мер. Когда невозможно выявить животных с предрасположенностью к наследственно-средовым заболеваниям, приходится ограничиваться мероприятиями по устранению тех средовых факторов, которые способствуют проявлению соответствующих задатков.