Распространение аномалий хромосом в популяциях животных

Исследования, проведенные у человека, показывают, что изме­нения в кариотипе приводят к различным формам нарушений воспроизводительной функции, жизнеспособности и болезням. Установлено, что геномные и хромосомные мутации, вызывая на­рушения морфогенеза с самого начала развития зиготы, обуслов­ливают до 90 % гибели зародышей в первые 2 нед их развития. Весьма существенной и хорошо изученной причиной спонтанных абортов, мертворождений являются аномалии хромосомного набо­ра у плода при нормальном кариотипе родителей. Например, среди спонтанных абортов у человека в первом триместре беременности хромосомными нарушениями обусловлено 53 %, во втором — около 28,3 %, т. е. хромосомные аномалии вызывают 45,6 % спон­танных абортов и о % мертворождений. В перинатальной смерт­ности доля хромосомных аномалий составляет 7,2 %.

У сельскохозяйственных животных этот вопрос изучен еще не в полной мере. Однако имеющиеся данные указывают на то, что между отдельными видами, породами, линиями и семействами существуют различия по частоте и типам аберраций хромосом. Следовательно, появление аберраций хромосом в значительной степени зависит от генетических факторов.

Числовые нарушения хромосом, такие как полиплоидия, наи­более часто обнаруживают в бластоцитах свиней и редко у круп­ного рогатого скота. У эмбрионов птиц сравнительно часто (1,2 % всех эмбрионов) наблюдают гаплоидный набор хромосом, а в двух бройлерных линиях частота этого феномена составляет 4,4 %.

Частые случаи стерильности кобыл связаны с высокой часто­той у этого вида моносомии по Х-хромосоме.

У свиней и коз часто наблюдают интерсексуальность, в боль­шинстве случаев мужской псевдогермафродитизм, связанный с химеризмом XX/XY хромосом и имеющий генетическую обу­словленность. Интересно отметить, что химеризм XX/XY у сви­ней сочетается с паховыми грыжами. Подсчитано, что у свиней примерно 30 % ранней эмбриональной смертности связано с аберрациями хромосом.

У птиц 10—11 % погибших эмбрионов оказываются гетероп-лоидными. Профессор И. Густавссон (1980) отмечает, что такие характеристики кариотипа, как поломки хромосом, нерасхожде­ния, формирование полиплоидных клеток и структурных аберра­ций, имеют генетическую основу, а их частота в^популяциях животных в большей степени обусловлена методами разведения и интенсивностью селекции. Отсюда можно сделать вывод о том, что знание конкретных форм аномалий кариотипа и их влияния на признаки животных — один из инструментов в руках ветери­нарного врача, применяя который он может эффективно профи-лактировать нарушения плодовитости, жизнеспособности и рас­пространения болезней.

Числовые и структурные мутации кариотипа и фенотипические аномалии животных

Крупный рогатый скот. В кариотипе его содержится 60 хромо­сом. Впервые их подсчитал Краллингер в 1927 г. Обнаружены разные формы числовых и структурных аномалий кариотипа, которые сочетаются с нарушением плодовитости, эмбриональной смертностью, интерсексуальностью, злокачественными процесса­ми (лейкоз, саркома и др.), врожденными уродствами и некото­рыми генетическими аномалиями обмена веществ, болезнями

животных.

Числовые аномалии кариотипа (анеуплоидия). Числовые аномалии хромосом относят к вновь возникающим мутациям. Однако имеются исследования, которые показывают, что может быть семейная предрасположенность к анеуплоидии. Так, Герцог, Хен и Олишлегер при описании шести случаев трисомии по 17-й хромосоме (новой форме трисомии у крупного рогатого скота), сочетающейся с синдромом общего недоразви­тия телят (нанизм), гидроцефалией, микрофтальмией, аномалия­ми сердца и крипторхизмом, указывают на генетическую пред­расположенность к нерасхождению хромосом. ; С. Г. Куликова (1991) обнаружила трисомию по 19-й паре хромосом, которая ассоциировалась с прогнатией нижней челюс­ти у теленка (рис. 58).

Гаметы с трисомией, моносомией, нуллисомией и полисо-мией обычно вызывают летальный исход уже на ранних стадиях эмбрионального развития и являются продуктом нарушения спермио- или овогенеза у носителей транслокаций. После рож­дения наблюдают числовые нарушения только по мелким ауто-сомам и половым хромосомам.

Полиплоидия. Увеличение числа наборов хромосом — полиплоидию наблюдали как в соматических, так и в половых клетках в мозаичной форме, т. е. как определенный процент клеток с аномальным набором хромосом.

Р«. 58. Трнсомия щ• W-Й^ромосоме у чуш,»*, р„_гатого «^ (KEG-окряска хромосом)

Полностью (100 %) полипловдные эмбрионы у крупного оо-гатого скота и других видов животных, £ исключ^ием ^таи отмирают на ранних стадиях онтогенеза. Поли^вдию обн^у' живали в бластоцитах телок, забитых через 1™Тд£»й по?лё случки. И. Л. Голвдман и др. отмечали возрастание полижи дни у крупного рогатого скота, больного лейкозов ПодХьш болгарских ученых, бычки с высоким уровней? соматической полиплоидии во взрослом состоянии покажи кТини^еск^^кад тину лейкоза. По мнению ученых, подбор жи™^ c^rSL стабильности кариотипа может способствов^ь эфф^кти^и мероприятий, направленных на искоренение лейкоза у крупного рогатого скота.

Привлекает внимание работа Г. К. Исаковой, В. И. Евсикова, Д. К. Беляева (1976) на норках. В ней они показали, что 11,9 % имплантированных эмбрионов имеют триплоидию, мозаицизм 2п/3п или 2п/4п. Анализ полиплоидии в сперматогенном эпите­лии самцов норок с неудовлетворительной воспроизводительной характеристикой показал статистически достоверное повышение частоты полиплоидных клеток по сравнению с соответствующим показателем у животных с нормальной плодовитостью (5,9 и 9,6 % соответственно).

Анализ полиплоидии в костном мозге самок и самцов с раз­личной воспроизводительной характеристикой также показал статистически достоверные различия по уровню полиплоидии: частота полиплоидных клеток у самок и самцов с нормальной плодовитостью составила 0,5 и 0,7 % соответственно, у живот­ных с неудовлетворительной воспроизводительной характеристи­кой (давших в приплоде в 2 раза меньше телят) — 0,9 и 1,4 %.

Высокий процент полиплоидных клеток наблюдали у крупно­го рогатого скота с раздвоенным крупом — доппельленднеров с врожденным пояснично-крестцовым уродством телят, где часто­та полиплодии была выше 10 % (максимально 40 %) (А. И. Жи-гачев, 1979; Герцог, Хен, Файнас, 1983).

Pec. 59. Трянслокашш мехцу 1-й н 29-й аутосомамн

Структурные мутации хромосом. Транслокации. Наибольшее количество исследований у крупного рогатого скота проведено по изучению частоты и влияния на плодовитость цент­рического слияния — транслокации м]ежду 1-й и 29-й аутосомами (рис. 59). Эта аберрация обнаружера'в молочных, мясных и ком­бинированных породах во многих странах мира, в том числе у голштино-фризской (США, Англия), немецкой черно-пестрой (Германия), айрширской (Швеция), симментальской (Швейца­рия, Германия, Австрия, Венгрия, Россия, Югославия, Новая Зе­ландия и др.), монбельярдской (Франция), швицкой (США и дру­гие страны), шароле (Франция), лимузин (Франция, Англия). Еще в 1977 г. насчитывали 28 пород, в которых была обнаружена транслокация 1/29 хромосом, а к 1991 г. уже было 50 пород.

Частота транслокаций при обследовании пород была неодина­ковой и составила у швицкой, айрширской пород — 12,8 %, у симментальской в Англии — 4,8, в бывшем СССР — 5 % у быков на племпредприятиях, 10 — у коров и 18 — у ремонтных быков (А. И. Жигачев и др.), у шароле в Англии — 12,8, у лимузинов во Франции — от 4 до 14 %.

Транслокация 1/29 хромосом снижает плодовитость крупного рогатого скота, по отдельным расчетам, на 3,5—10 % и выше. Причины снижения плодовитости связаны с тем, что у гетерози­готных носителей робертсоновской транслокации образуются га­меты о несбалансированным набором хромосом. Так, при носи-тельстве транслокации 1/29 хромосом возможно образование шести типов гамет. Из них 1-й и 2-й типы — это гаметы с избытком, а 4-й и 5-й — с недостатком генетического материала. Использование производителя с кариотипом 2n=59, XY Т 1/29 на коровах с нормальным набором хромосом 2п=60, XX может привести к формированию нежизнеспособных эмбрионов с три-сомией и моносомией по 1-й и 29-й аутосомам. Такие же резуль­таты возможны и при других вариантах скрещиваний.

Коровы — носители транслокации 1/29 хромосом, по данным Густавссона, имеют более низкую молочную продуктивность, поэтому их раньше выбраковывают.

Во многих странах в законодательном порядке запрещено ис­пользовать быков — носителей транслокации 1/29 хромосом на станциях искусственного осеменения. Приняты ограничения или требования о цитогенетической аттестации при импорте и экс­порте животных или их гамет.

Кроме транслокации у крупного рогатого скота описаны центрические слияния между другими парами аутосом (табл. 48).