группа крови биохимический полиморфизм белков их использование в практике животноводства

84. Практическое использование групп крови и полиморфных систем в животноводстве.

ЗНАЧЕНИЕ ГРУПП КРОВИ ДЛЯ ПРАКТИКИ

Контроль достоверности происхождения животных. Одна из главных областей практического применения групп крови — контроль происхождения животных. Такое их использование вы­звано тем, что в некоторых стадах встречается 20 % и более ошибок в происхождении животных. Это может быть следствием не только недостатков в работе техников по искусственному осеменению, потери номеров, неправильного их чтения, но и результатом повторных осеменений животных спермой разных производителей (в повторную охоту приходит до 50 % коров, а продолжительность стельности в норме изменяется от 270 до 292 дней) и других случаев.

Контроль происхождения необходим и при испытании свино­маток по качеству потомства, осемененных смешанной спермой хряков (В. Н. Тихонов, 1967), для установления моно- и дизи-готности двоен, при получении животных методом транспланта­ции эмбрионов и т. д.

Контроль достоверности происхождения животных возможен благодаря: 1) кодоминантному наследованию антигенных факто­ров; 2) их неизменности в течение онтогенеза; 3) огромному числу комбинаций групп крови, которые в пределах вида прак­тически не бывают одинаковыми у двух особей, за исключением монозиготных близнецов.

В таблице 33 приведен пример уточнения отцовства в случае, когда корова в первый раз и повторно была осеменена спермой разных быков. По системе А невозможно уточнить происхожде­ние потомка, так как аллель DH есть у обоих быков. В системе В теленок получил один аллель ВОгА от матери (такого аллеля нет у предполагаемых отцов), а второй АВ — от быка N° 2 (этого аллеля нет у первого производителя). Поэтому уже можно сделать заклю­чение, что отцом теленка является бык № 2 (исходя из второго правила). Это заключение подтверждается и наличием у потомст­ва аллеля W в системе С. Точно так же по системе F—V можно сделать заключение, что первый производитель не может быть отцом, так как он гомозиготен по аллелю F/F, а потомок гомози­готен по противоположному аллелю V/V (третье правило).

Иммуногенетический анализ близнецов. Как известно, близне­цов, развивающихся из одной зиготы, называют монозиготными или однояйцовыми, а из двух оплодотворенных яйцеклеток (зигот) — дизиготными или двуяйцевыми. Монозиготные близне­цы всегда одного пола и имеют одинаковые группы крови. Раз­нополые двойни всегда дизиготные и с разными группами крови. В среднем у крупного рогатого скота рождается около 2—3 % двоен, среди которых 50 % двуполых пар, 25 % пар бычков и 25 % телочек. Среди общего количества двоен только 10 % бы­вает монозиготных (поровну мужского и женского пола).

В 90 % случаев у двоен крупного рогатого скота возникает анастомоз (срастание) кровеносных сосудов, и, как следст­вие этого, у дизиготных двоен наблюдается химеризм (моза-ицизм) эритроцитов. Смесь двух различных типов эритроцитов называется эритроцитарнымхимеризмом.

Впервые это явление открыл Оуэн в 1945 г. у двоен крупного рогатого скота, что явилось важным вкладом в разработку теории приобретенной иммунологической толерантности. В эмбрио­нальный период при анастомозе сосудов образуется два типа эритроцитов и антигенов, соответствующих их генотипам (рис. 43). Но в связи с обменом эритроцитов на ранней стадии онтогенеза у близнецов не образуются антитела на чужеродные антигены друг друга (явление толерантности), поэтому в течение всей жизни можно проводить (как и у однояйцовых близнецов) пересадку органов и тканей.

Около 90 % телок из разнополых двоен в результате анасто­моза сосудов становятся бесплодными — фримартинами, и их, • естественно, приходится выбраковывать. Сейчас существует точка зрения, что антиген, Н—Y направляет развитие недиффе­ренцированных гонад по мужскому (тестикулярному) типу. Бес­плодие самок вызвано не передачей тестостерона от бычка-близ­неца телочке, как предполагали раньше, а химерностыо половых хромосом у самки (XX/XY). Развитие в химерных яичниках кле­ток XX по мужскому типу определяется антигеном Н—Y, кото­рый вырабатывается клетками XY. С помощью групп крови можно выявить до 98 % дизиготных пар. Химеризм эритроцитов встречается у человека (очень редко), овец и свиней.

Межпородная и внутрипородная дифференциации. Группы крови, как и другие биохимические полиморфные системы, по­зволяют изучать историю эволюции домашних животных, проис­хождение и родство пород, генетическую структуру их и внутри-породную дифференциацию, проводить планирование и кон­троль селекционного процесса.

Одна из самых жирномолочных пород мира — джерсейская имеет ряд В-аллелей, которые не встречаются у других западноев­ропейских пород скота, кроме гернсейской. У этой породы также высока частота антигена Z’, тогда как у западноевропейских пород он редок, но зато встречается у зебу Африки, Азии и скота юга Восточной Европы. Подтверждено с помощью групп крови генеа­логическое родство голландского и холмогорского скота.

В. Н. Тихонов (1991) установил, что антиген Fa встречается почти у всех животных вьетнамской черной, польско-китайской и беркширской пород свиней (около 100 %), в меньшей степени у кемеровской, миргородской и северокавказской (54 и 38 %), низкая частота у украинской степной (3 %), тогда как у свиней крупной белой, эстонской белой и других пород этот антиген отсутствует или имеет очень низкую частоту. Эти исследования объяснили филогенез многих современных пород от древних свиней Юго-Восточной Азии и показали генетическое сцепление локусов систем групп крови F с локусом белой масти. Выявлена и внутрипородная- дифференциация животных по группам крови в пределах линий и семейств. Ряд ученых указывают на возмож­ность поддержания генетического сходства животных линий с родоначальником и выведения генетически маркированных линий животных с использованием групп крови.

Построение генетических карт. Изучение сцепления локусов ^групп крови и биохимических полиморфных систем и частоты ккроссинговера между ними дает возможность составить генети­ческие карты хромосом. Карты хромосом позволяют следить за наследственной передачей болезней, если они сцеплены с груп­пами крови или другими полиморфными системами.

У свиней J- и С-локусы групп крови сцеплены с генами главного локуса гистосовместимости свиней (SLA). Частота кроссинговера. между J- и С-локусами равна 6 сМ, а между J-локусом и SLA — 9,8 сМ. В. Н. Тихонов и др. (1982) впервые картировали локус структурного гена аллотипа А=23 альфа-гло­булина сыворотки крови в хромосоме №16 свиньи.

В. Н. Тихоновым обобщены данные по картированию боль­шой группы локусов у свиней (рис. 44). Определено расстояние локусов от центромеры. По мнению других авторов, J-, С- и SLA-локусы находятся в 7-й хромосоме, локус группы крови Н, контролирующий ингибицию А- и О-факторов (S) и чувствитель­ность к галотану (Hal), — в 6-й хромосоме (P. Thomsen, 1990).

Связь групп крови с резистентностью к болезням. Известно, что заболеваемость язвой двенадцатиперстной кишки у людей с груп­пой крови О (I) в 1,3—1,5 раза выше, чем у лиц с другими группа­ми. Среди лиц с А (П)-группой частота пораженное™ туберкуле­зом и раком желудка в 1,4 и 1,2 раза соответственно больше, чем у лиц с О-группой.

К настоящему времени выполнено огромное количество работ по изучению корреляции групп крови и биохимических поли­морфных систем с резистентностью к болезням, а также с раз­личными признаками продуктивности. Поиск подобных связей основан на четырех (рис. 45) теоретических положениях: 1) плейотропном действии генов, т. е. когда гены, обусловливающие группы крови или биохимические полиморф­ные системы (маркерные гены), прямо или косвенно влияют на резистентность к болезням и продуктивность;

2) сцеплении между локусами групп крови или биохими­ческих полиморфных систем и локусами, влияющими на резис­тентность или продуктивность;

3) гетерозисе, когда гетерозиготность по группам крови или биохимическим полиморфным системам повышает резис­тентность к болезням или продуктивность;

4\ иммунологической несовместимости ма­тери и плода, при которой вследствие разных генотипов у матери и плода по группам крови возникают, например, гемолитическая болезнь у жеребят, поросят, эритробластоз у человека.

Н-группа крови используется для определения чувствитель­ности свиней к синдрому стресса (PSS), который характеризуется внезапной смертью животных, вызванной транспортировкой, высокой температурой и другими стрессорами. К PSS чувстви­тельны гомозиготные Н а Н а особи. Локусы Н-системы группы крови и PHI (фосфогексоизомеразы) связаны с чувствительнос­тью к синдрому злокачественной гипертермии (MHS), который вызывается лекарственными веществами, галотаном.

Аллель В 21 группы крови у птиц коррелирует с повышенной резистентностью к болезни Марека. Цыплята генотипа В 2 /В 2 более резистентны к вирусу саркомы Рауса, чем особи с геноти­пом В 5 /В 5 .

Гемолитическая болезнь новорожденных. В 1940 г. Левин с сотрудниками открыли гемолитическую болезнь новорожденных у человека, обусловленную несовместимостью генотипов матери и плода. В браках резус-положительных (Rh + ) мужчин с резус-отрицательными (Rh

Во многом сходное заболевание встречается у поросят, жере­бят и телят. Но в отличие от человека плацента указанных видов непроницаема для антител и они накапливаются в молозиве (рис. 46). Только после сосания матери в первые 24—48 ч у новорожденного наблюдаются патологические изменения в виде желтушности склеры глаз, слабости, учащенного дыхания, сни­жения числа эритроцитов. Молодняк в таких случаях погибает в течение нескольких дней.

У лошадей изогемолиз новорожденных наиболее часто возни­кает, когда жеребята имеют Ai- и Q-антигены соответствующих систем групп крови, наследуемых от отца и отсутствующих у ма­терей. Иногда иммунологический конфликт наступает при насле­довании потомков от отца антигенов R и S. Своевременное неза­долго до выжеребки выявление антител у матерей и поение жере­бенка первые два дня жизни молозивом другой кобылы позволяют избежать заболевания. В это время молозиво матери сдаивают.

Частота изогемолиза новорожденных у жеребят английской чистокровной породы составляет около 1 %. Полагают, что эта болезнь в основном встречается у лошадей арабской породы и других, от нее происходящих.

Естественный изогемолиз новорожденных у крупного рогато­го скота встречается редко, поэтому до 1970 г. не было зареги­стрировано ни одного случая заболевания. В настоящее время имеется много данных о том, что в стадах, вакцинированных против анаплазмоза, частота изогемолиза (N1) достигает 3—20 %. По данным Керр (1973), в одном стаде от 24 коров, за год до отела вакцинированных против анаплазмоза, было 66,6 % пора­женных N1 телят, из которых 18 % погибло. Полагают, что в большинстве случаев изогемолиз новорожденных у крупного ро­гатого скота — следствие вакцинации против анаплазмоза. • У свиней, как и у лошадей, основная причина N1 1 и В 3 у кур коррелируют с высокой яйценоскостью.

Повышение продуктивности может быть связано и с гетерози-‘ готностью по группам крови. Так, увеличение гетерозиготности по В-локусу у кур привело к повышению вылупляемости цып­лят, интенсивности роста и яйценоскости.

Одна из гипотез, объясняющих гетерозис (превосходство гиб-ридов над родительскими формами по степени развития того или иного признака), — гипотеза сверхдоминантности. Она основы­вается на утверждении, что в гетерозиготе гены более полно проявляются, чем в гомозиготе. В. Н. Тихонов установил, что гетерозиготность по некоторым антигенам групп крови ведёт к гетерозису. При спаривании гомозиготных особей типа Gbb x х Gbb в среднем от свиноматки получено 10,67 поросенка, при спаривании гетерозиготных животных типа Gab x Gab — 11,47, а при спаривании Gaa x Gbb — 12,34 поросенка (гетерозис по плодовитости). В последнем случае масса гетерозиготных поро­сят в 2-месячном возрасте выше на 11 %.

ЗНАЧЕНИЕ БИОХИМИЧЕСКОГО ПОЛИМОРФИЗМА

Биохимические полиморфные системы белков используются для следующих целей:

1) изучения причин и динамики генотипической изменчивос­ти, составляющей основу эволюционной генетики;

2) уточнения происхождения отдельных животных;

3) описания межпородной и внутрипородной дифференциа­ции, изучения филогенеза и аллелофонда пород, линий и се­мейств, а также генетических процессов, происходящих в попу­ляциях животных, и изменения их генетической структуры в процессе селекции;

4) определения моно- и дизиготных двоен;

5) построения генетических карт хромосом;

6) подбора гетерозисной сочетаемости;

7) выявления связи с резистентностью к заболеваниям, про­дуктивностью;

8) использования биохимических систем в качестве генетичес­ких маркеров в селекции животных.

Изучение 9 полиморфных систем белков у 10 главных групп скота позволило подтвердить вывод о том, что зебувидный скот Индии значительно отличается от европейских пород и принад­лежит к другому виду (Bos indicus). Санга (тип африканского горбатого скота) занимает промежуточное положение между ин­дийским зебу и европейскими породами, но в то же время имеет свои уникальные признаки. Часть из них — следствие обмена генов в результате миграции зебувидного скота Индии в Африку. Использование генных частот позволяет вычислить генетические дистанции между породами и определить их эволюционную вза­имосвязь. На рисунке 48 в качестве примера показаны эволюци­онные взаимосвязи между 14 породами скота.

По данным С. А. Петрушки (1970), частота аллеля P-Lg A была в 2 раза выше у животных голландской и симментальской пород (0,514 и 0,436) в сравнении с бурой латвийской (0,210). Многие европейские породы имеют очень низкую частоту типов транс-феррина Т^ и TF.

Использование полиморфных систем белков вместе с группа­ми крови повышает точность определения происхождения жи­вотных. Так, по группам крови отцовство можно установить в 81 % случаев, а дополнительные анализы только типов транс-феррина повышают точность до 90 %.

Данные по красной датской породе свидетельствуют о том, что только 3 % генетической изменчивости в содержании жира и 5 % в молочности обусловлены различиями по группам крови. Видимо, есть большая вероятность установления более тесной корреляции генетических полиморфных систем с резистентнос-тью к некоторым заболеваниям вследствие менее сложной их генетической детерминации, чем признаков продуктивности Анализ полиморфизма яичного белка овоглобулинового локу-са G3 показал, что куры с типом АВ более устойчивы к пуллоро-зу-тифу. Восприимчивость к этому заболеванию кур породы леггорн была связана с аллелем G^S, а породы корниш — с алле-лем G B 3-

В Австралии, а потом в Кении у породы овец ромни-марш с типом гемоглобина НЬА найдена более высокая резистентность к гемонхозу (заболевание, вызываемое нематодами, паразитирую­щими в сычуге), чем у животных с гемоглобином типов НЬВ и НЬАВ. Однако имеются сведения и об отсутствии связи типов гемоглобина у местных флоридских овец с невосприимчивостью к гемонхозу.

У свиней установлена связь типов фермента фосфогексоизо-мераза (PHI) с синдромом злокачественной гипертермии (MHS). Коэффициент корреляции между чувствительностью к MHS и генотипом РН1 В /РН1 В равен 0,19, а относительный риск возник­новения MHS у особей этого генотипа по отношению к имею­щим его животным был 18,8.

Изучение новых биохимических полиморфных систем позво­лит глубже понять динамику генотипической изменчивости в популяциях и механизмы поддержания этой изменчивости, изме­нение генетической структуры популяций при селекции, плани­рование и контроль с их помощью селекционного процесса. Можно рассчитывать на выявление более однозначных связей отдельных аллелей или их совокупности с резистентностью к болезням, признакам продуктивности и использовать полиморф- ные системы как генетические маркеры в селекции.

Источник

Группы крови и биохимический полиморфизм белков

Группы крови в каждой системе наследуются как простые менделевские признаки независимо от других систем. Каждый антиген обусловлен одним аллелем.

Большинство аллелей генетических систем групп крови наследуется по типу кодоминирования, т.е. в гетерозиготе фенотипически проявляются оба гена. Можно выделить три основных правила наследования групп крови:

— каждая особь наследует по одному из двух аллелей от отца и от матери в каждой системе групп крови;

— особь с антигенами, не обнаруженными хотя бы у одного из родителей, не может быть потомком данной родительской пары;

— гомозиготная особь по одному антигену, не может быть потомком гомозиготной особи с противоположным антигеном.

Определение групп крови у крупного рогатого скота. Определение групп крови проводят с помощью реагентов (моноспецифических сывороток). У животных берут кровь, центрифугируют для осаждения эритроцитов и сливают надосадочную жидкость. Эритроциты трижды промывают физиологическим раствором и центрифугируют. Из тщательно отмытых эритроцитов готовят 2,5% суспензию для определения групп крови.

Определение групп крови проводят на полиэтиленовых пластинках с ячейками. В лунки капают по две капли реагентов, затем добавляют одну каплю 2,5% суспензии эритроцитов исследуемого животного. Смесь перемешивают и оставляют на 15 мин при комнатной температуре. Затем добавляют по одной капле комплемента (сыворотка крови кролика или морской свинки), смесь встряхивают и оставляют на 30 мин. По истечении этого времени смесь тщательно перемешивают и инкубируют в течение 2-2,5 час при температуре 26-28 0 С. После этого срока проводят читку реакции. При наличии в эритроцитах антигена в сыворотке наступает гемолиз: оболочки эритроцитов разрываются, и гемоглобин окрашивает жидкость в розовый цвет. При отсутствии реакции эритроциты оседают на дно, среда остается неокрашенной.

Основной метод изучения полиморфизма белков и ферментов – электро-форез в крахмальном или полиакриламидном геле и иммуноэлектрофорез. Белковые молекулы обычно несут определенный электрический заряд, величина которого связана со строением белковых молекул. Поэтому в электрическом поле они продвигаются с разной скоростью, что и позволяет их разделять.

Кроме полиморфных систем гемоглобина и трансферрина у животных изучено большое количество других: церуллоплазмин,щелочная и кислая фосфотазы, амилаза, постальбумин и др.

В животноводстве полиморфные системы белков крови используются для тех же целей, что и группы крови.

Задачи по иммуногенетике

1. Свиноматка была покрыта двумя хряками. Результаты иммунологи-ческого исследования родителей и потомства приведены в таблице. Установите для каждого поросенка его отца, показав, по каким антигенам сделано заключение об его отцовстве.

Результаты иммунологического исследования родителей

Источник