Címke: extreme genetics

Színgénekkel összefüggő betegségek I. – grey, silver dapple, leopard complex

loszingenetikaMegjegyzés hozzáfűzése
Figyelem, az alábbi bejegyzés több, mint 7 évvel ezelőtt íródott! Az azóta megjelent kutatásoknak köszönhetően már többet tudunk ezekről a betegségekről és genetikai hátterükről. Az egyes színekről szóló bejegyzések frissebbek, ott frissebb információkat találtok ezekről a betegségekről is! Ezt a cikket hamarosan frissíteni fogom, addig is türelmeteket kérem!
Szerző, 2025.03.01.
—
A genetika világában viszonylag ritka jelenség az, ha egy gén csak egy tulajdonságért felel, és egy tulajdonságot csak egy gén alakít ki. A valóságban a legtöbb gén kölcsönhatásban van egymással, több tulajdonságot is kialakítanak, és mindez igaz fordítva is. A lovak különleges színeit mindannyian szívesen csodáljuk, ám legtöbbször bele sem gondolunk abba, hogy egy-egy különleges szín olyan mutációval keletkezett, mely akár negatív hatással is lehet bizonyos szervekre: a színeket kialakító gének ritkán bizonyos rendellenességek és betegségek kialakulásához járulnak hozzá, ezeket a kirívó eseteket szeretném nektek bemutatni az alábbi gének egyéb hatásainak részletezésével: ebben a cikkben a szürkékkel, a silver dapple és az appaloosa mintás lovak “színbetegségeit” mutatom be nektek. Minden részhez belinkeltem a forrásokat, ahonnan összegeztem és magyarra fordítottam az egyes eseteket, a képeket pedig a nyugalom megzavarásának elkerülése érdekében direkt piciben tettem be a cikkbe, rákattintva azonban nagyobb méretben is meg tudja nézni az, aki szeretné.

A melanóma kockázata szürke lovaknál

A szürkeségért felelős G gén domináns jellegű, és a színes hosszú-és rövidszőrökért felelős pigmentsejtek fokozatos kimerülését okozza, ezáltal a szürke lovak az idő előrehaladtával egyre világosabbak. A gén a többi színgénhez hasonlóan mutációval jött létre a lovak evolúciója során, ez a mutáció azonban jelentősen megnövelte a melanóma kockázatát. A tizenöt év feletti szürke lovak csaknem 75%-ánál kialakul a jóindulatú melanóma, amely az esetek 66%-ában sajnos rosszindulatú melanomává transzformálódik, ami metasztázisokat képezhet (a tumor más, egészséges szervekre is átterjed).

A szürke lovak esetében a melanoma leggyakrabban a farok alatt, a nemiszerveknél, a nyálmirigyeknél, az ajkaknál és a szem környékén alakul ki. Az emberi melanómákkal ellentétben úgy vélik, hogy a szürke lovak melanómái és a napból érkező UV-dózis között nincs összefüggés. Bár a melanómák színe leggyakrabban sötétbarna, fekete, esetleg szürke, léteznek színtelen, amelanotikus tumorok is, melyek azonosítása nehezebb, biopsziás mintavételt követően mikroszkóp alatt történő vizsgálattal lehetséges csak.

Molekuláris biológiai háttere:
A melanoma a pigmenttermelő sejtek (melanociták) daganata, amely egyaránt lehet jó- és rosszindulatú.
Egy 2008-as tanulmányban kimutatták, hogy a szürke fenotípusért felelős mutáció négy gént érint: NR4A3, STX17, TXNDC4 és INVS . Különböző technikák (Northern-blot, real-time PCR) segítségével megfigyelhették, hogy melanómákban mind a négy gén expresszálódik, az NR4A3, illetve az STX17 gén expressziója ráadásul kifejezetten magas. Tizennégy különböző lófajta szürke és színes egyedeit vonták be a kutatásba, az STX17 génben történt  duplikáció a vizsgált szürke egyedek mindegyikében jelen volt, míg a színes egyedek egyikében sem tudták kimutatni. Ráadásul, a szürke lovak az ASIP (agouti signaling protein) funkcióvesztéses mutációját is hordozzák, mely megnöveli a melanóma kockázatát: a nagyobb mértékű melanocortin-1 receptor szignalizáció elősegíti a melanóma kialakulását.

Forrás: [1] [2]
Szakirodalom: Gerli Rosengren Pielberg et al. A cis-acting regulatory mutation causes premature hair graying and susceptibility to melanoma in the horse, Nature Genetics, 40 (8), 1004-9 (2008)
Kép forrása: [1]

Silver dapple gén és a különböző szemrendellenességek kapcsolata (MCOA, ASD)

2006-ban azonosították a silver dapple fenotípusért felelős DNS-szakaszt: amit mi silver (Z) génként ismerünk, az egy PMEL17 nevű génben történt mutáció, mely nemcsak a silver dapple színekért hanem különböző szemészeti rendellenességekért is felelős. A többszörösen veleszületett szemészeti anomáliák (MCOA) és a PMEL17 (Silver) gén kapcsolatáról szóló cikk 2013-ban látott napvilágot.
(MCOA – multiple congenital ocular anomalies – mivel a rendellenességek sokszor a szem elülső részeit érintik, ezért az anterior segment dysgenesis (ASD) mozaikszóval is gyakran találkozunk).
Minden olyan lófajtánál diagnosztizáltak MCOA-t, mely hordozza a silver gént (Rocky Mountain Horse , Kentucky Mountain Saddle Horse, Comtois, Miniatűr, Izlandi fajták, stb.), a Rocky és Kentucky Mountain lófajtáknál azonban általában súlyosabbak a rendellenességek. A betegség tehát nem fajtához között, hanem a PMEL17 génnel kapcsolatos, bár a különböző tünetek előfordulási gyakorisága egyes lófajták között nem egységes.
Jelentős különbségek adódnak a silver dapple génre nézve homo- és heterozigóta lovak között, a heterozigótáknál ugyanis kevésbé figyelhetők meg az anomáliák: náluk leginkább a “cisztikus fenotípus” a jellemző, azaz az elülső szemkamrában megjelenhet egy apró ciszta, amit mérete miatt egyrészt nehéz észrevenni, másrészt nincs jelentős hatása a lovak látására.
cornea globosa

A homozigóta lovak lehetnek az MCOA vagy ASD fenotípusúak, melyek a felsorolt rendellenességek valamelyikével (akár egynél többel is) rendelkezhetnek, ezek mértéke különböző lovaknál nagyon változó, egyszerre több rendellenesség jelenléte szerencsére nem túl gyakori.

– uvealis ciszta: a sugártest temporális részén lévő ciszta
– cornea globosa: a szaruhártya nagyobb görbülete miatt a szaruhártya vastagabb és kerekebb
– nincs, vagy minimális a pupilladilatáció (a pupillák túl szűkek, gyenge fényviszonyok, pupillatágító hatású szemcseppek/drogok esetében sincs pupillatágulás)
kezdeti lencseleválás
és szürkehályog

– retinalis dysplasia: a retina elváltozása, rendellenes fejlődése

– írisz rendellenességek, az írisz és szaruhártya közötti szög a normálistól eltér
– szürkehályog, ami érintheti az egész szemlencsét, vagy csak annak a középső részét
– microphthalmia: abnormálisan kicsi szemek
– szemhéjnyílás normálistól szélesebb
Forrás: [1] [2] [3]
Szakirodalom: Emilie M. Ségard et al. Ultrasonographic features of PMEL17 (Silver) mutant gene–associated multiple congenital ocular anomalies (MCOA) in Comtois and Rocky Mountain horses, Veterinary Ophthalmology, 16, 6, 429–435 (2013)
Képek forrása: [1]
Appaloosa-mintás lovak farkasvaksága, havivaksága
A Leopard complex (Lp) gén egy inkomplett (nem teljes) dominanciájú gén, ami az appaloosa-mintázatok kulcsgénje. Ez a gén önmagában a varnish roan mintázatért felelős, de szintén ez a gén okozza az appaloosa-mintás lovak sávozott patáját, foltos bőrét, és a “human eye”-t (alapesetben is láthatóvá válik a fehér ínhártya, ezért a lovak tekintete “emberi”). Leggyakrabban az appaloosák kapcsán beszélünk a génről, de minden olyan fajtában megtalálható, ahol appaloosa-mintás egyedek vannak (british spotted pony, knabstrupper, noriker, stb.).
dorsomedial
strabismus

Az Lp gén szintén azoknak a géneknek a mintapéldája, ami nemcsak a lovak pigmentjeire van hatással, hanem más szervekre is kihat: a látható fehér ínhártya annak a jele, hogy a gén a szem szerkezetére is hatással van, homozigóta Lp lovak esetén pedig ennek lesz egy negatív következménye, a CSNB (congenital stationary night blindness), tükörfordításban veleszületett éjszakai vakság, hétköznapi nyelven farkasvakság.

Egy 2007-es tanulmányban a homozigóta Lp/Lp-t egyértelműen összefüggésbe hozták a CSNB-sel: a vizsgált Lp/Lp lovak mindegyikénél megfigyelhető volt, míg a betegség sem az Lp/lp, sem pedig a lp/lp genotípusú lovakat nem érintette. A CSNB már születéskor megfigyelhető az Lp/Lp lovaknál, az évek során viszont nem mutat sem javuló, sem romló tendenciát. A kutatás során különböző szemészeti műszereket alkalmaztak, a gyakorlati életben a diagnózist azonban legtöbbször a tulajdonos megfigyelései alapján is képesek az állatorvosok felállítani. Ritkán ugyan, de előfordul, hogy az Lp/Lp által okozott farkasvakság látható abnormalitással párosul: kancsalság egy formája (dorsomedial strabismus), akaratlan szemmozgások (nystagmus).

A CSNB mellett néha előfordul az ERU (equine recurrent uveitis) is, ami a lovak ismétlődő belső szemgyulladása, azaz a havivakság: oka sokféle lehet a szemet ért traumától kezdve bakteriális-, vírusos-, parazita-fertőzésekig, ami bizonyos időközönként újra- és újra megjelenik, kezelés nélkül pedig vaksághoz vezet, kutatások pedig kimutatták, hogy a lófajták közül leginkább az appaloosák hajlamosak rá, bizonyos appaloosákat (világosabb színű, depigmentáltabb szemhéjú és ritkásabb hosszúszőrökkel rendelkező egyedeket) valamilyen oknál fokva még gyakrabban is érint.

Források: [1] [2][3]
Szakirodalom: Sandmeyer LS, Breaux CB, Archer S, Grahn BH. Clinical and electroretinographic characteristics of congenital stationary night blindness in the Appaloosa and the association with the leopard complex, Veterinary Ophtalmology, 10(6), 368-75 (2007)
Kép forrása: [1]

A szomatikus mutáció

loszingenetikaMegjegyzés hozzáfűzése
Egyedfejlődés, mutációk:
A diploid élőlényekben (azaz a lovakban, és bennünk, emberekben is) az egyedfejlődés a petesejt és a hímivarsejt egyesülésekor kezdődik. Az eleinte egysejtes zigóta folyamatos osztódásba kezd, s ebből fog később kialakulni az élőlény összes sejtje. Az egyedfejlődés korai fázisában elkülönül az ivarsejt vonal (az a sejtcsoport, amiből az ivarsejtek jönnek létre) és a szomatikus, azaz testi sejtek csoportja.
A mutáció, ami az örökítőanyagban (DNS) bekövetkezett változást jelenti, mind az ivarsejt vonalban (csíravonalban), mind a szomatikus sejtekben bekövetkezhet.

A csíravonal mutációk az ivarsejt vonalban alakulnak ki, így az itt bekövetkező mutációk átadódhatnak az utódnemzedéknek is, azaz öröklődhetnek.

Amiről mi fogunk beszélni, azok a szomatikus mutációk, illetve azok egy típusa.
A szomatikus, azaz testi sejtektől az ivarsejt vonal sejtcsoportja nagyon korán, az egyedfejlődés korai szakaszában elkülönülnek, így a szomatikus sejtekben bekövetkező mutációk nem öröklődő mutációk. 
A mutáció egyetlen sejtben történik meg az egyedfejlődés valamelyik szakaszán, azonban a folyamatos sejtosztódások során a mutáns sejt és klónjai egy (akár) látható méretű szektort / mozaikfoltot hoznak létre. Ennek a mérete különböző lehet, attól függően, hogy a mutáns sejt hány osztódáson esik át, azaz mennyire korán jött létre a mutáció az egyedfejlődés során. Az embrionális élet korai szakaszában bekövetkezett mutációk így értelemszerűen nagyobb méretű mozaikfoltot eredményeznek, mint a későbbi fázisban bekövetkezők.

Nem minden mutáció hoz létre látható változást az állatban. Ennek egyrészt az az oka, hogy a mutáció nem feltétlenül érint működő génszakaszt, vagy olyan génszakaszban következik be, amely mutációja nem okoz a biokémiai folyamatokban változást; illetve ha okoz is, diploid mivoltunk miatt a génpár másik tagja esetleges domináns jellege miatt elnyomhatja azt. Ráadásul az érintett génszakasz egyáltalán nem biztos, hogy a fenotípus kialakításáért felel. Így tehát elmondhatjuk, hogy a lovak szemmel látható szomatikus mutációi, amik például a szín megváltozását okozzák, igen ritkának számítanak.

Ha egy működő génben (amely pl. egy szín kialakulásért felel) megfelelő helyen történik a mutáció, a gén leggyakrabban funkcióvesztéses mutációt szenved, “kikapcsolódhat” a génszerkezetben történt változás miatt, és ez egy egyedi megjelenést kölcsönöz az állatnak. A cikk további részében a szomatikus mutációknak ennek a fajtáját fogom taglalni.

Az adott színekre nézve heterozigóta lovak “előnyben vannak” a szomatikus mutációkban, ugyanis ott csak egy domináns génnek kell elromolnia a mutáció következtében.

Szürkék szomatikus mutációja: bloodmark, bloody shoulder
A szürkékről szóló bejegyzésben már említett különleges jegyek is szomatikus mutáció következménye. A szürkeségért felelős gén (Gr) domináns gén, mely az alapszín fokozatos elvesztését, kiszürkülését okozza a rövid- és hosszúszőrökben. Ha  a mutáció elrontja a Gr gént, a hibás Gr-gént tartalmazó sejt klónjai nem fognak kiszürkülni, s ez okozza a bloody shoulder és bloodmark jegyeket, ami a ló bármely testrészén megjelenhet: ezeken a területeken a ló alapszíne marad meg élete végéig, mely ugye leggyakrabban sárga vagy pej, innen adódik az elnevezés is.

bloodmark a fejen és a fülön, foltokban a test többi részén is
Stallion Cazurro II. – bár a fejen a legfeltűnőbb a szomatikus mutáció,
valójában a test többi részén is jelen van
bloody shoulder almázott szürkén

Pej lovak szomatikus mutációja:
A pej lovak genotípusa E_A_ (azaz EE/AA, Ee/AA, Ee/Aa lehetőségek közül valamelyik). Ha a pej színt okozó Agouti génre nézve heterozigóták (Aa), akkor a domináns Agouti allél kikapcsolódása esetén az adott genotípus E_aa lesz, ami fekete színt eredményez. A domináns Agouti-t érintő mutáció tehát egy fekete szektort eredményez a pej színű egyeden.
(A mutáció ugyanígy történhetne például a domináns Extension génben is. Ha nincs működő domináns E-gén, a homozigóta recesszív ee genotípus sárga színt eredményez. Bár ez ugye sokkal nehezebben lenne észrevehető :).

Holme Park Van Gogh
Holme Park Van Gogh

Appaloosa-mintás lovak szomatikus mutációja:
Az appaloosák jellegzetes színéért és mintázataiért a leopard complex (Lp) és a pattern (PATN) gének felelősek. A Lp gén a pettyes-foltos bőr, a látható ínhártya és a sávozott paták mellett az appaloosák varnish roan-jellegét is okozza, PATN génekkel együtt pedig különböző mintázatokért felel (leopard, spotted blanket, snowcap, fewspot, stb.), allélszámtól függően.
Ha a szomatikus mutáció az Lp-gén kikapcsolását okozza, az érintett testfelületen csak a ló alapszíne dominál.

Mutáció a “színgéneken” túl:
Lorando B, Swedish warmblood mén
Lorando B, Swedish warmblood mén
Lorando B mén esete olyan értelemben egyedi, hogy a mutáns szektorról a szürke szín jut az eszünkbe – holott felmenői között nincsenek szürke lovak, így tőlük biztos nem örökölhette. Hogy lehetséges mindez?
A magyarázat az, hogy a mozaikfolt valójában csak imitálja a szürke gén tulajdonságát. A mutáció egy olyan gént érintett, melynek terméke valamilyen módon felelős lett volna a szín megjelenéséért – mivel ez a gén elromlott, a mutáns szektorban nem tud rendesen kifejeződni a ló pej színe, a rövidszőrök rendkívül kis mennyiségben tartalmaznak pigmentet.
Ez az eset egy nagyon jó példa arra nézve, hogy nem feltétlenül a színért felelős gének (Extension, Agouti) romolhatnak el. Szinte semmi esély arra nézve, hogy ezek a domináns gének egyszerre szenvedtek mutációt ugyanabban a sejtben.
Az élőlényekben a fenotípusért felelős gének megszámlálhatatlanul sok génnel működnek együtt. Ebből elég, ha csak egy elromlik, és már nem tud az adott szín kifejeződni. A konkrét színért felelős gének mellett mutációt szenvedhet bármelyik enzim génje, ami a színek előanyagait alakítják tovább, vagy elromolhatnak azok a gének, amik pl. a színlerakódásért, vagy a színtermelés valamelyik fázisáért felelnek. Minden egyes folyamathoz sok gén megfelelő működésére van szükség, elég, ha csak egy kiesik a sorból. És az alábbi lovak esetében is a fentebbiek valamelyike történhetett egy sejtben még az embrionális fejlődés egy korai szakaszában, ahonnan aztán a mutáns sejt és klónjai  szemmel látható foltot, vagy épp foltokat hoztak létre. 
Lorando B, Swedish warmblood mén

DA Remore Control / Clicker fehér jegyeit valószínűleg szomatikus
mutáció okozhatta, de nem zárható ki a kiméra sem