PRA u anglických špringršpanělů

1.díl: PRA CORD1

V posledních dvou letech se v literatuře objevilo mnoho nových informací týkajících se PRA. Tento článek je pokusem seznámit Vás s těmi nejnovějšími poznatky, které byly publikovány. Je dost obsáhlý a možná si ho budete muset přečíst několikrát, abyste porozuměli všemu. Některé části byly zjednodušeny pro lepší pochopení i čtenáři, kteří se v tomto oboru nepohybují. Pokud potřebujete další vysvětlení, ptejte se.

Většina z Vás ví, že Progressive Retinal Atrophy (PRA, progresivní atrofie sítnice) je svým rozšířením v psí populaci běžným jevem. Termín PRA se používá pro souhrnné označení mnoha chorobných procesů projevujících se ztrátou vidění. Z počátku byla PRA rozdělena do dvou typů založených na klinických příznacích nemocné sítnice. Těmito dvěma typy byly CPRA (centrální progresivní retinální atrofie) a GPRA (generalizovaná progresivní retinální atrofie). Nyní, když je plně zmapován genom psa , vědci identifikovali 16 různých chorobných procesů, které se dají zastřešit pojmem canine PRA a výzkum pokračuje dál. V současnosti se zdá, že u ASS lze nalézt nejméně 3 typy PRA.

Tyto 3 typy PRA , které byly dosud zdokumentovány v literatuře pro ASS jsou CPRA, GPRA a cord1 PRA, pro kterou nyní máme genetický test.

Dovolte mi začít cord1 PRA, protože o ní jsme v poslední době slyšeli nejvíc.

Jak již bylo všemi řečeno, je recesivně založena na mutaci genu. Tato mutace spočívá v tom, že je vložen předčasný stop do genu odpovědného za výrobu důležité strukturální bílkoviny, která pomáhá zrakovým buňkám oka (tyčinky a čípky) udržet jejich rozlišovací schopnosti. Pro jednoduchost si gen můžeme představit jako počítačový program se sérií instrukcí pro vytvoření látky potřebné pro stavbu těla. Stiskem tlačítka „start“ se nepatrná chemikálie zvaná „messenger“ RNA rozeběhne genem, čte kódy a kopíruje je. Pakliže ovšem messenger RNA dostane při čtení předčasně stop příkaz, domnívá se, že přečetl kód již celý a přenese neúplný kód DNA na místo určení , kde ho přeloží do proteinu. Problém mutace cord1 spočívá právě v tom předčasném povelu k zastavení čtení kódu, čímž pak vznikají proteiny příliš krátké na to, aby svoji funkci mohly dobře vykonávat. Zrakové buňky, které obsahují čípky a tyčinky s touto krátkou bílkovinou, nefungují efektivně a selhávají. Masivnější buňky čípku začnou odumírat jako první, buňky tyčinek je následují. Tento proces se zkráceně nazývá cone–rod dystrophy 1, krátce cord1 (cone=čípky, rod=tyčinky).

Buňky čípků jsou zodpovědné za denní barevné vidění a tyčinky za vysoce kontrastní černobílé noční vidění, proto se dá předpokládat, že psi s postižením cord1 nejprve ztrácí denní vidění a šeroslepost přichází až později.

U psů a i u lidí (humánní verze této mutace se nazývá se Leber Congenital amaurosis) postižených touto genetickou vadou očekáváme ztrátu zraku ve velmi mladém věku, typicky ve věku několika málo roků.

Ale pokaždé to tak nefunguje.Víme, že u ASS je pouze malé procento psů postiženo v mladém věku, ale u mnoha psů se neprojeví symptomy této nemoci až do vysokého věku a u mnoha vůbec nikdy. V USA vede další ERG (elektroretinografie) výzkumy Dr. Kristina Narfström (Univerzita Missouri-Columbia) a další výzkum k osvětlení toho, co se děje uvnitř oka zasaženého psa provádí Dr. David Sargan (Univerzita Cambridge). I když tyto studie dosud nejsou kompletní, přesto již jsou publikovány jisté informace, které můžou vrhnout světlo na záhadu, proč se u tolika psů s výsledkem testu DNA ”affected” neprojeví symptomy nemoci.

To, že tato mutace se vyskytuje u tak rozdílných psích plemen jako je dlouhosrstý trpasličí jezevčík a anglický špringršpaněl znamená, že to je velmi stará mutace. Fakt, že zmutovaný gen je tolik rozšířen v obou těchto populacích nám říká, že psí organizmus našel způsob, jak mutaci kompenzovat. Koneckonců zvířata, která oslepnou v raném věku, zřídka mají možnost přežít a množit se.

Vynechejme teď plemennou příslušnost a věnujme se druhu. Mechanismus, který koriguje tuto mutaci, zřejmě nefunguje zcela stoprocentně, neboť psy s příznaky nemoci vidíme, nicméně většinou je efektivní.

Následuje několik pracovních teorií o tom, co chrání geneticky postižená (affected) zvířata před ztrátou zraku.

Dr.Catherine Mellersh, (AHT, UK) jedna z hlavních vědeckých pracovnic zabývajících se tímto problémem, publikovala zajímavá data na podzim 2007. Její tým sledoval vysoce příbuznou populaci dlouhosrstých trpasličích jezevčíků geneticky zasažených mutací cord1. V této populaci ztráceli postižení psi zrak velmi brzy. Testováním pomocí ERG mohli výzkumníci detekovat změny na sítnici již v 6 týdnech a ve 40 týdnech již nebyla zaznamenána žádná funkce fotoreceptorů. ERG data indikovala, že nejprve jsou zasaženy buňky čípků, následuje postupné postižení tyčinek.

Experiment byl opakován na nepříbuzné populaci dlouhosrstých jezevčíků. Všichni jezevčíci účastnící se této druhé studie měli dvě kopie cord1 mutace , přesto někteří psi z tohoto vzorku neoslepli vůbec a ti, kteří zrak ztratili, ho ztráceli mnohem později (v průměru 4,82 roku) než jezevčíci v první studii.

Závěrem studie je, že variabilita věku, kdy nastupují klinické příznaky, může naznačovat existenci genového modifikátoru, který řídí expresi cord1 mutace (nicméně k potvrzení této hypotézy jsou potřebné další analýzy).

Výsledky těchto dvou studií napovídají, že při chovu na příbuzných jedincích s cord1 mutací je rozvoj příznaků PRA cord1 rychlejší.

Virginia Huxley (Univerzita Missouri-Columbia) objasnila ve svém příspěvku pro seskupení chovatelů ASS objev malých molekul, zvaných microRNA. (microRNA jsou specifické molekuly RNA malých rozměrů, které jsou sice kódovány v DNA, ale nenesou strukturní informaci pro syntézu proteinu), které jsou schopné regulovat expresi genu tím, že zabrání mesengerům RNA předat instrukce k produkci vadných proteinů. Tyto nově objevené microRNA jsou skutečně zajímavé a doufáme, že další výzkumy nám řeknou, zda se podílejí na regulaci genové exprese cord1.

Je ještě jedna pracovní teorie ohledně psů geneticky affected cord1 mutací s chybějícími klinickými příznaky onemocnění. Tato teorie zahrnuje nedávno popsané enzymy nazývané methyltransferáza ( enzymy ovlivňují rychlost a kvalitu chemických reakcí v těle). Výroba bílkoviny je chemická reakce a vědci zjistili, že tyto DNA methyltransferázy hrají hlavní roli při řízení exprese genu. Speciálně jsou aktivní u nervových tkání jako jsou i oči. Zkoumání těchto enzymů je jednou z nejaktivnějších oblastí výzkumu molekulární biologie. Ačkoli stále zkoumáme , jak přesně pracují, víme, že tyto enzymy opraví vadné bílkoviny nebo zamezí jejich vytvoření. Předpokládá se, že v situacích obdobných cord1 mutaci maskují předčasný stop kód v řetězci DNA a tím umožní výrobu kompletní bílkoviny.

Pokud zvíře zůstává zdravé, pak tyto enzymy můžou chránit zvíře před projevem onemocnění po celý jeho život, pokud ale pes ztratí schopnost zpracovávat koenzymy nebo jeho imunitní systém třeba věkem ztratí na síle a sníží se jeho funkce , některé enzymy přestanou pracovat a v tomto případě se můžou symptomy onemocnění projevit v pozdějším věku.

Pokud jsou DNA methyltransferázy ochranným mechanismem při cord1 PRA, pak další nedávný objev vědců na Torontské Univerzitě v Kanadě může pomoci vysvětlit, proč malé procento psů ztratí zrak v mládí, jiní psi ve středním věku a někteří psi nikdy. Kanadský výzkum vyřešil krystalovou strukturu jednoho typu metyltransferázy označeného jako TMPT. Zjistili, že prokazuje genetický polymorfismus ,má nefunkční formu, která je děděná jako geneticky recesivní vlastnost. Přibližně 90% jednotlivců dědí vysokou aktivitu TMPT, 10% střední aktivitu (heterozygoti mají jeden špatný gen a jeden dobrý gen) a 0,3% má nízkou nebo prakticky žádnou (nededikovatelnou) aktivitu protože zdědili dvě nefunkční alely (alely jsou různé formy téhož genu) TPMT . Pokud je to tak, že enzymy methyltransferázy jsou součástí mechanismu kontrolujícího genovou expresi cord1 PRA onemocnění, pak psi , kteří zdědí dvě kopie nefunkčního enzymu by neměli žádnou ochranu před mutací cord1 a oslepli by ve velmi mladém věku. Psi, kteří získají dvě kopie vysoce funkčního genu, zrak nikdy neztratí, protože aktivní methyltransferázaje schopná zabránit cord1 mutaci produkovat vadné bílkoviny.

V současné době nemůžeme s určitostí přesně říct, co způsobuje, že někteří psi affected cord1 PRA oslepnou a jiní ne, ale je důležité, aby lidé věděli, že to není tím, že by genetické testy selhávaly. Je důležité porozumět tomu, že organizmus si sám vyvíjí mechanismy k vlastní ochraně před genetickou mutací. Zatím jsme příliš na počátku výzkumu, abychom tento proces bezezbytku poznali a porozuměli mu. Máme teorie popsané výše, ale musíme počkat na další výzkum.

Rozumějte prosím tomu tak, že výsledky ERG podávají důkaz, že cord1 PRA mutace způsobuje slepotu a zřetelně ukazují, že nejprve degenerují čípky a pak tyčinky.