Článek Hypertrofická kardiomyopatie u koček – rešerše současného stavu poznání, Genomia

27.11.2012 12:52

Článek Hypertrofická kardiomyopatie u koček – rešerše současného stavu poznání, Genomia
 
Zdroj: http://genomia.posterous.com/hypertroficka-kardiomyopatie-u-kocek-reserse

 

 

Hypertrofická kardiomyopatie u koček – rešerše současného stavu poznání


Hypertrofická kardiomyopatie (HCM) je klinicky velmi heterogenní srdeční onemocnění, které se vyskytuje u čistokrevných plemen koček, ale i běžných kříženců prakticky v kterémkoli věku. Onemocnění může v extrémních případech propuknout od 6 měsíců až po vysoké stáří. Plemenná dispozice pro primární HCM je např. u mainských mývalích koček, ragdollů, ale i kočky domácí. Častěji jsou postiženi kocouři středního věku.
Podstata primární HCM spočívá v zesílení (hypertrofii) zejména stěny levé komory srdeční a komorového septa. K zesílení srdeční stěny může dojít i na základě jiné choroby. Tato tzv. sekundární HCM vzniká nejčastěji důsledkem vysokého krevního tlaku (například při onemocnění ledvin) nebo některých hormonálních onemocněních např. při zvýšené produkci hormonů štítné žlázy (hypertyreóza).

 

Z hlediska dědičnosti je HCM nejčastěji definována, jako autozomálně dominantní onemocnění, které je způsobeno mutacemi v genech kódující sarkomerické proteiny. Primární HCM je jednou z nejčastějších příčin náhlého srdečního selhání nejen u koček ale také u lidí (odhadovaná incidence u lidí je 1 případ z 500; z 60 % se jedná o familiární výskyt) (Marian et al. 2000).

 

Přepokládá se, že jde o onemocnění, na jehož vzniku se podílí více genů. U lidí je v současné době známo více než 450 mutací v 16 různých genech vedoucích k onemocnění HCM s různými klinickými projevy a stejně tak odlišnou prognózou vývoje onemocnění (Fukstuen et al. 2008)

Udávaná incidence HCM u koček se různí v závislosti na počtu sledovaných zvířat a pozorovaném časovém období.

  • Rush et al. 2002 uvádí výskyt HCM u koček v období 1990-1999 37,3 %
  • Ferasin et al. 2003 ve sledované skupině udává výskyt HCM ve sledovaném období 1994-2001 dokonce až 57,5 %
  • Riesen et al. 2007 1998-2005 udává 67,6 % koček s HCM

    Studie Samperado et. al. 2009 ve sledované skupině 96 mainských mývalích koček nachází 16 jedinců s fenotypovými projevy HCM (tj.    16,6 %), přičemž genotypově bylo 54,17 % wild type (bez  mutace), 39,58  % jedinců s mutací A31P v heterozygotním stavu a 6,25 % jedinců s mutací A31P v homozygotním stavu. Ze studie 2 jedinci s wild type genotypem odpovídali fenotypu s HCM.

  •  
  • Gundler et al. 2008 uvádí prevalenci HCM sledovanou echokardiograficky 9,5 % - 26,2 % ve sledované skupině 42 asymptomatických mainských mývalích koček.
  •  U populace mainských mývalích koček se udává celosvětová prevalence 34% pozitivních výsledků na přítomnost mutace A31P (Fries et al. 2008).
  • V případě prevalence mutace udává tým Dr. Meurs  v populaci ragdoll 23 % rozšíření minimálně jedné mutované alely (Meurs et al. 2007).

V současné době jsou v souvislosti s HCM popsány u koček pouze 3 mutace a to sice v různých doménách genu MYBPC3 (myosin binding protein C). Vzhledem k existenci velkého množství mutací v různých genech v souvislosti s HCM u člověka, lze i u koček v budoucnu předpokládat objevení dalších mutací v souvislosti s tímto onemocněním.

První popsaná mutace v souvislosti s HCM u koček byla objevena a popsána skupinou  Dr. Meurs u plemene mainské mývalí kočky A31P v roce 2005 (Meurs et al).  Jedná se o jednobodovou substituci guaninu za cytosin v kodonu 31 v exonu 3 MYBPC3 genu. Tato záměna má za následek změnu aminokyseliny alaninu za prolin u afektovaných mainských mývalích koček.

Mutace R820W byla zjištěna u plemena Ragdoll v roce 2007. Jedná se o jednobodovou záměnu C za T, která způsobí změnu aminokyseliny argininu na tryptofan v pozici 820 (R820W), jedná se o aminokyseliny se zcela různými fyzikálními vlastnostmi v konzervované oblasti MYBPC3 genu.   Tato mutace byla potvrzena u všech afektovaných zvířat, nebyla nalezena u zvířat bez HCM ani u kontrolních vzorků (Meurs et. al. 2007). Předpokládá se, že záměna argininu za velkou aromatickou aminokyselinu tryptofan, způsobí změny v sekundární struktuře a znemožní optimální konformaci myosin vazebného proteinu C.

 

Třetí mutací je mutace A74T představená na konferenci HGM2007 v Montrealu (Nyeberg et al. 2007); jedná se o jednobodovou záměnu guaninu za adenin v pozici kodonu 74. V laboratořích často uváděná jako tzv. Koch mutace, pojmenovaná podle jednoho z pracovníků z výzkumného týmu.

V současné době není dostatečné množství studií, které by se zabývali klinických hodnocením (echokardigrafický nález) a srovnáním výsledků genetických testů. Zatím nelze jednoznačně vymezit dobu propuknutí a průběh choroby u homozygotních (dvě mutované alely) a heterozygotních jedinců (jedna defektní alela), a v případě plemene mainských mývalích koček i kombinaci mutací v případě složených heterozygotů (přítomnost obou mutací v heterozygotním stavu) nebo dokonce složených homozygotů pro mutace A31P a A74T. Tzv. Mnichovská studie (Schinner et. al 2008) zcela zpochybňuje význam obou mutací pro praktický chov mainských mývalích koček a souvislost těchto mutací HCM.

Pro přehled uvádíme několik vybraných studií v souvislosti s onemocněním  HCM.

Meurs et. al 2005 uvádí skupinu 23 mainských mývalých koček (16 afektovaných a 7 neafektovaných) ze skupiny koček s familiárním HCM a skupinu 100 neafektovaných kontrolních zvířat. Metodou přímého sekvenování byla zjištěna přítomnost mutace A31P v heterozygotním stavu u 10 koček a v homozygotním stavu u 6 zvířat ze skupiny s HCM. Přítomnost mutace nebyla zjištěna u žádné z neafektovaných koček ani v kontrolní skupině. Počítačová analýza ukázala, že touto mutací (záměnou G za C v pozici 31 kodonu) dochází ke změně struktury molekuly proteinu, která vede ke snížení alfa helixů a naopak zvýšení nespecifických závitů v této oblasti molekuly proteinu. Současně bylo prováděno imunofluorescenční barvení srdeční tkáně afektovaných koček a neafektovaných koček. Analýza sarkomerických proteinů ukazuje snížené barvení několika těchto proteinů – cMyBP-C, myomesin, srdeční aktin, titin u afektovaných afektovaných zvířat (s genotypem C/G a C/C) Popisovaný fenotyp afektovaných koček v této studii se liší u jedinců s 1 nebo s 2 mutovanými alelami.  Většina koček měla echokardigrafický nález HCM ve věku 2-3 let, jedna heterozygotní kočka neměla echokardiografický nález až do věku 7 let. Klinický výsledek nemoci se měnil s genotypem. Většina zvířat s mutací v homozygotním stavu měla střední až těžkou formu HCM, na kterou zemřela ve 4 letech věku nebo ještě mladší; čtyři z nich zemřeli náhle. Stejně tak jedna kočka s normálním kardiografickým nálezem zemřela neočekávaně pod anestézií ve věku 4 let. V případě 10 zvířat s nálezem mutace v heterozygotním stavu (přítomna mutace na jedné alele), 3 jedinci žily ještě ve věku 8-12 let s mírnou formou nemoci, pouze jeden jedinec zemřel náhle, poměrně velké množství jedinců vykazovalo těžkou formu HCM a zemřeli na selhání srdce.

 

Studie Sampedrano et. al 2009 se zaměřuje na zejména na heterozygotní jedince pro mutaci A31P v populaci mainských mývalích koček. Do studie bylo zahrnuto 96 mainských koček. Kočky byly skrínovány pro přítomnost mutace A31P a současně sledovány pro fenotyp echokardiograficky a použitím metody TDI (tissue doppler imagin) tzv. tkáňová dopplerovská kardiografie. Tato metoda umožňuje zobrazit a kvantifikovat pohyby srdečních stěn. Ve studii byly zjištěny genotypy – u 52 koček byl pouze genotyp wild type – tedy nebyla nalezena žádná mutace. U 38 jedinců ze sledované skupiny byla nalezena mutace v heterozygotním stavu a u 6 jedinců v homozygotním stavu. Fenotypy u sledované skupiny – 11 % (4/38) z heterozygotních koček mělo hypertrofii srdeční svaloviny a 29 % z heterozygotních koček (10/34) bylo bez hypertrofie a byly starší 4 let (4,1 – 11,5). Hypetrofie srdeční svaloviny byla zaznamenána použitými zobrazovacími technikami i u dvou jedinců s wild type genotypem (tj. 4%). Autor poukazuje na to, že heterozygotní stav pro mutaci A31P není konzistentně spojen s hypertrofii srdeční svaloviny a myokardiální dysfunkcí. Vzhledem k možnosti onemocnění i jedinců s wild type genotypem se usuzuje na existenci dalších možných genetických příčin.

V případě mutace R820W popsané u plemene ragdoll bylo do studie zařazeno 21 jedinců s diagnózou HCM, 8 jedinců pocházelo ze dvou rodin a 110 kontrolních vzorků bez HCM.  DNA sekvenační analýzou byla substituce C za T v kodonu 820 nalezena u všech afektovaných koček (9 jedinců s mutací v homozygotním stavu a 11 v heterozygotním) (Meurs et al. 2007). Mutace nebyla nalezena u žádného zvířete z kontrolní skupiny. Týmem Dr. Meurs nebyla nalezena žádná jiná mutace v exonech a místech sestřihu v genu MYBPC3. Stejně tak nebyla nalezena u afektovaných koček plemene ragdoll mutace A31P, která byla popsána v souvislosti s HCM u plemene mainské mývalí kočky. Ve sledované skupině byl věk při stanovení diagnózy u jedinců s heterozygotním stavem mutace a homozygotním značně rozdílný. Dr. Meurs uvádí, že homozygotní jedinci onemocní v průměru o 18 měsíců dříve než kočky s heterozygotním nálezem mutace. Jedinci s mutací v homozygotním stavu onemocněli v rozmezí 4-48 měsíců, jedinci s mutací v heterozygotním stavu onemocněli ve věku 9-65 měsíců.

Proběhla také studie MVDr. Hriba o souvislosti genotypu a klinického echokardiografického nálezu v rámci České republiky. Od července 2008 do května 2009 bylo vyšetřeno 34 ragdollů.  Současně probíhá sestavování map šíření HCM. Zajímavým zjištěním byl nález mutace R820W v heterozygotním stavu u 12 leté kočky, po její smrti v roce 2008 byla provedena pitva s ohledem na HCM s negativním výsledkem. Záznamy o provedených vyšetřeních a genetických testech jednotlivých ragdollů jsou uvedeny v databázi Ragdoll Health Databáze. Zde lze vypozorovat, že heterozygotní jedinci se dožívali poměrně vysokého věku. V současné době jsou zjišťována pozitivně testovaná zvířata i v liniích v nichž nikdy nebyl hlášen výskyt HCM. Celkové vědomosti o HCM u koček jsou i přes veškeré snahy vědců stále nedostatečné. Je velmi důležité vést evidenci jedinců s výskytem HCM. V současné době není zcela jednoznačné, zda jedince s heterozygotním stavem mutace N/HCM v chovu ponechat; pokud se neobjeví v následujících vrzích jiné problémy, není zřejmě nutné jedince z chovu vyřadit.  (Hrib et al 2009).

Vzhledem k uváděnému poměrně častému výskytu mutací v heterozygotním stavu v populacích ragdoll i mainské mývalí kočky by náhlé vyřazení všech heterozygotních jedinců zřejmě vedlo k velkému snížení genofondu v populaci zmiňovaných plemen

 

Nyerberg et al.  2007 popisuje mutaci A74T u mainské mývalí kočky. Kočičí exon 3 MYBPC3 genu ve skupině mainských mývalích koček byl skrínován pro zjištění, zda HCM u koček vykazuje intra-allelickou různorodost. Do sledované skupiny bylo zařazeno 204 mainských mývalích koček s věkovým průměrem 2,2 let, (24 mělo HCM a 19 bylo klinický suspektních pro HCM); kočky byly genotypovány pro  A31P variantu. U mainských mývalých koček byly identifikovány dva rozdílné SNP (single nucleotide polymorphism): známý A31P s malou alelovou frekvencí 0,20 u kontrol a nová varianta A74T s malou alelovou frekvencí  0,13 u kontrol.  Odd ratio (OR) pro zvířata mající HCM byl 16,2 (95%-interval spolehlivosti (cfi): 4,3 – 61,0) pro homozygozitu varianty  A31P  a 7,6 (95%-cfi: 2.7 - 21.7) pro homozygozitu  varianty  A74T.  Tyto odds ratio pravděpodobně podhodnocují význam alel, protože kočičí skupina byla mladá. Kočičí HCM u mainských mývalých koček ukazuje intra-allelickou heterogenitu s nejméně dvěma genetickými variantami genu MYBC3 asociovaných s nemocí HCM. Oba kódy pro amino kyselinové sustituce se nacházejí ve velmi málo charakterizované  C0 části  MyBP-C bílkoviny. Nicméně, tyto dvě varianty jsou zodpovědné za méně než 50% z HCM případů u mladých mainských mývalích koček (Nyerberg et al. 2007).

Mnichovská studie – do této studie bylo zařazeno 83 mainských mývalích koček a 68 koček různých plemen. Do studie byly vybrány kočky starší 36 měsíců a kocouři starší 24 měsíců.  U 21,13 % zvířat s negativním nálezem na srdci byl zjištěn pozitivní genetický nález pro SNP A31P a 32,84% pro SNP A74T.  U 75 % zvířat s HCM nebyla zjištěna přítomnost A31P, u 50%  nebyl prokázán ani SNP A74T. Autor uvádí, že zjištěná alelová frekvence mezi fenotypovými skupinami není signifikantní. Autor udává existenci mutace A74T i u jiných plemen.

Ohledně choroby HCM u koček je třeba nutné učinit ještě řadu objevů a získat tak i údaje ke správné interpretaci předpovědní hodnoty molekulárně genetických testů. Je nutné chovatele upozornit, že negativní výsledek molekulárně genetického vyšetření ani negativní kardiologický nález negarantuje, že kočka v průběhu života neonemocní jinou formou kardiomyopatie. Molekulárně genetický test v současné době odhalí pouze uvedené konkrétní mutace (A31P u mainské mývalí kočky, R820W u ragdollů) a nelze vyloučit, že dosud neidentifikované mutace i v jiných genech než pouze v MYPBC3 nemohou též onemocnění HCM způsobit. Do chovu se v současné době díky nejednotnému stanovisku ohledně nedostatečných klinických studií nedoporučuje zařazení homozygotních jedinců a jednoznačně fenotypově pozitivních zvířat. Pro kočky v chovném programu je doporučováno pravidelné každoroční kardiologické vyšetření.

Citace:

 

Marian, A. J., Roberts, R. The molecular genetic basis for hypertrophic cardiomyopathy. Journal of Molecular and Cellular Cardiology  2001; 33:655-670.

Fukstuen, S., Lyle, R., Munoz, A., Gehring, C., Lerch, R., et al. A DNA resequencing array for pathogenic station detection in hypertrophic cardiomyopathy. Human Mutation 2008; 29(6): 879-885.

Rusch, J. E., Freeman, L. M., Fenollosa, N. K., Brown, D. J. Population and survival characteristic of cats with hypertrofic cardiomyopathy 260 cases (1990-1999). J Am Vet Med Assoc 2002;220:202-207.

Riesen, S. C., Kovacevic, A., Lombard, C. W., Amberger, C. Prevalence of Heart Diseases in symptomatic cats: an overview from 1998-2005. Schweiz. Arch. Tierhei-Ik;65-71.

 

Gundler,  S., Tidholm, A., Häggström, J. Prevalence of myocardial hypertrophy in a population of asymptomatic Swedish Maine coon cats Acta Veterinaria Scandinavica 2008, 50:22 doi:10.1186/1751-0147-50-22.

Fries, R., Heaney, A. M., Meurs, K. M. Prevalence of the Myosin Binding Protein C Mutation in the Maine Coon cats. J Vet Intern Med  2008;  22:893-896.

Hrib Ĺ. Výskyt hypertrofické kardiomyopatie u plemene Ragdoll. Veterinářství  2009;   59:268-272.

Meurs, K. M., Norgard, M. M., Ederer, M. M., Hendrix, K. P., Kittleson, M. D. A substitution in the myosin binding protein C gene in ragdoll hypertrophic cardiomyopathy, Genomics  2007; 90:261-264.

 

Meurs, K. M., Sanchez, X., David, R. M. et al. A cardiac myosin binding protein C mutation in the Maine coon cat with familial hypertrophic cardiomyopathy, Hum. Mol. Genet. 2005; 14:3587-3593.

Schinner  C., Weber, K., Hartmann, K., Wess, G. Genetische  Assoziation der A31P – und A74T- Polymorfismen mit der felinen Hypertrophen Kardiomyopathie bei der Maine Coon. Abteilung für Kardiolofie der Medizinischen Kleintierklinik der Ludwig-Maximilians-Universität München, 2008.

Sampedrano, C. C., Chetboul, V., Mary, J., Tissier, R. et al. Prospective Echocardiographic and Tissue Doppler Imaging Screening of a Population of Maine Coon Cats Tested for the A31P Mutation in the Myosin Binding protein C Gene: A Specific Analysis of the Heterozygous Status. Journal of Veterinary Internal Medicine  2009; 23:91-99.

Nyberg, M. T., Koch, J., Christiansen Intra-allelic genetic heterogenity of hypertrophic cardiomyopathy in the Maine Coon Cats.  Human Genome  Meeting, HUGO, Montreal 2007.

Více zde: http://www.goisovka.cz/news/clanek-hypertroficka-kardiomyopatie-u-kocek-reserse-soucasneho-stavu-poznani-genomia/