Genetyczne czynniki chorobotwórcze
Etiologia i patogeneza wybranych zaburzeń
genetycznych u zwierząt
Genetyczne czynniki chorobotwórcze
1. Kariotypy zwierząt domowych.
2. Metody badania i zasady opisu kariotypów.
3. Kariotypy wzorcowe i identyfikacja chromosomów przy użyciu prążków G i C.
4. Typy mutacji punktowych i chromosomalnych: strukturalnych i liczbowych.
5. Zaburzenia genetyczne u zwierząt domowych spowodowane przez mutacje chromosomalne
strukturalne: translokacja robertsonowska u bydła, odwrócenie płci u koni, odwrócenie płci
u psów.
6. Mutacje chromosomalne strukturalne jako przyczyny nowotworów  chromosom
Philadelphia (Ph1) u ludzi i psów.
7. Zaburzenia genetyczne u zwierząt domowych spowodowane przez mutacje chromosomalne
liczbowe (monosomia chromosomu X u klaczy, trisomie chromosomów somatycznych u koni
i bydła, występowanie nadliczbowych chromosomów X lub Y u koni).
8. Metody identyfikacji mutacji genowych:
9. PCR  łańcuchowa reakcja polimerazy
10. RFLP  polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych.
11. Choroby genetyczne uwarunkowane mutacjami genowymi  etiologia i patogeneza (BLAD 
niedobór leukocytarnych cząsteczek adhezyjnych u bydła, DUMPS  niedobór syntazy
monofosforanu urydyny u bydła, PSS  syndrom stresowy u świń)
12. Wykorzystanie metod PCR i RFLP w diagnostyce BLAD, DUMPS i PSS.
13. Reakcja PCR i RFLP  animacje komputerowe.
14. Ćwiczenie praktyczne: izolacja chromosomów i analiza kariotypu w oocytach
prawidłowych oraz oocytach z zaburzeniami o charakterze euploidii i aneuploidii
pochodzących od świń.
Diploidalna liczba chromosomów niektórych gatunków zwierząt (wg Datta y 1979, Kluga i cummingsa 1983,
Larousse a 1990 oraz Świtońskiego 1982, 1987, 1988)
Nazwa zwyczajowa Nazwa gatunkowa 2n
Człowiek Homo sapiens 46
Szympans Pan troglodytes 48
Goryl Gorilla gorilla 48
Rezus Macaca mullata 42
Bydło domowe Bos taurus 60
Bydło zebu Bos indicus 60
Bawół azjatycki Bubalus bubalis 48
Koza Capra hirus 60
Owca
Ovis aries 54
Świnia domowa
Sus domestica 38
Dzik
Sus scrofa 36
Koń domowy
Equus caballus 64
Koń Przewalskiego
Equus caballus przewalski 66
Osioł
Equus asinus 62
Onager (półosioł)
Equus hemionus onager 56
Wielbłąd jednogarbny
Camelus dromedarius 70
Pies
Canis familiaris 78
Szakal
Canis aureus 78
Lis pospolity
Vulpes vulpes
34
W niektórych narządach, np. wątrobie, występują komórki o zwielokrotnionej liczbie chromosomów, zwane poliploidalnymi
W zależności od umiejscowienia centromeru chromosomy dzielimy na:
1. Metacentryczne  centromer pośrodku długości chromosomu
2. Akrocentryczne  centromer blisko końca chromosomu
3. Submetacentryczne  pozycja pośrednia centromeru w odniesieniu do chromosomów
meta- i akrocentrycznych
4. Telocentryczne  centromer na końcu chromosomu
W chromosomie metacentrycznym ramiona p (krótkie) i q (długie) są równej długości
Typy mutacji chromosomowych strukturalnych
1. Deficjencja
a) terminalna
b) interstycjalna
2. Translokacje
a) fuzje centryczne
b) insercje
3. Duplikacja
4. Inwersja
a) paracentryczna
b) pericentryczna
5. Izochromosomy
6. Chromosomy pierścieniowe
7. Chromosomy dicentryczne
Trisomie chromosomów bydła
Kariotyp Rasa Płeć Fenotyp
60,XX + 22 Simental F Normalny
60,XX t(12;12)+12 Simental F Defekt budowy, martwe urodzenia
60,XX t(20;20)+20 Simental F Defekt budowy, martwe urodzenia
61,XX + 19 Simental F Normalny
61, XY + 20 Romanga la M Deformacja kończyn, ślepota , brak zewnętrznych narządów płciowych
61, XY + 27 Hereford M Ogólny niedorozwój narządów wewnętrznych, hipoplazja płuc
60,XX/60, XY/61, XXY Simental M Hipoplazja jąder, degeneracja nasieniowodów
61, XXY Simental M Hipoplazja jąder, oligospermia
60,XY/61, XXY Hereford M Niska jakość nasienia
61,XXY Hereford M Żeńskie cechy budowy, hipoplazja jąder, azoospermia
61,XXX Charolaise F Normalny
Translokacja robertsonowska  fuzja centryczna pojawiająca się najczęściej u bydła.
Polega na połączeniu się centromerami dwóch akrocentrycznych autosomów
i wytworzeniu formy meta- lub submetacentrycznej. Wystąpienie takich struktur
w komórkach prowadzi do zmniejszenia ogólnej liczby chromosomów z utrzymywaniem
się dotychczasowej liczby ramion chromatyd i nie zmienionej ilości DNA. Najczęściej
spotykana jest fuzja największego (1) i najmniejszego (29) autosomu, znana jako
translokacja 1:29. Ta forma aberracji występuje u ponad 60 ras bydła domowego, m.in. u
szwedzkiego czerwono-białego, rasy południowosyberyjskiej i u rasy polskiej czerwonej.
Nosiciele translokacji  zarówno buhaje, jak i krowy odznaczają się prawidłową budową i
parametrami fizjologicznymi.
Negatywnym efektem tej aberracji jest obniżenie płodności nosicieli powodowane
wzrostem wczesnej śmiertelności zarodkowej.
Translokacje robertsonowskie stwierdza się także u owiec, kóz, świń i lisów polarnych (u
tych ostatnich obserwuje się korzystne efekty mutacji).
Translokacja albo fuzja robertsonowska chromosomu 1/29 u krowy
PCR  Polymerase Chain Reaction
(łańcuchowa reakcja syntezy fragmentów DNA
RFLP- Restriction Fragment Lenght Polymorphism
(polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych)
BLAD- Bovine Leukocyte Adhesion Deficiency
(wrodzony niedobór leukocytarnych cząsteczek adhezyjnych
u bydła)
LAD- Leukocyte Adhesion Deficiency
(wrodzony niedobór leukocytarnych cząsteczek adhezyjnych)
DUMPS-Deficiency of Uridine Monophosphate Synthase
(wrodzony deficyt syntazy monofosforanu urydyny)
PSS- Porcine Stress Syndrome
(zespół stresowy świń)
Zastosowanie techniki PCR
1) Identyfikacja kwasów nukleinowych genów, bakterii, wirusów
2) Wykrywanie czynników zakaz
nych, zwłaszcza latentnych wirusów
3) Prenatalna diagnostyka genetyczna
4) Wykrywanie polimorfizmu alleli
5) Precyzyjne ustalanie typu tkanek do transplantacji
6) Badania nad ewolucją przy wykorzystaniu próbek kopalnych
7) Diagnostyka chorób genetycznych  etap wstępny
Materiałem do izolacji kwasu nukleinowego mogą być:
hodowla komórkowa, bakterie, krew, wyciągi tkankowe, mleko, sperma, cebulki włosowe
Aby zamplifikować poszukiwany fragment DNA potrzebne są:
1) Wyizolowany z materiału biologicznego i oczyszczony DNA (matryca)
2) Mieszanka nukleotydów zawierająca A, C, G, T  składniki potrzebne do zbudowania nowej nici
interesującego nas fragmentu DNA
3) Polimeraza DNA
4) Czynniki inicjujące syntezę  startery - syntetyczne oligonukleotydy o sekwencji odpowiadającej ściśle
obu końcom powielanego odcinka
Postępowanie przy wykrywaniu chorób genetycznych
1) Izolacja DNA z wybranego materiału biologicznego
2) Amplifikacja metodą PCR analizowanego fragmentu DNA
3) Analiza restrykcyjna zamplifikowanego genu (RFLP)
4) Uwidocznienie fragmentów restrykcyjnych za pomocą elektroforezy
(charakterystyczny dla danego genu i mutacji zestaw fragmentów restrykcyjnych
o określonej długości pozwalający stwierdzić, czy badany materiał pochodził
od osobnika zdrowego, chorego, czy też od nosiciela)
Niedobór leukocytarnych cząsteczek adhezyjnych u bydłą (BLAD)
383 nukleotyd
GEN PRAWIDA
OWY& .CATCGACCTGT&
MUTACJA BLAD & .. CATCGGCCTGT & .
Taq I
1 2 3 1 genotyp normalny
2 homozygota mutacji BLAD
3 nosiciel mutacji BLAD
Wykrywanie mutacji punktowej będącej przyczyną BLAD u cieląt metodami PCR/RFLP.
Wykrywanie mutacji
punktowej będącej przyczyną
DUMPS u bydła metodami
PCR/RFLP.
Przykłady enzymów
restrykcyjnych
wykorzystywanych
w technice RFLP
oraz rozpoznawanych
przez nie sekwencji
palindromowych
Wykrywanie mutacji
punktowej będącej przyczyną
PSS u świń u osobników
chorych i nosicieli metodami
PCR/RFLP.
Nondysjunkcja mejotyczna jako przyczyna aberracji liczbowych o charakterze aneuploidii
Kariotyp (chromosomy
w płytce metafazowej)
pochodzące od:
a. klaczy (64,XX)
b. ogiera (64,XY)
c. klaczy z monosomią
chromosomu X (63,X0)
d. klaczy z trisomią
chromosomu X
(65,XXX)
Ćwiczenie praktyczne: izolacja chromosomów i analiza kariotypu w oocytach
prawidłowych oraz oocytach z zaburzeniami o charakterze euploidii i aneuploidii
pochodzących od świń.
1. Jajniki pobrać podczas uboju i w ciągu godziny przetransportować do laboratorium
w płynie fizjologicznym (temp. 30-37 oC).
2. Wyznaczyć na szkiełku podstawowym pole o pow. ok. 1 cm2.
3. Umieścić kroplę podłoża hodowlanego w wyznaczonym polu.
4. Po oczyszczeniu jajnika z okolicznych tkanek, przepłukaniu w płynie fizjologicznym
oraz umieszczeniu w jałowej płytce Petriego, wykonać nakłucie pęcherzyków i aspirację
płynu zawierającego oocyty.
5. Pobrany płyn przenieść do kropli podłoża umieszczonej na szkiełku podstawowym
i pod kontrolą mikroskopu sprawdzić miejsce położenia oocytów.
6. Oocyty poddać działaniu I-go roztworu utrwalającego (metanol/kwas octowy  1:1) 
nanosząc pod kontrolą mikroskopu 1-2 krople  pozostawić na 5 min.
7. Następnie nanieść na preparat oocytów 1-2 krople II-go roztworu utrwalającego
(metanol/kwas octowy  3:1)  pozostawić na 60 min., uzupełniając roztwór
w przypadku wysychania.
8. Usunąć nadmiar II-go roztworu utrwalającego i zabarwić preparaty 5% roztworem
barwnika Giemzy (5-10 min).
9. Dokonać pod mikroskopem analizy pod kątem oceny stadium dojrzewania
i występowania ewentualnych aberracji.
Chromosomy wyizolowane z oocytów świń -
obraz spod mikroskopu odwróconego pola
Oocyt - klasa IV
Oocyt - klasa I Oocyt - klasa III
Analiza chromosomów (Giemsa, FISH)
w ooocytach świń dojrzewającyhch in vitro .
Giemsa: (A)oocyt haploidalny(n = 19);
(Boocyt diploidalny (2n = 38).
FISH: �oocyt haploidalny; (D) aneuploidia
disomia chromosomu 1; (E) aneuploidia
disomia chromosomu 10; (F)oocyt
diploidalny.