Миопатия накопления полисахаридов у лошадей
Полисахаридная миопатия лошадей ( EPSM , PSSM , EPSSM ) — наследственное заболевание, связанное с накоплением гликогена у лошадей, которое вызывает рабдомиолиз при физической нагрузке . В настоящее время известно, что он поражает следующие породы американских четвероногих лошадей, американских пейнтбольных лошадей, теплокровных, початков, пони Дейлса, чистокровных, арабских, пони Нью-Форест и большое количество пород лошадей-тяжеловесов. Несмотря на то, что ПССМ неизлечим, его можно контролировать с помощью соответствующей диеты и физических упражнений. В настоящее время существует 2 подтипа, известные как ПССМ типа 1 и ПССМ типа 2.
Патофизиология нарушений накопления гликогена и подтипы ПССМ
[ редактировать ]
Гликоген — это молекулярный полимер глюкозы ), используемый для хранения энергии ( полисахарид и важный для поддержания гомеостаза глюкозы в крови, а также для обеспечения энергией сокращений скелетных мышц и сердечной мышцы. Молекулы глюкозы связаны в линейные цепи α-1,4- гликозидными связями . Кроме того, от цепи образуются ответвления глюкозы за счет α-1,6-гликозидных связей. Две молекулы глюкозы соединяются в α-1,4-гликозидные связи с помощью фермента, известного как гликогенсинтаза . Эта связь может быть разорвана амилазой , когда организм хочет расщепить гликоген на глюкозу для получения энергии. Фермент разветвления гликогена отвечает за необходимые α-1,6-гликозидные связи, необходимые для начала ответвления этих линейных цепей.
Любое нарушение этой системы приводит к болезни накопления гликогена . В настоящее время существуют две подкатегории болезней накопления гликогена у лошадей: миопатия накопления полисахаридов 1 типа, дефицит фермента разветвления гликогена и миопатия накопления полисахаридов 2 типа.
Тип 1 ПССМ
[ редактировать ]PSSM типа 1 вызван аутосомно-доминантной генетической мутацией, известной как GSY1. Эта мутация вызывает активацию гликогенсинтазы и высокий уровень гликогенсинтазы по сравнению с ферментом разветвления гликогена (GBE). Это измененное соотношение гликогенсинтазы и GBE приводит к образованию молекул гликогена с длинными цепями и небольшим количеством разветвлений, что делает эти молекулы в некоторой степени устойчивыми к амилазе . [ 1 ] Мутация GSY1 связана с измененным метаболизмом глюкозы (но нормальным метаболизмом гликогена), а также с накоплением высоких уровней гликогена и аномальных полисахаридов в мышцах лошади. [ 2 ] Кроме того, было показано, что некоторые лошади обладают чувствительностью к инсулину, что улучшает поглощение глюкозы мышечными клетками и способствует избыточному накоплению гликогена, которое уже повышено вследствие мутации GSY1. [ 2 ]
Дефицит фермента, разветвляющего гликоген
[ редактировать ]Низкий уровень фермента разветвления гликогена приводит к состоянию, известному как дефицит фермента разветвления гликогена. Это состояние вызвано мутацией гена GBE1, ответственного за выработку фермента разветвления гликогена. Впоследствии молекулы гликогена образуются с небольшим количеством разветвлений, что значительно уменьшает количество невосстанавливающих концов, резко замедляя скорость, с которой молекула может синтезироваться или расщепляться. Это приводит к низкому уровню мышечного гликогена, который очень устойчив к амилазе. [ 1 ] Это заболевание обычно наблюдается у жеребят четвероногих лошадей и приводит к летальному исходу.
Тип 2 ПССМ
[ редактировать ]PSSM типа 2 — это категория заболеваний, которые приводят к аномальному отложению гликогена в скелетных мышцах лошади, не связанному с мутациями GSY1 или GBE1. [ 1 ]
Презентация
[ редактировать ]
PSSM наиболее распространен у американских четвероногих лошадей и родственных им пород ( пейнт-хорс , аппалуза , аппендикс-четверть-хорс ), тяжеловозных пород лошадей (особенно бельгийских тяжеловозов и першеронов ) и теплокровных пород. [ 3 ] Было показано, что в бельгийском драфте распространенность ПССМ составляет 36%. [ 4 ] Другие породы, у которых был диагностирован PSSM, включают арабскую , липиззанскую , морганскую , мустангскую , перуанскую пасо , скалистую горную лошадь , стандартбредную , прогулочную лошадь Теннесси , чистокровную и национальную выставочную лошадь . [ 3 ] Было высказано предположение, что мутация GSY1 принесла некоторую пользу трудолюбивым животным с некачественным рационом и теперь наносит вред представителям тех «бережливых» пород, которым приходится работать с умеренным или низким уровнем работы и диетой с высоким содержанием неструктурных углеводов. . [ 1 ]
PSSM типа 1 (гомозиготный или гетерозиготный по мутации GSY1) чаще встречается у четвероногих лошадей и родственных им пород, а также тяжеловозных пород, тогда как PSSM типа 2 (отрицательный по мутации GSY1) чаще встречается у других пород, включая теплокровных. Половой предрасположенности к заболеванию нет. [ 1 ]
Клинические признаки
[ редактировать ]Лошади с PSSM типа 1 обычно выглядят нормальными в состоянии покоя, но имеют признаки рабдомиолиза при физической нагрузке («связывание»), такие как укороченный шаг, скованность, крепкая мускулатура, потливость, боль или нежелание выполнять физические упражнения, когда их просят выполнять легкую работу. [ 1 ] Хотя эпизоды рабдомиолиза при физической нагрузке являются одним из наиболее частых признаков, связанных с пораженными лошадьми (сообщается примерно у 37% больных животных), другие общие признаки включают нарушения походки, смещающуюся хромоту , мышечную слабость, которая может привести к невозможности встать, колики. такие как боль и мышечные фасцикуляции, атрофия и/или ригидность (чаще всего наблюдаются в полуперепончатых, полусухожильных и длиннейших мышцах). [ 3 ] [ 5 ]
Эти клинические признаки обычно впервые становятся очевидными, когда лошадь подвергается дрессировке в молодом возрасте; однако у пораженных лошадей в возрасте одного месяца будут наблюдаться гистологические изменения, соответствующие повреждению мышц, а также может наблюдаться повышение уровня креатинкиназы (КК), фермента, уровень которого повышается при повреждении мышц. [ 6 ] Сопутствующие заболевания, такие как респираторные или желудочно-кишечные инфекции, могут привести к повышению уровня КФК и потенциально опасному для жизни рабдомиолизу даже без физических упражнений. [ 1 ] [ 6 ] Лошади с ПССМ часто имеют устойчиво повышенный уровень КК в состоянии покоя, что отличает заболевание от рецидивирующего рабдомиолиза при физической нагрузке, при котором лошади имеют нормальные концентрации КК между эпизодами. [ 7 ]
Изменчивость фенотипа и модифицирующие гены
[ редактировать ]У некоторых животных заболевание может оставаться субклиническим, у других могут наблюдаться легкие признаки, не препятствующие спортивным достижениям, а у некоторых лошадей наблюдаются клинические признаки, препятствующие любым принудительным упражнениям. В редких случаях лошади умирают от острых эпизодов рабдомиолиза. Причина такой изменчивости фенотипа до конца не выяснена. Темперамент, пол и тип телосложения не влияют на выраженность клинических признаков. [ 1 ] Однако факторы окружающей среды, такие как диета и физические упражнения, является ли лошадь гетерозиготной или гомозиготной по мутированному аллелю GSY1, а также наличие модифицирующих генов, играют свою роль. [ 8 ] Кроме того, у некоторых больных лошадей может быть PSSM типа 2, который вызывает различные клеточные изменения и, как следствие, разные фенотипические эффекты. [ 1 ]
Одним из таких модифицирующих генов является RYR1, который отвечает за регуляцию кальция в мышечных клетках. Мутация RYR1 вызывает злокачественную гипертермию — редкое, но потенциально смертельное заболевание, обычно связанное с анестезией. Хотя мутация RYR1 редко встречается у лошадей, включая общую популяцию четвероногих лошадей, она гораздо чаще встречается у четвероногих лошадей с мутацией GSY1. Лошади с обеими мутациями с большей вероятностью будут иметь тяжелый фенотип PSSM, включая более высокие уровни креатинкиназы в крови (КК), более тяжелую непереносимость физической нагрузки, более тяжелые эпизоды рабдомиолиза (более частые мышечные фасцикуляции, более частые эпизоды, не связанные с физической нагрузкой). , острая смерть) и плохой ответ на лечение ПССМ. [ 8 ]
Кроме того, у 14% лошадей-недоуздок были обнаружены дефекты как в гене GSY1, так и в гене SCNA4, ответственном за гиперкалиемический периодический паралич (HYPP) у четвероногих лошадей и родственных пород. [ 9 ] Комбинация обоих этих генов может вызвать тяжелый рабдомиолиз, если лошадь окажется в лежачем положении из-за приступа HYPP. [ 1 ]
Диагностика
[ редактировать ]Доступен генетический тест на ПССМ типа 1. Для этого теста требуется образец крови или волос, и он менее инвазивн, чем биопсия мышц. Однако это может быть менее полезно для пород, которые чаще страдают ПССМ 2 типа, например, для легких пород лошадей. Часто биопсию мышц рекомендуют лошадям с клиническими признаками PSSM, но с отрицательными результатами на мутацию GSY1.
Мышечную биопсию можно взять из полумембранозных или полутендинозных мышц (подколенных сухожилий). Биопсия окрашивается на гликоген, и интенсивность впитывания красителя в мышцу, а также наличие каких-либо включений помогают поставить диагноз ПССМ. Этот тест является единственным методом диагностики ПССМ 2 типа. Лошади с PSSM типа 1 обычно имеют уровень гликогена в скелетных мышцах в 1,5-2 раза выше нормального. [ 10 ] Хотя аномалии, указывающие на повреждение мышц, можно увидеть на гистологических срезах мышц уже в возрасте 1 месяца, для развития аномального накопления полисахаридов может потребоваться до 3 лет. [ 6 ]
Управление
[ редактировать ]Влияние на обмен веществ
[ редактировать ]Лошади с ПССМ имеют повышенный уровень мышечного гликогена в состоянии покоя. Во время тренировки уровень гликогена истощается быстрее, чем у здоровых лошадей, и снижается до уровня, который считается нормальным для отдыхающей лошади, не страдающей ПССМ. Это демонстрирует, что метаболизм гликогена у этих животных на самом деле нормальный. [ 11 ] Однако после прекращения упражнений лошади PSSM синтезируют мышечный гликоген в два раза быстрее, чем нормальные лошади, что приводит к повышению уровня мышечного гликогена. [ 2 ] Точный механизм аномального метаболизма глюкозы еще не установлен, но он может иметь сходство с дефицитом фосфофруктокиназы у человека. [ 2 ]
Породы четвероногих лошадей с ПССМ демонстрируют чувствительность к инсулину, что улучшает усвоение глюкозы клетками, и эти лошади быстрее очищают кровь от глюкозы после еды, чем здоровые лошади. [ 12 ] Это обеспечивает легкий доступ мышц к глюкозе, которые затем могут использовать субстрат для производства гликогена. Дефект GSY1, который активирует фермент гликогенсинтазы, позволяет мышцам использовать эту глюкозу для быстрого производства гликогена для хранения в мышцах. [ 13 ] Удивительно, но повышенная чувствительность к инсулину не наблюдается у тяжеловозных пород лошадей. [ 14 ]
Для противодействия этим метаболическим изменениям можно использовать диетические и физические упражнения. Примерно у 50% лошадей, которые соблюдают диетические рекомендации, и у 90% лошадей, которые соблюдают как диетические рекомендации, так и физические упражнения, эпизоды рабдомиолиза при физической нагрузке практически отсутствуют. [ 13 ]
Диета
[ редактировать ]Для большинства лошадей диета оказывает существенное влияние на выраженность клинических признаков. Было показано, что у лошадей PSSM, получавших диету с высоким содержанием неструктурных углеводов (НСК), которые стимулируют секрецию инсулина, тяжесть рабдомиолиза увеличивается при физической нагрузке. [ 1 ] Текущие рекомендации для лошадей с ПССМ включают диету с низким содержанием крахмала и высоким содержанием жиров. Диеты с низким содержанием крахмала приводят к снижению уровня глюкозы в крови и инсулина после еды, что может снизить количество глюкозы, поглощаемой мышечными клетками. Диета с высоким содержанием жиров увеличивает концентрацию свободных жирных кислот в крови, что может способствовать использованию жира для получения энергии (путем окисления свободных жирных кислот) вместо метаболизма глюкозы. Лошади с наиболее тяжелыми клиническими признаками часто демонстрируют наибольшее улучшение диеты. [ 11 ]
Диетические рекомендации обычно включают сочетание ограничения калорий, снижения суточного содержания НСК и увеличения содержания жиров в рационе. животного Рекомендации по диете должны быть сбалансированы с оценкой упитанности и уровнем физической активности, поскольку может быть полезно отложить увеличение содержания жира в рационе после того, как животное, страдающее ожирением, похудело. [ 13 ] Диета должна содержать <10% перевариваемой энергии, поступающей из НСК, и 15-20% суточной перевариваемой энергии, поступающей из жиров. [ 15 ]
Упражнение
[ редактировать ]Лошади с PSSM проявляют меньше клинических признаков, если их нагрузку постепенно увеличивают с течением времени (т. е. они медленно тренируются). Кроме того, у них гораздо выше вероятность развития мышечной ригидности и рабдомиолиза, если они тренируются после длительного отдыха в стойле. [ 6 ]
Лошади обычно имеют меньше клинических признаков, когда их просят выполнять короткие периоды работы с максимальным уровнем активности (анаэробные упражнения), хотя им трудно достичь максимальной скорости и они утомляются быстрее, чем здоровые лошади. У них происходит большее повреждение мышц, когда их просят выполнять деятельность с меньшей интенсивностью в течение более длительного периода времени (аэробная активность). [ 1 ] из-за дефицита энергии в мышцах. [ 16 ]
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л Микельсон-младший, Валберг С.Дж. (2015). «Генетика заболеваний скелетных мышц у лошадей» . Анну. Преподобный Аним. Биосци . 3 : 197–217. doi : 10.1146/annurev-animal-022114-110653 . ПМИД 25387114 .
- ^ Jump up to: а б с д Аннандейл, Э.Дж.; Вальберг, С.Дж.; Микельсон-младший; Сиквист, скорая помощь (октябрь 2004 г.). «Чувствительность к инсулину и транспорт глюкозы в скелетных мышцах у лошадей с миопатией накопления полисахаридов у лошадей». Нервно-мышечные расстройства . 14 (10): 666–674. дои : 10.1016/j.nmd.2004.05.007 . ПМИД 15351424 . S2CID 121731 .
- ^ Jump up to: а б с МакКью М.Э., Рибейро В.П., Валберг С.Дж. (август 2006 г.). «Распространенность полисахаридной миопатии накопления у лошадей с нервно-мышечными расстройствами». Ветеринарный журнал лошадей . 38 (С36): 340–344. дои : 10.1111/j.2042-3306.2006.tb05565.x . ПМИД 17402444 . S2CID 1861689 .
- ^ Фиршман А.М., Бэрд Дж.Д., Валберг Дж.С. (15 декабря 2005 г.). «Распространенность и клинические признаки миопатии накопления полисахаридов и дрожи у бельгийских тяжеловозов» . ЯВМА . 227 (12): 1958–1964. дои : 10.2460/javma.2005.227.1958 . ПМИД 16379634 .
- ^ Валентин Б.А. (2003). «Миопатия накопления полисахаридов лошадей». Ветеринарное образование для лошадей . 15 (5): 254–262. дои : 10.1111/j.2042-3292.2003.tb00537.x .
- ^ Jump up to: а б с д Де Ла Корте Ф.Д., Вальберг С.Дж., Макли Дж.М., Микельсон Дж.Р. (2002). «Начало развития миопатии накопления полисахаридов у жеребят 4-четвертных лошадей» . Журнал ветеринарной внутренней медицины . 16 (5): 581–587. дои : 10.1111/j.1939-1676.2002.tb02391.x . ПМИД 12322710 .
- ^ Финно С.Дж., СПьер С.Дж., Валберг С.Дж. (2009). «Болезни лошадей, вызванные известными генетическими мутациями». Ветеринарный журнал . 179 (3): 336–347. дои : 10.1016/j.tvjl.2008.03.016 . ПМИД 18472287 .
- ^ Jump up to: а б МакКью М.Э., Вальберг С.Дж., Джексон М., Борджиа Л., Люсио М., Микельсон-младший (январь 2009 г.). «Фенотип миопатии с накоплением полисахаридов у четверородственных пород лошадей модифицируется наличием мутации RYR1». Нервно-мышечные расстройства . 19 (1): 37–43. дои : 10.1016/j.nmd.2008.10.001 . ПМИД 19056269 . S2CID 28059829 .
- ^ Трайон Р.К., Пенедо К.Т., МакКью М.Э. и др. (январь 2009 г.). «Оценка частот аллелей генов наследственных заболеваний в подгруппах американских четвероногих лошадей» . ЯВМА . 234 (1): 120–125. дои : 10.2460/javma.234.1.120 . ПМИД 19119976 .
- ^ Вальберг С.Дж., Кардине III GH, Карлсон Г.П., ДиМауро С. (1992). «Миопатия накопления полисахаридов, связанная с рецидивирующим рабдомиолизом при нагрузке у лошадей». Нервно-мышечные расстройства . 2 (5–6): 351–359. дои : 10.1016/S0960-8966(06)80006-4 . ПМИД 1284408 . S2CID 38373381 .
- ^ Jump up to: а б Рибейро В.П., Валберг С.Дж., Пэган Дж.Д., Густавссон Б.Е. (2004). «Влияние различного содержания диетического крахмала и жира на активность креатинкиназы сыворотки и доступность субстрата при миопатии накопления полисахаридов у лошадей». J Vet Intern Med . 18 (6): 887–894. дои : 10.1111/j.1939-1676.2004.tb02637.x . ПМИД 15638274 . S2CID 7326589 .
- ^ Корте Ф.Д., Вальберг С.Дж., Микельсон-младший, Хауэр-Мориц М. (июль 1999 г.). «Клиренс глюкозы в крови после кормления и физических упражнений при миопатии накопления полисахаридов» . Ветеринарный журнал лошадей . 31 (С30): 324–328. дои : 10.1111/j.2042-3306.1999.tb05242.x . ПМИД 10659276 .
- ^ Jump up to: а б с Вальберг, Стефани; Джеймс Микельсон. «Миопатия накопления полисахаридов (ПССМ) у лошадей» . Конный центр Университета Миннесоты . Университет Миннесоты . Проверено 15 июня 2015 г.
- ^ Фиршман А.М., Валберг С.Дж. и др. (июнь 2008 г.). «Чувствительность к инсулину у бельгийских лошадей с миопатией накопления полисахаридов» . Американский журнал ветеринарных исследований . 69 (6): 816–823. дои : 10.2460/ajvr.69.6.818 . ПМИД 18518664 .
- ^ Фиршман А.М., Вальберг С.Дж., Бендер Дж.Б., Финно С.Дж. (октябрь 2003 г.). «Эпидемиологические характеристики и лечение полисахаридной миопатии у четвероногих лошадей» . Американский журнал ветеринарных исследований . 64 (10): 1319–1327. дои : 10.2460/ajvr.2003.64.1319 . ПМИД 14596472 . S2CID 13060528 .
- ^ Аннандейл Э.Дж., Валберг С.Дж., Эссен-Густавссон Б. (май 2005 г.). «Влияние субмаксимальных упражнений на концентрацию адениновых нуклеотидов в волокнах скелетных мышц лошадей с миопатией накопления полисахаридов» . Являюсь. Дж. Вет. Рез . 66 (5): 839–845. дои : 10.2460/ajvr.2005.66.839 . ПМИД 15934611 .