Anomalie congenite del bovino a carattere ereditario

Le anomalie genetiche o tare genetiche sono malattie che occupano un importante ruolo tra le patologie tipiche dei bovini e che spesso vengono sottovalutate o trascurate. Questo a lungo termine può determinare un aumento dei costi diretti e indiretti derivanti dalla nascita di animali non sani e dalla scarsa o nulla produttività che hanno gli animali dopo la nascita. Da qui l’importanza del controllo di queste patologie in allevamento.
Questa sezione è finalizzata a fornire delle informazioni di base riguardo ad alcune anomalie congenite tipiche dei bovini.

Il genoma di ogni organismo vivente è portatore di numerose mutazioni che spesso causano malattie ereditarie. I difetti strutturali o funzionali di cellule, tessuti o organi che si sviluppano durante la vita intrauterina e sono presenti alla nascita vengono chiamate anomalie congenite o tare genetiche. La manifestazione di queste anomalie può non essere evidente alla nascita ma manifestarsi in fase di accrescimento; in altri casi i difetti congeniti sono la causa di mortalità embrionale, morte fetale, aborto o natimortalità.

Il DNA è la molecola depositaria dell’informazione genetica in tutte le cellule ed è responsabile delle differenze tra specie ed individui diversi. Ne DNA è contenuta l’informazione necessaria alla sintesi di proteine che possono avere funzioni strutturali, formano enzimi necessari per l’attuazione di processi cellulari come il trasporto di sostanze, di regolazione immunitaria (Ormoni) regolazione contrattile ecc. L’alterazione della struttura del DNA dovuta ad una mutazione può determinare un cambiamento strutturale della proteina codificata modificando la funzionalità della proteina stessa. Questi effetti sono responsabili della manifestazione fenotipica della malattia ereditaria. Le malattie genetiche di questo tipo rientrano tra le malattie monogeniche o mendeliane che si trasmettono cioè seguendo le leggi di Mendel. Le malattie più diffuse in una razza sono malattie autosomiche, riguardanti i geni presenti nei cromosomi non sessuali. Un altro aspetto che caratterizza le malattie genetiche è il fatto che per manifestarsi hanno bisogno di una copia (mutazioni dominanti) o due copie (mutazioni recessive) del gene mutato; quest’ultimo è il caso delle malattie autosomiche recessive, che si esprimono esclusivamente in individui omozigoti.

Nell’allevamento bovino la selezione dei tori riveste grande importanza in termini di variabilità genetica in quanto, tramite il materiale seminale l’inseminazione artificiale, si è in grado di diffondere largamente nella popolazione i caratteri produttivi desiderati, in tempi assai ridotti.
Parallelamente agli aspetti produttivi che si vogliono individuare e fissare è, ovviamente, necessario escludere che il toro sia portatore di mutazioni genetiche indesiderate, che comporterebbero un danno economico per gli allevatori, oltre che determinare condizioni patologiche gravi per l’animale stesso.
Spesso, purtroppo, le malattie genetiche vengono identificate quando ormai la frequenza allelica dei geni recessivi ha già raggiunto elevata distribuzione nella popolazione. Non è raro, infatti, che una malattia genetica si manifesti solo dopo alcuni anni dalla comparsa della mutazione, cioè quando i discendenti portatori della mutazione, derivanti dai capostipiti del difetto, inizino la fase riproduttiva.
Le mutazioni possono essere definite come cambiamenti casuali permanenti nella sequenza nucleotidica di un gene; possono essere indotte da influenze esterne o avvengono spontaneamente. Le mutazioni sono caratterizzate da sostituzione, inserzione o delezione di basi nucleotidiche. L’impatto di una mutazione sullo sviluppo dell’animale dipende dal tipo di alterazione della conformazione o della funzione del prodotto finale del gene.
Le mutazioni che non coinvolgono una regione codificante non alterano la sequenza aminoacidica di una proteina sono dette mutazioni “silenti”. Altre mutazioni, invece, posizionate in regioni codificanti del gene, sono in grado di influenzare la funzione di una proteina o ridurne l’attività. Le mutazioni che compaiono in geni essenziali per la sopravvivenza sono descritte come letali.
Spesso le mutazioni continuano a manifestarsi con maggiore frequenza in una determinata razza piuttosto che in un’altra per effetto della selezione; è il caso della Pseudomiotonia, dell'Ittiosi Fetale e dell’Ittosi Congenita per la razza Chianina, della Sindrome del Vitello Pancione per la razza Romagnola e Marchigiana.
Tuttavia quando la malattia compare in un’altra razza nella quale non è mai stata descritta prima, bisogna valutare con attenzione l’ipotesi che la mutazione sia identica a quella iniziale.

 

ANOMALIE GENETICHE

L’Ittiosi fetale (feto arlecchino) è una rara malattia della cute (genodermatosi congenita grave), descritta in diverse specie, non compatibile con la vita, per la quale i vitelli ammalati nascono morti o muoiono pochi giorni dopo la nascita. La cute è ricoperta di grandi placche cornee separate da profonde fessure e somiglianti ad una “corazza di cuoio”, il pelo solitamente è completamente assente. La cute è spessa ed anelastica, con eversioni delle giunzioni muscolo cutanee (eclabium ed entropion). Questa malattia è molto simile all’ittiosi arlecchino umana (HI), condizione incompatibile con la vita,  dove sono presenti formazioni simili a squame diffuse su tutto il corpo.  La malattia è causata da una mutazione “non senso” del gene ABCA12 (posizione 1935) che codifica per una Arginina al posto di una Istidina (Charlier et al., 2008).

 

Ittiosi fetale, sono evidenti le placche cornee divise da profondi solchi somiglianti ad una corazza di cuoio.

L’Ittiosi congenita è una genodermatosi congenita, una forma meno grave dell’ittiosi fetale ed è compatibile con la vita. Lo stato generale è buono, la malattia è caratterizzata da ipercheratosi che può essere presente alla nascita, o comparire più tardivamente. La pelle è anelastica simile a una corazza di cuoio. La malattia è associata a ipotricosi generalizzata con zone di alopecia e da urolitiasi. L’ispessimento cutaneo e le squame sono presenti soprattutto a livello di arti, addome e muso. L’ittiosi congenita bovina è molto simile all’ittiosi lamellare umana (LI) nella quale le squame derivano da una difettosa desquamazione associata ad un aumento di coesione dei cheratinociti.
La malattia è caratterizzata da un'inserzione di una base azotata nel gene FA2H che comporta un uno “slittamento” delle basi nucleotidiche con conseguente formazione di una proteina anomala. (Jacinto et al., 2021).

La pseudomiotonia congenita è una patologia caratterizzata da rigidità muscolare dovuta ad uno stato di contrattura di tutta la muscolatura scheletrica, in particolare negli arti posteriori. La contrattura compare solo quando l’animale è sottoposto ad uno sforzo (passo veloce, cambio improvviso di direzione) e impedisce agli animali di eseguire movimenti rapidi. L’irriggidimento muscolare blocca l’attività muscolare nella fase di contrazione non consentendo il normale ciclo di contrazione/rilassamento, determinando un movimento motorio incespicante o saltellante tipo “bunny hopping”. L’animale tende a limitare spontaneamente la sua attività riuscendo a prevenire crisi crampiformi. Se l’animale è stimolato a muoversi rapidamente rimane completamente bloccato nei movimenti e stramazza al suolo senza alcuna possibilità di difesa. Se all’animale viene consentito di rialzarsi lentamente recupera la stazione eretta e se condotto a passo lento l’animale non mostra alcun segno della malattia.  Sebbene gli indici di accrescimento siano penalizzati, i soggetti possono raggiungere un peso utile per la macellazione.
La malattia è causata da una mutazione “non senso” del gene ATP2A1 (posizione 164) che codifica per una Istidina al posto di una Arginina (PMT1:p.Arg164His) che si presenta prevalentemente nella razza chianina e romagnola (Drögemüller et al., 2008). Esiste un’altra variante di pseudomiotonia, anche questa dovuta ad una mutazione “non senso” sullo stesso gene (posizione 211) che codifica per una Valina al posto di una Glicina (PMT2:p. Gly211Val) ed è presente soprattutto nella razza romagnola (Murgiano et al., 2012).

Bovino di razza chianina di 14 mesi che mostra un caratteristico andamento saltellante (immagine estratta dalla presentazione "Patologia neuromuscolare del bovino", di Orlando Paciello DVM, PhD del Dipartimento di Patologia e Sanità animale Università degli Studi di Napoli Federico II, paciello@unina.it, presentata nell'ambito delle Giornate di patologia veterinaria in memoria del prof. Gian Carlo Cravero: patologia neuro-muscolare e ispezione delle carni)

Il vitello pancione è un quadro patologico determinato da un difetto congenito che viene segnalato con una certa frequenza nella razza Romagnola e in misura minore nella razza Marchigiana. Gli animali fenotipicamente mostrano un addome dilatato ripieno di liquido. Per tale caratteristica tale anomalia è conosciuta dagli allevatori come vitello pancione (paunch calf syndrome, PCS).
La malattia è associata a natimortalità ed è caratterizzata da deformità facciali dovute ad appiattimento del muso; l’addome appare ingrossato e ripieno di liquido, l’animale presenta fibrosi epatica e possono essere presenti cisti epatiche di varia grandezza ripiene di liquido. La malattia è dovuta ad una mutazione “non senso” sul gene KDM2B (posizione 835) che codifica per una Asparagina al posto di un acido Aspartico (Testoni et al., 2012)

Splancnocranio accorciato e appiattito, protrusione della lingua in un vitello pancione (Testoni S. et. al. Congenital facial deformities, ascites and hepatic fibrosis in Romagnola calves. Vet Rec. 2009 May 30;164(22):693-4)

Ingrossamento addominale e cranio accorciato in un vitello pancione (Testoni S. et. al. Congenital facial deformities, ascites and hepatic fibrosis in Romagnola calves. Vet Rec. 2009 May 30;164(22):693-4)

Accumulo di liquido torbido, giallo-scuro, nella cavità addominale di un vitello pancione (Testoni S. et. al. Congenital facial deformities, ascites and hepatic fibrosis in Romagnola calves. Vet Rec. 2009 May 30;164(22):693-4)

Superficie irregolare del fegato e presenza di una cisti epatica con contenuto di liquido rossastro in un vitello pancione (Testoni S. et. al. Congenital facial deformities, ascites and hepatic fibrosis in Romagnola calves. Vet Rec. 2009 May 30;164(22):693-4)

 

 

LABORATORIO DI RIFERIMENTO PER LE ANALISI

U.O. Semplice Laboratorio Biologia Molecolare Speciale

REFERENTI

Dott. Massimo Biagetti

Attualmente nel nostro Istituto si eseguono i seguenti test genetici:

  • Pseudomiotonia
  • Ittiosi Fetale
  • Ittiosi Congenita
  • Sindrome del Vitello Pancione
  • Sindrome del Mantello Rosso

Ulteriori informazioni sono presenti nella carta dei servizi.

Tra le attività che svolge il laboratorio di Biologia Molecolare Speciale, afferente all’area Ricerca e Sviluppo (R&D), c’è il potenziamento della diagnostica molecolare sviluppando nuovi protocolli diagnostici ed ampliando l’offerta delle analisi trasferendo poi le metodiche ed il know-how ai laboratori diagnostici periferici, e l’esecuzione di prove diagnostiche basate su metodi biomolecolari che non possono essere trasferiti ai laboratori diagnostici. Il laboratorio è dotato di tre Thermal Cycler e un sequenziatore automatico Genetic Analyzer 3500.

Già dal 2017, presso il Laboratorio di Biologia Molecolare Speciale, sono stati messi a punto dei test genetici basati sull’analisi di sequenze di geni responsabili delle tare genetiche bovine utili ad individuare gli animali portatori di mutazioni genetiche. Tale attività è nata dalle richieste dell’utenza esterna, sia da privati che da enti o associazioni come per esempio ANABIC (Associazione Nazionale Allevatori Bovini Italiani Carni) che si occupa dei programmi genetici delle razze bovine da carne Marchigiana, Chianina, Romagnola, Maremmana e Podolica. Tali test sono stati validati e riportati in una procedura PRT.LBM3.004 dal titolo “Identificazione di anomalie genetiche del bovino mediante PCR e analisi di sequenziamento del DNA” sottoposta al sistema qualità dell’Istituto. Di seguito due casi di animali esaminati per vitello pancione. Un animale portatore della mutazione responsabile della sindrome e un animale sano, non portatore della mutazione.

Profilo elettroforetico di un animale eterozigote, portatore della mutazione, responsabile della sindrome del vitello pancione. E’ evidente che nella posizione indicata dalla freccia, il sequenziatore identifica una R cioè una Adenina sull’allele mutato è una Guanina sull’allele sano.

Profilo elettroforetico di un animale omozigote sano, non portatore della mutazione responsabile del vitello pancione. E’ evidente che nella posizione nucleotidica indicata dalla freccia c’è una Guanina in omozigosi.

BIBLIOGRAFIA

Charlier C. et. al. (2008) Highly effective SNP-based association mapping and management of recessive defects in livestock. Nature genetics 40, 449-454 doi: 10.1038/ng.96

Jacinto J.G.P. et. al. (2021) A frameshift insertion in FA2H causes a recessively inherited form of ichthyosis congenital in Chianina cattle.  Molecular Genetics and Genomics 296, 1313-1322. doi: 10.1007/s00438-021-01824-8

Drogemuller C. et. al. (2008) Identification of missense mutation in the bovine ATP2A1 gene in congenital pseudomiotonia of Chianina cattle: An animal model of human Brody disease. Genomics (2008) 92, 474-477. doi: 10.1016/j.ygeno.2008.07.014

Murgiano L. et.al. (2012). Pseudomyotonia in Romagnola cattle caused by novel ATP2A1 mutations. BMC Vet Res. 2012 Oct 9;8:186. doi: 10.1186/1746-6148-8-186.

Testoni S. et al (2012). KDM2B is implicated in bovine lethal multi-organic developmental dysplasia. Plos One 7, 1-8. doi: 10.1371/journal.pone.0045634

 

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