L’inbreeding e i suoi effetti sul sistema immunitario
A cura di Dr. Heather E. Lorimer (Ristampato coi permessi) Tutti gli allevatori felini sanno qualcosa sui pericoli dell’inbreeding. Noi tutti abbiamo udito (e molti di noi visto) i tragici risultati degli accoppiamenti dei pericolosi geni recessivi. Un modo per evitare il letale gene recessivo è di far accoppiare gatti imparentati il meno possibile (outocross). D’altra parte, la linea nella quale si fanno questi outcross possono portare lo stesso gene che si cerca di evitare. Tuttavia, è abbastanza possibile scartare difetti genetici anche nelle linee più consanguinee. Gli scienziati lo fanno sempre: hanno prodotto razze di topi, ratti, e altri animali che sono così consanguinei da essere geneticamente identici. Ciascun animale in ognuna di queste razze è il gemello identico (a parte il sesso) di ciascun altro animale di quella razza. Questi animali portano geni non letali e sono estremamente sani in tutti i casi tranne uno: essi devono essere tenuti in un ambiente quasi sterile, poichè il loro sistema immunitario non è in grado di resistere a malattie che si incontrano in normali condizioni. Il sistema immunitario di tutti gli animali sono assolutamente dipendenti dalla diversità genetica. Ci sono di base due tipi di risposte immunitarie: Ci sono cellule chiamate linfociti-B, che creano gli anticorpi che sono in grado di inattivare o uccidere particelle estranee (come batteri o virus) che entrano nel corpo. Ci sono cellule chiamate linfociti-T, che uccidono cellule pericolose come i tumori o cellule infettate da un virus. In molti aspetti questi due sistemi sono uguali. Queste cellule sono molto specifiche; una cellula crea solo un tipo di anticorpo o è in grado di riconoscere ed uccidere solo un tipo di cellula pericolosa. La cosa più sbalorditiva su questo sistema è che per ciascun tipo di infezione o ogni tipo di cancro al quale un animale può sempre essere esposto c’è già una cellula nel corpo dell’animale specifico per quell’infezione o cancro. Ciò significa che ci sono probabilmente milioni di geni, in tutti gli animali adulti, ciascuno codificato per uno specifico anticorpo o recettore di superfici di cellule. Il problema è che non c’è abbastanza spazio nei cromosomi per tutti questi geni. Noi animali abbiamo un metodo molto ingegnoso per raggirare questo paradosso: le nostre cellule del sistema immunitario non hanno geni completi per gli anticorpi; invece, hanno molti piccoli segmenti di gene che la cellula taglia e assembla per fare un intero gene. Le cellule del sistema immunitario sono le uniche cellule che alterano il loro stesso DNA. Se ciò accade ovunque ma nei geni immuni, potrebbe essere molto pericoloso. Nei geni immuni, tuttavia, è essenziale: altrimenti non sarebbero in grado di combattere molte altre malattie. Nell’esempio che segue ho arbitrariamente utilizzato un DNA (germ-line) originale con sei segmenti di gene, ciascun segmento contiene dieci differenti combinazioni (nella realtà ce ne sono molti di più). Questi sei segmenti possono produrre 10x10x10x10x10x10 (un milione) di anticorpi differenti. Se entrambi i cromosomi di un gatto o altro animale hanno segmenti di geni che sono di un medesimo sistema immunitario, quell’animale ha perso metà dei suoi potenziali geni di anticorpo. Se quell’animale è ulteriormente accoppiato in consanguineità, incomincia a perdere altri segmenti di gene individuale fino ad un fenomeno genetico chiamato “crossover”. Ciascun segmento di gene che è stato perso rappresenta migliaia di potenziali anticorpi. Nell’esempio sopra riportato, un animale con due cromosomi completamente differenti può creare due milioni di anticorpi differenti, ciascuno specifico per un tipo di infezione. Un animale che ha cromosomi di un identico sistema immunitario (omozigote) può fare un milione di anticorpi differenti. Un animale che ha perso un segmento di gene dal crossover può fare solo novecentomila anticorpi. Così vediamo che, nel mio esempio, la perdita di un segmento di gene rappresenta la perdita di centomila possibili anticorpi. Quando ciò accade, l’animale inizia a perdere la sua capacità di combattere alcune malattie. Se un gruppo di animali ha perso lo stesso segmento di gene, come accade nelle linee consanguinee, improvvisamente l’intero allevamento o l’intera linea di sangue può essere persa per infezioni che potrebbero avere normalmente piccoli effetti su un gatto normale. Un esempio ben conosciuto di questo tipo di sensibilità per una malattia, causata da una mancanza di diversità genetica, è successo nei ghepardi selvatici ed in cattività. Programmi di allevamento di ghepardi in cattività sono stati abbattuti da una bassa natalità e da una alta mortalità infantile. Come se ciò non fosse sufficiente, i ghepardi si sono mostrati essere molto predisposti a sviluppare la Peritonite Infettiva Felina (FIP). Molti gatti risultano positivi al virus che causa la FIP quando sono esposti ad esso, ma solitamente meno del 10% di questi gatti svilupperanno la FIP letale. Tuttavia, i ghepardi esposti al virus avranno un valore di mortalità del 50%. Stephen J, O’Brien e i suoi colleghi esaminarono il prblema del ghepardo in un articolo pubblicato a maggio del 1986 edizione del “Scientific American”. Essi scoprirono che i ghepardi sono geneticamente molto simili – così simili che due singoli ghepardi, nati mille miglia lontano, non avevano rigetto di un trapianto di pelle l’uno dell’altro (un tratto che è normalmente visibile solo in gemelli identici). Ad un certo punto della storia, la popolazione del ghepardo deve esser stata ridotta a pochissimi individui da perdere la loro diversità immunologica e, come risultato, questi grandi, bei gattoni sono in pericolo di estinzione. Noi come allevatori felini dobbiamo proteggere i nostri bei campioni da questo destino. Dobbiamo stare attenti a non “fissare” l’immunodeficienza quando stiamo cercando di “fissare” il tipo. Fortunatamente ciò non è difficile da fare. Quando si vuole portare un tratto nei propri gatti, come ad esempio la misura o il posizionamento delle orecchie, è necessario andare su più soggetti non su uno. Ricordiamoci, non perderemo il “tipo” in un outcross a meno che il gatto di cui si sta facendo outcross manchi del “tipo”. Molto importante, notare i segni pericolosi di una eccessiva consanguineità. Questi sono: Bassa fertilità in maschi o femmine Cucciolate di piccole dimensioni (uno o due cuccioli) su una base
VALUTAZIONE DELLA DIVERSITÀ GENETICA DEL SACRO DI BIRMANIA: RISORSE SCIENTIFICHE
VALUTAZIONE DELLA DIVERSITÀ GENETICA DEL SACRO DI BIRMANIA: RISORSE SCIENTIFICHE Al termine del travagliato periodo successivo alla seconda guerra mondiale, il Sacro Birmano aveva assicurato a priori il mantenimento di una valida diversità genetica, grazie a programmi di ibridazione avviati soprattutto dalla Francia, poi programmi per l’introduzione di nuovi colori diretti principalmente dal mondo anglofono. Questo problema forse non dovrebbe essere altro che un lontano e brutto ricordo per lui. Letture lunghe e profonde dei pedigrees degli animali internazionali, oltre le tradizionali quattro generazioni, siano esse francesi, tedesche, inglesi, scandinave, nordamericane o australiane, o anche del patrimonio di paesi in cui lo sviluppo dell’allevamento felino è un fenomeno più recente, come l’Europa dell’Est, il Sud America o l’Asia, però, deluderebbero rapidamente gli allevatori inclini a pensare che il Birmano non potesse essere che una razza particolarmente agiata dal punto di vista della diversità genetica. Il primo consiste nel distinguere tra popolazione assoluta, cioè la somma puramente numerica degli individui, e popolazione effettiva (o dimensione effettiva), quest’ultima corrispondente al numero di ceppi genetici distinti che partecipano ad una popolazione. Il numero di soggetti in una razza non è necessariamente proporzionale alla sua diversità genetica. Non si tratta solo di tenere a mente le necessarie alleanze consanguinee che salvarono i birmani dopo la guerra. La consanguineità di base della razza si basa infatti su un continuum di stalloni e linee di sangue particolarmente impegnati dagli anni ’40 agli anni ’80, parzialmente diluiti da programmi storici di ibridazione e nuovi programmi di introduzione dei nuovi colori. Siamo consapevoli che lo studio dei pedigrees non è senza limiti, e non può sostituire un approccio scientifico puro e duro. Per saperne di più, dobbiamo quindi rivolgerci alla medicina veterinaria. È raro che lo studio del pool genetico di una razza sia oggetto di pubblicazioni su larga scala su base individuale, quindi attualmente non esiste un documento scientifico dedicato esclusivamente alla valutazione della diversità genetica del birmano. Tuttavia, il mondo della ricerca genetica felina è ben lungi dall’essere confinato allo sviluppo di test del DNA destinati agli allevatori, e dall’ignorare il vasto campo di studi che costituisce la genetica delle popolazioni. Le varie particolarità genetiche delle razze, i loro tassi di consanguineità, l’impatto della selezione da parte dell’uomo, e i legami che queste razze mantengono con i grandi centri genealogici ancestrali da cui traggono le loro basi sono quindi regolarmente oggetto di indagini comparative. Questi ultimi riguardano anche razze come il Singapura, il Sokoke o ancora l’Havana Brown, che ai grandi classici che ora sono il Persiano, il Maine Coon e, ovviamente, il nostro Sacro di Birmania. A dire il vero, la progettazione di test del DNA o di strumenti per la lettura del genoma felino non può essere del tutto svincolata da questo aspetto della conoscenza scientifica: l’inventario del pool genetico di una razza è in grado di guidare la ricerca relativa, ad esempio, su una malattia ereditaria, mentre questa ricerca può offrire essa stessa l’opportunità di raccogliere dati aggiuntivi sul pool genetico. Sono quindi questi due tipi di pubblicazioni che formano il corpus scientifico che abbiamo attualmente riguardo al Sacro di Birmania. I clienti abituali dei laboratori veterinari conosceranno i nomi dei dottori Leslie Lyons, Monica Lipinski e Barbara Gandolfi, noti per il loro lavoro all’interno dei team dell’UC Davis in California e dell’Università del Missouri. Oltre all’uso del gergo appropriato, questi studi possono essere di difficile accesso per gli allevatori non anglofoni, soprattutto se non conoscono i canali di pubblicazione della comunità veterinaria, motivo per cui proponiamo di presentarli in ordine di anzianità crescente. Lo studio più antico elencato in questo documento risale al 2007 ed è intitolato The ascent of cat breeds: genetic evaluations of breeds and worldwide randombred population, di Lipinski et al. Sono state esaminate un totale di 22 razze. I risultati sono piuttosto contrastanti per il Sacro di Birmania, che riceve il titolo di razza con la quinta diversità genetica più bassa. Questa osservazione, purtroppo, non sarà contraddetta da successivi lavori pubblicati fino al 2019, che descrivono alternativamente il Sacro Birmano come una razza “altamente consanguinea”, la cui ampiezza genetica ha raggiunto “un livello critico” e soggetta ad “alto squilibrio di collegamento”1. Le conclusioni dei vari articoli pubblicati negli ultimi dieci anni mostrano una certa coesione. È difficile stimare con precisione le conseguenze di questo fenomeno sulla popolazione dei Sacri Birmani a medio e lungo termine. Alcune pubblicazioni sottolineano anche il fatto che l’impatto della consanguineità su una determinata razza, su scala individuale, è un campo di ricerca che resta in gran parte da esplorare. Più in generale, nei gatti, la ridotta diversità genetica è stata identificata come responsabile di episodi di depressione da consanguineità, responsabile di aumento della mortalità, ridotta fertilità, perdita di taglia e ridotte difese immunitarie. Una cosa sembra certa: anche se non abbiamo l’autorità scientifica e intellettuale per essere allarmisti per la nostra razza, corriamo il grave pericolo, nonostante i sentimenti istintuali dominanti, di aver sopravvalutato la diversità genetica della popolazione generale. 2019 – Breed-specific variations in the coding region of TLR4 in the domestic cat, J. Whitneya, B. Haasea, J. Beattya, VR Barrs https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165242718304355 “Siamese and Birman cats showed the lowest haplotype diversity amongst the cat breeds investigated, with one haplotype distributed widely in each breed. This low genetic diversity could indicate a genomic region under strong selection, either artificial or natural. Alternatively, this result could demonstrate incomplete sampling of breed representatives or a strong bottleneck event during breed formation, resulting in a reduced genetic pool due to a low population size at the time of breed formation (Nei et al., 1975; Leroy, 2011). Further investigations are required to validate these results. The eΛect on the lack of genetic diversity in a single locus in an artiΞcially selected population such as the one in this study has not been investigated. However, an inverse relationship between population heterogeneity and disease-dependent mortality has been previously demonstrated with more (Springbett et al., 2003). Furthermore, a lack of diversity in innate immune system genes has been proposed