Генетическая устойчивость и восприимчивость к бактериальным болезням

Мастит — воспаление молочной железы. Причинами болезни могут быть биологические (стрептококки, стафилококки и т. д.), механические, термические и химические факторы. У больных коров удой за год снижается в среднем на 300 кг. В некоторых странах заболеваемость достигает 30—50 %. Ежегодные потери от маститов в США составляют более 2 млрд долларов.

Межпородные различия существуют не только по заболеваемости маститом, но и по резистентное™ к отдельным возбудителям болезни. У голштинского скота заболеваемость со­ставляет до 58 %, у гернсейского — 33,6, айрширов — 5,6, породы хариан — 2 %. У буйволиц и зебу частота маститов меньше, чем у коров молочных пород. Животные искырской породы более устойчивы (13 %), чем коровы болгарской бурой и сим­ментальской пород (25—28 %), а у буйволиц заболело 0,5 % осо­бей. У айрширского скота также отмечена более низкая заболе­ваемость (4,1 %), чем у коров холмогорской (12,3 %) и бурой латвийской (29 %) пород. В то же время коровы айрширской породы более восприимчивы к маститу, чем коровы финской.

Влияние производителей, линий и семейств. Существуют большие различия по заболеваемости у дочерей раз-, ных отцов (А. И. Желтиков, 1992). У резистентных быков забо­левают 3—15 % дочерей, а у восприимчивых — 20—50 % и выше. Влияние производителей на устойчивость потомства к маститу составляет 10—19 %. Одни исследователи обнаружили межли­нейные различия по устойчивости и восприимчивости к маститу, другие таких различий не установили. Коэффициент наследуе­мости устойчивости и восприимчивости коров к маститу нахо­дится в пределах 0,05—0,80. Коэффициент повторяемости масти-t та равен 0,36.

Между семействами выявлены большие различия в поражен-ности животных маститом (0—50 %). В некоторых стадах от больных маститом матерей получают в 1,5—2 раза больше боль­ных дочерей, чем от здоровых матерей.

Форма вымени и сосков. Меньше заболевают мас­титом коровы, имеющие чашеобразную и округлую формы вы­мени и спокойный нрав. В некоторой степени на подвержен­ность болезни влияют равномерность развития четвертей вымени (заболеваемость задних четвертей выше), форма и величина со­сков. Животные с отвислым выменем более чувствительны к маститу. Коровы с цилиндрической формой сосков меньше по­ражаются, чем с воронкообразной.

Дистальный участок (4—5 мм) соскового канала является пер­вым защитным барьером против патогенов за счет механических факторов и некоторых антимикробных веществ. Антибактериаль­ные свойства эпителия канала соска определяются высокой кон­центрацией в кератинсодержащих клетках эпителия жирных кис­лот — лауриновой, миристиновой и пальмитиновой.

Высокое содержание стеариновой, линоленовой и олеиновой жирных кислот увеличивает восприимчивость к маститу. Полага­ют, что высокая наследуемость жирных кислот (0,38—0,58) дает возможность использовать их в качестве критерия отбора на резистентность к маститу. Во внутренних тканях у входа в соско­вый канал выявлена концентрация плазматических клеток, при­нимающих участие в защите вымени от инфекции.

Полимастия (добавочные соски) — также предраспола­гающий к маститу фактор. Коэффициент наследуемости поли-мастии равен 0,56.

Молочная продуктивность. Коровы с высокой скоростью молокоотдачи более чувствительны к маститу, чем со средней, но имеются данные о том, что- тугодойность — предрас­полагающий фактор. Между заболеваемостью маститом и молоч­ной продуктивностью существует положительная корреляция (г = 0,20 — 0,30). С увеличением суточного удоя на 1 кг наруше­ния секреции молока возрастают на 1,8 %. Однако многие ис­следователи не установили связи между уровнем молочной про­дуктивности и маститом. В то же время у многих быков отсутст­вует достоверная связь между маститом и молочностью дочерей. Долгоживущие и высокопродуктивные коровы реже выбраковы­ваются из-за мастита, чем животные с коротким периодом жизни. С возрастом частота маститов увеличивается. По второму и третьему отелу частота заболевания может увеличиваться в 2—3 раза в сравнении с первым.

Факторы защиты молочной железы от инфекции — поли­морфно-ядерные лейкоциты, система лактопероксидазы, лизо-цим, лакгоферрин (Lf), система комплемента.

Наблюдаются значительные различия между коровами по способности полиморфно-ядерных нейтрофилов молока фа­гоцитировать стафилококки. Генетическая изменчивость фа­гоцитарной активности доказана в опытах на мышах. Фа­гоцитарная активность коррелирует с устойчивостью коров к маститам (г = 0,40).

Число соматических клеток коррелирует с забо­леваемостью маститом (г = 0,28). Коровы с низким числом кле­ток в молоке за первую лактацию реже заболевали маститом в последующие лактации. При содержании клеток до 500 тыс/мл заболеваемость была 30—38 %, а при числе клеток выше 500 тыс/мл — 56 %.

Л и з о ц и м молока обладает бактериостатическим и бактери­цидным действием. При высокой концентрации его в молоке происходит более быстрое снижение числа патогенных бактерий, чем при низкой. Концентрация лизоцима в молоке при мастите увеличивается в 3—7 раз. Выявлены межпородные и внутрипо-родные различия между животными по содержанию лизоцима.

Бактериостатическая активность свойственна и лактофер-рину. Тяжесть заболевания маститом связана с уровнем лакто-феррина (г = 0,27). Между концентрацией Lf и числом сомати­ческих клеток в молоке, а также между Lf и лизоцимом сущест­вует положительная связь (соответственно г = 0,35 и г = 0,39). Содержание лактоферрина при мастите возрастает во много раз. Коэффициент наследуемости концентрации лактоферрина ко­леблется от 0,15 до 0,44.

Важную роль в защите вымени от инфекции играют имму­ноглобулины М, А, Gi, Gj. Коровы с иммунодефицитом I$G2 имеют повышенную частоту пиогенных (гнойных) маститов.Между максимальным титром антител против сывороточного аль­бумина человека у молодых быков и клиническим маститом их полусестер существует высокая положительная корреляция (г-0,9).

Установлены статистически достоверные различия между ти­пами BoLA и чувствительностью к маститу у норвежского скота. Антиген BoLA W2 связан с высокой резистентностью к маститу, тогда как W16 обусловливает восприимчивость. Выявлена связь аллеля DQ¹ МНС 11с заболеваемостью маститом.

Устойчивость к маститу — сложный суперпризнак, который, в свою очередь, состоит из ряда менее сложных суперпризнаков. Эта устойчивость определяется механизмами естественной резис-тентности. Кроме того, устойчивость к маститу определяется гуморальными и клеточными механизмами защиты. В связи с полиэтиологичностью мастита сила иммунного ответа к каждому из многих патогенов определяется многими 1г-генами.

Устойчивость к маститу зависит от морфологических и функ­циональных свойств вымени и других факторов. Поэтому наибо­лее приемлемой характеристикой такого суперпризнака, как ус­тойчивость к маститу, может быть оценка по средней частоте заболеваемости семейстй и потомства отдельных производителей с учетом в будущем генетических и биохимических маркеров.

Бруцеллез — хроническая инфекционная болезнь животных и человека, вызываемая бактериями группы Brucella. У многих жи­вотных проявляется абортом, задерживанием последа и рас­стройством плодовитости. Болезнь регистрируется в 62 странах мира. В некоторых из них зараженность скота составляет 10— 15 % и выше. В зараженных стадах валовая продукция животно­водства может сокращаться на 15—20 %. Бруцеллез обычно пере­дается человеку от животных.

Видовые и породные различия. Наиболее высо­кочувствительны к бруцеллезу морские свинки, белые мыши, суслики, а устойчивы белые крысы, гуси, голуби. Минимальная доза, необходимая для подкожього заражения белых мышей, составляет 5—10 микробных клеток, для овец — 10—15 тыс., для коров, свиней, коз — несколько сот тысяч, для гусей и голубей — миллионы бруцелл.

В равных условиях заражения относительно устойчивы к бру­целлезу зебу и буйволы в сравнении с крупным рогатым скотом. В Монголии зараженность местного крупного рогатого скота меньше (3—4 %), чем яков (8—9 %). Бруцеллез, мастит, вибриоз могут быть широко распространены среди культурных европей­ских пород, тогда как у животных серой местной и родопской пород эти болезни не наблюдаются.

Грубошерстные овцы романовской породы более устойчивы к бруцеллезу, чем овцы породы прекос и рамбулье. В неблагопо­лучных по бруцеллезу стадах пораженность овец породы советский меринос и Карабах выше и клиническое проявление болез­ни более выражено, чем у овец пород азербайджанский горный меринос и красный самух. У восприимчивых овец ниже уровень пропердина, лизоцима и высокий титр агглютининов, что свиде­тельствует о низкой неспецифической резистентности. Эти дан­ные говорят о влиянии наследственности на устойчивость и восприимчивость животных к бруцеллезу.

Влияние производителей, линий и семейств. Частота заболеваемости дочерей разных быков черно-пестрой породы изменялась от 8,9 до 51,9 % (табл. 55). В среднем в неблагополучных по бруцеллезу хозяйствах выявлено около 21 % отцов, давших относительно устойчивое к болезни потомство, и у 23 % быков заболеваемость дочерей была выше 40 %. Влияние производителей на заболеваемость потомства равно 8 %. Не ус­тановлено различий между линиями по устойчивости и воспри­имчивости животных к бруцеллезу.

Оценка генофонда семейств позволила обнаружить резистент­ные невосприимчивые семейства, в которых заболеваемость из­менялась от 0 до 61,5 % (см. табл. 55). Влияние семейств на пораженность животных равно 16 %.

55. Частота заболеваемости бруцеллезом потомства некоторых быков и семейств (по В. Л. Петухову)

Различия в частоте заболеваемости дочерей и внучек в зависи­мости от состояния здоровья предков были незначительны, что свидетельствует о малой эффективности массового отбора.

Конкордантность двоен по бруцеллезу равна 64 %. В семействах однополых двоен больные близнецы происходили в основном из семейств, в которых заболеваемость была 44 %, а здоровые близнецы — из семейств с заболеваемостью на уровне 20 %.

Не выявлено различий в частоте заболеваемости бруцеллезом аутбредных (31 %) и инбредных (33,2 %) животных со средним коэффициентом инбридинга 3,68 %. Потомство аутбредных- и инбредных быков не различалось по пораженности бруцеллезом и туберкулезом. Заболеваемость не зависит от породности живот­ных.

Селекционный эксперимент. О генетической ре­зистентности к бруцеллезу свидетельствуют опыты Камерона (цит. по: Хатт, 1963). После инфекции в 1929 г. в стаде свиней беркширской породы было оставлено потомство от незаболев-ших животных. В 1942 г. после искусственного заражения жи­вотные, предки которых также не болели, дали отрицательную реакцию. Резистентность свиней устанавливалась путем зараже­ния поросят в 10—12-недельном возрасте, а в последующем про­водились исследования крови на реакцию агглютинации. Реак­ция агглютинации указывала на чувствительность животных к бруцеллезу, ее отсутствие — на резистентность. В результате скрещивания отрицательно реагирующих маток с такими же хря­ками получено резистентное потомство (из 138 обследованных поросят только у одного была положительная реакция).

Наследование устойчивости и восприимчи­вости к бруцеллезу. Для многих инфекционных забо­леваний характерно отсутствие больших родственных групп животных с абсолютной устойчивостью. Это говорит об относительном характере наследственной резистентности к болезни. После попадания бруцелл в организм наблюдается бурная клеточная реакция, образование агглютинирующих, преципитирующих и комплементсвязывающих антител, раз­вивается тканевая реактивность. Бруцеллы в основном ло­кализуются в тканях плаценты. Для их развития необходим ростовой фактор — углевод эритрит, который находится в плаценте. Интенсивность размножения бруцелл коррелирует с количеством в тканях плаценты эритрита. Интересно; что эритрит содержится в плаценте восприимчивых к бруцеллезу видов и отсутствует у невосприимчивых видов.

Распределение семейств и быков по частоте заболеваемости дочерей соответствует нормальному. Все эти факты, видимо, свидетельствуют о полигенном контроле устойчивости и воспри­имчивости к болезни. Коэффициент наследуемости устойчивости крупного рогатого скота к бруцеллезу равен 0,194 ± 0,03. Види­мо, длительность сопротивления организма обусловлена также и генетическими факторами.

В опытах, проведенных на кроликах, установлено, что резис­тентность к бруцеллезу контролируется аутосомным доминант­ным геном, а восприимчивость — рецессивным. Однако этот вывод можно рассматривать только в качестве одной из гипотез. Туберкулез — инфекционная болезнь. Возбудитель — мико-бактерии. Болезнь млекопитающих, птиц и человека, характери­зующаяся образованием в различных органах типичных бугор­ков — туберкулов, подвергающихся казеозному некрозу. Это за­болевание приносит огромный ущерб животноводству и представляет опасность для здоровья человека. Туберкулез реги­стрируется в 67 странах мира.

Межвидовые и породные различия. К туберку­лезу наиболее восприимчивы крупный рогатый скот, свиньи,норки, куры и олени. Реже болеют козы, собаки, утки, гуси. Относительно устойчивы к инфекции лошади, овцы и кошки.

Все породы крупного рогатого скота в той или иной степени восприимчивы к туберкулезу. Ф. Хатт (1963) приводит данные о том, что в Уганде из 6185 посмертно обследованных животных местной породы анколе болело туберкулезом 17 %, тогда как среди 26 979 голов зебу было только 0,9 % больных.

Животные швнцкой породы способны противостоять многим болезням, в том числе относительно устойчивы к туберкулезу. Скот холмогорской породы также отличается большой устойчи­востью к этой болезни. Заболеваемость туберкулезом голланд­ского скота иногда достигала 100 %, тогда как местного сибир­ского — 2 %. В Индии на трех фермах изучена пораженность туберкулезом зебу (породы хариана, сахивал, красный синдхи), скота молочных европейских пород (голштинский, джерсейский) и буйволов породы муррах (табл. 56). Высокой генетической устойчивостью отличаются буйволы породы муррах (0,33 %) в сравнении: с другими группами скота.

56. Заболеваемость туберкулезом животных разных пород (по Вв1а, SJdhu)

Влияние производителей, линий и семейств. Выявлены большие различия в частоте пораженности туберкуле­зом дочерей быков черно-пестрой и бурой латвийской пород и членов разных семейств (табл. 57). Частота заболевания туберку­лезом дочерей разных отцов колеблется от 9,1 до 51,7 %, а семейств — от 5 до 63,6 %.

57. Частота заболеваемости туберкулезом потомства некоторых быков и семейств (по В. Л. Петухову)

Между частотой заболеваемости туберкулезом дочерей отцов и дочерей их сыновей коэффициент корреляции равен 0,33. В других популяциях в среднем было 13,2 % быков с относительно низкой заболеваемостью дочерей (5—19 %) и 28,9 % отцов с пораженностью потомства свыше 30 %.

Влияние производителей на заболеваемость туберкулезом по­томства равно 6 %, а семейств — 25 %. От больных туберкулезом коров черно-пестрой и бурой латвийской пород получено только на 3—4 % больше больных дочерей, чем от здоровых.

Конкордантность туберкулеза у однополых двоен равна 60 %. У крупного рогатого скота обнаружены межлинейные разли­чия. Следует помнить, что эти различия характерны для конкрет­ных хозяйств, потому что ранг линий в разных стадах может меняться. Это объясняется тем, что селекция линий на устойчи­вость к этой или другим болезням не проводилась. Поэтому без отбора и подбора не могут возникнуть консолидированные по резистентности к болезням линии. Однако в результате генети­ческой обусловленности устойчивости и восприимчивости и не­прямого отбора возникают родственные группы животных, более или менее резистентные к болезни. Например, в относительно устойчивой к туберкулезу линии свиней золотниковской породы заболело 8,9 % животных, а в восприимчивой — 15,3 %.

Влияние инбридинга. Не выявлено достоверных раз­личий в пораженности аутбредного (23,7 %) и инбредного (27,9 %) крупного рогатого скота при среднем коэффициенте инбридинга по стаду, равном 3,68 %. У бестужевского скота также не выявлено четкого влияния инбридинга на проявление реакции на туберкулин.

Наследование устойчивости и восприимчи­вости. Механизмы устойчивости к туберкулезу и его наследова­ние еще до конца не ясны. Тридцатилетние исследования Lurie и Dannenberg (цит. по: Зфроимсон, 1971) показали, что наиболее важным фактором, определяющим врожденную и приобретен­ную наследственную устойчивость к туберкулезу, является спо­собность макрофагов подавлять рост бактерий в своей цитоплаз­ме. Они выделяли: 1) устойчивость к возникновению инфекции, т. е. устойчивость в первоначальной стадии размножения мико-' бактерий в хозяине; 2) устойчивость к дальнейшему развитию болезни, т. е. к удержанию инфекции в состоянии латентности. Следует полагать, что резистентность к туберкулезу контролиру­ется не менее чем двумя генетическими системами.

Резистентность к возникновению инфекции. В основе ее лежит способность альвеолярных макрофагов кроликов из устойчивых семейств в 2 раза больше фагоцитировать мико-бактерий за данный период времени, чем кроликов из восприим­чивых семейств.

Устойчивость к развитию болезни. Она определя­ется тем, что в хилусных лимфатических узлах резистентных кро­ликов размножение микобактерий затормаживалось, а в лимфатических узлах восприимчивых кроликов размножение происходит быстро, приводит к казеозным поражениям и генерализации ин­фекции. Поэтому жизнь кроликов резистентных семейств продол­жительнее, чем кроликов восприимчивых семейств (табл. 58).

S8. Сравнение устойчивости некоторых инбредных семейств кроликов

по длительности жизни после стандартного введение возбудителей

бычьего туберкулеза и после ингаляции человеческого туберкулеза

(по Lurie и Dannenberg)

При? ингаляционном заражении кроликов микобактериями человеческого типа у резистентных особей образовалось около 5 % первичных бугорков от числа тех, которые возникли у вос­приимчивых кроликов.

У крупного рогатого скота в резистентном организме при локализации микобактерий в туберкулезных бугорках их инкап­сулирование выражено сильнее, чем у организмов с пониженной резистентностью. Здоровые животные по сравнению с больными отличались более высокими показателями фагоцитарной актив­ности.

При скрещивании резистентной линии кроликов (Т) с вос­приимчивой (С) получено промежуточное потомство (ТС). Воз­вратное скрещивание V\ с резистентной линией дало резистент­ное потомство, а при скрещивании с восприимчивой линией получено потомство, промежуточное между родительской и ли­нией Fi.

Следовательно, резистентность и восприимчивость у кроликов наследуются полигенно.

Распределение семейств и быков черно-пестрой и бурой лат­вийской пород по частоте пораженности потомства туберкулезом соответствует нормальному. Исходя из этих и вышеприведенных данных, можно предположить полигенную обусловленность ус­тойчивости и восприимчивости скота к туберкулезу. Коэффици­енты наследуемости устойчивости скота к туберкулезу колеблют­ся от 0,1 до 0,3, а в отдельных линиях — от 0,01 до 0,49, причем их величина выше в линиях с более высокой заболеваемостью.

Связь с генетическими полиморфными систе­мами. В некоторых исследованиях показано, что крупный рога­тый скот с типом гемоглобина НЬВ более устойчив к туберкуле­зу, а с НЬА — восприимчив. Гетерозиготные животные занимают промежуточное положение.

Черно-пестрый скот с аллелем трансферрина Tf* и амилазы Ат^в чаще заболевает туберкулезом. Однако у бестужевского скота не обнаружено четкой связи групп крови и генотипов коров по трансферриновому и посттрансферриновому локусам с заболеваемостью туберкулезом (Бороздин и др., 1986). Можно сказать, что пока нет надежных генетических маркеров устойчи­вости и восприимчивости животных к туберкулезу.

Паратуберкулез (паратуберкулезный интерит, болезнь Ионе) — хроническая инфекционная болезнь жвачных, протекающая в ос­новном латентно. Характеризуется прогрессирующим истощени­ем, периодической диареей и летальным исходом. Возбудитель болезни Mucobacterium paratuberculosis. Заболевание снижает мо­лочную продуктивность и прирост молодняка на 8—9 %.

Животные джерсейской и гернсейской пород более восприим­чивы к паратуберкулезу. Имеются внутрипородные различия по устойчивости и восприимчивости потомства отдельных быков и

семейств.

Лептоспироз — инфекционная природно-очаговая болезнь жи­вотных и человека. Возбудитель — лептоспиры. У животных про­является лихорадкой, анемией, гемоглобинурией, абортами. Бо­лезнь встречается на всех континентах.

Домашний водяной буйвол и желтый скот о-ва Тайвань ус­тойчив к лептоспирозу, тогда как скот многих молочных пород восприимчив к болезни.

Роль наследственности в этиологии лептоспироза была пока­зана в опытах Т. Пшитульского (1980). Из свиней крупной белой породы были выделены животные, устойчивые (положительно реагирующих потомков меньше 10 %, а в среднем около 3 %) и восприимчивые к лептоспирозу (положительно реагирующих по­томков свыше 25 %, а в среднем 51—54 %). При скрещивании резистентных хряков и маток получено 2,2 % реагирующих по­томков, а при скрещивании восприимчивых родителей — 67,1 % (табл. 59). При скрещивании резистентных и восприимчивых

животных наблюдалось неполное доминирование резисгентности к лептоспирозу (11,1 %).

59. Результаты скрещивания резистентных и восприимчивых к лептоспирозу животных, % (no PrzytulsW и др., 1980)

Обозначения: г — резистентные; s — чувствительные.

При скрещивании резистентных свиноматок и хряков получе­ны потомки, у которых титры лептоспирозных антител были низкими (1:100—1:200), а при скрещивании восприимчивых ро­дителей получены потомки с высоким титром антител (в основ­ном от 1:400-1:600 до 1:3200-1:12 800).

Коэффициент наследуемости устойчивости и восприимчивос­ти свиней к лептоспирозу равен 0,20. Повышенный уровень антител против лептоспироза у свиней связан с аллелем амилазы Ат^А, тогда как у животных с Аш^в он понижен. У положительно реагирующих на лептоспироз свиней чаще встречаются типы TfAA + AmAA и TfAB + AmAA, чем в группе серологически от­рицательно реагирующих животных.

Овцы с типом гемоглобина АВ более устойчивы к лептоспи­розу, чем особи с типами А и В.

Выявлены генетические различия между линиями мышей по силе иммунного ответа на лептоспиры. Обнаружена 20-кратная разность между высоко- и низкореагирующими линиями. В ре­зультате гибридологического анализа установлен доминантный характер наследования высокого иммунного ответа к лептоспи-рам. В то же время высота иммунного ответа у мышей на леп­тоспиры определяется более чем одним локусом.