Миопатия с накоплением полисахаридов у лошадей - Equine polysaccharide storage myopathy

Миопатия с накоплением полисахаридов у лошадей (EPSM, PSSM, EPSSM) является наследуемым болезнь накопления гликогена лошадей, что вызывает рабдомиолиз при физической нагрузке. В настоящее время известно, что он поражает следующие породы: Американские четверть лошади, Американские пейнтбольные лошади, теплокровные, початковые, пони из долин, чистокровные, арабские, нью-форестские пони и большое количество тяжелых пород лошадей. Хотя этот синдром неизлечим, его можно контролировать с помощью соответствующей диеты и физических упражнений. В настоящее время существует 2 подтипа, известных как PSSM типа 1 и PSSM типа 2.

Патофизиология нарушений накопления гликогена и субтипирование PSSM

Представление молекул глюкозы, связанных α-1,4-гликозидной связью, с одной α-1,6-гликозидной связью, ведущей к разветвлению цепи.

Гликоген молекулярный полимер из глюкоза (а полисахарид ) используется для хранения энергии и важен для поддержания уровня глюкозы гомеостаз в крови, а также для обеспечения энергией сокращения скелетных и сердечных мышц. Молекулы глюкозы связаны в линейные цепи α-1,4-гликозидные связи. Кроме того, ответвления глюкозы образуются вне цепи за счет α-1,6-гликозидных связей. 2 молекулы глюкозы соединены в α-1,4-гликозидные связи ферментом, известным как гликогенсинтаза. Эта связь может быть разорвана амилаза когда организм хочет расщепить гликоген на глюкозу для получения энергии. Фермент разветвления гликогена отвечает за необходимые α-1,6-гликозидные связи, необходимые для начала разветвления этих линейных цепей.

Любой сбой в работе этой системы приводит к болезнь накопления гликогена. В настоящее время существует 2 подкатегории болезней накопления гликогена у лошадей: миопатия накопления полисахаридов 1 типа, дефицит фермента ветвления гликогена и миопатия накопления полисахаридов 2 типа.

Тип 1 PSSM

PSSM типа 1 вызывается аутосомно-доминантной генетической мутацией, известной как GSY1. Эта мутация вызывает повышенную регуляцию гликогенсинтазы и высокие уровни гликогенсинтазы по сравнению с ферментом ветвления гликогена (GBE). Это измененное соотношение гликогенсинтазы и GBE приводит к образованию молекул гликогена с длинными цепями и небольшим количеством разветвлений, что делает эти молекулы несколько амилаза стойкий.[1] Мутация GSY1 связана с измененным метаболизмом глюкозы (но нормальным метаболизмом гликогена), а также с накоплением высоких уровней гликогена и аномального полисахарида в мышцах лошади.[2] Кроме того, у некоторых лошадей обнаружена чувствительность к инсулину, что улучшает усвоение глюкозы мышечными клетками и способствует избыточному хранению гликогена, которое уже повышено вследствие мутации GSY1.[2]

Дефицит фермента, ответвляющего гликоген

Основная статья: Дефицит фермента, ответвляющего гликоген

Низкий уровень фермента разветвления гликогена приводит к состоянию, известному как дефицит фермента разветвления гликогена. Это состояние вызвано мутацией гена GBE1, ответственного за выработку фермента ветвления гликогена. Впоследствии молекулы гликогена производятся с несколькими ответвлениями, что значительно уменьшает количество невосстанавливающих концов, резко замедляя скорость, с которой молекула может быть синтезирована или разрушена. Это вызывает низкий уровень мышечного гликогена, который очень устойчив к амилазе.[1] Это заболевание обычно наблюдается у жеребят четвероногой лошади и приводит к летальному исходу.

Тип 2 PSSM

PSSM 2 типа - это категория заболеваний, которые приводят к аномальному отложению гликогена в скелетных мышцах лошади, что не связано с мутациями в GSY1 или GBE1.[1]

Презентация

Бельгийский проект - одна из пород с очень высокой распространенностью PSSM в их популяции.

PSSM наиболее распространен в Американский квартал лошадей и родственные им породы (Раскрась лошадь, Аппалуза, Приложение четверть лошади ), Тяжелая лошадь породы (особенно Бельгийский Драфт и Першероны ), и Теплая кровь породы.[3] Показано, что у бельгийских призывников частота ПССМ составляет 36%.[4] Другие породы, которым был поставлен диагноз PSSM, включают Арабский, Липицанер, Морган, Мустанг, Перуанский пасо, Скалистая гора лошадь, Стандартбред, Шагающая лошадь Теннесси, Чистокровный, и Национальная выставка лошадей.[3] Было высказано предположение, что мутация GSY1 принесла некоторую пользу трудолюбивым животным с некачественным рационом, а теперь наносит вред представителям тех «бережливых» пород, которые управляются с умеренным или низким уровнем работы и питаются с высоким содержанием неструктурных углеводов. .[1]

Тип 1 PSSM (гомозиготный или гетерозиготный по мутации GSY1) чаще встречается у четвероногих и родственных им пород, а также у упряжных пород, тогда как PSSM типа 2 (отрицательный по мутации GSY1) чаще встречается у других пород, включая теплокровных. Половой пристрастия к заболеванию нет.[1]

Клинические признаки

Лошади с PSSM типа 1 обычно выглядят нормально в состоянии покоя, но проявляют признаки рабдомиолиз при физической нагрузке ("связывание"), например, укороченный шаг, скованность, крепкая мускулатура, потливость, боль или нежелание выполнять упражнения, когда вас просят выполнить легкую работу.[1] В то время как эпизоды рабдомиолиза при физической нагрузке являются одним из наиболее частых признаков, связанных с пораженными лошадьми (примерно у 37% пораженных животных), другие общие признаки включают аномалии походки, смещение. хромота, мышечная слабость, которая может привести к неспособности вставать, коликоподобная боль и мышечная фасцикуляция, атрофия и / или ригидность (чаще всего наблюдаются в полуперепончатых, полусухожильных и длинных мышцах).[3][5]

Эти клинические признаки обычно впервые становятся очевидными, когда лошадь начинает тренироваться в молодом возрасте; однако у пораженных лошадей гистологические изменения, соответствующие повреждению мышц, в возрасте одного месяца, а также могут быть повышены креатинкиназа (СК), фермент, который усиливается при повреждении мышц.[6] Сопутствующее заболевание, такое как респираторная или желудочно-кишечная инфекция, может привести к повышению CK и потенциально опасному для жизни рабдомиолизу даже без упражнений.[1][6] Лошади с PSSM часто имеют устойчиво повышенный уровень CK в состоянии покоя, что отличает заболевание от рецидивирующего рабдомиолиза при физической нагрузке, при котором лошади имеют нормальные концентрации CK между эпизодами.[7]

Изменчивость фенотипа и модифицирующих генов

Некоторые пораженные животные могут оставаться субклиническими, у других могут быть легкие признаки, не препятствующие спортивным результатам, в то время как у некоторых лошадей будут 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 телосложение не влияют на выраженность клинических признаков.[1] Однако факторы окружающей среды, такие как диета и упражнения, гетерозиготность или гомозиготность лошади по мутированному аллелю GSY1, а также присутствие модифицирующих генов, играют роль.[8] Кроме того, у некоторых пораженных лошадей может быть PSSM типа 2, который вызывает различные клеточные изменения и, следовательно, различные фенотипические эффекты.[1]

Одним из таких модифицирующих генов является RYR1, который отвечает за регуляцию кальция в мышечных клетках. Причины мутации RYR1 злокачественная гипертермия, редкое, но потенциально смертельное заболевание, обычно связанное с анестезией. В то время как мутация RYR1 редко встречается у лошадей, в том числе у общей популяции четвертичных 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 высокий уровень крови. креатинкиназа (CK), более тяжелая непереносимость физических упражнений, более тяжелые эпизоды рабдомиолиза (более частые фасцикуляции мышц, более частые эпизоды, не связанные с упражнениями, острая смерть) и плохой ответ на лечение PSSM.[8]

Кроме того, дефекты в генах GSY1 и SCNA4, ответственных за гиперкалиемический периодический паралич (HYPP) у четвероногих лошадей и родственных пород обнаружен у 14% недоуздок.[9] Комбинация обоих этих генов может вызвать тяжелый рабдомиолиз, если лошадь станет лежачей из-за атаки HYPP.[1]

Диагностика

Генетический тест доступен для PSSM 1 типа. Для этого теста требуется образец крови или волос, и он менее инвазивен, чем биопсия мышц. Однако он может быть менее полезен для пород, которые чаще страдают от PSSM 2 типа, например для легких пород лошадей. Часто биопсия мышц рекомендуется лошадям с клиническими признаками PSSM, но с отрицательными результатами на мутацию GYS1.

Биопсия мышцы может быть взята из полумембранозных или полутендинозных (подколенных сухожилий) мышц. Биопсия окрашивается на гликоген, и интенсивность поглощения пятна в мышце, а также наличие каких-либо включений помогает определить диагноз PSSM. Этот тест - единственный метод диагностики PSSM 2 типа. Лошади с PSSM типа 1 обычно имеют в 1,5-2 раза больше нормального уровня гликогена в их скелетных мышцах.[10] В то время как 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

Влияние на обмен веществ

Лошади с PSSM имеют повышенный уровень мышечного гликогена в состоянии покоя. Во время упражнений уровень гликогена истощается быстрее, чем это наблюдается у здоровых лошадей, и снижается до уровня, считающегося нормальным для отдыхающей лошади без PSSM. Это показывает, что метаболизм гликогена у этих животных на самом деле нормальный.[11] Однако лошади PSSM синтезируют мышечный гликоген в два раза быстрее, чем нормальная лошадь, после прекращения упражнений, что приводит к повышению мышечного гликогена.[2] Точный механизм аномального метаболизма глюкозы еще не установлен, но он может иметь сходство с дефицит фосфофруктокиназы в людях.[2]

Связанные с четвертью лошади породы с PSSM показывают чувствительность к инсулину, что улучшает усвоение глюкозы клетками, и эти лошади очищают кровь от глюкозы после еды быстрее, чем здоровые лошади.[12] Это обеспечивает легкий доступ к глюкозе для мышц, которые затем могут использовать субстрат для производства гликогена. Дефект GYS1, который активирует фермент гликогенсинтазы, позволяет мышцам использовать эту глюкозу для быстрого производства гликогена для хранения в мышцах.[13] Удивительно, но повышенной чувствительности к инсулину у упряжных пород лошадей не наблюдается.[14]

Манипуляции с питанием и физическими упражнениями могут быть использованы для противодействия этим метаболическим изменениям. Приблизительно у 50% лошадей, которые придерживаются диетических рекомендаций, и у 90% лошадей, которые придерживаются как диетических рекомендаций, так и рекомендаций по физическим упражнениям, эпизоды рабдомиолиза при физической нагрузке практически отсутствуют.[13]

Диета

Для большинства лошадей диета оказывает значительное влияние на выраженность клинических признаков. Было показано, что лошади PSSM, получавшие диеты с высоким содержанием неструктурных углеводов (NSC), которые стимулируют секрецию инсулина, имеют повышенную тяжесть рабдомиолиза при физических нагрузках.[1] Текущие рекомендации для лошадей с PSSM включают диету с низким содержанием крахмала и высоким содержанием жиров. Диеты с низким содержанием крахмала вызывают низкий уровень глюкозы в крови и инсулина после еды, что может снизить количество глюкозы, поглощаемой мышечными клетками. Диеты с высоким содержанием жиров увеличивают концентрацию свободных жирных кислот в крови, что может способствовать использованию жира для получения энергии (посредством окисления свободных жирных кислот) по сравнению с метаболизмом глюкозы. Лошади с наиболее серьезными клиническими признаками часто демонстрируют наибольшее улучшение в диете.[11]

Диетические рекомендации обычно включают сочетание ограничения калорий, снижения суточного содержания NSC и увеличения количества пищевых жиров. Рекомендации по диете должны быть сбалансированы с рационом животного. оценка состояния тела и уровень упражнений, поскольку может быть полезно подождать увеличения количества диетического жира после того, как животное с ожирением похудеет.[13] В рационе должно быть <10% усвояемой энергии, поступающей из NSC, и 15-20% суточной усвояемой энергии, поступающей из жиров.[15]

Упражнение

Лошади с PSSM демонстрируют меньше клинических признаков, если их физическая нагрузка постепенно увеличивается с течением времени (т.е. они медленно кондиционируются). Кроме того, у них гораздо больше шансов развить мышечную жесткость и рабдомиолиз, если они выполняются после длительного отдыха.[6]

Обычно у лошадей меньше клинических признаков, когда их просят выполнять короткие периоды работы на максимальном уровне активности (анаэробные упражнения), хотя они испытывают трудности с достижением максимальной скорости и устают быстрее, чем здоровые лошади. У них больше повреждений мышц, когда их просят выполнять упражнения с меньшей интенсивностью в течение более длительного периода времени (аэробная активность),[1] из-за дефицита энергии в мышцах.[16]

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж г час я j k л Микельсон-младший, Вальберг SJ (2015). «Генетика заболеваний скелетных мышц у лошадей». Анну. Rev. Anim. Biosci. 3: 197–217. Дои:10.1146 / annurev-animal-022114-110653. PMID  25387114.
  2. ^ а б c d Annandale, E.J .; Valberg, S.J .; Mickelson, J. R .; Сиквист, Э. Р. (октябрь 2004 г.). «Чувствительность к инсулину и транспорт глюкозы в скелетных мышцах у лошадей с миопатией хранения полисахаридов». Нервно-мышечные расстройства. 14 (10): 666–674. Дои:10.1016 / j.nmd.2004.05.007. PMID  15351424.
  3. ^ а б c МакКью М.Э., Рибейро В.П., Вальберг С.Дж. (август 2006 г.). «Распространенность полисахаридной миопатии накопления у лошадей с нервно-мышечными расстройствами». Ветеринарный журнал лошадей. 38 (S36): 340–344. Дои:10.1111 / j.2042-3306.2006.tb05565.x. PMID  17402444.
  4. ^ Фиршман А.М., Бэрд Дж. Д., Вальберг Дж. С. (15 декабря 2005 г.). «Распространенность и клинические признаки миопатии накопления полисахаридов и дрожи у бельгийских упряжных лошадей». ЯВМА. 227 (12): 1958–1964. Дои:10.2460 / javma.2005.227.1958. PMID  16379634.
  5. ^ 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.
  6. ^ а б c d Де Ла Корте, Ф. Д., Вальберг, С. Дж., Маклей, Дж. М., Микельсон, Дж. Р. (2002). «Начало развития миопатии накопления полисахаридов у жеребят 4 четверти лошади». Журнал внутренней ветеринарной медицины. 16 (5): 581–587. Дои:10.1111 / j.1939-1676.2002.tb02391.x.
  7. ^ Финно CJ, SPier SJ, Вальберг SJ (2009). «Заболевания лошадей, вызванные известными генетическими мутациями». Ветеринарный журнал. 179 (3): 336–347. Дои:10.1016 / j.tvjl.2008.03.016. PMID  18472287.
  8. ^ а б МакКью М.Э., Вальберг С.Дж., Джексон М., Борджиа Л., Лусио М., Микельсон-младший (январь 2009 г.). «Фенотип миопатии накопления полисахаридов у пород, родственных четверти лошади, модифицируется наличием мутации RYR1». Нервно-мышечные расстройства. 19 (1): 37–43. Дои:10.1016 / j.nmd.2008.10.001. PMID  19056269.
  9. ^ Tryon RC, Penedo CT, McCue ME и др. (Январь 2009 г.). «Оценка частот аллелей генов наследственных болезней в подгруппах американских четвертьхвостых лошадей». ЯВМА. 234 (1): 120–125. Дои:10.2460 / javma.234.1.120. PMID  19119976.
  10. ^ Вальберг SJ, Cardinet III GH, Carlson GP, ​​DiMauro S (1992). «Миопатия накопления полисахаридов, связанная с рецидивирующим рабдомиолизом при физической нагрузке у лошадей». Нервно-мышечные расстройства. 2 (5–6): 351–359. Дои:10.1016 / S0960-8966 (06) 80006-4.
  11. ^ а б Рибейро В.П., Вальберг С.Дж., Паган Д.Д., Густавссон Б.Э. (2004). «Влияние различного содержания крахмала и жира в рационе на активность сывороточной креатинкиназы 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.
  12. ^ Corte FD, Valberg SJ, Mickelson JR, Hower-Moritz M (июль 1999 г.). «Клиренс глюкозы в крови после кормления и физических упражнений при миопатии накопления полисахаридов». Ветеринарный журнал лошадей. 31 (S30): 324–328. Дои:10.1111 / j.2042-3306.1999.tb05242.x.
  13. ^ а б c Вальберг, Стефани; Джеймс Микельсон. «Миопатия накопления полисахаридов (PSSM) у лошадей». Конный центр Университета Миннесоты. Университет Миннесоты. Получено 15 июн 2015.
  14. ^ Фиршман AM, Valberg SJ, et al. (Июнь 2008 г.). «Чувствительность к инсулину у бельгийских лошадей с миопатией хранения полисахаридов». Американский журнал ветеринарных исследований. 69 (6): 816–823. Дои:10.2460 / ajvr.69.6.818. PMID  18518664.
  15. ^ Фиршман AM, Вальберг SJ, Бендер JB, Finno CJ (октябрь 2003 г.). «Эпидемиологические характеристики и лечение миопатии накопления полисахаридов у четвероногих лошадей». Американский журнал ветеринарных исследований. 64 (10): 1319–1327. Дои:10.2460 / ajvr.2003.64.1319.
  16. ^ Аннандейл Э. Дж., Вальберг С. Дж., Эссен-Густавссон Б. (май 2005 г.). «Влияние субмаксимальных упражнений на концентрацию адениновых нуклеотидов в волокнах скелетных мышц лошадей с миопатией накопления полисахаридов». Am. J. Vet. Res. 66 (5): 839–845. Дои:10.2460 / ajvr.2005.66.839.