Introducción

Schistosomus reflexus (SR) es la forma más común de anomalía congénita encontrada en casos de distocia bovina; Ocurre principalmente en el ganado, pero también es común en otros animales domesticados. La tasa de prevalencia de este síndrome congénito fatal varía desde tan bajo como 0.01% hasta tan alto como 1.3% de los casos de distocia (1, 2). La RS ocurre principalmente en bovinos y raramente en otras especies como ovejas, cabras, cerdos, perros, gatos, burros y tortugas marinas (Lepidochelys olivacea) (3-8). El principal síntoma morfológico de la RS es una malformación corporal que cae dentro de la categoría de celosomia. Específicamente, la RS se caracteriza por la presencia de vísceras abdominales expuestas y, a veces, torácicas (esquistosomus), lo que provoca su inmersión en el líquido amniótico; Además, también se caracteriza por una marcada curvatura ventral de las vértebras torácicas (reflejo), que hace que el hueso occipital se acerque al sacro, curvatura lateral del cuerpo y las paredes del tórax, deformidad pélvica y una forma anormalmente quística del hígado. Estos síntomas resultan en distocia fetal (1, 9).

No se han identificado factores genéticos aparentes que causan RS en bovinos, como SNP, indeles o CNV. Sin embargo, hay informes sobre genes asociados con un síndrome similar a la RS en otras especies. En primer lugar, se han descrito cuatro genes en ratones: factor de crecimiento transformante beta 2 (TGFB2) y beta 3 (TGFB3), factor de transcripción de homeodominio similar al par 2 (PITX2) y proteína activadora 2 (AP2) (10-12). En segundo lugar, el gen del síndrome toracoabdominal (THAS) en el cromosoma X se ha reportado en humanos (13, 14). Se han realizado muy pocos estudios sobre las causas de la RS, y especialmente pocos han examinado los factores genéticos. Además, la mayoría de los informes de casos de RS han informado sobre los signos clínicos y las lesiones patológicas en algunas especies. En este estudio, para llenar este vacío, recopilamos datos personalizados de Hanwoo 50k SNP-Chip para identificar factores genéticos y monitoreamos los signos clínicos y las lesiones patológicas que ocurren en un caso de RS en un ternero de ganado lechero Holstein en Corea.

Descripción del caso

Una presa Holstein (raza pura) tuvo una muerte fetal de gemelos en el día 220 de embarazo. Un feto tenía una longitud corona-grupa de 67 cm, un peso corporal de 14,5 kg y no había problemas específicos en la observación macroscópica. Sin embargo, el otro feto mostró anomalías congénitas. Los hallazgos macroscópicos indicaron exposición completa de los órganos toracoabdominales; esta observación fue seguida por una tomografía computarizada (TC) adicional. Externamente, el cuerpo exhibió RS con órganos abdominales expuestos; la columna vertebral estaba curvada e invertida lateral y dorsoventralmente, y la superficie anterior de la extremidad posterior se dirigía posteriormente; y el cuerpo pesaba 11,6 kg (Figura 1A). Los órganos torácicos y viscerales estaban expuestos. La columna vertebral se dobló hacia la izquierda, y el sacro se acercó al cráneo, como se observó al observar que las vértebras lumbares caudales presentaban un giro lateral en forma de V de las vértebras (Figura 1B). El diafragma estaba intacto y la cavidad torácica se redujo de tamaño. El pulmón y el corazón estaban deformados en forma y tamaño. El hígado estaba marcadamente deformado en forma y grosor. La cavidad pélvica se redujo de tamaño por compresión lateral hacia la izquierda.

Figura 1. (A) Schistosomus reflexus del feto: el cuerpo y las paredes torácicas dobladas lateralmente con vísceras torácicas y abdominales expuestas, con una lesión macroscópica. (B) Se observaron vértebras dobladas en forma de V retorcidas lateralmente, con una lesión macroscópica.

En las imágenes de TC, siete vértebras cervicales y la alineación de estas vértebras fueron relativamente normales. La densidad ósea en el cuerpo vertebral cervical generalmente disminuyó, y todas las placas terminales no estaban fusionadas. Había un espacio longitudinal de 1 mm de ancho a lo largo del aspecto central del arco vertebral C1 (atlas) (Figura 2A) y también un espacio longitudinal de 1 mm de ancho a lo largo de los aspectos lateral izquierdo y lateral derecho del cuerpo vertebral. Estas brechas se evaluaron como un arco vertebral y un cuerpo vertebral no fusionados. Se observó que la vértebra C2 (eje) se dividió en dos partes, craneal y caudal. Se observó que la parte craneal de C2 tenía una forma redonda con un grosor de aproximadamente 17 mm dentro del foramen vertebral de C1. La parte caudal de C2 se observó sin estructuras como el cuerpo vertebral y el proceso espinoso. Solo había 12 vértebras torácicas, que es una menos que el número normal en esta especie. Se observó una formación anormal de la curvatura vertebral a lo largo de la cara dorsal de T1-11. Las placas terminales de estas vértebras no estaban fusionadas (Figura 2B). Las costillas izquierdas del 1º al 3º parecían relativamente normales. En el nivel T4-8 (izquierda), aproximadamente cinco costillas consecutivas se fusionaron, dando una apariencia anormal alrededor de esta región. En el nivel T10-12 (izquierda), se observaron tres costillas distintas, con las partes distales de las costillas 11 y 12 fusionadas (Figura 2A). La 1ª costilla a la derecha parecía corta y gruesa. En el nivel T1-3 (derecha), aproximadamente tres costillas consecutivas se fusionaron, dando una apariencia anormal alrededor de esta región. En el nivel T4-9 (derecha), aproximadamente siete costillas consecutivas también estaban anormalmente fusionadas.

Figura 2. Imagen por TC del reflejo esquistosomo del feto. Un defecto del desarrollo caracterizado por una marcada curvatura de la columna vertebral y una pelvis deformada. (A) La cifoescoliosis fue leve en T1~11 y grave en L1~6; Vista izquierda de la figura. (B) Se observó displasia vertebral en S1~5 y Cd 1~5; Vista derecha de la figura.

Había seis vértebras lumbares entre las vértebras lumbares, sacras y caudales. La curvatura vertebral a lo largo de la cara dorsal de la L1-5 parecía extremadamente anormal, con todas las placas terminales sin fusionar y cinco sacras con márgenes irregulares del cuerpo vertebral para S1-5. Se observó que la densidad ósea general disminuyó. El ala sacra izquierda de S1 estaba articulada con el ala ilíaca izquierda, mientras que el ala sacra derecha estaba separada del ala ilíaca derecha. Había 15 vértebras caudales. Los cuerpos vertebrales de Cd1-5 tenían márgenes irregulares. En la extremidad anterior y posterior, el húmero izquierdo estaba desplazado caudodistalmente y luxado de la articulación del hombro izquierdo (Figura 2A). La fisis de los huesos largos de las extremidades anteriores y posteriores no estaba fusionada. No se observaron otros hallazgos significativos en las extremidades anteriores y posteriores. La formación curva observada en las vértebras torácicas y lumbares está relacionada con la cifoescoliosis, una displasia congénita. Además, la 2ª vértebra cervical estaba parcialmente formada, con sólo el arco vertebral presente; Las costillas fusionadas bilaterales y los márgenes irregulares del sacro y las vértebras caudales se evaluaron como anomalías hipoplásicas y displasias congénitas. La articulación sacroilíaca derecha separada puede haber sido atribuible a la displasia sacra que causa luxación de la articulación SI. La baja densidad ósea general observada puede deberse a la descomposición del hueso post mortem o al crecimiento anormal del feto en forma de hipoplasia de la médula ósea. Las brechas y la fisis observadas en las vértebras y las extremidades se consideran normales en un feto no desarrollado.

Análisis genético

Nuestro proceso de genotipado fue el siguiente. Primero, los tejidos musculares del ternero de ganado lechero Holstein con SR, que se habían almacenado en un congelador profundo (-78 ° C), se descongelaron, lavaron, picaron y luego se colocaron en 600 μl de solución de lisis de núcleos. En segundo lugar, el ADN genómico total se extrajo utilizando un kit de purificación de ADN genómico Wizard (Promega, Madison, WI, EUA), siguiendo las instrucciones del fabricante. Posteriormente, la concentración y pureza de ADN se midieron utilizando un espectrofotómetro NanoDrop 1000 (Thermo Fisher Scientific, Wilmington, DE, EUA). Finalmente, las muestras de ADN genómico se genotiparon utilizando un chip SNP Hanwoo personalizado de 50K (Illumina, Corea del Sur) que involucró 58,990 SNP. Además, obtuvimos datos personalizados de 50K Hanwoo SNP-Chip de 1,142 bovinos lecheros Holstein de la División de Cría y Genética Animal del Instituto Nacional de Ciencia Animal (NIAS); estos datos se utilizaron para confirmar el genotipo del ganado lechero Holstein normal como grupo control para la comparación con el caso de RS.

Obtuvimos información detallada, incluidos los genotipos de trastornos genéticos en bovinos, de la base de datos Online Mendelian Inheritance in Animals (OMIA). Posteriormente, resumimos los datos sobre 32 trastornos genéticos que eran comunes entre la base de datos OMIA y los datos personalizados de 50K Hanwoo SNP-Chip (Tabla 1). Además, identificamos los datos de SNP-Chip para SR en terneros de ganado lechero Holstein. Como resultado, se identificó un genotipo homocigoto recesivo (A / A) para el aborto debido a un haplotipo HH1 [Chip ID: ilmnseq_rs448942533-148_B_F_2604252564, factor activador del péptido de apoptosis 1 (APAF1)], que se ha informado como un gen letal para el ganado, y se identificaron genotipos homocigotos dominantes para otros trastornos genéticos. Además, el aborto debido al genotipo haplotipo HH1 se identificó de la siguiente manera entre los 1.142 bovinos lecheros normales de Holstein: 1.108 homocigotos dominantes (normales, G/G), 30 heterocigotos (portadores, G/A) y 4 sin información de genotipo (./.). Las frecuencias alélicas G y A fueron 98,33% y 1,31%, respectivamente (Figura 3). Este resultado confirmó que la frecuencia del alelo A del genotipo haplotipo HH1 se está reduciendo a través de la selección en el ganado lechero Holstein criado en el NIAS, y el aborto causado por el haplotipo HH1 también se está reduciendo.

Tabla 1. Resumen del genotipo personalizado 50 k Hanwoo SNP-Chip del ternero schistosomus reflexus (SR) en ganado lechero Holstein utilizando trastornos hereditarios del ganado de la base de datos OMIA.

Figura 3. Gráfico circular que ilustra el genotipo y la frecuencia alélica utilizando datos de SNP-Chip de 1.142 bovinos lecheros Holstein. (A) Frecuencia del genotipo (G/G, A/G,./.); (B) frecuencia alélica (G, A,.).

Discusión

La mayoría de los trabajos publicados han informado que la RS, que ocurre principalmente en el ganado, se diagnostica a través de la necropsia. Además, se han reportado estudios sobre RS en diversas especies ganaderas (bovinos, ovinos, caprinos, porcinos, perros, gatos, burros, tortugas, etc.). Sin embargo, aún no se han informado estudios sobre formas de prevenir el trastorno de la RS y proporcionar un tratamiento oportuno a la madre embarazada. Cuando la RS en un ternero se diagnostica temprano, la tracción, la embriotomía y la cesárea se utilizan para tratar a la madre embarazada. Sin embargo, en casos de diagnóstico tardío de SR o terneros enfisematosos descompuestos, hay casos en los que la madre muere debido a un mal pronóstico. Por lo tanto, para prevenir la muerte de las presas, se necesitan métodos para el diagnóstico precoz de la RS.

Se ha informado que HH1, un haplotipo en el cromosoma 5, disminuye las tasas de concepción y aumenta las tasas de aborto en el ganado lechero Holstein; este haplotipo fue identificado por VanRaden et al. a través del genotipado de SNP de alta densidad (15). También se ha informado que el haplotipo HH1 se originó a partir de un solo padre nacido temprano en la cría de animales avanzados hace más de 50 años (16). Además, este haplotipo HH1 portado por el padre se identificó como una mutación stop-gain (sin sentido) en el gen APAF1. El gen APAF1 es una molécula esencial en la cascada de apoptosis mediada por el citocromo c y ha sido directamente implicado en trastornos del desarrollo y neurodegenerativos. Se ha encontrado que los embriones con estos genes homocigotos mueren a los 16,5 días de desarrollo (17).

En este estudio, descubrimos que la mutación del haplotipo HH1, que ha causado aproximadamente 525,000 abortos espontáneos en todo el mundo durante los últimos 35 años, causando pérdidas de aproximadamente $ 420 millones durante el mismo período (17), también está mutada en el trastorno genético de SR. Estudios previos en ganado lechero Holstein han reportado diagnósticos a través de métodos patológicos para terneros sospechosos de tener RS. Sin embargo, con base en nuestros resultados, recomendamos diagnosticar el trastorno genético de la RS en el feto desde el principio y, al mismo tiempo, retirar rápidamente al feto de la madre embarazada utilizando métodos como tracción, embriotomía y cesárea. Además, se debe prestar más atención al tratamiento de la presa. Finalmente, creemos que, al seleccionar contra los alelos nocivos que causan RS y aborto a través de esquemas sistemáticos de cría, el daño a las granjas ganaderas puede reducirse al reducir la frecuencia de portadores en la generación parental.

Conclusión

Este estudio tuvo como objetivo identificar los síntomas patológicos y las mutaciones genéticas asociadas con el trastorno genético de la RS, que ocurre comúnmente en el ganado. Con este fin, se identificaron mutaciones genéticas utilizando datos de SNP-Chip y síntomas patológicos de casos de RS en ganado lechero Holstein en Corea. Como resultado, se identificó un alelo recesivo (A/A) en HH1, previamente reportado en la base de datos OMIA como un gen letal que causa aborto en el ganado lechero Holstein. Si se observan casos adicionales de RS en Corea en el futuro, identificaremos mutaciones genéticas en todo el genoma utilizando datos de resecuenciación y SNP-Chip.

Declaración de disponibilidad de datos

Las contribuciones originales presentadas en el estudio se incluyen en el artículo, las consultas adicionales pueden dirigirse al autor correspondiente.

Declaración ética

Este estudio es solo un caso de campo, no los experimentos con animales con infección. Se obtuvo el consentimiento informado por escrito de los propietarios para la participación de sus animales en este estudio. Se obtuvo el consentimiento informado por escrito del participante/paciente (s) para la publicación de este informe de caso.

Contribuciones del autor

WP y KL diseñaron y realizaron la investigación, analizaron los datos y escribieron el manuscrito. CD y JL proporcionaron y analizaron los datos de SNP-Chip. JK trabajó en el examen patológico. HJ y TL trabajaron en el examen de cromatografía y el diagnóstico por imágenes. K-CL proporcionó comentarios técnicos sobre el diagnóstico por imágenes. KL manejó asuntos técnicos para patología e imágenes. H-HC y DL interpretaron los resultados y finalizaron el manuscrito. Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.

Financiación

Este estudio se llevó a cabo con el apoyo del Programa de Becas RDA 2022 del NIAS y el Programa de Investigación Cooperativa para el Desarrollo de Ciencia y Tecnología Agrícola [Proyecto No. PJ014826, Identificación de factores genéticos y biomarcadores asociados con el embarazo de ganado coreano (Hanwoo)], Administración de Desarrollo Rural, República de Corea.

Conflicto de intereses

Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de cualquier relación comercial o financiera que pudiera interpretarse como un posible conflicto de intereses.

Nota del editor

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Referencias