مقدمه

هرسال، بالغ بر7000 گاو نرآزمون نتاج شده درسرتاسردنيا معرفي مي‌شود، كه تقريبا هزينه هرگاو حدود30000 دلار مي‌باشد و درنهايت به ازاي هرسال 200 ميليون دلار هزينه صرف برنامه هاي آزمون نتاج مي‌شود. درآزمون نتاج، نرهاي جواني كه از نرها و ماده‌هاي با ارزش اصلاحي بالا حاصل شده‌اند، براساس عملكرد 50 الی 100 راس از دخترانشان آزمون مي‌گردند. براي تاييد كانديداها در آزمون نتاج 5 الی6 سال زمان صرف مي‌شود و تنها 10% از نرهاي آزمون شده دريك برنامه اصلاحي انتخاب نهايي مي‌شوند. انتخاب براساس فنوتيپ به دليل آثاري كه عوامل محيطي روي صفت اندازه گيري‌شده دارند و نيز توارث صفات چندژني، اثرمتقابل بين ژن‌ها دريك لوكوس (غلبه) و بين لوكوس‌هاي مختلف (اپيستازي)، با كاهش سودمندي روبروست. درحال حاضر، كاربرد تكنيك‌هاي آماري همچون BLUP امكان جداسازی اثرات محيطي از ژنتيكي را فراهم و در برنامه هاي اصلاحي بسيار سودمند واقع شده‌اند. با این وجود، اين روش‌ها ژنوتيپ يك فرد را ناشناخته باقي مي‌گذارند و به صورت يك جعبه سياه به آن مي نگرند. روش مناسب دراستراتژي‌هاي اصلاحي، تركيب اطلاعات حاصل از نشانگرهاي ژنتيكي با روشهاي آماري مي باشد، كه باعث افزايش دقت و كاهش فاصله نسل و نهايتاً افزايش پاسخ به انتخاب مي گرددد. امروزه دركاتالوگ‌هاي جديد انتخاب اسپرم شركت‌هاي خارجي، علاوه براطلاعات مندرج هميشگي همچون خصوصيات تيپ (قد وقامت، عمق پستان، اندازه بدن، ارتفاع پستان، نحوه استقرار پستانك‌ها، عرض لگن، رباط‌هاي نگهدارنده پستان)، صفات توليدي (ميانگين توليد شيردختران، ارزش ارثي چربي و ارزش ارثي شير) واطلاعاتي چون تعداد سلول‌هاي سوماتيك، امتياز آسان زائي، تعداد گله و تعداد دختران، به طور قابل توجهي آزمون‌هاي ژنتيك مولكولي و نتايج حاصل از بررسي احتمال وجود  نقايص ژنتيكي در اسپرم‌ گاوهاي نر پروف شده درج گرديده است. اين مقاله سعي دارد در يك بررسي اجمالي خوانندگان را با اين نقايص و بيماري‌هاي ژنتيكي آشنا سازد و همچنين نحوه كدگذاري آنها در كاتالوگ‌هاي معرفي اسپرم را نشان دهد.

 

1-ژنوتيپ كاپاكازئين Kappa casein یا K-casein

كاپاكازئين يكي ازمهم‌ترين پروتئين‌هاي شير با 169 اسيد آمينه و وزن مولكولي 19800دالتون مي‌باشد. مقدار پنير توليدي دركارخانجات به طورمستقيم به خصوصيات كاپاكازئين شير بستگي دارد. در واقع، مايه پنير (Rennet) فقط كاپاكازئين را سوبسترا قرارمي‌دهد و آن را به دو قسمت (يك بخش كوچك كه 5% كازئين اوليه را دارد و يك بخش بزرگتر كه پاراكاپاكازئين است) تقسيم مي‌كند. پاراكاپاکازئين حاصل از عمل مايه پنير در برابر يون كلسيم حساس بوده و رسوب مي كند. تجزيه كاپاكازئين باعث به‌هم خوردن تعادل بارهاي الكتريكي شده و به دنبال آن مهاجرت كازئين به فاز محلول عامل اصلي و ضروري براي منعقد شدن شير است.

شناسائي جهش‌هاي موجود در ژن كاپاكازئين كه داراي 5 اگزون مي‌باشد، با تكنيك PCR-RFLP امكان پذيرمي‌باشد. آللB  ژن كاپاكازئين كه حاصل جهش نقطه‌اي سيتوزين به جاي تيمين در اگزون چهار مي‌باشد، موجب بالا رفتن راندمان تبديل شير به پنيرمي شود. اين امر باعث گرديده كه دامداراني كه شير تولیدی را براي كارخانجات پنيرسازي می‌فرستند، می‌توانند از اسپرم‌هاي با ژنوتيپ BB يا AB استفاده نمايند تا فراواني اين آلل را درگله‌ها بالا برده و به مرور زمان فراوانی نسبی این ژنوتيپ مفيد در گله افزايش يابد.

2-بيماري ژنتيكي BLAD

BLAD یاBovine Leucocyte Adhesion Deficiency  یک بيماري کشنده در حالت اتوزومي مغلوب است، که موجب مرگ زودرس جنين می‌شود. نشانه‌های آن شبیه بيماري‌هاي عفوني همچون اسهال گوساله و پنوموني است و تاخيردر بهبودي جراحات حاصله دارد كه متخصصین دامپزشكی را دچار اشتباه در تشخيص نموده و تجويز بي ‌مورد دارو وآنتي بيوتيك دربسياري از موارد مشاهده شده است. در اين اختلال ژنتيكي گليكو پروتئين‌هاي موجود در غشای سطحي نوتروفيل‌ها قادر به مهاجرت به محل هاي درگيربا عفونت در بدن حيوان نبوده و قدرت چسبندگي خود را به عوامل خارجي از دست داده و اختلال در سيستم ايمني ایجاد مي‌شود. عامل اين بيماري موتاسيون در ژنCD₁₈  مي باشد كه در نتيجه اين جهش نقطه‌اي آدنين به گوانين تبدیل شده و متعاقب آن در ساختمان پروتئين گلايسين در موقعيت 128 به اسید آسپارتيك تبديل مي‌شود .تشخيص اين نقص ژنتيكي با استفاده از روشPCR-RFLP و آنزيم‌هاي TaqIوHaeIII و الكتروفورز بر روي ژل اكريل‌آميد امكان پذير است. در كاتالوگ‌هاي اسپرم كدBL مخففBLAD carrier  و كد TL مخففCarrier of Blad Test Free as  مي باشد .حالت هموزيگوت مغلوب به علت مرگ زودرس جنيني قابل تعيين كد نمي باشد.

• نقص ژنتيكي کوتولگی آکوندرپلازی Achondroplasia

گوساله هاي تحت تاثير اين نقص ژنتيكي داراي ستون فقرات كوتاه، فتق مغابني، پيشاني گرد و برجسته، استخوان كام شكاف‌دار و پاهاي خيلي كوتاه مي‌باشند. ژنوتيپ هوموزيگوت اين نقص تحت عنوان Bulldog و حالت هتروزيگوت  Dexters و هموزيگوت‌هاي طبيعي Kerrys شناخته مي‌شوند. حدود يك چهارم از جنين‌هاي بولداگ بعد از مرگ در رحم مادرطي ششمين تا هشتمين ماه جنيني سقط مي‌شوند و اين عارضه با تجمع مقدار زيادي از مايع آمنيوتيك در رحم مادر پدیدار مي‌شود. حالت‌هاي مشابهی در نژادهاي جرسي و هرفورد مشاهده شده است. نحوه توارث اين عارضه به صورت نيمه غالب و براي داشتن اثر كشندگي وجود دو ژن لازم مي‌باشد. اخيراً ارتباط 68 ماركر ميكروساتلايت با بولداگ در استراليا بررسي شده است و مشخص گرديده است كه يك مضاعف شدن 4 جفت بازي با تواليGGCA  در ژن كانديد براي Bulldog عامل اصلي اين نقص مي باشد. با وجود اين كشف هنوز آزمايشگاه‌هاي فعال براي شناخت اين عارضه از افشای جزئيات PCR و مشخصات ژن مسئول و توالي آن خودداري مي‌كنند وآن را به سان يك فن معادل كيمياگري درگذشته دانسته و هزينه‌هاي زيادي براي انجام اين تست از كشورهاي ديگر مطالبه مي كنند. در هر حال، دركاتالوگ‌هاي اسپرم كدBD گاونرحاوي نقص ژنتیکی آکوندرا مشاهده مي‌شود.

تصویر شماره 1- گوساله‌ایی که دارای نقص ژنتیکی آکوندرا می‌باشد

 

4-نقص ژنتيكي چند انگشتي(Syndactyly Mulefoot)

اين عارضه به نقص در پاهاي گوساله‌هاي هلشتاين اطلاق مي‌شود و در آن معمولاً پا ها داراي دو انگشت مي باشد و عامل اين عارضه يك ژن مغلوب مي باشد و عموماً پاهاي جلویي را تحت تأثير قرار مي‌دهد. ژن مسئول چند انگشتي روی كروموزم 15 قرار گرفته و چندين ماركر مبتنی بر DNA داراي پيوستگي با اين ژن شناخته شده است. در كاتالوگ‌هاي اسپرم، MF نشان‌دهنده حیوان حامل اين ژن و كد TM براي گاوهاي نر فاقد اين نقص مي باشد.

 

تصویر شماره 2- گوساله‌ایی با نقص ژنتیکی چند انگشتی (Syndactyly Mulefoot)

5-عارضه ژنتيكي DUMPs

اين نقص اولين بار در آفريقاي جنوبي در گله هاي تحت پوشش تلقيح مصنوعي مشاهده گرديد كه هنوز در اين گله ها مي‌توان نتاج حاوي اين نقص را مشاهده نمود. DUMPs  از عبارتDificiency Uridine Monophate Sythatse مشتق شده است. در گاو حداقل 20000 آنزيم متفاوت كشف شده است كه فرایندهایی مانند رشد، حركت، شيردهي، توليدمثل و ساير فرآيندهاي بيولوژيك را امكان‌پذير مي‌سازد. اختلال در هر يك از اين آنزيم‌ها باعث ايجاد بیماری و مشکل در گاوهاي شيرده مي‌گردد. بيش از 200 اختلال آنزيمي در انسان منشأ ژنتيكي داشته كه 7 نوع آن به طور شايع درگاو ديده شده است. يكي از اين موارد كه اخيراً توجه دانشمندان را به خود جلب نموده است DUMPs مي‌باشد. اين بیماری يك نقص ژنتيكي درگاوهاي هلشتاين مي‌باشد و اختلالي است كه در آنزيم یوريدين مونوفسفات سنتتاز رخ مي‌دهد. اين آنزيم در همه سلول‌هاي بدن يافت مي شود.

UMPs آنزيم مسئول تبديل یورتيك اسيد به یوريدين مونوفسفات UMP است، كه براي تشكيل بازهاي پيريميدنی ضروري مي‌باشد. اين آنزيم دو سيستم آنزيمي را كنترل مي كند: آنزيم اول یورتيك فسفوريبوزيل ترانسفراز و ديگري یورتيك مونو فسفات دكربوكسيلاز مي‌باشد. اين دو آنزيم مراحل نهایي ساخت پيريميدن‌ها را كنترل می‌کنند. ازآن‌جا كه پيريميدن‌ها اجزای ضروري و اساسي سنتز اسيدهاي نوكلئيك هستند، نقص در سنتز اين آنزيم‌ها مي‌تواند سنتز پيريميدن را متوقف سازد. اين نقص ژنتيكي به صورت يك صفت اتوزومي مغلوب همانند بيماري چند انگشتي انتقال مي‌يابد. در هنگام تلاقي يك فرد نرمال با يك فرد حامل، بدون توجه به جنسيت نتاج، نيمي از نتاج طبيعي و نيمي ديگر حامل اين نقص خواهند بود. اگر دو گاو حامل ژن با هم تلاقي يابند، پيش بيني می‌شود يك چهارم نتاج نرمال و يك دوم ناقل و يك چهارم هموزيگوت مغلوب شوند. جنين‌هاي هموزيگوت از لحاظ اين بيماري به صورت نارس متولد شده و عمدتاً هنگام تولد با جنين مرده همراه‌ هستند. درنتيجه هزينه زيادي جهت تلقيح متعدد و فاصله گوساله زائي طولاني تر از حد معمول در گله در اثر این نقص ژنتیکی قابل انتظار است. اين عارضه مختص گاوهاي هلشتاين است و در نژادهاي ديگر مشاهده آن تقريباً بعيد به نظر مي‌رسد.

از لحاظ تفاوت‌هاي فنوتيپي هيچ تفاوتي از لحاظ وزن تولد، اندازه بدن و رشد بين دام حامل ژن این عارضه با دام نرمال وجود ندارد. تنها تست PCR متمايز كننده گاو حامل از گاوهاي سالم مي‌باشد. وقتي گاونر سالم با ماده حامل در دومين شيردهي يا شيردهي هاي بعدي تلاقي مي‌يابد، فاصله گوساله زائي 37 روز طولاني‌تر از گاوهاي ماده سالم هم گله‌اي مي‌شود و در اولين شيردهي ماده‌هاي حامل اين نقص داري فاصله گوساله زائي با 23 روز كوتاه‌تر از هم گله‌هاي سالم مي‌شوند. اين عارضه را نمي‌توان عهده دار و مسئول تمام مسایل و مشكلات مربوط به توليد مثل دانست، اما بي‌شك يكي از اصلي‌ترين علت‌هاي اختلات توليد مثلي محسوب مي‌شود. از لحاظ توليد شير گاوهاي ماده حامل اين نقص داري توليد شير طبيعي مي‌باشند. با این‌وجود، از لحاظ تركيبات شير در گاوهاي حامل، مقدار اسيد یورتيك بيشتر از حد طبيعي مي‌باشد و ميزان اين آنزيم در گاوهای حامل نصف گاوهاي سالم مي‌باشد. اين نقص ژنتيكي در گاوهاي هلشتاين باعث تأخير در فحلي متعاقب تلقيح و در نتيجه تولد زودرس و مرگ جنين و سنتز ناكافي ريبونوكلئوتيدها در جنين درحال رشد مي شود. جهش مرتبط با اين عارضه در ژن UMPs شناخته شده است، كه باعث ايجاد يك كدون توقف در پروتئين نابالغ ايجاد كننده اين آنزيم مي‌شود. اين موتاسيون از طريقPCR-RFLP و آنزيمAvaI  در كدون 405 و پاليندروم gtca و جايگزيني سيتوزين به جاي تيمين قابل تشخيص مي‌باشد. در كاتالوگ‌هاي انتخاب اسپرم، كد DP ناقلين اين عارضه و كد TD گاوهاي نر فاقد اين عارضه را نشان مي‌دهد.

 

6-بيماري ژنتيكي CVM یا Complex Vertebral Malformation

جديدترين عارضه ژنتيكي در گاوهاي هلشتاين كه در سال 2000 توسط دانشمندان دانماركي تشخيص و گزارش شد CVM مي باشد. اين بيماري عامل سقط و مرگ وميرجنين و زايمان گوساله مرده مي‌باشد. در اين عارضه معمولا گوساله مرده 1-2 هفته زودتر از موعد و همراه با اختلالاتي همچون پاهاي بد شكل و گردن كوچك‌تر از حد طبيعي متولد مي‌شود. در حال حاضر، اين نقص ژنتيكی در گاوهاي هلشتاين گزارش شده و در نژادهاي ديگر گزارش نشده است. هنوز اين نقص ژنتيكي در بسياري از گاوهاي پروف شده در جهان آزمون نشده است. بسياري از گاوهاي نر حامل الل نامطلوب اين ژن همزمان حاوي ژن‌هاي متعدد ديگري هستند كه اثر مثبتی روي توليد شير و درصد تركيبات شير و ساير صفات كليدي دارد. به بیان ديگر، اين ژن معيوب همبستگي مثبت با ژن‌هاي مسئول صفات توليدي دارد. گاوهای حامل ژن CVM به‌طور معني داري وضعیت بازگشت به فحلي و نياز به سرويس دهي مجدد مناسب‌تری نشان مي‌دهند. گزارش شده كه 260-300 روز بعد از اولين تلقيح 83% جنين‌هاي حاوي ژنوتيپ مبتلا به CVM قبل از تولد به طور معني داري سقط مي‌شوند. لذا احتمال ذبح گاوهاي ماده مبتلا به اين عارضه به دلیل مرده‌زایی متعدد بالاست. هنوز كشور دانمارك جزئيات اين تست و حتي نام ژن عهده دار اين عارضه را فاش نساخته است. اخيرا كاتالوگ‌هاي مربوط به شركت Semex كانادا گاوهای عاري از اين عارضه را با كد TV و ناقلين را با كدCV  نشان داده است.

 

تصویر شماره 3- نقص ژنتیکیCVM

جدول شماره 1 – لیست اسامی برخی از گاوهایی که ناقل CVM نیستند.

Abruzzi-RF	Donjuan	Lake John	Saratoga	Addison
Dustin	Lars 43	Sinatra	Sinatra	Amarillo
Eros 68	Laurenzo	Slogan	Archibald	Eros 94
Lexus	Sparta-RF	Bea Sheik	Eshof 1	LF Ceasar
LF Ceasar	Spirando	Spirando	Beautiful-R	Fari Wayne
Lima-R	Stadel-R	Stadel-R	Bernard	Ferdinand-R
Linde Alfred	Stallone-R	Bertrand	Festival	Linde Valiant 2
Stefano	Bloke	Flash	Lord Bailey	Sugar-R
Boppe	Galazon	Luxemburg	Sunny Boy	Bos Heart
George-R	Major	Super Rocket	Car. Amos	Geremjo
Marker	Swamo Jewel	Cash	Gladstone	Match 2-R
Swinger	Cashflow	Meadow	Grandprix	Meadow
Tiede 21	Cassius-R	Graton	Melchior	Topkid
Cello	Hamer	Nordkap	Tulip-R	Celsius
Herald	Novalis	Valdez	Chrissy	Hodges
Omar	Valentein 3	Clever 4	Hokes	Renovist S 11
Hudson	Wallace	Coba Boy	Webster	White Wonder-R
Yava-RF	Dakota-R	Redford-R	Imanuel	Proud

 

 

جدول شماره 2- لیست برخی از گاوهایی که ناقل CVM هستند.

Aldo   Jabot   Red Star-R   Apollo   Jimtown   Rocker   Bentley   Jonald   Royal   Bobstar 50   Labelle   Russel   Bongo   Largo   Sierra   Boudewijn   Lava   Simon   Crosby   Lord Lily   Sneeky   Dacca   Maistein   Spiceman   Glandorf   Marconi   Tornedo   Glorybox   Osmond

 

7. نتیجه گیری

 

نقايض ژنتيكی اشاره شده تنها نقايص موجود در گاوهاي هلشتاين نبوده و روش‌هاي مبتني بر ژنتيك مولكولي درحال توسعه وگسترش مي‌باشد. طبق گزارش‌ شرکت نهاده‌هاي دامي جاهد كه عهده دار واردات اسپرم و معرفي گاوهاي پروف شده توليد داخل مي باشد، از سال 69 تا سال 96 حدود 58 گاو پروف شده داخلي جهت توليد اسپرم كانديد شده و 598478 دوز اسپرم از خارج وارد شده است. با توجه به اين‌كه اكثر جزئيات تشخيص بيماري‌هاي ژنتيكي از سوي كشورهاي توليد كننده اسپرم محرمانه مانده است، احتمال ورود اين نقايص به كشور دور از ذهن نیست. اميد است كه مرکز اصلاح نژاد كشور در جهت شناسائي و حذف اين نقايص ژنتيكي گام‌هاي اساسي و مثبتي بردارد. به‌طور کلی، داشتن یک شناخت کلی از بیماری‌های ژنتیکی گاو‌ها برای هر پرورش دهنده‌ای ضروری است. در نتیجه، برای ارتقای بهداشت و تولید پایدار در صنعت دامپروری، همیشه باید برای هر مشکلی آماده بود. این شناخت می‌تواند در تشخیص زودهنگام و جلوگیری از گسترش بیماری‌ها تأثیرگذار باشد. بهبود این جنبه‌ها نه تنها به بهبود وضعیت سلامت گله کمک می‌کند، بلکه به بهره‌وری و سودآوری بخش دامداری نیز کمک خواهد کرد.

Reference

 

1. Adnane M, Kelly P, Chapwanya A, Meade KG, O’Farrelly C. Improved detection of biomarkers in cervico-vaginal mucus (CVM) from postpartum cattle. BMC Veterinary Research. 2018 Dec;14:1-6.
2. Dalton JC, Nadir S, Bame JH, Noftsinger M, Nebel RL, Saacke RG. Effect of time of insemination on number of accessory sperm, fertilization rate, and embryo quality in nonlactating dairy cattle. Journal of Dairy Science. 2001 Nov 1;84(11):2413-8.
3. Seidel Jr GE. Update on sexed semen technology in cattle. Animal. 2014 May;8(s1):160-4.
4. Schwenger B, Schöber S, Simon D. DUMPS cattle carry a point mutation in the uridine monophosphate synthase gene. Genomics. 1993 Apr 1;16(1):241-4.
5. Malher X, Beaudeau F, Philipot JM. Effects of sire and dam genotype for complex vertebral malformation (CVM) on risk of return-to-service in Holstein dairy cows and heifers. Theriogenology. 2006 Apr 1;65(6):1215-25.
6. Martynov NA, Zaitseva OS, Sokolova OV, Zubareva VD. ANALYSIS OF THE FREQUENCY OF DISTRIBUTION OF CVM, BY BLAD IN CATTLE POPULATIONS. ИННОВАЦИИ И ПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ.:119.
7. Türkmen D, Demir E, Bilginer Ü, Karslı T. Investigation of Some Autosomal Recessive Inherited Diseases (BLAD, DUMPS, CVM, and FXID) in Holstein Cattle. Livestock Studies. 2023;63(2):87-91.