Et af de mest morfologiske karakteristiske træk ved Aussien, er at haleløshed forekommer helt naturligt. Da halekupering er forbudt ved lov i Danmark samt flere øvrige europæiske lande, er de hunde vi ser her hjemme uden hale altså født sådan.
Halelængden på en Aussie kan variere fra fuld hale, over 3/4 længde, ½ længde, 1/4 længde, små stumpe til komplet haleløsehed. I "fagsprog" kaldes stumphale for NBT, som kommer af det engelske Natural Bobtail.
Stumphale er en arveligt faktor og opstår pga. indvirkninger fra et særligt gen. Parre man en stumphalet hund med en hund som har fuld hale, vil ca. halvdelen af hvalpene fødes med stumphale af forskellig længde.
Der er desværre ingen mulighed for at forudsige eller selektere for en bestemt stumphale længde. Lange haler vil dog altid optræde i hvert kuld, også selv om man parre to helt haleløse hunde med hinanden. Ligeledes kan man, om end der er meget sjældent, komme ud for, at stumphalede hvalpe fødes i et kuld mellem to langhalede hunde.
Den korte stumphale er et særdeles attraktivt træk ved Aussien, så attraktivt at flere opdrætter desværre prøver at negligere at stumphale, kan medfører risiko rent avlsmæssigt.
Fakta er at parring mellem to stumphalede hunde, uanset længden af halen, er noget man bør tænke over to gange, og det kan i den forbindelse nævnes at det faktisk ikke er påskønnet lovmæssigt i Tyskland. Grunden hertil er at en sådan parring resultere i at godt 25 % af hvalpene dør i fostertilstanden og bliver reabsorberet af moderen. Enkelte af disse hvalpe kan, selvom det er uhyre sjældent, overleve til fødslen. De vil da altid være dødfødte eller dø inden for kort tid, og vil vise svære defekter som deformt skelet, manglende anus og decideret huller i kroppen pga. manglende væv.
Det synes også at stumphale tilsyneladende kan øge risikoen noget for skæv hale og evt. ryg, ligesom der er i Europa ses en svag tendens til at spondylose forekommer hyppigere hos hunde født med stumphale end hunde med lang hale.
Skal jeg så være bekymret for at købe en hund med stumphale?
Slet ikke :o) ... evt. forandringer hos stumphalede hunde er kun meget sjældent af et omfang som vil forårsage gener for hunden. NBT problematikken er primært et opdrætter-relateret spørgsmål, hvilket du kan læse mere om herunder.
Arvelighed
Stumphale skyldes en mutationen i et overordentlig vigtigt gen beliggende i T locus. Genet kaldes deraf for T gen eller Brachyury (T står for tail - hale). T genets genprodukt, T protein, er ansvarlig for aktivering af de gener, som i fostertilstanden er med til at danne hvalpens bagkrop. Den muterede allel opstår som en deletion (tab af) hele eller dele af den kodende del af T genet og betegnes som T. Da den kodende del mangler, vil denne allel altså ikke være i stand til, at danne noget eller kun dele af vildttypens genprodukt.
For at hvalpen kan gennemgå en normal udvikling af bagkroppens strukturer, behøver den dobbelt dosis af T proteinet; den skal altså med andre ord være homozygot for vildtype allel (++). Embryoer der er heterozygote for denne mutation (T+), er kun i stand til at danne halvdelen af det nødvendige T protein. De kan derfor ikke fuldføre udviklingen af det yderste af deres bagkrop (halen) og fødes deraf med stumphale. Homozygoter (TT) derimod danner slet ikke noget eller kun en smule funktionelt T protein og kan derfor ikke aktivere de gener, som er nødvendig for dannelsen af bagkroppen. Sådanne hvalpe vil udviser svære defekter i bagkroppen (som helt kan mangle) og dør gerne ca. midt vejs i fostertilstanden, hvorefter de bliver reabsorberet af moderen. Undertiden kan det observeres, at hvalpe fødes med svære skader som spino bilfaldi, manglende anus og decideret huller i kroppen pga. manglende væv. Disse hvalpe er dødfødte eller dør kort tid efter fødslen.
Disse to alleler udviser et særligt dominans forhold kaldet ufuldstændig dominans. Ved denne type nedarving vil den heterozygote fænotype udgøre et intermediære mellem de to homozygote karakterer. Det betyder at godt 50 % af hvalpene i et kuld mellem en stumphale og en normal halet hund, teoretisk set skulle fødes med stumphaler af forskellig længder. Det er også blevet bekræftet ved indsamling af data.
I et kuld mellem to stumphalede skulle, der teoretisk set fødes 50 % stumphalede hvalpe, 25 % med normale haler og 25 % af hvalpene skulle dø i moderens liv eller blive født med svære skader. Endnu eksistere der ikke nok data fra parringer mellem 2 stumphalede individer, til at der kan konkluderes på dette, men det tyder på at andelen af stumphalede er mindre end 50 %. Dette kan meget vel hænge sammen med den faktor, at dødeligheden blandt de nyfødte hvalpe fra en sådan parring stiger (se nærmere herom i afsnittet herunder).
Det er ikke kun homozygoterne som udviser fænotypiske forandringer i fostertilstanden, heterozygoterne synes også at udvise visse karakterer, der afviger fra vildttype. Som lige beskrevet er de ikke i stand til at fuldføre akseudvikling og fødes deraf med en hale kortere end normalt. Derudover vil de i udvise større eller mindre grad af anormaliteter i lænde-, bækken- og/eller haleregionen: Nervesystemet kan udvise anormaliteter i forhold til vildtypen, bækkenhvivlerne kan under tiden udvise anormaliteter som forkalkninger og i sjældne tilfælde sammenvoksninger, man kan til tider observer at hunden er skæv ned gennem dens akse, særligt i halen og hunden kan i sjældne tilfælde udvise problemer i anal området. Det skal dog pointeres, at det er meget sjældent, for det første at observere abnormaliteter som kan ses med det blotte øje og røntgen og for det andet, at man kan observere at evt. abnormaliteter forekommer i en grad, som er til gene for hunden. Til sidst vil halen vil ofte være tyndere nær hale-sammensnøringen og de terminale segmenter i halen vil være mindre. Dette kan, hvis man er erfarende nok, mærkes som en knop yderst på halen. En pudsig træk ved den naturlige stumphale, er at hunden ofte danner for meget skind nær hale-sammnsnøringen, og at dette kan ses som en løs hudfold.
Længden af stumphale er oftest yderst variabel i kuldene, hvilket kunne tyde på at T locus er under indflydelse af en eller flere regulator gener. Når der i ovenstående er skrevet stumphale, så menes det også at hunden er i besiddelse af en lille hale stump. Hvalpe som fødes helt uden hale, er muligvis genetisk set lidt forskellig fra de stumphalede. For at hunden kan fødes helt uden hale, kræver det indflydelse af endnu en faktor, kaldet t. Hvis t udtrykkes sammen med T (Tt), vil individet i stedet for en korthale, fødes helt uden hale. Det pudsige ved t er, at individer, som er heterozygote eller homozygote for denne allel (t+ eller tt), ikke udviser nogen fænotype-forskel fra vildtype. t har altså ingen fænotype i sig selv, men forstærker den fænotype, som T udtrykker.
Til sidst. For at gøre det hele endnu mere besværligt, så findes der sandsynligvis mindst en allel fra et andet loci, som fuldstændig normalisere fænotypen hos et ellers genetisk stumphale individ, dvs. den ophæver fuldstændigt virkningen af T. Sådanne individer vil da optræde med en normal hale, men kan altså give stumphale videre til deres afkom.
T genet diskuteres yderligere i afsnittet herunder.
Stumphale undersøgelserne
Stumphale er naturlig forekommende hos flere hunderacer. Først for ganske nyligt har man fået viden om det gen/de gener som forårsager stumphale hos hunde, men pga. både etiske og morale dilemma omkring forsøg med hunde, er viden om de morfologiske konsekvenser heraf stadig yderst begrænset.
Pga. den manglende viden har der en årrække eksisteret en hektisk debat blandt opdrættere mv. om konsekvenserne af NBT og parring mellem NBT individer.
Der er lavet et par undersøgelse af NBT og evt. problemer hos henholdsvis Aussien og hos Corgien (link nederst på siden). Begge konkludere at det ikke giver øget risiko hos stumphalede individer. Mange opdrættere referere derfor til disse undersøgelser for at retfærdiggøre parring mellem to NBT individer.
Jeg synes det er utrolig prisværdigt at der er nogen som har taget initiativ til disse undersøgelse, men undersøgelser er desværre påhæftet en del fejl der påvirker undersøgelsernes troværdighed og deraf anvendelighed.
Corgi undersøgelsen
Denne undersøgelse fandt sted i start 90'erne i samarbejde med den norske Corgi klub. Kort fortalt røntgen fotograferede man voksne stumphalede individer af racen for at bevise/afkræfte om NBT øger risikoen for ryg anormaliteter.
Umiddelbart synes der ikke at kunne registres andre abnormaliteter end forkalkninger mv. forårsaget af andre årsager. Den generelle konklusion blev således udledt, at individer med naturligt forekommende stumphale, ikke udviste nogle abnormaliteter. Mange tolkede derfor dette resultat som, at genet der forårsager haleløshed hos Corgis, deraf må være et andet end hos musene, hvor abnormaliteter er blevet registreret.
Videnskabeligt er der dog et par problemer med denne undersøgelse. For det første er datamaterialet kraftig biased af at man ikke oplyser forældredyrenes halestatus. Halestatus hos forældrene er af yderst vigtighed, hvis man ønsker at kende konsekvensen af NBT x NBT parringer i forhold til NBT x normal hale. Man byrde derfor have opdelt datamaterialet i mindst 3 grupper, som blev undersøgt hver gruppe for sig og derefter drage sammenligninger mellem disse grupper. Undersøgelsen bør mindst bestå af
1) en kontrol gruppe som indbefatter hunde efter langhalede forældre
2) en testgruppe som indbefatter hunde efter en langhalet og en korthalet forælder
3) en testgruppe som indbefatter hunde efter korthalet forældre.
For det andet så blev der faktisk konstateret en væsentlig højere hvalpedødeligheden (20%) ved fødslen i NBT x NBT parringer sammenlignet med NBT x langhalet og ikke mindst langhalet x langhalet parringer.
En sideløbende indsamling af data over kuldstørrelsen hos Corgi fra 1986/1989 samt 1996/1997 (Sverige/Norge) viste ligeledes, at dødeligheden hos nyfødte hvalpe steg fra 10% i en krydsning mellem lang hale x lang hale, til 14% mellem lang x NBT og optil 34 % i en NBT x NBT krydsning. NBT andelen hos de nyfødte hvalpe faldt ligeledes fra knap 52% i lang hale x NBT krydsninger til 34% hos NBT X NBT krydsninger. Der er således en kraftig indikation på dels at dødeligheden hos nyfødte hvalpe steg ved parring mellem NBT individer samt at der sker en reduktion inden fødslen.
Datamaterialet er derudover kraftig biased af at man i undersøgelse kun ser efter anormaliteter der kun kan observeres på røntgen samt at kun voksne dyr inddrages i undersøgelsen. Hvis man skal have et mere fyldestgørende indblik i skelet abnormaliteter hos NBT individer bør de dødfødte hvalpe indgå i undersøgelsen på lige fod med de levedygtige hunde, dvs. at man bør røntgenfotografere alle hvalpe ved fødslen. Derudover har forsøg med mus rigtig nok vist fænotypiske forandringer i den caudale, sacrale og lumbare dele hos hetezygoter, men disse var langt oftest af en karakter, som ikke ville kunne observeres på røntgen (forandringer i chorda, anormal nervation mv.); der blev kun til tider påvist anormaliteter i de scarale vertebra. Røntgenundersøgelse af voksne hetezygote mus vil deraf kun påvise et meget lille procentvis af de mulige anormaliteter. Hvis vi skal have et fuldest gørende indblik i konsekvenserne af NBT hos hunden, bør vi derfor udføre forsøg over samme model som musene, dvs. dissektion af embryoer fra forskellige udviklingsstadier. Dette er f.eks. gjort hos Manx katten. Jeg er dog klar over at dette etisk ikke er muligt hos hunden. Hos både mus og Manx er det fundet at de dødfødte unge kunne udvise abnormaliteter i skelet, indre organer og nervesystemet. For at få større viden om NBTs effekt hos hunden, bør de dødfødte deraf udover som sagt røntgen derfor også undersøges for spina bifadi, abnormaliteter i nervesystem mv.
Man konstaterede i undersøgelsen at NBT nedarves dominant hos Cardigans, men da NBT ikke kan renavles giver det en kraftig indikation af at homozygoterne ikke er tilstede som leve dygtige individer i populationen. Dette give igen en kraftig indikation på at disse individer dør et sted mellem implantationen i livmoderen og den reproduktive alder. Kun dissektion af embryoer fra forskellige udviklingsstadier kan give os et mere fyldestgørende indblik i hvad der sker med homozygoterne.
Amerikansk NBT undersøgelse hos Australian Shepherd
Ca. 10 år senere end Corgi undersøgelsen tog en amerikansk opdrætter initiativ til en undersøgelser af NBT problematikken hos Aussien. 76 kuld blev registreret, hvor af ingen hvalpe viste tegn på anormaliteter i form af fusioner mv., dog blev der registreret 3 tilfælde af manglende anus (alle hos NBT individer) samt 14 haleknæk (11 hos NBT individer). Der blev ligeledes undersøgt om kuldstørrelsen samt dødeligheden i parringer mellem to NBT individer var mindre end i kombinationer hvor mindst en forældre havde lang hale.
Resultatet viste at kuld str. på NBT x NBT krydsninger var noget lavere end hvor mindst en forældre havde lang hale (6 kontra 7,2-7,4 hvalpe), mens overlevelsesraten til 8 ugersalderen kun faldt 4-7 % (henholdsvis sammenlignet med lang x lang og lang x NBT krydsning).
Den generelle konklusion blev således, udledt at parringer mellem to NBT ikke øger risikoen for abnormaliteter, ligesom at mortaliteten hos hvalpe efter fødslen ikke stiger nævneværdigt.
Denne undersøgelse er desværre påhæftet rigtig mange fejl, der bevirker at den i praktisk ikke kan regnes som særlig troværdighed og deraf ikke er anvendelighed.
For det første er den baseret på frivillige indsendelse af data. Man skal udfylde et spørgeskema og vedsende billeder. Hele undersøgelsen er dermed baseret på fremmede folks troværdighed og ikke mindst hvad folk har ønsket at indsende af data. Datamaterialet vil/kan derfor være kraftigt præget af folks holdninger/velvillighed og er derfor ikke særlige videnskabeligt. Dette påpeger forfatteren dog også.
Haleknæk er som sagt den eneste registrerede form for anormaliteter som viste en større risiko ved NBT x NBT parringer sammenlignet med NBT x langhale parringer, men dette konkluderes ikke at havde nogen betydning for hvalpenes overlevelse eller almene heldbredstatus. Der er dog ikke foretaget røntgen af nogle af disse hunde. Det kunne ellers være særdeles interessant og nyttigt for at klarlægge om evt. haleknæk var associeret med skævhed længere oppe af den caudale akse.
Der blev som nævnt også registreret eksempler på ufuldstændige rectum, men der understreges kraftigt at ”imperforate anuses occurred in only 3 out of a total of 566 puppies” ligesom det kraftigt antydes at der nærmere ligger en genetisk faktor bag. Det er dog tankevækkende at det i denne undersøgelse kun forekommer hos hvalpe født med NBT.
Det er i undersøgelse derudover også op til den enkelte ejer/opdrætters evner til at vurdere om der er tale om anormaliteter hos de enkelte hvalpe, ligesom vurderingen udelukkende er baseret på øjemål, der er ikke foretaget røntgen mv. af nogle af hvalpene, ligesom der er ikke er givet oplysninger om hvalpene udover 8 ugers alderen. Der blev i undersøgelsen konkluderet af NBT ikke forårsagede abnormaliteter, men det ville her være af stor interesse at alle hvalpe – inklusiv dødfødte – blev røntgen fotograferet således at evt. anormaliteter i de scarale vertebra kunne observeres. Derudover byrde de dødfødte hvalpe, som hos corgierne, undersøges for defekter som spina bifadi mv.
Der bliver i undersøgelsen registreret en lidt lavere kuldstørrelse ved parringer mellem to NBT individer (6 kontra 7,2-7,4 hvalpe), men at ”NBT pups were just as likely to survive to eight weeks of age as full-tailed puppies.”
At se på overlevelses raten fra fødslen frem til 8 ugers alderen er yderst relevant hvis man ønsker at undersøge om individer fra NBT x NBT parringer har lavere chance for at klare sig frem til fravænning pga. af medfødte defekter rent anatomisk og/eller adfærdsmæssigt. Studier af mus giver dog ikke indikation af sådanne defekter.
Der refereres i undersøgelsen til Manx katten og de problemer som er associerede med haleløshed i denne race. Der konkluderes af det ikke kan være samme gen der forårsager haleløshed hos hundene idet lign. problemer ikke er observeret hos hunde.
Der er dog et problem med denne sammenligning. Det er korrekt at der eksistere problemer hos Manx katten og at der er problemer associeret med haleløshed i denne race. Disse problemer eksistere dog kun i forbindelse med de såkaldte rumpy katte og især hos katte født med det eftertragtede hul hvor halen skulle have siddet. Disse katte kan have anatomiske defekter/mangler og parring mellem to sådanne individer skaber store problemer for kattene. Parres rumpies med langhalet individer, rumpy riser (meget kort hale), Stumpies (kort hale) eller longies (afkortet hale) ses disse invaliderende defekter ikke. Det skal dog også pointeres at problemer hos rumpies langt fra er så hyppige som det nogle gange gøres til.
Hos Aussier er der mig bekendt observeret hvad der svare til rumpy, rumpy riser, stumpy, longy og taily – men jeg er ikke bekendt med at der er observeret det eftertragtede hul, som er det som giver problemer hos Manx katten. Vi kan derfor ikke ubetinget afvise at der er en sammenhæng. Hos mus eksistere der dog flere gener som forårsager haleløshed, så mulighed forelægger herfor. Trods genetiske analyser efterhånden er rimelig udbredt, så er der endnu ikke foretaget en genetisk sammenligning mellem kat og hund.
Initiativtageren til undersøgelsen konkludere at det gen som forårsager stumphale hos Aussien ikke er det samme som hos Corgien fordi “If the NBT gene in Australian Shepherds is the same as it is in Pembroke Welsh Corgis, which has been genetically proven to be a dominant trait (lethal homozygous in utero), it would follow that live births would be reduced to about 75% of other litters”
... Nu blev der registreret mindre kuld, men der behøves ikke nødvendigvis fødes 25% mindre hvalpe i en NBT x NBT parring. Sædvanligvis implanteret der flere fostre end der fødes, dødelighed blandt disse tidligere fostre er derfor almindelig.
Forfatteren forsætter ... “If so, it is a dominant gene; therefore, it would be expeted that two genotypically true Full-tail parents when crossed would produce only full-tail puppies. In three Full-tail x Full-tail litters reported ..., NBT pups were, however produced”. Indflydelse af regulator gener på halelængen mener forfatteren tilsyneladende ikke kan komme på tale, hvoraf der konkluderes at der ikke kan være tale om samme gener hos Corgi og Aussie.
Hos mus er det dog fundet at der findes gener som ophæve genudtrykket hos de gener der giver haleløshed, dvs. at et individ som faktisk er haleløst fremtræder med hale. Da de gener som styre haleløshed er meget fundamentale gener som findes hos alle dyr der har en rygrad, kan lignende tænkes at forekomme hos hunden. Jeg vil dog give forfatteren ret at fejlregistrering af dyrets halelængde er særdeles tænkelig.
Egen NBT undersøgelse hos Australian Shepherd
Personligt kommunike mellem undertegnede og opdrættere/aussie-ejere i USA, Canada, Finland og Danmark har vist at der eksistere stumphalede individer med abnormaliteter som manglende anus, manglende væv samt rygproblemer pga. fusioner. Således blev der i denne undersøgelsen registreret 4 hvalpe født uden rectum. Alle 4 hvalpe var født NBT. Forældrene til 3 af disse hvalpe var begge NBT (3 forskellige kuld). Forældrene til den 4. hvalp var begge født med lang hale (kuperet), men idet 3 ud af 4 hvalpe fra denne kombination, var født NBT, har der højest sandsynligt være tale om en fejlregistrering af halelængden hos den ene forældre. 1 tilfælde af spino difida blev registreret samt 1 tilfælde af manglende væv i den sacrale del. I begge tilfælde var begge forældre NBT. Derudover blev der registret knæk på halen, i et tilfælde endog multiknæk. Fusion af sacrale vertebra er ligeledes blevet registreret hos et par voksne individer i Norge og Finland. Det er derfor ikke korrekt at afvise eksistensen af problemer hos individer med NBT, som mange opdrættere ellers forsøger at gøre.
Dødeligheden hos de nyfødte hvalpe i denne undersøgelse steg fra få procent i lang x lang samt lang x NBT kombinationen til 9,5 % mellem to NBT forældre, hvilket tilnærmelsesvis er sammenligneligt med den anden undersøgelse. Andelen af hvalpe født NBT faldt dog fra 55 % i lang x NBT kombinationer til 36 % i NBT x NBT kombinationer. Dette indikere at dødelighed blandt nyfødte hvalpe født NBT stiger markant, ligesom i Corgi undersøgelsen.
Man bør dog have i mente at datamaterialet i denne undersøgelse også er yderst begrænset.
Konklussion
Genetiske undersøgelser af stumphale hos flere hunde har klarlagt at stumphale hos Corgi og Aussie ER forårsaget af det samme gen.
Undersøgelser giver også en klar indikation på at abnormaliteter kan forekomme hos stumphalede individer, specielt i krydsninger mellem to NBT individer. Der kan ligeledes observeres en større dødelighed blandt nyfødte NBT hvalpe i krydsninger mellem to NBT individer.
Disse undersøgelser indikere derfor at opdrættere bør have i mente, at abnormaliteter kan forekomme, ligesom dødelighed blandt nyfødte hvalpe vil stige. Dette bør dog ikke afholde erfarne og etiske opdrættere for at foretage NBT x NBT krydsninger, idet abnormaliteter hos levedygtige individer kun udgøre få promille og disse er af en grad, som sjældent påvirker hundens livskvalitet.
For at få en større forståelse kunne det dog være særdeles interessant hvis de dødfødte hvalpe blev undersøgt dels for omfanget af deres abnormaliteter og dels om der var tale om heterozygoter eller homozygoter.
Det kunne derfor være særdeles interessant hvis man kunne få sat en mere videnskabelig undersøgelse på benene. Ligesom initiativtageren til den amerikanske undersøgelse er jeg dog klar over at laboratorieforsøg er etisk og tidsmæssigt helt uacceptable (dissektion af embryoer, indkvartering af forsøgsdyr mv.). Jeg mener dog det er muligt at designe en mere troværdig undersøgelse ved at sundhedsudvalget i Kennel Klubben i det pågældende land etablere et tæt samarbejde med udvalgte (men stadig frivillige) opdrættere og dyrlæger.
Registrering skal ikke være op til den enkelte opdrætters skøn og vurdering. Sundhedsudvalget skal fastsætte et panel af observatører, der skal registrere kuldstørrelse ved fødslen, halelængde, evt. mulige anormalitet mv., således at oplysninger er af en mere troværdig karakter. Derudover skal hele kuldet påses af dyrlæge kort tid efter fødslen, dels for at give en bedre vurdering af anormalitet hos hvalpene og dels for at røntgenfotografere alle hvalpe, dvs. inklusiv dødfødte. Derudover bør en grundigere undersøgelse af de dødfødte hvalpe foretages for spina bifadi, nervations ændringer mv. Røntgen skal foretages på de overlevende individer igen som voksen, evt. i forbindelse med HD fotografering, for at klarlægge om NBT evt. øger risiko for skævheder, forkalkning og/eller diskoskollaps. Der skal ligeledes foretages en grundigere undersøgelse af hunden for evt. defekter associeret med NBT.
Dette vil selvfølgelig tage tid, men troværdig forskning tager tid. Det vil selvfølgelig også være lidt bekosteligt, derfor skal Kennel Klubbens sundhedsudvalg inddrages, ligesom man kan søge støtte gennem fonde. Der skal derudover etablere et samarbejde med dyrlæge, som er villige til at være del af undersøgelse og derfor kun tager betaling for de reelle udgifter.
Artikel
Resume
Den stumphalede fænotype skyldes en mutationen i T-locus. Embryoer, der er heterozygote for denne mutation, er ikke i stand til at færdiggøre deres akseudvikling og fødes deraf med stumphale. Homozygoter derimod udviser svære defekter i bagkroppen og dør ca. midt vejs i fostertilstanden og bliver reabsorberet af moderen. Den fænotypiske effekt af denne mutation skyldes sandsynligvis en ændring i celle adhæsions egenskaber, der hindrer normal vandring af mesoderm celler og derved akseforlængelse.
Embryonal udvikling af mesoderm og chorda
Langt de fleste højere stående organismer kan betegnes som værende bilaterater, organismer, som er kendetegnet ved to ting: de er opbygget omkring to kropsakser, den anteroposterior akse (for og bag) og den dorsoventrale (op og ned), og de er triploblastiske, dvs. de dannes ud fra tre kimlag: ektoderm, endoderm og mesoderm. Disse tre kimlag giver ophav til alle de vævstyper, man finder i den færdigudviklede organisme. Ektoderm udvikles til epidermis (hud, hår og negle) og nervevæv, endoderm til tarm, og mesoderm er forløber for organismens senere muskler, bindevæv, brusk og knogler. Mere `primitive´ organismer, som f.eks. gopler, er kun i besiddelse af én kropsakse og er derudover diploblastiske, dvs. de består kun af to kimlag, ektodermen og endodermen.
Den evolutionære overgang fra diploblastiske til triploblastiske organismer indebærer altså udvikling både af mere end en kropsakse og udvikling af mesoderm. Da begge disse karakterer er at træffe samtidig hos alle triploblastiske organismer, må man formode, at disse gennemgribende forandringer evolutionært er fundet sted samtidig.
Akseudvikling og mesodermudvikling må af samme grund være to af de helt essentielle begivenheder i udvikling af bilaterale embryoer. Et hvirveldyr på det tidlige blastula stadie (meget tidligt i fosterudvikling, hvor embryoet endnu kun består af en lille hul bold af celler) består af to lag, epiblasten hvorfra alle embryoets fremtidige strukturer dannes, og en ydre visceral endoderm. På dette tidspunkt eksisterer kun forløberen for den ene akse, den vegetative pol og animal polen (henholdsvis den blommeholdige del af ægcellen hvor celledelingen går langsomt, og den blommeløse del hvor delingen går hurtigt). Udvikling af primitivstriben er den første indikation på udvikling af den anden akse, anteroposterior aksen (for/bag). Den består af en fortykket rand af celler og dannes udfra den embryonale kimskive. Udspringet for primitivstriben indikerer samtidig embryoets posteriore ende (bagenden).
Den fremtidige mesoderm dannes ved, at vegetale celler fra epiblasten, via primitivstriben, vandrer ud mellem to oprindelige lag. Her indtager de en placering langs embryoets kropsakse, og danner grundlaget for såkaldte epitheliale somiter. Somiter består af tydeligt segmenterede enheder af mesodermale celler, og det er disse, som danner forstadiet for embryoets senere muskler, knogler og brusk. Signalet til dannelse af mesodermen menes frigivet af forløberceller for den kommende ektoderm. Det er fundet, at sådanne mesoderm inducerende signaler allerede er til stede i det 32. cellestadie, hvor transskription endnu ikke finder sted. Forklaringen herpå kan være, at disse signaler allerede findes i den vegetale cytoplasma ved oogenesen (dannelse af ægcellen) enten som maternelt mRNA (kommer fra moderen) eller som protein der koder for sekretoriske faktorer. Disse signaler er dog kun svage set i forhold til senere transskription, der initieres, når blastulaen befinder sig i midt blastula stadiet og udgøres af omkring 4000 celler.
Dannelse af mesoderm er af overordentlig stor betydning for de triploblastiske organismer. Langt størstedelen af kroppen hos voksne dyr udgøres af mesoderm, og mesodermen har en stor betydning for længdevæksten af embryoet, udvikling af posterior regioner som eksempelvis halen, samt for differentiation af andre væv.
Dannelsen af chordaen (strenglignende struktur, hvis oprindelig funktion har været afstivning, erstattes senere af rygraden) spiller også en stor rolle for senere organisation og differentiation af de aksiale strukturer hos det unge vertebrat (hvirveldyr, dvs. har rygsøjle) embryo. Forstadiet til chordaen dannes, ligesom mesodermen, udfra epiblast cellerne. I stedet for at vandre ud samler de sig dog et enkelt sted, i spidsen af primitivstriben, og danner en særlig struktur, hvorfra yderligere akkumulering af celler fører til længdevækst af embryoets akse. Hos mus dannes forløbercellerne for chordaen umiddelbart før dannelsen af de første somiter, og ved 6. somit stadie er den fuldt udviklet og strækker sig i hele embryoet længde, dog endnu forbundet med tarmens dorsale væg og nerverøret. Noget senere, ved 25. somit stadie, separerer chordaen fra tarmen og nerverøret.
Den embryonale udvikling af mesoderm er en kompliceret proces, hvor forskningen har fundet, op til flere uafhængige loci er involveret. Af større betydning for dannelsen af hale hos vertebrater (med speciel forkus på pattefyr), menes særligt et at være af afgørende betydning: Brachyury eller også kaldet T genet (T står for Tail).
Brachyury
Brachyury var det første gen involveret i embryonal udvikling som blev opdaget og dette skete alene på baggrund af den særlige fænotype som opstår hos heterozygoter.
Brachyury tilhøre en ganske særlig gruppe af gener, som alle er karakteriseret ved at indeholde en yderst konservativ sekvens af nukleotider, kaldet en T-boks. Denne sekvens har vist sig at eksistere hos alle undersøgte vertebrater, inklusive alle pattedyr, padder, fisk; homologe er tilmed fundet hos gopler. Funktionen på tværs af disse mange arter har ligeledes vist sig yderst konservativ, således kan Brachyury hos fisk aktivere target-gener hos padder.
T-boks gener har en ganske særlig funktion ved at koder for proteiner, som binder til en specifik DNA target sekvens. Sådanne proteiner kaldes for DNA binding proteiner og fungere enten som ekspressions repressor eller aktivator, hvilket betyder at de ikke direkte fungere ved ekspression af et gen produkt, men mere indirekte sænker eller forøger ekspressionen af et andet genprodukt.
Mange af T-boks generne er involveret i udvikling af det unge embryo og Brachyury er ingen undtagelse. Både molekylære og embryologiske data har givet klare indikationer af, at Brachyury er involveret i transskriptionsregulering af gener, der er nødvendige for dannelse og differentiation af posterior mesoderm samt for funktion af chordaen. Dets funktion menes at være at aktivere ekspressionen af sådanne gener, menende at de øger ekspressionen af disse geners genprodukt. Man kan derfor observere et øget behov for funktionel T-protein langs den anteriorposterier akse hos unge embryoer.
T-boks genernes genprodukt, T-proteinet, består blandt andet af en særdeles konservativ sekvens, af godt 200 aminosyre kaldet T-domæne. Dette domæne er beliggende i N-terminalen af protein og er ansvarlig for DNA bindingsegenskaberne. Target sekvensen for T proteinet, dvs. den DNA sekvens som T proteinet bindes til, er fundet til at udgøres af en næsten palindromisk sekvens af godt 20 basepar T(G/C)CACCTAGGTGTGAAATT.
C-terminalens aminosyresekvens er observeret til at være af langt større variation end N-teminalen. Forsøg har dog givet visse indikationer for, at også den har en vigtig funktion for T proteinets funktion. Hos mus udgøres T locus af flere af disse mutant alleller, som alle er kendetegnet ved at være letale som homozygot. DNA binding er tilsyneladende ikke hindret i disse mutationer, hvilket betydet at N-terminalen tilsyneladende er intakt. Dette indikere at deletion må være sket i C-terminalen og det dermed må være denne som ansvarlig for aktivering af transskription i T proteiner.
Den unikke stumphalede fænotype (brachyruy fænotypen) skyldes en deletion på 200 kilobaser, hvilket svare til så godt som hele det kodende T gen, dvs. både proteinets N- og C-terminalen. Individer som er heterozygote for denne mutation, er ikke i stand til at færdiggøre deres akseudvikling og fødes deraf med stumphale. Homozygoter derimod er ikke i stand til at danne den posterior ende og dør ca. midt vejs i fostertilstanden.
Tidlige krydsningsforsøg på blandt andet mus, har vist at parring mellem korthalede og normale individer resultere i afkom med halelængder fra normal til kort hale i ratioen 1:1. Parrede man to korthalede mus faldt afkommet ud i ratioen 2 haleløse : 1 normal hale. Man gjorde ingen observationer af mus, der var rent-avlende mht. korthale. Man konkluderede deraf, at den korthalede fænotype skyldtes indvirkning af en enkelt dominant faktor med en simpel mendelsk nedarvning, som i homozygot tilstand var letal. Den varierede længde af hale mente man skyldtes interaktioner af regulator gener. Senere dissektionsforsøg, som nævnt herunder, viste dog at Brachyury udviser et særligt dominans forhold, kaldet ufuldstændig dominans. Ved denne form for nedarvning udviser heterozygoterne en fænotype, som er en mellemting mellem de to homozygote træk. Brachyury er der udover et såkaldt pleiotropisk gen, dvs. et gen som kontrollere flere, tilsyneladende ubeslægtede fænotypsike karakterer. Ved dissektion af musemoderens livmoder på forskellige tidspunkter efter kopulationen (parring), opdagede man da også at de homozygote embryoer døde, kort før dag nummer 11 og blev reabsorberet af moderen. En anden ting man opdagede var, at homozygoterne led af svære morfologiske forandringer: Den posterior akseudvikling var særdeles mangelfuld, især synes den manglende funktion af T genet at have indvirkning på dannelsen af primitivstriben og chorda-mesodermen. Disse områder svarer til de områder, som hos embryoer af vildtype er præget af den højeste T ekspression.
Ved denne dissektion af muse-embryoer fandt man en forholdsvis detaljeret beskrivelse af homozygoternes udvikling. Indtil dag nummer 8 efter kopulationen var de morfologiske tegn på homozygotisme ikke nævneværdig synlige, herefter kunne man dog tydeligt kende dem fra embryoer af vildtype samt også fra heterozygoter. For det første var antallet af somiter mindre, og de, som var tilstede, var oftest irregulære og udviklet i mindre grad. Ved dag nummer 10 havde det normale embryo udviklet optil 30 somiter, ligesom forbenknopper var tydeligt udviklet og bagbensknopperne var lige begyndt at dannes. Det homozygote embryo derimod var stærkt reduceret i den posterior ende, både mht. hale og bagbensknopper, midt-dorsal linjen og forben udviste desuden også tegn på irregularitet. Man fandt tegn på, at nogen differentiation af chorda kunne finde sted på et tidligt tidspunkt, men aldrig så regulært som hos embryoer af vildtype. Kort før dag 10 efter kopulationen forsvandt sådanne strukturer dog, og omkring dødstidspunktet eksisterede der ikke længere noget bevis på tilstedeværelse af chorda nogensinde har været at finde.
Derudover kunne man observere irregularitet i dannelsen af nervesystemet hos homozygoterne. Nerverørerne var asymmetriske og udsendte flere forgreninger end normalt, der tillige også var større end nerverørerne selv. Derudover synes der ikke at være dannet dorsale ganglie. Manglen af disse, samt de øvrige anormaliteter i nervesystemet, kunne skyldes den manglende dannelse af en funktionel chorda, idet dannelse af chordaen spiller en afgørende rolle for udvikling af nerverørene. Karsystemet synes også at være påvirket hos homozygoter. Hjerte og kar følger ikke normal udvikling og der kan observeres flere blodfyldte sinuser i embryoet, ligesom en forstørret pericardial cavity (hjertesæk), samt nedsat funktion af hjertet er observeret .
Selv om disse fænotypiske forandringer lyder nok så alvorlige, skyldes de homozygote embryoers død med stor sandsynlighed ikke denne mangelfulde udvikling, men snarere mangel på næring pga. manglende evne til at danne forbindelse mellem allantois og placentaen, dvs. forstadiet til navlestregen. Forsøg med at uddissekere væv fra homozygote foster og derefter dyrke det i kultur viste, at det var muligt at holde vævet i live ud over dødstidspunktet in vivo, et temmelig godt indicium for at det ikke er forandringer i vævet, som er ansvarlig for embryoet død, men derimod en manglede cirkulation mellem fosteret og moderen.
Heterozygoterne synes også at udvise visse karakterer, der afviger fra embryoer af vildttype. De er ikke i stand til at fuldføre akseudvikling, dog ikke i samme omfang som homozygoterne, og fødes deraf med en hale kortere end normalt. Ved uddissektion af muse-embryoer i forskellige stadier fandt man at alle heterozygote embryoer udviste større eller mindre grad af anormalitet i den caudale (lænd), sacrale (bækken) og/eller særligt i den lumbare (hale) del: chordaen er reduceret i disse regioner, nervationen anormal, om end ikke i nær samme grad som hos homozygoterne og til tider udvises anormaliteter i de scarale vertebra. Ofte kan det observeres, at halen er tyndere nær hale-sammensnøringen, og at de terminale segmenter er noget mindre.
Forsøg tyder på at en ændring i den molekylære struktur af overfladeproteiner hos de mesodermale celler er årsag til fremkomsten af denne fænotype. Cellerne udviser en forøget celleadhæsionseffekt og hæmmes dermed i deres evne til at vandre via primitivstriben. Dette giver sig udslag i en akkumulerer af muterede celler i den region der er ansvarlig for akse forlængelse (chordaen og haleknoppen) og samtidig herved hindrede dette. Det har desuden vist sig, at en høj andel af sådanne celler medførte svære anormaliteter i fostrenes posteriore ende, mens mindre koncentrationer gav deformationer af hale og allantois. Sædvanligvis blander muterede cellerne sig heller ikke med vildtype cellerne i chordaen, men danner i stedet for tykke klynger af muteret væv. Det er dog observeret, om end det er sjældent, at T/T celler kan inkorporeres som strenge i chordaen.
En mulig forklaring på defekten i nervesystem synes også mulig via ophobning af disse mutant celler. Normalt lukker neuroproen ved 30. somit stadie, men pga. ophobningen af mutant celler mellem de laterale neurale folder, forhindres eller sænkes denne lukning betydeligt hos T/T. De defekter, som kan observeres i nervationen hos heterozygoterne, kan også forklares udfra teorien om ændret celle adhæsion. I de selv samme regioner, hvor homozygoterne ophober T/T celler, synes heterozygoterne er være i besiddelse af et noget højere antal af T/+ celler. På grund af kompetitiv konkurrence mellem T/+ og +/+ celler, medfører det haledefekter ligesom en forsinkelse i neuropore lukning også er observeret.
Et pudsigt effekt ved T mutationen er, at trods mesodermen i de posterior regioner indeholder for lidt celler, så vil der til gengæld produceres flere celler i ectodermen, så denne indeholder for mange celler.
Brachyury er under indflydelse af flere andre loci, hvoraf de vigtigste kan nævnes som værende t og th7. t eller tct (complex tail mutation) menes at være en haplotype til T, dvs. at de begge er beliggende på samme kromosom, tæt på samme locus og de koder for en beslægtet karakter. Det pudsige er, at individer, som er heterozygote eller homozygote for t (t/+ eller t/t), ikke viser nogen fænotype-forskel fra vildtype. Hvis t derimod udtrykkes sammen med T (T/t), vil individet i stedet for en korthale, fødes helt uden hale. t har altså ingen fænotype i sig selv, men forstærker den fænotype, som T udtrykker.
Man har også fundet bevis på at der eksistere alleller fra andre loci, som fuldstændig normalisere fænotypen hos et ellers genetisk stumphale individ, dvs. de ophæver fuldstændigt virkningen af T. Sådanne individer vil da optræde med en normal hale, men kan altså give stumphale videre til deres afkom. th7 er netop sådan en faktor isoleret hos mus.
T genet hos hunden
Stumphale er naturlig forekommende hos adskillige hunderacer, primært dog inden for hyrde og jagthunde.
Indtil for ganske nyligt var viden om de gener der forårsager stumphale yderst begrænset. Pga. både etiske og morale dilemma omkring storstillede forsøg med hunde over samme model som musende, har - og er - de involverede geners fænotypiske udtryk deraf også yderst begrænset.
Rent morfologisk findes der mindst to typer af stumphale hos hunden:
1. ægte stumphale - opstår ved deletion af en eller flere af halens vertebra
2. "falsk" stumphale - hvor en eller flere af halens vertebra udvikles i mindre grad en normalt, hvorved der fremstår en miniature hale.
Eksempel på ægte stumphale findes hos racer som Australian Shepherd, Dansk/Svensk gårdhund, Corgi mv. mens miniature haler kan ses hos racer som Engelsk og Fransk bulldog.
Et nyligt genetiske forsøg har vist at stumphale hos de følgende 17 nedenstående racer er forårsaget af genudtrykket fra samme locus (C189G):
- Australian Shepherd
- Australian Stumpy Tail Cattle Dog
- Braque du Bourbonnais
- Braque Francais
- Breton
- Dansk/Svensk gårdhund
- Jack Russell Terrier
- Karelsk bjørnehund
- Kroatisk hyrdehund
- Mudi
- Perro de Agua Español
- Polski Owczarek Nizinny
- Pyrenæisk hyrdehund
- Schipperke
- Terrier Brasileiro
- Västgötaspids
- Welsh Corgi Pembroke
- Østrigsk Pinscher
Dette er særdeles interessant. For det første fordi Aussiens formodet slægtskab med racer som pyrenæisk hyrdehund dermed synes mere plausibelt idet de deler samme gen for haleløshed, men det er også interessant at se der derved indikeres et, om end fjernt, slægtskab med hunde som karelsk bjørnehund og dansk/svensk gårdhund.
Derimod fandt man at stumphale hos de 6 nedenstående undersøgte racer ikke skyldes denne mutation. Rent anatomisk afviger halen hos f.eks. Engelsk bulldog som sagt også, den engelske standard foreskriver da også at "...lack of a tail, are undesirable features".
- Boston Terrier
- Engelsk Bulldog
- King Charles Spaniel
- Miniature Schnauzer
- Parson Russell Terrier
Videre forskning er stadig nødvendig. Man kender stadig ikke til hvilke gener der forårsaget stumphale hos flere racer. Den helt præcise genudtryk for det involverede gen er pga. etiske og moralske årsager omkring dyreforsøg med hund desuden heller ikke kendt.
Man formoder at homozygoterne dør tidligt i fostertilstanden ligesom det er observeret hos mus. Man har også for nylig registreret homozygote hvalpe hos Corgien der er født med svære defekter. Defekter hos heterozygoter synes derimod ikke at være nær så omtalte som hos musene. Det kan enten betyde at den genetiske defekt ikke er nær så udtalt hos hundene, muligvis at der kun er tale om en mindre deletion af det involverede T-box gen. De anatomiske forandringer hos de heterozygote mus var dog også oftest af en karakter som krævede dissektion for at klarlægge. Der er forelægger derfor den mulighed at det samme gør sig gældende hos hunden.
- - -
Referencer:
Andreas Kispert and Berharnd G. Herrmann: “The Brachyury gene encodes a novel DNA binding protein” The EMBO Journal, Vol. 12, No. 8, p. 3211 – 3220, 1993
Andreas Kispert, Birgit Koschorz and Berharnd G. Herrmann: '''The T protein encoded by Brachyury is a tissue-specific transcription factor” The EMBO Journal, Vol 14, No. 19, p. 4763 – 4772, 1995
Armand MacMurray and Hee-Sup Shin: "The Antimorphic nature of the TC allele at the mouse T locus” Genetics, Vol. 120, No. 2, p. 545 – 550, 1988
Bernhard G. Herrmann, Siegfried albeit, Annemarie Poustka, Thomas R. King and Hans Lehrach: Cloning of the T gene required in mesoderm formation in the mouse“ Nature, Vol 343, p. 617 – 623, 1990
David Kimelman og Kevin J. P. Griffin: " Mesoderm induction: A postmodern view” Cell, Vol. 94, No. 4, p. 719 – 421, 1998
David Stott, Andreas Kispert and Berharnd G. Herrmann: “Rescue of the tail defect of Brachyury mice” Genes and Develment, Vol. 7, No. 2, p. 197 – 203, 1993.
Deborah L. Chapman and Virginia E. Papioannou: “Three neural tubes in mouse embryos with mutations in the T-box gene Tbx6” Nature, 391, p. 695 – 697, 1998
Elena Silva Casey, Marie-Anne J. O´Reilly, Frank L. Conion and J. C. Smith: “The T-box transcription factor Brachyury regulates expression of eFGF trough binding to a non-palindromic response element” Development, Vol. 125, No. 19, p. 3887 – 3895, 1998
Gabriela M. Rennebeck, Eric Lader, Qi Chen, Rudy A. Bohm, Zeling S. Cai, Cynthia Faust, Terry Magnuson, Larry R. Pease and Karen Artzt: “Is there af Brachyury the Second? Analysis of a transgenic mutation involved in notochord maintanance in mice” Developmental Biology, Vol. 172, No. 1, p. 206 – 216, 1995
James D. McGhee: “Homologous Tails? Or tales of homology?” BioEssays, Vol 22, No. 9, p. 781 – 785, 2000
Jim Smith: “T-box genes what they do and how they do it” TIG, Vol. 15, No. 4, p. 154 – 158, 1999
Jim Smith: “Brachyury and the T-box genes” Current Opinion in Genetics & Development, Vol. 7, No. 7, p. 474 – 480, 1997
Hytönen Marjo K., Grall Anaïs, Hédan Benoit, Dréno Stephane, Seguin Samuel J., Delattre Delphine, Thomas Anne, Galibert Francis, Paulin Lars, Lohi Hannes, Saino Kirsi & André Catherine "Ancestral T-Box Mutation Is Present in Many, but Not All, Short-Tailed Dog Breeds", Journal of Heredity, Volume 100, No. 2, p. 236-240
Karen Artzt: “Poster 57 – Improving axis defects: A suppressor of Brachyury (SuB) on mouse chromosome 6” [online], US, [quoted December 2002], available on the Internet: http://www.imgs.org/abstracts/2001abstracts/artzt.html
Kevin J. Peterson, R. Andrew Cameron, Kunifumi Tagawa, Noriyuki satoh and Eric H. Davidson: “A comparative molecular approach to mesodermal patterning in basal deutorostomes: the expression pattern of Brachyury in the enteropneust hemichordate Ptychodera flava” Development, Vol. 126, No 1, p. 85 – 95, 1999
M. Tada, E. S. Casey, L. Fairclough and J. C. Smith: “Bix1, a direct target of Xanopus T-box genes, causes formation of ventral mesoderm and endoderm” Development, Vol. 125, No. 20, p. 3997 – 4006, 1995
Paul Chesley: “Development of the short-tailed mutant in the house mouse” The Journal of Experimental Zoology, Vol. 70, No. 3, p. 429 – 459, 1935
Sergei I. Agulnik, Roni J. Bollag and Lee M. Silver: “Conservation of the T-Box Gene Family from Mus musculus to Caenorhabditis elegans” Genomics, Vol. 25, No. 1, p. 214 – 219, 1995.
Sergei I. Agulnik, Nancy Garvey, Sarah Hancock, Ilya Ruvinsky, Deborah L. Chapman, Irina Agulnik, Roni Bollag and Lee M. Silver: “Evolution of Mouse T-box genes by tandem duplication and cluster dispersion” Genetics, Vol. 144, No. 1, p. 249 –254, 1996
S. Gluecksohn-Schoenheimer: “The development of normal and homozygous Brachy (T/T) mouse embryos in the extraembryonic soelom of the chick” Proc. Natl. Acad. Sci, Vol. 30, p. 134 – 140, 1944
S. Schulte-Merker and J.C. Smith: “Mesoderm formation in response to Brachyury requires FGF signalling” Current Biology, Vol. 5, No. 1, p. 62-67, 1995.
Susan Bassham and John Postlethwait: “Brachyury (T) Expression in Embryos of a Larvacean Urochordate, Oikoopleura dioica, and the Ancestral Role of T” Developmental Biology, Vol. 220, No. 2, p, 322 – 332, 2000
Thomas Bewich: “A general history of quadrupeds” Printed at Newcastle upon Tyne, 1790
Thomas Kusch, Tobias Storck, Uwe Walldorf and Rolf Reuter: “Brachyruy proteins regulate target genes through modular binding sites in a cooperative fashion” Genes and Development, Vol. 16, p. 518 – 529, 2002 |