Genetische dissectie van heupdysplasie fenotypen bij honden en artrose onthult drie nieuwe loci

Genetische dissectie van heupdysplasie fenotypen bij honden en artrose onthult drie nieuwe loci

januari 9, 2020 0 Door admin

Translating…


CBD Olie kan helpen bij artrose. Lees hoe op MHBioShop.com


Huile de CBD peut aider avec l’arthrose. Visite HuileCBD.be


 

Abstract

Background

Hip dysplasia and osteoarthritis continue to be prevalent problems in veterinary and human medicine. Canine hip dysplasia is particularly problematic as it massively affects several large-sized breeds and can cause a severe impairment of the quality of life. In Finland, the complex condition is categorized to five classes from normal to severe dysplasia, but the categorization includes several sub-traits: congruity of the joint, Norberg angle, subluxation degree of the joint, shape and depth of the acetabulum, and osteoarthritis. Hip dysplasia and osteoarthritis have been proposed to have separate genetic etiologies.

Results

Using Fédération Cynologique Internationale -standardized ventrodorsal radiographs, German shepherds were rigorously phenotyped for osteoarthritis, and for joint incongruity by Norberg angle and femoral head center position in relation to dorsal acetabular edge. The affected dogs were categorized into mild, moderate and severe dysplastic phenotypes using official hip scores. Three different genome-wide significant loci were uncovered. The strongest candidate genes for hip joint incongruity were noggin (NOG), a bone and joint developmental gene on chromosome 9, and nanos C2HC-type zinc finger 1 (NANOS1), a regulator of matrix metalloproteinase 14 (MMP14) on chromosome 28. Osteoarthritis mapped to a long intergenic region on chromosome 1, between genes encoding for NADPH oxidase 3 (NOX3), an intriguing candidate for articular cartilage degradation, and AT-rich interactive domain 1B (ARID1B) that has been previously linked to joint laxity.

Conclusions

Our findings highlight the complexity of canine hip dysplasia phenotypes. In particular, the results of this study point to the potential involvement of specific and partially distinct loci and genes or pathways in the development of incongruity, mild dysplasia, moderate-to-severe dysplasia and osteoarthritis of canine hip joints. Further studies should unravel the unique and common mechanisms for the various sub-traits.

Background

Canine hip dysplasia (CHD) is a common multifactorial hereditary disorder that has perplexed dog owners, breeders as well as veterinarians and researchers for decades. A standardized system for CHD grading has been developed in the countries that belong to the Fédération Cynologique Internationale (FCI). The FCI score is divided into five categories alphabetically: A to E, where A is normal and E is severe CHD. In Finland, the FCI score is defined separately for both hip joints, hence the format is given as: left hip score / right hip score. The FCI score is determined from different ‘sub-traits’ of the hip: congruency of the joint, Norberg angle (NoA), subluxation degree of the joint, shape and depth of the acetabulum, and whether there are any visible signs of osteoarthritis (OA) in the joint or not. FCI has derived the grading rules, from which the Finnish Kennel Club (FKC) has defined their guidelines for radiographing and scoring hip dysplasia [1]. The above-mentioned sub-traits are not recorded for later use, only the hip score is stored in the FKC database.

As the FCI or any other combinatory score does not accurately correlate with the various CHD sub-traits, these have to be studied separately. NoA and femoral head center position in relation to dorsal acetabular edge (FHCDAE) reflect the incongruity of the hip joint, which impacts the development of CHD [2]. Hip joint laxity is a major contributor to the development of OA. However, OA is suggested to develop due to many simultaneous pathologies, which influence the central structures of the joint [3]. OA may have a distinct genetic background in relation to the other hip sub-traits [4,5,6].

The current consensus is that CHD is polygenic, and genetic contribution to the phenotype can vary from small to moderate [7,8,9,10,11,12,13,14]. Variation between breeds is evident from several studies [5, 7, 9, 10, 14,15,16]. Some breeds are more susceptible to the disorder than others. Labrador Retrievers [7, 10, 17], Bernese Mountain dogs [9], Golden Retrievers [18], and German Shepherds [4, 14, 16] have been under special interest in studies of CHD, and several genetic associations with different hip phenotypes have been reported in these breeds. Different breeding strategies have been proposed to improve hip health; estimated breeding values are generally considered the most efficient approach [4, 19,20,21, “href =” http://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-019-6422-6#ref-CR22 “id =” ref-link-section-d186713e1009 “title =” Oberbauer AM, Keller GG, Famula TR. Langdurige genetische selectie verminderde de prevalentie van heup- en elleboogdysplasie bij 60 hondenrassen. PLoS One. 2017; 12: e0172918. “> 22 ]. Ook nieuwere methoden zoals genomische selectie kunnen een langverwachte oplossing bieden in de strijd tegen deze aandoening [ 17 , 23 , 24 ].

Om de genetische etiologie van CHD-gerelateerde fenotypes beter te begrijpen, hebben we hier een succesvolle genoombrede associatiestudie (GWAS) uitgevoerd in een cohort van meer dan 750 goedgefenotypeerde Duitse herders om loci in kaart te brengen voor CHD en gerelateerde subkenmerken. We rapporteren drie loci met een genoombrede betekenis en twee suggestieve loci voor verschillende kenmerken met fysiologisch relevante kandidaatgenen.

div>

Resultaten

De incongruentie van het gewricht, gemeten als FHCDAE en NoA, wordt toegewezen aan chromosomen 9, 25 en 28

Incongruentie van het heupgewricht draagt ​​bij aan CHZ. Daarom hebben we twee verschillende associatieanalyses op incongruity-gerelateerde eigenschappen, FHCDAE en NoA, die werden beoordeeld door twee verschillende dierenartsen in onze groep. Beide eigenschappen werden gemeten voor rechter- en linkerheup, maar we gebruikten alleen de slechtste maat in de analyse. NoA toonde significante variatie tussen waarnemers in een lineair regressiemodel ( P = 0.028, extra bestand 1 ), wat consistent is met eerdere bevindingen [ 25 , 26 ]. Daarom werd de evaluator als covariaat opgenomen in de associatieanalyse van NoA. Voor FHCDAE was de variatie tussen waarnemers niet significant. De associatieresultaten voor FHCDAE en NoA gaven overlappende loci aan, wat niet verwonderlijk is omdat deze metingen in het onderzoekscohort zeer negatief gecorreleerd waren (Pearson’s r = – 0.94, Fig. 1 ). Alle waargenomen associaties in heel de loci waren sterker voor FHCDAE dan voor NoA (Tabel 1 ).

Fig. 1

Correlatieplot van NoA en FHCDAE . NoA bevindt zich op de Y-as en FHCDAE op de X-as. Boven de correlatieplot bevindt zich de verdeling van FHCDAE-metingen in het cohort. Een respectieve verdeling van de NoA-metingen bevindt zich aan de rechterkant van de correlatieplot. Pearson’s r = – 0.94 en P -waarde = 1.8 × 10–297

Tabel 1 Top SNP’s van de GWAS op FHCDAE en NoA

Op chromosoom 9 vertoonden twee SNP’s associatie met FHCDAE (Fig. 2 ). Een van deze SNP’s overschreed de drempel voor significantie met onafhankelijke tests (BICF2G630834826 met een P -waarde van 1,57 × 10–6, tabel 1 ). BICF2G630834826 en BICF2P742007 bevinden zich ~ 22 kb stroomafwaarts en ~ 67 kb stroomopwaarts van NOG -codering noggin (extra bestand 2 ), en ze bevinden zich in een onevenwichtige koppeling ( LD) gemeten als de kwadraatwaarde (r 2 ) van Pearson’s correlatiecoëfficiënt tussen paren SNP’s (r 2 = 0,84, extra bestand 3 ). Deze twee SNP’s werden ook geassocieerd met NoA maar de associatie was sterker voor FHCDAE. De derde SNP op chromosoom 9, die alleen werd waargenomen voor NoA (BICF2G630837307) en niet genoombreed significant was, ligt ~ 64 kb stroomopwaarts van LIM homeobox 1 ( LHX1 ) (aanvullend bestand 2 ).

Fig. 2

Manhattan-plots voor de analyse van incongruentie-eigenschappen van het heupgewricht FHCDAE en NoA. De plot van Upper Manhattan vertegenwoordigt de resultaten van de analyse van FHCDAE ( N = 643). De blauwe lijn geeft de drempelwaarde voor significantie aan op basis van het aantal onafhankelijke tests. De onderste plot vertegenwoordigt de GWAS-resultaten van NoA ( N = 642) met de blauwe lijn die de drempelwaarde aangeeft zoals in de bovenste plot

div >

Andere loci met ten minste een suggestieve associatie met de incongruentie-eigenschappen stonden op chromosomen 25 en 28 (Tabel 1 , Fig. 2 ) . Op chromosoom 25 was BICF2G630468961 met suggestieve associatie met NoA introniek voor opgeloste dragerfamilie 7 lid 1 ( SLC7A1 ) (Extra bestand 2 ). Op chromosoom 28, SNP’s BICF2P1046032 (in hoge LD met BICF2P895332; r 2 = 0.96, extra bestand 3 ) vertoonde een significante associatie met FHCDAE (tabel 1 ). Deze SNP’s bevinden zich tussen CDK2 geassocieerd cullin-domein 1 ( CACUL1 ) (~ 18 en 30 kb stroomopwaarts respectievelijk) en nanos C2HC-type zinkvinger 1 ( NANOS1 ) (~ 163 en 174 kb stroomopwaarts, respectievelijk) (Extra bestand 2 ).

OA-kaarten voor chromosoom 1

We hebben bestudeerd OA als een afzonderlijke aandoening. Twee dierenartsen in onze groep evalueerden de röntgenfoto’s van individuele honden op bewijs van artrose (zie methoden). De honden vertoonden ofwel geen radiografisch bewijs van artrose (controles) of hadden milde, matige of ernstige tekenen van artrose (gevallen). Een case-control associatie-analyse, waarbij alle controles ( N = 492) werden vergeleken met alle gevallen, ongeacht de ernst van OA ( N = 163), onthulde een genoom- brede significante locus op chromosoom 1 (Fig. 3 ). De SNP met de sterkste associatie (BICF2P468585) had een P -waarde van 2,86 × 10–7 (tabel 2 ). De op een na beste SNP (BICF2P357728) bereikte een P -waarde van 8,93 × 10–7 (tabel 2 ). Beide SNP’s overschreden de drempel voor genoombrede significantie op basis van het geschatte aantal onafhankelijke tests bepaald met simpleM (1,82 × 10–6).

Fig. 3

Manhattan-plots voor de binaire eigenschap: OA-status. De plot in Manhattan vertegenwoordigt de lambda-gecorrigeerde (lambda = 1.007) P -waarden uit de FASTA-analyse van artrose ( N = 655), waarbij de blauwe lijn de drempelwaarde voor betekenis met onafhankelijke tests

Tabel 2 Top SNP’s van de GWAS op OA

De twee genoombrede significante SNP’s, evenals vier van de zes SNP’s die suggestieve associatie tonen met OA op dit chromosoom, gelegen tussen NADPH oxidase 3 ( NOX3 ) (behalve BICF2S23248027, dat binnen het negende intron van NOX3 ligt) en AT-rijk interactiedomein 1B ( ARID1B ) (Tabel 2 , extra bestand 2 ). De top SNP’s BICF2P468585 en BICF2P357728 bleken in hoge LD te zijn (r 2 = 0,85, extra bestand 3 ). Anders werd matige tot perfecte LD (r 2 = 0,63–1,00) waargenomen tussen deze zes SNP’s, hoewel de regio die ze bestreken meer dan 1,1 Mb lang was (extra bestand 3 ). We concludeerden dus dat deze SNP’s waarschijnlijk slechts één locus vertegenwoordigen die geassocieerd is met de aandoening. SNP’s BICF2S23216908 en BICF2S2305568 (Tabel 2 ) zijn in perfecte LD (r 2 = 1.00, extra bestand 3 ) . Hoewel ze ~ 1,7 Mb verwijderd zijn van de andere SNP’s die zijn gekoppeld aan OA op dit chromosoom, hebben we enige LD waargenomen tussen deze twee loci (r 2 = 0.50–0.61, extra bestand 3 ). BICF2S23216908 gelokaliseerd binnen het eerste intron van Transmembrane proteïne 181 ( TMEM181 ) en BICF2S2305568 binnen het eerste intron van Dynein lichte keten Tctex-type 1 ( DYNLT1 ).

We hebben ook suggestieve associaties waargenomen voor chromosoom 9 en 25 voor OA. Op chromosoom 9 lokaliseert BICF2G630837240 ~ 101 kb stroomafwaarts van MRM1 coderend voor Mitochondriaal RRNA Methyltransferase 1 en ~ 178 kb stroomopwaarts van LHX1 (tabel 2 a >, Aanvullend bestand 2 ). BICF2G630468961 op chromosoom 25 bevindt zich in het tweede intron van SLC7A1 (tabel 2 Extra bestand 2 ). p>

Verschillende genetische etiologie van milde en matige tot ernstige CHD

Om loci voor CHD te identificeren volgens de FCI-heupscores, hebben we drie sets case-control uitgevoerd associatie analyses. In de eerste case-control analyse hadden de controles een bilaterale FCI heup score A en gevallen B / C, C / B of bilaterale FCI score C of slechter (N gevallen = 339, N controles sub> = 354). In de tweede analyse werden dezelfde controles gebruikt, maar gevallen hadden een bilaterale FCI-score van D of slechter (N gevallen = 166). In de derde analyse vergeleken we milde CHD-honden (B / C, C / B of bilaterale FCI-score C) met honden met matige tot ernstige (ten minste een FCI-score D of slechter voor beide heup) CHD (N mild = 124, N matig tot ernstig = 216). De samenvatting van de resultaten van deze drie vergelijkingen wordt weergegeven in Tabel 3 .

Tabel 3 Top SNP’s van de GWAS over verschillende case-control analyses van de FCI-heupscore

Er is een genoombrede significante associatie gevonden op chromosoom 1 voor de eerste vergelijking met bijna 700 honden (Fig. 4 en tabel 3 ). De SNP’s met de sterkste associatie (BICF2P468585 en BICF2S23248027) hebben de drempel voor significantie overschreden met onafhankelijke tests (tabel 3 ). De geïdentificeerde locus tussen NOX3 en ARID1B is dezelfde die we hebben gevonden voor OA (Extra bestand 2 ). Voor de laatste twee case-control analyses met een kleiner aantal honden bereikte geen van de associaties genoombrede betekenis. BICF2G630837405 op chromosoom 9 ligt binnen het achtste intron van apoptose tegengestelde transcriptiefactor ( AATF ) en TIGRP2P126345 gelokaliseerd ~ 8 kb stroomafwaarts van hetzelfde gen. Deze twee SNP’s hebben een hoge LD (r 2 = 0,97, extra bestand 3 ).

Fig. 4

Manhattan-plots voor de case-control analyses van controles en milde tot ernstige gevallen. De bovenste plot van Manhattan vertegenwoordigt de analyse van de casuscontrole, waarbij de controles honden waren met een FCI-score A / A en gevallen honden waren met een FCI-score B / C, C / B of C of slechter op beide heupen ( N i> = 693). De tweede plot van Manhattan vertegenwoordigt de case-control analyse, waarbij gevallen honden waren met een FCI-score D of lager op beide heupen ( N = 520), en de laagste plot in Manhattan is de vergelijking tussen milde gevallen ( B / C, C / B, C / C) tot matige tot ernstige gevallen (D of slechter op beide heupen) ( N = 340). In elke grafiek toont de blauwe lijn de drempelwaarde voor significantie met onafhankelijke tests

Een samenvatting van de genoomwijde significante loci in CHD-gerelateerde kenmerken die hierboven zijn beschreven worden vermeld in tabel 4 ​​. De frequenties van het effect en alternatieve allelen van de significant geassocieerde SNP’s in gevallen en controles (binaire analyses) staan ​​in Extra bestand 4 . Sommige SNP’s werden geassocieerd met meer dan één eigenschap, zoals verwacht wanneer de fenotypes niet onafhankelijk van elkaar zijn. De erfelijkheid (h 2 ) schattingen van het polygene gemengde model voor de verschillende eigenschappen varieerden van 36 tot 64% (extra bestand 5 ).

Tabel 4 Samenvatting van de genoomwijde significante SNP’s voor verschillende CHD-gerelateerde kenmerken

Discussie

CHD is een complex skelet stoornis en een van de belangrijkste klinische problemen in de diergeneeskunde. CHD wordt categorisch gescoord in vijf klassen in screeningsprogramma’s van de FCI-lidstaten, maar het fenotype vertoont veel subkenmerken, die uiteindelijk kunnen leiden tot pijnlijke artrose. De ontwikkeling van OA zelf is een complex proces, dat veranderingen in veel verschillende weefsels omvat, waaronder bot, kraakbeen, synoviaal membraan en ligamenten [ 27 ]. Gezien de complexiteit van de aandoening, is het niet verwonderlijk dat genetische ontdekkingen ook schaars zijn gebleven en doorbraken vereisen grote en goed-fenotypische studiecohorten in elk ras. We rapporteren hier een opmerkelijke vooruitgang door drie nieuwe loci op verschillende chromosomen in kaart te brengen over belangrijke CHD-eigenschappen in Duitse herders. De locus op chromosoom 1 geassocieerd met OA en de FCI-heupscore, en de loci op chromosomen 9 en 28 geassocieerd met de eigenschap FHCDAE, die incongruentie in het heupgewricht meet (Tabel 4 ). Naast de drie loci met genoombrede betekenis, werden twee suggestieve loci op chromosomen 9 en 25 ontdekt voor OA, NoA en verschillende FCI-heupscore-vergelijkingen. Naast het onthullen van nieuwe loci, geeft de studie aan dat de locus op chromosoom 1 geassocieerd is met twee binaire eigenschappen: OA en de FCI-heupscore met een ontspannen casusdefinitie (B / C, C / B of C of slechter in beide heupen). Onze studie maakt gedeeltelijk gebruik van de studie van Mikkola et al. (2019) [ 28 ] en kan als zodanig niet worden beschouwd als een onafhankelijke replicatiestudie.

De locus op chromosoom 1 ligt in een lang intergenisch gebied tussen NOX3 en ARID1B (tabel 5 ) Geen van de genen of het intergene gebied staat bekend om functies die hun rol in de ontwikkeling van CHD of OA kunnen verklaren. De waarschijnlijke betekenis van deze locus voor CHD wordt echter benadrukt door het feit dat onze eerder waargenomen suggestieve associatie [ 28 ] werd meer dan tien keer versterkt met een grotere steekproefomvang. De associatie van de NOX3-ARID1B locus met OA was 2,5 keer zo sterk als de FCI heupscore (zoals beoordeeld door de verhouding van de P -waarden). Het laatste is een geaggregeerd fenotype en zichtbare tekenen van artrose (of het ontbreken daarvan) maken deel uit van de evaluatie. Daarom is het niet verrassend om overlappende resultaten te observeren.

Tabel 5 Kandidaatgenen in de buurt van SNP’s die genoombrede significante associatie tonen met CHD-gerelateerde fenotypes

NOX3 is een lid van NADPH-oxidasen en een interessante kandidaat voor afbraak van gewrichtskraakbeen. NADPH-oxidase neemt deel aan de vorming van waterstofperoxide, dat door myeloperoxidase wordt gebruikt als substraat om een ​​zeer reactief hypochloorzuur te produceren, en in sommige omstandigheden chloorgas [ 29 , 30 ]. Deze twee reactieve moleculen oxideren de pyridinolineverbindingen van gewrichtskraakbeen en initiëren de afbraak ervan [ 29 , 30 ]. De SNP BICF2P468585 met de sterkste associatie is ~ 196 kb stroomopwaarts van NOX3 , maar BICF2S23248027 (ook bekend als rs21911799) bevindt zich in het intron tussen NOX3 exons 9 en 10 (tabellen 4 en 5 ). Bovendien wordt NOX3 voornamelijk tot expressie gebracht in het binnenoor en de foetale weefsels [ 31 ], dus blijft de rol van NOX3 bij synoviale weefselontsteking onzeker. Toch is, naast andere eiwit-eiwit interacties, een STRING [ 32 ] database zoeken (extra bestand 6 ) suggereerde mogelijk samenspel tussen NOX3 en matrix metalloproteïnasen 2 en 9 – twee matrix afbrekende enzymen betrokken bij CHD en OA [ 33 , 34 , 35 ]. We hebben eerder gesproken over [ 28 ] dat er enig bewijs is van het mogelijke samenspel tussen NOX3 en TRIO (trio Rho guanine nucleotide-uitwisselingsfactor), een ander kandidaatgen voor CHD [ 16 ]. Het product van T-cel lymfoominvasie en metastase 2 (TIAM2) verder stroomopwaarts (tabel 5 ) moduleert de activiteit van Rho-achtige eiwitten [ 36 ]. ARID1B neemt daarentegen deel aan transcriptionele activatie en repressie door middel van het opnieuw modelleren van chromatine [ 37 ]. Interessant is dat ARID1B wordt geassocieerd met gewrichtslaxiteit via een multisystemisch Coffin-Siris-syndroom (CSS); CSS wordt veroorzaakt door ARID1B i> varianten en 66% van de CSS-patiënten vertonen gewrichtslaxiteit [ 38 , 39 ].

Eerdere studies hebben zeven verschillende loci voor OA gesuggereerd, geen van hen overlapt onze loci. Een multi-breed onderzoek door Zhou et al. . (2010) [ 5 ] suggereerde twee loci op hondenchromosomen 17 en 37 voor OA. Een ander kwantitatief kenmerk (QTL) in een kruisingsexperiment meldde vermeende QTL’s op chromosomen 5, 18, 23 en 31 [ 6 ]. Chromosoom 3 is ook voorgesteld om een ​​QTL te bevatten die de vorming van craniale en caudale acetabulaire osteofyt bij Portugese waterhonden regelt [ 40 ]. Discrepantie met onze resultaten kan het gevolg zijn van de genetische heterogeniteit in verschillende onderzoekspopulaties, verschillen in analysemethoden of fenotypische benaderingen bij de evaluatie van artrose.

Een locus in chromosoom 9 nabij NOG geassocieerd met de incongruity-eigenschap FHCDAE (Tabellen 4 en 5 a >) De associatie van de loci met NoA was zwakker dan met FHCDAE. Dit is niet verwonderlijk omdat NoA lijdt aan hoge variabiliteit tussen waarnemers [ 25 , 26 ], wat ook is opgemerkt in onze studie. Soortgelijke bias werd niet gezien voor FHCDAE (Extra bestand 1 ). We vond eerder beschermende regulerende varianten stroomopwaarts NOG en demonstreerde de omgekeerde correlatie van hun in vitro versterkende activiteit met gezonde heupen in Duitse herders [ 28 ]. De associatie van deze locus met FHCDAE (zoals beoordeeld door de verhouding van de P -waarden) was ~ 24 keer zo sterk als wat we waargenomen voor de FCI-heupscore [ 28 ]. De vermeende bijdrage van NOG aan FHCDAE blijft ongrijpbaar, maar kan enige aanwijzingen bieden voor verminderde gewrichtscongruentie. Verminderde noggin-activiteit kan mogelijk het acetabulaire bot versterken via botmorfogene proteïne (BMP) -signalering en helpen bij het herstel van microfracturen en andere schade veroorzaakt door mechanische slijtage bij opgroeiende honden. 41 “data-test =” citation-ref “data-track =” klik “data-track-action =” referentie-anker “data-track-label =” link “href =” http://bmcgenomics.biomedcentral.com/ artikelen / 10.1186 / s12864-019-6422-6 # ref-CR41 “id =” ref-link-section-d186713e2142 “title =” Todhunter RJ, Zachos TA, Gilbert RO, Erb HN, Williams AJ, Burton-Wurster N, et al. Aanvang van epifyse-mineralisatie en groeiplaatafsluiting bij radiografisch normale en dysplastische Labrador-retrievers. J Am Vet Med Assoc. 1997; 210: 1458–62. “> 41 , 42 ]. NOG is een cruciaal gen voor veel ontwikkelingsprocessen, zoals neurale buisfusie, gewrichtsvorming en skeletontwikkeling [ 43 , 44 ]. Bij mensen veroorzaken dominante NOG mutaties sommige aangeboren aandoeningen met abnormale gewrichten [ 45 ] en het uitschakelen van muizen Nog leidt tot een toestand waarbij de muizen de meeste gewrichten in de ledematen missen [ 46 ]. Anderzijds leidt overexpressie van muizen Nog tot osteopenie, botbreuken en verminderde botvorming, wanneer de functie van osteoblasten wordt defect [ 47 ]. Een recent onderzoek door Ghadakzadeh et al. (2018) [ 48 ] toonde aan dat het neerslaan van Nog in ratten met kleine interfererende RNA leidt tot neerwaartse regulatie van Nog en beide verhoogt BMP-gemedieerde differentiatie van osteoblasten en het mineralisatieproces van extracellulaire matrix.

De derde locus met genoombrede betekenis omvatte ook FHCDAE en woonde op chromosoom 28 (tabellen 4 en 5 ). Deze regio bevat CACUL1 , een celcyclus-geassocieerd gen [ 49 ], en NANOS1 dat MMP14 aka membraantype 1-matrix metalloproteinase ( MT1-MMP) reguleert ) waardoor epitheliale tumorcelinvasie wordt bevorderd [ 50 ]. MT1-MMP is een krachtig collagenolytisch element [ 51 , 52 ] en Miller et al. (2009) hebben de rol aangetoond van MT1-MMP bij menselijke reumatoïde artritis met synoviale invasie via collagenolyse [ 53 ]. De mogelijke rol van het samenspel NANOS1 – MMP14 moet worden gericht op weefsels die relevant zijn voor CHD.

Intrigerend genoeg is chromosoom 28 eerder geassocieerd met NoA in twee onderzoeken, waarvan er ook Duitse herders waren opgenomen [ 13 , 54 ]. Hoewel chromosoom 28 in ons onderzoek niet associeerde met NoA, is de gerapporteerde NoA-locus ~ 5,2 Mb stroomopwaarts van onze FHCDAE-locus (tabel 1 ). Omdat FHCDAE en NoA sterk verwante eigenschappen zijn (Pearsons’s r = – 0.94, Fig. 1 ), zijn aanvullende onderzoeken tussen rassen gerechtvaardigd om uit te zoeken of de twee loci op chromosoom 28 zijn gerelateerd of onafhankelijk, en als ze varianten hebben die bijdragen aan CHD.

We hebben ook enkele loci waargenomen die zwakkere associaties tonen met NoA en OA op chromosomen 9 en 25 (Tabellen 1 en 2 ), en met FCI-hipscore op chromosoom 9 (tabel 3 ). Deze loci omvatten relevante kandidaatgenen LHX1 , AATF (beide op chromosoom 9) en SLC7A1 (chromosoom 25) (aanvullend bestand 2 ). LHX1 kan een kandidaat zijn voor OA omdat is aangetoond dat het differentieel gemethyleerd is in OA [ 55 ] en is een van de meest significant opgewaardeerde genen bij deze aandoening [ 56 ]. SNP’s in de buurt van LHX1 vertoonden ook een suggestieve associatie met CHD (gekwantificeerd als de FCI-heupscore) in onze vorige studie [ 28 ]. AATF bevindt zich in de buurt van LHX1 maar de rol ervan in CHD blijft onzeker. Beide LHX1 i> en AATF zijn geassocieerd met de niveaus van macrofaag ontstekingsproteïne 1b (MIP-1b) [ 57 , 58 ]. MIP-1b is een cytokine verhoogd in de synoviale vloeistof in artrose en kan een rol spelen bij het binnendringen van monocyten in osteoartritische gewrichten [ 59 ]. Het hondengen dat codeert voor MIP-1b (CC-motief voor chemokine ligand 4 , CCL4 ) bevindt zich op chromosoom 9, ~ 795 kb weg van TIGRP2P126345 en ~ 803 kb van AATF (tabellen 1 en 3 ). SLC7A1 is een kationische amino met hoge affiniteit zuurtransporter die behoort tot de familie van opgeloste dragers 7 [ 60 ]. Het neemt deel aan het transport van kationische aminozuren arginine, lysine en ornithine door het plasmamembraan [ 60 ]. L-arginine en zijn gemethyleerde vormen kunnen OA beïnvloeden via de stikstofoxide-route [ 61 ].

Gezien de klinische complexiteit van CHZ is het niet verwonderlijk dat we met succes verschillende loci in kaart hebben gebracht, die kandidaatgenen bevatten die erbij betrokken zijn in verschillende biologische paden. Identificatie van deze paden is een belangrijke stap in het begrijpen van de pathofysiologie van CHD. Sommige genen in deze netwerken hebben mogelijk geen directe functie op de aandoening, maar hebben een circuitvormig effect via andere genen [ 62 ]. Zoals hier en eerder aangetoond door Sánchez-Molano et al. (2014) [ 7 ], vereiste de complexiteit en polygeniciteit van eigenschappen zoals CHD grote steekproefgroottes voor significante associaties. Sánchez-Molano et al. (2014) [ 7 ] had een cohort van 1500 Labrador Retrievers en observeerde twee genoombrede en meerdere chromosoombrede significante QTL’s die maximaal 23% van de genetische variantie in de geanalyseerde eigenschappen verklaren. Het is mogelijk dat grotere cohorten extra loci kunnen onthullen met kleinere effecten.

Naast steekproefomvang is nauwkeurige en betrouwbare fenotyping een andere essentiële factor bij het bestuderen van complexe eigenschappen. Dit is met name belangrijk wanneer de eigenschap uit veel onderling verbonden sub-eigenschappen bestaat. die slechts kleine delen van de totale variatie verklaren. Zolang de beoordeling van CHD afhankelijk is van de FCI-score, is het cruciaal om gestandaardiseerde röntgenfoto’s van hoge kwaliteit te hebben en een minimaal aantal mensen dat deze beoordeelt om vooringenomenheid tussen de waarnemers te verminderen [ 26 ]. Betrouwbare indexen van gewrichtslaxiteit zoals de afleiding of laxiteitsindex [ 25 ], zou de ontdekking van genetische bevindingen kunnen vergemakkelijken door enkele verwarrende factoren die van invloed zijn op NoA en FHCDAE te verwijderen, omdat enige laksheid nog niet is ontdekt in de uitgebreide radiografieën.

Conclusies

Tot slot we hebben een succesvol associatiestudie uitgevoerd met een groot cohort van nauwkeurige en robuust fenotypische Duitse herders en beschrijven drie loci met genoombrede betekenis en twee suggestieve loci voor CHD-gerelateerde eigenschappen. De kandidaatgenen omvatten NOX3 en ARID1B op chromosoom 1, NOG op chromosoom 9 en NANOS1 op chromosoom 28. Toekomstige studies zullen zich richten op het vaststellen van hun rol in CHD door de kandidaat-regio voor mogelijke risicovarianten.

Methoden h2>

Honden

We hebben de gegevens voor Onze studie van de Finse Kennel Club. Vóór kwaliteitscontrole hadden we in totaal 775 monsters van Duitse herders en van deze 356 waren controles, 322 waren gevallen met beide heupgewrichten scoorde C of slechter en 97 waren van intermediaire fenotypes met ten minste één heupgewricht scoorde als B. Meerderheid van de honden hadden ofwel dezelfde FCI-score bilateraal of hadden maximaal één scoreklasseverschil tussen de rechter- en de linkerheup; drie honden hadden meer dan één graadverschil (ze waren gescoord A / C, C / A en B / D). De gemiddelde leeftijd bij radiografie was 1,55 jaar variërend van 1,01 tot 5,83 jaar met een standaarddeviatie van 0,63 jaar. 435 van de honden waren vrouwelijk en 340 waren mannelijk. We verzamelden ten minste één bloedmonster van alle honden met ethyleendiaminetetra-azijnzuur (EDTA) als een anticoagulans.

Fenotypes

De FCI-gestandaardiseerde ventrodorsale verlengde heupröntgenfoto’s waren genomen door verschillende dierenartsen, maar het scoren van de heup werd gedaan door twee gespecialiseerde dierenartsen bij de FKC. Daarom werd inter-waarnemerbias verminderd in deze gegevensset [ 26 ]. Alle heupscores voor deze honden zijn beschikbaar in de FKC-database [ 63 ]. We hadden op zijn minst een CHD-score voor alle honden. We gebruikten de officiële FCI-heupscores om de honden in twee verschillende case-control groepen te verdelen: de eerste groep met een ontspannen casusdefinitie, waarbij de casussen een FCI-score B / C (linker / rechter heup), C / B of C / C of slechter hadden, en de tweede groep met een stringente casusdefinitie, waarbij de casussen een FCI-score D hadden of erger op beide heupen.

Twee dierenartsen in onze groep evalueerden de verkregen röntgenfoto’s zorgvuldig voor meer specifieke heupfenotypes. Deze fenotypes waren: bevindingen die wijzen op artrose (in vier categorieën van 0 = geen tekenen tot 3 = ernstig tekens), NoA (in graden) en FHCDAE (in millimeters). Het fenotypeproces werd als volgt uitgevoerd: Eén dierenarts (evaluator 1 in het fenotype-bestand doi: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.10096595 ) beoordeelde alle röntgenfoto’s voor het studiecohort dat in onze vorige studie werd gebruikt dy [ 28 ]. Een andere dierenarts (evaluator 2 in het fenotype-bestand (doi: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.10096595 ) in onze groep evalueerde de röntgenfoto’s van de honden die tijdens het huidige onderzoek gegenotypeerd waren. Een kleine subset van willekeurig gekozen röntgenfoto’s, die de beoordelaar 1 had eerder beoordeeld, werden opnieuw beoordeeld door de evaluator 2. Om hun consistentie te controleren. In het geval van inconsistenties werd het opnieuw beoordeelde fenotype in de analyse gebruikt.

NoA varieerde tussen 70 en 108 graden in onze cohort (tabel 6 ); hoe kleiner de waarde, hoe slechter de incongruentie van het gewricht. Over het algemeen hebben honden met een FCI heupscore A NoA van 105 graden of hoger [ 64 ]. Significante variatie tussen waarnemers voor NoA werd waargenomen in onze gegevens ( P = 0.028, extra bestand 1 ) .We hebben dit in onze GWAS behandeld door de evaluator als covariate te gebruiken. FHCDAE werd gemeten als millimeters (mm) en in onze gegevens varieerde deze eigenschap tussen – 4 en 15 mm (tabel 6 ). Hoe kleiner de waarde, hoe dieper de dijbeenkop in het acetabulum zit ten opzichte van de dorsale acetabulaire rand. OA werd verdeeld in vier categorieën (de hoeveelheden voor elke categorie hier zijn vóór kwaliteitscontrole): nee tekenen van artritis (0, N = 498), enkele milde veranderingen verbonden aan OA (1, N = 57, kleine osteofyten op de dijhals en / of aan de craniolaterale acetabulaire rand), matige veranderingen (2, N = 74, grotere osteofyten, ook aan de dorsale acetabulaire rand), of ernstige artrose (3, N = 33, massieve osteofyten van de dijhals en rond de acetabulaire rand). Röntgenfoto’s zijn echter relatief ongevoelig bij het detecteren van vroege osteoartritische veranderingen [ 65 ]. Daarom is het onwaarschijnlijk dat de huidige studie associaties met loci detecteert die uitsluitend de vroege stadia van artrose beïnvloeden.

Tabel 6 Mediaan, interkwartielbereik en minimum- en maximumwaarden voor de geanalyseerde eigenschappen

DNA-voorbereiding en genotypering h3>

De originele door EDTA geconserveerde bloedmonsters voor dit onderzoek worden opgeslagen in de Dog DNA-bank van de Universiteit van Helsinki. Het DNA werd uit deze monsters geëxtraheerd met een Chemagic Magnetic Separation Module I met een standaardprotocol van Chemagen (Chemagen Biopolymer-Technologie AG, Baeswieler, Duitsland). Daarna werden de DNA-monsters genotypeerd in Geneseek (Lincoln, NE, VS) met een 173 K honden SNP-array met hoge dichtheid uit Illumina (San Diego, CA, VS). Genotypering van de monsters werd in meerdere batches uitgevoerd.

Populatiestructuur

We gebruikten informatie uit een genomische relatiematrix die was gebouwd op basis van de SNP-gegevens om onze zeer gelaagde Duits te verdelen Herderpopulatie in drie subpopulaties (extra bestand 7 ). Voor de clustering hebben we een R [ 66 ] pakket” mclust “[ 67 ] die gebruikmaakt van covariantie-parametrisering. De selectie van het juiste aantal clusters is uitgevoerd met het Bayesiaanse informatiecriterium. We hebben vervolgens een covariate vector gemaakt op basis van de clustergegevens waarbij elk individu tot een van de clusters behoorde. Op deze manier we kunnen het clusteringseffect in ons model gebruiken om rekening te houden met verschillen in ziekteassociatie tussen de genetische clusters.

Kwaliteitscontrole (QC)

We hebben PLINK [ 68 ] om de oorspronkelijke drie genotypesets uit verschillende genotyperingsbatches samen te voegen. Voorafgaand aan het samenvoegen is een QC uitgevoerd met alle genotyperingsbatches, met de volgende drempels: oproeppercentage per monster 0,10, oproeppercentage per SNP 0,05, kleine allelfrequentie 0,05, P -waarde-grenswaarde voor afwijking van Hardy-Weinberg-evenwicht (HWE) 0.00001 (alleen van controles) .Na deze kwaliteitscontroles en gegevens samenvoeging van in totaal 100.435 SNP’s en 775 monsters werden overgebracht van PLINK naar R. De laatste QC werd gedaan in R met GenABEL [ 69 ], en de drempels waren: kleine allelfrequentie = 0,05, per sampleoproepsnelheid = 0,85 en per SNP-oproepsnelheid = 0,95, en opnieuw een verlaging van de P-waarde- uit niveau 70 ]. Na de GWAS werd de genotype-oproepkwaliteit van de top-SNP’s gecontroleerd om associaties vanwege oproepfouten uit te sluiten.

Genoombreed associatieanalyse (GWAS)

We hebben een GWAS uitgevoerd met behulp van polygene gemengde modellen in GenABEL, met functies “polygenic” en “mmscore” (FASTA: scoretest voor associatie bij verwante mensen) [ 71 ]. De juiste covariaten werden geschat met passende lineaire regressiemodellen met de R-functie” lm “uit het stats-pakket [ 72 ] voor alle niet-binaire kenmerken. De binaire kenmerken werden geanalyseerd met passende algemene lineaire modellen met de R-functie” glm “[ 73 ]. De volgende covariaten werden getest: geslacht, leeftijd bij radiografie, genetische cluster van de hond, genotyperingsbatch, geboortemaand en evaluator, met andere woorden de dierenarts die de röntgenfoto’s beoordeelde (getest op eigenschappen NoA, FHCDAE en OA). De juiste covariaten die een significant effect hadden (P-waarde 7 (zie ook Extra bestand 1 ). De inflatiefactor lambda voor de verschillende modellen wordt aangegeven in de tabellen 1 3 . De bijbehorende QQ-plots staan ​​in het extra bestand 8 .

Tabel 7 Covariaten voor verschillende eigenschappen

De waarden r 2 voor de top SNP’s werden geschat in R met Functie “r2fast” [ 74 ] uit GenABEL-pakket.

Bonferroni-correctie kan worden gezien als een te stringente methode om te corrigeren voor meerdere testen, omdat het onafhankelijkheid tussen de testen verwacht, wat is niet waar in veel associatiestudies vanwege LD tussen markeringen [ 75 ]. Dit is vooral belangrijk om op te merken in hondenstudies, omdat de structuur van het hondengenoom uniek is met sterke LD vanwege de geschiedenis van intensieve selectie [ 13 ]. Daarom hebben we het aantal onafhankelijke tests gebruikt om de drempel voor significantie te bepalen. We hebben het effectieve aantal onafhankelijke tests geschat op 27.456 met simpleM, dat dimensiereductiemodellen gebruikt voor het filteren van de correlaties tussen de geanalyseerde SNP’s [ 76 ]. Op basis hiervan wordt de drempelwaarde voor significantie 1,82 × 10–6 (0,05 / 27456) toegepast voor P -waarden in deze studie. p> div> div> section>                         

Beschikbaarheid van gegevens en materialen

De datasets die in het huidige onderzoek zijn gegenereerd en geanalyseerd, zijn beschikbaar op FIGSHARE, doi: https://doi.org/10.6084/m9.figshare.10096595 . De datasets zijn geanonimiseerd om de eigenaren van de dieren te beschermen.

Afkortingen

AATF:
                    

Apoptose antagoniserende transcriptiefactor

                   Dd>

ARID1B: dfn> dt>

                    

AT-rijk interactief domein 1B

                   Dd>

BMP: dfn> dt>

                    

Botmorfogenetisch eiwit

                   Dd>

CACUL1: dfn> dt>

                    

CDK2 geassocieerd cullin-domein 1

                   Dd>

CCL4: dfn> dt>

                    

Chemokine ligand 4 met C-C-motief

                   Dd>

CHD: dfn> dt>

                    

Heupdysplasie bij honden

                   Dd>

Chr: dfn> dt>

                    

Chromosome p>                    Dd>

EDTA: dfn> dt>

                    

Ethyleendiaminetetra-azijnzuur

                   Dd>

FASTA: dfn> dt>

                    

Op families gebaseerde scoretest voor associatie

                   Dd>

FCI: dfn> dt>

                    

Fédération cynologique internationale

                   Dd>

FHCDAE: dfn> dt>

                    

Midden positie van het dijbeenhoofd in relatie tot de dijbeenacetabulaire rand

                   Dd>

FKC: dfn> dt>

                    

Finse kennel club

                   Dd>

GWAS: dfn> dt>

                    

Genoomwijde associatiestudie

                   Dd>

h 2 sup> : Dfn> dt>

                    

Erfelijkheid (engheid)

                   Dd>

HWE: dfn> dt>

                    

Hardy-Weinberg evenwicht

                   Dd>

LD dfn> dt>

                    

Koppelingsonevenwicht

                   Dd>

LHX1: dfn> dt>

                    

LIM homeobox 1

                   Dd>

MIP-1b: dfn> dt>

                    

Macrophage inflammatory protein 1b

                   Dd>

MMP14: dfn> dt>

                    

Matrix metalloproteinase-14

                   Dd>

MT1-MMP: dfn> dt>

                    

Membraan type 1-matrix metalloproteinase

                   Dd>

NANOS1: dfn> dt>

                    

Nanos C2HC-type zinkvinger 1

                   Dd>

NoA: dfn> dt>

                    

Norberg-hoek

                   Dd>

NOG: dfn> dt>

                    

Noggin p>                    Dd>

NOX3: dfn> dt>

                    

NADPH oxidase 3

                   Dd>

OA: dfn> dt>

                    

Artrose p>                    Dd>

P i> -waarde: dfn> dt>

                    

Waarschijnlijkheidswaarde

                   Dd>

QC: dfn> dt>

                    

Kwaliteitscontrole

                   Dd>

QTL: dfn> dt>

                    

Kwantitatieve kenmerklocus

                   Dd>

r 2 sup> : Dfn> dt>

                    

Kwadraat van Pearson’s correlatiecoëfficiënt r

                   Dd>

SLC7A1: dfn> dt>

                    

Opgeloste carrier familie 7 lid 1

                   Dd>

SNP: dfn> dt>

                    

Polymorfisme met één nucleotide

                  

Referenties

  1. 1.

    Brass W. Hüftgelenkdysplasie und Ellbogenkrankkung im Visier der Fédération Cynologique Internationale. Kleintierpraxis. 1993; 38: 191–266.

  2. 2.

    Skurková L, Hluchý M, Lacková M, Mihalová M, Ledecký V. Relatie van de norberghoek en positie van het femurkopcentrum tot de dorsale acetabulaire rand bij de evaluatie van heupdysplasie bij honden. Dierenarts Comp Orthop Traumatol. 2010; 23: 433–8.

  3. 3.

    Allen MJ. Wat is nieuw in orthopedische basiswetenschap. J Bone Jt Surg. 2016; 98: 2025–9.

  4. 4.

    Wilson BJ, Nicholas FW, James JW, Wade CM, Raadsma HW, Thomson PC. Genetische correlaties tussen radiografische eigenschappen van heupdysplasie bij honden in een cohort van Australische Duitse herdershonden, en implicaties voor het ontwerpen van een effectiever genetisch bestrijdingsprogramma. PLoS One. 2013; 8: e78929.

  5. 5.

    Zhou Z, Sheng X, Zhang Z, Zhao K, Zhu L, Guo G, et al. Differentiële genetische regulatie van heupdysplasie bij honden en artrose. PLoS One. 2010; 5: e13219.

  6. 6.

    Mateescu RG, Burton-Wurster NI, Tsai K, Phavaphutanon J, Zhang Z, Murphy KE, et al. Identificatie van kwantitatieve kenmerkloci voor artrose van heupgewrichten bij honden. Am J Vet Res. 2008; 69: 1294–300.

  7. 7.

    Sánchez-Molano E, Woolliams JA, Pong-Wong R, Clements DN, Blott SC, Wiener P. Kwantitatieve loci mapping voor hondenheupdysplasie en de bijbehorende eigenschappen in het VK Labrador retrievers. BMC Genomics. 2014; 15: 833.

  8. 8.

    Janutta V, Hamann H, Distl O Complexe segregatieanalyse van heupdysplasi bij honden a in Duitse herdershonden. J Hered. 2006; 97: 13–20.

  9. 9.

    Pfahler S, Distl O. Identificatie van kwantitatieve eigenschapsloci (QTL) voor heupdysplasie bij honden en elleboogdysplasie bij honden bij berghonden. PLoS One. 2012; 7: e49782.

  10. 10.

    Lavrijsen ICM, Leegwater PAJ, Martin AJ, Harris SJ, Tryfonidou MA, Heuven HCM, et al. Genoombrede analyse geeft genen voor basaalmembraan en kraakbeenmatrixeiwitten aan als kandidaten voor heupdysplasie in Labrador-retrievers. PLoS One. 2014; 9: e87735.

  11. 11. span >

    Todhunter RJ, Bliss SP, Casella G, Wu R, Lust G, Burton-Wurster NI, et al. Genetische structuur van gevoeligheidskenmerken voor heupdysplasie en microsatelliet Informativiteit van een gekruiste hondenstam. J Hered. 2003; 94: 39–48.

  12. 12.

    Mäki K, Janss LLG, Groen AF, Liinamo AE, Ojala M. Een indicatie van belangrijke genen die heup- en elleboogdysplasie beïnvloeden in vier Finse hondenpopulaties. Hered (Edinb). 2004; 92: 402–8.

  13. 13.

    Hayward JJ, Castelhano MG, Oliveira KC, Corey E, Balkman C, Baxter TL, et al. Complexe ziekte- en fenotypekartering bij de huishond. Nat Commun. 2016; 7: 10460.

  14. 14.

    Fels L, Distl O. Identificatie en validatie van kwantitatieve trait loci (QTL) voor heupdysplasie bij honden (CHD) bij Duitse herders. PLoS One. 2014; 9: e96618.

  15. 15.

    Bartolomé N, Segarra S, Artieda M, Francino O, Sánchez E, Szczypiorska M, et al. Een genetisch voorspellend model voor heupdysplasie bij honden: integratie van genoombrede associatiestudie (GWAS) en kandidaat-genbenaderingen. PLoS One. 2015; 10: e0122558.

  16. 16.

    Fels L, Marschall Y, Philipp U, Distl O. Meerdere loci geassocieerd met hondenheupdysplasie (CHD) bij Duitse herdershonden. Mammoom. 2014; 25: 262–9.

  17. 17.

    Sánchez-Molano E, Woolliams JA, Blott SC, Wiener P. Beoordeling van de impact van genomische selectie op heupdysplasie bij de Labrador-retrieverhond. J Anim Breed Genet. 2014; 131: 134–45.

  18. 18.

    Smith GK, Mayhew PD, Kapatkin AS, McKelvie PJ, Shofer FS, Gregor TP. Evaluatie van risicofactoren voor degeneratieve gewrichtsaandoeningen geassocieerd met heupdysplasie bij Duitse herders, Golden retrievers, Labrador retrievers en Rottweilers. J Am Vet Med Assoc. 2001; 219: 1719–24.

  19. 19. span>

    Hou Y, Wang Y, Lu X, Zhang X, Zhao Q, Todhunter RJ, et al. Monitoring van heup- en elleboogdysplasie bereikte een bescheiden genetische verbetering van 74 hondenrassen gedurende 40 jaar in de VS. PLoS One. 2013; 8: e76390.

  20. 20.

    Lewis TW, Blott SC, Woolliams JA. Vergelijkende analyses van genetische trends en vooruitzichten voor selectie tegen heup- en elleboogdysplasie bij 15 Britse hondenrassen. BMC Genet. 2013; 14: 16.

  21. 21.

    Edwards SM, Woolliams JA, Hickey JM, Blott SC, Clements DN, Sánchez-Molano E, et al. Gezamenlijke genomische voorspelling van heupdysplasie bij honden in Britse en Amerikaanse Labrador-retrievers. Voor Genet. 2018; 9: 101.

  22. 22.

    Oberbauer AM, Keller GG, Famula TR. Langdurige genetische selectie verminderde de prevalentie van heup- en elleboogdysplasie bij 60 hondenrassen. PLoS One. 2017; 12: e0172918.

  23. meta > 23.

    Sánchez-Molano E, Pong-Wong R, Clements DN, Blott SC, Wiener P, Woolliams JA. Genomische voorspelling van eigenschappen gerelateerd aan heupdysplasie bij honden. Voor Genet. 2015; 6: 97.

  24. Guo G, Zhou Z, Wang Y, Zhao K, Zhu L, Lust G, et al. Heupdysplasie bij honden is voorspelbaar door genotypering. Osteoarthr Cartil. 2011; 19: 420–9.
  25. 25 te quan. span >

    Broeckx BJG, Vezzoni A, Bogaerts E, Bertal M, Deforce D, Peelman L, et al. Vergelijking van drie methoden om laxiteit in het heupgewricht van honden te kwantificeren. Dierenarts Comp Orthop Traumatol. 2018; 31: 23–9.

  26. 26. Verhoeven GE, Coopman F, Duchateau L, Bosmans T, Van Ryssen B, Van Bree H. Interobserver akkoord over de beoordeling van standaard ventrodorsale heup-verlengde röntgenfoto’s en het effect ervan op overeenstemming bij de diagnose heupdysplasie bij honden en routinematige FCI-scores. Dierenarts Radiol Ultrasound. 2009; 50: 259–63.
  27. 27.

    Loeser RF, Goldring SR, Scanzello CR, Goldring MB. artrose: een aandoening van het gewricht als een orgaan. Artritis Reum. 2012; 64: 1697–707.

  28. meta > 28. span >

    Mikkola LI, Holopainen S, Lappalainen AK, Pessa-Morikawa T, Augustine TJP, Arumilli M, et al. Nieuwe beschermende en risico-loci bij heupdysplasie bij Duitse herders. PLoS Genet. 2019; 15: e1008197.

  29. 29.

    Daumer KM, Khan AU, Steinbeck MJ . Chlorering van pyridiniumverbindingen. Mogelijke rol van hypochloriet, N-chlooramines en chloor bij de oxidatie van pyridinoline-dwarsverbindingen van gewrichtskraakbeencollageen type II tijdens acute ontsteking. J Biol Chem. 2000; 275: 34681–92.

  30. 30.

    Steinbeck MJ, Nesti LJ, Sharkey PF, Parvizi J. Myeloperoxidase en gechloreerde peptiden bij artrose: potentiële biomarkers van de ziekte. J Orthop Res. 2007; 25: 1128–35.

  31. meta > 31.

    Breitenbach M, Rinnerthaler M, Weber M, Breitenbach-Koller H, Karl T, Cullen P, et al. De afweer- en signaalrol van NADPH-oxidasen in eukaryotische cellen. Wien Med Wochenschr. 2018; 168: 286–99.

  32. meta > 32 .

    Szklarczyk D, Franceschini A, Wyder S, Forslund K, Heller D, Huerta-Cepas J, et al. STRING v10: eiwit-eiwit interactienetwerken, geïntegreerd via de levensboom. Nucleic Acids Res. 2015; 43: D447-52.

  33. 33.

    Volk SW, Kapatkin AS, Haskins ME, Walton RM, D’Angelo M. Gelatinase-activiteit in gewrichtsvloeistof en synovium verkregen uit gezonde en osteoartritische gewrichten van honden. Am J Vet Res. 2003; 64: 1225–33.

  34. 34.

    Fujiki M, Shineha J, Yamanokuchi K, Misumi K, Sakamoto H. Effecten van behandeling met polysulfated glycosaminoglycan op serumkraakbeen oligomeric matrix proteïne en C-reactieve proteïneconcentraties, serum matrix metalloproteinase-2 en -9 activiteiten, en kreupelheid bij honden met artrose. Am J Vet Res. 2007; 68: 827–33.

  35. 35.

    Zeng GQ, Chen AB, Li W, Song JH, Gao CY. Hoge MMP-1, MMP-2 en MMP-9 eiwitniveaus bij artrose. Genet Mol Res. 2015; 14: 14811–22.

  36. 36. span >

    Chiu CY, Leng S, Martin KA, Kim E, Gorman S, Duhl DM. Klonering en karakterisatie van T-cel lymfoominvasie en metastase 2 (TIAM2), een nieuwe guanine nucleotide-uitwisselingsfactor gerelateerd aan TIAM1. Genomics. 1999; 61: 66–73.

  37. 37.

    ARID1B. Uniprot. https://www.uniprot.org/uniprot/Q8NFD5#function . Toegang gehad tot 23 nov 2018.

  38. 38.

    Schrier Vergano S, Santen G, Wieczorek D, Wollnik B, Matsumoto N, Deardorff MA. Doodskist-Siris-syndroom. GeneReviews®. 1993. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23556151 . Heeft 27 november 2018 bezocht.

  39. 39.

    Santen GWE, Clayton-Smith J. Het fenomeen ARID1B : wat we tot nu toe hebben geleerd. Am J Med Genet Deel C Semin Med Genet. 2014; 166: 276–89.

  40. 40.

    Chase K, Lawler DF, Carrier DR, Lark KG. Genetische regulatie van artrose: een QTL die craniale en caudale acetabulaire osteofytvorming regelt in het heupgewricht van de hond (Canis familiaris). Am J Med Genet A. 2005; 135: 334–5.

  41. 41.

    Todhunter RJ, Zachos TA, Gilbert RO, Erb HN, Williams AJ, Burton-Wurster N, et al. Aanvang van epifyse-mineralisatie en groeiplaatafsluiting bij radiografisch normale en dysplastische Labrador-retrievers. J Am Vet Med Assoc. 1997; 210: 1458–62.

  42. 42.

    Madsen JS, Reimann I , Svalastoga E. Vertraagde ossificatie van het dijbeen bij honden met heupdysplasie. J Kleine animeerpraktijk. 1991; 32: 351–4.

  43. 43. McMahon JA, Takada S, Zimmerman LB, Fan CM, Harland RM, McMahon AP. Noggin-gemedieerd antagonisme van BMP-signalering is vereist voor groei en patroonvorming van de neurale buis en somite. Genes Dev. 1998; 12: 1438–52.
  44. 44.

    Brunet LJ, McMahon JA, McMahon AP, Harland RM. Noggin, kraakbeenmorfogenese en gewrichtsvorming in het zoogdierlijk skelet. Sci. 1998; 280: 1455–7.

  45. 45.

    Potti TA, Petty EM, Lesperance MM . Een uitgebreid overzicht van gerapporteerde erfelijke noggin-geassocieerde syndromen en voorgestelde klinische bruikbaarheid van een breed omvattende diagnostische term: NOG-gerelateerde-symfalangismespectrumstoornis (NOG-SSD). Hum Mutat. 2011; 32: 877–86.

  46. 46.

    Tylzanowski P, Mebis L, Luyte FP . Het noggin nul-muisfenotype is spanningsafhankelijk en leidt haploinsufficiëntie tot skeletafwijkingen. Dev Dyn. 2006; 235: 1599–607.

  47. 47.

    Devlin RD, Du Z, Pereira RC, Kimble RB, Economides AN, Jorgetti V, et al. Skeletoverexpressie van noggin resulteert in osteopenie en verminderde botvorming. Endocrinol. 2003; 144: 1972–8.

  48. 48.

    Ghadakzadeh S, Hamdy RC, Tabrizian M. Efficiënte in vitro afgifte van noggin siRNA verbetert de osteoblastogenese. Heliyon. 2017; 3: e00450.

  49. 49.

    Kong Y, Nan K, Yin Y. Identificatie en karakterisering van CAC1 als een nieuwe CDK2-geassocieerde cullin. Celcyclus. 2009; 8: 3552–61.

  50. 50.

    Bonnomet A, Polette M, Strumane K, Gilles C, Dalstein V, Kileztky C, et al. Het met E-cadherine onderdrukte hNanos1-gen induceert tumorcelinvasie door MT1-MMP-expressie te reguleren. Oncogene. 2008; 27: 3692–9.

  51. 51 mogelijk. span>

    Shi J, Son MY, Yamada S, Szabova L, Kahan S, Chrysovergis K, et al. MMP’s van het membraantype maken extracellulaire matrixpermissiviteit en mesenchymale celproliferatie tijdens embryogenese mogelijk. Dev Biol. 2008; 313: 196–209.

  52. > 52.

    Itoh Y, Ito N, Nagase H, Evans RD, Bird SA, Seiki M. Collagenolyse op het celoppervlak vereist homodimerisatie van het membraangebonden collagenase MT1-MMP. Mol Biol Cell. 2006; 17: 5390–9.

  53. 53.

    Miller MC, Manning HB, Jain A, Troeberg L, Dudhia J, Essex D, et al. Membraan type 1 matrix metalloproteinase is een cruciale promotor van synoviale invasie bij reumatoïde artritis bij de mens. Artritis Reum. 2009; 60: 686–97.

  54. 54. span>

    Huang M, Hayward JJ, Corey E, Garrison SJ, Wagner GR, Krotscheck U, et al. Een nieuw iteratief gemengd model om drie complexe orthopedische eigenschappen bij honden opnieuw in kaart te brengen. PLoS One. 2017; 12: e0176932.

  55. meta > 55 .

    Delgado-Calle J, Fernández AF, Sainz J, Zarrabeitia MT, Sañudo C, García-Renedo R, et al. Genoombrede profilering van bot onthult differentieel gemethyleerde gebieden in osteoporose en osteoartritis. Artritis Reum. 2013; 65: 197–205.

  56. 56.

    Fei Q, Lin J, Meng H, Wang B , Yang Y, Wang Q, et al. Identificatie van stroomopwaartse regulatoren voor synoviale expressie signatuurgenen bij artrose. Jt Bone Wervelkolom. 2016; 83: 545–51.

  57. meta > 57 .

    Ahola-Olli AV, Würtz P, Havulinna AS, Aalto K, Pitkänen N, Lehtimäki T, et al. Genoombrede associatiestudie identificeert 27 loci die concentraties van circulerende cytokines en groeifactoren beïnvloeden. Ben J Hum Genet. 2017; 100: 40–50.

  58. 58.

    GWAS-catalogus. https://www.ebi.ac.uk/gwas/variants/rs1452928 . Bezocht op 18 januari 2019.

  59. 59. Span >

    Koch AE, Kunkel SL, Shah MR, Fu R, Mazarakis DD, Haines GK, et al. Macrofage inflammatoire proteïne-Iβ: een C-C chemokine bij artrose. Clin Immunol Immunopathol. 1995; 77: 307–14.

  60. 60.

    SLC7A1. https://www.uniprot.org/uniprot/P30825#function . Heeft 28 januari 2019 bezocht.

  61. 61.

    Pascale V, Pascale W, Lavanga V, Sansone V, Ferrario P, De Gennaro Colonna V. L-arginine, asymmetrische dimethylarginine en symmetrische dimethylarginine in plasma en synoviale vloeistof van patiënten met osteoartritis van de knie. Med Sci Monit. 2013; 19: 1057–62.

  62. 62.

    Boyle EA , Li YI, Pritchard JK. Een uitgebreid overzicht van complexe eigenschappen: van polygeen tot Omnigenic. Cel. 2017; 169: 1177–86.

  63. 63.

    Heupgewrichtstatistieken – Duitse herder. In: Fokdatabase van de Finse Kennel Club; 2017. https://jalostus.kennelliitto.fi/frmTerveystilastot.aspx?R=166&Lang=en. Heeft 18 september 2017 bezocht.

  64. 64.

    Flückiger M, Ecvdi D. Scoorröntgenfoto’s voor heupdysplasie bij honden de grote drie organisaties ter wereld. Eur J Companion Anim Pract. 2008; 17: 135–40.

  65. meta > Lust G, Todhunter RJ, Erb HN, Dykes NL, Williams AJ, Burton-Wurster NI, et al. Herhaalbaarheid van dorsolaterale subluxatiescores bij honden en correlatie met macroscopisch uiterlijk van heupartrose. Am J Vet Res. 2001; 62: 1711–5.
  66. 66.

    R Core Team. R: Het R-project voor statistisch computergebruik. R Foundation voor statistisch computergebruik. 2017. https://www.r-project.org/ .

  67. 67.

    Fraley C, Raftery AE, Murphy TB, Scrucca L. mclust versie 4 voor R : Normale mengselmodellering voor modelgebaseerde clustering, classificatie en dichtheidsschatting. In: Technisch rapport 597. Seattle: University of Washington; 2012. p. 1-50. http://www.stat.washington.edu/research/reports/2012/tr597.pdf .

  68. 68.

    Purcell S, Neale B, Todd-Brown K, Thomas L, Ferreira MAR, Bender D, et al. PLINK: een toolset voor gehele genoom associatie en populatie-gebaseerde koppelingsanalyses. Ben J Hum Genet. 2007; 81: 559–75.

  69. 69.

    Aulchenko YS, Ripke S, Isaacs A, van Duijn CM. GenABEL: een R-bibliotheek voor genoombrede associatieanalyse. Bio-informatica. 2007; 23: 1294–6.

  70. 70.

    CanFam3.1 GCA_000002285.2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/GCF_000002285.3/. Toegang gehad tot 26 april 2018.

  71. 71.

    Chen WM, Abecasis GR. Familie-gebaseerde associatietests voor Genomewide associatie scans. Ben J Hum Genet. 2007; 81: 913–26.

  72. 72.

    lm {stats} R Documentatie. https://stat.ethz.ch/R-manual/R- devel / bibliotheek / stats / html / lm.html . Toegang gehad tot 3 mei 2019.

  73. 73. span>

    glm {stats} R documentatie. https://stat.ethz.ch/R-manual/R- devel / bibliotheek / stats / html / glm.html . Toegang gehad tot 3 mei 2019.

  74. 74.

    r2fast. https://www.rdocumentation.org/packages/GenABEL/versions/1.8-0/ topics / r2fast . Toegang gehad tot 3 mei 2019.

  75. 75.

    Johnson RC, Nelson GW, Troyer JL, Lautenberger JA, Kessing BD, Winkler CA, et al. Goed voor meerdere vergelijkingen in een genoombrede associatiestudie (GWAS). BMC Genomics. 2010; 11: 724.

  76. 76.

    Gao X, Becker LC, Becker DM, Starmer JD, provincie MA. Het vermijden van de hoge Bonferroni-straf in genoombrede associatiestudies. Genet Epidemiol. 2010; 34: 100–5.

Referenties downloaden

Erkenningen

We willen de deskundige technische assistentie van Santeri Suokas, Kirsi Lahti en Sini Karjalainen erkennen. We zijn ook alle eigenaren dankbaar voor het doneren van monsters van hun honden voor het onderzoek.

                

Ethische goedkeuring en toestemming om deel te nemen

                

We hebben de richtlijnen voor onderzoeksethiek en goede wetenschappelijke praktijken gevolgd. We hebben een vergunning voor het verzamelen van EDTA-bloedmonsters van ELLA – Animal Experiment Board in Finland (ESAVI / 7482 / 04.10.07 / 2015) met toestemming van de regionale overheidsinstantie voor Zuid-Finland. Alle hondenbezitters ondertekenden een vorm van toestemming en werden op de hoogte gebracht van het project.

              

Funding

Deze studie werd gefinancierd door de Academie van Finland (252602, www.aka.fi , aan AI), The American Kennel Club Canine Health Foundation (01828, www.akcchf.org , aan AI), The Jane and Aatos Erkko Foundation ( jaes.fi/en, to HL) en Biocentrum Helsinki (to HL). De financiers speelden geen rol bij het ontwerp van de studie, het verzamelen en analyseren van gegevens, het besluit om te publiceren of het manuscript op te stellen.

Auteurinformatie

Aantekeningen van de auteur

  1. Hannes Lohi en Antti Iivanainen zijn co-senior auteurs.

Affiliaties

  1. Afdeling Diergeneeskunde, Universiteit van Helsinki, PO Box 66 (Mustialankatu 1), FI-00014, Helsinki, Finland
    • Lea Mikkola
    • , Saila Holopainen
    • , Tiina Pessa-Morikawa li>
    • , Marjo K. Hytönen
    • , Hannes Lohi
    • & Antti Iivanainen
  2. Afdeling Medische en Klinische Genetica, Universiteit van Helsinki, Helsinki, Finland
    • Lea Mikkola
    • , Saila Holopainen
    • , Marjo K. Hytönen
    • & Hannes Lohi
  3. Folkhälsan Research Center, Helsinki, Finland
    • Lea Mikkola
    • , Saila Holopainen
    • , Marjo K. Hytönen
    • & Hannes Lohi
  4. Afdeling Paarden- en kleine diergeneeskunde, Universiteit van Helsinki, Helsinki, Finland
    • Saila Holopainen
    • & Anu K. Lappalainen li >
Auteurs

  1. Zoeken voor Lea Mikkola in:
  2. Zoek naar Saila Ho lopainen in:
  3. Zoek naar Tiina Pessa-Morikawa in:
  4. Zoek naar Anu K. Lappalainen in:
  5. Zoek naar Marjo K. Hytönen in:
  6. Zoek naar Hannes Lohi in:
  7. Zoek naar Antti Iivanainen in: li>

Contributies

LM, HL en AI hebben het onderzoek opgezet en de experimenten ontworpen. LM, SH, AL, TPM en AI hebben de experimenten uitgevoerd en de gegevens geanalyseerd. AI, MH, TPM, AL en HL begeleidden het onderzoek. LM en AI hebben het artikel geschreven. Alle auteurs hebben de definitieve versie van het manuscript gelezen en goedgekeurd.

Corresponderende auteur

Correspondentie met                  Antti Iivanainen .

Ethics verklaringen

                               

Toestemming voor publicatie

                

Niet van toepassing.

                                              

Concurrerende belangen

                

HL biedt advies aan Genoscoper Laboratories Oy, een diagnostisch bedrijf voor honden-DNA, dat hij tijdens het onderzoek gedeeltelijk tot eigendom had (tot 12/2017). Er zijn geen andere concurrerende belangen.

                           

Aanvullende informatie h2>

Noot van de uitgever

Springer Nature blijft neutraal ten aanzien van claims van rechtbanken in gepubliceerde kaarten en institutionele connecties.

Aanvullende informatie

Over dit artikel

Controleer munt en authenticiteit via Crossmark img> div>

Citeer dit artikel h3>

Mikkola, L., Holopainen, S., Pessa-Morikawa, T. et al. Genetische dissectie van heupdysplasie fenotypen bij honden en artrose onthult drie nieuwe loci.                      BMC Genomics 20, 1027 (2019) doi: 10.1186 / s12864-019-6422-6

Download citaat

  • ontvangen

  • Geaccepteerd

  • Gepubliceerd

  • DOI

    https://doi.org/10.1186/s12864-019-6422-6 p> li> ul>

    Zoekwoorden h3>

    • Heupdysplasie
    • artrose
    • Hond
    • Duitse herder
    • Genoomwijde associatiestudie ul> div> div> div> div> section>                                               Article>                  Div>
      Lees Meer