Miopatia spichrzeniowa polisacharydów u koni

Miopatia spichrzeniowa polisacharydów koni ( EPSM , PSSM , EPSSM ) jest dziedziczną chorobą spichrzeniową glikogenu koni, która powoduje rabdomiolizę wysiłkową . Obecnie wiadomo, że wpływa na następujące rasy koni rasy American Quarter Horses, American Paint Horses, gorącokrwistych, kolb, kuców Dales, pełnej krwi angielskiej, koni arabskich, kucyków z New Forest i wielu ras koni ciężkich. Chociaż PSSM jest nieuleczalny, można nim zarządzać za pomocą odpowiedniej diety i ćwiczeń. Obecnie istnieją 2 podtypy, znane jako PSSM typu 1 i PSSM typu 2.

Patofizjologia zaburzeń magazynowania glikogenu i podtyp PSSM

Reprezentacja cząsteczek glukozy połączonych wiązaniami α-1,4-glikozydowymi, z pojedynczym wiązaniem α-1,6-glikozydowym prowadzącym do odgałęzienia łańcucha.

Glikogen jest cząsteczkowym polimerem glukozy ( polisacharydem ) służącym do magazynowania energii i jest ważny dla utrzymania homeostazy glukozy we krwi, a także dla dostarczania energii do skurczów mięśni szkieletowych i mięśnia sercowego. Cząsteczki glukozy są połączone w łańcuchy liniowe wiązaniami α-1,4- glikozydowymi . Dodatkowo gałęzie glukozy są utworzone z łańcucha przez wiązania α-1,6-glikozydowe. 2 cząsteczki glukozy są połączone wiązaniami α-1,4-glikozydowymi przez enzym znany jako syntaza glikogenu . To wiązanie może zostać zerwane przez amylazę , gdy organizm chce rozłożyć glikogen na glukozę w celu uzyskania energii. Enzym rozgałęziający glikogen jest odpowiedzialny za wymagane wiązania α-1,6-glikozydowe potrzebne do rozpoczęcia rozgałęzienia tych liniowych łańcuchów.

Każde zakłócenie tego systemu skutkuje chorobą spichrzania glikogenu . Obecnie istnieją 2 podkategorie chorób spichrzeniowych glikogenu u koni: miopatia spichrzania polisacharydów typu 1, niedobór enzymu rozgałęziającego glikogen i miopatia spichrzania polisacharydów typu 2.

Typ 1 PSSM

PSSM typu 1 jest spowodowany autosomalną dominującą mutacją genetyczną znaną jako GSY1. Ta mutacja powoduje regulację w górę syntazy glikogenu i wysokie poziomy syntazy glikogenu w stosunku do enzymu rozgałęziającego glikogen (GBE). Ten zmieniony stosunek syntazy glikogenu do GBE skutkuje cząsteczkami glikogenu o długich łańcuchach i kilku rozgałęzieniach, co czyni te cząsteczki nieco odpornymi na amylazę . Mutacja GSY1 jest związana ze zmienionym metabolizmem glukozy (ale prawidłowym metabolizmem glikogenu), jak również nagromadzeniem wysokiego poziomu glikogenu i nieprawidłowych polisacharydów w mięśniach konia. Ponadto wykazano, że niektóre konie mają wrażliwość na insulinę, co poprawia wychwyt glukozy przez komórki mięśniowe i przyczynia się do nadmiernego magazynowania glikogenu, który już jest podwyższony w wyniku mutacji GSY1.

Niedobór enzymu rozgałęziającego glikogen

Główny artykuł: Niedobór enzymu rozgałęziającego glikogen

Niski poziom enzymu rozgałęziającego glikogen prowadzi do stanu zwanego niedoborem enzymu rozgałęziającego glikogen. Stan ten spowodowany jest mutacją genu GBE1 odpowiedzialnego za produkcję enzymu rozgałęziającego glikogen. Następnie cząsteczki glikogenu są wytwarzane z kilkoma rozgałęzieniami, co znacznie zmniejsza liczbę nieredukujących końców, drastycznie spowalniając tempo, w jakim cząsteczka może być syntetyzowana lub rozkładana. Powoduje to niski poziom glikogenu mięśniowego, który jest bardzo odporny na działanie amylazy. Ta choroba jest zwykle obserwowana u źrebiąt rasy Quarter Horse i jest śmiertelna.

Typ 2 PSSM

PSSM typu 2 to kategoria zaburzeń, które prowadzą do nieprawidłowego odkładania się glikogenu w mięśniach szkieletowych konia, które nie jest spowodowane mutacjami w GSY1 lub GBE1.

Prezentacja

Belgijski pociąg to jedna rasa o bardzo wysokiej częstości występowania PSSM w swojej populacji.

PSSM występuje najczęściej u koni rasy American Quarter Horse i ras pokrewnych ( koń Paint Horse , Appaloosa , Annex Quarter Horse ), ras koni pociągowych (zwłaszcza belgijskich koni pociągowych i percheronów ) oraz ras gorącokrwistych . Wykazano, że belgijski projekt ma 36% rozpowszechnienia PSSM. Inne rasy, u których zdiagnozowano PSSM to: arab , lipicański , Morgan , mustang , peruwiański paso , koń skalisty , koń standardbred , koń Tennessee Walking Horse , koń pełnej krwi angielskiej i koń pokazowy narodowy . Sugerowano, że mutacja GSY1 przyniosła pewne korzyści ciężko pracującym zwierzętom o niskiej jakości diecie, a obecnie szkodzi członkom tych „oszczędnych” ras, które są zarządzane przy umiarkowanym lub niskim poziomie pracy i dietach bogatych w niestrukturalne węglowodany .

PSSM typu 1 (homozygotyczny lub heterozygotyczny pod względem mutacji GSY1) występuje częściej u koni rasy Quarter Horse i ras pokrewnych oraz ras pociągowych, podczas gdy PSSM typu 2 (ujemny pod względem mutacji GSY1) występuje częściej u innych ras, w tym gorącokrwistych. Nie ma predylekcji płciowej do choroby.

Objawy kliniczne

Konie z PSSM typu 1 zwykle wyglądają normalnie w spoczynku, ale wykazują oznaki rabdomiolizy wysiłkowej („zmętnienia”), takie jak skrócony krok, sztywność, jędrne mięśnie, pocenie się, ból lub niechęć do ćwiczeń, gdy są proszone o wykonanie lekkiej pracy. Podczas gdy epizody rabdomiolizy wysiłkowej są jednymi z najczęstszych objawów związanych z chorymi końmi (zgłaszane u około 37% dotkniętych zwierząt), inne typowe objawy obejmują zaburzenia chodu, kulawizny z przesunięciem, osłabienie mięśni, które może skutkować niezdolnością do wstawania , kolka jak ból i pęczki mięśniowe, atrofia i/lub sztywność (najczęściej obserwowane w mięśniach półbłoniastych, półścięgnistych i najdłuższych).

Te objawy kliniczne zwykle stają się widoczne po raz pierwszy, gdy koń jest umieszczany w treningu jako młode zwierzę; jednak konie dotknięte chorobą będą wykazywać zmiany histologiczne zgodne z uszkodzeniem mięśni w wieku jednego miesiąca, a także mogą wykazywać podwyższenie kinazy kreatynowej (CK), enzymu, który podnosi się wraz z uszkodzeniem mięśni. Współistniejące choroby, takie jak infekcja dróg oddechowych lub przewodu pokarmowego, mogą prowadzić do podwyższenia CK i potencjalnie zagrażającej życiu rabdomiolizy, nawet bez ćwiczeń. Konie z PSSM często mają stale podwyższoną CK w spoczynku, co odróżnia tę chorobę od nawracającej wysiłkowej rabdomiolizy, w której konie mają normalne stężenia CK między epizodami.

Zmienność fenotypu i genów modyfikujących

Niektóre chore zwierzęta mogą pozostać subkliniczne, inne mogą mieć łagodne objawy, które nie utrudniają wyników sportowych, podczas gdy niektóre konie będą miały objawy kliniczne, które uniemożliwiają jakiekolwiek wymuszone ćwiczenia. Rzadko konie umierają z powodu ostrych epizodów rabdomiolizy. Przyczyna takiej zmienności fenotypu nie jest do końca poznana. Temperament, płeć i budowa ciała nie mają wpływu na nasilenie objawów klinicznych. Jednak czynniki środowiskowe, takie jak dieta i ćwiczenia, to, czy koń jest heterozygotą czy homozygotą pod względem zmutowanego allelu GSY1 oraz obecność genów modyfikujących, odgrywają pewną rolę. Ponadto niektóre dotknięte chorobą konie mogą mieć PSSM typu 2, co spowoduje różne zmiany komórkowe, a następnie różne efekty fenotypowe.

Jednym z takich genów modyfikujących jest RYR1, który odpowiada za regulację gospodarki wapniowej w komórkach mięśniowych. Mutacja RYR1 powoduje złośliwą hipertermię , rzadkie, ale potencjalnie śmiertelne zaburzenie, zwykle związane ze znieczuleniem. Chociaż mutacja RYR1 jest rzadka u koni, w tym w ogólnej populacji koni rasy Quarter Horse, jest znacznie bardziej powszechna u koni rasy Quarter Horse z mutacją GSY1. Konie z obiema mutacjami częściej mają ciężki fenotyp PSSM, w tym wyższy poziom kinazy kreatynowej (CK) we krwi, cięższą nietolerancję wysiłku, cięższe epizody rabdomiolizy (częstsze drgania pęczkowe mięśni, częstsze epizody niezwiązane z wysiłkiem fizycznym) , ostra śmierć) i słaba odpowiedź na leczenie PSSM.

Ponadto defekty zarówno w genie GSY1, jak i SCNA4, odpowiedzialne za okresowe porażenie hiperkaliemiczne (HYPP) u koni rasy Quarter Horse i ras pokrewnych, stwierdzono u 14% koni Halter. Połączenie obu tych genów może spowodować ciężką rabdomiolizę, jeśli koń stanie się leżący z powodu ataku HYPP.

Diagnoza

Dostępny jest test genetyczny dla PSSM typu 1. Ten test wymaga próbki krwi lub włosów i jest mniej inwazyjny niż biopsja mięśnia. Jednak może być mniej przydatny w przypadku ras, które są częściej dotknięte PSSM typu 2, takich jak lekkie rasy koni. Często zaleca się wykonanie biopsji mięśnia u koni wykazujących kliniczne objawy PSSM, ale u których wyniki mutacji GYS1 są ujemne.

Biopsję mięśnia można pobrać z mięśni półbłoniastych lub półścięgnistych (ścięgno podkolanowe). Biopsja jest barwiona na obecność glikogenu, a intensywność wybarwienia w mięśniu oraz obecność ewentualnych wtrąceń pomaga w ustaleniu rozpoznania PSSM. Ten test jest jedyną metodą diagnozowania PSSM typu 2. Konie z PSSM typu 1 mają zwykle 1,5-2 razy wyższy poziom glikogenu w mięśniach szkieletowych. Podczas gdy nieprawidłowości wskazujące na uszkodzenie mięśni można zobaczyć na skrawkach histologicznych mięśni już w wieku 1 miesiąca, rozwój nieprawidłowej akumulacji polisacharydów może zająć do 3 lat.

Kierownictwo

Wpływ na metabolizm

Konie z PSSM mają podwyższony poziom glikogenu mięśniowego w spoczynku. Podczas ćwiczeń poziomy glikogenu wyczerpują się szybciej niż u zdrowych koni i spadają do poziomów uważanych za normalne dla odpoczywającego konia bez PSSM. To pokazuje, że metabolizm glikogenu jest w rzeczywistości normalny u tych zwierząt. Jednak konie PSSM syntetyzują glikogen mięśniowy dwukrotnie szybciej niż normalny koń po zaprzestaniu ćwiczeń, co prowadzi do podwyższonego poziomu glikogenu mięśniowego. Dokładny mechanizm nieprawidłowego metabolizmu glukozy nie został jeszcze ustalony, ale może mieć podobieństwo do niedoboru fosfofruktokinazy u ludzi.

Rasy spokrewnione z końmi rasy Quarter Horse z PSSM wykazują wrażliwość na insulinę, co poprawia wychwyt glukozy przez komórki, a te konie oczyszczają krew z glukozy szybciej po jedzeniu niż konie zdrowe. Zapewnia to łatwy dostęp do glukozy przez mięśnie, które następnie mogą wykorzystać substrat do produkcji glikogenu. Defekt GYS1, który reguluje w górę enzym syntazy glikogenu, pozwala mięśniom wykorzystać tę glukozę do szybkiego wytwarzania glikogenu do przechowywania w mięśniach. Co zaskakujące, zwiększonej wrażliwości na insulinę nie obserwuje się u ras koni pociągowych.

Aby przeciwdziałać tym zmianom metabolicznym, można zastosować manipulację dietą i ćwiczeniami fizycznymi. Około 50% koni, które przestrzegają zaleceń dietetycznych i 90% koni, które stosują się zarówno do zaleceń dietetycznych, jak i dotyczących ćwiczeń, ma niewiele lub nie ma żadnych epizodów rabdomiolizy wysiłkowej.

Dieta

U większości koni dieta ma istotny wpływ na stopień nasilenia objawów klinicznych. Wykazano, że konie PSSM karmione dietą bogatą w węglowodany niestrukturalne (NSC), które stymulują wydzielanie insuliny, nasilają nasilenie rabdomiolizy podczas ćwiczeń. Aktualne zalecenia dla koni z PSSM obejmują dietę niskoskrobiową i wysokotłuszczową. Diety o niskiej zawartości skrobi powodują niski poziom glukozy i insuliny we krwi po jedzeniu, co może zmniejszać ilość glukozy pobieranej przez komórki mięśniowe. Diety wysokotłuszczowe zwiększają stężenie wolnych kwasów tłuszczowych we krwi, co może sprzyjać wykorzystywaniu tłuszczu jako źródła energii (poprzez utlenianie wolnych kwasów tłuszczowych) zamiast metabolizmu glukozy. Konie z najcięższymi objawami klinicznymi często wykazują największą poprawę na diecie.

Zalecenia dietetyczne zwykle obejmują połączenie ograniczenia kalorii, zmniejszenia dziennej zawartości NSC i zwiększenia zawartości tłuszczu w diecie. Zalecenia dietetyczne muszą być zrównoważone z oceną kondycji ciała zwierzęcia i poziomem wysiłku, ponieważ korzystne może być poczekanie na zwiększenie zawartości tłuszczu w diecie po utracie wagi przez otyłe zwierzę. Dieta powinna zawierać <10% strawnej energii pochodzącej z NSC oraz 15-20% dziennej strawnej energii pochodzącej z tłuszczu.

Ćwiczenia

Konie z PSSM wykazują mniej objawów klinicznych, jeśli ich wysiłek jest powoli zwiększany w czasie (tj. są powoli kondycjonowane). Ponadto są znacznie bardziej narażone na sztywność mięśni i rabdomiolizę, jeśli są ćwiczone po dłuższym odpoczynku w boksie.

Konie na ogół mają mniej objawów klinicznych, gdy są proszone o wykonywanie krótkich okresów pracy na maksymalnym poziomie aktywności (ćwiczenia beztlenowe), chociaż mają trudności z osiągnięciem maksymalnej prędkości i męczą się szybciej niż konie zdrowe. Mają większe uszkodzenia mięśni, gdy są proszeni o wykonywanie czynności o mniejszej intensywności przez dłuższy czas (aktywność aerobowa), z powodu deficytu energii w mięśniach.

  1. ^ a b c d e f g h i j k l   Mickelson JR, Valberg SJ (2015). „Genetyka zaburzeń mięśni szkieletowych u koni”. rok Ks. Anim. Biologia . 3 : 197-217. doi : 10.1146/annurev-animal-022114-110653 . PMID 25387114 .
  2. ^ a b c d    Annandale, EJ; Valberg, SJ; Mickelson, JR; Seaquist, ER (październik 2004). „Wrażliwość na insulinę i transport glukozy w mięśniach szkieletowych u koni z miopatią spichrzeniową polisacharydów”. Zaburzenia nerwowo-mięśniowe . 14 (10): 666–674. doi : 10.1016/j.nmd.2004.05.007 . PMID 15351424 . S2CID 121731 .
  3. ^ a b c    McCue ME, Ribeiro WP, Valberg SJ (sierpień 2006). „Występowanie miopatii spichrzeniowej polisacharydów u koni z zaburzeniami nerwowo-mięśniowymi”. Dziennik weterynaryjny koni . 38 (S36): 340–344. doi : 10.1111/j.2042-3306.2006.tb05565.x . PMID 17402444 . S2CID 1861689 .
  4. ^   Firshman AM, Baird JD, Valberg JS (15 grudnia 2005). „Częstość występowania i objawy kliniczne miopatii spichrzeniowej polisacharydów i dreszczy u belgijskich koni pociągowych”. JAVMA . 227 (12): 1958–1964. doi : 10.2460/javma.2005.227.1958 . PMID 16379634 .
  5. ^ Valentine BA (2003). „Miopatia spichrzania polisacharydów u koni”. Edukacja weterynaryjna koni . 15 (5): 254–262. doi : 10.1111/j.2042-3292.2003.tb00537.x .
  6. ^ a b c d   De La Corte FD, Valberg SJ, MacLeay JM, Mickelson JR (2002). „Rozwojowy początek miopatii spichrzania polisacharydów u źrebiąt czterokołowych” . Journal of Weterynaryjnej Medycyny Wewnętrznej . 16 (5): 581–587. doi : 10.1111/j.1939-1676.2002.tb02391.x . PMID 12322710 .
  7. ^   Finno CJ, SPier SJ, Valberg SJ (2009). „Choroby koni spowodowane znanymi mutacjami genetycznymi”. Dziennik Weterynaryjny . 179 (3): 336–347. doi : 10.1016/j.tvjl.2008.03.016 . PMID 18472287 .
  8. ^ ab . McCue ME, Valberg SJ, Jackson M, Borgia L, Lucio M, Mickelson JR (styczeń 2009)    „Fenotyp miopatii spichrzeniowej polisacharydów u ras spokrewnionych z końmi ćwiartkowymi jest modyfikowany przez obecność mutacji RYR1”. Zaburzenia nerwowo-mięśniowe . 19 (1): 37–43. doi : 10.1016/j.nmd.2008.10.001 . PMID 19056269 . S2CID 28059829 .
  9. ^   Tryon RC, Penedo CT, McCue ME i in. (styczeń 2009). „Ocena częstości alleli genów chorób dziedzicznych w podgrupach koni American Quarter Horses”. JAVMA . 234 (1): 120–125. doi : 10.2460/javma.234.1.120 . PMID 19119976 .
  10. ^    Valberg SJ, Cardinet III GH, Carlson GP, ​​DiMauro S (1992). „Miopatia spichrzania polisacharydów związana z nawracającą rabdomiolizą wysiłkową u koni”. Zaburzenia nerwowo-mięśniowe . 2 (5–6): 351–359. doi : 10.1016/S0960-8966(06)80006-4 . PMID 1284408 . S2CID 38373381 .
  11. ^ a b    Ribeiro WP, Valberg SJ, Pagan JD, Gustavsson BE (2004). „Wpływ zróżnicowanej zawartości skrobi i tłuszczu w diecie na aktywność kinazy kreatynowej w surowicy i dostępność substratu w miopatii spichrzeniowej polisacharydów u koni”. J Vet Intern Med . 18 (6): 887–894. doi : 10.1111/j.1939-1676.2004.tb02637.x . PMID 15638274 . S2CID 7326589 .
  12. ^   Corte FD, Valberg SJ, Mickelson JR, Hower-Moritz M (lipiec 1999). „Klirens glukozy we krwi po karmieniu i ćwiczeniach w miopatii spichrzania polisacharydów” . Dziennik weterynaryjny koni . 31 (S30): 324–328. doi : 10.1111/j.2042-3306.1999.tb05242.x . PMID 10659276 .
  13. ^ a b c Valberg, Stephanie; Jamesa Mickelsona. „Miopatia magazynowania polisacharydów (PSSM) u koni” . Centrum Koni Uniwersytetu Minnesoty . Uniwersytet Minnesoty . Źródło 15 czerwca 2015 r .
  14. ^   Firshman AM, Valberg SJ i in. (czerwiec 2008). „Wrażliwość na insulinę u koni belgijskich z miopatią spichrzeniową polisacharydów”. American Journal of Veterinary Research . 69 (6): 816–823. doi : 10.2460/ajvr.69.6.818 . PMID 18518664 .
  15. ^    Firshman AM, Valberg SJ, Bender JB, Finno CJ (październik 2003). „Charakterystyka epidemiologiczna i postępowanie w przypadku miopatii spichrzania polisacharydów u koni ćwiartkowych”. American Journal of Veterinary Research . 64 (10): 1319-1327. doi : 10.2460/ajvr.2003.64.1319 . PMID 14596472 . S2CID 13060528 .
  16. ^   Annandale EJ, Valberg SJ, Essen-Gustavsson B (maj 2005). „Wpływ ćwiczeń submaksymalnych na stężenia nukleotydów adeninowych we włóknach mięśni szkieletowych koni z miopatią spichrzeniową polisacharydów”. Jestem. J. Weterynarz. Rez . 66 (5): 839–845. doi : 10.2460/ajvr.2005.66.839 . PMID 15934611 .
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Equine_polysaccharide_storage_myopathy&oldid=1135025069 ”