Untersuchungen zur genetischen Ursache der Kraniosynostose bei der Perserkatze

Abstract

Die brachyzephale Kopfform, die sich zu einem bedeutenden Zuchtziel der Perserkatze herausbildete, zeichnet sich durch eine stark reduzierte Länge und erweiterte Breite des Schädels aus. Durch diese forcierte Zucht entstand aus der klassischen doll-face Perserkatze die Zuchtrichtung der peke-face Katzen mit einer extremen Brachyzephalie. Diese Kopfform geht mit schweren gesundheitlichen Problemen einher, darunter auch das vermehrte Auftreten eines Hydrocephalus internus. Eine koronale Kraniosynostose konnte mit Hilfe von Micro-CT und histologischen Untersuchungen als Ursache für diese Schädelform herausgestellt werden. Ziel dieser Studie war es, Kandidatengene für die koronale Kraniosynostose und die daraus resultierende Brachyzephalie zu identifizieren und im Studienkollektiv zu evaluieren. Hierfür wurde mittels next generation sequencing das gesamte Genom von fünf Katzen sequenziert. Darunter befanden sich drei peke-face Perserkatzen, eine Perserkatze mit moderater Brachyzephalie und eine doll-face Perserkatze. Im Anschluss wurden die Varianten durch Vergleiche mit anderen Katzenrassen, Anforderungen an den impact der Varianten und einer intensiven Literaturrecherche gefiltert. Daraufhin wurden 16 Kandidatengene (FGFR1, FGFR2, FGFR3, IHH, MSX2, RAB23, RUNX2, TCF12, TWIST1, ZIC1, ALX1, BMP3, SMOC2, CHL1, CNTN6, FOXL2) weiter untersucht und im Anschluss ausgewählte Varianten innerhalb der vielversprechendsten Kandidatengene FOXL2 und CNTN6 im Studienkollektiv der 54 Perserkatzen mittels Sanger-Sequenzierung genotypisiert. Die untersuchten Mutationen im CNTN6-Gen sowie auch die Mutation im FOXL2-Gen liegen in hochkonservierten Bereichen der Proteine und führen jeweils zu einem Aminosäureaustausch. Des Weiteren können sowohl das CNTN6- als auch FOXL2-Protein über den nicht-kanonischen Notch-Signalweg agieren. Der Notch-Signalweg spielt eine entscheidende Rolle in der Entwicklung und dem Verschluss der Schädelsuturen. Durch vorliegende Daten zum kranialen Index und der Morphologie der Gehirnventrikel wurde ein möglicher Zusammenhang der Varianten mit einer Brachyzephalie und dem Auftreten eines Hydrocephalus internus analysiert. Unter den untersuchten Perserkatzen waren sechs doll-face Perserkatzen (Kontrollgruppe), sieben Perserkatzen mit moderater Brachyzephalie und 41 peke-face Perserkatzen. Insbesondere Tiere, bei welchen sowohl die untersuchten Mutationen im CNTN6-Gen als auch die Mutation im FOXL2-Gen heterozygot vorlagen, hatten einen signifikant kürzeren Schädel (höheren kranialen Index). Isoliert betrachtet hatten die Mutationen nur einen schwach signifikanten Einfluss auf den kranialen Index. Die Mutationen konnten ausschließlich bei den peke-face Perserkatzen gefunden werden, während Vertreter der doll-face Perserkatzen und moderat betroffene Tiere ausschließlich Träger des Wildtyps waren. Allerdings konnten nicht bei allen peke-face Perserkatzen die Mutationen identifiziert werden, was an dem vermutlich polygenen Ursprung der Brachyzephalie liegen könnte. Zudem wurden die Daten über das Vorliegen von einem Hydrocephalus internus bei 41 der Perserkatzen aus der Studiengruppe mit einbezogen. Dabei zeigte sich ein signifikanter Zusammenhang zwischen einem steigenden kranialen Index und dem Auftreten eines Hydrocephalus internus. Das Geschlecht und die Mutationen innerhalb des CNTN6- sowie FOXL2-Gens hatten stattdessen keinen signifikanten Einfluss. Die Ergebnisse dieser Studie lassen vermuten, dass die Mutationen im CNTN6- und FOXL2-Gen mit hoher Wahrscheinlichkeit an der Brachyzephalie der Perserkatze beteiligt sind, allerdings nicht alleinig dafür verantwortlich sein können. Dies passt zu einer wahrscheinlichen polygenen Vererbung. Da mit der Brachyzephalie hochgradige gesundheitliche Probleme für die betroffenen Tiere einhergehen, sollte eine weitere forcierte Zucht auf dieses Merkmal dringend unterlassen werden. Ob die in dieser Arbeit gefundenen Genvarianten für eine Selektion dagegen hilfreich sein könnten, müssen weitere Untersuchungen zeigen.