| dc.contributor.advisor | Tetens, Jens Prof. Dr. | |
| dc.contributor.author | Bögeholz, Anke | |
| dc.date.accessioned | 2021-06-24T13:30:25Z | |
| dc.date.available | 2021-06-30T00:50:07Z | |
| dc.date.issued | 2021-06-24 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0008-5879-E | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-8681 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-8681 | |
| dc.language.iso | deu | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 630 | de |
| dc.title | Genetische Analyse des bovinen bilateralen konvergenten Strabismus mit Exophthalmus des Holstein Rindes sowie der equinen hereditären Mikrophthalmie | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.title.translated | Genetic analysis of bovine bilateral convergent strabismus with exophthalmos in Holstein cattle and of equine hereditary microphthalmia | de |
| dc.contributor.referee | Tetens, Jens Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2021-01-12 | |
| dc.description.abstractger | Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurden zwei unterschiedliche erbliche Erkrankungen der Augen untersucht. Der bilaterale konvergente Strabismus mit Exophthalmus (BCSE) bei Tieren der Rasse Holstein-Rind sowie die equine Mikrophthalmie. Ziel der Untersuchungen war es, die genetische Architektur der Erkrankungen herauszuarbeiten, den Erbgang zu verstehen und eventuell kausale Gene zu identifizieren. Mit dem möglichen langfristigen Ziel genetische Testverfahren zu entwickeln, um potentielle Merkmalsträger aus der Zuchtpopulation ausschließen zu können und die Frequenz des Auftretens der Erkrankungen zu senken.
Im Fall des BCSE des Holstein-Rindes konnte kein eindeutig kausales Gen, welches für die Entstehung der Erkrankung verantwortlich ist, gefunden werden. Die Ergebnisse vorangegangener Studien an Tieren der Rasse Braunvieh konnten mittels einer durchgeführten GWAS nicht reproduziert werden. Es konnten für Tiere dieser Rasse keine signifikant mit dem Auftreten der Erkrankung assoziierten Genomregionen gefunden werden. Eine Kandidatengenanalyse des Gens SPG7 auf BTA 18 an einer Stichprobe von Tieren der Rasse Holstein zeigte keinerlei strukturelle Veränderungen des Gens, die auf eine Beteiligung dieses Gens an der Entstehung der Erkrankung schließen lassen könnten. Hier ist allerdings zu beachten, dass nur die codierenden Bereiche des Gens untersucht wurden. Eine Beteiligung der regulatorischen Bereiche des Gens ist also nicht auszuschließen. Die Ergebnisse der GWAS auf Basis einer Datengrundlage nach Imputation an Tieren der Rasse Holstein zeigte keinerlei mit dem Auftreten der Erkrankung assoziierte SNPs auf BTA 18. Daher scheint eine Beteiligung des Gens SPG7 eher unwahrscheinlich. Die durchgeführte GWAS auf Basis der Datengrundlage nach Imputation zeigte signifikant assoziierte SNPs auf BTA 2, 12 und 17. Signifikant assoziierte SNPs liegen innerhalb des Gens ABCC4 sowie angrenzend an die Gene NCOR2 und DNAJC3. NCOR2 konnte bereits mit neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung gebracht werden, weitere Untersuchungen des Gens an Daten betroffener Tiere sind notwendig, um eine mögliche Beteiligung an der Entstehung der Erkrankung zu untersuchen. Durchgeführte histopathologische Untersuchungen zweier betroffener Tiere zeigten, dass neurodegenerative Prozesse eine Ursache für die Entstehung von BCSE sein könnten. Die neuropathologische Untersuchung der entsprechenden Nerven und Hirnareale an einem betroffenen Tier konnte allerdings keine morphologischen Veränderungen nachweisen. Weitere histopathologische und neuropathologische Untersuchungen betroffener Tiere sind notwendig, um gegebenenfalls unterschiedliche Phänotypen herauszuarbeiten und die Erkrankung genauer einordnen zu können, was gegebenenfalls die Suche nach zugrundliegenden Vererbungswegen beeinflussen könnte. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass es sich bei der Entstehung von BCSE bei Tieren der Rasse Holstein wahrscheinlich um ein komplexes genetisches Geschehen handelt und dass die Entstehung der Erkrankung nicht auf ein kausales Einzelgen zurückzuführen ist.
Im Fall des gehäuften Auftretens der equinen Mikrophthalmie in einer Halbgeschwister-Familienstruktur eines Hengstes des Holsteiner Verbandes konnte im Rahmen der vorliegenden Dissertation ebenfalls kein eindeutig kausales Gen identifiziert werden. Eine durchgeführte GWAS auf Grundlage von Daten von 45 Pferden (11 betroffene und 34 nicht betroffene) konnte keine genomweit signifikant mit dem Auftreten der Erkrankung assoziierten SNPs nachweisen. Auf dem Chromosomen 8 konnten jedoch vier chromosomenweit signifikant assoziierte SNPs gefunden werden. Einer der vier signifikant assoziierten SNPs liegt in der Nähe des Gens CDH2. Dieses Gen spielt eine wichtige Rolle in der Embryonal- und Augenentwicklung. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse wurden ausgewählte Varianten in den codierenden Bereichen des Gens sequenziert und untersucht. Die Ergebnisse konnten jedoch nicht auf eine Beteiligung dieser Varianten an der Entstehung der Erkrankung schließen lassen. Weitere Untersuchungen des Gens, auch in den regulatorischen Bereichen, wären sinnvoll, um eine mögliche Beteiligung von CDH2 ausschließen oder aber bestätigen zu können. Eine durchgeführte Kandidatengenanalyse des RAX Gens auf Chromosomen 8 konnte zwei strukturelle Varianten identifizieren, die eventuell mit dem Auftreten der Erkrankung assoziiert sein könnten. Da die Ergebnisse nicht über alle Tiere hin konsistent waren, kann davon ausgegangen werden, dass diese Varianten nicht als alleinig ursächlich für das Auftreten der Erkrankung anzusehen sind. Die Beteiligung mehrerer Gene und auch regulatorischer Regionen im Genom sowie eine geringe Genotyp-Phänotyp-Korrelation scheint wahrscheinlich. Auch ist es möglich, dass Faktoren wie eine unvollständige Penetranz und eine variable Expressivität die Identifikation kausaler Genvarianten erschweren. | de |
| dc.description.abstracteng | In the context of the present thesis, two different hereditary diseases of the eyes were investigated. Bilateral convergent strabismus with exophthalmos (BCSE) in Holstein cattle and equine microphthalmia. The aim of the studies was to understand the genetic architecture of the diseases as well as the mode of inheritance and to identify possible causal genes. The long-term intention was to develop genetic testing procedures to exclude potential trait carriers from the breeding population and to reduce the frequency of the occurrence of the diseases.
In the case of BCSE in Holstein cattle, no definite causal gene responsible for the development of the disease could be found. The results of previous studies on animals of the Brown Swiss breed could not be reproduced by means of a performed GWAS. No genome regions significantly associated with the occurrence of the disease could be found in animals of this breed. A candidate gene analysis of the gene SPG7 on BTA 18 in a sample of animals of the Holstein cattle breed showed no structural changes in the gene, which could indicate involvement of this gene in the development of the disease. However, it should be noted that only the coding regions of the gene were examined. Therefore, an involvement of the regulatory regions of the gene cannot be excluded. The results of the GWAS based on data after imputation in Holstein cattle, showed no SNPs on BTA 18 associated with the occurrence of the disease. Therefore, an involvement of the gene SPG7 seems rather unlikely. The performed GWAS based on the data after imputation showed significantly associated SNPs on BTA 2, 12 and 17. The significantly associated SNPs are located within the gene ABCC4 as well as adjacent to the NCOR2 and DNAJC3 genes. NCOR2 has already been associated with neurodegenerative diseases, further studies of the gene in data derived from affected animals are necessary to investigate a possible involvement in the development of the disease. Histopathological examinations of two affected animals showed that neurodegenerative processes could be a cause for the development of BCSE. However, the neuropathological examination of the respective nerves and brain areas in an affected animal could not reveal any morphological changes. Further histopathological and neuropathological examinations of affected animals are necessary to identify possibly different phenotypes and to be able to classify the disease more precisely, which could impact on the search for underlying hereditary traits. The results of the conducted studies show that the development of BCSE in Holstein cattle is probably a complex genetic event and that the development of the disease is not due to a single causal gene.
In the case of an increased occurrence of equine microphthalmia in a half sibling family structure of a stallion of the Holsteiner Verband no definite causal gene could be identified in the present thesis as well. A performed GWAS based on data of 45 horses (11 affected and 34 unaffected) could not detect any genome-wide significantly with the occurrence of the disease associated.SNPs. However, four chromosome-wide significantly with the occurrence of the disease associated SNPs were found on chromosome 8. One of the four significantly associated SNPs is located near the gene CDH2. This gene plays an important role in embryonic and eye development. Based on these findings, a selection of variants in the coding regions of the gene were sequenced and studied. The results did not suggest that these variants are involved in the development of the disease. Further investigations of the gene, also in its regulatory regions, would be advisable in order to exclude or confirm a possible involvement of CDH2. A performed candidate gene analysis of the RAX gene on chromosome 8 could identify two variants that might be associated with the occurrence of the disease. Since the results were not consistent across all animals, it can be assumed that these variants cannot be considered as the only causative factor for the occurrence of the disease. The involvement of multiple genes and also regulatory regions in the genome as well as a low genotype-phenotype correlation seems likely. It is also possible that factors such as incomplete penetrance and variable expressivity complicate the identification of causal gene variants. | de |
| dc.contributor.coReferee | Drögemüller, Cord Prof. Dr. | |
| dc.subject.eng | BCSE | de |
| dc.subject.eng | Holstein cattle | de |
| dc.subject.eng | eye disorder | de |
| dc.subject.eng | GWAS | de |
| dc.subject.eng | equine Microphthalmia | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-21.11130/00-1735-0000-0008-5879-E-5 | |
| dc.affiliation.institute | Fakultät für Agrarwissenschaften | de |
| dc.subject.gokfull | Land- und Forstwirtschaft (PPN621302791) | de |
| dc.description.embargoed | 2021-06-30 | |
| dc.identifier.ppn | 1761244116 | |