COFICHEV

Reduced fertility in stallions

INHALT

Synonyme (en)
Male fertility dysfunction
Sub-Fertile Stallion
Infertility in stallions
Deutsch Hengste mit reduzierter Fruchtbarkeit
Synonym (de)
Reduzierte Fruchtbarkeitsleistung
Verminderte Fruchtbarkeit
Fertilitätsstörungen
Subfertile Hengste
Französisch Troubles de la fertilité de l’étalon
Gene

Kandidatengene für die Fruchtbarkeit:

Whole genome screening (next generation sequencing data): Schrimpf R et al 2016

  • Hannoveraner: g.37455302G>A NOTCH1 variant
  • Diverse Rassen: 9 candidate fertility loci in CFTR, FBXO43, FOXP1, OVGP1, PKD1, SPATA31E1, TCP11, TSSK6
Assoziationsanalysen zwischen SNP und Fruchtbarkeitsfaktoren bei Hannoveraner Hengsten (Giese A 2002; Giesecke K 2008; Giesecke K et al 2009, 2010a, 2010b, 2011; Gotttschalk M et al 2016a; Hamann H et al 2007; Jude RMV 2003):
  • ACE (angiotensin converting enzyme)
  • CRISP1 (cysteine-rich secretory protein 1), alias AEG1
  • CRISP3 (cysteine-rich secretory protein 3)
  • FSHB (follicle stimulating hormone)
  • INHBA (inhibin beta A)
  • PRLR (prolactin receptor)
  • SP17 (sperm autoantigenic protein 17)
  • SPATA1 (spermatogenesis associated 1)
cDNA-Klonierung, codierend für eine equine Serin/Threonin-Kinase (Sabeur K et al 2008);
  • STK31 (serine–threonine kinase 31)
Genomweite Assoziationsstudien (GWAS) (Kjöllerström HJ et al 2016, Raudsepp T et al 2012; Schrimpf R et al 2014, 2015):
  • FKBP6 (FK506 binding protein 6)
  • PLCz1 (phospholipase C zeta 1)
MSY (male specific region of Y) gene catalogue (Paria N 2009; Paria N et al 2011; Raudsepp T 2015):
  • 10 Gene mit mehreren Genkopien und hodenspezifischer Genexpression

KIT als Marker für die Differenzierung der Urkeimzellen in Spermatogonien während der Spermatogenese (Jung H et al 2015)

VASA (DDX4): potentieller Marker für Spermatogonien, Spermatozyten und Spermatiden (Kim JY et al 2015)

Mitochondrial DNA Copy Number in Spermatozoa (Orsztynowicz M et al 2016)
Chromosomen
  • Autosomen: ECA4 (CFTR, INHBA, STK31), ECA5 (OVGP1, SPATA1), ECA6 (PLCz1), ECA7 (FSHB, SP17), ECA9 (FBXO43, TSSK6), ECA11 (ACE), ECA13 (FKBP6, PKD1), ECA16 (FOXP1), ECA20 (CRISP Gene, TCP11), ECA21 (PRLR, DDX4), ECA25 (NOTCH1, SPATA31E1)
  • Gonosomen (Geschlechtschromosomen): ECAY
OMIA#

FKBP6: OMIA 001762-9796: Impaired acrosomal reaction in Equus caballus http://omia.angis.org.au/OMIA001762/9796/

Die anderen Phänotypen sind in OMIA nicht registriert
NCBI gene
ACE http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100064801
CFTR http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100071259
CRISP1 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100033953
CRISP3 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100033965
FBXO43 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100055861
FKBP6 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100061393
FOXP1 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100053199
FSHB http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100033829
INHBA http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100034076
NOTCH1 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100068764
OVGP1 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/102147692
PKD1 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100068126
PLCz1 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100067798
PRLR http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100053793
SP17 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100064207
SPATA1 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100064787
SPATA31E1, e!Ensembl ENSECAG00000017439
STK31 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100009696
 TCP11 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100062952
TSSK6 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100146574
VASA (DDX4) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/100051760
Mutationen
Kausale Mutationen wurden nicht identifiziert
Erbgang

Komplexe und heterogene Vererbung. Die Erbgänge sind noch nicht genau identifiziert.

Hannoveraner Hengste

Abfohlrate pro Hengst und Saison: Heritabilität (h2): 0.03 - 0.15 (Hamann H et al 2005; Giesecke K et al 2010c). Zuchtwerte für Fruchtbarkeit können geschätzt werden.

Heritabilität und Zuchtwerte können ebenfalls für spezifische Merkmale geschätzt werden (Gottschalk M et al 2016b; Labitzke D et al 2014):
  • Ejakulatvolumen (gelfrei): h2 = 0.28, 0.43
  • Gesamtspermienzahl: h2 = 0.29
  • Vorwärtsbeweglichkeit (progressive Motilität): h2 = 0.13, 0.20
Shetlandpony (Zit. Labitzke D et al 2014)
  • Ejakulatvolumen: h2 = 0.57
  • Vorwärtsbeweglichkeit: h2 = 0.46
Friese (Zit. Labitzke D et al 2014)
  • Ejakulatvolumen (gelfrei): h2 = 0.16
  • Abnorme Akrosome: h2 = 0.62
Merkmale / Symptome

Die Fruchtbarkeit der Hengste hat eine sehr hohe wirtschaftliche Bedeutung. Sie wird durch zahlreiche umweltbedingte (Haltungsbedingungen, Deckstation, Zuchtsaison, Methode der Samenentnahme, Fütterung, Nutzung, diverses Erkrankungen, Alter, usw.) und genetischen Faktoren beeinflusst. Die Fruchtbarkeit wird aber nicht konsequent als Selektionskriterium in den Zuchtprogrammen der verschiedenen Rassen berücksichtigt.

Wenn die Befruchtungsrate pro Rosse unter 55 % liegt, kann ein Hengst als subfertil betrachtet werden (Vidament M et al 2013). Hengste mit einer Trächtigkeitsrate unter 44% (normale Fruchtbarkeit: >60%) nach dem ersten Zyklus (first-cycle pregnancy rate) gelten als subfertil (Pickett BW & Voss JL 1999).

Die Fruchtbarkeitsleistung kann durch verschiedene Merkmale präzisiert werden: Befruchtungsrate (Trächtigkeitsrate), Abfohlrate, Spermaqualität (Ejakulationsvolumen, Konzentration, Motilität, Morphologie, Vitalität, Chromatinintegrität, Akrosomintegrität, usw.). Mehrere Untersuchungsmethoden wurden entwickelt (Allimant M 2010; Ball BA 2008; Brito LF 2007; Domes U 2003; Langlois B et al 1977; Turner RM 2005; Varner DD et al 2000, 2008, 2015), insbesondere mit biochemischen Markern (spezifische Seminalplasmaproteine, Enzyme, usw.) für die Entwicklung und die Befruchtungsfähigkeit der Spermien (Varner DD 2008). Die Synthese dieser biochemischen Marker wird von zahlreichen Genen determiniert.

Mit den Entwicklungen in der Entschlüsselung des Pferdegenoms konnten signifikante Zusammenhänge zwischen SNPs (Marker) und Fruchtbarkeitsmerkmalen aufgezeigt werden, insbesondere für folgende fruchtbarkeitsrelevante Gene und Phänotypen:
  • Reifung der Spermien; Fusion von Spermium und Eizelle: CRISP Gene (Giese A 2002; Jude RMV 2003). Hengste mit bestimmten Mutationen im CRISP3 Gen weisen eine geringere Konzeptionsrate auf (Hamann H et al 2007)
  • Reorganisation des Spermien-Chromatins während der Spermatogenese (Sabeur K et al 2008): STK31. Die Funktion der Serin/Threonin-Kinase 31 soll noch präzisiert werden.
  • Gene ACE, FSHB, INHBA, PRLR, SPATA1, SP17 (Giesecke K et al 2011): signifikante Assoziationen zwischen SNPs und der Konzeptionsrate von Hannoveraner Hengsten
Mit genomweiten Assoziationsstudien (GWAS) konnten Kandidatengene für folgende Phänotypen identifiziert werden:
  • FKBP6 (Raudsepp T et al 2011; Schrimpf R et al 2015): Störung der Akrosomreaktion (impaired acrosome reaction, IAR); Störung beim Kontakt des Spermiums mit der Eizelle (zona pellucida) bei der Fertilisation.
Die Betrachtung der Genebene ist nicht ausreichend um die polygenen Merkmale zu verstehen und muss durch die Analyse der Genaktivität auf die RNA- und Proteinebene (Transkription und Translation) erweitert werden. Die Untersuchung der Genexpression (Umsetzung der Information eines Gens, Ausprägung eines Gens => Phänotyp) mittels RNA-Analyse ermöglicht es, die variablen Einflüsse auf das Gen zu erklären und die Regulationsmechanismen zu erfassen (z.B. Belk AD et al 2015; Bolfe A 2013; Das PJ et al 2010, 2013; Ing NH et al 2015; Paria N et al 2011; Twenter HM et al 2015).
Belastungen Einschränkung einer Organfunktion (Fruchtbarkeit); die Lebensqualität und das Verhalten werden nicht beeinträchtigt.

Massgebende Kriterien für die Beurteilung der Belastungen sind insbesondere:

Zuchtstrategie und Massnahmen

Selektion auf männliche Fruchtbarkeitsleistung (Zuchtprogramm): Fruchtbarkeitsüberwachung, Erfassung objektiver Fruchtbarkeitsmerkmale (Fruchtbarkeitsdaten), Schätzung der Varianzkomponenten, Schätzung der Erblichkeit, Zuchtwertschätzung, Forschungsprojekte zur Fruchtbarkeitsoptimierung durch genomische Selektion
Rassen
 Alle Rassen
Prävalenz (%) --
Gründer --
DNA-Test
NEIN
Bemerkungen
--

LITERATURVERZEICHNIS

Bücher

(en) MCKINNON AO, SQUIRES EL, VAALA WE, VARNER DD, edited by (2011). Equine Reproduction. Second Edition, 2011, Wiley-Blackwell, 3288 Seiten, Part II: The Stallion.

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  • ISBN: 9783830441793
  • Google Books <https://books.google.de/books?id=OLuQqiJmctwC&hl=de&source=gbs_navlinks_s>
  • [Stand: 02.02.2015]

(en) RAUDSEPP T, DAS PJ, CHOWDHARY BP. (2013). Genomics of reproduction and fertility. In Chowdhary BP, Equine Genomics. Wiley-Blackwell, Seiten 199-216

  • ISBN: 978-0-8138-1563-3
  • ISBN: 978-1-118-52212-7 (e-book)
  • Beschreibung, Inhalt, Autoren: WILEY http://eu.wiley.com/WileyCDA/ > Life Sciences > Genetics > Animal Genetics
  • <http://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-0813815630.html>
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Wissenschaftliche Veröffentlichungen
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  • Abstract <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378432016302524>
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