Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Franziska Press

Vorkommen und Verbreitung genetisch

TSE-resistenter Ziegen in Deutschland

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-111483

title (eng.)

Presence and prevalence of TSE-resistant genotypes in purebred goats in Germany

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2018

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/pressf_ss18.pdf

abstract (deutsch)

Ziel dieser Untersuchung war es, die Frequenz und die Verteilung der Prion-Protein-Genotypen deutschlandweit zu bestimmen, um die Zuchtmöglichkeit hin zu einer TSE-resistenten Ziegenpopulation bestimmen zu können. Hierfür wurden nach Erfassung der Ziegenzahlen im gesamten Bundesgebiet sieben Rassen zur diesbezüglichen genetischen Charakterisierung festgelegt. Bei diesen Rassen handelt es sich um Anglo-Nubier-Ziegen (ANZ), Bunte Deutsche Edelziegen (BDE), Burenziegen (BUZ), Thüringer Wald Ziegen (TWZ), Toggenburger Ziegen (TOZ), Walliser Schwarzhalsziegen (WSZ) und Weiße Deutsche Edelziegen (WDE). Für diese Rassen wurden repräsentative Stichprobenumfänge bestimmt. Annahme hierfür war, dass die Anzahl der Polymorphismus-Trägertiere bislang unbekannt ist, sodass vom „ungünstigsten“ Fall ausgegangen wurde, dass 50% der Tiere Träger eines Polymorphismus (PM) waren. Es wurde ein absoluter Fehler von 5% bei einer statistischen Sicherheit von 95% festgelegt. Pro Herde sollten maximal 20 Ziegen beprobt werden. Die benötigten Blutproben wurden durch die Hilfe der Kollegen der Tierärztlichen Hochschule Hannover, sowie der Tierseuchenkassen und Tiergesundheitsdienste und von mir selbst deutschlandweit in einer Vielzahl von Ziegenherden gesammelt. So erfolgte insgesamt eine Kollektion von 1985 Proben, deren DNS im Labor aufgereinigt und mittels Polymerasekettenreaktion spezifisch amplifiziert wurde. Von diesen Proben wurden 911 sequenziert und hinsichtlich ihrer Prion-Protein-Genotypen analysiert.

Von den derzeit 74 bekannten Aminosäureaustauschen bei der Ziege konnten zehn auch in Deutschland nachgewiesen werden. Unter diesen befanden sich 274 Tiere, die einen der beiden hochresistenten Varianten 146S (n=162) oder 222K (n=112) in ihrem Genom tragen. Mit Ausnahme einer einzelnen Bunten Deutschen Edelziege (0,54% der BDE) waren alle Träger des Austausches an Kodon 146 den Burenziegen zuzuordnen (59,29% dieser Rasse). Dabei trugen 42 Tiere diesen Austausch homozygot (14,69%). Der Polymorphismus 222K hingegen konnte primär bei den Bunten Deutschen Edelziegen (20,43%, n=38), Thüringer Wald Ziegen (24,52%, n=38) und Walliser Schwarzhalsziegen (51,02%, n=25) nachgewiesen werden. Des Weiteren wurde er bei Toggenburger Ziegen (10%, n=4) und Weißen Deutschen Edelziegen (4,26%, n=6) gefunden, sowie bei einer einzelnen Burenziege (0,35%). Lediglich bei Anglo-Nubier-Ziegen wurde kein Polymorphismen-Träger gefunden. Von den 112 Trägertieren waren dabei 14 homozygot (vier BDE, vier TWZ, sechs WSZ). Weitere Nachweise von mit einer TSE-Resistenz bzw. einer verlängerten Inkubationszeit in Verbindung gebrachter Austausche an Kodon 142     (I à M), 154 (R à H) und 211 (R à Q) gelangen bei einer Vielzahl der Ziegen aller Rassen. Diese drei Polymorphismen traten häufig bei den Bunten und Weißen Deutschen Edelziegen auf. So trugen 6,45% (n=12) einen Austausch an Kodon 142, 3,76% (n=7) den Polymorphismus R154H und 41 Tiere (22,04%) waren 211Q-Träger. Bei der WDE lagen die entsprechenden Zahlen bei 12,06% (n=17) für den Polymorphismus 142M, 5,67% für 154H (n=8) und 22,7% (n=32) der Ziegen hatten den Polymorphismus 211Q in ihrem Genom. Bei den Thüringer Waldziegen, Toggenburger Ziegen und Walliser Schwarzhalsziegen kamen Tiere des Genotypen 142M (7,74%, n=12 TWZ, 60%, n=24 TOZ, 2,04%, n=1 WSZ) und 211Q (22,58%, n=35 TWZ, 2,5%, n=1 TOZ, 14,29%, n=7 WSZ) vor, an Position 154 hingegen gelang dieser nicht. Anglo-Nubier-Ziegen wiesen nur vereinzelt Resistenz-assoziierte Variationen auf. Regionale Häufungen bestimmter Polymorphismen konnten nicht nachgewiesen werden. Ergänzend sind die für den Aufbau einer Resistenzzucht nach heutigem Wissen irrelevanten Polymorphismen 127S, 143R und 240S zu nennen, welche bei allen Rassen im gesamten Bundesgebiet gefunden wurden.

Im Fall, dass die Europäische Union rechtsverbindliche Zuchtkandidaten festlegt, wäre bei den deutschen Ziegen demnach bei fast allen der untersuchten Rassen geeignetes Zuchtmaterial zum Aufbau einer TSE-resistenten Population vorhanden.

abstract (englisch)

Aim of this study was to analyze the frequency and distribution of the prion protein genotypes in German goats to determine the genetic options to establish a TSE-resistant goat population. Therefore, the number of goats was estimated and seven major goat breeds were chosen for further examination. These were the Anglo-Nubier-Ziege (ANZ), Bunte Deutsche Edelziege (BDE), Burenziege (BUZ), Thüringer Wald Ziege (TWZ), Toggenburger Ziege (TOZ), Walliser Schwarzhalsziege (WSZ) and Weiße Deutsche Edelziege (WDE). The goat number to obtain a representative sample size was calculated, taking into account the “worst case szenario” that 50% of the animals carry a polymorphism (PM), as there are no known frequencies of the prion protein genotypes in Germany, yet. An absolute error of 5% with a confidence level of 95% was determined. Based on these calculations, a maximum of 20 goats per flock were included into this analysis. Blood samples were collected from the animals in close cooperation with partners from Tierärztliche Hochschule Hannover, Tierseuchenkassen and Tiergesundheitsdiensten of the Federal States and by me. In total, 1985 samples were collected, the DNA was purified and prion gene sequences were amplified using polymerase chain reaction. Out of those 911 samples were sequenced and the prion protein genotype determined.

Ten out of the already known 74 polymorphisms were also found in German goats. Among these were 274 animals carrying an exchange that is related to the highly resistant variants 146S (n=162) or 222K (n=112). With the exception of one Bunte Deutsche Edelziege (0,54% of BDE) all 146-carriers were Burenziegen (59,29%), 42 of them carried the exchange even in homocygocity (14,69%). In contrast, animals carrying 222K were primary found within the breeds Bunte Deutsche Edelziege (20,43%, n=38), Thüringer Wald Ziege ( 24,52%, n=38) and Walliser Schwarzhalsziege (51,02%, n=25). This polymorphism was detected in Toggenburger Ziegen (10%, n=4) and Weiße Deutsche Edelziegen (4,26%, n=6) as well as in one Burenziege (0,35%), but not in Anglo-Nubier-Ziegen. Among the 112 goats carrying the polymorphism 222K, 14 were homozygous (four BDE, four TOZ, six WSZ). Additionally, carriers with partially resistant genotypes (leading to prolonged incubation periods) were detectabled almost in every breed, such as polymorphisms at codon 142 (I à M), 154 (R à H) and 211 (R à Q). The highest frequency of all three polymorphisms was detected in Bunten and Weißen Deutschen Edelziegen. 6,45% (n=12) of the BDE had an exchange at codon 142, 3,76% (n=7) revealed the polymorphism R154H and 41 animals (22,04%) showed an exchange at codon 211. For the WDE the numbers were 12,06% (n=17) for the polymorphism 142M, 5,67% for 154H (n=8) and 22,7% (n=32) of the goats had the amino acid exchange at codon 211. Thüringer Waldziegen, Toggenburger Ziegen and Walliser Schwarzhalsziegen showed an exchange at position 142 (7,74%, n=12 TWZ, 60%, n=24 TOZ, 2,04%, n=1 WSZ) and 211 (22,58%, n=35 TWZ, 2,5%, n=1 TOZ, 14,29%, n=7 WSZ), but at codon 154 no polymorphisms could be demonstrated. Single Anglo-Nubier-Ziegen had polymorphisms associated with partial resistance against scrapie, only. Furthermore, polymorphisms at codon 127S, 143R and 240S were detectable as well. No association was found regarding the distribution of certain genotypes within the different regions of Germany.

Based on the results presented here it seems possible for German goat breeders to establish purebred TSE-resistant populations, in case the European Union will legally accept and support such breeding programs.

keywords

Ziege, Scrapie, Resistenzzucht, goat, prion protein gene

kb

2.840