Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Genetische Untersuchungen zur Ellbogengelenksdysplasie beim Rottweiler

Heine, Andrea

The aim of this study was the genetic analysis of elbow dysplasia in the Rottweiler dog. Opportunities for genetic evaluation for ED and usability of elbow angles to predict breeding values for ED were investigated. The study was based on X-rays from about 5,100 Rottweiler dogs born between 1995 and 2004 and registered by the ADRK (Allgemeiner Deutscher Rottweiler Klub). Traits analyzed were the ED grade, with dogs free from ED being scored ED grade 0 and dogs affected by mild to severe ED being scored as ED grades 1 to 3, and borderline ED (ED-ÜG). Of the considered dogs 46.9% were free from ED, 9.8% showed borderline signs (ED-ÜG), 31.8% were ED grade 1 (mild ED), 10.0% ED grade 2 (moderate ED) and 1.6% were ED grade 3 (severe ED). Male dogs were more often affected by ED grades 2 and 3 than female dogs. Birth year, birth season and inbreeding coefficient were significant for the ED grade. ED-ÜG was significantly influenced by birth year and the interaction of birth year and birth season. Higher inbreeding coefficients were associated with higher ED scores, implying that relationships between breeding animals should be considered in future mating strategies. In bivariate analyses of ED grade and borderline ED, heritability estimates were 0.387 ± 0.028 for ED grade and 0.017 ± 0.009 for ED-ÜG. The additive genetic correlation between ED grade and ED-ÜG was clearly negative (-0.501 ± 0.176). Therefore it was concluded that ED-ÜG does not represent a special form of ED. Due to the low heritability and the negative additive genetic correlation between ED grade and ED-ÜG, concurrent breeding progress cannot be expected. However, the phenotypic trend and the genetic trend for ED were steadily decreasing in the German Rottweiler population. For the second part of the study radiographs of 2,386 Rottweiler dogs from the ADRK were considered which were born between 1997 and 2005. In addition to the ED grades, information on measurements of elbow angles was available for these dogs. These data were used to investigate the phenotypic and genetic correlations between the elbow angles OL (angle of the olecranon), PA (angle of the anconeal process), UL (angle of the ulna) and RA (angle of the radius) and the prevalence of elbow dysplasia. The elbow angles were significantly influenced by sex, year of birth, dam, angle of elbow flexion and X-ray positioning of the dog’s forelimbs. Elbow angles OL, PA and RA increased with a higher ED score, whilst elbow angle UL decreased with higher ED score. To closer investigate the relation between elbow angles on the one hand and ED grade and borderline ED on the other hand, comparative studies were performed for dogs with ED grades 0 to 3, dogs without signs of ED (ED grade 0) and dogs with borderline ED (ED-ÜG). Genetic parameters were estimated multivariately for ED grade and elbow angles. Heritability estimates ranged between h² = 0.18 and 0.41 for dogs with ED-grades 0 to 3, and between h² = 0.09 and 0.29 for dogs with ED grade 0. Additive genetic correlations between elbow angles and ED grade were significantly different from zero in all analyses. Differences between results from analyses with and without ED affected dogs implied that only information on elbow angles of dogs without signs of ED should be used in further studies. In the last part of this study, relative breeding values (RBV) were predicted for ED and the elbow angles OL, PA, UL and RA. The analyses were based on the radiographs of the 2,386 Rottweiler dogs for which official ED scores and measurements of elbow angles were known. Breeding values were predicted by best linear prediction methods (BLUP). We wanted to investigate whether it is possible to predict the ED phenotype of offspring by RBV for ED or elbow angles. Genetic evaluation was performed in two different ways: First, pedigree breeding values were predicted by using all ancestral information on ED phenotypes; second, breeding values were predicted by additionally considering own and contemporary information on ED phenotypes. For pedigree breeding values the proportion of explained phenotypic variance was between 0.020 and 0.037. The proportion increased to 0.119 and 0,192 when considering own and contemporary phenotype information for genetic evaluation. One aspect of this study was to determine the advantage of measurements of elbow angles as a factor to increase breeding progress. We compared univariate RBV prediction for ED only and multivariate RBV prediction for ED and elbow angles. In the later case, only elbow angles of dogs free of radiographic signs for ED were considered. Using RBV for ED from the multivariate RBV prediction, the percentage of non-affected progeny was higher, using RBV for elbow angles the percentage of non-affected progeny was lower when mating sires and dams with low RBV. These results were in agreements with the proportion of phenotypic variance of ED explained by respective RBV. Matings of sires and dams with low RBVs (< 80) were associated with the highest percentage of progeny scored as free of ED, mating constellations with higher RBVs were related with decreasing percentages of progeny without signs of ED. Comparison of univariate and multivariate genetic evaluation showed, that use of additional information on elbow angles may help to increase the breeding progress with respect to ED. However, measurements of elbow angles cannot replace radiological ED diagnosis. In summary we have to say, that we can’t approve an indirect selection on ED by elbow angles, because the heritability of the elbow angles is too low to get a breeding progress.

Ziel dieser Studie war es, phänotypische und genetische Parameter, sowie Zuchtwerte für Ellbogengelenkdysplasie (ED) und Ellbogengelenkwinkel beim Rottweiler zu schätzen. Zunächst wurden für 5.100 Rottweiler des ADRK (Allgemeiner Deutscher Rottweiler Klub), geboren 1995-2004, populationsgenetische Parameter für ED (ED-Grad) und, vergleichend dazu, für die ED-Übergangsform (ED-ÜG) geschätzt. Von diesen Hunden waren 46,9% frei von ED, 9,8% zeigten die Übergangsform (ED-ÜG), 31,8% ED-Grad 1 (leichte ED), 10,0% ED-Grad 2 (mittlere ED) und 1,6% ED-Grad 3 (schwere ED), wobei Rüden deutlich häufiger von ED-Grad 2 und 3 betroffen waren als Hündinnen. Als signifikante Einflussfaktoren auf den ED-Grad konnten das Geburtsjahr, das Geburtsquartal und der Inzuchtkoeffizient ermittelt werden, auf ED-ÜG das Geburtsjahr und die Interaktion von Geburtsjahr und Geburtsquartal. Als auffallend erwies sich, dass ein zunehmend hoher Inzuchtkoeffizient mit höheren ED-Graden korreliert war, weshalb empfohlen wird, bei Verpaarungen auf einen moderaten Inzuchtkoeffizienten zu achten. Die Heritabilitäten wurden für ED-Grad im mittleren Bereich (h² = 0,387 ± 0,028), für ED-ÜG sehr niedrig (h² = 0,017 ± 0,009) geschätzt. Die genetische Korrelation zwischen ED-Grad und ED-ÜG war deutlich negativ (-0,501 ± 0,176), sodass davon auszugehen ist, dass die Übergangsform nicht als Ausprägung der Ellbogengelenkdysplasie zu betrachten ist. Aufgrund der niedrigen Heritabilität und negativen genetischen Korrelation zum ED-Grad ist durch Selektion auf ED-ÜG kein Zuchtfortschritt hinsichtlich ED zu erwarten. Bei der Betrachtung des zeitlichen Verlaufs zeigte sich sowohl für den ED-Grad als auch für die Relativzuchtwerte (RZW) ein kontinuierlich fallender Trend. Im zweiten Teil der Arbeit wurde an 2.386 Rottweilern der Geburtsjahrgänge 1997-2005 untersucht, inwieweit sich die Messung von Ellbogengelenkwinkeln als Ergänzung zur routinemäßigen ED-Röntgendiagnostik eignet. Hierfür wurden die phänotypischen und genetischen Beziehungen zwischen den Ellbogengelenkwinkeln OL (Olecranonwinkel), PA (Winkel des Processus anconaeus), UL (Ulnawinkel) und RA (Radiuswinkel) zu ED evaluiert. Bei der genetischen Analyse wurde deutlich, dass die Ellbogengelenkwinkel durch das Geschlecht, das Geburtsjahr, die Mutter, sowie durch die Lagerung und Beugung des Gelenkes während der Röntgenuntersuchung signifikant beeinflusst wurden. Die Größe der Winkel veränderte sich mit zunehmendem ED-Grad, die Winkel OL, PA und RA wurden mit steigendem ED-Grad größer, der Winkel UL dagegen kleiner, weshalb es sich empfiehlt für weiterführende Untersuchungen nur die Ellbogengelenkwinkel der ED-freien Hunde zu verwenden. Im Folgenden wurden vergleichende Untersuchungen durchgeführt, einerseits für Hunde mit den Befunden ED-Grad 0 bis 3, andererseits für Hunde mit den Befunden ED-Grad 0 und Übergangsform. Die Heritabilitäten der Ellbogengelenkwinkel der Hunde mit dem Befund ED-Grad 0 bis 3 lagen bei h² = 0,18 bis 0,41, bei den ED-freien Hunden lagen sie deutlich niedriger bei h² = 0,09 bis 0,29. Die additiv-genetische Korrelation zwischen ED und den Ellbogengelenkwinkeln war abhängig davon, ob nur ED-freie Tiere verwendet wurden oder auch Tiere mit ED-Grad 1 bis 3. Weiterhin wurden für die 2.386 Rottweiler der Geburtsjahrgänge 1997-2005 Relativzuchtwerte mit der BLUP-Methode (best linear unbiased prediction) für ED und Ellbogengelenkwinkel geschätzt. Es sollte untersucht werden, ob sich mithilfe der ZWS der ED-Phänotyp der Nachkommen vorhersagen lässt. Zu diesem Zweck wurde einerseits ein Pedigreezuchtwert geschätzt, d.h. es wurden alle bis zum Vorjahr der Geburt vorliegenden ED-Befunde für die ZWS verwendet, und im Vergleich dazu wurde eine Schätzung unter zusätzlicher Einbeziehung des eigenen Geburtsjahrganges, wie es bei der Auswahl von Körkandidaten üblich ist, durchgeführt. Der Anteil erklärter phänotypischer Varianz lag bei den Pedigreezuchtwerten zwischen 0,020 bis 0,037, bei Miteinbeziehung des eigenen Geburtsjahrganges zwischen 0,119 bis 0,192. Um festzustellen, ob die Verwendung von Ellbogengelenkwinkelinformationen einen Selektionsvorteil bringt, wurde eine univariate ZWS nur für ED und eine multivariate ZWS für ED unter Berücksichtigung der Ellbogengelenkwinkel der ED-freien Hunde durchgeführt. Bei Berücksichtigung von ED-Befunden und Winkelinformationen waren die Ergebnisse höher, wurden nur die Informationen der Ellbogengelenkwinkel berücksichtigt, niedriger. Weiterhin wurde die Verteilung der ED-Befunde der Nachkommen in Abhängigkeit von den Relativzuchtwerten (RZW) der Eltern geprüft. Bei Verpaarungen von Eltern mit niedrigen RZW (<80) war der höchste Prozentsatz ED-freier Nachkommen zu finden, mit steigendem RZW der Eltern nahm der Anteil der Nachkommen mit dem Befund ED-frei kontinuierlich ab, wobei die Differenzierung innerhalb der Relativzuchtwertklassen am höchsten war, wenn zusätzlich zu ED die Ellbogengelenkwinkel berücksichtigt wurden, am geringsten war sie, wenn nur die Winkelinformationen verwendet wurden. Obwohl die zusätzliche Einbeziehung der Ellbogengelenkwinkel den Selektionserfolg auf ED-Freiheit leicht zu verbessern scheint, kann auf die radiologische Diagnostik und Bewertung der ED-Befunde nicht verzichtet werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine indirekte Selektion durch die Ellbogengelenkwinkel auf ED nicht empfohlen werden kann, da die Heritabilität der Winkel zu niedrig erscheint, um einen Zuchtfortschritt zu erreichen.

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Heine, Andrea: Genetische Untersuchungen zur Ellbogengelenksdysplasie beim Rottweiler. Hannover 2009. Tierärztliche Hochschule.

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