Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Genetische Analyse der Hüft- und Ellbogengelenkdysplasie beim Deutschen Schäferhund

Kirchhoff, Tanja Julia Maria

Within this study genetic parameters for hip and elbow dysplasia in German Shepherd Dogs were estimated. Furthermore, additional parameters for a better registration of elbow dysplasia were analyzed. Data was provided by the German Shepherd Breeding Association in Augsburg, Germany. In the first part of this study heritability and variance components for hip dysplasia (HD) in a population of 78.476 German Shepherd dogs were estimated using the Gibbs Sampler method. The models investigated included firstly the random additive genetic effects of the animal and of the mother and secondly the permanent environmental effect of the litter and the kennel. The sex and the combined effect of the litter size and percentage of examined dogs per litter are considered as fixed effects. Submodels were compared to the full model to evaluate the importance of the random maternal genetic effect and its influence on other model components. Heritabilities estimated in the full model were h² = 0.201 ± 0.015 (additive genetic animal effect) and h² = 0.052 ± 0.006 for the additive genetic maternal effect. The direct animal and the maternal effects were negatively correlated genetically (ram = -0.48 ± 0.045). The variance of the kennel was c²zw = 0.01, whereas the variance of the common litter effect reached c²w = 0.047. The genetic trend of the years 1992 to 2000 of the breeding values showed a significant genetic improvement with a decrease of the maternal genetic effect. The results lead to the conclusion that the omission of the additive genetic maternal effects reduce the selection response, because the additive genetic effect of the animal and the mother are negatively correlated.   In the second part of this thesis radiographic findings of elbow joints in 1389 German Shepherd Dogs were evaluated. The objective was to develop a procedure for predicting breeding values for elbow dysplasia (ED). The scoring characteristics used are related to the official ED score, which are raised following the present internationale set of criteria, which gives priority treatment to grade of osteoarthritis in the joint. In addition, two grading systems, system 1 by LANG et al. (1998) and system 2 by TELLHELM (2002) were also investigated not only to include the grading of osteoarthritis but particularly, the main reasons of ED: fragmented medial coronoid process, ununited anconeal process, osteochondrosis and non- congruence of the elbow articulation. Moreover, four measuring-angles were used, which were lifted of a computer-based elbow measuring of the X-rays. The estimation of the variance–covariance matrices was performed by multivariate REML procedures. The breeding values of animals were predicted using BLUP. Sex, age at examination, the year and month of birth, the examining veterinary expert, the X-ray positioning and the X-ray bending angle were also considered as fixed effects. The model included the additive genetic effect of animals, which were connected with the whole population by the numerator relationship matrix. Using the multivariate analyses the heritability of the official ED score was h² = 0.109 ± 0.004, of the grading system 1 h² = 0.565 ± 0.059 and of the grading system 2 h² = 0.581 ± 0.059. The additive genetic correlation between ED score and the grading systems was highly positive (rg = 0.993 to 1.0) The heritability in multivariate analyses of the official ED score and the elbow joint angles was h² = 0.249 for the ED score. The heritability of the angle characteristics were altogether viewed on a high standard giving values between h² = 0.483 and h² = 0.730. The standard deviation of these values were between sh² =0.038 and sh² = 0.056. The additive genetic correlation between the individual angle of the elbow joint and the ED score varied from rg= -0.085 to rg = 0.296 and therefore were quite small.   The breeding values for the official ED score and for the 4 angles were estimated. A pedigree of 7.742 animals were used within the study. The multivariate breeding value considers the 4 measuring angles as indirect traits for official ED score. The differences between the multi- and univariate breeding values of ED were very small. Inclusion of the four elbow angles as indirect traits for ED did not influence the ranking of breeding values in comparison to the breeding values only using official ED score Further more breeding values were estimated for the scoring systems. The more detailed information that can be gained from the scoring systems results in better differentiation between the breeding values of the assessed animals. Especially breeding values of scoring system 2 compared to breeding values of the ED-assessments showed a more continuously distribution.

In dieser Arbeit wurden genetische Populationsparameter für die Hüft- und Ellbogengelenkdysplasie beim Deutschen Schäferhund geschätzt. Überdies wurden Hilfsparameter zur besseren Erfassung der Ellbogengelenkdysplasie untersucht. Die Daten wurden vom Verein für Deutsche Schäferhunde in Augsburg zur Verfügung gestellt.   Im ersten Teil der Studie wurde in einer Hundepopulation von 78.476 Deutschen Schäferhunden die Heritabilität und Varianzkomponenten für die Hüftgelenkdysplasie unter Verwendung des Gibbs-Samplers geschätzt. Die verwendeten Modelle enthielten als zufällige Effekte den additiv-genetischen Effekt des Tieres und der Mutter, den permanenten Umwelteffekt des Wurfes und des Zwingers. Als fixe Effekte wurden das Geschlecht sowie der kombinierte Effekt von Wurfgröße und Prozent untersuchter Hunde pro Wurf berücksichtigt. Ein reduziertes Submodell wurde mit dem vollständigem Modell verglichen, um die Bedeutung des maternal-genetischen Effektes auf die anderen Modellkomponenten zu beurteilen. Die Heritabilitätsschätzwerte im vollen Modell betrugen h² = 0,201 ± 0,015 (additiv-genetischer Effekt) und h²m = 0,052 ±  0,006 für den maternalen genetischen Effekt. Der direkte Tiereffekt und der maternal-genetische Effekt waren genetisch negativ korreliert (ram = -0,48 ± 0,045). Die Varianz des Zwingers betrug c²zw = 0,01, während die Varianz des Wurfumwelteffektes einen Wert von c²w = 0,047 erreichte. Der genetische Trend der Jahre 1992 bis 2000 zeigte anhand der Zuchtwerte eine deutliche genetische Verbesserung bei einem Abfall der Zuchtwerte für den maternal-genetischen Effekt. Diese Ergebnisse führen zu der Schlussfolgerung, dass die Vernachlässigung des additiv-genetisch maternalen Effektes die Selektionsantwort verringert, da die additiv-genetischen Effekte des Tieres und der Mutter negativ korreliert sind.   Im zweiten Teil der Arbeit wurden röntgenologisch erfasste Ellbogengelenksbefunde von 1.389 Deutschen Schäferhunden analysiert. Ziel war die Entwicklung einer Zuchtwertschätzung für die Ellbogengelenkdysplasie (ED). Es handelt sich bei den verwendeten Merkmalen zum einen um den offiziellen ED-Befund, welcher in Anlehnung an das derzeitig internationale Bewertungssystem (IEWG, 1998) erhoben wird und vorrangig den Arthrosegrad des Gelenkes beurteilt. Außerdem wurden zwei Punktebeurteilungssysteme, Punktevariante 1 nach LANG et al. (1998) und Punktevariante 2 nach TELLHELM (2002), untersucht, die neben dem Arthrosegrad auch besonders die ED-Grunderkrankungen FCP, IPA, OCD und die Inkongruenz des Ellbogengelenkes erfassen. Des weiteren wurden vier Messwinkel verwendet, die durch eine computergestützte Methode der Ellbogengelenksvermessung am Röntgenbild erhoben wurden. Die Schätzung von Varianz- und Kovarianzmatrizen erfolgte mittels multivariater REML-Prozeduren. Die Zuchtwerte wurden mit der BLUP-Methode geschätzt. Als fixe Effekte wurden das Geschlecht, das Röntgenalter, das Wurfjahr, der Wurfmonat, der Röntgentierarzt, die Röntgenlagerung sowie der Röntgenbeugungswinkel verwendet. In dem Modell wurde der additiv-genetische Effekt des Tieres berücksichtigt und über die insgesamt verfügbare Verwandtschaftsmatrix mit der Population verbunden. Bei der multivariaten Schätzung für den ED-Befund, die Punktvariante 1 und Punktevariante 2 lagen die Werte für die Heritabilität bei h² = 0,109 ± 0,004 für den ED-Befund, bei h² = 0,565 ± 0,059 für die Punktevariante 1 und bei h² = 0,581 ± 0,059 für die Punktevariante 2. Die additiv-genetische Korrelation zwischen dem ED-Grad und den Punktevarianten war hoch positiv (rg = 0,993 bis 1,0). Die Heritabilität in dem multivariaten Modell für den ED-Befund und die Ellbogengelenkswinkel betrug für den ED-Befund h² = 0,249. Die Heritabilitäten der Winkelmerkmale lagen insgesamt auf hohem Niveau und betrugen zwischen h² = 0,483 und h² = 0,730. Die Standardfehler dieser Werte bewegten sich zwischen sh² = 0,038 und sh² = 0,056. Die additiv-genetischen Korrelationen zwischen den einzelnen Winkeln des Ellbogengelenks und dem ED-Befund reichten von rg = –0,085 bis rg = 0,296 und waren damit gering. Die Zuchtwertschätzung für ED wurde mittels der geschätzten Varianz- und Kovarianzmatrizen zum einen univariat und zum anderen multivariat zusammen mit den Ellbogengelenkswinkeln durchgeführt. Hierzu wurde das Pedigree mit einem Umfang von 7.742 Tieren genutzt. Der multivariate Zuchtwert für ED berücksichtigt die vier Winkelmessungen als Hilfsparameter der ED-Befundung. Die Unterschiede zwischen den mutli- und univariaten Zuchtwerten für ED sind gering. Bei Selektion gegen das Auftreten von ED führt die zusätzliche Berücksichtigung von Winkeln am Ellbogengelenk zu keiner Änderung der Rangfolge der Zuchttiere. Es wurden ebenfalls Zuchtwerte für die Punktevarianten geschätzt. Hierbei kommt es durch den größeren Informationsgehalt der Punktevarianten zu einer stärkeren Differenzierung zwischen den Zuchtwerten der einzelnen Tiere. Vor allem die Zuchtwerte der Punktevariante 2 zeigen im Vergleich zu den Zuchtwerten des ED-Befundes eine kontinuierlichere Verteilung.

Zitieren

Zitierform:

Kirchhoff, Tanja Julia Maria: Genetische Analyse der Hüft- und Ellbogengelenkdysplasie beim Deutschen Schäferhund. Hannover 2003. Tierärztliche Hochschule.

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export