Tierärztliche Hochschule Hannover
Populationsgenetische Analysen zur Ellbogen- und Hüftgelenkdysplasie
beim Labrador Retriever
INAUGURAL - DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer
Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae -
(Dr. med. vet.)
vorgelegt von Jennifer Engler
Duisburg
Hannover 2009
Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. Ottmar Distl
Institut für Tierzucht und Vererbungsforschung
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. Ottmar Distl
2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. Michael Fehr
Tag der mündlichen Prüfung: 12.05.2009
Für meine Eltern
Teile dieser Arbeit sind bereits veröffentlicht in folgender Zeitschrift:
Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Der Labrador Retriever und der Labrador Club Deutschland 5
3 Schätzung von populationsgenetischen Parametern für röntgenologische Befunde der Hüftgelenkdysplasie beim Labrador Retriever 9
4 Genetische Analyse der Ellbogengelenkdysplasie beim Labrador
Retriever 29
5 Genetische Trends der Hüftgelenkdysplasie in der Labrador Retriever
Population 57
6 Diskussion 73
7 Zusammenfassung 77
8 Summary 81
9 Danksagung 85
Abkürzungen
Abb Abbildung
BLUP best linear unbiased prediction
DRC Deutscher Retriever Club
ED Ellbogengelenkdysplasie
ED-Max bezieht sich auf den jeweils höheren ED-Grad bei der Ellbogengelenke
ED-Mit gemitteltes Untersuchungsergebnis beider Ellbogengelenke ED-rechts ED-Grad des rechten Ellbogens
ED-links ED-Grad des linken Ellbogens
E Residualeffekt
et al. et alii
FCI Federation Cynologique Internationale FCP fragmentierter Processus coronoideus
F F-Wert
HD Hüftgelenkdysplasie
h² Heritabilität
IEWG International Elbow Working Group IPA isolierter Processus anconaeus
LCD Labrador Club Deutschland
LSM least square means
OCD Osteochondrosis dissecans
p Fehler propability
PEST multivariate Vorhersage und Schätzung
r Korrelationskoeffizient
rg additiv genetischer Korrelationskoeffizient
re Residual
RZW Relativzuchtwert
SAS statistisches Analysesystem
SE Standardfehler
σa² additiv genetische Varianz
σe² Residualvarianz
Kapitel 1
Einleitung
Einleitung
Die Hüftgelenkdysplasie (HD) sowie die Ellbogengelenkdysplasie (ED) sind weitverbreitete Skeletterkrankungen bei vielen Hunderassen. Diese degenerativen Gelenkerkrankungen sind durch arthrotische Veränderungen an den betroffenen Gelenken charakterisiert. Die ED als progressive Skeletterkrankung umfasst osteoarthrotische Veränderungen, eine Inkongruenz der Gelenkflächen sowie Primärerkrankungen wie die Fragmentierung des Processus coronoideus medialis ulnae (FCP), die Isolierung des Processus anconaeus (IPA) und die Osteochondrosis dissecans der Trochlea humeri medialis (OCD). Neben dem Labrador Retriever sind besonders schnell wachsende, große, schwere Hunde betroffen.
Gelenkdysplasien sind genetisch aber auch durch die Umwelt beeinflusst. So können auch die Fütterung und Bewegungsintensität während der Aufzuchtphase eine Rolle spielen. Die Untersuchung auf ED ist nicht bei allen Hunderassen vorgeschrieben, wird aber immer häufiger von den Zuchtverbänden gefordert, da diese Erkrankung hohe Prävalenzen hat und somit züchterisch bedeutsam ist. Ebenfalls im Blickpunkt züchterischen Interesses steht die HD. Auch diese Erkrankung wird in den Rassezuchtvereinen seit Jahrzehnten züchterisch bekämpft, indem die eingetragenen Hunde in einem Alter zwischen 12 und 18 Monaten röntgenologisch untersucht werden. In einigen Vereinen, wie dem Schäferhund Verein, werden zusätzlich noch weitere Selektionsverfahren genutzt, um die Hüftqualität der Hunde langfristig zu verbessern. So werden dort die HD-Befunde der Verwandten in den Relativzuchtwert eines jeden Hundes miteinbezogen. Die Eigenleistung des Hundes tritt somit in den Hintergrund und es wird eine objektivere Aussage über den Wert des Hundes für die Zucht getroffen. Bei einem Jagd-und Gebrauchshund wie dem Labrador Retriever ist es besonders wichtig gesunde Hunde zu züchten, da diese meist vielfältig eingesetzt werden. So findet man diese Rasse häufig als Blindenführhund oder Jagdhund. Ziel dieser Arbeit ist die populationsgenetische Analyse der Hüft- und Ellbogengelenkdysplasie sowie die Schätzung genetischer populationsspezifischer Parameter für die beiden Erkrankungen an einer ausgewählten Population des Labrador Retrievers in Deutschland, da bisher keine
Untersuchung beim Labrador Retriever in Deutschland durchgeführt wurde.
Desweiteren soll die Bedeutung verschiedener Umwelteinflüsse auf die Entstehung und Ausprägung der HD und ED untersucht werden. Weiterhin soll die Möglichkeit der Selektion über die Zuchtwertschätzung überprüft und gegebenenfalls verbessert werden.
Kapitel 2
Der Labrador Retriever und
Der Labrador Club Deutschland
Labrador Retriever
Der Labrador Retriever ist eine von der FCI (Nr.122, Gr.8, Sek.1) anerkannte britische Hunderasse. Er wurde erstmalig 1903 vom englischen Kennel Club anerkannt. Die Rasse geht auf Importe aus Neufundland zurück, die englische Adelsherren auf Schiffen aufgrund ihrer hervorragenden Apportierfähigkeiten mitgebracht hatten. Anfangs waren diese Hunde aber eine wenig gezüchtete Rasse.
1908 gab es 123 Registrierungen in England, 1919 waren es 181. 1934 zählte man schon 1429 registrierte Labrador Retriever. Heute werden etwa 32.000 Labrador Retriever pro Jahr in Großbritannien registriert. Der Labrador Retriever ist ein Jagdhund, der für die spezielle Arbeit nach dem Schuss gezüchtet wurde. In Neufundland haben die Hunde den Fischern gedient. Durch ihr dichtes Fell waren sie in der Lage in eiskaltem Wasser zu arbeiten. Durch ihre kräftige Statur konnten sie die Fischernetze an Land ziehen. Gleichzeitig war diese Rasse ein treuer Jagdbegleiter. Für diese Arbeit brauchte man einen aktiven, kräftigen Hund ohne Schwächen an seinem Gebäude. Der hoch entwickelte Instinkt zum Apportieren zog die Aufmerksamkeit der Engländer auf sich, die die Vorfahren der heutigen Rasse in Neufundland entdeckten. Die ersten Hunde kamen etwa 1830 in England an. Als der Labrador Retriever immer populärer wurde, sowohl als Jagdbegleiter als auch im Schauring, wurde es immer notwendiger einen Rassestandard zu erstellen. Dieser erste Standard ist von 1916. Nach dem zweiten Weltkrieg waren Labrador Retriever in Deutschland eine noch sehr seltene Rasse. Bis in die 70er Jahre sah man Labrador Retriever auch nur selten auf Ausstellungen. Einige Würfe wurden gezüchtet, aber oftmals ohne Registrierung der Welpen. Der erste Labrador Retriever, der im Deutschen Jagdgebrauchshunde-Stammbuch erwähnt ist, war ein Rüde im Jahre 1965. Von nun an wurden zunehmend mehr Retriever importiert, vor allem aus England, Holland und Dänemark. 1963 wurde deshalb der Deutsche Retriever Club (DRC) gegründet. Dieser wurde bald darauf vom VDH anerkannt. Das Ziel dieses Vereins war es gesunde, leistungsfähige Hunde nach dem englischen Standard zu züchten. 1966 wurde der erste Labrador Retriever Wurf im DRC registriert. Die Aufstellung eines Rassestandards stellt immer Anforderungen an den
Formwert des Hundes. Dieser kann unter Umständen ursächlich für verschiedene Krankheiten, wie z.B. HD sein. Die Aufstellung eines Rassestandards führt aber dazu, dass nicht nur der leistungsfähige Arbeitshund wertvoll ist, sondern auch der schöne, dem Standard entsprechende Hund an Wert gewinnt. So wird bei der Selektion zusätzlich auch die Schönheit eines Tieres bei der Zuchtentscheidung berücksichtigt.
Labrador Club Deutschland
Der Labrador Club Deutschland (LCD) wurde 1984 von einer Gruppe von Labrador Retriever Züchtern aus dem DRC gegründet. Ziel des LCD war es einen eigenständigen Rassezuchtverein ins Leben zu rufen, der sich ausschließlich mit dem Labrador Retriever befassen sollte. Durch diese Konzentration auf die speziellen Bedürfnisse des Labrador Retrievers kam es zu einer deutlichen Verbesserung der deutschen Labrador Retriever in den letzten Jahren. Zweck des Vereins ist die Reinzucht der Rasse nach dem bei der F.C.I. hinterlegten gültigen Standard. Demnach fördert der Verein alle Bestrebungen, die der Erfüllung dieses Zweckes dienen. Dabei ist die Grundlage die Erhaltung und Festigung des Rassehundes in seiner Rassereinheit, seinem Wesen, seiner Konstruktion, seiner jagdlichen Gebrauchstüchtigkeit und seinem Erscheinungsbild. Der LCD ist Mitglied im Verband für das Deutsche Hundewesen (VDH) und im Jagdgebrauchshundeverein (JGHV). Gezüchtet wird im LCD nach dem internationalen Zuchtreglement der FCI und den Zuchtbestimmungen des VDH. Der LCD organisiert regelmäßig Lehrgänge zur Erlangung der Begleithundeprüfung sowie von retrievertypischen Jagdprüfungen. Die Basis für züchterische Selektion auf ED und HD erfolgt durch Einstufung der Röntgenbefunde, die von einem Gutachter ausgewertet werden. Diese so genannte Massenselektion wird für HD seit 1984, und für ED seit 1993 durchgeführt.
Kapitel 3
Schätzung von populationsgenetischen Parametern für röntgenologische Befunde der
Hüftgelenkdysplasie beim Labrador Retriever
J. Engler, H. Hamann, O. Distl
Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift (2008)
Schätzung von populationsgenetischen Parametern für röntgenologische Befunde der Hüftgelenkdysplasie beim Labrador Retriever
J. Engler, H. Hamann, O. Distl
Institut für Tierzucht und Vererbungsforschung, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, 30559 Hannover
Zusammenfassung
Ziel dieser Studie war die Analyse von umweltbedingten Faktoren sowie die Schätzung von genetischen Parametern für die Hüftgelenkdysplasie (HD) beim Labrador Retriever. Für diese Untersuchung standen die HD-Befunde von 2970 Hunden aus dem offiziellen Screening des Labrador Club Deutschlands (LCD) nach dem Schema der FCI zur Verfügung. Die Auswertungsmerkmale waren HD-Mit (Mittelwert der HD-Befunde), HD-Max (höherer HD-Grad der beiden Hüftgelenke), HD-LI und HD-RE (HD-Befund des linken oder rechten Hüftgelenks) verwendet.
Anhand eines linearen Tiermodells wurden Heritabilitäten, additiv-genetische und Residualkorrelation mittels Residual Maximum Likelihood Methode (REML) geschätzt. Von den nichtgenetischen Effekten war nur der Inzuchtkoeffizient von Bedeutung. Mit höheren Inzuchtkoeffizienten waren höhere HD-Grade assoziiert. Die Heritabilitätsschätzwerte einschließlich ihrer Standardfehler für die vier Merkmale lagen bei 0,38 ± 0,04 für HD-Mit, 0,40 ± 0,04 für HD-Max, bei 0,33 ± 0,03 für HD-LI und bei 0,38 ± 0,04 für HD-RE. Die additiv-genetische Korrelation zwischen HD-LI und HD-RE betrug 1. Die Heritabilität von HD-Max lag für die Hündinnen bei 0,31, für die Rüden bei 0,30. Die Analyse der HD-Befunde bei den Labrador Retrievern zeigte somit, dass die Verwendung der höchsten Ausprägung der HD aus züchterischer Sicht sinnvoll ist, keine Unterschiede in den Heritabilitäten zwischen Rüden und Hündinnen bestehen und die genetische Komponente deutlich höher ist als zufällige Umweltfaktoren.
Schlüsselwörter: Hund, Hüftgelenkdysplasie, Labrador Retriever, Heritabilität.
Summary
The aim of this study was the analysis of environmental factors and estimation of genetic parameters for hip dysplasia in Labrador Retrievers. We analysed hip dysplasia scores of 2970 dogs from the official screening programme of the Labrador Club Deutschland (LCD) according to the FCI protocols. Traits evaluated were HD- Mit (average value of HD scores), HD-Max (higher score of both hip joints), HD-LI and HD-RE (HD score of the left or right hip joint). A linear animal model was employed to estimate heritabilities, additive genetic and residual correlations using Residual Maximum Likelihood (REML). Only inbreeding was significant after testing all non-genetic effects. Higher inbreeding coefficients were associated with higher HD scores. Heritability estimates and their standard errors were 0.38 ± 0.04 for HD- Mit, 0.40 ± 0.04 for HD-Max, 0.33 ± 0.03 for HD-LI and 0.38 ± 0.04 for HD-RE. The additive genetic correlation between HD-LI and HD-RE was 1. Heritability for female dogs was 0.31 and 0.30 for male dogs. The analysis of HD scores of Labrador Retrievers showed that the highest HD score of the hips should be used in breeding programmes, that heritabilities are not different among females and males, and that genetic components are much more important than environmental factors.
Key words: dog, hip dysplasia, Labrador Retriever, heritability.
Einleitung
Die Bekämpfung der Hüftgelenkdysplasie (HD) spielt eine wichtige Rolle in der Labrador Retriever Population. Obwohl in den Rassezuchtverbänden daraufhin gearbeitet wird, nur Tiere zur Zucht einzusetzen, die frei oder nur leicht von HD betroffen sind, stellt die HD nach wie vor ein aktuelles Problem dar. Bei den im Labrador Club Deutschland (LCD) gezüchteten Labrador Retrievern ist die röntgenologische Untersuchung auf HD ab dem 12. Lebensmonat vorgeschrieben.
Der narkotisierte Hund wird für die Röntgenaufnahmen in Rückenlage gebracht, so dass die Aufnahme im ventrodorsalen Strahlengang erfolgt. Es ist auf eine symmetrische Lagerung zu achten, wobei sich die Hintergliedmaßen parallel zueinander und parallel zur Röntgentischoberfläche befinden müssen. Die
Hintergliedmaßen müssen gut eingedreht werden, damit die Kniescheiben in der Mitte des Kniegelenks projiziert erscheinen. Beim LCD werden bei der Beurteilung der Hüftgelenke die HD-Grade A (frei von HD) bis E (schwere HD) unterschieden.
Hunde mit mittlerer bis schwerer HD (Grad D und E) sind generell von der Zucht ausgeschlossen. Ein Hund mit leichter HD (Grad C) darf nur mit einem HD-freien (HD-A) Hund angepaart werden. Tiere ohne HD (HD-A) oder mit dem Verdacht auf HD (HD-B) dürfen uneingeschränkt für die Zucht verwendet werden. Genetische Parameter wurden für den Labrador Retriever im LCD bisher nicht geschätzt. Auch wird bisher keine Zuchtwertschätzung durchgeführt.
Die HD entwickelt sich während der Hauptwachstumsphase, meist zwischen dem 4.
bis 10. Lebensmonat. Als wichtiger Faktor für die Entwicklung der HD wird eine verzögerte Entwicklung der Muskelmasse der Hintergliedmaßen im Verhältnis zum Knochenwachstum angesehen. Durch die daraus resultierende ungenügende Kraftentwicklung wird der Femurkopf nur unzureichend in die sich ausbildende Gelenkpfanne gedrückt. Somit fehlen die formativen Reize, die für die Ausbildung des Hüftgelenks verantwortlich sind. Als Folge der ungenügenden Ausbildung des Hüftgelenks subluxiert der Femurkopf nach dorsolateral (Lust et al., 1973; Riser, 1974).
Die Heritabilitäten für die HD lagen beim Labrador Retriever in verschiedenen Studien zwischen 0,20 und 0,60 (Henricson et al., 1972; Hedhammar et al., 1979;
Janutta und Distl, 2006; Mäki et al., 2002; Swenson et al., 1997). Neben genetischen Einflüssen sind auch verschiedene Umweltfaktoren an der Ausprägung der HD beteiligt. Männliche Tiere zeigten in einigen Studien ein höheres Risiko für HD als weibliche Tiere (Keller und Corley, 1989; Leighton et al., 1977; Mäki et al., 2000;
Smith et al., 1995; Wood et al., 2002), während andere Untersuchungen diese Geschlechtsunterschiede nicht nachweisen konnten (Stur et al., 1996; Hamann et al., 2003). Ebenfalls diskutiert wird, ob der Geburtsmonat einen Einfluss auf die HD hat.
Ohlerth et al. (1998) fanden in einer Studie an einer Labrador Retriever Population heraus, dass Tiere, die in der zweiten Jahreshälfte geboren wurden, weniger HD hatten. Übereinstimmend in den meisten Arbeiten war, dass das Alter zum Zeitpunkt der Röntgenuntersuchung von Bedeutung für das Auftreten und den Schweregrad
der HD-Befunde war (Hamann et al., 2003; Mäki et al., 2000, 2002; Malm et al., 2007; Swenson et al., 1997).
Ziel dieser Studie ist die Analyse von umweltbedingten Faktoren sowie die Schätzung von genetischen Parametern für die Hüftgelenkdysplasie beim Labrador Retriever.
Material und Methode
Für die statistische Analyse wurden die offiziell beurteilten HD-Röntgenbefunde des Labrador Club Deutschland (LCD) verwendet. Diese Hunde stammten aus den Geburtsjahrgängen 2000 bis 2004. Die Auswertung der HD-Grade erfolgte nach dem Schema der FCI (Fédération Cynologique Internationale). Die Hunde wurden in insgesamt 845 verschiedenen Tierarztpraxen geröntgt. Die Röntgenaufnahmen beider Hüftgelenke wurden im gesamten Untersuchungszeitraum durch einen Gutachter ausgewertet. Für diese Hunde waren das Wurfdatum, das Geschlecht, die Zuchtbuchnummer, das Pedigree, der Züchter des jeweiligen Hundes, das Datum der Röntgenaufnahmen und der Röntgentierarzt bekannt. Das Untersuchungsalter der Hunde lag zwischen 9 und 24 Monaten. Die meisten Tiere wurden im Alter von 13 Monaten (432 ± 71 Tage) geröntgt. Die untersuchten Tiere setzten sich aus 1552 Hündinnen (52,26 %) und 1418 Rüden (47,74 %) aus 834 Würfen und 315 Zwingern zusammen. Die Hunde stammten von insgesamt 216 Vätern und 488 Müttern ab.
Das Pedigree umfasste 20 Generationen, die auf 862 Basistiere (Tiere ohne weitere Pedigreeinformation) zurückgingen. Die ersten vier Vorfahrengenerationen waren für alle Probanden vollständig vorhanden und bis zur siebten Generation waren die Pedigrees zu ca. 90% vollständig.
Falls sich beide Gelenke bei der Beurteilung im HD-Grad unterschieden, wurde dem Hund der höhere HD Grad zugeordnet. Von den insgesamt 2970 auf HD untersuchten Tieren waren 1898 (63,91 %) frei von HD. Grad B wurde bei 571 (19,23
%) Tieren festgestellt. 309 (10,40 %) waren Grad C und Grad D entfiel auf 156 (5,25
%) Hunde. Von schwerer HD waren 36 (1,21 %) der Hunde betroffen (Tab. 1). Nur geringe Unterschiede gab es hinsichtlich der Geschlechtsverteilung. So waren 63,05
% der Rüden und 64,69 % der Hündinnen HD-frei.
HD-Grad B wurde bei 19,78 % der weiblichen Tiere und 18,62 % der männlichen vergeben. HD-Grad C bei 9,86 % der Hündinnen und 11,00 % der Rüden und HD- Grad D bei 4,51 % der weiblichen und 6,06 % der männlichen Hunde. Grad E entfiel auf 1,26 % der Rüden und 1,16 % der Hündinnen. In der hier vorliegenden Arbeit sollte überprüft werden, ob es gerechtfertigt ist, die jeweils stärkere Ausprägung der HD an den Hüftgelenken für die Zucht zu verwenden. Deshalb wurden für die Analyse der HD-Befunde folgende Merkmale unterschieden: HD-Mit repräsentiert den Mittelwert aus den HD-Befunden der beiden Hüftgelenkbefunde, HD-Max bezieht sich auf den jeweils höheren HD-Grad der beiden Hüftgelenke, HD-RE und HD-LI bezeichnen jeweils den HD-Grad des rechten bzw. linken Hüftgelenks. Mittels Varianzanalyse der Prozedur MIXED von SAS, Version 9.1.3 (SAS Institute, Cary, NC, USA, 2008) wurden die Einflüsse von Geschlecht, Geburtsjahr, Geburtsmonat, Röntgentierarzt, das Alter zum Zeitpunkt der Röntgenuntersuchung sowie der Inzuchtkoeffizient auf die Auswertungsmerkmale der HD getestet. Der Inzuchtkoeffizient wurde mit der Prozedur INBREED von SAS, Version 9.1.3, berechnet. Die Prüfung der Signifikanzen der systematischen Einflussfaktoren wurde anhand des folgenden Modells getestet, wobei als Signifikanzschwelle eine Irrtumswahrscheinlichkeit von p < 0,05 angenommen wurde.
Modell 1:
Yijklmno = µ + Gi + GJj + GMk +b1RAl + b2RA²l + b3ln(RA)l + b4(ln(RA))²l + b5IKm + b6IK²m + tn + eijklmno ,
Die genetischen Parameter wurden mittels Residual Maximum Likelihood (REML) und Modell 2 geschätzt. In das Modell gingen die fixen und zufälligen Effekte ein, die sich in der multiplen Varianzanalyse als signifikant erwiesen hatten und in vergleichbaren Studien ebenfalls berücksichtigt wurden.
Modell 2:
Yijklmnopqr = µ + Gi + GJj + GMk + b1RAl + b2RA²l + b3ln(RA)l +b4 (ln(RA))²l + b5IKm + b6IK²m + tn + zwo + wp + aq + eijklmnopqr ,
mit
Yijklmnopqr = HD-Befund für HD-Mit, HD-Max, HD-RE und HD-LI des
ijklmnopqr-ten Tieres
µ = Modellkonstante
Gi = fixer Effekt des Geschlechts (i = 1-2) GJj = fixer Effekt des Geburtsjahres (j = 1-5) GMk = fixer Effekt des Geburtsmonats (k = 1-12)
b1-b6 = Regressionskoeffizienten (linear, quadratisch, logarithmisch und logarithmisch zum Quadrat)
RAl = Alter zum Zeitpunkt der Röntgenuntersuchung IKm = Inzuchtkoeffizient
tn = zufälliger Effekt des Röntgentierarztes (l = 1-845) zwo = zufälliger Effekt des Zwingers (m = 1-315)
wp = zufälliger Effekt des Wurfes (n = 1-834)
aq = zufälliger additiv-genetischer Effekt des Tieres (n = 1-27.305) eijklmnopqr = zufälliger Restfehler
Die Varianz- und Kovarianzkomponenten wurden zunächst univariat für alle HD- Merkmale geschätzt. Die Merkmale HD-RE und HD-LI wurden zusätzlich bivariat analysiert.
Eine weitere bivariate Auswertung des Merkmals HD-Max wurde für Rüden und Hündinnen, durchgeführt. Bei dieser Auswertung wurde der Effekt des Geschlechts aus dem Modell entfernt. Die Schätzung der genetischen Parameter erfolgte mittels VCE 5.1.2 (Kovač et al., 2003) Die Heritabilität (h²) wurde aus der Beziehung h² = σa² / (σa² + σe²) geschätzt, wobei σa² die additiv-genetische Varianz und σe² die Residualvarianz darstellen.
Ergebnisse
Die F-Werte und Irrtumswahrscheinlichkeiten der fixen systematischen Einflussfaktoren sowie der Kovariablen für die Merkmale HD-Mit, HD-Max, HD-RE
und HD-LI aus Modell 1 sind in Tab. 2 dargestellt. Durchgängig signifikant waren für alle vier Merkmale die linearen und quadratischen Regressionskoeffizienten der Inzuchtkoeffizienten. Das Merkmal HD-Mit zeigte für das Geburtsjahr eine zusätzliche Signifikanz. Der Geburtsmonat war bei HD-Max signifikant. Für HD-LI waren das Geburtsjahr und der Geburtsmonat zusätzlich signifikant.
In den Geburtsjahrgängen 2000 und 2004 ließen sich höhere mittlere HD-Grade als bei den Hunden der Geburtsjahre 2001-2003 erkennen (Tab. 3). Hinsichtlich des Geburtsmonats zeigten sich signifikant höhere HD-Grade, wenn die Tiere im Monat Januar geboren wurden. Im Monat Oktober waren dagegen signifikant geringere HD- Grade festzustellen (Tab. 3). Steigende Inzuchtkoeffizienten waren mit höheren HD- Graden (HD-Max, HD-Mit) verbunden. Die beiden Regressionskurven verliefen weitgehend parallel (Abb. 1).
Die geschätzten Varianzanteile und deren Standardfehler für die zufälligen Effekte von Tierarzt und Wurf sowie der additiv-genetische Effekt sind in Tab. 4 aufgeführt.
Für die Wurfumwelt ergaben sich höhere Varianzanteile als für den Röntgentierarzt.
Die Heritabilitätsschätzwerte betrugen h² = 0,38 für HD-Mit, h² = 0,40 für HD-Max, h²
= 0,38 für HD-RE und h² = 0,33 für HD-LI. Die Heritabilitäten für HD-RE und HD-LI im bivariaten Modell lagen bei h² = 0,31 und h² = 0,30 bei einer additiv-genetischen Korrelation von 1 (Tab. 5). Bei der nach Geschlechtern getrennten Auswertung ergaben sich nur geringe Unterschiede zwischen Rüden und Hündinnen. Die Heritabilität für HD-Max lag für die Hündinnen bei h² = 0,31, für die Rüden bei h² = 0,30. Die genetische Korrelation zwischen HD der Rüden und Hündinnen betrug 1.
Diskussion
Ziel dieser Studie war es, die HD Situation in der Population der Labrador Retriever aufzuzeigen und genetische Parameter zu schätzen. Hierfür wurden alle Hunde ausgewählt, die in den Jahren 2000 bis 2004 geboren und vom LCD registriert wurden. Das Alter zum Zeitpunkt der Röntgenuntersuchung zeigte in dieser Studie keinen signifikanten Einfluss auf die HD-Röntgenbefunde. Zu einem ähnlichen Ergebnis kamen auch Morgan et al. (1999). Andere Autoren stimmten mit diesem Ergebnis nicht überein (Distl et al., 1991; Hamann et al., 2003; Leighton et al., 1977;
Leppänen et al., 2000; Mäki et al., 2000; Swenson et al., 1997; Wood und Lakhani, 2003a). So zeigten Mäki et al. (2000) anhand einer Studie mit Rottweilern, dass jüngere Hunde weniger HD-Befunde aufwiesen. Um ein vergleichbares Mindestalter zum Zeitpunkt der Röntgenuntersuchung zu schaffen, dürfen beim LCD die Hunde erst ab einem Alter von 12 Monaten geröntgt werden. Da in der vorliegenden Arbeit weitgehend alle Hunde bis zum 18 Lebensmonat geröntgt wurden, hatte dies zur Folge, dass altersbedingte Unterschiede nicht in dem Ausmaß zum Tragen kamen wie bei anderen Hunderassen mit einer größeren Variation beim Alter der Hunde beim Röntgen. Hierin könnte auch ein Grund gesehen werden, dass das Alter beim Röntgen keinen signifikanten Einfluss hatte. Bei den Deutschen Schäferhunden stieg der mittlere HD-Grad von 1,46 bei Hunden im Alter von 12 Monaten und jünger bis auf 1,66 bei mehr als 16 Monate alten Hunden an (Hamann et al., 2003). Auch zeigten sich für die Altersgruppe mit 15 und 16 Monaten signifikante Differenzen in den HD-Graden zu den beiden jüngeren Altersgruppen mit 13 bzw. 14 Monaten. Die Entwicklung der röntgenologisch erkennbaren HD-Symptome mit fortschreitendem Alter könnte somit auch rassespezifische Komponenten aufweisen.
Dem Geschlecht der Hunde kam keine signifikante Bedeutung für das Auftreten der HD zu. In der untersuchten Population waren zwar die Hündinnen etwas geringer von HD betroffen als die Rüden, aber dieser Unterschied war so gering, dass keine Signifikanz erkennbar war. Andere Studien zeigten dagegen, dass Rüden ein signifikant höheres Risiko für HD aufwiesen als Hündinnen (Keller und Corley, 1989;
Leighton et al., 1977; Mäki et al., 2000; Smith et al., 1995; Wood et al., 2002). Dies könnte auf das geringere Körpergewicht der Hündinnen zurückzuführen sein (Distl et al., 1991).
In den Geburtsjahren 2000 und 2004 zeigte sich ein Anstieg der mittleren HD-Grade.
Es ist auszuschließen, dass dies auf den Gutachter zurückzuführen ist, da dieser in den Jahrgängen nicht gewechselt hatte und das Beurteilungssystem nicht geändert wurde. Ohlerth et al. (1998) kamen ebenfalls zu dem Ergebnis, dass zwischen den verschiedenen Geburtsjahren Unterschiede im Auftreten von HD bestanden. Die Gründe für wechselnde Frequenzen von HD-Befunden in einzelnen Jahren sind schwierig zu erklären und könnten durch die Auswahl der zur Zucht vorgesehenen
und damit der zum Röntgen ausgewählten Hunde bedingt sein. Desweiteren ist der Geburtsmonat ein Effekt, der bei einigen Merkmalen eine Signifikanz aufweist. Im Monat Januar geborene Tiere weisen deutliche höhere mittlere HD-Grade auf als die im Oktober geborenen Hunde. Ähnliche Ergebnisse fanden Wood und Lakhani (2003b) für Labrador Retriever und Gordon Setter. Bei diesen beiden Rassen waren die HD-Grade bei von Juli bis Oktober geborenen Hunden am niedrigsten. Dies könnte zum einen durch eine gesteigerte Beanspruchung des Junghundes in der Wachstumsphase durch Training erklärt werden. Dies wird im Frühjahr/Sommer meist intensiver betrieben als in den Wintermonaten. Sallander et al. (2006) beschrieben in ihrer Studie Trainingsarten, die Risikofaktoren für das Auftreten einer HD sind. So sind beispielsweise das Rennen nach Stöcken sowie eine ad libitum Fütterung verbunden mit einem hohen Körpergewicht prädisponierende Faktoren.
Während der Wachstumsperiode sollte deshalb eine adäquate Versorgung der Junghunde mit Energie, Kalzium, Phosphor und Vitamin D gewährleistet sein.
Andernfalls kann dies die Skelettentwicklung bei jungen Hunden stören und degenerative Veränderungen begünstigen (Nap et al., 1991; LaFond et al., 2002).
Kealy et al. (2000) kamen in einer Fütterungsstudie an Labrador Retrievern zu dem Ergebnis, dass osteoarthrotische Veränderungen bei restriktiver Fütterung weitaus weniger häufig auftraten. Van den Berg-Foels et al. (2006) fanden in ihrer Studie heraus, dass bei höheren Geburtsgewichten die Wahrscheinlichkeit anstieg, dass die Hunde degenerative Veränderungen an den Hüftgelenken im Erwachsenenalter zeigten. Auch Smith et al. (2001) stellten bei einer Mischlingshundepopulation fest, dass das Körpergewicht einen signifikanten Risikofaktor für degenerative Gelenkserkrankungen darstellt.
Der Inzuchtkoeffizient zeigte eine deutliche kurvilineare Beziehung zur HD. Bei Tieren mit einem Inzuchtkoeffizienten von 5,5 % war der mittlere HD-Grad am höchsten, bei noch höheren Inzuchtkoeffizienten fiel die Regressionskurve leicht ab.
Auch bei Deutschen Schäferhunden zeigte sich ein signifikanter Einfluss des Inzuchtkoeffizienten auf die Ausprägung der HD (Janutta et al., 2006, 2008). Die Begründung hierfür könnte darin zu sehen sein, dass bei stärker ingezüchteten Hunden die Züchter andere Merkmale als HD durch enge Linienführung verbessern
wollen. Dabei wird die HD-Situation in diesen Linien nicht besonders beachtet und somit häufen sich rezessive Allele durch die Inzucht bei den Nachkommen an und schlagen sich dann in höheren HD Frequenzen nieder. Der leichte Abfall der Kurve bei Inzuchtkoeffizienten über 5,5% könnte damit zusammenhängen, dass weitere negative Auswirkungen der Inzucht bei diesen Hunden zu Tage treten und dann diese höher ingezüchteten Tiere sehr selektiv für die Zucht ausgewählt werden und somit der Prozentsatz an Hunden mit HD bei dieser Gruppe geringer wird.
Die Heritabilitäten lagen zwischen 0,33 für HD-LI und 0,40 für HD-Max. Zu entsprechenden Ergebnissen kamen auch Wood et al. (2002) bei einer Labrador Population in Großbritannien. Mäki et al. (2002) dagegen schätzten eine Heritabilität für eine Labrador Retriever Population in Finnland von 0,26, während Ohlerth et al.
(1998) einen Schätzwert von 0,53 bei einer Schweizer Labrador Retriever Population erhielten. Wood et al. (2000) schätzten sogar eine Heritabilität bei englischen Flat Coated Retrievern von 0,74. Für die Studien mit mehr als 5000 Hunden waren die Schätzwerte für die Heritabilität in einem Bereich von 0,2 bis 0,4 (Janutta und Distl, 2006). Abschließend lässt sich sagen, dass HD-Max aus züchterischer Sicht als Selektionsmerkmal verwendet werden sollte. In den Heritabilitäten bestehen weder Unterschiede zwischen den beiden Gliedmaßen noch zwischen den beiden Geschlechtern. Weiterhin wird in dieser Studie deutlich, dass für die HD genetische Effekte eine deutlich größere Rolle spielen als erfassbare zufällige Umwelteffekte.
Dies steht auch im Einklang mit neueren Studien mittels Tiermodellen bei finnischen Hunderassen (Mäki et al., 2002) und dem Deutschen Schäferhund (Hamann et al., 2003).
Literatur
Distl, O., W. Grussler, J. Schwarz, H. Kräusslich (1991): Analyse umweltbedingter und genetischer Einflüsse auf die Häufigkeit von Hüftgelenksdysplasie beim Deutschen Schäferhund. J. Vet. Med. A 38, 460-471.
Hamann, H., T. Kirchhoff, O. Distl (2003): Bayesian analysis of heritability of canine hip dysplasia in German shepherd dogs. J. Anim. Breed. Genet. 120, 258-268.
Hedhammar, A., S.E. Olsson, S.A. Andersson, L. Persson, L. Pettersson, A.
Olaussen, P.E. Sundgren (1979): Canine hip dysplasia: study of heritability in 401 litters of German shepherd dogs. J. Am. Vet. Med. Assoc. 174, 1012-1016.
Henricson, B., G. Ljunggren, S.E. Olsson (1972): Canine hip dysplasia in Sweden.
Incidence and genetics. Acta. Radiol. Suppl. 319, 175-180.
Janutta, V., O. Distl (2006): Inheritance of canine hip dysplasia: Review of estimation methods and of heritability estimates and prospects on further developments. Dtsch. tierärztl. Wschr. 113, 6-12.
Janutta, V., H. Hamann, O. Distl (2006): Complex segregation analysis of canine hip dysplasia in German shepherd dogs. J. Hered. 97, 13-20.
Janutta, V., H. Hamann, O. Distl (2008): Genetic and phenotypic trends in canine hip dysplasia in the German population of German shepherd dogs. Berl. Münch.
Tierärztl. Wschr. 121, 102-109.
Kealy, R.D., D.F. Lawler, J.M. Ballam, G. Lust, D.N. Biery, G.K. Smith, S.L. Mantz (2000): Evaluation of the effect of limited food consumption on radiographic evidence of osteoarthritis in dogs. J. Am. Vet. Med. Assoc. 217, 1678-1680.
Keller, G.G., E.A. Corley (1989): Canine hip dysplasia: Investigating the sex predilection and the frequency of unilateral CHD. Vet. Med. 84, 1162-1166.
Kovač, M., E. Groeneveld, A. Garcia-Cortez (2003): VCE-5 User´s Guide and Reference Manual 5.1.2. Institute of Animal Science and Animal Behaviour, Federal Agricultural Research Centre (FAL), Mariensee/Neustadt, Germany.
LaFond, E., G.J. Breur, C.C. Austin (2002): Breed susceptibility for developmental orthopaedic diseases in dogs. J. Am. Anim. Hosp. Assoc. 38, 467-477.
Leighton, E.A., J.M. Linn, R.L. Willham, M.W. Castleberry (1977): A genetic study of canine hip dysplasia. Am. J. Vet. Res. 38, 241-244
Leppänen, M., K. Mäki, J. Juga, H. Saloniemi (2000): Estimation of heritability for hip dysplasia in German shepherd dogs in Finland. J. Anim. Breed. Genet. 117, 97-103.
Lust, G., J.C. Geary, B.E. Sheffy (1973): Development of hip dysplasia in dogs. Am.
J. Vet. Res. 34, 87-91.
Mäki, K., A.-E. Liinamo, M. Ojala (2000): Estimates of genetic parameters for hip and elbow dysplasia in Finnish Rottweilers. J. Anim. Sci. 78, 1141-1148.
Mäki, K., A.F. Groen, A.-E. Liinamo, M. Ojala (2002): Genetic variances, trends and mode of inheritance for hip and elbow dysplasia in Finnish dog populations.
Anim. Sci.75, 197-207.
Malm, S., E. Strandberg, B. Danell, L. Audell, L. Swenson, Å. Hedhammar (2007): Impact of sedation method on the diagnosis of hip and elbow dysplasia in Swedish dogs. Prev. Vet. Med. 78, 196-209.
Morgan, J.P., A. Wind, A.P. Davidson (1999): Bone dysplasias in the labrador retriever: a radiographic study. J. Am. Anim. Hosp. Assoc. 35, 332-340.
Nap, R.C., H.A. Hazewinkel, A.T. van´t Klooster (1991): Skeletal development in the dog in relation to nutrition. Tijdschr. Diergeneeskd. 116, 609-627.
Ohlerth, S., A. Busato, C. Gaillard, M. Flückiger, J. Lang (1998): Epidemiologic and genetic studies of canine hip dysplasia in a population of Labrador Retrievers: a study over 25 years. Dtsch. tierärztl. Wschr. 105, 378-383
Riser, W.H. (1974): Canine hip dysplasia: Cause and control. J. Am. Vet. Med.
Assoc. 165, 360-362.
Sallander, M.H., Å. Hedhammar, M.E.H. Trogen (2006): Diet, exercise, and weight as risk factors in hip dysplasia and elbow arthrosis in Labrador Retrievers. J.
Nutr. 136, 2050-2052.
Smith, G.K., C.A. Popovitch, T.P. Gregor, F.S. Shofer (1995): Evaluation of risk factors for degenerative joint disease associated with hip dysplasia in dogs. J.
Am. Vet. Med. Assoc. 206, 642-647.
Smith, G.K., P.D. Mayhew, A.S. Kapatkin, P.J. McKelvie, F.S. Shofer, T.P.
Gregor (2001): Evaluation of risk factors for degenerative joint disease
associated with hip dysplasia in German shepherd dogs, Golden Retrievers, Labrador Retrievers, and Rottweilers. J. Am. Vet. Med. Assoc. 219, 1719-1724.
Stur, I., E. Köppel, K. Schröder (1996): Populationsgenetische Aspekte der Hüftgelenksdysplasie (HD)-Diagnostik beim Hund - Bewertung unter Berücksichtigung differierender HD-Befunde. Wien. Tierärztl. Mschr. 83, 91-97.
Swenson, L., L. Audell, A. Hedhammar (1997): Prevalence and inheritance of and selection for hip dysplasia in seven breeds of dogs in Sweden and benefit: cost analysis of a screening and control program. J. Am. Vet. Med. Assoc. 210, 207- 214.
Van den Berg-Foels, W.S., R.J. Todhunter, S.J. Schwager, A.P. Reeves (2006):
Effect of early postnatal body weight on femoral head ossification onset and hip osteoarthritis in a canine model of developmental dysplasia of the hip. Pediatr.
Res. 60, 549-554.
Wood, J.L., K.H. Lakhani (2003a): Hip dysplasia in Labrador Retrievers: the effects of age at scoring. Vet. Rec. 152, 37-40.
Wood, J.L., K.H. Lakhani (2003b): Effect of month of birth on hip dysplasia in Labrador Retrievers and Gordon Setters. Vet. Rec. 152, 69-72.
Wood, J.L.N., K.H. Lakhani, R. Dennis (2000): Heritability and epidemiology of canine hip dysplasia score in Flat-coated Retrievers and Newfoundlands in the United Kingdom.
Prev. Vet. Med. 46, 75-86.
Wood, J.L.N., K.H. Lakhani, K. Rogers (2002): Heritability and epidemiology of canine hip-dysplasia score and its components in Labrador Retrievers in the United Kingdom. Prev. Vet. Med. 55, 95-108.
Tabelle 1: Verteilung der HD-Befunde beim Labrador Retriever in den Geburtsjahrgängen 2000 bis 2004
HD-Grad/
Kodierung Gesamt Rüden Hündinnen
n % n % n %
A/1 (HD-frei) 1898 63,91 894 63,05 1004 64,69 B/2 (HD-Verdacht) 571 19,23 264 18,62 307 19,78 C/3 (leichte HD) 309 10,40 156 11,00 153 9,86
D/4 (mittlere HD) 156 5,25 86 6,06 70 4,51
E/5 (schwere HD) 36 1,21 18 1,27 18 1,16
Summe 2970 100 1418 100 1552 100
Tabelle 2: F-Werte (F) und Irrtumswahrscheinlichkeiten (p) der fixen Effekte und Kovariablen nach Modell 1
Effekt DF HD-Mit HD-Max HD-RE HD-LI
F p F p F p F p
Geschlecht 1 1,73 0,188 1,59 0,207 2,40 0,122 0,95 0,329 Geburtsjahr 4 2,73 0,028 0,76 0,553 2,10 0,078 2,99 0,018 Geburtsmonat 11 1,71 0,067 1,82 0,045 1,41 0,162 1,82 0,045
Alter bei
Röntgenuntersuchung
-linear 1 0,72 0,397 0,27 0,600 0,90 0,343 0,46 0,499
-quadratisch 1 0,97 0,326 0,45 0,505 1,19 0,276 0,63 0,426 -logarithmiert 1 0,60 0,439 0,20 0,652 0,76 0,384 0,38 0,539 -(logarithmiert)² 1 0,48 0,488 0,14 0,709 0,61 0,433 0,30 0,585
Inzuchtkoeffizient
-Iinear 1 8,33 0,004 9,51 0,002 7,67 0,006 7,69 0,006
-quadratisch 1 7,71 0,006 9,34 0,002 7,39 0,007 6,83 0,009
Tabelle 3: Least Square Mittelwerte (LSM) mit ihren Standardfehlern (SE) für die fixen Effekte Geburtsjahr und Geburtsmonat der Merkmale HD-Mit, HD-Max, HD-RE und HD-LI
Effekt n HD-Mit HD-Max HD-rechts HD-links Geburtsjahr LSM SE LSM SE LSM SE LSM SE
2000 477 1,67 0,04 1,68 0,05 1,66 0,05 1,67 0,05 2001 531 1,62 0,04 1,64 0,05 1,61 0,04 1,62 0,04 2002 597 1,60 0,04 1,68 0,04 1,59 0,04 1,61 0,04 2003 746 1,55 0,04 1,73 0,04 1,55 0,04 1,56 0,04 2004 619 1,51 0,07 1,67 0,04 1,52 0,04 1,50 0,04
Geburtsmonat
Januar 190 1,70 0,07 1,81 0,07 1,69 0,07 1,71 0,07 Februar 223 1,52 0,06 1,56 0,07 1,52 0,06 1,52 0,06 März 352 1,63 0,05 1,73 0,05 1,63 0,05 1,64 0,05 April 309 1,63 0,05 1,71 0,06 1,62 0,05 1,64 0,05 Mai 424 1,66 0,05 1,75 0,05 1,66 0,05 1,65 0,05 Juni 277 1,58 0,05 1,67 0,06 1,59 0,06 1,57 0,06 Juli 246 1,51 0,06 1,62 0,06 1,51 0,06 1,51 0,06 August 214 1,60 0,06 1,70 0,07 1,61 0,06 1,60 0,06 September 216 1,50 0,06 1,61 0,07 1,53 0,06 1,48 0,06 Oktober 201 1,47 0,06 1,53 0,07 1,46 0,07 1,48 0,07 November 172 1,68 0,07 1,80 0,08 1,66 0,07 1,69 0,07 Dezember 146 1,58 0,07 1,67 0,08 1,54 0,08 1,62 0,08
Tabelle 4: Relative Varianzanteile an der Gesamtvarianz (%) für Röntgentierarzt, Wurf und additiv-genetische Effekte sowie Heritabilitätsschätzwerte (h²) einschließlich deren Standardfehler (SE) für HD-Mit, HD-Max, HD-RE und HD-LI bei univariater Auswertung
Variations- HD-Mit HD-Max HD-RE HD-LI
Ursache Relative
SE
Relative SE
Relative SE
Relative SE
Anteile Anteile Anteile Anteile
Röntgentierarzt 2,7 1,3 3,0 1,3 3,4 1,3 2,2 1,2
Wurf 8,4 1,3 9,5 1,4 6,4 1,2 1,0 1,5
Additiv-genetische 33,3 3,8 35,2 4,0 33,9 3,9 28,7 3,5
Effekte
h² 0,38 0,04 0,4 0,04 0,38 0,04 0,33 0,03
Tabelle 5: Heritabilitäten (Diagonale), genetische Korrelation (unterhalb der Diagonalen) und Residualkorrelation (oberhalb der Diagonalen) mit Standardfehlern für HD-RE und HD-LI bei bivariater Auswertung
Merkmal HD-RE HD-LI
HD-RE 0,31 ± 0,04 0,75 ± 0,01 HD-LI 1,00 ± < 0,001 0,30 ± 0,03
1,3 1,4 1,5 1,6 1,7
0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8%
Inzuchtkoeffizient
HD-Grad
HD Mit HD Max
Abbildung 1: Regression des Inzuchtkoeffizienten auf HD-Mit und HD-Max
Kapitel 4
Genetische Analyse der Ellbogengelenkdysplasie beim
Labrador Retriever
J. Engler, H. Hamann, O. Distl
Berliner und Münchener Tierärztliche Wochenschrift (2009)
Genetische Analyse der Ellbogengelenkdysplasie beim Labrador Retriever
J. Engler, H. Hamann, O. Distl
Institut für Tierzucht und Vererbungsforschung, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, 30559 Hannover
Zusammenfassung
Ziel dieser Studie war die Analyse von nicht-genetischen Faktoren sowie die Schätzung von genetischen Parametern für die Ellbogengelenkdysplasie (ED) beim Labrador Retriever. Für die Untersuchung standen die ED-Befunde von 2931 Labrador Retrievern aus dem offiziellen Screening des Labrador Clubs Deutschland (LCD) zur Verfügung. Die Bewertung der Röntgenaufnahmen erfolgte nach dem Schema der International Elbow Working Group. Die Hunde wurden in den Jahren 2000 bis 2004 geboren und stammten aus 834 Würfen und 315 Zwingern. Das Pedigree umfasste 27.305 Tiere aus 20 Generationen. Für die ED wurden vier verschiedene Merkmale ausgewertet: ED-Mit als Mittelwert aus den Untersuchungen der beiden Ellbogengelenke, ED-Max als der jeweils höhere ED-Grad der beiden Ellbogengelenke und ED-links und ED-rechts für das linke bzw. rechte Ellbogengelenk. Mittels Residual Maximum Likelihood (REML) wurden die Heritabilitäten, die additiv-genetischen Korrelationen und Residualkorrelationen für die Merkmale der ED in linearen Tiermodellen geschätzt. Signifikante Effekte für alle vier Merkmale der ED waren das Geschlecht, der Geburtsmonat und der Inzuchtkoeffizient. Für das Geburtsjahr zeigten sich nur signifikante Werte für die Merkmale ED-Mit und ED-rechts. Das Alter zum Zeitpunkt der Röntgenuntersuchung war nicht signifikant. Die geschätzten Heritabilitäten für die vier Merkmale lagen bei 0,13 ± 0,03 für ED-Mit, bei 0,12 ± 0,03 für ED-Max und bei 0,14 ± 0,03 für ED-links sowie bei 0,08 ± 0,02 für ED-rechts. Die Heritabilität betrug 0,12 ± 0,03 für die Hündinnen, 0,10 ± 0,03 für die Rüden. Die additiv-genetische Korrelation zwischen ED-links und ED-rechts betrug 1 und die Residualkorrelation 0,64. Die Heritabilitäten für die ED waren im niederen bis mittleren Bereich, so dass die Zuchtfortschritte über
die alleinige Selektion der Zuchttiere nach den phänotypischen ED-Röntgenbefunden nur gering sein werden, wenn die in dieser Arbeit gefundenen Paramenter zugrundegelegt werden. Zuchtprogramme sollten deshalb über eine Zuchtwertschätzung unterstützt werden. Die Aussagekraft für die über beide Gelenke gemittelten Befunde oder den höheren ED-Grad eines Gelenkes sind gleichbedeutend. Weiterhin wurden weder spezifische genetische Effekte auf das Ellbogengelenk einer Körperseite noch geschlechts-spezifische genetische Effekte festgestellt. Hunde mit ED-Befunden sind von der Zucht auszuschließen wie auch Hunde, die wegen ED operiert wurden. Der praktische Tierarzt kann zur Verminderung der genetisch-bedingten ED-Disposition beitragen, wenn die ED- Röntgenaufnahmen von möglichst allen Rassehunden an die Rassehundezuchtvereine weitergeleitet werden.
Schlüsselwörter: Hund, Ellbogengelenkdysplasie, Labrador Retriever, Heritabilität, Korrelation.
Summary
The aim of this study was the analysis of non-genetic factors and genetic factors influencing elbow dysplasia (ED) in a Labrador retriever population. We analysed scores of elbow dysplasia from the official screening programme of the Labrador Club Deutschland (LCD) following the protocol of the International Elbow Working Group. The data set included X-rays from 2931 Labrador retrievers. These dogs were born between 2000 and 2004 and originated from 834 litters and 315 kennels.
The pedigree file contained 27 305 dogs pertaining to 20 generations. We analysed four different traits including ED-Mit as the averaged result of ED scores from both elbow joints, ED-Max as the higher score of both elbow joints and ED-links and ED- rechts as the ED score of left or right elbow joint. Animal models were employed to estimate heritabilities, additive genetic correlation and residual correlation using residual maximum likelihood (REML). Significant effects for all four ED-traits were gender, month of birth and inbreeding coefficient. The fixed effect of birth year showed only significant effects for ED-Mit and ED-rechts. Age at examination was
not significant. Heritability estimates for ED-Mit were 0.13 ± 0.03, for ED-Max 0.12 ± 0.03 and 0.14 ± 0.03 for ED-links as well as 0.08 ± 0.02 for ED-rechts. Heritability for female dogs was 0.12 ± 0.03 and 0.10 ± 0.03 for male dogs. The additive genetic correlation between ED-links and ED-rechts was 1 and the residual correlation 0.64.
The heritabilities for ED were low to moderate and taking this into consideration, selection response will be small when employing phenotypic ED scores from future breeding animals as the sole selection criterion. Therefore, breeding programmes should be supported by breeding values as tools for selection of breeding dogs.
There was no difference in heritabilities between the mean ED score of the joints or the ED score of the joint with the higher ED grade. Furthermore, either specific genetic effects from a body side or sex-specific genetic effects could be observed for the expression of ED. Dogs showing radiographic signs of ED or dogs having been submitted for a surgery due to clinical signs of ED have to be precluded from breeding. The veterinary practitioner can help to reduce the frequency of dogs exhibiting a genetic disposition to ED when the radiographs of the elbow joints of many as possible purebred dogs are submitted to the respective dog breeding associations.
Key words: dog, elbow dysplasia, Labrador retriever, heritability, correlation.
Einleitung
Die Ellbogengelenkdysplasie (ED) ist eine der häufigsten Lahmheitsursachen im Bereich der Vordergliedmaßen beim Hund. Prädisponiert sind besonders schnell wachsende, große, schwere Hunderassen wie der Rottweiler, Neufundländer, Labrador Retriever, Golden Retriever, Berner Sennenhund und Deutscher Schäferhund (Coopman et al., 2008). Die Ellbogengelenkdysplasie ist eine degenerative und progressive Skeletterkrankung. Diese umfaßt osteoarthrotische Veränderungen, eine Inkongruenz der Gelenkflächen sowie die Primärerkrankungen fragmentierter Processus coronoideus medialis ulnae (FCP), isolierter Processus anconaeus (IPA) und Osteochondrose der Trochlea humeri medialis (OCD). Die osteoarthrotischen Veränderungen und Primärerkrankungen können allein oder auch
in Kombination auftreten. In schweren Fällen von Wachstumsstörungen von Ulna oder Radius ist röntgenologisch im Ellbogengelenk eine deutliche Stufenbildung erkennbar („Short Ulna Syndrome“, „Short Radius Syndrome“). Die Inkongruenz des Ellbogengelenks ist bedeutsam für die Entstehung eines IPA, FPC und einer OCD (Janutta und Distl, 2008). All diese Erkrankungen können wiederum zu Osteoarthrosen führen. Besonders Retriever-Rassen wie der Golden und Labrador Retriever sind häufig von ED betroffen (Bennett et al., 1981). Ubbink et al. (2000) stellten fest, dass der FCP die am häufigsten auftretende Primärerkrankung beim Labrador Retriever ist, während die OCD seltener und der IPA kaum in Erscheinung treten (Ubbink et al., 2000). Anzeichen einer Ellbogengelenkdysplasie treten zwischen dem 5. bis 12. Lebensmonat in Erscheinung (Guthrie, 1989; Janutta et al., 2006). Es zeigt sich eine Vorderbeinlahmheit, die intermittierend auftreten kann, Bewegungsschmerz oder auch eine abnormale Gliedmaßenstellung und Steifheit.
Beim Deutschen Schäferhund ist als eine Besonderheit anzusehen, dass männliche Tiere sehr viel früher Anzeichen einer ED entwickeln als weibliche Tiere (Janutta et al., 2006). Die Untersuchung auf Ellbogengelenkdysplasie sollte zwischen dem 13.
und 18. Lebensmonat durchgeführt werden. Eine frühere Untersuchung kann gegebenenfalls erforderlich sein, falls der Hund klinische Beschwerden zeigt. Von im Labrador Club Deutschland (LCD) gezüchteten Hunden ist von jedem Gelenk mindestens eine medio-laterale Aufnahme in gebeugter Haltung der Ellbogengelenke anzufertigen. Dabei sollte der Winkel zwischen Humerus und Radius/Ulna nicht mehr als 45° betragen. Es darf aber keine maximale Beugu ng vorliegen. Das Gelenk sollte orthograd abgebildet sein. Zusätzlich ist eine anterior-posterior (AP) Aufnahme anzufertigen, bei der der Hund mit nach vorn gestreckten Vordergliedmaßen auf der Brust liegt. Hierbei muss auf eine symmetrische Lagerung geachtet werden, damit der mediale Gelenkspalt überlagert wird. Anschließend erfolgt die Auswertung nach dem Schema der IEWG (International Elbow Working Group). Beim LCD werden bei der Beurteilung der Gelenke die ED-Grade „frei“, sowie leichte, mittlere und schwere ED unterschieden. Eine „Übergangsform“ wird beim LCD nicht berücksichtigt. Bei dieser Veränderung besteht eine Sklerose am distalen Ende der Incisura trochlearis im Bereich des Processus coronoideus lateralis.
Gelenkdysplasien sind sowohl genetisch wie auch durch die Umwelt beeinflusst, d.h., dass für die Ellbogengelenkdysplasie eine genetische Disposition vorliegt. Es wird von mitteleren bis hohen Heritabilitäten bei der Ellbogengelenkdysplasie berichtet (Guthrie und Pidduck, 1990; Grøndalen und Lingaas, 1991; Mäki et al., 2000; Janutta et al., 2006). Mäki et al. (2000, 2002) schätzten die Heritabilität der ED in einer finnischen Rottweilerpopulationen auf 0,31 bis 0,37, während Guthrie und Pidduck (1990) bei einer Population von Blindenhunden in Großbritannien, die vorwiegend aus Retrievern bestand, Heritabilitäten von 0,77 bei männlichen Tieren und von 0,45 bei weiblichen Tieren fanden. Grøndalen und Lingaas (1991) schätzten Heritabilitäten von 0,10 bis 0,48 bei Rottweilern aus Norwegen. Janutta et al. (2006) ermittelten eine Heritabilität von 0,18 für Deutsche Schäferhunde. Eine Übersicht über die Heritabilitätsschätzwerte für die ED geben Janutta und Distl (2008). Die meisten Schätzwerte bewegten sich zwischen 0,15 und 0,40. Für Labrador Retriever liegen Schätzwerte aus Finnland und Australien vor. Die Heritabilitäten wurden für die Population aus Finnland auf 0,10 (Mäki et al., 2002) und für die Population aus Australien auf 0,27 (Studdert et al., 1991) geschätzt.
Allerdings spielen auch umweltbedingte Einflüsse eine Rolle, wie z.B. Fütterungs- und Bewegungsintensität. Sallander et al. (2006) beschrieben, dass das Spielen mit Bällen und Stöcken ein sehr hoher Risikofaktor für die Entstehung der ED darstellt.
Desweiteren sind Übergewicht und eine hohe Fettaufnahme mit dem Futter ebenfalls Risikofaktoren, die eine ED begünstigen können (Sallander et al., 2006).
Hedhammar et al. (1974) berichteten, dass eine Überversorgung mit Eiweiss, Calcium und Vitamin D mit Skeletterkrankungen im Zusammenhang stehen kann.
Ziel dieser Studie ist die Analyse von umweltbedingten Faktoren sowie die Schätzung von genetischen Parametern für die Ellbogengelenkdysplasie beim Labrador Retriever. Insbesondere soll auch der Frage nachgegangen werden, ob Unterschiede in den Heritabilitäten zwischen den beiden Ellbogengelenken bestehen und ob es gerechtfertigt ist, den höheren der ED-Befunde des jeweiligen Ellbogengelenkes für die Zuchtwahl zu verwenden. Weiterhin sollte auch untersucht werden, ob geschlechtsspezifische Einflüsse für die Höhe der Heritabilität der ED eine Rolle spielen. Da für die hier untersuchte Population der Labrador Retriever
auch die Befunde für die Hüftgelenkdysplasie (HD) vorlagen, sollte auch untersucht werden, welche Beziehungen zwischen ED und HD bestehen.
Material und Methode
Für die statistische Analyse wurden vom Labrador Club Deutschland die offiziell beurteilten ED-Röntgenbefundbögen zur Verfügung gestellt. Die Auswertung und Klassifizierung der ED-Befunde erfolgte nach dem Schema der IEWG (Tab. 1, http://www.iewg-vet.org/archive/protocol.htm). Die Hunde wurden von insgesamt 845 verschiedenen Tierärzten geröntgt. Die Röntgenaufnahmen beider Ellbogengelenke wurden durch einen Gutachter ausgewertet. Der Datensatz umfasste 2931 auf ED untersuchte Labrador Retriever, die im Zeitraum von 2000 bis 2004 geboren wurden.
Zusätzlich bekannt waren das Wurfdatum, das Geschlecht, die Zuchtbuchnummer, das Pedigree, der Züchter des jeweiligen Hundes, das Datum der Röntgenaufnahmen und der Röntgentierarzt. Das Untersuchungsalter der Hunde lag zwischen 9 und 24 Monaten. Die meisten Tiere wurden im Alter von 13 Monaten geröntgt, mit einem Mittelwert von 432 ± 71 Tagen. Im Datenmaterial waren 1534 Hündinnen (52,3 %) und 1397 Rüden (47,7 %) aus 834 Würfen und 315 Zwingern vertreten. Diese stammten von insgesamt 216 Vätern und 488 Müttern ab. Das zur Verfügung gestellte Datenmaterial beinhaltete 765 Vollgeschwisterfamilien. Das Pedigree umfasste 20 Generationen, die auf 862 Basistiere zurückgingen.
Ein ED-Grad von 0 beschreibt einen Hund mit beidseits normalen Ellbogengelenken ohne Hinweis auf Arthrosen. Bei Grad 1 sind keine Primärerkrankungen (IPA, FCP, OCD) feststellbar und nur geringe Arthrosen sichtbar (< 2 mm), besonders dorsal am Processus anconaeus, kranial am Radiuskopf, am Epicondylus medialis bzw.
lateralis, am Processus coronoideus medialis ulnae und erhebliche Sklerosen an der Incisura trochlearis. Bei Grad 2 treten mittelgradige Arthrosen (2-5 mm) in Erscheinung und/oder es besteht höchstens ein Verdacht auf eine Primärerkrankung.
Grad 3 repräsentiert Tiere mit hochgradigen Arthrosen (> 5 mm) und/oder einer Primärerkrankung wie FCP, IPA oder OCD. Falls sich beide Gelenke bei der Beurteilung unterscheiden, wird dem Hund der höhere ED-Grad zugeordnet. Von den insgesamt 2931 auf ED untersuchten Tieren waren 2486 (84,8%) frei von ED.
Grad 1 wurde bei 212 (7,2%) Tieren festgestellt. 115 (3,92%) waren Grad 2 und Grad 3 entfiel auf 118 (4%) der Tiere (Tab. 2). Unterschiede gab es bei der Verteilung der ED-Grade bezüglich des Geschlechts. Während bei den Hündinnen 87 % frei von ED waren, waren bei den Rüden nur 82,5 % ED-frei. ED-Grad 1 wurde bei 6,8 % der weiblichen Tiere und 7,7 % der männlichen Tiere vergeben. ED 2 bei 3,7 % der Hündinnen und 4,2 % der Rüden und ED 3 bei 2,5 % der weiblichen und 5,7 % der männlichen Hunde (Tab. 2). Von den 15,18 % ED-Befunden verteilten sich 8,02% auf beide Ellbogengelenke, 4,06 % auf das rechte und 3,1 % auf das linke Ellbogengelenk (Tab. 3).
Die Inzuchtkoeffizienten wurden mittels der Prozedur INBREED von SAS, Version 9.2 (SAS Institute, Cary, NC, USA, 2008), berechnet. Mittels Varianzanalyse mit der Prozedur MIXED von SAS, Version 9.2, wurden die Einflüsse von Geschlecht, Geburtsjahr, Geburtsmonat, Röntgentierarzt, das Alter zum Zeitpunkt der Röntgenuntersuchung sowie der Inzuchtkoeffizient auf die Auswertungsmerkmale der ED getestet. Der Prozentsatz pro Wurf geröntgter Hunde war nicht signifikant (p>0.90) und wurde deshalb nicht in das Modell aufgenommen. Das Alter beim Röntgen wurde sowohl als nicht transformierte Variable und logarithmisch transformierte Variable getestet. Das Merkmal ED-Mit repräsentiert dabei das gemittelte Untersuchungsergebnis der beiden Ellbogengelenke, während ED-Max sich auf den jeweils höheren ED-Grad der beiden Ellbogengelenke bezieht. ED-links und ED-rechts bezeichnen jeweils den ED-Grad des linken bzw. rechten Ellbogengelenks. Die Analyse mit linearen Modellen erschien gerechtfertigt, da die Residuen einer Normalverteilung genügten.
Die Prüfung der Signifikanzen der systematischen Einflussfaktoren wurde anhand des folgenden Modells getestet, wobei als Signifikanzschwelle eine Irrtumswahrscheinlichkeit von p < 0,05 angenommen wurde. Eine separate Modellierung des logarithmierten Röntgenalters erbrachte keine verbesserte Modellanpassung, weswegen die hier gewählte Parameterisierung beibehalten wurde.
Modell 1:
Yijklmn = µ + Gi + GJj + GMk + b1RAl + b2RA²l + b3ln(RA)l + b4(ln(RA))²l + b5IKl + b6IK²l + tm + eijklmn
Die genetischen Parameter wurden mittels Residual Maximum Likelihood (REML) anhand des folgenden Modells 2 geschätzt:
Modell 2:
Yijklmnop = µ + Gi + GJj + GMk + b1RAl + b2RA²l + b3ln(RA)l +b4 (ln(RA))²l + b5IKl + b6IK²l + tm + zwn + ao + eijklmnop,
mit
Yijklmnop = ED-Befund für ED-Mit, ED-Max, ED-rechts und ED-links des
ijklmnop-ten Tieres
µ = Modellkonstante
Gi = fixer Effekt des Geschlechts (i = 1-2) GJj = fixer Effekt des Geburtsjahres (j = 1-5) GMk = fixer Effekt des Geburtsmonats (k = 1-12)
b1-b6 = Regressionskoeffizienten (linear, quadratisch, logarithmisch und logarithmisch zum Quadrat)
RA = Alter zum Zeitpunkt der Röntgenuntersuchung IK = Inzuchtkoeffizient
tm = zufälliger Effekt des Tierarztes (m = 1-845) zwn = zufälliger Effekt des Zwingers (n = 1-315)
ao = zufälliger additiv-genetischer Effekt des Tieres (o = 1-27.305)
eijklmnop = zufälliger Restfehler
Varianz- und Kovarianzkomponenten wurden univariat für die Merkmale ED-Mit, ED- Max, ED-rechts und ED-links sowie bivariat für ED-links und ED-rechts geschätzt.
Eine bivariate Auswertung nach Rüden und Hündinnen wurde für ED-Max mit Modell 2, jedoch ohne den Effekt des Geschlechts, durchgeführt. Die zufälligen Effekte von Mutter und Wurf waren von so geringer Bedeutung, (Varianzanteile unter 0,1%), dass diese nicht berücksichtigt wurden. Für die Analyse der additiv-genetischen und residualen Korrelation wurde ein bivariates Modell für ED-Max und HD-Max (jeweils höherer Grad der HD der beiden Hüftgelenke) verwendet. Das Modell für ED-Max
entsprach Modell 2 und für HD-Max wurde Modell 2 um den zufälligen Effekt des Wurfes (p = 1-834) erweitert. Eine detaillierte Beschreibung der Analyse der HD- Befunde findet sich bei Engler et al. (2008). Die Schätzung der genetischen Parameter erfolgte mittels VCE 5.1.2 (Kovač et al., 2003). Die Heritabilität (h²) wurde aus h² = σa²/σp² geschätzt, wobei σa² die additiv-genetische und σp² die gesamte Varianz darstellt. Die Gesamtvarianz setzt sich aus residualer, additiv-genetischer, Tierarzt- und Zwingervarianz zusammen. Die genetische Korrelation ergab sich aus rg = Kov(aHD, aED)/(σaHDσaED), wobei σaHD2 und σaED² die additiv-genetische Varianz für die Merkmale HD-Max und ED-Max sowie KOV(aHD, aED) die additiv-genetische Kovarianz zwischen den beiden Merkmalen bezeichnet.
Ergebnisse
In Tab. 4 sind die mittels Modell 1 ermittelten F-Werte und Irrtumswahrscheinlichkeiten der fixen systematischen Einflussfaktoren sowie der Kovariablen auf die Merkmale ED-Mit, ED-Max, ED-rechts und ED-links dargestellt.
Mit Ausnahme des fixen Effekts des Geburtsjahres waren die fixen Effekte für alle Merkmale signifikant. Beim fixen Effekt des Geburtsjahres ergaben sich nur signifikante Werte für ED-rechts.
Die linearen und quadratischen Regressionkoeffizienten der Inzuchtkoeffizienten waren signifikant für alle ED Merkmale mit Ausnahme des linearen Regressionskoeffizienten für ED-rechts, während das Alter bei der Röntgenuntersuchung nicht signifikant war. Der zufällige Effekt des Röntgentierarztes war im Wald Test nicht signifikant. Die mittels Modell 1 geschätzten Least-Square Mittelwerte für die fixen Effekte sind in Tab. 5 dargestellt.
Die Rüden zeigten in allen ED-Merkmalen deutlich höhere Werte als die Hündinnen.
In den Jahrgängen 2001 und 2004 ließen sich höhere ED-Grade bei den untersuchten Hunden erkennen. Hinsichtlich des Geburtsmonates zeigten sich signifikant höhere ED-Grade, wenn die Tiere im Monat Februar geboren wurden. Bei den in den Monaten März und April geborenen Hunden zeigten sich ebenfalls in der Tendenz höhere ED-Grade. Dagegen sind bei den im Monat September geborenen Hunden signifikant geringere ED-Grade festzustellen.
Anhand der Regressionkurven lässt sich erkennen, dass steigende Inzuchtkoeffizienten mit einem höheren ED-Grad (ED-Max, ED-Mit) verbunden sind.
Die Regressionkurve für ED-Max verläuft oberhalb der Kurve für ED-Mit. Allerdings unterscheiden sich die beiden Regressionskurven nicht signifikant (Abb. 1).
In Tab. 6 sind die geschätzten Varianzen und deren Standardfehler von den Parametern aufgeführt, die als zufällige Effekte in das Modell 2 eingingen. Die Gesamtvarianzen für die einzelnen Merkmale lagen für den Tierarzt zwischen 0,019 und 0,040 sowie für den Zwinger zwischen 0,004 und 0,008. Die additiv-genetischen Effekte variierten zwischen 0,028 und 0,051.
Somit ergaben sich Varianzanteile für den Röntgentierarzt von 6 bis 10,1% und den Zwinger von 0,9 bis 1,6 %. Für die Residualvarianz lagen die Werte zwischen 78,8 % für ED-Mit und 81,9 % für ED-rechts. Die Heritabilitätsschätzwerte in den univariaten Tiermodellen betrugen h² = 0,12 für ED-Max, h² = 0,13 für ED-Mit, h² = 0,08 für ED- rechts und h² = 0,14 für ED-links.
Die Heritabilitäten für ED-rechts und ED-links im bivariaten Modell lagen bei h² = 0,09 für ED-rechts und bei h² = 0,12 für ED-links (Tab. 7). Die zwischen ED-rechts und ED-links geschätzte additiv-genetische Korrelation betrug 1. Zwischen den beiden Geschlechtern konnten nur geringe Unterschiede hinsichtlich der Heritabilitäten festgestellt werden. Die Heritabilität für ED-Max lag bei 0,12 ± 0,03 für die Hündinnen und bei den Rüden bei 0,10 ± 0,03. Die genetische Korrelation betrug 1,00 ± 0,001.
Die bivariate Analyse von ED-Max und HD-Max ergab eine geringe positive additiv- genetische Korrelation von rg = 0,17 ± 0,13 und eine nahe bei Null liegende Residualkorrelation von re = 0,02 ± 0,03.
Diskussion
Diese Studie zeigt die Entwicklung der Ellbogengelenkdysplasie beim Labrador Retriever der Geburtsjahrgänge 2000 bis 2004 aus dem Labrador Club Deutschland.
Ziel dieser Arbeit war es, die Heritabilität für diese Labrador Retrieverpopulation zu schätzen und auszutesten, welches ED-Merkmal sich für eine Zuchtwertschätzung am besten eignet. In die Auswertung wurden 2931 offiziell beurteilte Ellbogengelenke
