Genforschung

Früher Tod von Kälbern durch defekte Flimmerhärchen

Fleckviehkalb
Die Genveränderung auf Chromosom 19 wurde jetzt auch beim Fleckvieh gefunden. Foto: Petra Dirscherl, pixelio.de

Beim Braun- und Fleckvieh wurde eine Genmutation festgestellt, die für wiederkehrende Atemwegserkrankungen und den frühen Tod von Kälbern verantwortlich ist.

Anhand von Genom-Daten können Wissenschaftler ermitteln, welche Anlagen ein Rind vererbt. Auf Chromosom 19 wurde eine Veränderung entdeckt, die im reinerbigen Zustand (homozygot) den Aufbau der Flimmerhärchen der Atemwege verändert. Das Expertenteam koordiniert von Hubert Pausch von der Technischen Universität München (TUM) hat erstmals herausgefunden: Die ursächliche Genmutation ist bereits vor vielen Generationen entstanden.

Atemwegsinfekte zählen zu den häufigsten Erkankungen bei Kälbern. Der veränderte Aufbau beeinträchtigt die Bewegung der Flimmerhärchen und so können sie die Atemwege nicht mehr genügend von Sekret befreien. Die mangelnde Reinigung führt zu chronischen Infektionen. Defekte Flimmerhärchen verursachen auch beim Menschen eine Erkrankung der Atemwege, die allerdings sehr selten auftritt.

Bisher umfangreichste Daten-Analyse beim Rind

Die Veränderung auf Chromsom 19 wurde beim Braunvieh bereits vor einigen Jahren entdeckt. Jetzt wurde sie auch beim Fleckvieh vorgefunden. „Es ist nun erstmals der Nachweis gelungen, dass die Genmutation wahrscheinlich bereits vor der Aufspaltung in die Rassen Braun- und Fleckvieh entstanden ist“, sagt Wissenschaftler Pausch. Das von ihm koordinierte Team untersuchte die Genom-Sequenzen von 290 ausgewählten Tieren und damit mehrere tausend Gigabyte Daten.  

Schwierige Suche nach erkrankten Kälbern

Um die Ursache aufzuklären, mussten die Wissenschaftler die in den Datenbanken fehlenden reinerbigen Kälber untersuchen. Dafür galt es, die reinerbigen Tiere rechtzeitig, also unmittelbar nach der Geburt aufzuspüren und klinisch zu charakterisieren. „Diese zu finden, war nicht einfach“, erinnert sich Pausch. Zwölf reinerbige Kälber konnten die Wissenschaftler letztlich ausfindig machen: Fünf wurden tot geboren, drei starben innerhalb von 30 Tagen und vier konnten an die Rinderkliniken nach Wien und Zürich gebracht werden.

Diese vier Kälber waren deutlich untergewichtig und litten an wiederkehrenden Atemwegserkrankungen. Aufgrund der kontinuierlichen Verschlechterung ihres Gesundheitszustandes mussten die Tiere nach wenigen Wochen eingeschläfert werden. Die pathologischen Untersuchungen zeigten Veränderungen am Aufbau der Flimmerhärchen in den Atemwegen.

Radikale Konsequenzen der Studie in der Rinderzucht

Seit die Ergebnisse der Studie bekannt sind, schließen die Zuchtverbände Träger-Tiere dieser Mutation von der Zucht aus. Hubert Pausch hält diese Entscheidung für „sehr radikal“ und mittelfristig nicht praktikabel. Er gibt zu bedenken: „Jedes Individuum trägt schadhafte Gene in sich.“ Für Pausch ist die Strategie der Zuchtverbände aber auch nachvollziehbar: „Ein Zuchtstier mit sehr guten Erbanlagen hat zwischen 10.000 und 100.000 Nachkommen und rezessive Varianten wie etwa die Mutation auf Chromosom 19 können sich so rasch in der Population anreichern.“  
Pausch hält es für wesentlich ratsamer, eine Verpaarung mit Kühen zu vermeiden, die ebenfalls die Genmutation in sich tragen. Denn ein nicht reinerbiges (heterozygotes) Kalb, das nur eine Variante des schadhaften Gens in sich trägt, erkrankt nicht. Momentan werden weibliche Tiere allerdings nicht genotypisiert. Der TUM-Wissenschaftler erwartet hier aber eine baldige Änderung der bisherigen Erfassung.
Sobald auch weibliche Tiere flächendeckend genotypisiert sind, kann über genombasierte Anpaarungsstrategien verhindert werden, dass Anlageträger verpaart werden. So ließen sich züchterisch interessante Mutationsträger weiterhin einsetzen, ohne dass reinerbige Nachkommen mit wiederkehrenden Atemwegserkrankungen geboren werden.

An der Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift BMC Genomics, beteiligten sich neben dem TUM-Lehrstuhl für Tierzucht auch Wissenschaftler der Zentralen Arbeitsgemeinschaft österreichischer Rinderzüchter, des Kompetenzzentrums für Informatik & Genetik für Schweizer Zuchtorganisationen und der Rinderkliniken der Wiener und Züricher Universitäten.

Quelle: Technische Universität München

Foto: Petra Dirscherl, www.pixelio.de

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