Миопатия накопления полисахаридов у лошадей ( EPSM , PSSM , EPSSM ) — это наследственное заболевание накопления гликогена у лошадей, вызывающее рабдомиолиз при физической нагрузке . В настоящее время известно, что оно поражает следующие породы: американские лошади четвертьфиналов, американские пейнты, теплокровные, кобсы, пони Дейлс, чистокровные верховые, арабские, пони Нью-Форест и большое количество пород лошадей тяжеловозов. Хотя PSSM неизлечима, ее можно контролировать с помощью соответствующей диеты и упражнений. В настоящее время выделяют 2 подтипа, известные как PSSM типа 1 и PSSM типа 2.
Гликоген — это молекулярный полимер глюкозы ( полисахарид ) , используемый для хранения энергии, и он важен для поддержания гомеостаза глюкозы в крови, а также для обеспечения энергией сокращения скелетных мышц и сердечной мышцы. Молекулы глюкозы связаны в линейные цепи α-1,4- гликозидными связями . Кроме того, ветви глюкозы образуются вне цепи α-1,6-гликозидными связями. 2 молекулы глюкозы соединяются в α-1,4-гликозидные связи ферментом, известным как гликогенсинтаза . Эта связь может быть разорвана амилазой , когда организм хочет расщепить гликоген на глюкозу для получения энергии. Фермент ветвления гликогена отвечает за необходимые α-1,6-гликозидные связи, необходимые для начала ответвления этих линейных цепей.
Любое нарушение этой системы приводит к болезни накопления гликогена . В настоящее время существует 2 подкатегории болезней накопления гликогена у лошадей: миопатия накопления полисахаридов типа 1, дефицит фермента ветвления гликогена и миопатия накопления полисахаридов типа 2.
Тип 1 PSSM вызывается аутосомно-доминантной генетической мутацией, известной как GSY1. Эта мутация вызывает повышение регуляции гликогенсинтазы и высокие уровни гликогенсинтазы относительно фермента ветвления гликогена (GBE). Это измененное соотношение гликогенсинтазы к GBE приводит к образованию молекул гликогена с длинными цепями и небольшим количеством разветвлений, что делает эти молекулы несколько устойчивыми к амилазе . [1] Мутация GSY1 связана с измененным метаболизмом глюкозы (но нормальным метаболизмом гликогена), а также с накоплением высоких уровней гликогена и аномального полисахарида в мышцах лошади. [2] Кроме того, было показано, что некоторые лошади обладают чувствительностью к инсулину, что улучшает усвоение глюкозы мышечными клетками и способствует чрезмерному хранению гликогена, которое уже повышено вторично из-за мутации GSY1. [2]
Низкий уровень фермента гликогенового разветвления приводит к состоянию, известному как дефицит фермента гликогенового разветвления. Это состояние вызвано мутацией гена GBE1, ответственного за выработку фермента гликогенового разветвления. Впоследствии молекулы гликогена производятся с небольшим количеством разветвлений, что значительно уменьшает количество невосстанавливающих концов, резко замедляя скорость, с которой молекула может быть синтезирована или разрушена. Это приводит к низкому уровню мышечного гликогена, который очень устойчив к амилазе. [1] Это заболевание обычно наблюдается у жеребят породы квотерхорс и является смертельным.
Тип 2 PSSM — это категория расстройств, которые приводят к аномальному отложению гликогена в скелетных мышцах лошади, которое не вызвано мутациями в GSY1 или GBE1. [1]
PSSM наиболее распространен у американских четвертьхвостов и родственных им пород ( пейнтхорс , аппалуза , аппендикс квотерхорс ), тяжеловозных пород лошадей (особенно бельгийская тяжеловозная и першерон ) и теплокровных пород. [3] Было показано, что у бельгийской тяжеловозной распространенность PSSM составляет 36%. [4] Другие породы, у которых был диагностирован PSSM, включают арабскую , липицанскую , морганскую , мустангскую , перуанскую пасо , лошадь Скалистых гор , стандартбредную , теннессийскую прогулочную , чистокровную и национальную выставочную лошадь . [3] Было высказано предположение, что мутация GSY1 принесла некоторую пользу трудолюбивым животным с некачественным рационом питания и теперь вредит членам тех «экономных» пород, которые содержатся при умеренном или низком уровне нагрузки и рационе с высоким содержанием неструктурных углеводов. [1]
PSSM Тип 1 (гомозиготный или гетерозиготный по мутации GSY1) чаще встречается у четвертьхвостов и родственных им пород, а также упряжных пород, тогда как PSSM Тип 2 (отрицательный по мутации GSY1) чаще встречается у других пород, включая теплокровных. Половой предрасположенности к заболеванию не существует. [1]
Лошади с PSSM типа 1 обычно выглядят нормально в состоянии покоя, но проявляют признаки рабдомиолиза при нагрузке («связывание»), такие как укороченный шаг, скованность, плотная мускулатура, потливость, боль или нежелание выполнять упражнения, когда их просят выполнить легкую работу. [1] Хотя эпизоды рабдомиолиза при нагрузке являются одним из наиболее частых признаков, связанных с пораженными лошадьми (зарегистрировано примерно у 37% пораженных животных), другие распространенные признаки включают нарушения походки, хромоту , мышечную слабость, которая может привести к неспособности встать, коликообразную боль и фасцикуляцию мышц, атрофию и/или скованность (чаще всего наблюдается в полуперепончатой, полусухожильной и длиннейшей мышцах). [3] [5]
Эти клинические признаки обычно впервые проявляются, когда лошадь начинают тренироваться в молодом возрасте; однако у пораженных лошадей в возрасте одного месяца проявляются гистологические изменения, соответствующие повреждению мышц, а также может наблюдаться повышение уровня креатинкиназы (КК), фермента, который повышается при повреждении мышц. [6] Сопутствующие заболевания, такие как респираторные или желудочно-кишечные инфекции, могут привести к повышению уровня КК и потенциально опасному для жизни рабдомиолизу, даже без физических упражнений. [1] [6] У лошадей с ПССМ часто наблюдается постоянно повышенный уровень КК в состоянии покоя, что отличает заболевание от рецидивирующего рабдомиолиза при физических нагрузках, при котором у лошадей наблюдается нормальная концентрация КК между эпизодами. [7]
Некоторые пораженные животные могут оставаться субклиническими, у других могут быть легкие признаки, которые не мешают спортивным достижениям, в то время как у некоторых лошадей будут клинические признаки, которые препятствуют любым принудительным упражнениям. Редко лошади умирают от острых эпизодов рабдомиолиза. Причина такой изменчивости фенотипа не полностью понята. Темперамент, пол и тип телосложения не влияют на степень клинических признаков. [1] Однако факторы окружающей среды, такие как диета и упражнения, является ли лошадь гетерозиготной или гомозиготной по мутированному аллелю GSY1, а также наличие модифицирующих генов, играют свою роль. [8] Кроме того, у некоторых пораженных лошадей может быть PSSM типа 2, который будет вызывать различные клеточные изменения и впоследствии различные фенотипические эффекты. [1]
Одним из таких модифицирующих генов является RYR1, который отвечает за регуляцию кальция в мышечных клетках. Мутация RYR1 вызывает злокачественную гипертермию , редкое, но потенциально смертельное заболевание, обычно связанное с анестезией. Хотя мутация RYR1 редко встречается у лошадей, включая общую популяцию четвертьхвостов, она гораздо чаще встречается у четвертьхвостов с мутацией GSY1. Лошади с обеими мутациями с большей вероятностью имеют тяжелый фенотип PSSM, включая более высокие уровни креатинкиназы (CK) в крови, более тяжелую непереносимость физических нагрузок, более тяжелые эпизоды рабдомиолиза (более частые мышечные фасцикуляции, более частые эпизоды, не связанные с физическими нагрузками, острая смерть) и плохую реакцию на лечение PSSM. [8]
Кроме того, дефекты в генах GSY1 и SCNA4, ответственных за гиперкалиемический периодический паралич (HYPP) у лошадей породы квотерхорс и родственных пород, были обнаружены у 14% лошадей породы халтер. [9] Сочетание обоих этих генов может вызвать тяжелый рабдомиолиз, если лошадь примет лежачее положение из-за приступа HYPP. [1]
Генетический тест доступен для PSSM типа 1. Этот тест требует образца крови или волос и менее инвазивн, чем биопсия мышц. Однако он может быть менее полезен для пород, которые чаще страдают от PSSM типа 2, например, для пород легких лошадей. Часто биопсия мышц рекомендуется для лошадей, демонстрирующих клинические признаки PSSM, но имеющих отрицательные результаты на мутацию GSY1.
Биопсия мышц может быть взята из полуперепончатой или полусухожильной (подколенного сухожилия) мышцы. Биопсия окрашивается на гликоген, и интенсивность поглощения красителя в мышце, а также наличие любых включений помогает определить диагноз PSSM. Этот тест является единственным методом диагностики PSSM типа 2. У лошадей с PSSM типа 1 обычно наблюдается уровень гликогена в скелетных мышцах в 1,5-2 раза выше нормы. [10] В то время как аномалии, указывающие на повреждение мышц, можно увидеть на гистологических срезах мышц уже в возрасте 1 месяца, аномальное накопление полисахаридов может занять до 3 лет, чтобы развиться. [6]
У лошадей с PSSM наблюдается повышенный уровень мышечного гликогена в состоянии покоя. Во время упражнений уровень гликогена истощается быстрее, чем у здоровых лошадей, и снижается до уровней, которые считаются нормальными для отдыхающей лошади без PSSM. Это показывает, что метаболизм гликогена на самом деле нормальный у этих животных. [11] Однако лошади с PSSM синтезируют мышечный гликоген в два раза быстрее, чем нормальная лошадь, после прекращения упражнений, что приводит к повышению уровня мышечного гликогена. [2] Точный механизм аномального метаболизма глюкозы пока не установлен, но он может иметь сходство с дефицитом фосфофруктокиназы у людей. [2]
Породы лошадей четвертьфинальной породы с PSSM демонстрируют чувствительность к инсулину, что улучшает усвоение глюкозы клетками, и эти лошади быстрее очищают кровь от глюкозы после еды, чем здоровые лошади. [12] Это обеспечивает легкий доступ к глюкозе мышцами, которые затем могут использовать субстрат для производства гликогена. Дефект GSY1, который повышает регуляцию фермента гликогенсинтазы, позволяет мышцам использовать эту глюкозу для быстрого производства гликогена для хранения в мышцах. [13] Удивительно, но повышенная чувствительность к инсулину не наблюдается у тяжеловозных пород лошадей. [14]
Для противодействия этим метаболическим изменениям можно использовать манипуляции с диетой и упражнениями. Примерно у 50% лошадей, которые придерживаются рекомендаций по диете, и у 90% лошадей, которые придерживаются рекомендаций как по диете, так и по упражнениям, эпизоды рабдомиолиза при нагрузке редки или отсутствуют. [13]
Для большинства лошадей диета оказывает значительное влияние на степень клинических признаков. Было показано, что лошади с PSSM, получающие рацион с высоким содержанием неструктурных углеводов (NSC), которые стимулируют секрецию инсулина, имеют повышенную тяжесть рабдомиолиза при физических нагрузках. [1] Текущие рекомендации для лошадей с PSSM включают диету с низким содержанием крахмала и высоким содержанием жиров. Диеты с низким содержанием крахмала обеспечивают низкий уровень глюкозы в крови и инсулина после еды, что может снизить количество глюкозы, потребляемой мышечными клетками. Диеты с высоким содержанием жиров увеличивают концентрацию свободных жирных кислот в крови, что может способствовать использованию жира для получения энергии (через окисление свободных жирных кислот) по сравнению с метаболизмом глюкозы. Лошади с наиболее тяжелыми клиническими признаками часто демонстрируют наибольшее улучшение при диете. [11]
Рекомендации по диете обычно включают сочетание ограничения калорий, снижения ежедневного содержания НСК и увеличения диетического жира. Рекомендации по диете должны быть сбалансированы с оценкой состояния тела животного и уровнем физической нагрузки, так как может быть полезно подождать с увеличением диетического жира после того, как животное с ожирением похудеет. [13] Диета должна содержать <10% усваиваемой энергии, поступающей из НСК, и 15-20% ежедневной усваиваемой энергии, поступающей из жира. [15]
Лошади с PSSM демонстрируют меньше клинических признаков, если их упражнения увеличиваются медленно с течением времени (т.е. они медленно кондиционируются). Кроме того, у них гораздо выше вероятность развития мышечной скованности и рабдомиолиза, если их тренируют после длительного отдыха в стойле. [6]
Лошади, как правило, имеют меньше клинических признаков, когда их просят выполнять короткие периоды работы на максимальном уровне активности (анаэробные упражнения), хотя им трудно достичь максимальной скорости, и они устают быстрее, чем здоровые лошади. У них больше мышечных повреждений, когда их просят выполнять менее интенсивную активность в течение более длительного периода времени (аэробная активность), [1] из-за дефицита энергии в мышцах. [16]
