Наследственные дефекты строения эритроцитов

По результатам лабораторных исследований домашних животных, анемия является одним из наиболее распространенных клинических признаков и нарушений. Наряду с приобретенными заболеваниями, такими как инфекции, иммунные заболевания, интоксикация, кровотечения и хронические повреждения органов, составляющими Главные причины анемии, наследственные заболевания крови, ведущие к анемии, также имеют важное значение в клинической практике. Ранее были описаны некоторые наследственные дефекты строения эритроцитов у домашних животных, и со времени последнего обзора по этой теме появилось много новой информации. В нескольких примерах в настоящее время были установлены молекулярные основы нарушений. В данной статье рассматриваются дефекты строения эритроцитов у домашних животных.

Эритроциты собак и кошек

Хотя главные структурные характеристики и функции эритроцитов аналогичны у разных млекопитающих, существует некоторая заметная разница между эритроцитами у кошек и собак. Эритроциты кошек имеют меньшие размеры, чем у собак, поэтому диск имеет двояковогнутую форму, которая обеспечивает способность к деформации через микроциркуляторную часть сосудистого русла, предоставляет большую поверхность для доставки кислорода и проявляется только небольшой центральной областью побледнения. Вариации, наблюдаемые у многих здоровых собак породы акита и карликовый пудель, представляют собой микроцитоз и макроцитоз эритроцитов соответственно, в добавление к распространенным аггрегированным ретикулоцитам, которые присутствуют в крови через три недели после их выделения из костного мозга, до наступления их полной зрелости. Обычная протяженность жизни эритроцитов собак и людей одинакова (100-120 дней), а у кошек она составляет всего 75 дней. Период полураспада можно лучше всего оценить с помощью биотиниляции или маркировки эритроцитов 14С-цианатом; напротив, период полураспада 51Сг-маркированных клеток обычно короче.

Лишенные ядра и митохондрий эритроциты имеют ограниченный и особый метаболизм, который позволяет им выживать в крови и переносить кислород. У собак и кошек наблюдался генетический полиморфизм различных эритроцитарных ферментов. Энергия генерируется почти исключительно за счет анаэробного гликолиза, также известного как путь Эмбдена-Мейергофа, процесса, играющего важную роль во вспомогательных путях. Гексозомонофосфатное соединение уменьшает количество пиридиновых нуклеотидов и глютатиона, которые необходимы для деградации оксидантов, препятствуя таким образом повреждению мембраны денатурации гемоглобина. Кроме того, метгемоглобин или система редуктазы цитохром -b5 уменьшает темное железо из формы, содержащей трехвалентное железо (Fe3+), в железистую форму (Fe2+), содержащую двухвалентное железо. Путь Рапопорта-Люберинга отвечает за синтез 2,3-дифосфоглицерата (DPG), который оказывает влияние на кислородное подобие гемоглобина у собак, но не кошек. Концентрация DPG в эритроцитах одинакова у собак и людей, но очень низка у кошек.

У собак и кошек, очевидно, существует эмбриональный, но не плодный гемоглобин. За исключением некоторых японских пород, у которых присутствуют два гемоглобина (НЬА и НЬВ), у собак встречается лишь один зрелый гемоглобин. Однако необходимы дальнейшие исследования для характеристики гемоглобина у собак. Были изучены два главных зрелых гемоглобина у кошек с большой разницей в соотношениях НЬА к НЬВ. Однако недавние исследования показали, что у взрослых кошек имеется один альфа-глобин и шесть различных бета-глобинов. Среди всех кошек, имеющих от 1 до 4 различных бета-глобинов, было установлено по крайней мере 17 образцов гемоглобина, которые можно было объяснить с помощью области двугенного бета-глобина, имеющего от двух до шести аллелей.

Мембрана эритроцита состоит из двойного слоя липидов, прикрепленных к скелету мембраны. Этот слой определяет форму клетки и способность ее к деформации. Различные трансмембранные гликопротеины действуют в качестве рецепторов или транспортеров. Эритроциты у собак и кошек теряют свои Na+, К+ — ATP-азу во время позднего созревания в костном мозге в результате протеолиза, за исключением эритроцитов у акиты и некоторых японских собак-метисов. Следовательно, эритроциты с высоким содержанием натрия и низким содержанием калия подобны эритроцитам, содержащимся в сыворотке крови. Поэтому повышения содержания калия обычно не происходит после внутрисосудистого гемолиза, за исключением случаев лизиса ретикулоцитов и эритроцитов у японских собак в состоянии нагрузки. Фактически эритроциты у собак породы акита являются «негерметичными» invitro,и в сыворотке крови наблюдается псевдогиперкалиемия, которая не отделялась мгновенно от своего сгустка. И, наконец, была отмечена необыкновенная хрупкость эритроцитов у собак под воздействием щелочи, по сравнению с эритроцитами у кошек и других видов животных, предположительно из-за облегчения доступа кальция при этих условиях. Такая чувствительность pH может объяснить тенденцию собачьих эритроцитов к лизингу в раскрытых пробирках в лабораторных условиях.

Классификация наследственных нарушений

Наследственные нарушения эритроцитов образуют большую гетерогенную группу заболеваний. Они наблюдаются редко, хотя конкретные отклонения могут встречаться часто в каком-то семействе или породе. Если одно и то же нарушение встречается у нескольких пород, вероятно, оно вызывается различными мутациями одного и того же гена. Способ наследования является аутосомальным рецессивным, за исключением порфирии у кошек, которая наследуется как доминантный признак. Хотя их характеристики варьируются, многие из них аналогичны наследственным нарушениям у людей. Эти нарушения делятся на четыре группы:

  1. темные дефекты и гемоглобинопатии,
  2. недостаток цитозольного фермента,
  3. мембранные нарушения,
  4. нарушения, связанные с образованием и созреванием (таблица 1).

Некоторые специфические нарушения будут рассмотрены более подробно позже.

Таблица 1. Наследственные дефекты строения эритроцитов
Нарушения Порода Наслед- ствен ность PCV,% (диапа- зон) Ретику-лоциты, %(после коррекции) Эритро- циты Т1/2 (d) Морфология эритроцитов Специфические тесты Клинические
характеристики
Эритроэнзимопатии
Дефицит пируваткиназы(РК) Басенджи, бигль, вестхайленд уайт терьер и керн-терьер, карликовый пудель AR 11-25 10-45 4-9 Полихромазия,эхйноциты Тест на ДНК для басенджи- и вэст хайленд уайт терьера
Нарушения М-РК, РК-кинетической и стабильности и гликолитических промежуточных продуктов
Гемолитическая анемия, миелофиброз, остеосклероз
Абиссинская, сомалийская, короткошерстные кошки AR 10-33 1-33 U Полихромазия РК-активность <20%, ДНК-тест Интермиттирующая гемолитическая анемия
Дефицит фосфофрукто-киназы (PFK) Английский спрингер спаниель, кокер спаниель AR 11-18 5-23 4 Полихромазия Тест на ДНК PFK-активность 8-22%, Индуцированный гемолитический криз, слабая миопатия, пигментурия
Дефицит глюкозы-6-фосфат дегидрогеназы (G6PD) Веймаранер U N N U Непримечательна G6PD активность 40% Никаких
Нарушения синтеза гемоглобина
Гемоглобинопатии Отсутствуют
Дефицит цитохрома-b5 редуктазы (Cb5R) Много отдельных случаев U Высокое N U Непримечательна Сb5R-активность 0-30% Метгемоглобин >10% Цианоз, слабая полицитемия, непереносимость нагрузки
Порфирия Сиамская AD Дефицит порфобилиногена диаминазы Анемия, нарушение окраски зубов
Короткошерстные кошки AD Нарушение окраски зубов при отсутствии анемии
Мембранные и другие нарушения
Эллиптоцитоз (дефицит зоны 4.1) Метисы AR 34 2 16-23 Эллиптоциты Электрофорез протеинов мембраны Никаких
Стоматоцитоз Аляскинский маламут
Цвергшнауцер
AR N 3-7 6-18 Стоматоциты,
полихромазия
Стоматоциты,увеличе-
ние осмотической резистентности эритроцитов
Хондродисплазия у маламутов,
отсутствие ее у шнауцеров
Увеличение осмотической
резистентности эритроцитов
Английский спрингер спаниель, метисы U N 2-5 U Полихромазия, пойкилоцитоз Увеличение осмотической резистентности
эритроцитов
Гипертермия под действием нагрузки
Абиссинская, сомалийская U 8-35 1-14 U Макроцитоз Увеличение осмотической резистентности эритроцитов Интермиттирующая анемия, спленомегалия
Эритроциты с высокимсодержанием калия Акита U N N U Не примечательна Увеличение калия в эритроцитах и сыворотке крови Никаких; псевдогиперкалиемия
Несфероцитарные гемолитические нарушения Бигль AR 29-12 8-23 7-15 Полихромазия Кальциевый АТФазный насос Никаких; слабая анемия
Пойкилоцитоз Короткошерстные кошки U 7-12 10-30 U Выраженный пойкилоцитоз Пойкилоцитоз Тяжелая анемия
Семейный микроцитоз Акита U N N U Микроцитоз Показатели эритроцитов Отсутствие анемии
Нарушения в процесса образования и созревания
Циклический гемопоэз Серая мраморная колли AR N 0-8 N Интермиттирующая Серийный полный подсчет клеток крови Никакого отношения к эритроцитам, возвратной инфек­ции, кровотечению
Селективная мальабсорбция кобаламина РизеншнауцерБордер колли AR 20-31 0 U Нерегенератив-ные мегалоб-ласты, гипер-сегментныенейтрофилы Низкое содержание кобаламина в сыво- -ротке крови (В12), мочевые органические кислоты Кахексия, слабоумие, вследствие парентерального ввдения витамина В12
Семейный макроцитоз инарушение кроветво-рения Пудель(карликовый и той) U N N U Макроциты,гиперсег-ментныенейтрофилы Макроцитоз, нормальная осмотическая резистентность эритроцитов Никаких; гингивит
Данные взяты из отзывов и неопубликованных наблюдений автора. N— нормальный; AR— аутосомальный рецессивный; AD— аутосомальный доминантный; М-РК, пируваткиназа М-типа; РК — пируваткиназа, PCV— гематокритное число.

Гемоглобин
В отличие от распространенности талассемии и серпо-видноклеточной анемии у людей, нет документальных данных о наличии гемоглобинопатии у собак и кошек. При предположительной β-талассемии в тяжелых случаях анемии у домашних кошек позднее обнаруживался один из многочисленных образцов бета-глобина, как у здоровых кошек. Электрофорез позволял выявить нарушения гемоглобина у собак с непереносимостью нагрузки при отсутствии анемии. Отдельные случаи метгемоглобинемии, вызванные недостатком редуктазы цитохромa-b5 встречались у собак различных пород. Имеются данные о нарушениях темного синтеза, известных как порфирии, у сиамских кошек с анемией и у домашних короткошерстных кошек при отсутствии анемии с пигментированными и розовыми флуоресцентными зубами и костями.

Мембрана
Эллиптоцитоз и микроцитоз, являющиеся результатом дефицита области локализации белка 4.1, которые усиливают взаимодействие между спектрином и актином в цитоскелете, характеризовались на молекулярном уровне у собак-метисов с отсутствием анемии с врожденными дефектами. Другие предположительные нарушения мембраны включают стоматоцитоз у аляскинского маламута, гастрит у цвергшнауцеров; несфероцитарную анемию у бигля; эритроциты с увеличенной осмотической резистентностью у английского спрингер спаниеля и у кошек — абиссинской и сомалийской.

Ферменты
Дефицит двух основных регуляторных гликолитических ферментов вызывает различные формы гемолитической анемии. Классический дефицит пируваткиназы (РК), первоначально наблюдаемый у породы басенджи, в настоящее время встречается у нескольких других пород собак и кошек. Часто сообщают о дефиците фосфофруктокиназы (PFK) у английского спрингер спаниеля, и также он наблюдался у кокер спаниеля и у собак-метисов. Хотя дефицит глюкозы-6-фосфата дегидрогеназы является самым распространенным эритроен-1-6-энзимопатии у людей, исследование более чем 3000 собак выявило лишь одного здорового веймаранера, который имел частичный дефицит фермента данного вида.

Эритропоэз
Вышеописанные нарушения приводили к уменьшению срока жизни эритроцитов и регенеративной анемии, а нарушения, связанные с их образованием и созреванием, проявляются не только в регенеративной анемии, но также в изменениях других клеток, происходящих из костного мозга. Циклический гемопоэз серых мраморных колли является классическим примером.

Имеются сообщения о селективной мальабсорбции кобаламина (витамина В12), являвшейся результатом нарушения специфической рецепторной активности в подвздошной кишке у ризеншнауцеров и бордер колли. Семейный макроцитоз у пуделей предположительно считается нарушением зрелости и может быть вызван лейкопенией, гиперсегментацией нейтрофилов и тромбоцитопенией, но не анемией.

Клинические признаки

Вследствие уменьшения продолжительности жизни эритроцитов и различия эритропоэтической реакции среди нарушений эритроцитов, клинические характеристики гемолитической анемии также отличаются друг от друга и могут варьироваться от тяжелых гемолитических кризов до компенсированного гемолиза без клинических признаков. Типичные признаки анемии, включая вялость, апатию, непереносимость нагрузки, бледность, желтуху, пигментацию и тахикардию, могут отмечаться через несколько недель или месяцев. Поскольку эти нарушения являются хроническими, больные животные обычно хорошо адаптируются к ним, и у них проявляются лишь минимальные видимые признаки. Однако некоторые окружающие условия и другие заболевания (например, инфекции) могут усугублять эти признаки, что лучше всего видно на примере PFK-дефицита у собак. Гепатоспленомегалия может возникнуть в результате тяжелого внесосудистого гемолиза и экстрамедулярного гемопоэза. Кроме того, морфологические изменения эритроцитов бывают частью мультисистемного синдрома, плейотропным действием единственного мутантного гена, например, при хондродисплазии и карликовости у собаки породы аляскинский маламут со стоматоцитозом.

Лабораторная диагностика

Несмотря на то, что признаки, тип и тяжесть анемии и наблюдаемое илейотропное действие могут свидетельствовать о наследственном повреждении эритроцитов, необходим развернутый лабораторный анализ для подтверждения диагноза или обнаружения новых наследственных нарушений. Фактически у некоторых пород было обнаружено более одного морфологического изменения эритроцитов. Для обнаружения гематологических нарушений и исключения диагноза приобретенной анемии применяются обычные гематологические лабораторные тесты. Следует предположить наличие наследственных изменений в эритроцитах у животных с Кумбcотрицательной гемолитической анемией, отсутствием проявления токсина или инфекции и адекватной функции почек и печени.

Тщательная проверка мазка периферической крови имеет главное значение для установления любого пойкилоцитоза, например, эллиптоцитоза и стоматоцитоза, хотя многие нарушения эритроцитов не вызывают изменений в форме клеток и исторически известны как несферотические гемолитические анемии. Часто отмечают степень ретикулоцитоза, даже в случае дефицита РК, сопровождающегося остеосклерозом, которая бывает пропорциональна уменьшению продолжительности жизни дефектных эритроцитов. Таким образом, исследование костного мозга редко дает новую информацию. Признаки гемолиза могут быть слабыми вследствие его хронического характера и слабой степени. Обычно наблюдаются билирубинурия и билирубинемия. При дефиците PFKимеется низкое содержание гаптоглобина в сыворотке крови, гемоглобинемия или гемоглобинурия, свидетельствующие о внутрисосудистом гемолизе. Некоторые дефектные эритроциты оказываются чрезвычайно хрупкими invitro, что приводит к искусственному лизису в кровеносных сосудах.

Специальные лабораторные анализы для определения природы внутренних нарушений эритроцитов можно разделить на общие скрининг-тесты, применяемые для характеристики неизвестных нарушений эритроцитов, и специфические скрининг-тесты для характеристики известных нарушений. Оба вида тестов производятся в специализированных лабораториях (например, в лаборатории тестирования генетических заболеваний Жозефины Деблер в колледже ветеринарной медицины при Пенсильванском Университете в Филадельфии).

Тест на осмотическую резистентность эритроцитов, электрофорез протеинов мембраны и изучение ионного транспорта применяются при дефектах мембраны. Различные методы отделения гемоглобина и изменения формы при диссоциации кривой гемоглобина-кислорода могут оказаться полезными для обнаружения новых гемоглобинопатий. И, наконец, недостаток цитозольного фермента определяется путем выявления понижения активности фермента, отсутствия иммунологического материала для перекрестных реакций, нарушения кинетики ферментов, аккумуляции ферментных субстратов и недостатка продукта жизнедеятельности. Например, концентрация эритроцитов DPGпонижается при PFK-дефиците, но увеличивается при РК-дефиците у собак. К сожалению, эти тесты занимают много времени, а также требуются специальные инструкции по перевозке и представлению контрольного образца от здорового животного.

В последнее время появились молекулярные генетические скрининг-тесты для определения нарушений эритроцитов, вызванных специфическими мутациями. Такие тесты можно применять при наличии каузальной мутации у дефектного гена. Подобные тесты являются мутационно-специфическими, и поэтому они также являются специфическими для данной породы. Это означает, что дефицит одного и того же фермента у различных пород может вызываться различными мутациями. В настоящее время производятся анализы на ДНК при РК-дефиците у кошек абиссинской и сомалийской пород, басен джи, а также у вэст хайленд уайт терьера — но не при дефиците РК у других пород — и при PFK-дефиците у английского спрингер спаниеля и американского кокер спаниеля. Подобные тесты, основанные на ДНК, также имеют большую ценность при определении носителей (гетерозиготных), которые являются бессимптомными, но проходят на мутантный аллель.

Лечение и предупреждение

Гемолиз, являющийся результатом морфологических изменений эритроцитов, может компенсироваться за счет явного эритропоэза, не вызывая таким образом никаких или вызывая минимальные клинические признаки и обеспечивая животному нормальную продолжительность жизни. Кроме того, больные животные могут хорошо адаптироваться к хронической анемии (например, у собак с РК-дефицитом проявляются слабые клинические признаки, несмотря на наличие тяжелой гемолитической анемии, но они умирают, не доживая до пягилетнего возраста, в результате анемии, остеосклероза и печеночной недостаточности). Некоторые нарушения, напротив, связаны с тяжелыми гемолитическими кризами, при которых животным необходимо поддерживающее лечение, в том числе переливание соответствующей группы крови. У кошек с повышенной осмотической резистентностью эритроцитов или дефицитом РК имеется заметная спленомегалии, и им можно помочь спленэктомией путем удаления большого участка пораженного эритроцита; однако очевидно, что данная процедура неблагоприятна для собак с дефицитом РК и PFK. Экспериментальным путем было доказано, что аллотрансплантация костного мозга исправляет вышеуказанные энзимопатии у собак. К тому же гемолитические кризы у собак с PFK-дефицитом можно предупредить, избегая одышки, усиленной нагрузки и жары. И, наконец, больные животные-носители не должны использоваться для разведения породы для предупреждения дальнейшего распространения Данных нарушений.

Специфические структурные изменения эритроцитов

Недостаток фосфофруктокиназы (PFK)
Недостаток этого гликолитического фермента распространен у рабочих собак породы английский спрингер спаниель в Соединенных Штатах, Великобритании и Дании, но также наблюдается у комнатных собак, таких как кокер спаниель и собаки-метисы. Причиной этого служит миссенс-мутация PFKмышечного типа, которая вызывает уменьшение и нестабильность данного
фермента, что приводит к полному отсутствию PFK мышечного типа.

Данное нарушение характеризуется гемолитическими кризами и усиленной миопатией. Спорадическая темная пигментурия, вызываемая тяжелой гемоглобинурией и билирубинурией, является главным признаком и обычно появляется после чрезмерной одышки и лая, интенсивной нагрузки и высокой температуры. Алкалоз, вызванный гипервентиляцией, приводит к внутрисосудистому лизису лишенных PFKэритроцитов. Во время подобных кризов у больных собак наблюдаются тяжелая анемия и желтуха, жар, вялость и потеря аппетита, которые обычно проходят через несколько дней. Следует избегать ситуаций, вызывающих гемолитический криз. У собак с недостатком PFKможет быть нормальная продолжительность жизни, но постоянная билирубинурия и ретикулоцитоз, несмотря на нормальный гематокрит, из-за высокого гемоглобина кислорода, содержащегося в эритроцитах с недостатком PFK. Кроме того, у больных собак полностью отсутствует PFK активность мышц; поэтому у них имеется метаболическая миопатия, для которой характерны непереносимость нагрузок, периодические мышечные судороги и умеренное повышение активности креатинкиназы (СК) в сыворотке крови. Поэтому они малопригодны в качестве служебных собак.

Тест на ДНК, основанный на полимеразной цепной реакции, позволяет точно диагностировать собак с данным нарушением и недостатком PFK. Английским спрингерам и кокер спаниелям с подозрительными признаками необходимо произвести исследование на недостаток PFKдо начала тренинга и участия в разведении.

Недостаток пируваткиназы (РК)
Хотя недостаток РК впервые и лучше всего проявлялся у собак породы басенджи, клинические характеристики и биохимические нарушения очень похожи и у других пород собак. Несмотря на тяжесть анемии, клинические признаки, за исключением бледности, бывают слабыми. Анемия является высокорегенеративной, с многочисленными циркулирующими в крови ортохромными эритробластами и ретикулоцитами, число которых составляет 90%. Не нашедшие пока объяснения прогрессирующий миелофиброз и остеосклероз костного мозга и генерализованный гемосидериз, сопровождающиеся недостаточностью печени, являются причиной смерти больного до достижения пятилетнего возраста. Эритроциты полностью отсутствуют во взрослой изозимной форме РК, известной как R-PK. Вместо этого они выражены в зародышевой М-РК форме, которая также присутствует в селезенке и в лейкоцитах. Однако М-РК кажется неустойчивым и неправильно функционирует в эритроцитах invivo, что доказывается сокращением долговечности эритроцитов и нарушением метаболизма эритроцитов. Молекулярная генетическая основа недостатка РК была установлена у басенджи и вэст хайленд уайт терьера. Для указанных пород имеются PCR-тесты, в отличие от других пород. Поэтому необходима обременительная РК-ферментная проба с изозимной характеристикой для определения недостатка РК у других пород. У носителей не проявляется М-РК форма, и у них вдвое меньшая нормальная РК-активность, однако дифференциация между носителями и гомозиготными здоровыми собаками в зависимости от активности энзимов может быть затруднена. Также сообщалось о недостатке РК у биглей, керн-терьеров и карликового пуделя. Кажется вполне вероятным, что ранее описанные несфероцитическая гемолитическая анемия и остеосклероз у пуделей вызываются дефицитом РК.

У кошек недостаток РК вызывает интермиттирующую анемию с умеренной регенеративной реакцией, но у них не развивается остеосклероз. У кошек бывает спленомегалия, и спленэктомия, похоже, уменьшает клинические признаки интермиттирующей анемии; самая старая из таких кошек достигла 8-летнего возраста. РК-активность эритроцитов сильно уменьшается, и отсутствует РК-экспрессия М-типа, облегчая таким образом постановку диагноза. Кроме того, недавно в лаборатории автора был разработан молекулярный скрининг-тест на недостаток РК у кошек абиссинской и сомалийской пород.

Увеличение осмотической резистентности эритроцитов
Увеличение осмотической резистентности эритроцитов свидетельствует о повреждении мембраны или нарушении ионного транспорта. Аляскинские маламуты с хонд-родисплазией, стоматоцитозом и карликовостью были первыми собаками с хрупкими эритроцитами, описанными в литературе, но точный механизм этого явления до сих пор неизвестен. У цвергшнауцеров со стоматоцитозом не было отмечено патологических изменений в скелете, и у обеих пород наблюдалась лишь слабая анемия, что было установлено при исследовании гемоглобина. К тому же стоматоцитоз и гастрит были описаны у голландской породы.

Заметная осмотическая резистентность эритроцитов, вызываемая интермиттирующей анемией, тяжелой спленомегалией и гиперглобулинемией, наблюдались у кошек абиссинской и сомалийской пород. Хотя причина не была установлена, больным кошкам с заметной спленомегалией будет полезно лечение преднизоном и спленэктомия. Однако осмотическая резистентность эритроцитов invitro явно не улучшается.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *