1. Главная страница
  2. Исследования в области питания
  3. Исследование молекулярного питания
  4. Геномика

Геномика

purina-institute-dna-section
Благодаря науке, мы все больше узнаем о том, какие биологические процессы происходят на самых мельчайших уровнях. Для этого необходимо глубокое понимание процессов, преобразовывающих ДНК в процессы в клетке.

ДНК содержит химические коды с инструкциями к каждой клеточной функции. Отслеживая, какие гены включены или выключены в различных условиях, ученые могут определить, каким образом экспрессия генов отличается у здоровых и больных собак и кошек, и оценить влияние питательных веществ на активность генов.

Компания Purina первой среди производителей кормов для животных начала изучать взаимосвязь между питанием и генетикой. Исследования на молекулярном уровне непрерывно открывают новые механизмы, с помощью которых питательные вещества улучшают здоровье домашних животных.

Исследование компании Purina
boxer

В 1999 году компания Purina в сотрудничестве с Корнельским университетом открыла Центр распределения стандартных образцов ДНК — всемирную платформу для обмена генетическими данными собак.
Благодаря Центру распределения стандартных образцов ДНК, ученые идентифицируют сотни маркеров конкретных генов и хромосом, способствуя изучению того, каким образом болезни - такие как наследственный рак - развиваются у собак и людей.1
Обладая более глубокими знаниями генома собак, ученые могут эффективнее сравнивать ДНК собак и других животных и изучать, каким образом генетические изменения могут влиять на здоровье.2,3
Исследования компании Purina показали, например, каким образом питание может влиять на экспрессию генов у собак с остеоартритом.4,5

В 2004 году полный геном собак впервые был секвенирован с помощью ДНК, взятой у собаки породы боксер.

 

purina-institute-genomics-feline-section

Эталонный геном домашней кошки был впервые опубликован в 2007 году.6 С тех пор компания Purina в сотрудничестве с другими учеными создавала уточненную хромосомную карту, ставшую основой для подробного каркаса существующей последовательности генома кошки.7 
Ученые анализировали последовательности ДНК у трех пород кошек, т.к. кошки, с изученными поколениями "родственников", являются отличным ресурсом для изучения болезней, характерных для определенных пород.  Изучая ДНК этих кошек можно найти гены, передающие повышенный риск развития определенных болезней, оценить их влияние и разработать новые способы лечения и профилактики для всех пород кошек.8
ДНК для первого полного секвенирования генома кошки было взято у кошки абиссинской породы по кличке Корица.

Исследование остеоартрита собак

Компания Purina также использовала данные для исследования артрита у собак. Остеоартрит поражает каждую пятую собаку.9Это болезненное состояние на каждом этапе снижает качество жизни как у собак, так и у их владельцев.

Пытаясь найти новое решение этой проблемы, ученые компании Purina проанализировали влияние питания на экспрессию генов и обнаружили, что омега-3-полиненасыщенные жирные кислоты могут улучшать состояние хондроцитов.

Когда ученые компании Purina сравнили экспрессию генов в хондроцитах суставов здоровых собак и аналогичные показатели у собак с артритом, гены в клетках, поврежденных артритом, демонстрировали активацию разрушающих хрящи ферментов, называемых металлопротеазами. Количество ферментов, подавляющих разрушение, было снижено. 3-4

Предыдущие исследования показали, что омега-3-полиненасыщенные жирные кислоты способны уменьшать воспаление, вызывающее биохимический каскад, в результате которого разрушаются хрящи суставов.

В 9-недельном клиническом исследовании с участием 24 принадлежащих клиентам собак, которым уже было назначена операция по остеотомии большеберцовой кости с выравниванием плато (ОБКВП) для одной коленной чашечки, у собак, которым давали лечебный корм с добавлением омега-3-полиненасыщенных жирных кислот, наблюдался более низкий уровень маркеров воспаления в плазме и разрушающего хрящи фермента MMP-9.5 В лапе, которую не нужно было оперировать, также наблюдали повышенный уровень эйкозапентаеновой кислоты (ЭПК) и фермента, ингибирующего металлопротеазы, которые разрушают хрящи.

В другом исследовании анализ с использованием стабилоплатформы показал, что у собак с артритом естественного происхождения при получении корма с высоким содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот, полученных из рыбьего жира, улучшалась подвижность.10

Дополнительные исследования показали, что питание с высоким содержанием омега-3-полиненасыщенных кислот может способствовать уменьшению уровня в синовиальной жидкости PGE2 (провоспалительный фактор), а также снижению прогрессирования остеоартрита через 6 месяцев после остеотомии большеберцовой кости с выравниванием плато.11 В другом исследовании при сравнении собак, получавших поддерживающее (контрольное) питание, и собак, получавших питание с высоким содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот, у последних наблюдали улучшение показателей максимальной вертикальной силы и вертикального импульса - это показатели анализа весовой нагрузки и походки на хромоту - после проведения операции ОБКВП.12

ОСНОВНЫЕ МОМЕНТЫ, КОТОРЫЕ НЕОБХОДИМО ЗАПОМНИТЬ
  • Благодаря многолетнему сотрудничеству компании Purina с другими учеными, была разработана карта геномов и секвенирования ДНК для собак и кошек.

    •  

  • Молекулярные разработки в области геномики способствуют открытию новых механизмов влияния питательных веществ на экспрессию генов для улучшения здоровья домашних животных.

    •  

  • У собак, получавших корм с высоким содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот, наблюдали снижение уровня маркеров воспаления и разрушающего хрящи фермента MMP-9.

    •  

  • Исследования компании Purina показали, каким образом питание может укреплять суставы и улучшать подвижность собак, страдающих от артрита.
Подробнее
  1. Breen, M., Jouquand, S., Renier, C., Mellersh, C.S., Hitte, C., Holmes, N.G., & Galibert, F. (2001). Chromosome-specific single-locus FISH probes allow anchorage of an 1800-marker integrated radiation-hybrid/linkage map of the domestic dog genome to all chromosomes.Genome Research, 11(10), 1784–1795. doi: 10.1101/gr.189401
  2. Lindblad-Toh, K., Wade, C.M., Mikkelsen, T.S., Karlsson, E.K., Jaffe, D.B., Kamal, M., & Lander, E.S. (2005). Genome sequence, comparative analysis and haplotype structure of the domestic dog. Nature, 438(7069), 803–819. doi:10.1038/nature04338
  3. Hannenhalli, S.S., Middleton, R.P., Levy, S., Perroud, B., Holzwarth, J.A., McDonald, K., & Hannah, S.S. (2006). Identification and cross-species comparison of canine osteoarthritic gene regulatory cis-elements. Osteoarthritis and Cartilage, 14(8), 830–838.
  4. Middleton, R.P., Hannah, S.S., Perroud, B.N., & McDonald, K.K. (2003). Gene expression profiling of osteoarthritis from canine chondrocytes. The development of a canine OA microarray chip. Poster session presented at the 49th meeting of the Orthopaedic Research Society, New Orleans, LA.
  5. Hansen, R.A., Harris, M.A., Pluhar, G.E., Motta, T., Brevard, S., Ogilivie, G.K., & Allen, K.G.D. (2008). Fish oil decreases matrix metalloproteinases in knee synovia of dogs with inflammatory joint disease. Journal of Nutrition, 19, 101–108. doi:10.1016/j.jnutbio.2007.01.008
  6. Pontius, J.U., Mullikin, J.C., Smith, D.R., Agencourt Sequencing Team, Lindblad-Toh, K., Gnerre, S., & O'Brien, S. J. (2007).  Initial sequence and comparative analysis of the cat genome. Genome Research, 17(11), 1675–1689.
  7. Li, G., Hillier, L.W., Grahn, R.A., Zimin, A.V., David, V.A., Menotti-Raymond, M., & Murphy, W.J. (2016).  A high-resolution SNP array-based linkage map anchors a new domestic cat draft genome assembly and provides detailed patterns of recombination.G3: Genes|Genomes|Genetics, 6(6), 1607–1616.
  8. Farias, F.H.G., Tomlinson, C., Labuda, J., Perez-Camargo, G., Middleton, R., & Warren, W.C. (2017). The practical use of genome sequencing data in the management of a feline colony pedigree. BMC Veterinary Research, 13, 225.
  9. Tirgari, M., & Vaughan, L. (1975). Arthritis of the canine stifle joint. Veterinary Record, 96(18), 394-399.
  10. Moreau, M., Troncy, E., del Castillo, J.R., Bédard, C., Gauvin, D., & Lussier, B. (2013).  Effects of feeding a high omega-3 fatty acids diet in dogs with naturally occurring osteoarthritis. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 97, 830–837.
  11. Verpaalen, V.D., Baltzer, W.I., Smith-Ostrin, S., Warnocki, J.J., Stang, B., & Ruaux, C.G. (2018).  Assessment of the effects of diet and physical rehabilitation on radiographic findings and markers of synovial inflammation in dogs following tibial plateau leveling osteotomy. Journal of the American Veterinary Association, 252(6), 701–709.
  12. Baltzer, W.I., Smith-Ostrin, S., Warnock, J.J., & Ruaux, C.G. (2018). Evaluation of the clinical effects of diet and physical rehabilitation in dogs following tibial plateau leveling osteotomy. Journal of the American Veterinary Association, 252(6), 686-700. doi: 10.2460/javma.252.6.686.