Możliwe obiektywne rozwiązanie problemu preselekcji fenotypów miednicy psów obciążonych genetycznie dysplazją stawów biodrowych

Seminarium

Dysplazja stawów biodrowych i łokciowych psów.
12 listopada 2006 Lublin.

Adam M. Janicki, dr nauk wet., specjalista chirurg.

Obowiązujące paradygmaty.

Dysplazja stawów biodrowych u psów (HD) uznawana jest za poligeniczną (1) chorobę prowadzącą do osteoarthritis poprzez chorobę zwyrodnieniową stawów w wyniku ich nieprawidłowego ukształtowania w procesie rozwoju postnatalnego (2).

Uważa się niezmiennie, że obciążone dysplazją stawów biodrowych psy rodzą się ze stawami zdrowymi (cyt. za 1). Obowiązuje hipoteza (2,3), że w wyniku nieznanych mechanizmów sterowanych genetycznie pojawiają się początkowo zaburzenia w obrębie tkanki łącznej (torebka stawowa, więzadło głowy kości udowej, mięśnie obręczy miednicznej).Dopiero te zaburzenia prowadzą do niewłaściwego rozkładu sił przenoszonych na staw i są przyczyną pojawiania sięinkogruencji (niedopasowania). Przyjmowana jest także hipoteza (4), że HD jest procesem dynamicznym a wszystkie aspekty choroby zależą od czasu, w którym są oceniane oraz, że możliwe jest oddzielenie dysplazji miednicy (dotyczącej nieprawidłowości panewek) od dysplazji kości udowej. Dysplazję kości udowej charakteryzują anormalności w długości, inklinacji i antewersji szyjki kości udowej, prowadzące do nierównego obciążania powierzchni stawowej, niedopasowania stawu i rozciągania torebki stawowej(5).

Uznane wyniki negatywnego wpływu karmienia ad libitum i nadpodaży wapnia w karmieniu szczeniąt obciążonych genetycznie HD (6,7,8), doprowadziły do poszukiwania ewentualnego wpływu na rozwój patologii w HD zjawiska dietetycznej szczeliny jonowej (DAG) pomiędzy jonami sodu (Na) i potasu (K) (9,17). W przyczynach patologii uwzględnia się także znaczącą rolę witaminy C w syntezie kolagenu (15,16), którego jakość, jak się wydaje może mieć znaczenie w rozwoju objawów choroby, po przyjęciu hipotezy o pierwotnych zmianach dotyczących tkanki łącznej okołostawowej.

Przytoczone główne nurty hipotetycznych przyczyn kształtowania się niezwykle różnorodnego pod względem objawów klinicznych obiektywnych (ruch zwierząt) i subiektywnych (ujawnianych podczas badania fizykalnego wspomaganego rentgenodiagnostyką) obrazu schorzenia przejawiają się niezliczoną ilością publikacji.

Ich przegląd prowadzi do powstania wrażenia o powielaniu się wzajemnych cytowań. Mnogość doniesień dotyczących szeroko pojętej diagnostyki HD nie owocuje, jak dotąd, uściśleniem problemu.

Przeciwnie, wydaje się, że poszukiwania przyczyn przenoszą się w obszary poza ciałem (pora roku podczas ciąży suk i urodzin szczeniąt) (10). Dobitnym przykładem pojawiania się takich powodowanych chyba rozpaczliwą bezsilnością hipotez jest doniesienie Susan Thorpe-Vargas i Johna Cargilla w Canine Hip Dysplasia Part II opublikowane w czasopiśmie amerykańskim DogWorld, w którym autorzy przytaczają (jako informację interpersonalną uzyskaną od lekarza ze stanu Washington), cytuję:”Inman uważa: ”Ciekawe, u wszystkich młodych psów, u których widzimy objawy dysplazji bioder w wieku od 8 do 18 miesięcy życia, zawsze znajdujemy podwichnięcie w T8-T10 (przemieszczenie kręgów piersiowych w przestrzeni T8 do T10). To jest potencjalnie ważne odkrycie, ponieważ odcinek T8 do T10 unerwia mięśnie przykręgowe oraz mięsień iliopsoas, który przyczepia się do głowy kości udowej i ciągnie ją ku przodowi. Podwichnięcie prowadzi do skurczu mięśnia, który powoduje stałe ciągnięcie ku przodowi uda i torebki stawu, spłaszczając staw...odprowadzenie tego podwichnięcia odwraca postęp dysplazji bioder przez uleczenie dysfunkcji mięśniowo-szkieletowej", koniec cytatu. Siedem części tego skądinąd ciekawego zbiorczego opracowania autorów, dotyczącego chyba wszystkich aspektów dysplazji stawów biodrowych są dostępne także dla wszystkich zainteresowanych (lekarzy, hodowców i właścicieli) na stronie internetowej: (http://www.malamutehealth.org/orthopedic/CHD%20Part%20III.htm).

Gail K. Smith, w pracy przedstawionej w 2004 roku na 12 kongresie ESVOT w Monachium (1) podkreśla wagę dokładnego rozpoznania HD w korelacji do wydłużającej się listy sposobów inwazyjnego leczenia następstw tej choroby. Poddaje w wątpliwość zasadność wyprzedzających rozwój DJD ( profilaktycznych) zabiegów operacyjnych u młodych psów na podstawie DI (distractionindex). Na przykład u psów labrador retriever, u których DI wynosi dla rasy 0,5 aprawdopodobieństwo rozwinięcia się choroby zwyrodnieniowej (DJD) stawów biodrowych wynosi 6%. Logika może więc podyktować poddanie operacjom uznawanym za zapobiegające rozwinięciu się DJD 100 szczeniąt po to, by jedynie 6 z nich (u takiej właśnie liczby ze 100 może rozwinąć się DJD) uniknęło tego schorzenia w wieku 39 miesięcy.

Ten sam autor we wcześniejszych akapitach cytowanej pracy omawia obecnie dostępne i stosowane procedury diagnostyki (rentgenodiagnostykę w znieczuleniu ogólnym): 1) w projekcji brzuszno-grzbietowej z wyprostowanymi kończynami, 2) metodę PennHIP prowadzącą do ustalenia indeksu DI, 3) technikę podaną przez Belkoffa (1989), 4) Flukigera (1999), 5) Slocum (1990) i 6)Farese (1998).

Pojawienie się czterech ostatnich technik diagnostyki rentgenowskiej (wyliczonych w poprzednim zdaniu jako 3, 4, 5 i 6) jest konsekwencją błędnie uznawanego za aksjomat pierwotnego objawu rozluźnienia stawu biodrowego na późniejszy rozwój choroby zwyrodnieniowej (DJD) w przebiegu HD. Jak wiadomo, nie istnieją wyniki żadnych badań, które potwierdzałyby, że którakolwiek z wyliczonych metod diagnostycznych w pełni jest w stanie określić, czy u danego młodego psa z określoną „luźnością” stawu biodrowego z całą pewnością rozwinie się DJD. I czy wobec tego każdy taki młodociany pies powinien być poddany operacji „profilaktycznej”. Sprawa ma bardzo istotny aspekt etyczny.

Zupełnie inną sprawą jest eliminacja z hodowli psów obciążonych genetycznie HD. Związki kynologiczne oraz hodowcy psów i, co oczywiste, ich nabywcy chcą otrzymać instrument, który pozwoli z bliskim pewności prawdopodobieństwem wykluczyć z hodowli psy niosące HD wgenotypie.
Problem istnieje, ponieważ nie ustalono jakie geny są za nią odpowiedzialne. Działania selekcyjne opierają się więc na ocenie fenotypów. Tym ocenianym fenotypem są stawy biodrowe. We wcześniejszych akapitach była mowa o dostępnych metodach oceny fenotypu stawówbiodrowych.
Istotą kłopotu jest subiektywność większości metod ( a więc uzależnienie wydawanej oceny od oceny człowieka) i stałe poszerzanie się populacji osobników obciążonych dysplazją bioder. Za najbardziej obiektywną uznaje się metodę PennHIP i jej DI, pomimo, że nie daje znacznie większego prawdopodobieństwa niż inne. Zapewne doceniania jest za jej przynajmniej częściową obiektywność, a więc pojawienie się wyniku liczbowego, niezależnego od ostrości wzroku, czy doświadczenia oceniającego zdjęcie radiologa. Mimo to, nie pojawił się jakościowy przełomu w eliminacji z hodowli psów obciążonych genetycznie HD. W dalszym ciągu brak obiektywnej techniki (metody) pozwalającej w sposób arbitralny, a więc wykluczający błędy ludzkiego oka, oddzielić fenotypy miednic obciążonych HD od normalnych

Wstęp

Autor niniejszego tekstu także poszukiwał obiektywnej metody oceny rentgenogramów stawów biodrowych pod kątem cech obciążenia fenotypów miednicy dysplazją stawów biodrowych.

Założeniem wyjściowym było znalezienie mierzalnej wielkości cienia miednicy utrwalonego na zdjęciu rentgenowskim właściwej dla psa normalnego (zdrowego). Cechą główną normalnej miednicy psa widocznej na rentgenogramie jest piękno jej proporcji, które zostaje radykalnie zburzone w wypadku dysplastycznych stawów biodrowych

Badania wstępne

Równoczesne oglądanie zdjęć normalnej i obciążonej dysplazją bioder miednicy ujawnia wyraźne różnice w ich wyglądzie. Czy jednak te same różnice ujrzy każdy oceniający zdjęcia radiolog? Przecież powszechnie znane są różne oceny tych samych rentgenogramów dokonywane przez różnych radiologów. Projekt badawczy rozpoczęto w 1994 roku. Oparto go na założeniu prawdziwości znanej od niepamiętnych czasów zasady „złotego podziału (11).

Dla sprawdzenia założenia teoretycznego projektu ocenie poddano 100 rentgenogramów miednic szczeniąt 10. tygodniowych, psów młodych i dorosłych różnych ras. Stwierdzono, że u psów ras małych i średnich oraz mieszańców , u których w wywiadzie i badaniu klinicznym narządu ruchu nie stwierdzano odchyleń od stanu normalnego, otrzymywane wartości „Φ” były bliskie wartości matematycznej liczby „Φ” wynoszącej 1,618 18...18, .

Natomiast u psów ras dużych i wielkich (owczarek niemiecki, bokser, labrador retriever, rottweiler, dog niemiecki, dog de Bordeaux, mastif neapolitański, mastif angielski, cane corso, peso de Canaria, owczarek kaukaski, berneński pies pasterski, pies z góry Św. Bernarda) i u mieszańców tych ras wartość liczbowa „Φ” była najczęściej niższa lub wyższa od 1,618. Wartości skrajne sięgały od 1,4700 do 1,7900. U psów tych ras w większości stwierdzano odchylenia od normy obrazu rentgenowskiego miednic i stawów biodrowych, charakterystyczne dla dysplazji stawów biodrowych. Było tak także wtedy, kiedy ruch swobodny oraz badanie kliniczne nie wykazywały odstępstw od stanu normalnego.

Po Stwierdzeniu istnienia bardzo ścisłej zależności między stanem klinicznym, objawami rentgenowskimi i wartością „Φ”,ocenie poddawano wszystkie rentgenogramy miednicy psów rasowych poddawanych badaniu stawów biodrowych w celu wykluczenia obciążenia genetycznego fenotypu miednicy cechami dysplazji stawów biodrowych. Do projektu włączono także psy badane na życzenie właścicieli oraz badane z powodów medycznych. Ogółem przebadano ponad 500rentgenogramów.

Materiał i metodyka

Projektem badawczym objęto rentgenogramy miednicy psów wszystkich ras, obu płci, w każdym wieku, wykonywane w znieczuleniu ogólnym, w standardowym ułożeniu na grzbiecie z wyprostowanymi kończynami miednicznymi, w projekcji brzuszno-grzbietowej. Rentgenogram obejmował całą miednicę

Dokonywano dwóch pomiarów dla prawej i lewej połowy miednicy. Pomiar pierwszy („A”): długość cienia miednicy między skrajnym doczaszkowym punktem cienia krawędzi kości biodrowej a skrajnym tylnym punktem cienia krawędzi kości kulszowej. Pomiar drugi („B”): długość cienia od skrajnego przedniego cienia krawędzi kości biodrowej do środka panewki wyznaczanego jako połowa odległości między przednim a tylnym rąbkiem panewki miednicy. Wynik pomiaru zapisywano w milimetrach (z dokładnością pomiaru = (+/-) 1 mm) (Ryc.1).

Ryc. 1. Ilustracja dokonywania pomiarów miednicy: A) Na negatoskopie dokonywano pomiaru długości cienia miednicy na zdjęciu rentgenowskim pomiędzy przednią (doczaszkową) krawędzią cienia kości biodrowej a tylną (doogonową) krawędzią cienia kości kulszowej – od punku Z do punktu Z ( pomiar Z – Z ) dla lewej i prawej połowy miednicy, B) mierzono odległość pomiędzy punktem Z a punktem X ( pomiar Z – X ) dla każdej połowy miednicy. Punkt X (środek wymiaru przednio-tylnego panewki) wyznaczano dopasowując do panewki jeden z koncentrycznych okręgów naniesionych na przezroczystą folię w taki sposób, by linia tego okręgu pokryła się z cieniem przedniego i tylnego rąbka panewki. Środek panewki wyznaczał zaznaczony na folii punkt centralny dla wszystkich okręgów. Pomiaru dokonywano standaryzowaną miarką o podziałce milimetrowej a wynik zapisywano w milimetrach. Dokładność pomiaru wynosiła 1 milimetr.

Dokonywano obliczenia wartości „Φ” (Phi) przez podzielenie długości „A” przez długość „B”. Otrzymywano wynik w postaci liczby 1 i czterech liczb po przecinku. Na przykład: „A”=181mm : ”B”=113mm=”Φ”=1,6017. Wynik ”Φ” dla prawej połowy miednicy zapisywano jako „ΦR” a wynik dla lewej połowy miednicy jako „ΦL”. Rasa, płeć, wiek, masa ciała, przyczyna wykonania rtg oraz objawy kliniczne dotyczące układu ruchu były notowane. Notowano także datę badania rtg i oznaczenia psa (tatuaż), jeśli były obecne.

Rentgenogramy psów rasowych wykonywane z powodów hodowlanych przesyłano do oceny licencjonowanego przez Związek Kynologiczny w Polsce radiologa.

Wyniki i dyskusja

Z oceny wykluczono zdjęcia nie obejmujące całej miednicy. Obecna praktyka dopuszcza ocenę takich rentgenogramów pomimo obowiązującego standardu, który tego zabrania. Zwraca się jedynie uwagą na symetrię ułożenia, brak rotacji i jakość zdjęcia oraz by objęte nim były stawy biodrowe podlegające ocenie.
Stwierdzono, że istnieje korelacja między widocznymi na rentgenogramach objawami dysplazji stawów biodrowych a wartością „Φ”. Miednice symetryczne, regularne, proporcjonalne w swej budowie, ze stawami biodrowymi bez widocznych cech dysplazji dostarczały wartości „Φ” w bardzo bliskim sąsiedztwie liczby 1,618 18.

Zjawiskiem wizualnym była zależność deformacji zarówno pierwotnych jak i wtórnych (DJD), uzależniona wprost proporcjonalnie od przesunięcia położenia środka panewki od miejsca wyznaczonego wartością „Φ”równą 1,618, tak w kierunku przednim jak i tylnym. Charakter tych deformacji był jednak wyraźnie odmienny.

Większość fenotypów miednic, które w ocenie radiologicznej stawów biodrowych uzyskała ocenę A lub A1 (według FCI) uzyskała wartości „Φ”mieszczące sie w przedziale między 1,5880 a1,6480. Jednak tylko 10 procent uzyskała wartości „Φ” od 1,6080 do 1,6280, czyli różniące się o 0,01.

Wartości „Φ” poniżej 1,618 wiązały się z mniejszym nasileniem deformacji niż wartości „Φ”powyżej 1,618.

Stwierdzono także, że odchylenie wartości „Φ” w kierunku wartości wyższych lub niższych nawet tylko o 0,02 wiązało się z wyraźnie widocznymi zmianami rozwojowymi miednic i stawów biodrowych charakterystycznych dla obrazu dysplazji stawów biodrowych. Odchylenie od wartości idealnej „Φ”, równej 1,618, dotyczyło jednej lub obu połówek miednicy. Przesunięcia wartości „Φ” w górę lub dół były losowo zgodne w kierunku lub skierowane przeciwnie.

Porównanie wyników oceny rentgenogramów stawów biodrowych ocenionych w skali FCI jako A (normalna) lub A1 (podejrzane) z wynikami oceny tych samych rentgenogramów według zasady „złotego podziału” wykazało nieporównanie większą precyzję, powtarzalność i czułość metody „złotego podziału”. Stwierdzono, że pierwsze uchwytnie widoczne odstępstwa od normalnej budowy stawów biodrowych były widoczne już przy odchyleniu wartości „Φ” o 0,01 od wartości wynoszącej 1,618, którą przyjęto za wzorcową (Tab.1.).

Tabela 1. Diagram złotego podziału: wartość liczbowa „Ф” i położenie panewek miednicy.

Badanie radiologiczne i określenie wartości „Φ” u potomstwa psów uznanych oficjalnie za wolne od dysplazji (ocena „A” wg FCI) ale ocenionych negatywnie ( zakwalifikowanych jako fenotypy obciążone genetycznie dysplazją stawów biodrowych według opisanej metodyki „złotego podziału”), wykazało nieporównanie większą czułość tej metody. Okazało się, że wartość „Φ”niższalub wyższa o 0,01 od wartości 1,618 i uznanej w badaniu za normę, świadczy o genetycznym obciążeniu fenotypu miednicy dysplazją stawów biodrowych a ocena wg FCI nie ma istotnegoznaczenia.

Także rezultaty oceny badaną metodyką fenotypów miednic szczeniąt w wieku od 10 tygodnia życia aż do osiągnięcia gotowości do rozrodu okazały się bardziej precyzyjne niż dokonywana później, w wymaganym wieku ocena radiologiczna według FCI. Hodowcy tych szczeniąt, u których ustalona wartość „Φ” odchylała się od wartości wzorcowej o 0,01-0,02 , nie bacząc na ostrzeżenia dopuszczali je do rozrodu po osiągnięciu wieku reprodukcyjnego kierując się uzyskaną oficjalnie oceną A lub A1. Rezultatem tego było pojawianie się szczeniąt z dysplastycznymi biodrami po rodzicach ocenionych oficjalnie jako wolne od dysplazji.

Z tego powodu należy odrzucić powielaną od wielu lat wiarę (bo nie można tego nazwać nawet hipotezą) w to, że szczenięta obciążone genetycznie dysplazją rodzą się z normalnymi stawami (cyt. za 1).

Poszerzenie pola widzenia radiologów i objęcie nim całej miednicy a nie tylko rejonów stawów biodrowych, pozwoli im zobaczyć to, co widać na rentgenogramach. Jednak obecna praktyka diagnostyczna, przenoszona także do wydawnictw periodycznych a nawet podręczników, ilustruje dysplazję stawów biodrowych publikując rentgenogramy miednic obejmujące jedynie najbliższe sąsiedztwo panewek. Rezultatem takiej zawężonej oceny jest dreptanie w miejscu od dziesięcioleci. Pisałem o tym już wcześniej (14).

Idea, że optymalne położenie punktów podparcia miednicy, którym są panewki powinno podlegać powszechnej w naturze ożywionej zasadzie „lokowania” go w punkcie złotego podziału, zaowocowało podjęciem opisanego projektu badawczego.

Zaplanowany i przeprowadzony projekt badawczy w ciągu niespełna 10 lat zdaje się potwierdzać taką hipotezę autora.

Odchylenia od wartości prawidłowej „złotego podziału” położenia panewek miednicy u psów dorosłych pozostawały w ścisłej korelacji z wartościami uzyskanymi w ocenie rentgenogramów szczeniąt. Wstępne wyniki pracy opublikowano w 2002 (11,12) i 2003 roku (13). Dalsze badania prowadzone do 2004 roku spowodowały objęcie programem oceny rentgenogramów przeszło 500 fenotypów miednic psów i spowodowały przyjęcie rezultatu końcowego w postaci wartości liczbowej cechującej miednice normalne i dysplastyczne(14).

Tabela 2. Wartość Ф i odpowiadające jej wartościom oceny fenotypu miednicy oraz możliwy rozwój patologii

Konkluzja autora po podsumowaniu wyników badań jest dla hodowców pesymistyczna. Wydaję się, że blisko 100% populacji psów niektórych ras jest obciążone genetycznie dysplazją stawów biodrowych.

Przeprowadzenie badań na dużej liczbie osobników, obejmujących rasy zagrożone dysplazją, umożliwi przyjęcie standardu liczby „Φ” eliminującego z hodowli fenotypy obciążone genetycznie dysplazją stawów biodrowych.

Dodatkowym rezultatem badań było ustalenie wartości „Φ” i położenia panewek miednicy warunkującej pojawienie się zmian zwyrodnieniowych w stawach biodrowych. Ten aspekt wykorzystania zasady „złotego podziału” w przewidywaniu zagrożenia DJD psów obciążonych dysplazją stawów biodrowych jest jeszcze w toku opracowania.

Adres autora: dr Adam Michał Janicki, specjalista chirurg, Klinika Małych Zwierząt „Wawer”, ul. 27 grudnia 5a, Warszawa. Tel. (022)8120073; www.wawervet.com.pl; e-mail:amjanicki@o2.pl.