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EIC Exercise Induced Collapse

Das Veterinärmedizinische Diagnostische Labor der Universität Minnesota („VDL“, www.vdl.umn.edu) veröffentlichte unter dem Begriff „Canine Neuromuscular Testing“ Informationen über EIC.
Aus dieser neuen Fassung hat Dr. Petra Schneller, Zuchtwartin Labrador, die „häufig gestellten Fragen“ (FAQ) und die dazugehörigen Antworten im November 2008 nochmals übersetzt. Ein neuer Abschnitt, ebenfalls eine Übersetzung aus der VDL-Homepage, wurde eingefügt, da er einige neue Erkenntnisse über Unterschiede zwischen EIC und einer speziellen Epilepsie-Form beschreibt.

Differenzierung zwischen EIC und Epilepsie

Einige Labrador Retriever, die wir wegen Kollaps-Episoden untersuchten, haben nicht EIC sondern stattdessen eine ungewöhnliche Form der Epilepsie. Die Kollaps-Episoden dieser Hunde haben typischerweise einen plötzlichen Beginn und ein sehr schnelles Ende und sind manchmal sehr kurz (weniger als 2 Minuten) – anders als bei EIC, für den ein eher schleichender Beginn der Schwäche, der Inkoordination und des Kollapses sowie die allmähliche Erholung über ungefähr 5 bis 30 Minuten charakteristisch sind. Bei dieser ungewöhnlichen Form der Epilepsie (ausschließlich bei Labrador-Retrievern beobachtet) bleiben die Hunde bei Bewusstsein, zeigen aber Probleme mit dem Gang, der Balance oder dem Muskeltonus. Aufregung und Belastung sind gewöhnlich die Auslöser solcher Anfälle bei betroffenen Hunden (möglicherweise nach Hyperventilation), was zu Unterscheidungsproblemen zwischen diesen Anfällen und EIC führt. Bei einigen Hunden mit dieser Form der Epilepsie schreitet der Schweregrad der Episoden nicht voran; andere Hunde aber entwickeln im späteren Leben typischere Krampfanfälle mit Bewusstseinsverlust, Muskelzuckungen, Beinpaddeln usw.

Das VDL verwendet das Kürzel E für EIC-Gen (= verändertes Gen) und N für normales intaktes Gen. (Das Labor Laboklin, das seit Dezember 2008 die europaweite Lizenz für Untersuchungen des EIC-Gens besitzt, verwendet EIC für das veränderte und N für das intakte Gen.)

Was ist Exercise Induced Collapse (EIC)?

Hunde, die von EIC betroffen sind (E/E), können leichte bis moderate Belastung tolerieren, jedoch verursacht 5 bis 20 minütige, anstrengende Belastung bei extremer Aufregung zuerst Schwäche und dann einen Kollaps. Schwer erkrankte Hunde können jedes Mal kollabieren, wenn sie bis zu diesem Level trainiert werden – andere Hunde zeigen diese Kollaps-Episoden nur sporadisch.

Die ersten Anzeichen für eine Episode sind gewöhnlich ein schaukelnder oder unnatürlicher Gang. Danach zeigen die Hunde eine Hinterhandschwäche, die dazu führt, dass sie das Körpergewicht nicht mehr tragen können. Viele betroffene Hunde möchten weiterrennen, aber ihre Hinterläufe versagen. Einige Hunde bewegen sich unkoordiniert, insbesondere mit den Hinterläufen, mit langen wackeligen Schritten im Gegensatz zu der steifen Gangart, die für Muskelschwäche typisch ist. Bei einigen Hunden schreitet die Hinterhandschwäche zu den Vorderläufen fort, was manchmal zu einer totalen Bewegungsunfähigkeit führt. Manche Hunde haben offenbar Gleichgewichtsstörungen und fallen deshalb um, besonders während sie sich von einem vollständigen Kollaps erholen. Die meisten betroffenen Hunde sind während eines Kollapses bei Bewusstsein und hellwach, sie versuchen weiterzurennen und zu apportieren; annähernd 25% der betroffenen Hunde aber erscheinen während einer Episode benommen oder desorientiert.

Ist EIC nur ein Problem der Labrador-Retriever aus Field-Trial-Linien?

Nein, wir finden die Mutation im EIC-Gen (E) bei Labrador-Retrievern aus Austellungs- und Field-Trial-Linien in einer ähnlichen Häufigkeit. Es gibt auch unter den als Familienhunde gehaltenen Labrador-Retrievern eine größere Anzahl von Trägern („carrier“) (E/N).

Ist EIC lediglich beim Labrador-Retriever ein Problem?

Nein. Obwohl EIC und die DNM1-Gen-Mutation bei Labrador-Retrievern recht häufig sind, haben wir sie auch in verschiedenen anderen Rassen nachgewiesen, insbesondere bei Chesapeak-Bay- und Curly-Coated Retrievern. Das ganze Ausmaß der von EIC betroffenen Rassen ist bislang nicht bekannt.

Mein Hund ist E/E („betroffen“, „affected“) , aber nach meinem Kenntnisstand hatte er nie einen Kollaps.

Bis heute haben wir mehr als 500 Hunde identifiziert, die homozygot betroffen sind („affected“, E/E). Bei mehr als 80% dieser E/E-Hunde, die älter als drei Jahre waren, wurde ein Kollaps beobachtet. Die übrigen Hunde (älter als 3 Jahre, aber auch besonders die jüngeren E/E-Hunde) könnten bislang nie solchen Bedingungen ausgesetzt worden sein, die einen Kollaps auslösen.

Neben der Aufregung und der Bewegungsintensität beeinflussen weitere Faktoren die Wahrscheinlichkeit, einen Kollaps zu erleiden. Die unterschiedliche Stressresistenz verschiedener Linien beim Training, die Verwendung von Stromreizgeräten (Amerika!!!) und die Schwierigkeit von Apportieraufgaben scheinen eine Rolle zu spielen. E/E-Hunde mit Kollaps-Episoden scheinen ein leicht erregbares Temperament bei hoher Trieblage zu haben.

Wir halten alle E/E-Hunde für EIC-anfällig. Da manche E/E-Hunde niemals Anzeichen von EIC ausprägen, scheint es nicht ganz korrekt zu sein, EIC (wie manche andere genetische Erkrankung) als eine einfache autosomal-rezessive Erkrankung zu bezeichnen. Obwohl der Status E/E nicht gleichbedeutend damit ist, dass ein einzelner Hund die klassischen EIC-Anzeichen zeigt, sind jedoch alle an EIC leidenden Hunde solche mit dem homozygoten Status E/E. Wir wissen, dass dies verwirrend ist und dass mancher nun hofft, es gäbe andere Ursachen für EIC als die DNM1-Mutation. Bitte beachten Sie jedoch, dass wir viele Beispiele nicht kollabierender E/E Hunde gefunden haben, unter deren Nachzucht wiederum Hunde waren, die kollabierten.

Mein Hund kollabiert, aber er ist nicht homozygot E/E.

Man muss verstehen, dass es viele andere mögliche Ursachen für einen Kollaps gibt, die nicht genetisch bedingt sind. Einige der Ursachen sind: Herzkrankheiten, Lungenkrankheiten, Hitzestress, maligne Hyperthermie, Myasthenia gravis, Muskelerkrankungen wie CNM, Morbus Addison und andere neurologische oder Stoffwechselkrankheiten.

Es muss auch angemerkt werden, dass vereinzelt heterozygote Hunde (E/N, Träger mit nur einem EIC-Allel) leichte Kollapserscheinungen zeigen, die an EIC erinnern. Nochmals: Es gibt viele verschiedene Ursachen für einen Kollaps während des Trainings, und die EIC-Mutation ist in hoher Frequenz in der Population vorhanden. Deswegen können wir zurzeit nicht eindeutig erklären, ob es einen Zusammenhang zwischen dem Träger-Status und EIC gibt.

Haben EIC und CNM Gemeinsamkeiten?

CNM oder Centronukleäre Myopathie kommt ebenfalls beim Labrador-Retriever vor. Es ist jedoch eine völlig andere Erkrankung als EIC, sowohl in der klinischen Ausprägung als auch auf der physiologischen Basis; sie basiert auf der Mutation eines anderen Gens. Es ist theoretisch möglich, dass Hunde entweder die CNM- oder die EIC-Mutation oder beide Mutationen tragen. Weiterführende Informationen gibt es bei folgendem Link: www.labradorcnm.com

Kann mein E/N-Hund („Träger“) EIC-Episoden bekommen?

Unsere Tests haben bislang über 1.000 Hunde mit dem E/N-Genotyp („Träger“, „carrier“) identifiziert. Annähernd 96% dieser Hunde haben keine Anzeichen von EIC oder andere Anfälle; von den verbleibenden 4 % wurde berichtet, dass sie Anzeichen eines Kollapses oder von Belastungsintoleranz aufweisen. Die überwiegende Mehrzahl dieser Kollapse kann anderen medizinischen Gründen zugeschrieben werden; oder aber die Erscheinungen stimmen mit den klassischen EIC-Symptomen, wie Beginn mit einer Unsicherheit der Hinterhand, nicht überein.

In gleicher Weise berichten annähernd 5 % der Besitzer von Hunden des Genotyps N/N („frei“, „clear“), dass ihre Hunde Anzeichen einer trainingsbedingten Schwäche oder eines Kollapses zeigen. Nochmals – das ist wahrscheinlich anderen Ursachen zuzuschreiben und ist nicht klassische EIC. Daher glauben wir, dass es genügend Beweise dafür gibt, dass für EIC-Träger keine größere Wahrscheinlichkeit besteht, Kollaps-Anzeichen zu zeigen als für EIC-freie Hunde, und dass die Kollaps-Symptome dieser Hunde sehr wahrscheinliche keine EIC-Symptome sind.
In anderen Worten: Zwar ist das mutierte EIC-Gen in hoher Frequenz in der Population vorhanden, aber es gibt viele mögliche Gründe, weswegen ein Hund während einer Belastung kollabiert. Zurzeit gibt es keine gesicherte Assoziation zwischen dem Träger-Status E/N und EIC.

In welchem Alter entwickelt sich EIC normalerweise?

Obwohl die Empfänglichkeit für EIC durch die genetische Ausstattung des Hundes mit dem E- oder N-Allel durch seine Eltern bestimmt ist, entwickeln sich Anzeichen für EIC normalerweise nicht vor Beginn des intensiven Retrievertrainings. Die ersten klinischen Symptome werden normalerweise im Alter zwischen fünf Monaten und drei Jahren bemerkt. Wir fanden aber auch betroffene Hunde (E/E), die bis zum Alter von 10 Jahren noch keinen Kollaps hatten.

Spielen die Umgebungs- oder die Körpertemperatur eine Rolle bei EIC?

Hunde, die wegen EIC kollabieren, sowie normale Hunde nach ähnlicher Belastung haben eine Körpertemperatur von 41,1 bis 42,2 Grad Celsius. Wir glauben, dass es möglich ist, dass die Aktivität der E-Form des Proteins durch die erhöhte Körpertemperatur während solcher Bewegungen weiter erniedrigt wird. Hinweise auf eine temperaturabhängige Wirkungsweise des Dynamin1-Proteins bei mutiertem DNM1-Gen, die zu neurologischen und neuromuskulären Defekten führen, wurden auch bei anderen Organismen gefunden, z. B. bei Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster) und Fadenwürmern (C. elegans). Hunde können unter allen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen kollabieren; allerdings wurde festgestellt, dass höhere Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten die Wahrscheinlichkeit eines Kollaps erhöhen.

Wie sicher sind Sie, dass das EIC-Gen gefunden wurde?

Wir haben eine genetische Kopplungsanalyse durchgeführt, um die chromosomale Lokalisation des EIC-Gens zu identifizieren. Durch eine Untersuchung des Vererbungsmusters von DNA-Markern in einem Mehrgenerationen-Stammbaum von Labrador-Retrievern, bei denen EIC auftrat, konnten wir ein kleines Segment auf dem Hunde-Chromosom 9 identifizieren, das das EIC-Gen enthalten muss. Die Analyse mit einem anderen Typ von DNA-Markern engte dann die Region, die das EIC-Gen enthalten muss, auf etwa ein Dutzend Gene ein.

Daraufhin sequenzierten wir die DNA von verschiedenen Genen, die in den Nerven- und Muskelstoffwechsel sowie in deren Funktionen involviert sind. Dabei wurde ein DNA-Sequenzunterschied (eine Mutation) zwischen EIC-Hunden und den Kontrollhunden im DNM1-Gen festgestellt.

Das Manuskript, das diese spannenden Ergebnisse beschreibt, wurde in der Oktober-Ausgabe 2008 in „Nature Genetics“ veröffentlicht, einer der angesehensten Zeitschriften für genetische Forschungen. Der Artikel kann durch die folgenden Angaben gefunden werden:
Patterson EE, Minor KM, Tchernatynskaia AV, Taylor SM, Shelton GD, and Mickelson JR. (2008). A canine dynamin 1 (DNM1) mutation is highly associated with the syndrom of exercise-induced collapse. Nature Genetics 40, 1235-1239.

Ist der DNA-Test auf EIC ein Markertest oder ein Gen-Mutationstest?

Wir haben eine einzelne Basenpaar-Veränderung in einem spezifischen Gen identifiziert, dem DNM1-Gen; demzufolge kann der Test als ein Gen-Mutationstest bezeichnet werden. Dies unterscheidet den Test von einigen anderen genetischen Tests, die lediglich einen DNA-Marker beschreiben, der möglicherweise weit entfernt vom EIC-Gen sein kann, und die daher keinen so hohen Vorhersagewert haben, wie ein echter Gen-Mutationstest. Die Ergebnisse des EIC-Mutationstests werden für alle Proben eines Hundes immer dieselben sein.

Was ist damit gemeint, dass die DNM1-Mutation mit EIC eng assoziiert ist?

Wissenschaftler sind immer zurückhaltend, was die Berichterstattung ihrer Forschungsergebnisse gegenüber anderen Wissenschaftlern und der Öffentlichkeit betrifft, und deswegen stellen sie gewöhnlich nie etwas als 100% sicher dar. Allerdings sind die Chancen, dass die DNM1-Mutation nicht mit EIC assoziiert ist, kleiner als 1 Billionstel, wie wir in unserem „Nature Genetics“-Artikel gezeigt haben. Die Rolle des DNM1-Proteins bei der Nerven- und Muskelfunktion unterstreicht deutlich seine Bedeutung für EIC. Die präzisen Auswirkungen der DNM1-Mutation auf die Funktion des Dynamin1-Proteins werden wir beschreiben, sobald wir noch sicherer zeigen können, dass die Mutation des DNM1-Gens (die E-Form des Gens) die Ursache von EIC ist.

Mit anderen Worten – wenn wir diese DNM1-Mutation als mit EIC eng assoziiert bezeichnen, berücksichtigen wir, dass wir bislang im Experiment die Auslösung von EIC durch die Mutation nicht bewiesen haben; wir folgen einer Konvention unter Wissenschaftlern, sich einem abschließenden Urteil darüber zu enthalten, ob diese Mutation die einzige genetische und physiologische Ursache von EIC ist. Es gibt eine, wenn auch noch so kleine, statistische Chance, dass eine andere DNM1-Mutation in der Nähe der bekannten DNM1-Mutation identifiziert wird, die sich als die verursachende Mutation erweisen könnte.

Was tut das DNM1-Gen?

Das mutierte DNM1-Gen ist ein überzeugender Kandidat als Verursacher des EIC. Die EIC-verursachende Mutation hängt mit der bedeutenden Rolle des Dynamin1-Proteins bei der synaptischen Kommunikation zwischen Nerven des Zentralen Nervensystems und zwischen Nerven und Muskeln an der neuromuskulären Verbindungsstelle zusammen. Im Besonderen ist sowohl bei der nervalen als auch bei der neuromuskulären Erregungsübertragung die Fusion kleinster synaptischer Bläschen erforderlich, die Neurotransmitter (Botenstoffe) enthalten. Die Neurotransmitter werden dann freigesetzt und diffundieren in das benachbarte Neuron bzw. in die Muskelzelle und lösen dort eine Antwort aus (entweder eine Nervensignal-Weiterleitung oder eine Muskelkontraktion).

Das Dynamin1-Protein unterstützt normalerweise die Bildung neuer synaptischer Bläschen aus der Zellmembran. Diese neuen Bläschen können mit Botenstoffen aufgefüllt werden, um die synaptische Erregungsübertragung aufrechtzuerhalten. Dynamin1-Protein ist besonders wichtig für die Bildung der synaptischen Bläschen während intensiver Stimulation und bei hohem Verbrauch synaptischer Bläschen.

Wir vermuten, dass die veränderte Form des Dynamin1-Proteins nur noch gering wirksam ist, daher die synaptische Erregungsübertragung während intensiver Belastung unterbricht, die muskelkontrollierenden Nerven nicht stimuliert und somit einen Verlust der nervalen und muskulären Funktion hervorruft bis hin zum Kollaps.

Wie verursacht das veränderte DNM1-Gen EIC?

Das DNM1-Gen produziert das sogenannte Dynamin1-Protein, das an der Erregungsübertragung beteiligt ist zwischen Nervenzellen des Zentralen Nervensystems und zwischen dem Muskelneuron und der Muskelzelle an der neuromuskulären Verbindungsstelle. Es ist bekannt, dass Mäuse ohne gesundes DNM1-Gen und ohne Dynamin1-Protein immer sofort nach der Geburt sterben. Daher glauben wir, dass die DNM1-Genmutation bei EIC-Hunden die Funktion des Dynamin1-Proteins im Gehirn und in den Nervenzellen reduziert (jedoch keinen kompletten Funktionsverlust hervorruft).

Es ist wahrscheinlich, dass in den Nervenzellen heterozygoter Träger („carrier“), die sowohl die normale N- wie die E-Form des Dynamin1-Proteins besitzen (E/N), ausreichend funktionales Dynamin1-Protein vorhanden ist, um die Nervenfunktionen in allen Situationen zu gewährleisten. Auch E/E Hunde, die lediglich über das veränderte E-Protein verfügen, funktionieren unter stressfreien Bedingungen normal. Das unterstreicht die Theorie, dass die EIC-Form des Proteins ausreichend arbeitet, um die normale Nervenfunktion während geringer bis moderater Aktivität aufrechtzuerhalten.

Weiterhin vermuten wir, dass bei E/E-Hunden die Aktivität des veränderten EIC-Proteins für Zeiten mit hohen Aktivitätsspitzen nicht ausreicht, wie sie bei anstrengender Bewegung und hohem Reizlevel vorkommen. Dies ist dann das auslösende Ereignis für einen Kollaps.

Sollte ich nur N/N-Hunde für die Zucht verwenden, um die Entstehung von E/E-Hunden zu verhüten?

Obwohl die Verwendung lediglich von N/N-Hunden schneller zur Entfernung des EIC-Gens aus den zukünftigen Generationen führen würde, ist dies wahrscheinlich nicht der beste Weg, mit dem Problem umzugehen, und wir empfehlen ihn nicht. Viele in anderer Hinsicht exzellente Hunde sind E/N oder E/E; gänzlich ohne diese Linien zu züchten, könnte zum Verlust gerade der Eigenschaften führen, die wir bei ihnen besonders lieben und schätzen gelernt haben.

Unsere heutigen Daten belegen, dass lediglich E/E-Hunde die klassischen Anzeichen von EIC aufweisen. Es besteht keine Gefahr, einen E/E-Welpen zu züchten, wenn ein Elternteil N/N ist. Ein Zuchtprogramm, das E/N-Hunde oder sogar E/E-Hunde nutzt, kann logischerweise durchgeführt werden, solange man N/N-Deckpartner verwendet. Die entstehenden E/N- oder N/N-Welpen tragen all die wertvollen Eigenschaften, die für die Weiterzucht erwünscht sind. Grundsätzlich aber empfehlen wir Verpaarungen, die in den folgenden Generationen weniger Träger (E/N) entstehen lassen.

Kann auch anderes Probenmaterial als Blut eingesendet werden?

Ja, wir werden Wolfskrallen (lediglich von neugeborenen Welpen) und Samenproben akzeptieren. Obwohl wir manchmal Schleimhaut-Tupferabstriche für den EIC-DNA-Test in unserem Labor verwendet haben, waren die Ergebnisse von unterschiedlicher Qualität, abhängig von der Qualität der Entnahme von Schleimhautzellen durch verschiedene Personen. Daher nimmt VDL zurzeit keine Wangenabstrichproben an.

Wie alt sollte der Hund bei der Probenahme sein?

Wir können die entfernten Wolfskrallen eines neugeborenen Welpen untersuchen. Bitte beachten Sie, dass diese Testergebnisse nicht registriert werden können, da zum Zeitpunkt der Probenahme noch keine permanente Identifizierung des Welpen vorliegt (Microchip oder Tätowierung).

Wir können einen Welpen testen, sobald 1 bis 3 ml Blut von ihm durch einen Tierarzt gewonnen werden kann. In der Regel ist das ab einem Alter von 5 bis 6 Wochen möglich. Wir können die Ergebnisse dieser Tests verifizieren, sobald von dem Welpen zum Zeitpunkt der Probenahme eine permanente Identifizierung durch Chip oder Tätowierung vorliegt.

Müssen Welpen aus zwei N/N-Eltern getestet werden?

Nein. Solange es bei der Bedeckung keine „Mittäter“ oder sonstigen Überraschungen gab, sollten nur Welpen getestet werden, die für die Zucht vorgesehen sind. Wir werden den Status ungetesteter Welpen nicht zertifizieren.

Gibt es eine Liste von freien Hunden (N/N)?

VDL unterhält selber keine Liste der freien Hunde (N/N). Die EIC-Daten werden von der „Orthopedic Foundation for Animals“ gesammelt. Die Ergebnisse müssen von den Besitzern eingesendet werden.

Wie übermittle ich den Befund meines Hundes an die OFA?

Wenn Sie das Testergebnis Ihres Hundes bekommen, erhalten Sie auch die Instruktionen für die Übermittlung an die OFA. Sie müssen eine Kopie der ersten Textseite unterschreiben und das Ergebnis zusammen mit der Gebühr an die OFA versenden oder faxen. Die Veröffentlichung von betroffenen Hunden (E/E) ist kostenfrei.

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