Lungenkrankheiten

Pferdeasthma

Genetik des Equines Asthma

Nachkommen von betroffenen Elterntieren haben ein erhöhtes Krankheitsrisiko.

Schon vor fast hundert Jahren wurde beobachtet, dass gewisse Hengste und Stuten die Krankheit vererben. Mit Hilfe modernster genetischer Methoden wird nun am ISME der erbliche Hintergrund dieser Lungenerkrankung untersucht. Übergeordnetes Ziel dieser Forschung ist es, durch frühzeitige Erkennung und Vermeidung risikoreicher Paarungen nachhaltig die Lebensqualität der Tiere zu verbessern. Im Rahmen dieser Projekte wurden zwei Hengste identifiziert, welche an RAO leiden. Die Nachkommen dieser Hengste wurden ausfindig gemacht und untersucht sowie die Besitzer anhand eines standardisierten Fragebogens befragt. Aus Blutproben der Nachkommen wurde DNA isoliert. Dabei zeigte sich: Die Nachkommen der erkrankten Tiere haben ein ungefähr 5-fach höheres Risiko, selbst an RAO zu erkranken, als andere Pferde.

Zwei Chromosomenregionen identifiziert – Verbindung mit Hautallergien und Abwehr gegen Darmparasiten.

Da das gesamte Erbgut des Pferdes entschlüsselt wurde, konnten mit einem sogenannten «Gesamt-Genom-Scan» zwei Chromosomenabschnitte identifiziert werden, die stark mit RAO in Verbindung gebracht werden können. Wichtige Gene in diesen Chromosomenregionen werden weiter untersucht. Eines dieser „Kandidatengene“ hat beim Menschen und anderen Tierarten allgemein mit Allergien und auch mit der Abwehr gegen Parasiten zu tun. Auch beim Pferd konnten wir in unseren Untersuchungen eine Verbindung der RAO mit einem vermehrten Auftreten von Hautallergien (Sommerekzem, Nesselfieber) und einer verminderten Ausscheidung von Parasiteneiern zeigen.

Weitere Untersuchungen, die bereits im Gang sind, sollen anhand von noch grösseren Zahlen von Pferden und unter Einsatz der neuen Genchip Technologie zeigen, wie die Gene die Resistenz gegen Parasiten und die Anfälligkeit für Allergien regulieren. Wegen der vielen Parallelen zum Asthma und anderen Allergien des Menschen, aber auch zu parasitären Krankheiten in Entwicklungsländern, stösst diese Forschung nicht nur in der Tiermedizin auf Interesse.

Identifikation von Allergenen

Heustaub, der Schimmelsporen und Endotoxine (von Mikroorganismen produzierte Toxine) enthält, ist der Hauptauslöser. Veränderungen in der Umwelt, wie z.B. der Wechsel der Futtersorte, können die Staubexposition von Pferden begrenzen. Während die Zahl der "klassischen" Fälle in den letzten Jahren zurückgegangen zu sein scheint, beobachten wir immer mehr atypische Fälle, die nicht gut auf die konventionelle Behandlung ansprechen. Diese Pferde können auf andere Allergene als die im Heu vorhandenen empfindlich reagieren.

Ein neuer diagnostischer Ansatz - Eine in Zusammenarbeit mit einer englischen Forschungsgruppe durchgeführte Studie hat gezeigt, dass andere Quellen von Allergenen wie Latex (aus synthetischen Böden oder Straßenabrieb), Pilze oder Hausstaubmilben bei der Entstehung von Asthma eine Rolle spielen können. Diese Ergebnisse wurden dank einer innovativen Technologie erzielt: der Messung von IgE-Antikörpern mittels Mikrochip ("Microarray"). Dieser speziell für Pferde entwickelte Mikrochip ermöglicht die gleichzeitige Analyse von etwa 100 verschiedenen Allergenen im Blut und in der broncho-alveolären Lavage.

Ziel der laufenden ISME-Studie ist die Identifizierung von Allergenen im Zusammenhang mit Asthma in der Schweizer Pferdepopulation, um einen an unsere Pferde angepassten Mikrochip zu entwickeln. Mehr als 80 Pferde wurden untersucht. Die gesammelten Proben werden derzeit analysiert. Wir hoffen, dass die Ergebnisse dieser Studie zur Entwicklung einer personalisierten Behandlung des asthmatischen Pferdes beitragen werden, wie z.B. ein gezieltes Umweltmanagement oder eine Desensibilisierung gegenüber den identifizierten Allergenen. 

Publikationen

2023

Sage, Sophie E.; Leeb, Tosso; Jagannathan, Vidhya; Gerber, Vinzenz
(2023).Single-cell profiling of bronchoalveolar cells reveals a Th17 signature in neutrophilic severe equine asthma, Immunology, IF: 6.4 Wiley-Blackwell
10.1111/imm.13745

Schnabel, Christiane L; Jentsch, Maria-Christin; Lübke, Sabrina; Kaiser-Thom, Sarah; Gerber, Vinzenz; Vrtala, Susanne; Huang, Huey-Jy; Rhyner, Claudio; Wagner, Bettina; Hoffmann, Ralf; Volke, Daniela (2023).
Immunoproteomics reveal increased serum IgG3/5 binding to Dermatophagoides and yeast protein antigens in severe equine asthma in a preliminary study. Frontiers in immunology, IF: 7.3, 14(1293684) Frontiers Research Foundation 10.3389/fimmu.2023.1293684

2022

Sage, S. E., Nicholson, P., Peters, L. M., Leeb, T., Jagannathan, V., 
Gerber, V., (2022). Single-cell gene expression analysis of cryopreserved equine bronchoalveolar cells. Frontiers in immunology, IF 8.786, 13 Frontiers Research Foundation 10.3389/fimmu.2022.929922, PMID: 36105804 

Sage, S. E., Nicholson, P., Leeb, T., Gerber, V., Jagannathan, V., (2022).
Long-Read Transcriptome of Equine Bronchoalveolar Cells. Genes, 13(10)
S. 1722. MDPI, Molecular Diversity, IF: 3.364, Preservation International
10.3390/genes13101722, PMID: 36292607

Wyler, M., Sage, S. E., Marti, E., White, S., Gerber, V., (2022).
Protein microarray allergen profiling in bronchoalveolar lavage fluid and serum
of horses with asthma. Journal of veterinary internal medicine,
IF: 3.175, Wiley 10.1111/jvim.16600, PMID: 36479920

2021

Herteman, N., Mosing, M., Waldmann, A. D., Gerber, V., Schoster, A., (2021).
Exercise-induced airflow changes in horses with asthma measured by electrical impedance tomography. Journal of veterinary internal medicine IF: 3.333, 35(5), S. 2500-2510. Wiley-Blackwell 10.1111/jvim.16260 PMID: 34505734

2020

Hulliger, M., Pacholewska, A., Vargas, A., Lavoie, J.-P., Leeb, T., Gerber, V., Jagannathan, V., (2020) An Integrative miRNA-mRNA Expression Analysis Reveals Striking Transcriptomic Similarities between Severe Equine Asthma and Specific Asthma Endotypes in Humans. Genes IF: 3.759, 11(10) MDPI, Molecular Diversity Preservation International 10.3390/genes11101143

Couetil, L., Cardwell, J., Leguillette, R., Mazan, M., Richard, E., Bienzle, D.,
Bullone, M., Gerber, V., Ivester, K., Lavoie, J.-P., Martin, J., Moran, G., Niedźwiedź, A., Pusterla, N., Swiderski, C., (2020) Equine Asthma: Current Understanding and Future Directions. Frontiers in veterinary science, IF: 2.245 7(450), S. 450. Frontiers Media 10.3389/fvets.2020.00450

2019

Sperl, C., Gerber, V., Drießlein, D., Klima, A., Becher, A.M. (2019). Are Respiratory Clinical Signs in Horses Associated With Strongyle Egg Shedding Rates on Farms With Varying Egg Shedding Levels? Journal of equine veterinary science, 75, S. 104-111. doi: 10.1016/j.jevs.2019.01.006 PMID: 31002083

Verdon, M., Lanz, S., Rhyner, C., Gerber, V., Marti, E., (2019) Allergen-specific immunoglobulin E in sera of horses affected with insect bite hypersensitivity, severe equine asthma or both conditions. J Vet Intern Med. 2018;33(1):266-274.

White, S.J., Moore-Colyer, M., Marti, E., Hannant, D., Gerber, V., Coüetil, L., Richard, E. A., Alcocer, M., (2019). Antigen array for serological diagnosis and novel allergen identification in severe equine asthma. Scientific reports, 9(15170) Springer Nature 10.1038/s41598-019-51820-7 PMID: 31645629

2018

Mason, V. C., Schaefer, R. J., McCue, M. E., Leeb, T., & Gerber, V. (2018). eQTL discovery and their association with severe equine asthma in European Warmblood horses. BMC genomics, 19(1), 581. doi:10.1186/s12864-018-4938-9