Dissertação
Análise de associação genômica para hérnia umbilical em suínos comerciais utilizando abordagem de marcadores únicos e múltiplos
Registro en:
LAGOS, Essamai Brizola. Análise de associação genômica para hérnia umbilical em suínos comerciais utilizando abordagem de marcadores únicos e múltiplos. 2020. Dissertação (Mestrado em Zootecnia) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2020.
Autor
Lagos, Essamai Brizola
Institución
Resumen
There are several birth defects that affect pig farming worldwide, including cryptorchidism,
splay legs, congenital tremor, intersexuality, anal atresia and hernias. Umbilical hernia (UH) is
one of the most common congenital disabilities in pigs caused by the protrusion of the intestinal
contents by the umbilical ring. The presence of hernias can cause economic losses due to the
damage caused to the welfare of the animals, which results in reduced growth and poor feed
conversion. Moreover, hernias can also cause damage in the moment of slaughter,
contaminating the carcass if a rupture of the intestinal loops accurs. For this reason, it is
essential for the pig industry, the identification of markers in the swine genome, which may be
associated to umbilical hernia to be used in the selection process, preventing the occurrence of
this anomaly. The development of new generation sequencing technologies has led to the
identification of many single nucleotide polymorphisms (SNPs), making genome-wide
association studies (GWAS) possible which involves thousands of variants across the genome
used to identify those associated with traits of interest. For this type of study, several
methodologies are available, such as single marker that evaluates the individual effect of each
SNP and that of multiple markers, which analyzes the haplotypes. Thus, the objective of this
study was to identify genomic regions associated with the development of umbilical hernia in
pigs, using two statistical methodologies: single and multiple markers. A total of 325 crossbred
pigs (92 cases and 233 controls), hybrids of the Agroceres Pic® genetics, from farms located
in Santa Catarina State were evaluated and genotyped, using GGP Porcine Bead Chip (Neogen,
Lincon, NE, EUA). Ten significant SNPs were found with the single marker analysis,
comprising 23 transcripts of biological knowledge in the extension of the regions. With the
multiple marker analysis, 401 SNPs were also observed distributed in 51 genomic regions, with
116 transcripts biologically known. The biological processes significantly associated with these
genes were those related to the development of skeletal muscle, the occurrence of angiogenesis,
as well as the recruitment of cytokines to fight inflammation and umbilical healing. According
to our results, strong candidates for the development of umbilical hernia in pigs were considered
according to the methodology using a single marker, the MTM1 and MTMR1 genes, according
to the multiple marker methodology, the EP300, MSTN and EYA2 genes, and by both
methodologies the genes GJA5, BCL9, ACP6 and WARS2. Thus, it was possible to better
understand the genetic factors associated with umbilical hernia, demonstrating that genes
related to the development of skeletal muscle, and processes linked to the extracellular matrix
and the immune system, may be closely related to disorders that lead to predisposition of
occurrence of umbilical hernia in commercial pigs. Existem vários defeitos congênitos que afetam a suinocultura mundial, dentre elas a
criptorquidia, pernas abertas, tremor congênito, intersexualidade, atresia anal e hérnias. A
hérnia umbilical (HU) é um dos defeitos congênitos mais comuns em suínos, ocasionado pela
protusão do conteúdo intestinal pelo canal umbilical. A presença de hérnias causa prejuízos ao
bem-estar dos animais e pode ocasionar perdas econômicas devido ao menor crescimento e pior
conversão alimentar. Além disto, as hérnias também podem gerar danos no momento do abate,
contaminando a carcaça caso ocorra o rompimento das alças intestinais. A etiologia deste
defeito congênito é multifatorial, envolvendo dentre eles fatores genéticos, existentes em
diferentes raças suínas. Por isto, é importante para a indústria suinícola, a identificação de
marcadores no genoma suíno que possam estar relacionados a hérnia umbilical e, possam ser
utilizados no processo de seleção de progenitores, evitando a ocorrência da anomalia. O
desenvolvimento de tecnologias de sequenciamento de nova geração levou a identificação de
muitos polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs), tornando possível estudos de análise de
associação genômica ampla (GWAS), que envolvem milhares de variantes em todo o genoma,
utilizadas para identificar as associadas com características de interesse. Para este tipo de
estudo, várias metodologias podem ser utilizadas, entre elas a de único marcador que avalia o
efeito individual de cada SNP e a de múltiplos marcadores, que analisa os haplótipos. Desta
forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar regiões genômicas associadas ao desenvolvimento
de hérnia umbilical em suíno por meio de duas metodologias estatísticas, utilizando único e
múltiplos marcadores. Foram avaliados e genotipados 325 animais (92 casos e 233 controles)
advindos de granjas de Santa Catarina, sendo híbridos da genética Agroceres Pic®, utilizando
GGP Porcine Bead Chip (Neogen, Lincon, NE, EUA). Foram encontrados 10 SNPs
significativos pela análise de único marcador contando com 23 transcritos de conhecimento
biológico na extensão das regiões. Com a análise de múltiplos marcadores foram observados
401 SNPs distribuídos em 51 regiões do genoma contando com 116 transcritos conhecidos. Os
processos biológicos significativamente associados a estes genes foram aqueles relacionados
ao desenvolvimento da musculatura esquelética, a ocorrência da angiogênese, bem como o
recrutamento de citocinas para combate inflamatório e cicatrização umbilical. De acordo com
nossos resultadosforam considerados fortes candidatos ao desenvolvimento de hérnia umbilical
em suínos segundo a metodologia utilizando único marcador, os genes MTM1 e MTMR1,
segundo a metodologia de múltiplos marcadores, os genes EP300, MSTN e EYA2, e por ambas
as metodologias os genes GJA5, BCL9, ACP6 e WARS2. Assim, pôde-se conhecer melhor os
fatores genéticos associados a hérnia umbilical, demonstrando que genes relacionados ao
desenvolvimento da musculatura esquelética, e processos ligados a matriz extracelular e ao
sistema imune, podem estar intimamente relacionados a distúrbios que levam a predisposição
da ocorrência de hérnia umbilical em suínos comerciais. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior