Aggressionsverhalten von Sauen - genetische Aspekte des maternalen Infantizids -

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1 Aggressionsverhalten von Sauen - genetische Aspekte des maternalen Infantizids - Bertram Brenig Tierärztliches Institut Georg-August-Universität Göttingen 43. Seminar über Versuchstiere und Tierversuche - BfR

2 Ursachen für Ferkelverluste in der Schweineproduktion Verhaltensuntersuchungen zum maternalen Infantizid in einer F2- Ressourcenpopulation (Duroc x Erhualian) Identifikation mit maternalem Infantizid gekoppelter chromosomaler Regionen (QTL-Studie) Analyse positioneller und funktioneller Kandidatengene

3 Ursachen früher Mortalität beim Schwein Mortalität Ursache Referenz 9-12 % Todgeburt u.a. Leenhouwers et al. (2003) J Anim Sci 81, ,1 % Erdrücken u.a. Spicer et al. (1986) Aust Vet J 63, ,7 % Durchfallerkrankungen u.a. Spicer et al. (1986) Aust Vet J 63, ,2 % Anämie u.a. Spicer et al. (1986) Aust Vet J 63, ,1 % Bissverluste u.a. Spicer et al. (1986) Aust Vet J 63, ,9 % Kümmerer u.a. Spicer et al. (1986) Aust Vet J 63, Mortalität (insg.) vor dem Absetzen 30 %

4 Ursachen porciner Jungtiersterblichkeit Mortalitätsrate Ursache Referenz 52,1 % Erdrücken u.a. Shankar et al. (2009) Veterinary World 2, ,7% Verhungern 18,9 % bekannte oder unbekannte sonstige Ätiologie 9,3 % Durchfallerkrankungen 3 % Atemwegserkrankungen

5 Maternales Verhalten und Jungtiersterblichkeit Mortalitätsrate Ursache Referenz 52,1 % Erdrücken u.a. Shankar et al. (2009) Veterinary World 2, ,3 % Aggressives Verhalten 7-12 % Bissattacke Aggressives maternales Verhalten: 6 % Tote, 14 % Verletzungen

6 Ungefährer zeitlicher Verlauf Peripartales Verhalten der Sau Verhalten Bemerkung 24 h praepartal Nestsuche, Nestbau Progesteron Prolactin PGF2α 6 h praepartal Oxytocin 4 h praepartal Nestbauverhalten beendet, Ablegen, Passivität min Geburt Geburtsdauer abhängig von der Rasse 24 h postpartal Liegen stündlich Säugen

7 Hormonelle Effektoren Hormon Estrogen, Progesteron Oxytocin Prolactin PGF2α GH CRH Effekt maternale Bindung Einstellung des Nestbauverhaltens, Säugeverhalten Angst, maternale Bindung und Brutpflege Nestbauverhalten PRL-ähnliche Wirkung Stress, Aggression, Infantizid

8 Heritabilitäten maternalen Verhaltens Verhalten h 2 Rasse/Studiendesign Maternaler Infantizid 0,4-0,9 Niederl. Landrasse (NL), Duroc, Duroc x DL Maternaler Infantizid 0,12-0,25 0,5-0,9 Reaktion (Ferkellautäußerung) Reaktion (Ferkelbehandlung) Aggression (Personal) Aggression (Zusammensetzen) Reaktion (Ferkellautäußerung) Maternale Aufmerksamkeit Erdrücken Bissattacke Verhalten gegenüber Menschen Gruppenverhalten 0,06 0,01 0,08 0,17 (mittel) 0,24 (stark) 0,08 0,05 0,03 0,02 0,06 0, Erstwürfe Sauen 835 Sauen 32 Nukleusherden (Vermehrungsstufe)

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10 Studiendesign Datenerhebung bei 226 White Duroc x Erhualian F2-Kreuzung auf 3 Farmen (Shangyou, Dongxiang, Yichun) 103 primipare Jungsauen, 94 Sauen (zweitgebärend) (Shangyou) 48 primipare Jungsauen, 16 Sauen (zweitgebärend) (Dongxiang) 44 Sauen (zweitgebärend), 31 Sauen (drittgebärend) (Yichun) Aufstallung: 2 m x 2,5 m (Betonboden), 1 m Wand, Temp C, natürliches Tageslicht Fütterung: 3 x tgl. unterschiedliche Spezialdiäten, H 2 O ad lib. Stroheinlage (3 kg) 5 h vor der Geburt

11 Datenerhebung (praepartales Ethogramm) Verhalten Erfassung Strohsammeln für Nestbau Bodenscharren Haltungsänderungen (Stehen, Seitenlage, Bauchlage, Sitzen) Zähneknirschen 5 min Verhaltensbeobachtung alle 30 min (1/0) Urinieren/Defäkation Aufrichten

12 Datenerhebung (postpartales Ethogramm) Verhalten Erfassungszeitpunkte Beginn Haltung Anzahl an Haltungsänderungen Ende Gesäugte Ferkel Achtsames Ablegen 10, 20, 30, 40, 50, 60 min 2, 6, 12, 24 h jeweils 5 min Beschnuppern der Ferkel Ferkelbeißen Bissattacken Totgebissene Ferkel

13 Datenerhebung (postpartales Ethogramm) Verhalten Bedrängte, erdrückte Ferkel Treten von Ferkeln Bedrängen Erdrücken Getretene Ferkel Totgetretene Ferkel Erfassungszeitpunkte 10, 20, 30, 40, 50, 60 min 2, 6, 12, 24 h jeweils 5 min

14 Inzidenz aggressiver Sauen Betrieb Anzahl Wurf Nicht-aggressiv aggressiv % aggressive Sauen Shangyou 122 I 92 (76) 11 (4) 10,7 (5,3) II 89 (75) 5 (5) 5,3 (6,7) Dongxing 50 I 41 (13) 7 (2) 14,6 (15,4) II 15 (14) 1 (1) 6,25 (7,1) Yichun 54 II 41 (25) 3 (2) 6,8 (8) III 30 (26) 1 (1) 3,2 (3,8) I: χ 2 = 0,475, d.f.= 2, p=0,491; II: χ 2 = 0,128, d.f.= 2, p=0,938

15 Praepartales Verhalten aggressiver und nichtaggressiver Sauen Chen et al. (2008) Appl Anim Behav Sci 109,

16 Praepartales Verhalten aggressiver und nichtaggressiver Sauen p=0,039 Chen et al. (2008) Appl Anim Behav Sci 109,

17 Postpartales Verhalten aggressiver und nichtaggressiver Sauen Chen et al. (2008) Appl Anim Behav Sci 109,

18 Zusammenfassung I Beobachtung des maternalen Verhaltens (N=266) in einer Duroc x Erhualian- F2-Ressourcenpopulation Aggressives Verhalten ist bei Jungsauen tendenziell stärker ausgeprägt Nestbauverhalten vor der Geburt ist kein Parameter für aggressives Verhalten Aufrichten, Zähneknirschen und häufige Haltungsänderungen in der praepartalen Phase treten bei aggressiven Sauen signifikant häufiger auf Aggressive Jungsauen achten beim Ablegen weniger auf ihren Nachwuchs

19 Studiendesign P: 2 White Duroc x 17 Erhualian F1: 9 x 59 F2: 1912 (, ) 288 F2-Tiere Chen et al. (2009) Behav Genet 39,

20 Studiendesign Wurf N Infantizide Sauen Normale Sauen Anteil (%) I ,8 II ,5 III ,5 Total ,3

21 QTLs für maternalen Infantizid Chen et al. (2009) Behav Genet 39,

22 QTLs für maternalen Infantizid (NPL-Analyse) Chromosom Position (cm) Marker LOD-Score P-Wert SSC2 103,7 SW1879 2,31 4,9 x 10-3 SSC6 64 SW1841 1,57 2,69 x 10-2 SSC14 60,9 SW1081 1,73 1,85 x 10-2 SSC15 12,1 S0355 1,99 1,02 x 10-2 SSCX 27,8 SW ,0 x 10-4 SSCX 48,1 SW2456 3,03 9,01 x 10-4 SSCX 71,7 SW1608 3,07 9,0 x 10-4 Chen et al. (2009) Behav Genet 39,

23 QTLs für maternalen Infantizid

24 Vergleichende Betrachtung sytenischer Regionen Chromosom Position (cm) Maus/Ratte Mensch Verhalten SSC2 103,7 HSA5q Panikreaktion, Agoraphobie SSC6 64 D7Mit21 maternales Verhalten SSC14 60,9 SSC15 12,1 HSA2p11-q14 Bipolare Störung SSCX 27,8 DXRat67 Coping SSCX 48,1 DXRat104 Coping SSCX 71,7 DXRat127 Coping Chen et al. (2009) Behav Genet 39,

25 Bestimmung assoziierter chromosomaler Regionen (TDT) Chromosom Position (cm) Marker P-Wert SSC2 103,7 SW1879 0,02 SSC9 144,1 SW1349 0,02 SSC10 65 SWC19 0,02 SSC11 106,3 SW2413 0,01 SSC13 83,5 S0283 0,03 SSC15 26,6 SW1562 0,03 SSC17 0,00 SWR1004 0,02 SSCX (15) 27,8-90,0 SW980-SW2588 0,01-3,76 x Chen et al. (2011) BMC Genetics 12, 24

26 Positionelle und funktionelle Kandidatengene Chromosom Gen SSC1 ESR2 Estrogen-Rezeptor 2 SSC2 EAAT2 Exzitatorischer Aminosäuretransporter 2 SSC2 BDNF Gehirn-spezifischer neurotropher Faktor SSC13 OXTR Oxytocin-Rezeptor SSC16 DRD1 Dopamin-Rezeptor D1 SSC16 GABRA6 γ-aminobuttersäure-rezeptor Typ A6 SSCX 5-HTR2C 5-Hydroxytryptamin-Rezeptor 2C Chen et al. (2011) BMC Genetics 12, 24

27 Untersuchung positioneller und funktioneller Kandidatengene Gen SNP Allel/Haplotyp T UT P ESR2 g.1170g>a A ,044 G g.1201g>a A ,01 G g.2681g>t G ,012 T GGT ,049 GAG 7 2 AAG 23 8 Chen et al. (2011) BMC Genetics 12, 24

28 Untersuchung positioneller und funktioneller Kandidatengene Gen SNP Allel/Haplotyp T UT P EAAT2 g.233g>a A ,003 G g.489g>a A G g.1028g>a G T AGG ,007 GAA 4 20 GGG 2 11 Chen et al. (2011) BMC Genetics 12, 24

29 Untersuchung positioneller und funktioneller Kandidatengene Gen SNP Allel/Haplotyp T UT P DRD1 g.1013c>g>t C ,009 G T 7 1 g.1655c>t C T GT ,018 TC 7 1 CC GC 6 12 Chen et al. (2011) BMC Genetics 12, 24

30 Zusammenfassung II Beobachtung des maternalen Verhaltens (N=288) in einer Duroc x Erhualian- F2-Ressourcenpopulation Genomscan (QTL-Studie, 183 STR) Genom-weiter QTL auf SSC16 bei Zweitgebärenden (p < 0,05) Suggestive QTLs (ausschließlich additive Effekte) auf SSC1, SSC9 (alle Sauen), SSCX (Zweitgebärende), SSC2 (Drittgebärende) Suggestive QTLs (additive, dominante, imprinting Effekte) auf SSC7 (alle Sauen), SSC16 (Zweitgebärende) Suggestiver QTL (additive, dominante Effekte) auf SSC3 (Jungsauen) QTLs auf SSC2 und SSCX auf in kommerziellen Linien nachweisbar Signifikant erhöhte Transmission einzelner Allele/Haplotypen in Kandidatengenen bei infantiziden Sauen