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Las pruebas genéticas de perros predicen comportamientos problemáticos en muestras clínicas y no clínicas
LUISA SERATO
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Introducción
Abstracto
Acceso abiertoINVESTIGACIÓN
© The Author(s) 2022. Acceso abierto Este artículo tiene una licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, el
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original autor(es) y la fuente, proporcione un enlace a la licencia Creative Commons e indique si se realizaron cambios. Las imágenes u otro
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esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. La renuncia a la dedicación de dominio público de Creative Commons (http://creativeco
*Correspondencia: superisain@gmail.com; Carlos.
Columbus, OH 43210, EE. UU.
Departamento de Pediatría, Facultad de Medicina de la Universidad Estatal de Ohio,
La lista completa de información del autor está disponible al final del artículo.
alvarez@nationwidechildrens.org
Departamento de Ciencias Biomédicas, Facultad de Medicina Osteopática de
la Universidad Rocky Vista, Parker, CO 80134, EE. UU.
Zapata et al. BMC Genomics (2022) 23:102
https://doi.org/10.1186/s12864022083519
Se estima que hay entre 70 y 90 millones de perros domésticos en el 36,5–42 % de los
hogares de EE. UU. [1, 2]. Debido a que los perros sufren muchas de las mismas
condiciones que los humanos y, a menudo, reciben un alto nivel de atención médica,
representan un modelo animal comparativo y traslacional ideal [3, 4]. La fuerte selección
positiva en la domesticación de perros y el desarrollo de razas tuvo el efecto secundario
de una selección negativa muy relajada.
Como resultado, la mayoría de los rasgos complejos estudiados hasta la fecha en perros
2
5
Isain Zapata1,2*, M. Leanne Lilly1 , Meghan E. Herron1 James A. Serpell3 y Carlos E. Álvarez1,4,5*,
Antecedentes: se sabe muy poco sobre la etiología de los trastornos de personalidad y psiquiátricos. Debido a que la neurobiología central
de muchos de estos rasgos se conserva evolutivamente, los perros presentan un modelo poderoso. Anteriormente informamos escaneos genómicos
de promedios de raza de diez rasgos relacionados con el miedo, la ansiedad, la agresión y el comportamiento social en múltiples cohortes
de perros con pedigrí. Como segunda fase de ese descubrimiento, aquí probamos la capacidad de los marcadores en 13 de esos loci para
predecir el comportamiento canino en una muestra comunitaria de 397 perros de pedigrí y mestizos con datos de genotipo y fenotipo a nivel
individual.
Resultados: Encontramos apoyo para todos los marcadores y loci. Al incluir 122 perros con diagnósticos de comportamiento veterinario en
nuestra cohorte, pudimos identificar ocho loci asociados con esos diagnósticos. Los modelos de regresión logística mostraron que subconjuntos
de esos loci podían predecir diagnósticos de comportamiento. Corroboramos nuestros hallazgos anteriores de que el tamaño corporal pequeño se
asocia con muchos problemas de comportamiento y el tamaño corporal grande se asocia con una mayor capacidad de entrenamiento. Los niños
en el hogar se asociaron con rasgos de ansiedad; enfermedad y otros animales en el hogar con coprofagia; condición de perro de trabajo con
mayor energía y problemas relacionados con la separación; y perros competitivos con mayor agresión dirigida a perros familiares, pero miedo
reducido dirigido a humanos y perros desconocidos. En comparación con otros perros, los perros tipo Pit Bull no estaban defnidos por un conjunto
de nuestros marcadores y no eran más agresivos; pero estaban fuertemente asociados con tirar de la correa. Usando modelos de umbral de
severidad, los perros tipo Pit Bull mostraron un riesgo reducido de agresión dirigida por el dueño (cuartil 75) y un mayor riesgo de miedo dirigido por
el perro (cuantil 95).
Palabras clave: Genética del comportamiento, Diagnósticos clínicos del comportamiento, Comportamiento, Ansiedad, Miedo, Agresión,
Comportamiento social, Comportamiento canino, Genética canina, Modelos traslacionales caninos, Canino, Perros de pedigrí, Perros mestizos,
CBARQ, SNP, Pruebas genéticas, Riesgo genético
Conclusiones: Nuestro análisis de asociación en una muestra comunitaria de perros de pedigrí y mestizos apoya el mapeo entre razas. El modelo
muestra que algunos marcadores son predictivos de diagnósticos conductuales. Nuestros hallazgos tienen una amplia utilidad, incluso con fines
clínicos y de reproducción, pero advertimos que es necesaria una comprensión profunda para su interpretación y uso.
mmons.org/dominiopublico/zero/1.0/) se aplica a los datos disponibles en este artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito a los datos.
Las pruebas genéticas de perros predicen comportamientos problemáticos en
muestras clínicas y no clínicas
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http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
A medida que el acceso clínico y no especializado a las pruebas genéticas
continúa acelerándose rápidamente, es importante comprender su utilidad.
perros como se definen aquí [17]. Los perros tipo Pit Bull mostraron una
disminución significativa de la agresión hacia los dueños, pero aumentaron
la agresión hacia los perros (no ocuparon los primeros lugares en ningún
comportamiento). Aquí mitigamos el canto visual de perros tipo Pit Bull
realizando análisis de componentes principales (PCA) con el conjunto de
marcadores genéticos genotipados. Con estas advertencias, este es el
primer estudio genético del comportamiento de Pit Bull.
Nosotros y otros ahora hemos fortalecido esa evidencia en gran medida [11,
22].
En gran parte del mundo, los perros existen como pedigrí (estratos
alimentados por cientos de razas), mestizos y subpoblaciones de perros de
aldea (Texto Suplementario). Los pitbulls, que se encuentran entre los tipos
de perros más populares en los EE. UU., son un caso especial y controvertido
(consulte el texto complementario) [23]. Algunos creen que los pitbulls y
varias otras razas son particularmente agresivos y peligrosos para los
humanos. Como resultado, la legislación específica sobre razas ha
restringido cada vez más las condiciones de propiedad de esas razas. El
Stafordshire Bull Terrier ancestral del Reino Unido fue seleccionado una vez
para peleas de perros y no está claro hasta qué punto ha continuado o si el
tipo de raza debe considerarse especialmente peligroso. Pit Bull se refiere
a un grupo de razas, algunas de las cuales están registradas por elAmerican
Kennel Club (AKC) y otras por diferentes instituciones en los Estados Unidos
[24]. Un estudio reciente de Gunter et al., publicado en 2018, de dos refugios
para perros en diferentes estados de EE. UU. comparó la clasificación visual
y genética de perros tipo Pit Bull [25]. El personal del refugio tuvo una tasa
de llamadas correctas del 76 % para 114 perros que eran genéticamente
superiores al 25 % de American Stafordshire Terrier (AST). Su tasa de
falsos positivos para 270 perros sin AST fue del 1,5 %. Del total de 919
perros de ambos refugios, 238 tenían una firma genética AST (24 y 28 %)
y los contenidos promedio de AST fueron 39 y 48 %. Por debajo del 2538%
de contenido de AST, la tasa de llamadas visuales correctas de los perros
tipo Pit Bull cae rápidamente. Un estudio de comportamiento basado en C
BARQ realizado por Dufy et al. publicado en 2008 de ~3800 perros
registrados en AKC de 32 razas también incluyeron 132 perros tipo Pit Bull
Para que las pruebas genéticas sean clínicamente procesables, deben ser
útiles en la observación, el diagnóstico o el tratamiento de los pacientes. El
conocimiento del aumento del riesgo genético puede indicar una intervención
terapéutica, el inicio y la interpretación de la detección de enfermedades y
la planificación de la vida [26]. En los animales domésticos, esto último
incluye el manejo de las características comerciales/de producción, el
bienestar y la planificación reproductiva. Debido a que los rasgos complejos
en las especies domesticadas a menudo tienen una poligenicidad muy
reducida y un aumento en el tamaño del efecto de las variaciones en
comparación con los humanos, la utilidad de las pruebas genéticas en
medicina veterinaria y ciencias animales se simplifica enormemente. Nuestro
objetivo a largo plazo es el desarrollo y la validación de pruebas genéticas
para uso de veterinarios conductistas, así como de criadores de perros,
administradores de refugios y propietarios.
El descubrimiento anterior de GWA se realizó utilizando promedios de raza
de comportamiento y cohortes genotipadas no relacionadas de perros de
diversos pedigrí. Por el contrario, el presente estudio i) se centró en un
subconjunto de esos loci GWA; ii) usaron perros de pedigrí y mestizos; iii)
perros usados con fenotipos y genotipos de nivel individual; y iv) incluía la
pruebas de consumo
El objetivo de este trabajo fue proporcionar evidencia adicional de los
hallazgos previos de mestizaje en una muestra comunitaria. Mientras que
nuestros GWAS se realizaron utilizando promedios de raza de rasgos C
BARQ y cohortes genotipadas no relacionadas con composiciones de raza
variadas, aquí usamos fenotipos y genotipos CBARQ a nivel individual para
20 marcadores en 13 loci GWA de comportamiento. Nuestra cohorte de
400 perros incluía una proporción típica de perros con pedigrí y mestizos de
los EE. UU., y era representativa de la comunidad y de la clínica veterinaria
del comportamiento. Solo las variaciones comunes entre las razas podrían
haberse mapeado con nuestro enfoque y dichas variaciones se enriquecen
para la mezcla [27]. Tat es consistente con nuestros resultados actuales
porque las correlaciones entre marcadores no vinculados (asociados con la
estructura de la población) y entre comportamientos fueron distintas.
Nuestros hallazgos respaldan los escaneos del genoma y la utilidad de las
pruebas genéticas, pero, en la Discusión, recomendamos precaución en los
análisis directos.
– incluido el cáncer y otras enfermedades, la morfología y el comportamiento
– han mostrado una poligenicidad drásticamente reducida y tamaños de
efecto de moderados a grandes de las variantes asociadas [3, 5–13]. Por
el contrario, las variaciones de enfermedades complejas comunes en
humanos generalmente tienen tamaños de efecto pequeños y no son
directamente útiles médica o experimentalmente.
Anteriormente informamos estudios de asociación de genoma completo
(GWAS) de promedios de raza para comportamientos de miedo y agresión
en múltiples cohortes con diferentes composiciones de raza [11, 12]. Tat
se basó en datos de comportamiento utilizando el instrumento de encuesta
CBARQ, que previamente demostró tener una confiabilidad interna
adecuada y confiabilidad entre evaluadores y testretest [1417]. MacLean
et al. realizó escaneos similares de esos y otros comportamientos en una
cohorte compartida y otra diferente, pero corrigiendo la masa corporal en el
análisis de asociación [13]. En un estudio asociado con el presente trabajo,
comparamos los escaneos de diversos comportamientos con y sin
corrección por masa corporal. La correlación entre el tamaño corporal y el
comportamiento en perros se ha observado en estudios conductuales [1720]
y genéticos [11, 12]. Con base en la relevancia biológica, argumentamos
anteriormente que las correlaciones entre comportamiento y tamaño corporal
se deben a la pleiotropía [12] (en lugar de a la estructura de la población
[21]).
Diseño del estudio, cohorte y genotipado
Métodos
Zapata et al. Genómica BMC (2022) 23:102 Página 2 de 19
Machine Translated by Google
Página 3 de 19Zapata et al. Genómica BMC (2022) 23:102
Nuestra cohorte de perros incluyó un total de 397 sujetos caninos.
Clasifcamos a los perros que se informó que eran Pit Bull o Staford shire
Terrier/AST como perros tipo Pit Bull, que constituían el 15 % de nuestra
cohorte. Los Análisis de Componentes Principales (PCA) que se informan a
continuación y la evidencia adicional discutida en el Texto Suplementario
muestran patrones que son consistentes con las tasas de clasificación
conocidas de Pit Bull y el porcentaje de composición de razas [25]. Los
propietarios proporcionaron hisopos de las mejillas de los perros para el
aislamiento del ADN. Usamos ensayos TaqMan™ cuantitativos de reacción
en cadena de la polimerasa (qPCR) personalizados para genotipar SNP en
20 marcadores asociados con comportamientos problemáticos en nuestros
estudios de mapeo (Métodos; Tabla 2 y Tabla Suplementaria S3). Los
marcadores se tomaron de las plataformas SNP utilizadas en las exploraciones
del genoma y se supone que
Diseñamos nuestro estudio para evaluar el desempeño de los marcadores
genéticos como predictores del comportamiento problemático canino en la
comunidad. Reclutamos sujetos sin restricciones de raza o geográficas
(Texto Suplementario). Los antecedentes clínicos y los datos demográficos
de los perros fueron proporcionados por los propietarios en forma de
cuestionarios en papel, mientras que la información de comportamiento se
recopiló a través de cuestionarios electrónicos (CBARQ). El cuestionario en
papel y los datos del genotipo se consideraron variables predictoras y los
rasgos CBARQ se consideraron variables de respuesta.
estar en desequilibrio de ligamiento (LD) con variantes causales en los
haplotipos de riesgo marcados.Todas las frecuencias alélicas, excepto una,
estaban en equilibrio de HardyWeinberg. El marcador Chr1A se detectó como
dos estados en lugar de tres y, por lo tanto, se analizó como binario. No se ha
descrito ninguna variante del número de copias de ADN en este locus, pero
sigue siendo posible que el genotipo binario refleje la presencia y ausencia de
una variante estructural.
Las estadísticas descriptivas de nuestra muestra se proporcionan en la Tabla
1. Nuestra muestra tenía una proporción casi uniforme de hembras a machos
(47:52%) y la mayoría estaban castrados (365 vs. 31). Todos los perros se
consideraron mascotas, 16 se clasificaron como de trabajo y 17 de
competición (2 como ambos). El 45 % de nuestros perros eran miembros de
77 razas de pedigrí o de diseñador (Tabla complementaria S1) y el 55 % eran
mestizos. Esto es similar a la proporción de perros mestizos en los EE. UU.
del 51 al 53 % [1, 28]. Se pidió a los propietarios que describieran la
composición racial de su perro. Evaluamos la popularidad de las razas en los
EE. UU. y en ciudades seleccionadas de los EE. UU., y determinamos que
nuestra cohorte era representativa de una comunidad típica de los EE. UU.
a pesar de tener un sesgo geográfico para Ohio (Tabla Suplementaria S2).
En nuestro estudio, los propietarios adquirieron perros con mayor frecuencia
de refugios, criadores y conocidos. Excluimos los perros que sugirieron agresión durante el frotis de la mejilla (lo
que representó un total de un perro excluido). Después de una preselección,
se envió un kit a la dirección proporcionada por el participante. Este kit incluía
un kit de recolección de ADN (ver más abajo), un cuestionario en papel que
el propietario debía completar sobre su perro, instrucciones sobre cómo
completar el cuestionario en línea CBARQ, un formulario de consentimiento
para el estudio que debía firmar el propietario y materiales de envío y sobre
prepago para enviarnos la muestra. Se instruyó a los propietarios para que
completaran el cuestionario en línea CBARQ desarrollado y administrado en
la Universidad de Pensilvania por JAS. Solo los perros reclutados para este
estudio se utilizaron a partir de los datos de CBARQ. Además, se incluyó un
cuestionario en papel (disponible como Datos Suplementarios 1) para capturar
detalles adicionales (p. ej., información limitada del hogar y condiciones
médicas y de comportamiento de los perros).
Se excluyeron los sujetos con información faltante. La participación completa
fue compensada con una tarjeta de regalo de $5.
Las muestras de ADN se recogieron utilizando un hisopo de mejilla
Performagene (DNAGenotek Inc. Canadá). Las muestras se incubaron
durante 4 a 12 h a 50 °C para la desactivación de nucleasas, se almacenaron
a temperatura ambiente y se procesaron en lotes siguiendo el protocolo
Performagene PGAC1. ADN
Otras fuentes fueron las tiendas de mascotas y las organizaciones de rescate.
rasgos de comportamiento originales y otros adicionales. Teniendo en cuenta
las complejidades de la genética cuantitativa y de poblaciones, y nuestro
poder, este trabajo es una segunda fase de descubrimiento, siendo los GWAS
la primera.
Los dueños de perros que residen en cualquier parte de los EE. UU. fueron
reclutados para participar a través de anuncios públicos. Uno estaba dirigido
a pacientes caninos diagnosticados conductualmente en la Clínica de
Comportamiento en el Centro Médico Veterinario de la Universidad Estatal de
Ohio (OSU). Debido a restricciones reglamentarias, sus registros médicos
no se utilizaron aquí. Se realizaron anuncios internos para el personal general
y los estudiantes en el Hospital Nacional de Niños, el Departamento de
Ciencias Animales de la OSU y la Oficina de Ensayos Clínicos de Blue Bufalo,
Centro Médico Veterinario de la OSU. Se alentó a los participantes a invitar a
otros dueños de perros y enviar muestras de varios perros en su hogar.
Excluimos de nuestro estudio a los perros menores de 4 meses o que vivían
con el dueño actual por menos de 1 mes. Se excluyeron los perros
directamente relacionados (hermanos, padres) a menos que los dueños
indicaran que tenían perfles de comportamiento muy diferentes (p. ej., si a un
hermano se le diagnosticó el comportamiento pero otro no tenía problemas
de comportamiento).
Muchos perros anteriormente tenían otros dueños (p. ej., la mayoría de los
perros de refugio). Nuestra cohorte estaba intencionalmente sesgada para
tener una mayor representación de perros con un diagnóstico de
comportamiento: el 30 % de nuestra muestra, de los cuales el 21 % (o el 6,5
% de todos los perros) estaban bajo medicación por problemas de
comportamiento. El 30% de nuestros sujetos tenían una condición médica no
conductual (alérgica, ortopédica, digestiva, dermatológica, oftálmica,…). Por
último, anotamos si los perros vivían con otros perros, animales o niños.
Aislamiento y genotipado de ADN
Reclutamiento de sujetos y cuestionarios
Machine Translated by Google
95.72
26.26
6.31
69.77
Adquirir lugar
Sexo
380
Perros (otros perros presentes en el hogar)
45
44.19
197
No
No 381
Sí
208
13
93.45
83
Sí
Animales (otros animales excepto perros presentes en el hogar)
Tienda de mascotas
36.62
4.28
247
69.27
Neutro
Niños (presentes en el hogar)
Criador
Femenino
17
No
3.28
338
275
50.38
Sí
47.61
Sí
25
dieciséis
6.55
79.04
pitbull
Variable
Médico (el perro tiene una condición médica diagnosticada)
Rescate
No
221
176
37.78
Fijado
No
Sí
Sí
14.86
31
30.73122
49.62
Competir
52.39
Diagnóstico conductual
59
95.97
145
277
Frecuencia
20.96
No
No
175
Sí
144
62.22
Sí
Refugio
Intacto
Medicamentos conductuales
De pura raza
92.17
109
371
30.23
Zapata et al. Genómica BMC (2022) 23:102
No
No
85.14
365
27.53
120
Por ciento
Sí
Sí
4.03
189
55.81
55
200
Otra casa (vivió en un hogar diferente)
Laboral
7.83
No
26
104
150
313
No
Página 4 de 19
Otro
Masculino
Sí
Tabla 1 Estadísticos descriptivos de la cohorte
Machine Translated by Google
14.9
38.0
229
Frecuencia
50.4B
106
57.1B
15.9
38
74.6205
38,9
43
35.8
3732.4
59.5B
132
143
Chr20
121
15.6
70.5B
Automóvil club británico
27
CAMA Y DESAYUNO
9.8
37.1
81
AB
22.1
32.8
Chr10C
29
7.6
Automóvil club británico
49.6B
15.6B
135
11.2B
34
Zapata et al. Genómica BMC (2022) 23:102
52.0
66
30.5
102
52.2B
44
31.6
118
AB
12
31.6
99
3.3
343
CAMA Y DESAYUNO
13.1
161
32.4B
Chr13
32.8
AB
23.8
7.6B
11.5B
Automóvil club británico
22.1
CAMA Y DESAYUNO
97
31.0
35
9.0
Chr1B
6.8
79
35,0
43.4
CAMA Y DESAYUNO
116
150
16.6
153
10.2B
Chr5
3.3
23.2
26
30.7B
Chr1A
32,0
321
26.7
302
3.3B
Sin diagnóstico de conducta
6.9
203
dieciséis
12.349
53.6B
89
52.6B
91
AB
79.5
42.2
21
Automóvil club británico
30.3
CAMA Y DESAYUNO
102
13.5
54
33.0
43
75.4
AB
33.3
140
9
26.7
35.3
%
71.8B
53
muestra completa
7.320
87.6
71
48.6193
68.0B
35
35.3
142
93.7
139
55,6
15
CAMA Y DESAYUNO
25
Automóvil club británico48.0B
10.0B
49.2
Chr15A
18
AB
14.8
29.8
40
Automóvil club británico
63.5B
70.0B
27
92.4
83.6
AB
115
49.1
87
51.1
53
CAMA Y DESAYUNO
43.4
151
50.9B
Chr10A
64.8
%
32,0
26.5
232
13.9B
Automóvil club británico
18.2
Marcador
50
37
35.3
36,0
27
3.3
58
6.3B
134
9.6B
40
31.9B
40
Chr10D
44.3
37.1
72
17.9
131
Automóvil club británico
54.5B
71.2B
63
6.8
13.1
AB
27
59
39.0
B
43.4
16.4B
Página 5 de 19
29
44.3B
13
3.3
Con diagnóstico de conducta
31.6
102
80,9
88
CAMA Y DESAYUNO
4
29.5
45
33.8
39
7.4
Chr15B
26.2
8
82
6.3
5.5
123
Chr18
254
41.8
50
83.3
87Automóvil club británico
13.9B
42.0B
19
33.1
36,9
AB
105
7.3
155
CAMA Y DESAYUNO
41.0
Automóvil club británico
75.8B
66.6B
27,9
Chr10B
87
A
47.5
86.4
dieciséis
58.4
63
96.7
Frecuencia
9
37.8
4
AB
372
22,9
126
13.8
28.7
CAMA Y DESAYUNO
107
28.7
53.6B
53
241
Chr10E
6.6
76.1
64.8B
Automóvil club británico
92
CAMA Y DESAYUNO
21.3
31.7
106
AB
28.7
32.8
%
40.6
79
Frecuencia
71.5B
97
57.9B
92
39.0155
16.0
60
11
Tabla 2 Frecuencias alélicas para muestras y clases de diagnóstico
Machine Translated by Google
AA o A
33,9
40.7
59
56,7
Automóvil club británico
33.6
218
222
81
38
69
AB
173
Sin diagnóstico de conducta
191
68.3
6.6
CAMA Y DESAYUNO
29.1B
18
10.2
30.4B
30.0
13
Chr24B
41
48.4
45.2B
51
AB
120
55.3
12.3
29
43.6
81
BB o B
71
Frecuencia
58.2B
108
29.7
65,6
50,6
41.6
BB o B
37
Automóvil club británico
15
8.2
58.0B
25.7
Chr34
19
84
12.9
ChrXC
165
muestra completa
105
42.6
39.3
48,9
AA o A
122
194
30,9
58.6B
AB
4.9
44
68.0
95
56,7
40.5
14.4
34
%
13
29.1B
AA o A
41
Frecuencia
119
25.6
44.5B
29,0
53.3B
52
AB
111
34
97
31.2
CAMA Y DESAYUNO
66
25,5
47.5B
18.9B
AB
70
54
%
54.1
43.3
26.5
80
51.3
46.7
39.3
CAMA Y DESAYUNO
156
160
26.2
19.3B
30.2
Chr32
24
13.8
115
139
Con diagnóstico de conducta
119
58.7B
27,9
13.8
37.7B
AB
31
10
56,6
47
CrXA
112
34.6
55,9
14.9
Automóvil club británico
187
10.7
11.8
55.6B
Frecuencia
34
44.3
25.8
31.0
79
Automóvil club británico
BB o B
Marcador
46.7B
41
53
29.5
225
57
38
18.0B
30.0B
28.7
AB
43.4
271
27,9
29.7
40.6
124
CAMA Y DESAYUNO
59
10.3
ChrXB
141
Zapata et al. Genómica BMC (2022) 23:102
81
15.6
35.3
6.1
Automóvil club británico
32
41.5B
10.7
54,9
CAMA Y DESAYUNO
48.0B
102
13.5
54.8B
142
28.4
152
Chr24A
68,9
16.0
49
Página 6 de 19
27,9
156
57
%
AB
85
6
23.8
28
48.1
51.6
Tabla 2 (continuación)
marcadores individuales y otros múltiples. La mayoría de estos
últimos se encuentran comúnmente en LD en todas las razas,
pero los alelos de riesgo GWA en el segundo locus chr10 (BE)
y el locus X pueden estar presentes en los mismos o diferentes
haplotipos dependiendo de la raza (discutido en [12]; [ 7 , 10]).
Debido a que las tres cohortes de GWA no se genotiparon en la
misma plataforma SNP, seleccionamos los marcadores presentes
del conjunto de datos con la resolución más alta en cada locus.
Estos marcadores se genotipificaron utilizando ensayos de
genotipado TaqMan™ qPCR personalizados fabricados por
Applied Biosystems (Termo Fisher Scientifc). Las sondas se
diseñaron utilizando su herramienta de diseño de sonda patentada
utilizando secuencias del navegador CanFam3.1 UCSC Genome
y considerando cualquier otro SNP adyacente incluido en el
ensamblaje CanFam3.1 incluido en la anotación canina amplia mejorada
Los loci se seleccionaron principalmente por su relevancia clínica
veterinaria y se priorizaron mediante la detección de GWA en
múltiples cohortes (8 estaban presentes en 3 cohortes, 8 en 2 y
4 en 1). Los últimos cuatro fueron seleccionados por la relevancia
bioquímica o biológica de los genes candidatos. Algunos loci tienen
las concentraciones se determinaron utilizando un
espectrofotómetro NanoDrop (Termo Fisher Scientifc).
Previamente reportamos GWAS de comportamiento entre
razas caninas [12]. Tat se logró utilizando estereotipos de
comportamiento de raza CBARQ y dos conjuntos de datos de
genotipo SNP de todo el genoma [7, 10]. Estos estudios se
ampliaron para incluir otras características de CBARQ y agregar
un tercer conjunto de datos de genotipo SNP [8] (manuscrito en
preparación). Para el presente trabajo, seleccionamos 20 de esos
marcadores SNP para seguimiento y modelado (Tabla 2; Tabla Suplementaria S3).
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El valor de puntuación más cercano al valor del cuantil anterior se
utilizó como umbral y todas las observaciones con un valor igual o
superior al umbral se designaron como casos.
Todos los análisis estadísticos en este trabajo se informan utilizando
la nomenclatura CanFam3 para alelos SNP: la referencia es A y la
alternativa es B. Los análisis se realizaron en SAS Enterprise Guide
v.7.1 (SAS Institute, Cary, NC) con base SAS v.9.4 y SAS/STAT
v.14.1. Las variables incluidas en este estudio fueron de tres tipos:
variables continuas (Tabla Suplementaria S4), variables binarias y
variables categóricas multinivel. Cada uno de esos tipos de variables
tiene sus propiedades inherentes que fueron evaluadas y analizadas
caso por caso. No se necesitaron ni implementaron transformaciones
de datos. Las estadísticas descriptivas se calcularon usando PROC
MEANS para variables continuas y PROC FREQ para variables
binarias y categóricas y PROC MIXED para combinaciones de binario/
variables categóricas y continuas. Las correlaciones se calcularon
utilizando PROC CORR para variables continuas y PROC FREQ para
variables binarias y categóricas.
En el modo de modelado de caso/control de umbral fijo (FTCCM),
usamos valores cuantiles estimados por PROC MEANS para cada
rasgo CBARQ en los percentiles 50, 75, 90 y 95 para defnir el estado
de casos y controles de nuestra cohorte (Datos complementarios 2).
PROC LOGISTIC creó modelos de selección paso a paso utilizando
un umbral de 0,1 para determinar los predictores que ingresan y
permanecen en el modelo. Los efectos se determinaron por la
dirección de las estimaciones de la razón de posibilidades tomando el
evento "No", "Intacto", "Mujer" y el genotipo "AA" como línea de base.
Consideramos el estudio exploratorio y utilizamos la corrección de
pruebas múltiples por familias [30, 31]. Los modelos FMM, IMM y
FTCCM, que utilizaron las mismas variables, tenían cada uno una
hipótesis nula y una familia de pruebas diferente. Por lo tanto, la
corrección de pruebas múltiples se basó en el número de parámetros
por rasgo en cada modelo. Este umbral de valor p corresponde a la
corrección de 40 pruebas por rasgo o p ≤0,00125.
Creamos tablas de asociación para evaluar las relaciones de todas
las variables predictoras. Estos incluyen variables de cuestionarios en
papel, variables descriptivas CBARQ y genotipos marcadores. Dado
que las variables eran categóricas continuas, binarias o multinivel,
estimamos las correlaciones usando diferentes métodos (Tabla
Suplementaria S4). Figura 1
Se realizó PCA en los marcadores genéticos suponiendo un efecto
de dosis lineal del alelo alternativo y para los rasgos CBARQsuponiendo una respuesta de dosis lineal del alelo B alternativo. Todos
los PCA se realizaron utilizando PROC PRINCOMP. Las observaciones
con valores faltantes se omitieron en el PCA (pero no en el modelado).
muestra asociaciones por pares de todas las variables predictoras
(consulte la Fig. S1 complementaria para conocer los valores
numéricos). Muchas correlaciones predecibles son evidentes. Los
perros con dolencias médicas tendían a ser mayores. El estado de
neutralidad se correlacionó con la función y la fuente del perro. La
fuente del perro estuvo fuertemente asociada con otras variables,
como la edad en que se adquirió el perro, el estado de castración, si
el perro vivía en otro hogar y el estado de tipo pitbull. Esperábamos
estas asociaciones debido a la naturaleza de las diferentes fuentes.
Observamos correlaciones entre marcadores en diferentes
cromosomas, como 10, 18, 24, 32 y X. Esto se debe presumiblemente
a la estratificación genética entre razas, pero debe tenerse en cuenta
que es probable que los loci presentes se enriquezcan para la mezcla
[ 27 ] y posiblemente la selección en la domesticación temprana [11,
12] (puede no reflejar la relación vertical entre razas). Apoyando esto,
los marcadores correlacionados no se correlacionaron con los mismos
rasgos. Una asociación detectada consistentemente fue entre los
marcadores genéticos y el tamaño corporal pequeño (usando el peso
como proxy).
Anteriormente informamos esto y la asociación de tamaño pequeño y
comportamientos problemáticos [11, 12], que están respaldados por
evidencia conductual [1720] y otra genética [22]. La raza de pedigrí
y el tipo Pit Bull representan
Los modelos de asociación para el comportamiento, la medicación y
el tipo de diagnóstico conductual se realizaron utilizando PROC
LOGISTIC utilizando un modelo completo que incluía todos los
marcadores genéticos ingresados como variables categóricas. Los
modelos de comportamiento, tipo de medicación y diagnóstico
conductual se realizaron solo en el subconjunto de sujetos que tenían
un diagnóstico formal y aquellos que estaban medicados dentro de
ese subconjunto.
v.1 [29]. Se utilizó la mezcla maestra TaqPath ProAmp. Las condiciones
del ensayo se optimizaron y los ensayos de qPCR se realizaron en
placas de 96 pocillos en un instrumento de PCR en tiempo real Applied
Biosystems 7500 utilizando el protocolo estándar. Los datos de
genotipo están disponibles como Datos complementarios 1.
Los modelos de asociación para los rasgos CBARQ y todos los
marcadores genéticos y del cuestionario se estimaron usando PROC
MIXED en dos modos usando todos los sujetos. Un modo incluía todos
los predictores como un modo de modelo completo (FMM) y un
segundo modo evaluaba cada predictor como un modo de modelo
individual (IMM). Estimamos las medias de mínimos cuadrados para
la variable categórica multinivel "AcquirePlace" solo cuando se detectó
como significativa. Usamos diferencias de la media de mínimos
cuadrados para determinar las direcciones de los efectos. Las
direcciones del efecto se invirtieron para el rasgo Trainability CBARQ
porque es la única variable que captura un rasgo positivo. para realizar
el
Resultados
análisis estadístico
Análisis de correlación y asociación de variables
Estadísticos descriptivos para estudios de correlación y análisis PCA
Asociación y modelado estadístico
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Zapata et al. Genómica BMC (2022) 23:102
Fig. 1 Asociación por pares de variables del cuestionario y marcadores genéticos. La prueba de significancia se muestra arriba de la línea diagonal y el tamaño y la dirección
del efecto debajo (odds ratio para variables categóricas y ratio estimado para variables continuas). Los alelos SNP se dan de acuerdo con la nomenclatura CanFam3: el
alelo de referencia es A y la alternativa es B (A/B deben considerarse asignaciones arbitrarias sin tener en cuenta las frecuencias de población o el estado ancestral/derivado).
La prueba de significación del marcador genético y la correlación son para AA frente a BB. En la parte superior derecha de la diagonal, el rojo claro denota una asociación
signifcativa, p ≤0,05; y el rojo oscuro es una asociación signifcativa, p≤0,001 (para conocer los valores de p reales, consulte la Fig. S1 del suplemento). En la parte inferior
izquierda de la diagonal, el rojo es una asociación positiva y el azul una negativa. Los valores se colorean en un degradado de rojo a azul según su valor. Solo se muestran
los valores con una asociación signifcativa
Página 8 de 19
Para evaluar las desviaciones de cohortes y las
sobrerrepresentaciones de rasgos, estimamos las asociaciones de
rasgos CBARQ a través del análisis de correlación (Supl. Fig. S2).
Los hallazgos no generaron tales preocupaciones sobre la cohorte.
Las relaciones observadas entre los rasgos de comportamiento de C
BARQ refuerzan lo que se ha descrito en detalle [16, 19, 32]. Por
ejemplo, este análisis y nuestras exploraciones genómicas mostraron
una fuerte relación entre el miedo y la agresión [11, 12]. Interpretamos
que esto significa que la agresión con frecuencia proviene del miedo
[12], un hallazgo consistente con los estudios de comportamiento de
la agresión canina [17].
Realizamos PCA de genotipos y variables de respuesta CBARQ (fig.
2). PCA permite la representación visual de asociación o sesgo de
muestreo: los puntos de datos que se agrupan son más similares que
los que están más separados. La figura 2A muestra PCA de
marcadores genéticos, para los cuales el 32,4 % de la varianza se
explica dentro de las dos primeras dimensiones. Algunos marcadores
en el mismo cromosoma se agruparon muy juntos debido a LD, como
un grupo en el cromosoma 10. Uno de los tres marcadores en una
gran región del cromosoma X está ligeramente separado de los
demás, lo que sugiere la existencia de dos haplotipos.
variación reducida y, por lo tanto, de manera predecible, mostró
asociación con subconjuntos de marcadores.
Análisis de componentes principales
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Zapata et al. Genómica BMC (2022) 23:102 Página 9 de 19
Fig. 2 Análisis de componentes principales (los dos primeros componentes). A Marcadores genéticos, B Rasgos conductuales CBARQ, C, D Marcadores genéticos y
rasgos conductuales CBARQ, respectivamente, con clasifcación tipo Pit Bull
Para la comparación con los perros tipo pitbull, generamos gráficos
para las razas de pedigrí comunes en nuestra cohorte: los miembros
combinados del grupo retriever, pastores alemanes y rottweilers
(Supl. Fig. S5).
La figura 2B muestra el PCA de las variables de respuesta C
BARQ, para las cuales el 25 % de la varianza se explicó en las dos
primeras dimensiones. Esta gráfica es consistente con nuestras
correlaciones reportadas previamente entre los rasgos de miedo y
agresión [11, 12]. Además, evaluamos la uniformidad observada en
nuestroanálisis de asociación entre los perros tipo Pit Bull. Para
lograr esto, trazamos los datos de PCA para las puntuaciones de
genotipo y CBARQ, pero los coloreamos según el estado de Pit Bull
(Fig. 2C/D). Un grupo de muestras tipo Pit Bull en el lado inferior
izquierdo de la gráfica indicó que esos perros son genéticamente
más homogéneos entre sí y diferentes de los otros perros de la
cohorte. El examen de esos perros con pedigrí sugiere que los
perros más homogéneos son pitbulls más puros. Es decir, cuanto
más agrupados están estos perros, más similares son a las razas
estrechamente relacionadas con los pitbulls (texto complementario).
De manera similar, consideramos el sexo, el estado neutral, el pedigrí
puro,
A continuación, probamos si nuestro conjunto de 20 marcadores
podía predecir el riesgo de que los perros tuvieran un diagnóstico de
comportamiento. Usamos modelos de regresión logística para evaluar
nuestra cohorte de 397 perros en total, 122 de los cuales tenían un
diagnóstico conductual (incluido el tipo pitbull diagnosticado, n = 20
de 122; y perros medicados por comportamiento, n = 26 de 122). ).
Los modelos consideraron todos los predictores genéticos
simultáneamente, por lo que tuvieron en cuenta (pero no estimaron)
sus correlaciones. Los resultados mostraron que un conjunto de
cinco marcadores en tres cromosomas (10, 13 y X) pueden predecir un comportamiento
raza mixta, diagnóstico conductual y otras dolencias médicas no
conductuales (Supl. Figs. S3 y S4). Varias de esas parcelas
mostraron desviaciones de la aleatoriedad.
(para la demostración en el locus actual del cromosoma X, véanse
las Figs. 6 y 8 en la ref. [12]).
Predicción del diagnóstico conductual basada en marcadores genéticos
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Figura S6). La parte inferior muestra la predicción de marcadores signifcativos de diagnósticos conductuales específicos
Fig. 3 Predicción diagnóstica. La parte superior muestra la predicción de marcadores signifcativos de un diagnóstico conductual y el uso de medicamentos (los valores de p se proporcionan en Supl.
Zapata et al. Genómica BMC (2022) 23:102 Página 10 de 19
la raza no es única ni está definida por su comportamiento por ninguna
variante única en nuestro panel. El alelo de IGF1 (chr15) que explica la
mayor variación en el tamaño corporal pequeño en perros [9, 33] predijo
perros que actualmente toman medicamentos para su diagnóstico
conductual.
diagnóstico (Fig. 3; valores de p dados en Supl. Fig. S6). En la mayoría
de los casos, los loci asociados con cualquier diagnóstico conductual
eran diferentes de los asociados con un diagnóstico específico. Esto
fue posible porque las pruebas de cualquier diagnóstico se realizaron
en la cohorte completa, pero las pruebas para diagnósticos específicos
se realizaron solo en el subconjunto de perros con algún diagnóstico.
Los principales genes candidatos en esos loci son MSRB3 y HMGA2,
ANGPT1 e IGSF1, respectivamente [12]. (El haplotipo RSPO2 asociado
con los rasgos del pelaje canino está cerca, pero es distinto del haplotipo
de riesgo chr13/ANGPT1 [11]). Hay múltiples haplotipos en el segundo
locus de riesgo del cromosoma 10 (marcadores chr10BE) y están
asociados con varios rasgos morfológicos y de comportamiento [7, 10,
12]. Los subconjuntos de estos rasgos se pueden correlacionar en
algunas razas, como el tamaño pequeño, las orejas flácidas y el
aumento del miedo, la ansiedad y la agresión. El haplotipo de riesgo del
cromosoma 13 está asociado con múltiples rasgos conductuales, que
incluyen un aumento de los rasgos de miedo, ansiedad y agresión, así
como un tamaño más pequeño. Por último, los marcadores del locus
del cromosoma X cerca de IGSF1 están asociados con rasgos de
miedo, ansiedad, agresión y tamaño corporal, y los marcadores cerca
de HS6ST2 están asociados con la sociabilidad [1012]. Son necesarios
más análisis conductuales, pero la primera implicación es que el miedo,
la ansiedad y la agresión son los rasgos emocionales o de personalidad
más importantes asociados con un diagnóstico clínico de conductas
problemáticas.
y chr24 cerca de RALY, EIF2S2 y ASIP. Los rasgos mapeados
relevantes fueron el miedo a los perros desconocidos para Chr1A, la
micción por separación y la ansiedad por separación para Chr20, y el
miedo no social, la sensibilidad al tacto y la ansiedad por separación
para Chr24A (Tabla Suplementaria S3) [11, 12 ] . Ningún marcador se
asoció con un diagnóstico de miedo, pero un marcador chr10 entre
MSRB3 y HMGA2 se asoció con un diagnóstico de agresión. El rasgo
relevante mapeado para Chr10E fue la agresión hacia perros
desconocidos. No detectamos asociaciones con comportamiento
compulsivo y diagnósticos de trastornos del sueño. Esto no fue
sorprendente porque las frecuencias de esos diagnósticos fueron muy
bajas en nuestra cohorte y, por lo tanto, solo se pudieron detectar
efectos muy grandes. Los resultados de nuestras pruebas genéticas
son consistentes con los informes del campo del comportamiento
veterinario [34, 35] y sugieren relevancia clínica y, presumiblemente,
una mayor
usar.
En términos de diagnósticos específcos hechos por un conductista
clínico, detectamos tres asociaciones signifcativas de marcadores con
el trastorno de ansiedad: chr1 cerca de ESR1, chr20 cerca de MITF
Los marcadores genéticos que están fuertemente correlacionados
tienden a tener efectos redundantes debido a la colinealidad. Sin
embargo, ninguna de las correlaciones de marcadores presentes en las
tablas de asociación y los gráficos PCA alcanzó significación. Por
ejemplo, el marcador chrXC no se asoció significativamente con chrXA/
B aunque se agruparon relativamente cerca en el gráfico PCA (Fig. 2A).
Ningún marcador se asoció con el tipo Pit Bull entre los perros
diagnosticados conductualmente, lo que indica
Utilizamos modelos estadísticos para determinar la relevancia y la
dirección del efecto de cada variable predictora, a partir del cuestionario
en papel y los marcadores de genotipo, para cada variable CBARQ.
Aplicamos tres modos. El modo de modelo completo (FMM) incluía
todas las variables predictivas juntas. FMM ofrece estimación de riesgo
incorporando
Modelado estadístico de rasgos de comportamiento C BARQ
Descripción de tres modelos.
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el tamaño es un predictor relativamente bueno cuando no se dispone de
más información, de acuerdo con informes anteriores [1719].
inquietos, que demostramos aquí que están correlacionados con la energía
(p <0.001, Fig. S2) , que aquellos que no lo hicieron y, en promedio, se
quedaron solos en casa más horas por día en su primer año de vida. Los
perros con dolencias médicas no relacionadas con el comportamiento
tenían un riesgo reducido de mostrar muchos comportamientos
problemáticos. También mostraron un mayor riesgo de agresión dirigida a
perros familiares (FMMe IMM) y coprofagia (solo IMM).
La designación de tipo Pit Bull no predijo el comportamiento agresivo, pero
redujo el riesgo de coprofagia y excitabilidad (FMM) y aumentó el riesgo
de tirar de la correa (ambos modos).
Tener otros animales no caninos en el hogar se asoció con un menor
riesgo de persecución y un mayor riesgo de coprofagia e hiperactividad
(FMM e IMM).
15/36 IMM), que aumenta constantemente el riesgo de comportamiento
problemático para varios rasgos; ii) participar en deportes competitivos
(10/36 FMM vs. 9/36 IMM), lo que reduce el riesgo de la mayoría de los
rasgos problemáticos excepto la agresividad familiar del perro; iii) edad
de adquisición (9/36 FMM vs. 6/36 IMM); y iv) edad en la evaluación (9/36
FMM vs.
Por lo tanto, cada modo tiene su propia aplicación inferencial que requiere
más evaluaciones de utilidad. Debido al poder estadístico que se puede
lograr en nuestra muestra, no fue factible incluir razas individuales en
nuestros modelos.
Creemos que esto es innecesario porque nuestros alelos de riesgo fueron
mapeados por GWA cruzados en múltiples cohortes y, por lo tanto, son
comunes en diversas razas en lugar de representar razas o grupos de
razas específicos [27].
11/36 IMM). Los dos últimos están asociados con riesgos reducidos y
aumentados de diferentes rasgos. De acuerdo con estudios conductuales
previos [12, 19], encontramos que los perros más grandes se consideran
más entrenables. Los perros de trabajo tenían un mayor riesgo de
problemas relacionados con la separación, mayor energía y coprofagia
(solo FMM). El rasgo de energía, y posiblemente la separación, es
consistente con un estudio previo del temperamento del perro de trabajo
militar sueco (SMWD) utilizando fenotipos CBARQ [36]. Los SMWD que
pasaron las pruebas de temperamento fueron más hiperactivos/
covariación introducida por otras variables en el modelo.
En general, el IMM detectó asociaciones más signifcativas que el FMM
(Figs. 4 y 5; valores de p proporcionados en Suppl.
Utilizamos el FTCCM para probar la solidez de los predictores significativos
y determinar cómo se ven afectados los patrones de asociación a medida
que los rasgos conductuales CBARQ se estratifican según la gravedad.
Establecemos valores de umbral fijos para cada rasgo CBARQ en el
cuantil 50, 75, 90 y 95
El modo de modelo individual (IMM) incluyó cada variable predictiva
individualmente. El IMM no tiene en cuenta ninguna covarianza y ofrece
una estimación del riesgo independiente de otros predictores. El modo de
caso y control de umbral fijo (FTCCM, por sus siglas en inglés) estratificó
el riesgo de acuerdo con la gravedad del rasgo, pero tiene una mayor
incertidumbre. A medida que aumenta la gravedad, hay menos casos y la
potencia disminuye.
higos. S7/S8). Las variables predictoras más consistentes fueron: i) tener
un diagnóstico conductual (16/36 FMM vs. Los efectos genéticos más consistentes en los 36 rasgos provinieron de
dos loci de tamaño corporal [9]: el marcador chr15B en el locus IGF1 (6/36
FMM vs. 12/36 IMM) que siempre aumentó el riesgo, y chr34 cerca de
IGF2BP2 (6/36). 36 vs. 6/36), que, en la mayoría de los casos, aumentó el
riesgo de múltiples conductas problemáticas. El efecto genético más
consistente que predice el miedo y la agresión fue chr18 en el locus GNAT3/
CD36, como se informó anteriormente [11, 12]. Tanto en FMM como en
IMM, el marcador chr20 cerca de MITF (4/36 FMM frente a 8/36 IMM)
predijo riesgos reducidos de masticación y persecución inapropiadas. En
ambos modos, chr10E predijo consistentemente un riesgo reducido de
agresión dirigida a perros desconocidos, pero efectos mixtos para otros
rasgos. Algunos marcadores, como chr32 cerca de RASGEF1B, mostraron
un efecto en varios rasgos pero solo en un solo modo. Chr10B, chr10D,
chr13, chr24A y los tres loci chrX solo fueron significativos en IMM. El
rasgo CBARQ con la mayoría de los predictores genéticos fue la agresión
dirigida a perros desconocidos (6/20 FMM vs. 4/20 IMM). Curiosamente, la
agresión dirigida por el propietario tenía 5/10 predictores genéticos en IMM
pero ninguno en FMM. Ambos modos mostraron consistentemente chr10A
cerca de la agresión prevista por LRIG3 dirigida a perros desconocidos.
En resumen, las pruebas genéticas predijeron sistemáticamente múltiples
rasgos de CBARQ, incluso en las áreas de miedo, ansiedad y agresión.
Tener niños en el hogar aumentó el riesgo de atacar a los enemigos y
perseguir sombras, y redujo el riesgo de miedo dirigido por extraños (IMM)
y otros comportamientos estereotípicos ("Otros comportamientos";
comportamiento extraño, extraño o repetitivo). La fuente de adquisición
fue predictiva de excitabilidad, algunos tipos de comportamiento agresivo
y entrenabilidad (IMM). Los perros obtenidos de un refugio o de un criador
tendían a tener un menor riesgo de comportamientos problemáticos que
los perros de las tiendas de mascotas. Eso es consistente con el hecho de
que los perros comprados en tiendas de mascotas tienen un mayor riesgo
de comportamientos problemáticos en comparación con los perros de
criadores no comerciales [37]. Esto podría confundirse con el tamaño
corporal pequeño, que está genéticamente asociado con conductas
problemáticas [11, 12]. Las últimas dos décadas han experimentado una
tendencia a aumentar la popularidad de las razas de pedigrí más
pequeñas [19, 38, 39].
Tener otros perros frente a otros animales en el hogar solo se superpuso
para aumentar la hiperactividad (ambos modos).
El tamaño del cuerpo del perro tuvo dos asociaciones de rasgos de
comportamiento en el FMM y nueve en el IMM. Tis insinúa que el cuerpo pequeño
Modos de modelo individual y completo
Modo de casos y controles de umbral fijo
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Fig. 4 Modo de modelo completo (FMM). Se evaluaron juntas las asociaciones del modelo lineal generalizado de los rasgos de comportamiento de CBARQ por
cuestionario y marcadores genéticos. Se modeló cada rasgo de comportamiento, pero solo se destacan los efectos significativos. Los alelos SNP se dan de
acuerdo con la nomenclatura CanFam3: el alelo de referencia es A y la alternativa es B (A/B deben considerarse asignaciones arbitrarias sin tener en cuenta las
frecuencias de población o el estado ancestral/derivado). El verde indica un riesgo reducido y el rojo un riesgo aumentado del alelo A frente al B. Un tono más oscuro
de verde o rojo denota signifcativo en un nivel de Bonferroni ajustado por rasgo. Los valores p reales se dan en la figura complementaria S7. Cuando el efecto de lugar
adquirido (AdquirePlace) es signifcativo, en las columnas de su derecha se muestra la estimación de Least Square Mean de cada uno de sus niveles; el gradiente de color
está ordenado de menor a mayor
El peso, la edad y la edad en la evaluacióndisminuyeron su
relevancia a medida que aumentaba el umbral. Como se observó
en los FMM y los IMM, tener un diagnóstico conductual predijo
consistentemente un comportamiento problemático y perros con
Analizamos los datos como una variable de respuesta binaria.
S12). A medida que se elevaban los umbrales fijos con pérdida
de potencia concomitante, detectamos algunos efectos interesantes.
niveles y consideró los que estaban por encima del umbral como casos.
Creamos modelos usando regresión logística con una selección
hacia adelante paso a paso. En general, los modelos FTCCM
mostraron un patrón similar al de los modelos lineales
generalizados FMM e IMM (Supl. Figs. S9, S10, S11 y
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Fig. 5 Modo de modelo individual (IMM). Las asociaciones del modelo lineal generalizado de los rasgos de comportamiento de CBARQ por cuestionario y marcadores
genéticos se evaluaron individualmente. Se modeló cada rasgo de comportamiento, pero solo se destacan los efectos significativos. Los alelos SNP se dan de acuerdo
con la nomenclatura CanFam3: el alelo de referencia es A y la alternativa es B (A/B deben considerarse asignaciones arbitrarias sin tener en cuenta las frecuencias de
población o el estado ancestral/derivado). El verde indica un riesgo reducido y el rojo un riesgo aumentado del alelo A frente al B. El verde denota riesgo reducido y el
rojo riesgo aumentado. Un tono más oscuro de verde o rojo denota signifcativo en un nivel de Bonferroni ajustado por rasgo. Los valores p reales se dan en la figura
complementaria S8. Cuando el efecto de lugar adquirido (AdquirePlace) es signifcativo, en las columnas de su derecha se muestra la estimación de Least Square Mean de
cada uno de sus niveles; el gradiente de color está ordenado de menor a mayor
Zapata et al. Genómica BMC (2022) 23:102
en PCA (Fig. 2A) y no fue signifcativo en FMM e IMM. Chr5 se mapeó para
escapar y perseguir [11], y aquí se asoció con escapar en el FTCCM. ChrXB
predijo casos más leves de marcaje de orina. Chr10E, chr18 y chrXC fueron los
más relevantes para los rasgos de miedo y agresión. Chr10E fue el más relevanteEl rendimiento del marcador genético para los modelos FTCCM no fue tan sólido
como en los FMM e IMM. La excepción fue chr5 (cerca de SHISA6), que exhibió
la menor variabilidad
los diagnósticos no conductuales tenían un menor riesgo de algunos
comportamientos problemáticos.
Como era de esperar, los modelos FTCCM fueron los menos sensibles.
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Página 14 de 19Zapata et al. Genómica BMC (2022) 23:102
los estudios requerirán un alcance más limitado o un poder mucho
mayor.
Una fortaleza del escaneo del genoma de los promedios de las
razas es la capacidad de mapear los alelos que se fijan en las razas
individuales [7, 9, 10, 12]. Esto puede complicar la interpretación y
la validación en esas razas, pero eso se puede abordar en otras
razas y en perros de raza mixta. Una desventaja del enfoque es
que no puede detectar variantes que son raras entre razas [40, 41].
Una segunda fortaleza del mapeo entre razas es que se puede
asumir que las variantes causales se encuentran dentro de la región
de superposición mínima entre las razas que portan el haplotipo
de riesgo [7, 9, 10, 12]. Debido a que los eventos de recombinación
meiótica ocurren de forma independiente en cada raza, LD se
descompone en ambos lados de las variantes causales y los
marcadores que las etiquetan. Como resultado, los intervalos
máximos en los GWAS entrecruzados tienden a ser mucho más
pequeños que en los GWAS de una sola raza. Es posible realizar
un mapeo virtual adicional de los haplotipos de GWA por etapas
específicas de la raza para refinar aún más la región mínimamente
superpuesta [11, 12]. En particular, nuestros GWAS originales
fueron posibles gracias al uso de fenotipos CBARQ de colaboración
colectiva y conjuntos de datos de genotipos no relacionados de
razas de perros que solo se superponen parcialmente. Aquí
probamos 20 marcadores SNP en 13 de esos loci para asociaciones
conductuales en una cohorte de 397 perros diseñada para muestrear aleatoriamente la comunidad y la clínica conductual.
A diferencia de los GWAS, el presente estudio tenía fenotipos y
genotipos CBARQ de nivel individual. Debido a la alta complejidad
de este trabajo (que incluye 17 rasgos de comportamiento y el uso
de una cohorte con la mitad de los participantes perros mestizos y
la otra mitad perros de pedigrí que representan 77 razas) y el bajo
poder de la cohorte, consideramos el GWASs una primera fase de
descubrimiento y este estudio una segunda fase. Nuestros hallazgos
apoyaron las asociaciones de comportamiento para todos los loci
probados, pero confirmaron
Chr18 y chrXC fueron más relevantes para detectar casos
intermedios cuando los umbrales se establecieron en los cuantiles
7590 (agresión dirigida a humanos desconocidos y miedo dirigido
a perros desconocidos, respectivamente). Los marcadores de árbol
aumentaron su relevancia para detectar comportamientos
problemáticos de mayor gravedad, umbrales 9095: chr1A y chr34
para la sensibilidad al tacto, y chr20 para la defecación relacionada
con la separación. Chr32 se asoció con una mayor capacidad de
entrenamiento (umbrales 9095). Curiosamente, la asociación de
capacidad de entrenamiento de chr32 no estuvo presente en FMM
e IMM, pero se observó una reducción del miedo a las escaleras en
los tres modelos y en todos los umbrales de FTCCM. Los perros
tipo Pit Bull no se asociaron con ningún rasgo de miedo o agresión
en los modelos FMM o IMM. En el FTCCM, mostraron un riesgo
reducido de agresión dirigida por el propietario solo en el cuantil 75
de gravedad y un mayor miedo a los perros desconocidos solo en
el 95 (discutido en el texto complementario).
El control de la estructura de la población es fundamental para
los estudios genéticos de las especies domesticadas [4, 21, 42].
Anteriormente, mitigamos los efectos de la estructura de la población
mediante el uso de modelos mixtos lineales y múltiples cohortes
con una composición racial parcialmente superpuesta en los GWAS
de descubrimiento [11, 12]. También proporcionamos evidencia de
un subconjunto de marcadores a través de modelos predictivos en
un tercer grupo de perros sin razas que se superpusieran con los
GWAS [12]. El uso de muchas razas y múltiples cohortes con
diferentes composiciones raciales reduce el riesgo de falsos
positivos debido a la estructura de la población y las variables
latentes, como la relación críptica y los efectos de lote. Aquí,
observamos correlaciones entre marcadores no vinculados en
nuestra cohorte. Esto es consistente con la estratificación de la variación genética entre razas.
Este estudio brindó más apoyo para nuestras exploraciones
genómicas de los comportamientos caninos [11, 12] y sugirió su
relevancia clínica. Diez marcadoresen ocho loci se asociaron con
tener un diagnóstico conductual clínico, y un conjunto de cinco de
ellos predijeron con éxito un diagnóstico. Entre la amplia evidencia
que corrobora las asociaciones CBARQ (Texto Suplementario),
encontramos evidencia que apoya todas las
A pesar de la gran cantidad de razas incluidas y la alta proporción
de perros mestizos, esto no es sorprendente. La popularidad de la
raza está tan desequilibrada que las 10 razas más populares
representaron el 50% de todas las inscripciones del AKC en 2008.
No podemos descartar los efectos de la estructura de la población
en nuestros estudios o que algunas variantes de comportamiento
sean parte de la estructura de la población o sean inseparables de
ella [4, 21, 42]. Sin embargo, la estructura de la población no es un
problema crítico aquí porque los marcadores que están
correlacionados genéticamente no están correlacionados con los
mismos rasgos. Por ejemplo, chr18 y chr34 se correlacionaron con
varios marcadores asociados con tener un diagnóstico conductual;
sin embargo, chr18 y chr34 no se correlacionaron con diagnósticos
conductuales en nuestros análisis de asociación, predicción y
modelado (Figs. 1, 3, 4 y 5). Lo mismo es cierto para chr32 y el
miedo a las escaleras (ver más abajo y el Texto Suplementario).
Consideramos nuestros resultados en el contexto del agrupamiento
de razas de alta potencia de acuerdo con el comportamiento C
BARQ, que encontró que los grupos están más fuertemente
asociados con el tamaño corporal, seguido por la relación con la
raza [39]. La clasificación de PCA de nuestros datos de acuerdo con
esos grupos mostró una segregación parcial de nuestros marcadores
genéticos pero no de comportamiento (Texto complementario y
Figs. S13 / S14). Por último, la fuerte relevancia biológica de los
genes candidatos respalda aún más nuestras asociaciones
conductuales [11, 12]. Por ejemplo, los genes implicados en los dos
loci más asociados con el miedo y la agresión dirigidos a humanos
y perros desconocidos, chr18 y chrX aquí, están respaldados por
evidencia en roedores de comportamientos relacionados y
expresión génica en la amígdala al eje hipotalámico pituitariosuprarrenal. [12].
cuando el umbral era más bajo (cuartiles 50 y 75), lo que sugiere
que segregó casos más leves de miedo dirigido al perro.
Discusión
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Hubo una asociación negativa entre tener niños en el hogar y tener
un diagnóstico conductual (discutido en el Texto Suplementario). El
sexo femenino se asoció con cualquier diagnóstico de comportamiento,
mientras que los machos tenían un mayor riesgo de agresión dirigida
a perros familiares (ver resultados de modelado). No hay consenso
sobre los efectos del sexo en los rasgos de ansiedad/separación
canina. Se sabe que las hembras tienen un mayor riesgo de
desarrollar miedo a humanos y perros desconocidos [20, 46]. Las
hembras intactas tienen un mayor miedo a los perros en comparación
con los machos intactos, pero los niveles aumentan aún más, y los
sexos son indistinguibles, cuando están castrados [20]. Los machos
tienen un mayor riesgo de ser más agresivos que las hembras [46–
51]. Aquí, la castración de ambos sexos se correlacionó positivamente
con el diagnóstico conductual, de acuerdo con informes anteriores
[20, 51]. El análisis de modelado tiene detalles adicionales para el
estado de neutralidad, pero no enfatizamos esta variable porque solo
un pequeño porcentaje de nuestra cohorte estaba intacto.
Nuestro análisis de asociación de rasgos (Tabla complementaria
S4) reveló varias asociaciones no sorprendentes mencionadas en los
Resultados. Otros son potencialmente más interesantes. Reflejando
las tendencias de popularidad de las razas del American Kennel
Club en las últimas dos décadas [19, 38, 39], observamos que los
perros adquiridos en las tiendas de mascotas tendían a ser de menor tamaño.
En los seres humanos, existen muchas correlaciones genéticas
entre la altura y los rasgos psiquiátricos, conductuales y de
personalidad, incluidos el neuroticismo [59], la tolerancia al riesgo
Las correlaciones de rasgos deben considerarse cuidadosamente,
ya que pueden variar entre razas o deberse a efectos ambientales.
Un estudio previo apoya la negativa general
correlaciones de entrenabilidad con la energía y el chasquido que
observamos [15]. Sin embargo, existe evidencia de que la relación
entrenabilidadenergía no es fija. Por ejemplo, en las comparaciones
de grupos de razas, los lebreles ocupan los primeros lugares tanto en
adiestramiento como en energía [46]. La capacidad de entrenamiento
y la energía también se pueden correlacionar positivamente en los
perros de trabajo, pero la interpretación es complicada debido a los
efectos de la selección de perros para el entrenamiento y del
entrenamiento mismo [52, 53]. Entre las sugerencias de interacciones
genambiente, encontramos fuertes correlaciones de fenotipos
conductuales con la presencia de niños en el hogar. Por último,
observamos que tanto los ladridos como la coprofagia son más
frecuentes en perros domesticados que en lobos [54]. Pero, mientras
que los ladridos parecen ser un objetivo temprano de la selección
humana, se desconoce el motivo de la coprofagia. La coprofagia
canina generalmente involucra heces frescas no autólogas [55], lo
que creemos que sugiere una inoculación de microbioma. En
humanos y ratones, el trasplante de microbiota fecal tiene efectos
terapéuticos sobre la ansiedad, la depresión y la inflamación [56, 57].
Aquí encontramos que la coprofagia estaba asociada con diagnósticos
médicos conductuales y no conductuales. Son necesarios más
estudios para determinar si la coprofagia simplemente se correlaciona
con la enfermedad o si podría ser una adaptación con beneficios
terapéuticos.
Nuestros hallazgos previos [12] y actuales en perros sugieren
pleiotropía (Texto Suplementario). Tat también está fuertemente
respaldado por análisis genéticos comparativos de GWAS de
comportamiento de perros [11, 22] y es consistente con la creciente
evidencia de pleiotropía generalizada de comportamiento en humanos
[43, 44]. Por ejemplo, mostramos que los riesgos de muchos
comportamientos problemáticos de los perros están asociados con
variantes genéticas específicas que se sabe que causan un tamaño
corporal pequeño (IGF1, IGF1R, IGF2BP2 y HMGA2) y que la
protección contra los comportamientos problemáticos es conferida por el IGSF1 de gran tamaño.
cuatro de los loci originales se replicaron en una segunda cohorte
para nueve rasgos de miedo y agresión (chr10, chr15, chr18 y chrX)
[12]. Las asociaciones chr18 y chrX en esta cohorte respaldan nuestra
interpretación original de que las variantes en esos loci están
asociadas con el miedo y la agresión dirigida a humanos y perros
desconocidos, pero no con la agresión dirigida por el propietario [12] .
La mayoríade los rasgos fueron respaldados por el mismo rasgo o
uno relacionado [11, 12]. También proporcionamos evidencia adicional
para los hallazgos de GWA para los marcadores cromosómicos 1B,
10A (muy distantes de 10BE), 20, 24 y 34. Si bien nuestros hallazgos
respaldan muchos de los resultados del mapeo, la mayoría de las
variaciones también tenían asociaciones de rasgos que diferían de
los GWAS [11, 12]. Esto no sorprende dadas las diferencias en el
diseño y la potencia, y los altos niveles de pleiotropía conocidos por
los rasgos del cerebro humano [43, 44] (discutidos a continuación).
Por ejemplo, chr32 se asoció con agresión en los GWAS y aquí. Sin
embargo, ese haplotipo chr32 difería en varios rasgos de ansiedad
entre los GWAS y aquí. Se necesitan más estudios para determinar
si nuestro GWA de promedios de raza o el presente estudio con datos
a nivel individual predijeron asociaciones de manera más confiable.
Esperábamos que este trabajo arrojara datos más precisos, pero
recientemente se demostró que el GWA del tamaño del cuerpo del
perro era mucho más poderoso usando los promedios de raza que
las medidas individuales [45].
haplotipo [12]. En el presente estudio, probamos todos menos el locus
IGFR1 y brindamos más apoyo para estas relaciones. Varios rasgos
de comportamiento canino asociados con un tamaño corporal reducido
están correlacionados entre sí [18], y esos efectos fueron consistentes
con nuestros resultados de escaneo del genoma [12]. Los conductistas
veterinarios han demostrado previamente que el tamaño pequeño
de los perros está asociado con comportamientos problemáticos [18,
20, 39]. Un estudio de pastores alemanes mostró que el entrenamiento
para la detección de drogas da como resultado un aumento inmediato
de los niveles de IGF1 circulante; y este efecto se potencia en perros
que se han sometido a 6 meses de entrenamiento frente a ninguno
[58]. Si bien los pastores alemanes se fijan en el alelo de tamaño
corporal no pequeño, este hallazgo sugiere una relevancia fisiológica
para la capacidad de entrenamiento, que es uno de los rasgos que
demostramos que está asociado negativamente con el alelo de
tamaño corporal pequeño de IGF1.
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Zapata et al. Genómica BMC (2022) 23:102 Página 16 de 19
agresivo o más propenso a tener un diagnóstico de comportamiento
que otros perros. Esto no respalda la confianza en la legislación
específica de la raza para reducir las mordeduras de perros a humanos
[23]. Como nuestros hallazgos genéticos se restringieron a variaciones
de agresión conocidas que tienen efectos de gran tamaño entre razas,
es necesario identificar y comprender los efectos de loci más raros
que aumentan el riesgo de comportamiento peligroso.
La personalidad del propietario no necesariamente aumenta el riesgo
de agresión dirigida por el propietario [68], pero la personalidad del
propietario y los rasgos psiquiátricos se correlacionan con mayores
tasas de miedo, ansiedad, agresión y otros rasgos [69, 70].
La estructura de la población es el aspecto más desafiante de la
genética en las especies domesticadas. Esto puede abordarse
mediante el diseño de futuros estudios confirmatorios en perros.
Se debe tener precaución al interpretar la asociación del tamaño
corporal pequeño con las conductas problemáticas. Los perros
pequeños, como grupo, pueden tener un dueño diferente y otras
características ambientales en comparación con los perros más
grandes (p. ej., características físicas y sociales del hogar y el
vecindario, cantidad de tiempo que pasan solos y niveles de ejercicio
físico y mental). Especialmente cuando se experimenta temprano en
la vida, el estrés se asocia con un mayor riesgo de trastornos de salud
mental en humanos y perros [71].
Esto también hará posible medir la proporción de la varianza de los
rasgos explicada por variaciones individuales y combinaciones de
variaciones [13]. Aplicamos con éxito dichos conceptos al osteosarcoma
canino, incluido el uso de la prueba de unión de intersección para
realizar un tipo de metanálisis, modelar el riesgo poligénico dentro y
entre razas y validar un modelo de raza en una muestra separada [6] .
Actualmente no es factible realizar un mapeo bien desarrollado en los
varios cientos de razas de perros existentes.
Se desconoce si el último 11,5 % de los perros tipo Pit Bull con una
mayor agresión dirigida al perro también tenían un mayor miedo a los
perros. Si ese fuera el caso, explicaría nuestra observación de miedo
extremo dirigido por perros en un pequeño subconjunto de este tipo
de raza. Sin embargo, nuestra muestra comunitaria de perros tipo Pit
Bull mostró que no son más
Nuestros hallazgos para perros tipo Pit Bull tienen tres
incertidumbres (Texto Suplementario). En primer lugar, la designación
de perros tipo Pit Bull se basa en la apariencia visual y la expectativa
de que el contenido medio de AST era ~4050% [25].
Este trabajo proporciona más apoyo para nuestras exploraciones
genómicas cruzadas de los comportamientos de los perros y amplía
la relevancia a los perros mestizos. Además de su utilidad para abordar
las necesidades veterinarias no satisfechas, hay un caso sólido
Sin embargo, es posible estudiar las razas más populares (en los EE.
UU., 10 razas representan el 50 % de todos los registros del AKC).
Alternativamente, se podrían realizar escaneos del genoma conductual
en perros mestizos con fenotipo [67] y esos haplotipos se podrían
caracterizar en esos perros y en perros con pedigrí. Otros factores que
son difíciles de considerar en este trabajo y deben abordarse en
estudios de seguimiento son el sesgo de muestreo de perros y los
efectos de la personalidad del propietario y la socioeconomía. Aquí
mostramos que nuestra cohorte es representativa de la comunidad.
Sin embargo, asumimos que los dueños de perros con diagnósticos
de comportamiento tienen un estatus socioeconómico más alto que el
promedio porque fueron reclutados a través de un hospital veterinario
académico.
[60] y dejar de fumar [61]. También hay pruebas sólidas de que el
tamaño corporal está asociado con diferencias en la estructura cerebral
en humanos y perros, y que tienen efectos funcionales (más
comúnmente informados en el área de la cognición) [11, 62]. Tanto la
señalización de insulina/IGF como las vías descendentes (aquí
incluyen IGF1, IGF2BP2 e IGSF1 y HMGA2, respectivamente) tienen
funciones importantes en el desarrollo del cerebro [63, 64].
Presumiblemente, las correlaciones del tamaño corporal y los
comportamientos de los perros también involucran la fisiología y la
psicología [12, 63]. Nuestra interpretación es que las vías genéticas
de comportamiento que mapeamos se conservan al menos entre los
mamíferos. Sin embargo, aunque el tamaño corporal ha estado bajo
selección tanto en humanos como en perros, la biología y la arquitectura
genética son dramáticamente diferentes [11,
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