馬多糖類蓄積ミオパシー
クォーターホースとドラフトホースの遺伝性疾患

馬多糖体蓄積ミオパチー（EPSM、PSSM、EPSSM）は、馬の遺伝性グリコーゲン貯蔵疾患であり、労作性横紋筋融解症を引き起こします。現在、アメリカン・クォーターホース、アメリカン・ペイントホース、ウォームブラッド、コブ、デールズポニー、サラブレッド、アラブ、ニューフォレストポニー、そして多くの重種馬に発症することが知られています。PSSMは治癒不可能ですが、適切な食事と運動で管理できます。現在、タイプ1 PSSMとタイプ2 PSSMの2つのサブタイプがあります。

グリコーゲン貯蔵障害の病態生理学とPSSMのサブタイプ

α-1,4-グリコシド結合で連結されたグルコース分子の表現。1つのα-1,6-グリコシド結合が鎖の分岐につながっている。

グリコーゲンは、エネルギーを貯蔵するために使用されるグルコース（多糖類）の分子ポリマーであり、血液中のグルコース恒常性の維持、および骨格筋と心筋の収縮へのエネルギー供給に重要です。グルコース分子は、α-1,4-グリコシド結合によって直鎖に連結されています。さらに、α-1,6-グリコシド結合によってグルコースの枝が鎖から形成されます。2つのグルコース分子は、グリコーゲン合成酵素と呼ばれる酵素によってα-1,4-グリコシド結合に連結されます。この結合は、体がエネルギーを得るためにグリコーゲンをグルコースに分解する必要があるときに、グリコーゲンホスホリラーゼによって切断される場合があります。グリコーゲン分岐酵素は、これらの直鎖から枝分かれを開始するために必要なα-1,6-グリコシド結合を担っています。

このシステムに何らかの障害が生じると、グリコーゲン貯蔵疾患が発生します。現在、馬のグリコーゲン貯蔵疾患には、タイプ1多糖類貯蔵ミオパチー、グリコーゲン分岐酵素欠損症、タイプ2多糖類貯蔵ミオパチーの2つのサブカテゴリーがあります。

タイプ1 PSSM

タイプ 1 PSSM は、GSY1 として知られる常染色体優性遺伝子変異によって引き起こされます。この変異により、グリコーゲン合成酵素のアップレギュレーションと、グリコーゲン分岐酵素 (GBE) に対するグリコーゲン合成酵素のレベルが高くなります。グリコーゲン合成酵素と GBE の比率が変化すると、グリコーゲン分子は鎖が長く分岐が少ない状態になり、アミラーゼ PAS (過ヨウ素酸シッフ) 染色による生検でアミラーゼ分解に対してある程度抵抗性になります。 [1] GSY1 変異は、馬の筋肉における高レベルのグリコーゲンと異常な多糖類の蓄積だけでなく、グルコース代謝の変化 (ただしグリコーゲン代謝は正常) にも関連しています。[2]さらに、一部の馬はインスリン感受性を示すことが示されており、これが筋肉細胞によるグルコースの取り込みを改善し、GSY1 変異によって二次的に増加している過剰なグリコーゲン蓄積に寄与します。[2]

グリコーゲン分岐酵素欠損症

グリコーゲン分岐酵素の低レベルは、グリコーゲン分岐酵素欠損症と呼ばれる状態を引き起こします。この状態は、グリコーゲン分岐酵素の産生を担うGBE1遺伝子の変異によって引き起こされます。その結果、グリコーゲン分子は分岐が少なくなり、非還元末端の数が大幅に減少するため、分子の合成または分解速度が著しく低下します。その結果、筋グリコーゲンレベルが低下し、アミラーゼに対する抵抗性が著しく高まります。[3]この病気はクォーターホースの仔馬によく見られ、致命的です。

タイプ2 PSSM

タイプ2PSSMは、GSY1またはGBE1の変異に起因しない、馬の骨格筋におけるグリコーゲンの異常な沈着につながる疾患のカテゴリーです。[3]

プレゼンテーション

ベルギードラフトは、個体群内で PSSM の有病率が非常に高い品種の 1 つです。

PSSMは、アメリカンクォーターホースとその近縁種（ペイントホース、アパルーサ、アペンディックスクォーターホース）、ドラフトホース（特にベルジアンドラフトとペルシュロン）、そして温血種に最も多く見られます。[1]ベルジアンドラフトでは、PSSMの発生率が36%であることが示されています。[4] PSSMと診断されているその他の品種には、アラビアン、リピッツァナー、モーガン、ムスタング、ペルービアンパソ、ロッキーマウンテンホース、スタンダードブレッド、テネシーウォーキングホース、サラブレッド、ナショナルショーホースなどがあります。[1] GSY1変異は、質の悪い食事で重労働する動物にはある程度の利益をもたらしましたが、現在では、中程度から低レベルの運動と非構造性炭水化物を多く含む食事で管理されている「倹約的な」品種に悪影響を及ぼしていることが示唆されています。[3]

PSSMタイプ1（GSY1変異のホモ接合またはヘテロ接合）はクォーターホースとその近縁種、および牽引馬に多く見られ、PSSMタイプ2（GSY1変異陰性）は温血馬を含む他の品種に多く見られます。この疾患に性別による偏りはありません。[3]

臨床症状

タイプ 1 PSSM の馬は、安静時には正常に見えますが、軽い作業を要求されると、歩幅の短縮、硬直、筋肉の硬直、発汗、痛み、運動への消極的態度などの労作性横紋筋融解症（「拘縮」）の兆候を示します。 [3]労作性横紋筋融解症のエピソードは、罹患馬に関連する最も一般的な兆候の 1 つですが（罹患馬の約 37% で報告されています）、その他の一般的な兆候には、歩行異常、移動性跛行、立ち上がれない原因となる筋力低下、疝痛のような痛み、筋肉の線維束性収縮、萎縮、および/または硬直（半膜様筋、半腱様筋、最長筋で最もよく見られる）などがあります。[1] [5]

これらの臨床症状は通常、馬が若い動物としてトレーニングを始めたときに初めて明らかになりますが、罹患した馬は生後1か月で筋肉損傷と一致する組織学的変化を示し、筋肉損傷とともに上昇する酵素であるクレアチンキナーゼ（CK）の上昇も示す場合があります。 [6]呼吸器系または胃腸系の感染症などの併発疾患は、運動をしていない場合でも、CKの上昇と生命を脅かす可能性のある横紋筋融解症につながる可能性があります。 [3] [6] PSSMを患う馬は、安静時にもCKが持続的に高いことが多く、この点で、発作間はCK濃度が正常である再発性労作性横紋筋融解症と区別されます。[7]

表現型と修飾遺伝子の多様性

罹患した動物の中には、無症状のままでいるものもあれば、運動能力に支障をきたさない軽度の症状を示すものもあり、一方、強制的な運動を妨げる臨床症状を示す馬もいる。まれに、馬が急性横紋筋融解症で死亡することもある。このような表現型の多様性の理由は完全には解明されていない。気質、性別、体型は、臨床症状の程度には影響しない。[3]しかし、食事や運動などの環境要因、変異したGSY1対立遺伝子がヘテロ接合性かホモ接合性か、そして修飾遺伝子の存在はすべて役割を果たしている。[8]さらに、罹患した馬の中にはPSSMタイプ2を患っているものもあり、異なる細胞変化を引き起こし、その結果として異なる表現型の影響が生じる。[3]

そのような改変遺伝子の1つがRYR1で、これは筋細胞のカルシウム調節を担っています。RYR1の変異は悪性高熱症を引き起こします。これはまれですが、通常は麻酔に関連する致命的な可能性のある疾患です。RYR1の変異は、一般的なクォーターホースを含む馬ではまれですが、GSY1の変異を持つクォーターホースでは非常に一般的です。両方の変異を持つ馬は、血中クレアチンキナーゼ（CK）値の上昇、より重度の運動不耐症、より重度の横紋筋融解症のエピソード（より頻繁な筋線維束性収縮、より頻繁な運動に関連しないエピソード、急性死）、およびPSSM治療に対する反応不良を含む、重度のPSSM表現型を示す可能性が高くなります。[8]

さらに、クォーターホースや関連種の高カリウム性周期性四肢麻痺（HYPP）の原因となるGSY1遺伝子とSCNA4遺伝子の両方に欠陥があることが、ハルターホースの14%で確認されています。[9]これらの遺伝子の両方が組み合わさると、馬がHYPP発作により横臥位になった場合に重度の横紋筋融解症を引き起こす可能性があります。[3]

診断

タイプ1型PSSMの遺伝子検査が可能です。この検査では血液または毛髪サンプルが必要で、筋生検よりも侵襲性が低いです。しかし、軽種馬など、タイプ2型PSSMに罹患しやすい品種では、あまり有用ではない可能性があります。PSSMの臨床症状を示しているものの、GSY1遺伝子変異の検査結果が陰性の馬には、筋生検が推奨されることがよくあります。

半膜様筋または半腱様筋（ハムストリング）から筋生検を採取することがあります。生検ではグリコーゲン染色が行われ、筋肉への染色取り込みの強度と封入体の有無がPSSMの診断に役立ちます。この検査はタイプ2 PSSMを診断する唯一の方法です。タイプ1 PSSMの馬では、通常、骨格筋中のグリコーゲン濃度が正常値の1.5～2倍になります。[10]筋肉の損傷を示す異常は生後1ヶ月という若齢でも筋肉の組織切片で確認できますが、異常な多糖類蓄積が発現するまでには最大3年かかる場合があります。[6]

管理

代謝への影響

PSSMを患う馬は、安静時の筋グリコーゲンレベルが上昇します。運動中は、グリコーゲンレベルはPSSMを患わない馬よりも速く減少し、安静時の非PSSM馬の正常レベルまで低下します。これは、これらの動物のグリコーゲン代謝が実際には正常であることを示しています。[11]しかし、PSSM馬は運動を止めると、正常な馬の2倍の速度で筋グリコーゲンを合成するため、筋グリコーゲンレベルが上昇します。[2]異常なグルコース代謝の正確なメカニズムはまだ解明されていませんが、ヒトのホスホフルクトキナーゼ欠損症と類似している可能性があります。[2]

PSSMを患うクォーターホース関連種はインスリン感受性を示し、細胞によるグルコースの取り込みが改善されます。これらの馬は、PSSMに罹患していない馬よりも食後に血中グルコースをより速やかに除去します。[12]これにより、筋肉はグルコースを容易に利用でき、それを基質としてグリコーゲンを産生することができます。グリコーゲン合成酵素の活性化を引き起こすGSY1遺伝子の欠損により、筋肉はこのグルコースを利用してグリコーゲンを速やかに産生し、筋肉内に貯蔵することができます。[13]驚くべきことに、牽引馬種ではインスリン感受性の亢進は見られません。[14]

これらの代謝変化を抑えるために、食事療法と運動療法が用いられる場合があります。食事療法の推奨事項を遵守している馬の約50%、そして食事療法と運動療法の両方を遵守している馬の約90%では、労作性横紋筋融解症の発症がほとんどないか、全くありません。[13]

ダイエット

ほとんどの馬にとって、食事は臨床症状の程度に大きな影響を与えます。インスリン分泌を刺激する非構造炭水化物（NSC）を多く含む食事を与えられたPSSM馬は、運動による横紋筋融解症の重症度が上昇することが示されています。[3]現在、PSSMの馬には、低デンプン・高脂肪の食事が推奨されています。低デンプン食は食後の血糖値とインスリン値が低く、筋肉細胞に取り込まれるグルコースの量が減少する可能性があります。高脂肪食は血中の遊離脂肪酸濃度を上昇させ、グルコース代謝よりも脂肪のエネルギー利用（遊離脂肪酸の酸化経由）を促進する可能性があります。最も重篤な臨床症状を示す馬は、食事療法によって最も大きな改善を示すことがよくあります。[11]

食事に関する推奨事項は通常、カロリー制限、1日あたりのNSC含有量の削減、そして食物脂肪の増加を組み合わせたものです。食事に関する推奨事項は、動物のボディコンディションスコアと運動量とバランスをとる必要があります。肥満動物の場合、体重が減少した後に食物脂肪の増加を待つことが有益となる場合があるためです。[13]食事中の消化エネルギーのうち、NSC由来のものは10%未満、脂肪由来のものは15～20%とする必要があります。[15]

エクササイズ

PSSMを患う馬は、運動量を徐々に増やしていく（つまり、ゆっくりと馴染ませていく）と、臨床症状が少なくなります。さらに、長期間の馬房休養後に運動させると、筋硬直や横紋筋融解症を発症する可能性が高くなります。[6]

馬は、短時間の最大活動レベル（無酸素運動）での運動を要求された場合、一般的に臨床症状は少ないものの、最大速度に達するのが難しく、影響を受けていない馬よりも早く疲れてしまいます。一方、長時間にわたり低強度の運動（有酸素運動）を要求された場合、筋肉のエネルギー不足により、より多くの筋肉損傷が生じます[3] 。 [16]

参考文献

ウィキメディア コモンズには、馬多糖体蓄積ミオパチーに関連するメディアがあります。
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  2. ^ abcd Annandale, EJ; Valberg, SJ; Mickelson, JR; Seaquist, ER (2004年10月). 「馬多糖体蓄積ミオパチーを患う馬におけるインスリン感受性と骨格筋のグルコース輸送」. Neuromuscular Disorders . 14 (10): 666– 674. doi :10.1016/j.nmd.2004.05.007. PMID  15351424. S2CID  121731.
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