Genetic parameters and trends for litter size in Markhoz goats / Parámetros genéticos y tendencias para el tamaño de la camada en cabras Markhoz / Parâmetros genéticos e tendências para o tamanho da ninhada em cabras Markhoz

Abstract Background: Prolificacy has a high economic value and is one of the most important reproduction traits in small ruminants such as Markhoz goats, which is an endangered breed. Objective: To estimate genetic, environmental and phenotypic trends, and genetic parameters for litter size (LS), as a prolificacy trait of Markhoz goat does. Methods: The study was conducted using kidding records of 3,064 Markhoz does from 1992 to 2015. Genetic parameters were estimated with a logit link function using ASReml software, fitting a repeatability animal model, with birth year, kidding year, and kidding age as fixed effects, and direct additive genetic and permanent environmental effects as random effects. Genetic, phenotypic and environmental trends were estimated by using regression of breeding value, phenotypic value and environmental deviation averages on birth year, respectively. Results: Low and negligible heritability (0.002), repeatability (0.054) and coefficient of permanent environment (0.052) were estimated for LS, which indicates low possibility to achieve rapid genetic progress through phenotypic selection. A non-significant -actually, zero- genetic trend (0.00004 heads/kidding/year), and significant negative phenotypic and environmental trends (-0.01097 and -0.01100 heads/kidding/year, respectively) were estimated in this study. Conclusion: Optimizing environmental conditions and application of high-throughput technologies in selection programs could help reducing the extinction risk of Markhoz breed.

Resumen Antecedentes: La prolificidad tiene un alto valor económico y es uno de los rasgos reproductivos más importantes en pequeños rumiantes, tales como la raza caprina Markhoz. que está en peligro de extinción. Objetivo: Estimar las tendencias genéticas, ambientales y fenotípicas, y los parámetros genéticos para el tamaño de la camada (LS), como rasgo de prolificidad de las hembras de cabras Markhoz. Métodos: Se utilizaron registros de partos de 3.064 hembras Markhoz, de 1992 a 2015. Los parámetros genéticos se estimaron con una función de enlace logit utilizando el software ASReml, ajustando un modelo animal de repetibilidad, con el año de nacimiento, el año del parto y la edad al parto como efectos fijos, y genéticos aditivos directos y efectos ambientales permanentes como efectos aleatorios. Las tendencias genéticas, fenotípicas y ambientales se estimaron mediante la regresión del valor de la cría, el valor fenotípico y los promedios de desviación ambiental en el año de nacimiento, respectivamente. Resultados: Se estimó la heredabilidad -baja e insignificante- (0,002), repetibilidad (0,054) y coeficiente de ambiente permanente (0,052) para LS, lo que indica una baja posibilidad de lograr un progreso genético rápido a través de selección fenotípica. Se estimó una tendencia genética no significativa -de hecho, cero- (0,00004 cabezas/parto/año) y se estimaron tendencias fenotípicas y ambientales negativas significativas (-0,01097 y -0,01100 cabezas/parto/año, respectivamente) en el período estudiado. Conclusión: La optimización de las condiciones ambientales y la aplicación de tecnologías de alto rendimiento en los programas de selección podrían reducir el riesgo de extinción de la raza Markhoz.

Resumo Antecedentes: A prolificidade tem um elevado valor económico e é uma das mais importantes características de reprodução nos pequenos ruminantes, como a raça de caprinos Markhoz, que está em perigo de extinção. Objetivo: Estimar tendências genéticas, ambientais e fenotípicas, e parâmetros genéticos para o tamanho da serapilheira (LS), como um traço de proliferação de cabras Markhoz. Métodos: Este estudo foi realizado usando registros de parto de 3.064 Markhoz entre 1992 e 2015. Os parâmetros genéticos foram estimados com uma função logit link utilizando o software ASReml, ajustando um modelo animal de repetibilidade, com o ano de nascimento, o ano de parto ea idade de caçoar como efeitos fixos e efeitos ambientais diretos e genéticos diretos como efeitos aleatórios. As tendências genéticas, fenotípicas e ambientais foram estimadas pela regressão do valor de criação, valor fenotípico e médias de desvio ambiental no ano de nascimento, respectivamente. Resultados: Herdabilidade baixa e negligenciável (0,002), repetibilidade (0,054) e coeficiente de ambiente permanente (0,052) foram estimadas para LS, o que indica baixa possibilidade de alcançar um progresso genético rápido através da seleção fenotípica. Foi estimada uma tendência genética não-significativa e realmente zero (0,00004 cabeças/parto/ano) e tendências fenotípicas e ambientais negativas significativas (-0,01097 e -0,01100 cabeças/parto/ano, respectivamente) no período estudado. Conclusão: Parece que a otimização das condições ambientais ea aplicação de tecnologias de alto rendimento em programas de seleção poderiam reduzir o risco de extinção para a raça Markhoz.

Desafios no estudo de famílias nucleares: etapas iniciais de análise / Challengers in nuclear family studies: first steps in data analysis

Os estudos em famílias nucleares possibilitam a avaliação da existência de agregação familiar numa dada característica, permitindo avaliar o quanto da variação dessa característica na população pode ser atribuída à variação genética existente entre os sujeitos. Os resultados desses estudos possibilitam a elaboração de estratégias de intervenção mais eficientes e direcionadas, além de serem o ponto de partida para estudos mais complexos de epidemiologia genética, como a identificação de genes responsáveis pela característica em análise. Nas áreas de Ciências do Desporto e Educação Física, alguns estudos têm sido realizados para verificar a existência de agregação familiar e a influência genética em traços relacionados a estados de saúde, atividade e desempenho físicos. Entretanto, esses esforços revelam-se escassos em populações lusófonas e são, praticamente inexistentes, na população brasileira. Dessa forma, o presente artigo teve como propósito abordar, de forma simples e introdutória, aspectos importantes de estudos em famílias nucleares. Para tanto, foram analisadas as duas fases iniciais dos estudos de Epidemiologia Genética, ou seja, a identificação e quantificação da agregação familiar e da heritabilidade. As diferentes etapas de análise foram exemplificadas com dados reais, coletados em famílias nucleares pertencentes a um estudo realizado na cidade de Muzambinho-MG. Espera-se que esse artigo forneça subsídios e estímulo aos pesquisadores iniciantes neste tipo de investigação.

Studies with nuclear families allow the identification of familiar aggregation, as well as the estimation of how much of the variability in a characteristic might be attributed to genetic differences among subjects. Results from these studies are starting points for more complex genetic research, including the identification and relevance of candidate genes. In Sport Science, studies have analyzed the possible existence of familiar aggregation and genetic influence on phenotypes marking physical activity, fitness, and health status. However, few studies were conducted with Portuguese speaking populations, and even fewer with Brazilian populations. Therefore, the present paper aims to discuss, at an introductory level, important aspects about nuclear family studies. The first two phases of Genetic Epidemiology research outline - familiar aggregation and heritability - were approached. The different steps of analysis were exemplified with real data collected in nuclear families from a study conducted in Muzambinho-MG. We hope this paper provides enough background and stimuli for the newcomers in this area of study.

Agregação familiar na adiposidade do tronco: um estudo em famílias nucleares portuguesas / Familial aggregation on trunkal fat: a study with Portuguese families

Este estudo teve como objetivos: 1) identificar a presença indireta de transmissão vertical de fatores genéticos entre progenitores e descendentes em dois fenótipos da adiposidade do tronco (AT); 2) estimar a contribuição dos fatores genéticos e ambientais responsáveis pela variabilidade fenotípica da adiposidade do tronco relativa (ATrel) e absoluta (ATabs) em termos populacionais. A amostra foi constituída por 422 indivíduos pertencentes a 107 famílias nucleares portuguesas. Os fenótipos da AT foram avaliados com um aparelho de BIA da marca Tanita® modelo BC- 418MA. A estrutura familiar e a análise do comportamento genérico das variáveis entre diferentes membros familiares foram realizadas no "software" PEDSTATS. Para calcular a correlação entre familiares foi utilizado o módulo FCOR do "software" de Epidemiologia Genética S.A.G.E 5.3. As estimativas de heritabilidade (h²) foram realizadas através do método de verossimilhança implementado no "software" SOLAR. Os valores dos coeficientes de correlação entre os diferentes graus de parentesco foram baixos a moderados para ATrel (0,205 < r < 0,738) e ATabs (0,199 < r < 0,782). Os fatores genéticos explicaram 50 e 47 por cento da variação dos fenótipos da ATrel e ATabs, respectivamente. Esses resultados: 1) indicam uma forte agregação familiar na AT de famílias nucleares portuguesas; 2) contribuem para estudos avançados de Epidemiologia Genética e 3) ressaltam a necessidade da implementação de intervenções físicas e nutricionais direcionadas a toda família.

The aims of this study was to 1) identify the presence of indirect transmission of genetic factors between parents and children in two phenotypes of trunk fat, and 2) estimate the contribution of genetic and environmental factors responsible for phenotypic variation on relative trunk fat and absolute trunk fat. The sample consisted of 422 individuals from 107 Portuguese nuclear families. Trunk fat phenotypes were measured with a bioelectric impedance device Tanita ® model BC-418MA. Family structure and analysis of the generic behavior of the variables between different family members were verified in PEDSTATS software. Familiar correlations were computed in the FCOR module of SAGE 5.3 software. Heritability estimates (h²) were performed using the likelihood method implemented in SOLAR software. Correlation coefficients between relatives were low to moderate on relative trunk fat (0.205 < r < 0.738) and absolute trunk fat (0.199 < r < 0.782). Genetic factors explained 50 and 47 percent of the variation in phenotypes of relative and absolute trunk fat, respectively. These results 1) indicate a strong familial aggregation on trunk fat of Portuguese nuclear families, 2) contribute to advanced studies in Genetic Epidemiology 3) and emphasize the need for physical and nutritional interventions directed to all family members.

Fatores genéticos e ambientais da atividade física. Um estudo em famílias com três gerações / Physical activity level of three generation families. Genetic and environmental factors

Os objetivos do estudo foram: (1) verificar a presença indireta de transmissãovertical de fatores genéticos nos níveis de atividade física (AF) e comportamento sedentário (CS) ao longo de três gerações e (2) estimar a magnitude dos fatores genéticos e ambientais. A amostra foi constituída por 1034 indivíduos de 100 famílias, com três gerações, provenientes da região de Lisboa, Portugal. A avaliação da AF e CS foi realizada por meiodo IPAQ, forma curta. Os fenótipos avaliados foram: atividade física total (AFT); vigorosa (AFV); moderada (AFM); caminhada; tempo sentado (TS), tempo a ver televisão (TTV) e classificação do nível de AF. Calculou-se o índice de massa corporal (IMC). A estrutura familiar e o comportamento genérico das variáveis entre familiares foram analisados nosoftware Pedstats. A heritabilidade (h2) e o efeito do ambiente partilhado foram estimados pelo método de máxima verossimilhança implementado no software Solar. A representação gráfica foi feita no software HLM. Ajustou-se os resultados às covariáveis: sexo, idade, sexo*idade, idade2, sexo*idade2 e IMC. Foi adotado um nível de significância de 0,05. Asestimativas de h2 foram as seguintes: AFV h2=0,35±0,06 (p<0.0001); AFM h2=0,29±0,06 (p<0.0001); caminhada h2=0,40±0,06 (p<0.0001); AFT h2=0,28±0,06; TS h2=0,29±0,06 (p<0.0001); TTV h2=0,15±0,06 (p<0.003) e determinação do nível de AF h2=0,35±0,14 (p<0.007). O efeito ambiental partilhado não foi significativo. Os resultados indicam que os fatores genéticos podem contribuir entre 15 a 40% da variabilidade total nos diferentes fenótipos da AF e CS, considerada influência baixa a moderada. Fatores ambientais não-transmitidos correspondem à maior contribuição na determinação desses fenótipos.

This study aims (1) to investigate the presence of familial aggregation in physical activity (PA) levels and sedentary behavior (SB) among members of three generations families and (2) to estimate the magnitude of additive genetic influences on PA and SB phenotypes. The sample consisted of 100 extended families covering three generations (n=1034), from the Lisbon area, Portugal. Phenotypes were assessed via the short version of the self-administered International Physical Activity Questionnaire (IPAQ-SF). Measured phenotypes: total physical activity (TPA); vigorous (VPA); moderate (MPA); walking; time spent in sitting time (ST), watching television (WT) and PA levels classification. Body mass index (BMI) was calculated.Exploratory family analysis in all phenotypes was conducted in PEDSTATS software. The genetic component (h2) and shared environmental effect were estimated using maximum likelihood implemented in the SOLAR software package. All graphs were done in HLM software. Sex, age, sex*age, age2, sex*age2 and BMI were used as covariates. Significant level was set at0,05. Genetic component estimates (h2) were as follows: TPA h2=0,28±0,06 (p<0.0001); VPA h2=0,35±0,06 (p<0.0001); MPA h2=0,29±0,06 (p<0.0001); walking h2=0,40±0,06 (p<0.0001); ST h2=0,29±0,06 (p<0.0001); WT h2=0,15±0,06 (p<0.003) and determination of the level physical activity h2=0,35±0,14 (p<0.007). Shared environmental effect was not significant.These results showed a low-to-moderate genetic contribution, between 15% to 40% of the total variability, in the PA and SB phenotypes. The genetic factors have low to moderate influence in this sample. Non-shared environmental factors appear to have the major contribution in these phenotypes.

Agregação familiar nos níveis de atividade física: um resumo do estado da arte / Familial aggregation in physical activity levels: a brief summary of the state of the art

Objetivo: Rever o estado atual do conhecimento sobre os efeitos genéticos na variabilidade dos níveis de atividade física, a partir de uma análise centrada em estudos agregação familiar, com base na Genética Quantitativa. Métodos: Realizou-se uma busca nas bases de dados Pubmed e Scopus, incluindo os estudos com base em delineamentos com famílias nucleares e/ou pedigrees extensos e estimativas de heritabilidade. Tais pesquisas deveriam apresentar questionários, acelerômetros e pedômetros como técnicas de avaliação dos níveis de atividade física, e a publicação deveria estar em formato de artigo ou relatório de pesquisa. Resultados: Presença de grande variabilidade inter e intra fenótipos sugerindo que os fatores genéticos são responsáveis por 6 a 62% da variação total dos níveis de atividade física, em muitos casos, com forte presença do envolvimento ambiental comum, partilhado pela família. A discrepância dos resultados pode ser condicionada por diferentes aspectos estruturais de cada pesquisa, bem como pela variabilidade dos instrumentos utilizados, dos fenótipos avaliados e das populações envolvidas. Conclusões: Os fenótipos da atividade física são complexos, de natureza poligênica e multifatorial. Os fatores genéticos são responsáveis por efeitos reduzidos a moderados da variabilidade desses fenótipos. Os dados relatados são significativos e constituem a base genética, ainda pouco explorada, para o desenvolvimento de pesquisas em Genética Molecular. Dessa forma, estabelecem um suporte relevante na definição de investigações e intervenções futuras no território da Epidemiologia Genética aplicada à atividade física.

Purpose: To present an up-to-date summary about genetic influences in physical activity (PA) variability based on familial aggregation studies within the realm of Quantitative Genetics. Methods: Pubmed and Scopus databases were searched for published papers and reports on nuclear families and/or extensive pedigrees where heritability estimates were computed, and PA levels were assessed by means of questionnaires, accelerometers and pedometers. Results: Wide variability between and within phenotypes suggesting that 6 to 62% of PA?s total variation was due to genetic factors as well as common environment shared by family members. Different structural aspects related to design of each study, as well as different methods for phenotypic assessment and sample may explain the many differences among results. Conclusion: PA phenotypes are complex, polygenic and multifactorial in their nature. Genetic factors are responsible for reduced-to-moderate phenotype variability. This data is relevant and is the genetic basis, still underexplored, for the development of Molecular Genetics research. In addition, future studies and interventions within the realm of Genetic Epidemiology applied to PA should start from this set of highly relevant information

Fatores genéticos na agregação familiar da pressão arterial de famílias nucleares portuguesas / Genetic factors in familial aggregation of blood pressure of portuguese nuclear families / Factores genéticos en la agregación familiar de la presión arterial de familias nucleares portuguesas

FUNDAMENTO: Apesar da elevada prevalência de hipertensão arterial em Portugal, a importância relativa que os genes possam exercer na manifestação final dos valores da pressão arterial (PA) parece pouco estudada. OBJETIVOS: Verificar a presença, indireta, de transmissão vertical de fatores genéticos entre progenitores e descendentes nos valores da PA, e estimar a contribuição dos fatores genéticos responsáveis pela variação dos valores de PA em termos populacionais. MÉTODOS: A amostra foi constituída por 367 indivíduos (164 progenitores e 203 descendentes) pertencentes a 107 famílias nucleares provenientes de diferentes regiões do norte de Portugal, participantes do projeto "Famílias Activas". A PA foi medida com um aparelho digital da marca Omron®, modelo M6 (HEM-7001-E). Foram utilizados os softwares estatísticos SPSS 15.0 para a análise exploratória de dados e o cálculo das estatísticas descritivas, e o PEDSTATS para analisar o comportamento genérico das variáveis entre os diferentes membros da família. O cálculo das correlações entre familiares e as estimativas de heritabilidade foram realizados nos módulos FCOR e ASSOC do software de epidemiologia genética S.A.G.E., versão 5.3. RESULTADOS: Para a PA sistólica (PAS), os valores das correlações entre os graus de parentesco foram de baixos a moderados (0,21< r <0,35). Para a PA diastólica (PAD), os valores encontrados foram moderados (0,24< r <0,50). Os fatores genéticos explicaram cerca de 43 e 49% da variação total da PAS e da PAD, respectivamente. CONCLUSÃO: Os resultados evidenciaram que uma quantidade moderada da PAS e da PAD é imputada a fatores genéticos.

BACKGROUND: Despite of the increase in the prevalence of hypertension in Portugal, the importance of genetic factors in blood pressure (BP) has not been studied extensively in our country. OBJECTIVES: To verify the indirect presence of vertical transmission of genetic factors between parents and children in BP values, and to estimate the magnitude of genetic factors contributing for variation in BP values in the population. METHODS: Sample size comprises 367 individuals (164 parents and 203 children) pertaining the 107 nuclear families participating in "Familias Activas" project, proceeding from different regions of North Portugal. The BP was measured with Omron® model M6 (HEM-7001-E) digital device. SPSS 15.0 was used for data analysis; PEDSTATS was used to verify the structure of each family data. Familial correlations and heritability estimates were computed in FCOR and ASSOC modules of S.A.G.E. version 5.3. RESULTS: For systolic BP (SBP), correlation values were low to moderate (0,21< r <0,35); for diastolic BP (DBP) values were found to be moderate (0,24< r <0,50). Genetic factors explain 43 and 49% of the total variation in SBP and DBP, respectively. CONCLUSION: A moderate amount of the SBP and the DBP is accounted for by genetic factors.

FUNDAMENTO: A pesar de la elevada prevalencia de hipertensión arterial en Portugal, la importancia relativa que los genes pueden ejercer en la manifestación final de los valores de la presión arterial (PA) nos parece poco estudiada. OBJETIVOS:Verificar la presencia, indirecta, de transmisión vertical de factores genéticos entre progenitores y descendientes en los valores de la PA, y estimar el aporte de los factores genéticos responsables de la variación de los valores de PA en términos poblacionales. MÉTODOS: La muestra estaba conformada por 367 individuos (164 progenitores y 203 descendientes) pertenecientes a 107 familias nucleares provenientes de diferentes regiones del norte de Portugal, participantes del proyecto "Familias Activas". La PA se midió con un aparato digital de la marca Omron®, modelo M6 (HEM-7001-E). Se utilizaron los softwares estadísticos SPSS 15.0 para el análisis exploratorio de datos y el cálculo de las estadísticas descriptivas, y el PEDSTATS para analizar el comportamiento genérico de las variables entre los diferentes miembros de la familia. El cálculo de las correlaciones entre familiares y las estimativas de heritabilidad se realizaron en los módulos FCOR y ASSOC del software de epidemiología genética S.A.G.E., versión 5.3. RESULTADOS: Para la PA sistólica (PAS), los valores de las correlaciones entre los grados de parentesco se mostraron bajos a moderados (0,21< r <0,35). Para la PA diastólica (PAD), los valores encontrados fueron moderados (0,24< r <0,50). Los factores genéticos explicaron cerca del 43 y el 49% de la variación total de la PAS y de la PAD, respectivamente. CONCLUSIÓN: Los resultados evidenciaron que se atribuye una cantidad moderada de la PAS y de la PAD a factores genéticos.

Fatores genéticos e variabilidade na pressão arterial: uma breve revisão da literatura / Genetic factors and variability in blood pressure: a brief literature review

O objetivo desta revisão foi abordar aspectos relacionados a importância dos fatores genéticos na variabilidade dos valores da pressão arterial. Foi realizada uma pesquisa na base de dados Pubmed e selecionados (1) estudos de agregação familiar com estimativas de heritabilidade, (2) estudos de linkage apenas com resultados significativos e (3) estudosde associação entre hipertensão arterial, genes candidatos e seus variantes alélicos, com base em delineamento de caso-controle. As estimativas de heritabilidade para a pressão arterial sistólica e diastólica variaram entre 14-68% e 6-62%, respectivamente. Foi verificadoa presença de linkage para a pressão arterial sistólica nos cromossomas 2, 5, 6, 15 e 17. Os principais genes candidatos apresentaram resultados díspares na associação com a hipertensão. Conclui-se que a pressão arterial é um fenótipo poligênico, onde os fatores genéticos governam uma parte moderada a substancial da magnitude de sua variabilidadenas populações. Os genes candidatos identificados não explicam de modo suficientemente satisfatório a hipertensão arterial.

The main purpose of this review was to gather relevant information regarding the importance of genetic factors for the variability of blood pressure levels. A search was performed in the Pubmed database, and the following studies were selected: (1) studies reporting familial aggregation with heritability estimates, (2) linkage studies reporting only significant results, and (3) association studies between blood pressure, candidate genes and their allelic variants using a case-control design. Heritability estimates for systolic and diastolic blood pressure ranged from 14to 68% and from 6 to 62%, respectively. We found significant linkage results for systolic blood pressure on chromosomes 2, 5, 6, 15 and 17. Relevant candidate genes presented disparate results in terms of their association with arterial hypertension. Blood pressure is a polygenic phenotype whose variation is partially mediated by genetic factors. The candidate genes identified do not sufficiently explain arterial hypertension.