Genetic studies of canine anxiety

Abstract

Canine anxiety is a common behavioral problem in dogs, affecting the dog’s welfare and health, and causing a strain in the relationship between the dog and its owner. Undesirable behaviors, including anxiety disorders, is thus an important cause of euthanasia and relinquishment. Common anxiety disorders include noise sensitivity, separation anxiety, generalized anxiety disorder and phobias. A higher prevalence of canine anxiety is observed within certain dog breeds, and an underlying genetic predisposition is very likely. Specific genetic risk factors however, largely remain to be identified. The present thesis addresses canine behavioral genetics, with a special focus on canine anxiety. In paper I, a descriptive study of dogs diagnosed with separation anxiety showed that some breeds had a higher prevalence of separation anxiety. Over half of the dogs were male and more male dogs diagnosed with separation anxiety were neutered compared to female dogs in the material. The majority of the dogs had other behavioral problems in addition to separation anxiety, the most common comorbid diagnosis was noise sensitivities. The prevalence of noise sensitivities was studied in seventeen breeds including over 5,000 dogs in paper II. The major focus was on noise from fireworks, loud noises such as bangs/gunshots, thunderstorms and heavy traffic. In general, the frequency of fearful dogs was high, on average approximately 23% were reported to be fearful of noises, with fireworks being the category where most dogs were reported to be fearful. Significant differences in frequencies of fearful dogs were also found between the breeds. Fearfulness in the different categories of noise cooccurred and there was a significant trend of increasing fear with age. In this study female dogs had higher odds of being fearful compared to male dogs, and neutered dogs were generally more sensitive to noise than intact dogs. The dogs most fearful of noises also had higher odds of showing separation related behavior. In paper III a genome-wide association analysis was performed in five breeds to identify (possible) genomic regions associated with canine anxiety. The study showed that allele frequencies varied greatly, both within breed and between the breeds, as well as between cases and controls. However, the results did not show robust associations between the phenotype and genetic markers. The study indicates that the genetic heterogeneity between the breeds will make it difficult to achieve genome-wide significance when including several unrelated breeds, and thus an across breed analysis will be suboptimal to detect associations. In situations with limited sample sizes from the same breed, candidate gene studies would probably be a better approach to detect associations to behavior traits. In the final paper a candidate gene approach was used to study genetic risk factors associated with canine anxiety in five breeds and there was found an association with generalized anxiety and noise sensitivity to the dopamine receptor gene DRD2 in three breeds. The dopamine receptor is important in the regulation of dopamine levels in the synapses in the brain, and human studies have found association between dopamine receptor density and anxiety disorders. The present work has provided important findings in canine behavioral research, including significant breed differences in the prevalence of canine anxiety, as well as demonstrated highly different allele frequencies between and within breeds, and between cases and controls with regards to noise sensitivity. In addition, association between SNPs and canine anxiety was found in the dopamine receptor gene DRD2 in several breeds. Finding genetic alterations underlying behavioral problems has the potential to contribute to enhancements in diagnosis, and in a long-term perspective improving the health and welfare of dogs.

Angstlidelser hos hund er veldig vanlig og påvirker både hundens helse og velferd, og kan gi ulike typer avvikende atferd. Problematferd kan føre til en negativ innflytelse på forholdet mellom hund og eier, og er en viktig årsak til at hunder avlives. Angstlidelser på hund inkluderer separasjonsangst, frykt for høye lyder, generalisert angstlidelse og fobier. Noen hunderaser har høyere forekomst av angstlidelser, og det er sannsynlig at en genetisk predisposisjon er underliggende. Spesifikke genetiske risikofaktorer gjenstår fremdeles å bli identifisert. Dette doktorgradsarbeidet omhandler atferdsgenetikk på hund, med et spesielt fokus på angstlidelser. Den første studien i denne avhandlingen er en deskriptiv studie av hunder diagnostisert med separasjonsangst og viser at noen raser har en høyere forekomst av separasjonsangst. Studien viste at hannhunder var overrepresentert i materialet, i tillegg var flere hannhunder som ble diagnostisert med separasjonsangst kastrerte sammenlignet med tisper i materialet. Majoriteten av hundene hadde andre atferdsdiagnoser i tillegg til separasjonsangst, den vanligste diagnosen var lydsensitivitet. Prevalensen av lydsensitivitet ble videre studert i den andre delstudien der 17 hunderaser med over 5000 hunder totalt var inkludert. Hovedfokus var på fire kategorier av lyder; nyttårsraketter, høye lyder og skudd, tordenvær og sterk trafikk. Frekvensen av engstelige hunder var rundt 23%, og flest hunder viste angst for nyttårsraketter. Signifikante forskjeller i forekomsten av engstelige hunder ble funnet mellom rasene. Det ble vist en positiv korrelasjon mellom angst for lyd i de ulike kategoriene, det vil si hvis hunden var engstelig for en type lyd økte sannsynligheten for at den også var engstelig for andre typer lyder. Det ble også funnet en trend med økende frykt korrelert med alder. Tisper hadde en høyre risiko for å være engstelige sammenlignet med hannhunder, og kastrerte hunder var generelt mer sensitive for lyd enn ukastrerte hunder. Hundene som var klassifisert som engstelige i denne studien hadde også en høyere risiko for å vise separasjonsrelatert atferd. I den tredje delstudien ble fem ulike raser med over 400 hunder totalt inkludert i en GWAS for å identifisere regioner i genomet som kunne vært assosiert med angstlidelsen lydsensitivitet. Resultatene viste ingen robuste assosiasjoner mellom atferdsegenskapen og genetiske markører. Det ble funnet at allelfrekvensene varierte betraktelig mellom rasene. Innenfor enkeltrasene kunne det også være store variasjoner i allelfrekvenser mellom de hundene som viste frykt for høye lyder og de hundene som ikke var engstelige i det hele tatt. Denne genetiske heterogeniteten mellom raser vil trolig gjøre det vanskeligere å kunne finne statistiske signifikante koblinger mellom atferd og markører i studier der flere hunderaser er inkludert, selv om totalantallet av hunder inkludert er høyt. Studien bekreftet at kandidatgenstudier kan være en bedre tilnærming for å finne koblinger mellom genetiske markører og atferdsegenskaper dersom man ikke får tak i et tilfredsstillende materiale med mange nok hunder innenfor samme rase. I den siste studien ble det derfor gjennomført en studie av nedarvede mutasjoner i gener kjent for å være assosiert med angst. Flere av rasene som var inkludert viste assosiasjon mellom generell engstelighet og lydsensitivitet og genet for en dopaminreseptor (DRD2). Dopaminreseptorer er viktige i reguleringen av dopaminnivåer i synapsene som finnes i hjernen, humanstudier har blant annet funnet koblinger mellom tetthet av dopaminreseptorer og angstlidelser. Resultatene fra dette doktorgradsarbeidet har bidratt med viktige funn innen atferdsforskning på hund, det ble funnet signifikante forskjeller i forekomsten av frykt for høye lyder mellom ulike raser, i tillegg viste den ene studien av lydsensitivitet store forskjeller i allelfrekvenser mellom og innad i rasene inkludert, og også mellom kasus og kontroll. Det ble også funnet assosiasjon mellom SNPer i dopaminreseptorgenet DRD2 og angst hos flere raser. Avdekking av genetiske risikofaktorer for atferdsproblemer vil øke forståelsen av disse sykdommenes etiologi og vil være et viktig grunnlag for utvikling av bedre diagnostikk og risikoestimater, noe som på sikt kan bidra til redusert forekomst av angst og bedring i hunders helse og velferd.