ИММУНОГЕНЕТИКА
комплексная
научная дисциплина, сочетающая методы иммунологии, молекулярной биологии
и генетики для изучения наследственных факторов иммунитета,
внутривидового
разнообразия и наследования тканевых антигенов, генетических и популяцион-ных
аспектов взаимоотношений макро-и микроорганизма и тканевой несовместимости.
Начало И. положили работы нем. учёных П. Эрлиха и Ю. Моргенрота, обнаруживших
в нач. 20 в. группы крови у коз, и открытие К. Ландштейнером групп крови
у человека. Термин "И." предложен амер. учёным М. Ирвином в 1930.
Индивидуальная
и видовая устойчивость растений и животных к бактериальным и вирусным инфекциям
обеспечивается сложной многоступенчатой системой защитных сил организма.
В борьбе между защитными силами и инфекционными агентами "преимущество"
часто остаётся на стороне последних, т. к. микроорганизмы быстро размножаются,
образуя многомиллионные популяции, в к-рых рано или поздно возникают мутантные
формы с более агрессивными свойствами, чем у исходного штамма. Вероятно,
как ответное защитное средство на определённом этапе эволюции позвоночных
животных возникла система адаптивного иммунитета (антителообразование)
- наиболее мощная линия обороны организма, особенно при повторных контактах
с инфекционными агентами. Способность (или неспособность) вырабатывать
антитела - наследственный признак. Генетич. регуляция биосинтеза антител
имеет характерные особенности. Так, образование одной полипептидной цепи
молекулы антитела контролируется двумя разными генами. Один из них
контролирует образование части цепи, участвующей в построении активного
центра; строение этой части различно у антител разной специфичности.
Другой ген контролирует образование части цепи, строение к-рой одинаково
у антител, относящихся к данному классу иммуноглобулинов.
Помимо групповых
антигенов, существуют наследуемые их варианты, специфичные для отдельных
типов клеток, напр, для лейкоцитов. Различия в строении лейкоцитарных антигенов
у донора и реципиента - одна из причин несовместимости при пересадке органов
и тканей. Наследственные внутривидовые различия в строении мн. белков сыворотки
крови (альбумины, трансферрины и др.) контролируются, как правило,
аллельными генами, причём частота каждой аллели в популяции высока
(20% и выше), что указывает на "давление" естественного отбора. Одна из
важнейших задач И. - установление факторов, обусловливающих распространение
в популяциях новых аллелей. Таким фактором может служить сходство в строении
антигенов у болезнетворных микроорганизмов и макроорганизма. Животные в
норме не вырабатывают антител к собственным антигенам, поэтому сходство
в антигенном строении между к.-л. компонентом микробной клетки и той или
иной молекулой макроорганизма приведёт к тому, что последний не сможет
синтезировать антитела, обезвреживающие данный вид микроба. В связи с этим
снижаются защитные силы макроорганизма. Поэтому отбор будет подхватывать
появление видоизменённых молекул белков (или полисахаридов), повышая тем
самым иммунную устойчивость организма. Распространение в популяции новых
аллелей может происходить также и в тех случаях, когда в результате мутации
соответствующего
гена молекула макроорганизма изменяется так, что ферментативные системы
микроба уже не могут её использовать в качестве субстрата. Иногда для этого
достаточно замены одной аминокислоты в полипептидной цепи, как это имеет
место у нек-рых мутантных форм гемоглобина. Такие формы распространились
в районах земного шара, где высока заболеваемость малярией: носители мутантного
гемоглобина не болеют малярией, т. к. малярийный плазмодий неспособен использовать
его в качестве субстрата. В ряде случаев распространяются мутации, к-рые
изменяют биохимию клетки или органа в целом и тем самым нарушают приспособленность
паразита. По-видимому, существуют и др. механизмы наследственного иммунитета,
благодаря к-рым достигается наследственная гетерогенность вида-хозяина,
препятствующая распространению пара-зитич. штамма микроорганизма.
Т. о., степень
естеств. устойчивости к заболеванию животных данного вида определяется
мн. факторами, суммарно отражая особенности конституции и животного, и
возбудителя заболевания. Трёхмерная модель этих взаимоотношений представлена
на рис., где показано, что процент особей, выживших после инфекции, зависит
как от наследств, устойчивости организма к возбудителю заболевания, так
и от вирулентности последнего.
Трёхмерное
изображение зависимости жизнеспособности макроорганизма от его устойчивости
к патогенным агентам и от вирулентности
возбудителя.
Наследств,
устойчивость к заболеваниям, как правило, специфична, т. к. физиологич.
основы устойчивости к разным заболеваниям обычно неодинаковы.
Так, африканский
скот зебу, прекрасно переносящий жару и устойчивый к туберкулёзу очень
чувствителен к трипаносомозу; линия белых леггорнов, устойчивая к моноцитозу
кур, чувствительна к куриному лейкозу; линии мышей, устойчивые к мышиному
тифу, чрезвычайно восприимчивы к вирусу ложного бешенства. С древнейших
времён генетич. устойчивость отд. особей, пород, рас и т. д. к заболеваниям
служила предпосылкой для селекции. Так были выведены овцы породы
ромни-марш, устойчивые к трихо-стронгилидам, раса кроликов, устойчивая
к миксоматозу, и медоносные пчёлы, устойчивые к амер. гнильцу. Естественный
отбор на устойчивость существовал и среди людей. Так, после открытия Нового
Света оказалось, что индейцы Сев. Америки более чувствительны к кори и
ветряной оспе, чем европейцы, для к-рых эти заболевания были привычны и
легко переносимы.
В основе генетич.
устойчивости к заболеваниям лежат разнообразные механизмы, в т. ч. и неиммунологические.
Белые леггорны, напр., устойчивы к белому поносу потому, что имеют более
совершенную терморегуляцию; устойчивость скота зебу к клещевым заболеваниям
обусловлена более толстой кожей и особенностями кожных выделений, к-рые
отпугивают клещей. Чувствительность к оспе у лиц с группами крови А и АВ
связана с общностью антигена А человека и антигенов вируса оспы. Поэтому
лица с группами крови В и О(Н) легче переносят оспу.
Перенесение
генетич. представлений в область иммунологии позволило сов. учёному В.
П. Эфроимсону сформулировать эволюционно-генетич. концепцию иммуногенеза,
объясняющую внутривидовое антигенное разнообразие и гетерогенность антител
по специфичности. Каждая здоровая зрелая в иммунологич. отношении особь
способна к
иммунному ответу на тканевые антигены особи с др. генотипом. Т. о., тканевая
несовместимость - универсальная биологич. закономерность. Лишь однояйцевые
близнецы и животные одной чистой линии не разделены барьером тканевой
несовместимости, выраженность к-рой зависит от степени несходства генотипов
донора и реципиента. Для успешных пересадок органов и тканей, переливаний
крови и клеток костного мозга очень важно снизить до минимума величину
этого несходства путём подбора совместимого донора. Изучение клеточных
антигенов, их наследования и разнообразия, их обнаружение (типирование)
- это те разделы И., к-рые особенно важны для трансплантологии, трансфузиологии,
иммуногематологии и клинич. иммунологии. См. также Иммунология.
Лит.: Медведев
Н. Н., Линейные мыши, Л., 1964; Xатт Ф., Генетика животных, пер. с англ.,
М., 1969; Эфроимсон В. П., Иммуногенетика, М., 1971; Hildemann W. Н., Immunogenetics,
San Francisco, 1970.
А. Н. Мац,
О. В. Рохлин.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я