От чего зависит иммунитет
Жизненный опыт определяет состояние нашего иммунитета едва ли не в большей степени, чем наследственность.
Хотя гены в очень, очень большой степени определяют наш облик, не стоит думать, что все признаки человека, от молекулярных до психологических, могут быть сведены к геному. Человек, как и вообще любой живой организм, всю жизнь взаимодействует с окружающей средой, и такое взаимодействие не проходит бесследно. И тут возникает один из самых сложных вопросов в биологии: в какой мере признак определяется наследственностью, а в какой – воспитанием, жизненным опытом и т.д?
Самые бурные споры на эту тему можно встретить там, где речь заходит о мозге и психологии. Но, к примеру, с иммунитетом тоже не вполне ясно, где заканчиваются гены и где начинается «жизненный опыт». С одной стороны, при производстве антител иммунные клетки используют удивительный молекулярный механизм так называемой V(D)J-рекомбинации. Антитела узнают чужеродные молекулы, однако таких молекул существует великое множество, да и невозможно предсказать, с какими инфекциями столкнётся организм. Так что, создавая антитела, В-клетка перетасовывает фрагменты ДНК, кодирующих ту часть иммуноглобулина, которая отвечает за распознавание антигена. В результате получается много антител, среди которых уже можно выбрать нужное. (Такую же перетасовку генов выполняют Т-клетки при создании рецептора, предназначенного для распознавания антигенов.) То есть конструкцию антител гены определяют лишь до некоторой степени. Кроме того, не будем забывать про приобретённый иммунитет, обеспечивающий защиту от болезней, которыми переболели мы – именно мы, а не наши родители.
Однако синтез иммуноглобулинов – лишь часть иммунной системы. Можно представить себе, например, что при правильно сконструированном антителе его вырабатывается слишком мало, что иммунные клетки не очень активны, слабо реагируют на присутствие инфекции. Вообще же у людей можно найти огромный набор различий по иммунитету (учитывая, сколько всевозможных клеток и молекул составляют иммунную систему), и до недавнего времени считалось, что такие отличия обусловлены преимущественно генетическими причинами. Но вот исследователи из Стэнфорда (США) попытались отделить наследуемую часть иммунитета от благоприобретённой, и в итоге пришли к выводу, что работа иммунитета большей частью определяется именно внешней средой, пресловутым жизненным опытом, нежели наследственностью.
Марк Дэвис (Mark Davis) и его коллеги использовали обычный метод, позволяющий разделить наследуемую долю признака от благоприобретённой – они сравнили состояние иммунитета у однояйцевых близнецов. Как известно, в этом случае оба индивидуума обладают идентичными геномами. Хотя при развитии организма в ДНК появляются ошибки, связанные с работой молекулярного «копировального аппарата», всё же считается, что сходство в генах между однояйцевыми близнецами почти 100-процентное. То есть все отличия, которые можно найти между ними по тому или иному признаку, будут обусловлены влиянием среды. Кроме того, в исследовании использовали также данные по двуяйцевым близнецам, которые получились при одновременном оплодотворении двух разных яйцеклеток. Генетически двуяйцевые близнецы похожи друг на друга не более, чем обычные братья и сёстры. Однако благодаря тому, что они в одно и то же время находились в материнской утробе, вместе росли и вместе воспитывались, они представляют определённый интерес для генетиков.
Для исследования отобрали 78 пар однояйцевых и 27 пар двуяйцевых близнецов, у которых трижды брали кровь на анализ, их иммунитет оценивали более чем по двумстам параметрам (среди них были и число различных клеток, и активность иммунных белков цитокинов, и многие другие). В статье в Cell авторы пишут, что в 3/4 случаев ненаследственное влияние на иммунитет перекрывало наследственное. То есть прививки, сделанные в прошлом, микробы и токсины, с которыми приходилось когда-то бороться, рацион питания, и даже то, насколько человек следил за зубами – всё это определяло состояние иммунной системы в гораздо большей степени, чем гены. Причём определяющее влияние среды особенно сильно было заметно у людей старше 60 лет, самое же большое сходство было у тех близнецов, которым было меньше 20 лет. Что понятно: с возрастом у иммунитета накапливается свой собственный, уникальный опыт.
Например, отличия проявлялись в реакции на вакцину против гриппа: количество антител в ответ на неё у однояйцевых близнецов могло очень сильно отличаться, хотя генетически, напомним, они были идентичны. Ранее считалось, что ответ на прививку зависит почти исключительно от генов, однако наблюдения здесь велись в основном за маленькими детьми, у которых влияние внешней среды в иммунитете ещё не успело проявиться. Причём иногда достаточно большие комплексные отличия в иммунитете могли развиться из-за одного единственного параметра: например, из-за присутствия цитомегаловируса у одного из близнецов.
Конечно, этот вирус вызывает серьёзные нарушения в организме, в том числе, и в иммунитете, но, с другой стороны, в нас живёт множество симбиотических бактерий, которым приходится договариваться с иммунной системой о сотрудничестве. Поскольку бактерии у разных людей могут отличаться, то и иммунные настройки под микрофлору будут разные. Здесь нет ничего удивительного, однако никто не ожидал, что внешние (ненаследственные) факторы могут оказывать настолько сильное влияние на состояние иммунитета. И, конечно же, обе группы факторов взаимосвязаны, что дополнительно усложняет индивидуальный иммунный портрет.
Конечно, ещё предстоит выяснить, что за молекулярные, клеточные, физиологические механизмы опосредуют внешнее влияние на иммунную систему. Вполне возможно, что и тут не обходится без эпигенетических ухищрений, которые позволяют довольно сильно корректировать наследственную программу, записанную в генах. Но, так или иначе, если вы захотите узнать, каких болезней следует вам опасаться и чего вам ждать от собственного иммунитета, вряд ли стоит полагаться на один лишь генетический анализ – необходимо добавить к нему ещё и полную медицинскую историю.
22 января 2015
Статьи по теме:
