Spatné imunitní geny - proc prezijí?

Biologové na univerzite v Utahu objevili nové dukazy, proc lidé, mysi a jiné obratlovce nesou tisíce ruzných genu a vytvárejí hlavní proteiny histokompatibilního komplexu (MHC), prestoze nekteré z techto genu ciní lidi zranitelnými vuci autoimunite nemoci a infekce. Výsledky studie budou publikovány online v týdnu 6. února 2012 v casopise Sborník z Národní akademie ved.
MHC proteiny se nacházejí na povrchu vetsiny bunek u obratlovcu a definují typ tkáne jednotlivce. MHC proteiny kontrolují imunitní systém prostrednictvím rozpoznání "sebe" a "ne-sebe" a spoustejí imunitní odpoved proti cizincum. MHC odmítnou nebo prijmou transplantované orgány, rozpoznají napadení bakterií a hrají roli pri pomoci jednotlivcum, aby cítili kompatibilní kamarády. Bezobratlí nemají MHC.
Profesor biologie a hlavní autor studie Wayne Potts vysvetlil:

"Tato studie vysvetluje, proc existují tolik verzí genu MHC a proc jsou ty, které zpusobují náchylnost k onemocnení, udrzovány a nejsou vylouceny.Jsou zapojeny do nekoncícího závodu ve zbrojení, který je zpusobuje, kdykoli , být dobrý proti nekterým infekcím, ale spatný proti jiným infekcím a autoimunitním chorobám. "

Výzkumníci objevili nové dukazy pro rasové zbrane mezi geny a bakteriemi (antagonistická koevoluce) tím, ze umoznily virum onemocnení rychle postupovat u mysí.
Studie provedl Potts a první autor a bývalý doktorát Jason Kubinak, nyní postdoctorální lékar v patologii. Mezi dalsí výzkumné pracovníky patrí doktorský studijní program biologie James Ruff, biologicka C. Whitney Hyzerová a Patricia Slevová, klinická asistentka patologie. Národní vedecká nadace a Národní institut pro alergii a infekcní nemoci financovali studii.
Vetsina genu u cloveka a jiných obratlovcu má pouze 1 nebo 2 odrudy nebo varianty jediného genu (alely). Prestoze jedinci nesou více nez 12 alel ze 6 lidských MHC genu, odrudy kazdého z 6 lidských genu, které generují MHC proteiny, se pohybují od stovek do 2300 v lidské populaci.
Kubinak vysvetluje:

"Záhada je duvodem, proc existuje mnoho ruzných verzí stejného genu [MHC] v lidské populaci," zejména proto, ze vetsina jedincu nese MHC, které je ciní zranitelnými nekolika patogeny, vcetne malárie, hepatitidy B a C, AIDS jako jsou lupus, roztrousená skleróza, diabetes typu 1, revmatoidní artritida, ankylozující spondylitida a drázdivé strevní onemocnení.

Výzkumníci prisli s tremi teoriemi, proc existuje mnoho genových variant MHC u populací obratlovcu. Podle výzkumníku vsechny tri teorie prispívají k zachování obrovské rozmanitosti MHC:
Drívejsí studie naznacují, ze jedinci a dalsí zvírata jsou pritahováni k vuni mozných kamarádu s MHC, které jsou "cizí" spíse nez "já". Rodice s ruznými variantami MHC produkují deti s více MHC, coz vytvárí silnejsí imunitní systém.
Organizmy s mensím poctem MHC odrud mají slabsí imunitní odpoved nez organismus s více odrudami. V prubehu casu organismy s více MHC pravdepodobne prezijí. Tato teorie vsak nemuze vysvetlit plný rozsah rozmanitosti MHC.
Kubinak vysvetluje:

"Máme organismus a mikroby, které ho napadají, mikroby se vyvíjejí, aby lépe vyuzívaly organismus a organismus vyvíjí lepsí obranu proti infekci." Jednou z teorií, která vysvetluje tuto velkou rozmanitost geny MHC, je to, zachování vetsí rozmanitosti. "

Kubinak vysvetluje:

"Prirozene udrzujete geny, které bojují proti onemocnení. Pomáhají vám prezít, takze se tyto MHC geny stanou castejsími v populaci v prubehu casu, protoze lidé, kterí je nosí, zijí, aby meli potomky."

Patogeny jsou viry, parazity nebo bakterie, které jsou schopné infikovat zvírata. Jakmile je zvíre infikováno, brání se MHC, které identifikují útocníka a aktivují imunitní odpoved na zabíjení cizího patogenu.
Nicméne, nekteré patogeny mutují a vyvíjejí se v prubehu casu, aby se staly méne identifikovatelné pomocí MHC, a tak se vyhnula imunitní odpovedi, umoznující patogeny prosperovat. MHC neschopné bojovat s bakteriemi se stávají méne rozsírenými, nebot nyní predurcují osoby, které je prenásejí, aby se zhorsily a potenciálne zemrely. Vedci verili, ze takové geny MHC zranitelnosti na chorobách by nakonec mely vymizet z lidské populace, avsak obecne ne.
Ackoli nekteré z techto MHC zmizely, jiné ne. To je zpusobeno dvema duvody:

• Nekteré vzácné MHC mohou produkovat úcinnou imunitní odpoved proti ruzným mikroorganizmum.
• Nekteré vzácné MHC znovu získají schopnost identifikovat a bojovat se stejným klícíkem, který je predtím porazil (poté, co se klící opet premení), protoze uz nejsou cílenými vyvíjejícími se mikroby.

Ve studii skupina zkoumala 60 geneticky identických mysí. Vedci rozdelili mysi do trí skupin, z nichz kazdá mela odlisnou radu genu MHC - b, d a k.
Vedci infikovali dve mysi z kazdého ze trí typu MHC s virem mysí leukémie s názvem Friend virus. Príbuzný virus byl pestován v tkánové kulture. Rychle se rozvíjející virus narustá uvnitr mysí po dobu 12 dnu, útocí, replikuje a zvetsuje se v játrech a slezine. Vedci shromázdili cástice viru do sleziny a zmerily závaznost onemocnení zvázením zvetsené sleziny.

Vedci pak infikovali dalsí tri páry mysí se stejnými typy MHC (b, d, a k) z viru odebraného z prvních trí páru mysí.Tým tento proces zopakoval, dokud nebylo nakazeno 10 páru mysí v kazdém typu MHC, címz se virus dostal do pohybu.
Vedci prokázali, ze mohou dostat virus Friend, aby se prizpusobil, a proto se vyhnout variantám MHC (b, d nebo k) v mysích bunkách, které napadl.
Následne tým prokázal, ze virus se upravuje pouze na urcité MHC proteiny. Napríklad viry, které byly upraveny mysím mysím mysím proteinem MHC typu b, byly jeste úcinne napadeny u mysí, které mely MHC typu d a k.
Biologové dále prokázali, ze vhodnost patogenu (merená poctem virových cástic ve slezine) byla spojena s virulencí patogenu (mereno rozsírením sleziny a tím i hmotností). Takze virus, který se vyhnul typu MHC typu b, udelal mysi s touto MHC jeste nemocnejsí.
Potts vysvetluje:
"Spolecne experimenty demonstrují první krok antagonistického koevolucního tance mezi virem a genem MHC."
Následující nálezy mají nekteré dulezité dusledky, ríká Potts:

• Ohrozené druhy mají méne genetické rozmanitosti, coz je ciní náchylnejsími na bakterie, protoze jejich populace jsou snízeny. Podle Potts by bylo zádoucí, aby se ochranné MHC vrátily zpet do ohrozených druhu, aby se zvýsila jejich obranná nákaza.
• Hlavním duvodem, proc jsou lidské nemoci stále více rezistentní vuci antibiotikum, je to, ze antibiotika jsou pouzívána ke zvýsení produktivity u stád dojnic a jiných hospodárských zvírat. Genetická rozmanitost u hospodárských zvírat vcetne jejich MHC byla snízena, aby se uskutecnilo selektivní chov pro produkci více mléka a hovezího masa. Takze chov více MHC zpet do stád muze zvýsit jejich odolnost vuci chorobám, a proto snízit potrebu antibiotik.
• U jedincu a jiných organismu je dulezitá genetická variace MHC pro prevenci vývoje a sírení vznikajících onemocnení. Potts a jeho tým vyvinuli vznikající onemocnení tím, ze se virus vyvinul u mysí. "Je to model, který identifikuje, co se mení ve virech, aby se staly vírulentnejsími a tím i nove se objevujícími onemocneními."

Napsal Grace Rattue