Лекция-19 генетический контроль иммунного ответа
Иммунный ответ, или иммунологическая реактивность, — высокоспецифическая форма реакции организма на чужеродные вещества (антигены). При иммунном ответе происходят распознавание чужеродного агента и его элиминация. При введении антигена возникает первичный иммунный ответ — приблизительно через 2 дня в крови образуются антитела, титр которых возрастает, достигает максимума (к 4—6-му дню), а затем падает. Вторичный иммунный ответ возникает на повторное введение того же антигена и характеризуется более высоким и быстрым нарастанием титра антител. Подобная реакция более усиленного образования антител на повторное введение антигена, как вы знаете, называется иммунологической памятью, обусловлена наличием клеток иммунологической памяти и может сохраняться в течение многих месяцев и даже лет. Иммунный ответ зависит от генотипа организма.
Иммунный ответ на инфекцию в общем виде показан на рисунке 53. Сначала антиген захватывается (I) представляющей клеткой (макрофагом). Внутри макрофага антиген перерабатывается (процессинг антигена) и попадает на его поверхность (2). Антиген на поверхности макрофага узнает активированный Т-хелпер (3). Т-супрессоры при иммунном ответе взаимодействуют с Т-хелперами и В-лимфоцитами. Т-хелпер активирует В-лимфоцит, на поверхности которого находится процессирован-ный антиген (4). В-лимфоциты на своей поверхности имеют ре-депторы-иммуноглобулины, которыми они узнают и связывают циркулирующий в организме антиген (5). Активированные В-лимфоциты пролиферируют и превращаются в клон плазматических клеток (б), а некоторые из их потомков становятся клетками памяти (7), обеспечивающими быстрый ответ на инфекцию в будущем. Клон плазматических клеток продуцирует антитела, которые связываются с антигеном, маркируют его (8), антигены узнаются и уничтожаются макрофагами (9).
При вирусной инфекции ДНК или РНК вируса попадает в клетку, а вирусные белки остаются на клеточной
Мембране (рис. 54). Цитотоксические Т-клетки (Т-киллеры) своими рецепторами специфически узнают вирусные антигены только в комбинации с белком -главного комплекса гйстосовместимости (МНС) класса I, которые имеются почти на всех клетках организма. МНС класса I определяют иммунологическую индивидуальность клетки. В отличие от антител Т-рецепторы не узнают и не связывают антиген, если тот не находится вместе с белком МНС. После узнавания антигенов цитотоксические Т-клетки убивают зараженные вирусом клетки.
Мутации любых локусов, обусловливающие разные звенья иммунной системы организма, в той или иной степени влияют на иммунный ответ. У кроликов, свиней, птицы, мышей и т. д. обнаружены индивидуальные и межлинейные различия по силе иммунного ответа.
Рис. 53. Иммунный стает на инфекцию (по Тонегма, 1985)
Гены иммунного ответа (Ir-гены). При иммунизации инбред-ных мышей различными антигенами выявлены линии с сильным и слабым иммунным ответом. Гены, кодирующие иммунный ответ,«15ыли названы генами иммунного ответа (immune response).
Рас. 54. Ответ на вирусную инфекцию (по Тонегава, 1985)
Высота иммунного ответа детерминирована многими генами иммунного ответа, обозначаемыми 1г-1, 1г-2 и т. д. У мышей известно более 20 Ir-генов. Iг-гены контролируют ответ на тимусза-висимые. антигены и реализуют свое действие на уровне Т-лимфо-цитов. Контроль иммунного ответа осуществляется 1г-генами путем контроля синтеза la-белков (продукты генов 1-района МНС). Эти белки на мембране макрофага вступают в ассоциацию с молекулами процессированного (переработанного в макрофаге) антигена.
В I-районе главного комплекса гистосовместимости мышей Н-2 существует три локуса Ir (Ir-1A, Ir-1B, Ir-lC). Кроме того, известны Ir-гены, расположенные вне Н-2 комплекса. Это локу-сы Ir-2, Ir-4, а также локус Ir, сцепленный с полом. Общее количество Ir-генов неизвестно. Ir-гены контролируют также - клеточные реакции иммунитета. Во многих случаях иммунный ответ против антигенов наследуется полигенно.
Иммунизация свиней различными антигенами позволила также открыть гены иммунного ответа, которые имеют сходство с Ir-генами мышей. Иммунный ответ носит количественный характер, а Ir-гены сцеплены с главным комплексом гистосовместимости свиней SLA.
Межлинейные и межпородные различия антителогенеза. Путем ', селекции можно усилить иммунный ответ на различные антиге-йньг. При иммунизации лептоспирами мышей 12 инбредных Ж Линий и сублиний установлено, что титры антител у особей ^Некоторых линий были в 2 раза выше, чем у других. При скрещивании контрастных линий обнаружено доминирование высокого иммунного ответа. Анализирующее скрещивание дало возможность сделать заключение о детерминации иммунного ответа более чем одной парой генов.
Обнаружены различия в титрах антител поросят разных Пород, вакцинированных модифицированной живой вирус-вак-ЦИной против псевдобешенства (табл. 36).
Порода | Число поросят | Ig2 титра антител |
Йоркширская Гемпширская Дюрок Ландрас | 96 75 132 152 | 4,29 ± 0,12 4,10 ± 0,25 3,64 ±0,11 3,46 ± 0,13 |
К. В. Жучаев и С. П. Князев (1990—1993) установили у свиней значительную внутрипопуляционную дифференциацию по гуморальному иммунному ответу на сальмонеллы и эритроциты барана, по клеточной реакции на фитогемагглютинин: группы потомков разных хряков-производителей различались на 25—40 %.
Установлено, что у монозиготных двоен крупного рогатого скота наблюдается большее сходство в иммунном ответе на ряд антигенов, чем у дизиготных двоен.
Биози с соавт. (1973) в результате отбора инбредных мышей одной линии по высоте иммунного ответа на эритроциты барана в девятом поколении добились 30-кратных различий по титру антител между высоко- и низкореагирующими группами. Биози также проводил селекцию в течение 20 поколений и создал две линии мышей (АВ/А и AB/L), которые имели 200-кратные различия по титру антител против эритроцитов барана (1:10 000 и 1:40). Животные этих линий различались по высоте иммунного ответа ко многим, но не ко всем антигенам. Иммунологическая реактивность на некоторые антигены у животных этих линий оказалась одинаковой.
На основании вышесказанного можно сделать важный для селекционера вывод о том, что общей высокой иммунологической реактивности нет, а имеется конкретный иммунный ответ (Петров, 1983). Поэтому невозможно создать линии и породы животных, которые были бы в одинаковой мере резистентны ко всем болезням.
Очень важно для селекции то, что генетические различия между высокореагирующими и низкореагирующими особями на какие-то антигены сохраняются не только в течение жизни организмов, но даже после воздействия ионизирующей радиации — сильного иммунодепрессивного фактора. Так, воздействие сублетальных доз у-лучей на мышей, различающихся в 20 раз но продукции антител к лептоспирам, приводит к снижению титра антител в этих группах, но межлинейные различия сохраняются.
Можно сделать некоторые обобщения в отношении генов иммунного ответа:
1) Ir-гены определяют количество синтезируемых антител против определенных антигенов;
многие Ir-гены связаны с генами главного комплекса гис- тосовместимости и отвечают за кооперацию Т- и В-лимфоцитов;
Ir-гены не сцеплены с локусами, кодирующими иммуног лобулины;
Ir-гены высокоспецифичны. У организмов с одним и тем же генотипом может быть высокий иммунный ответ против одного антигена и низкий — против другого. Не обнаружены гаплотипы, определяющие общую высокую или низкую иммуно логическую реактивность;
генетически обусловленные различия в высоте иммунного ответа сохраняются в разные возрастные периоды;
между генами, контролирующими высокий или низкий иммунный ответ против различных антигенов, в основном не существует никакой связи;
эффект генов, отвечающих за иммунологическую реактив ность, реализуется на уровне популяции лимфоидных клеток.
Теории иммунитета. В регуляции иммунитета на внутриклеточном уровне принимают участие Ir-гены. На межклеточном уровне в регуляции участвуют различные вещества, выделяемые Т-лимфоцитами и в меньшей мере В-лимфоцитами. Антитела также выполняют регуляторные функции. На уровне организма регуляция осуществляется нейрогуморальной системой.
Из многих теорий иммунитета наибольшее признание получила клонально-селекционная теория Ф. Бернета (1959). Она основана на четырех основных принципах: 1) в организме имеется большое число лимфоидных клеток; 2) популяция Лимфоидных клеток гетерогенна, и в результате интенсивного деления клеток образуется большое число клонов (популяция клеток, происходящая от одного предшественника); 3) небольшое количество антигена стимулирует клон клеток к размножению; 4) большое количество антигена элиминирует соответствующий клон. Согласно этой теории антиген, взаимодействуя с рецептором клетки (В-клетки), вызывает ее интенсивную пролиферацию (деление), в результате чего образуется клон, синтезирующий антитела одной специфичности. Все клетки клона имеют один и тот же генотип. При соматических мутациях одного клона могут возникать новые клоны (рис. 55).
Рис. 55. Клон В-клеток (/) а новый
клон клеток, возникший в результате
мутации (2)
Сетевую теорию регуляции иммунитета предложил Н. Ерне (1974). Согласно этой теории антитела не только узнают антиген, но и сами являются антигенами. Такая ситуация возникает потому, что в период диф-ференцировки организм с антителами не встречался, поэтому они выступают в роли антигена, на который вырабатываются антиантитела. Полагают, что антигенные детерминанты антител (идио-типы) — важный фактор регуляции системы иммунитета. Во время иммунологической реакции повышение концентрации идиотипов стимулирует антиидиотипическую активность. Анти-идиотипические реакции осуществляют ауторегуляцию иммунного ответа.
Нарушение регуляции иммунного ответа приводит ко многим болезням, и прежде всего аллергическим, предрасположенность к которым зависит и от генотипа организма.
- Лекция-1
- Глава 1 предмет, методы и значение генетики
- Лекция-2
- Цитологические
- Основы наследственности.
- План: Роль ядра и цитоплазмы в наследственности
- Роль ядра и цитоплазмы в наследственности
- Морфологическое строение хромосом
- Лекция-3 кариотип и его видовые особенности
- 1. Диплоидные наборы хромосом у сельскохозяйственных и некоторых видов домашних, прирученных и лабораторных животных
- Гаметогенез и мейоз
- Лекция-4 закономерности наследования признаков при половом размножении
- Особенности гибридологического метода менделя
- Закон единообразия гибридов первого поколения
- Закон расщепления
- Лекция-5 аллели. Множественный аллелизм
- Анализирующее скрещивание. Правило чистоты гамет
- Отклонения от ожидаемого расщепления, связанные с характером доминирования признака и летальными генами
- Лекция-6 закон независимого наследования признаков.
- 2. Вывод формулы расщепления по генотипу при дигибридном
- Полигибридное скрещивание
- 3. Количество фенотипов и генотипов в f2 при скрещивании родителей,
- Лекция-7 хромосомная теория наследственности
- Полное сцепление
- Неполное сцепление
- Лекция-8 соматический (митотический) кроссинговер.
- Карты хромосом
- Лекция-9 генетика пола.
- 5. Зависимость пола дрозофилы от отношения числа х-хромосом к числу наборов аутосом (Бриджес, 1932)
- 6. Нарушения в системе половых хромосом и их фенотипическое проявление
- Наследование признаков, ограниченных полом
- Проблема регуляции пола
- Лекция-11 молекулярные основы наследственности.
- Доказательства роли днк в наследственности
- Биологическая роль нуклеиновых кислот
- Химический состав и структура нуклеиновых кислот.
- Генетический код
- Лекция-13 генетика микроорганизмов.
- Строение и размножение бактерий
- Строение и размножение вирусов
- Взаимодействие фага с бактериальной клеткой
- Понятие о генотипе и фенотипе микроорганизмов
- Конъюгация
- Трансдукция
- Трансформация
- Лекция-14
- Генная инженерия
- Клеточная инженерия
- Гибридомная технология получения моноклональных антител
- Лекция-15 эмбриогенетическая инженерия.
- Клонирование эмбрионов млекопитающих
- Химерные животные
- Трансгенные животные
- Лекция-30
- Изменчивость и методы ее изучения
- Виды изменчивости
- Методы изучения изменчивости
- Вариационный ряд и его построение
- 9. Распределение сухостойных хорош черно-пестрой породы
- Статистические показатели для характеристики совокупности
- 10. Определение основных статистических величин способом
- Вычисление статистических показателей для малых выборок
- 12. Статистические показатели суммарного эффекта фагоцитоза
- Оценка достоверности разности между средними арифметическими двух выборочных совокупностей
- Типы распределения
- Пуассона
- Критерий хи-квадрат (х2)
- 16. Соответствие фактического распределения семейств теоретически ожидаемому (биномиальному)
- 18. Стандартные значения критерия %
- Изучение связи между признаками
- 20. Определение г для малых выборок
- Дисперсионный анализ
- Лекция-16 мутационная изменчивость.
- Классификация мутаций
- Хромосомные мутации
- Механизм образования числовых и структурных аномалий кариотипа
- Генные мутации
- Лекция-17 индуцированный мутагенез.
- Генетические последствия загрязнения окружающей среды и защита животных от мутагенов
- Антимутагены
- Лекция-18
- Раскрытие сложной структуры гена
- Влияние генов на развитие признаков
- Дифференциальная активность генов на разных этапах онтогенеза
- Взаимодействие ядра и цитоплазмы в развитии
- Регуляция синтеза иРнк и белка
- Влияние среды на развитие признаков
- Генетика популяций
- Популяция и «чистая линия»
- Структура свободно размножающейся популяции. Закон харди - вайнберга
- Основные факторы генетической эволюции в популяциях
- Влияние инбридинга на выщепление рецессивных летальных и полулетальных генов
- 31. Формы уродств в потомстве быка Бурхана 6083
- Генетический груз в популяциях животных
- Генетическая адаптация и генетический гомеостаз популяций
- Генетические основы гетерозиса
- Лекция-20
- Глава 13 группы крови и биохимический полиморфизм
- 32. Системы генетических групп крови
- Наследование групп крови
- 33. Уточнение отцовства по группам крови
- Биохимический полиморфизм
- 34. Некоторые биохимические полиморфные системы
- Лекция-18
- Генетические основы иммунитета
- Структура иммуноглобулинов
- Генетика иммуноглобулинов
- Лекция-19 генетический контроль иммунного ответа
- Главный комплекс гистосовмести мости (мнс)
- Связь мне и других антигенов гистосовместимости с болезнями
- 38. Взаимосвязь аллелей комплекса в с заболеваемостью кур md, % (по Hansen и др.)
- Первичные (врожденные) дефекты иммунной системы
- Лекция-24
- Генетические аномалии у сельскохозяйственных животных
- Генетические аномалии
- Наследственно-средовые аномалии
- Генетический анализ в изучении этиологии врожденных аномалий
- Простой аутосомный рецессивный тип наследования
- Лекция-25 аутосомный доминантный тип наследования
- Сцепленный с х-хромосомой тип наследования
- 42. Сцепленный с х-хромосомой тип наследования
- Мультифакториальное наследование
- Аномалии у сельскохозяйственных животных, обусловленные мутациями генов
- 43. Список генетически обусловленных аномалий у крупного рогатого скота
- 46. Список генетически обусловленных аномалий у овец
- 47. Наследственные дефекты, встречающиеся
- Распространение аномалий хромосом в популяциях животных
- Числовые и структурные мутации кариотипа и фенотипические аномалии животных
- 48. Типы центрических слияний (транслокаций)
- 50. Продолжительность сервис-периода
- 52. Срввнение снижения воспроизводительной способности
- 54. Хромосомные аберрации в разных линиях кур (по Блому, 1974)
- Лекция-26
- Глава 16 болезни с наследственной предрасположенностью
- Генетическая устойчивость и восприимчивость к бактериальным болезням
- Генетическая устойчивость и восприимчивость к гельминтозам
- Генетическая устойчивость и восприимчивость к протозоозам
- Генетическая устойчивость и восприимчивость к клещам
- Генетическая обусловленность респираторных болезней
- Лекция-27 генетическая обусловленность болезней желудочно-кишечного тракта
- Болезни обмена веществ
- Роль наследственности в предрасположенности животных к болезням конечностей
- 74. Чвстотв болезней и деформация копыт у коров различного происхождения, % (по Косолвпикову)
- Роль наследственности в предрасположенности к бесплодию
- Роль наследственности в предрасположенности к стрессу
- Влияние факторов среды на устойчивость к болезням
- Лекция-28
- Учет врожденных аномалий и болезней. Методы генетического анализа
- Повышение наследственной устойчивости животных к болезням
- Оценка генофонда пород
- Наследуемость и повторяемость устойчивости к заболеваниям
- 80. Коэффициент наследуемости устойчивости (%) к некоторым болезням
- Массовый отбор на резистентность
- Комплексная оценка генофонда семейств, линий и потомства производителей
- Лекция-29 показатели отбора при селекции на устойчивость к болезням
- Селекция животных на устойчивость к болезням
- Непрямая селекция на резистентность
- Импульсно-циклический способ разведения по линиям
- Мероприятия по повышению устойчивости к болезням
- Словарь терминов
- Глава 2. Цитологические осоты наследственности. А. И. Жмгачев 9
- Глава 4. Хромосомная теория наследственности. Г. А. Назарова 51
- Глава 6. Молекулярные основы наследственности. Г. А. Назарова .... 74
- Глава 7. Генетика микроорганизмов. Г. А. Назарова 91
- Глава 8. Биотехнология. Г. А. Назарова, в. Л. Петухов 103
- Глава 11. Генетические основы онтогенеза. Г. А. Назарова 178
- Глава 12. Генетика популяций. А. И. Жнгачев 196
- Глава 14. Генетические основы иммунитета. В. Л. Лопухов 228