CC BY
76
чужеродного белка, и соответственно, вероятность иммунного отторжения организмом человека существенно снижается. Это в основном снимает проблему развития иммунного ответа на введение антител больному с терапевтическими или диагностическими целями.
Наряду с полноразмерными химерными и гуманизированными антителами, методами генной инженерии возможно получать так называемые одноцепочечные антитела, состоящие только из вариабельного фрагмента иммуноглобулина, т.е. из вариабельных доменов легких и тяжелых цепей иммуноглобулина, ковалентно связанных гибким пептидным линкером. Одноцепочечные антитела представляют собой минимальный фрагмент молекулы иммуноглобулина, который обладает хорошей антигенсвязывающей активностью.
Проводятся исследования по созданию в перспективе полностью человеческих рекомбинантных антител путем объединения вариабельных доменов антител человека, обладающих целевой активностью, с константными доменами иммуноглобулинов человека нужного изотипа. Главной стадией в создании полноразмерных человеческих антител является получение вариабельных доменов, отвечающих за специфичность антитела, его аффинность и биологические свойства [2].
Препараты на основе МКА получают все большее распространение в иммунодиагностике и, можно сказать, становятся незаменимыми в терапии злокачественных заболеваний, так как они являются эффективным средством терапии и обладают гораздо меньшей токсичности, чем другие формы терапии злокачественных заболеваний. Можно предположить, что разработка иммунопрепаратов на основе МКА будет продолжать активно развиваться, и объем мирового рынка будет расти.
Литература
1. МР 3.3.2.2359-08 Медицинские иммунобиологические препараты. Организация производства и контроль качества моноклональных антител
2. Алмагамбетов, К. Х. Биотехнология / К. Х. Алмагамбетов. - Астана. - 2011. - 270 с.
3. Глик, Б. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Пер. с англ. / Б. Глик., Дж. Пастернак. - М.: Мир. -2002. - 589 с.
4. Обзор рынка биотехнологий в России и оценка перспектив его развития [Электронный ресурс] URL:
http://www.rusventure.ru/ru/programm/analytics/docs/20141020_Russia%20Biotechnology%20Market_fm.pdf (дата обращения
28.06.2015)
5. Примроуз, С. Геномика. Роль в медицине / С. Примроуз, Р. Тваймен ; пер. с англ. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. -2008. - 277 с.
6. Черенков, В. Г. Клиническая онкология: учеб. пособие / В. Г. Черенкв. - 3-е изд., испр. и доп. - М.: МК. - 2010. - 434 с.
References
1. MR 3.3.2.2359-08 Medicinskie immunobiologicheskie preparaty. Organizacija proizvodstva i kontrol' kachestva monoklonal'nyh antitel
2. Almagambetov, K. H. Biotehnologija / K. H. Almagambetov. - Astana. - 2011. - 270 s.
3. Glik, B. Molekuljarnaja biotehnologija. Principy i primenenie. Per. s angl. / B. Glik., Dzh. Pasternak. - M.: Mir. - 2002. - 589 s.
4. Obzor rynka biotehnologij v Rossii i ocenka perspektiv ego razvitija [Jelektronnyj resurs] URL:
http://www.rusventure.ru/ru/programm/analytics/docs/20141020_Russia%20Biotechnology%20Market_fin.pdf (data obrashhenija
28.06.2015)
5. Primrouz, S. Genomika. Rol' v medicine / S. Primrouz, R. Tvajmen ; per. s angl. - M.: BINOM. Laboratorija znanij. - 2008. -277 s.
6. Cherenkov, V. G. Klinicheskaja onkologija: ucheb. posobie / V. G. Cherenkv. - 3-e izd., ispr. i dop. - M.: MK. - 2010. - 434 s.
Троценко А.А.
Кандидат биологических наук,
Мурманский филиал Санкт-Петербургского университета государственной противопожарной службы Министерства по чрезвычайным ситуациям
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ИММУНИТЕТА НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ЧЕЛОВЕКА
Аннотация
В статье рассмотрены аспекты формирования иммунитета в различные периоды жизненного цикла человека. В зависимости от стадии жизненного цикла происходит перераспределение энергии, выделяемой организмом на различные физиологические функции - поддержание метаболизма, рост, размножение, защиту и репарацию.
Ключевые слова: жизненный цикл, иммунитет.
Trotsenko A.A.
PhD in Biology,
Murmansk Branch of Saint-Petersburg University of State Fire Service of The Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters PECULIARITIES OF IMMUNITY FORMATION AT DIFFERENT STAGES OF HUMAN LIFE-CYCLE
Abstract
This article considers the aspects of immunity formation at different stages of human life-cycle. The energy, produced by a human organism for various physiological functions, namely metabolism maintenance, growth, reproduction, protection, reparation is redistributed in accordance with the life-cycle stage.
Keywords: life-cycle, immunity.
В последнее время актуальны исследования, посвящённые изучению влияния различных факторов на иммунную систему в течение всего жизненного цикла человека, т.е. в процессе онтогенеза. Жизненный цикл человека включает в себя несколько периодов: эмбриогенез, постнатальный период (младенчество, ювенильный период), детство (младший и средний школьный возраст), пубертатный период (подростковый возраст, период полового созревания), репродуктивный период, старение. В зависимости от стадии жизненного цикла происходит перераспределение энергии, выделяемой организмом на различные физиологические функции - поддержание метаболизма, рост, размножение, защиту и репарацию. Поскольку ресурсы организма ограничены, то энергия может быть потрачена, например, либо на рост, либо на размножение, либо на то и другое, но в определенной пропорции. Такие «конкурентные» отношения получили название трэйдофа (от англ. trade-off - «взаимные уступки», «компромисс»). Функциональный баланс может быть заложен генетически или может быть результатом случайной адаптации к экологическим условиям в течение жизни индивидуума.
Защищая организм от инфекционных заболеваний и новообразований в течение жизни, иммунная система выступает основной причиной выживания, а, соответственно, влияет на ход процесса эволюции. Иммунная система призвана также осуществлять контроль над постоянством внутренней среды организма - гомеостазом.
40
В постнатальном периоде наблюдается активизация специфического иммунитета, что связано с удалением антигенов, переданных трансплацентарно от матери, и с новыми экологическими условиями после рождения. Этим объясняют восприимчивость к респираторными инфекциям детей раннего возраста [1].
Итак, специфические реакции активизируются преимущественно при образовании или проникновении в организм антигенов. В остальные периоды жизненного цикла энергетические затраты на эти функции невелики. Неспецифические же иммунные функции являются очень затратными и потребляют большое количество ресурсов для поддержания нормальной жизнедеятельности в течение всего онтогенеза. Неспецифические реакции плода и новорожденного существенно отличаются от иммунного ответа организма ребенка старшего возраста или взрослого человека как в качественном, так и в количественном отношении. Например, фагоцитарная активность клеток крови, как один из показателей неспецифического иммунитета, у здорового человека - величина сравнительно постоянная. У детей в возрасте до года фагоцитарная активность повышена, а у лиц пожилого возраста понижена. У детей старших возрастных групп фагоцитарная активность существенно не отличается от таковой у взрослых [2, 3].
Энергетические ресурсы индивидуумов, живущих в среде с большим количеством патогенной микрофлоры, могут преимущественно затрачиваться на защиту против этих болезнетворных микроорганизмов. Наиболее чувствителен к патогенной микрофлоре организм в ранний постнатальный период (в младенчестве) и в пубертатный период, при этом энергетические затраты в большей степени сконцентрированы на активизации специфических иммунных ответов и на поэтапном формировании неспецифического иммунитета (анатомо-физиологического барьера, неспецифических реакций крови и др.).
Эумикробиозы всех полостей, слизистых оболочек, покровных тканей организма формируются в соответствии с индивидуальным развитием человека и иммунотропными экофакторами. Чем моложе ребенок, тем более чувствителен его организм к патогенным факторам внешней среды. Есть мнение, что в раннем постнатальном и пубертатном периодах наблюдается органная и внутрисистемная гетерохрония развития и как следствие - неравномерность развития адаптационных процессов [4]. В эти периоды активизируются специфические реакции крови, в то время как показатели неспецифического иммунитета формируются уже в процессе взросления. Высокий уровень инфекционных заболеваний в младенчестве влияет в дальнейшем на реакции специфического иммунитета при вакцинации в подростковом возрасте. Поэтому и в раннем постнатальном, и в пубертатном периодах жизненного цикла организм чувствителен к патогенной микрофлоре из - за уменьшения энергозатрат на функционирование анатомо-физиологического барьера.
Адаптация организма к факторам окружающей среды сопровождается изменениями неспецифических функций крови и имеет огромное значение как для плода, так и для детей первых дней и месяцев жизни. Поэтому формирование неспецифического иммунитета в эти периоды жизненного цикла более энергетически затратно. В процессе эволюции неспецифические реакции крови значительно усложнились и усовершенствовались. Гемопоэз у детей имеет выраженную склонность к процессам регенерации. У здорового ребенка состав крови постоянен за счет четкой координации процессов кроветворения и кроверазрушения. Лейкоцитарная ткань представляет собой генетически и функционально обособленную систему, тесно связанную с другими тканями организма и выполняющую различные физиологические функции. Материальным субстратом ее являются лейкоциты, которые в зависимости от вида обладают различным строением, химическим составом и ферментативной активностью, обусловленными различием в их происхождении и функциях. Например, количество нейтрофильных лейкоцитов достигает максимума у детей в первые дни жизни, а к 13-15 годам достигает значений взрослого. Свидетельств о половых различиях в количестве нейтрофилов крови нет [3].
Важно отметить онтогенетические особенности биохимических показателей крови. Итак, любая из защитных реакций организма, будь то участие клеток в процессе фагоцитоза, морфологическая перестройка органов лимфатической системы для участия их в иммунологическом процессе или ответная реакция на вирусное заболевание, сопровождается расходом энергии -гликогена. Лимфоциты крови детей богаче гликогеном, в них выше активность ферментов окислительного обмена, чем в лимфоцитах взрослых. Цитотоксическое действие лимфоцитов как участников клеточного иммунитета слабее выражено у новорожденных детей, чем у взрослых. У грудных детей активность, например, щелочной фосфатазы в нейтрофильных лейкоцитах, наоборот, высокая, что объясняется интенсивным ростом организма; однако, в пубертатный период уровень фермента снижается и достигает уровня взрослых. Повышение фермента отмечается при бактериальных воспалениях, интоксикациях, обострении хронической инфекции, ожогах. Щелочная фосфатаза по сравнению с другими гематологическими показателями (эритроциты, лейкоциты, лейкоформула и др.) является более чувствительной к изменениям гомеостаза. Также особенности функциональной (биохимической) активности лейкоцитов объясняются высокой чувствительностью системы крови к влиянию гормонов в пубертатный период [3].
Экологические, социально - экономические и другие факторы способны нарушить процессы перераспределения энергии между иммунными функциями организма. При исследованиях изменений иммунного статуса человека учитывается вклад в эти изменения не только наследственных, экологических и онтогенетических факторов, но и влияние стресса и социально -экономических факторов.
Синергическое влияние недоедания на рост и развитие ребенка хорошо изучено, однако мало данных о роли иммунной системы в этом процессе как посредника. Условия питания в раннем возрасте могут влиять на организацию важных специфических иммунных процессов и клеточного иммунитета. Иммунная функция нуждается в большом количестве ресурсов, но ограничение поступления ресурсов может нарушить функционирование других систем. Клеточный иммунитет и анатомо-физиологический барьер чувствительны к нехватке питательных веществ и макроэлементов. В частности, при нехватке ионов железа повышается количество лимфоцитов в периферической крови и снижается функция анатомо-физиологического барьера.
Потери иммунитета в пользу репродуктивной деятельности у женщин носят прямой характер и требуют больших энергетических затрат при беременности и кормлении грудью, что вызывает снижение Т - лимфоцитов и нейтрофилов в крови и активизацию бактерицидной функции кожи и слизистых оболочек. В то время как у мужчин, ввиду отсутствия детородной функции, энергетические затраты на репродуктивный период могут быть минимальны. Тем не менее, интенсивное развитие и сохранение других характеристик (увеличение мышечной массы, укрепление и закаливание иммунной системы, совершенствование интеллектуального потенциала, повышение стрессоустойчивости и др.) может восприниматься как немалый вклад энергии в генетическую составляющую репродуктивного процесса.
У мужчин с симптомами инфекции нижних дыхательных путей в крови большая концентрация мужского гормона -тестостерона, свидетельствующие о том, что ресурсы необходимые для иммунной защиты, были использованы на поддержание репродуктивной деятельности. Противоположные результаты при изучении взаимосвязи агрессии и иммунной функции мужчин, где связь между иммунитетом и тестостероном носила положительный характер. Стресс разного уровня снижает количество лимфоцитов в периферической крови человека. Однако, данные о влиянии стресса на функционирование неспецифического иммунитета практически отсутствуют. На рисунке 1. представлен примерный вклад некоторых факторов, влияющих в целом на иммунную функцию в течение жизненного цикла человека.
41
условные обозначения эмбриогенез младенчестве детство подростковый возраст совершеннолетие, репродуктивный пешод
питание ©®© СП)®)© ©© © ©
патогенная микрофлора #
стресс © @© ©© ©©
репродуктивная функция ¥ ¥ ¥ >
Рис. 1 - Вклад различных факторов в развитие иммунной системы в течение жизненного цикла [5].
На эмбриональном этапе развития наибольшее влияние оказывает питание. Велика его роль и в период младенчества. В раннем постнатальном периоде (младенчестве) и в детстве для развития иммунного статуса большое значение имеет присутствие микроорганизмов в окружающей среде. Этим, вероятно, объясняется желание детей на вкус определить все предметы и объекты, чтобы активизировать бактерицидные свойства кожи и слизистых оболочек и сформировать репертуар неспецифических иммунных ответов на различные антигены. В подростковом возрасте наибольшее значение для развития иммунной системы имеет стресс и гуморальные факторы, в частности, гормональный статус в период полового созревания. С момента совершеннолетия энергозатраты преимущественно расходуются на поддержание репродуктивной функции и стрессоустойчивости. В период старения организма большая часть энергии расходуется на поддержание преимущественно вегетативных функций (дыхание, сердечная деятельность, пищеварение и т.д.), на борьбу с различными возбудителями заболеваний и заболеваний неинфекционного характера. В этой фазе жизненного цикла возможны сбои в самом механизме перераспределения энергетических ресурсов.
Литература
1. Добродеева, Л. К. Иммунологическая реактивность, состояние здоровья населения Архангельской области : монография / Л. К. Добродеева, Л. П. Жилина ; Рос. акад. наук., Урал. отд-ние, Инт-т физиологии природ. адаптаций. - Екатеринбург : Изд-во ИФПА, 2004. - 228 с.
2. Козинец, Г. И. Интерпретация анализов крови и мочи и их клиническое значение / Г. И. Козинец. - М. : Триада-Х, 1998. -103 с.
3. Троценко, А. А. Факторы изменчивости неспецифического иммунитета жителей Северо - Запада европейской части России / А. А. Троценк,Н. Г. Журавлева, Е. В. Будилова,А. Т. Терёхин // Вестник РУДН. Серия Экология и безопасность жизнедеятельности. - 2010. - № 1. - С. 59-67.
4. Lochmiller, R. L. 2000. Trade-offs in evolutionary immunology : Just what is the cost of immunity? / Lochmiller R. L., Deerenberg C. // OIKOS 88:87-98.
5. McDade, T. W. The Ecologies of Human ImmuneFunction / T. W. McDade // Am. J. Phys. Anthropol. - 2005. -Vol. 34. - P. 495521.
References
1. Dobrodeeva, L. K. Immunologicheskaja reaktivnost', sostojanie zdorov'ja naselenija Arhangel'skoj oblasti : monografija / L. K. Dobrodeeva, L. P. Zhilina ; Ros. akad. nauk., Ural. otd-nie, Int-t fiziologii prirod. adaptacij. - Ekaterinburg : Izd-vo IFPA, 2004. - 228 s.
2. Kozinec, G. I. Interpretacija analizov krovi i mochi i ih klinicheskoe znachenie / G. I. Kozinec. - M. : Triada-H, 1998. - 103 s.
3. Trocenko, A. A. Faktory izmenchivosti nespecificheskogo immuniteta zhitelej Severo - Zapada evropejskoj chasti Rossii / A. A. Trocenk,N. G. Zhuravleva, E. V. Budilova,A. T. Terjohin // Vestnik RUDN. Serija Jekologija i bezopasnost' zhiznedejatel'nosti. - 2010. - №
1. - S. 59-67.
4. Lochmiller, R. L. 2000. Trade-offs in evolutionary immunology : Just what is the cost of immunity? / Lochmiller R. L., Deerenberg C. // OIKOS 88:87-98.
5. McDade, T. W. The Ecologies of Human ImmuneFunction / T. W. McDade // Am. J. Phys. Anthropol. - 2005. -Vol. 34. - P. 495521.
Тюлько Ж.С.1, Якименко В.В.2
'Кандидат биологических наук, доцент, Омский государственный медицинский университет, 2доктор биологических наук, старший научный сотрудник, Омский НИИ природно-очаговых инфекций РАЗЛИЧИЯ И СХОДСТВО В СТРАТЕГИЯХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОДОНОВ У НЕКОТОРЫХ ФЛАВИВИРУСОВ
Аннотация
В статье приведены результаты сравнительного изучения стратегий кодирования аминокислотных последовательностей некоторых флавивирусов семейства Flaviviridae по значениям показателей RSCUk, рассчитанных для кодирующей части геномов. Значения RSCUk анализировались методами дискриминантного анализа. По рассчитанным значениям дискриминантных функций для каждой последовательности, были построены диаграммы рассеяния. Они продемонстрировали различия в использовании синонимичных кодонов у разных подтипов вируса клещевого энцефалита, а также внутри группы включающей вирусы: японского энцефалита, денге, Западного Нила, Повассан, леса Кьясанур, желтой лихорадки, клещевого энцефалита, омской геморрагической лихорадки, Тюлений, Лангат, Louping Ill. В результате было показано - различные генотипы вируса клещевого энцефалита не одинаково используют значительную часть синонимичных кодонов, Впервые выявлено также большое сходство в использовании синонимичных кодонов у вирусов Повассан и вирусов омской геморрагической лихорадки.
Ключевые слова: флавивирусы, RSCUk, дискриминантный анализ, стратегия кодирования, вирус клещевого энцефалита, омская геморрагическая лихорадка.
Tyulko J.S.1, Yakimenko V.V.2
'PhD in Biology, associate professor, Omsk State Medical University,
2PhD in Biology, head of the Laboratory of arbovirus infections, Omsk Research Institute of Natural Foci Infections DIFFERENT AND SIMILAR CODON USAGE STRATEGIES IN SOME FLAVIVIRUSES
Abstract
The topic of this paper is a comparative study of the amino acid sequences coding strategies of some of the flavivirus family Flaviviridae. RSCUk values were calculated for the viral genome coding regions. Then RSCUk values were analyzed using discriminant
42
