Schlechte Immunität Gene - Warum überleben sie?

Biologen an der Universität von Utah haben herausgefunden, warum Menschen, Mäuse und andere Wirbeltiere tausende verschiedener Gene tragen, um Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC) -Proteine ??zu erzeugen, trotz der Tatsache, dass einige dieser Gene Menschen anfällig für Autoimmun machen Krankheiten und Infektionen. Die Ergebnisse der Studie werden in der Woche vom 6. Februar 2012 im Journal veröffentlicht Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
MHC-Proteine ??werden auf der Oberfläche der meisten Zellen in Wirbeltieren gefunden und definieren den individuellen Gewebetyp. MHC-Proteine ??kontrollieren das Immunsystem durch die Erkennung von "Selbst" und "Nicht-Selbst" und lösen eine Immunantwort gegen fremde Eindringlinge aus. MHCs verwerfen oder akzeptieren transplantierte Organe, erkennen eindringende Keime und spielen eine Rolle dabei, Individuen zu helfen, kompatible Partner zu riechen. Wirbellose Tiere haben keine MHCs.
Der Biologie-Professor und leitende Autor der Studie, Wayne Potts, erklärte:

"Diese Studie erklärt, warum es so viele Versionen der MHC-Gene gibt und warum diejenigen, die Anfälligkeit für Krankheiten verursachen, erhalten und nicht eliminiert werden. Sie sind an einem nie endenden Wettrüsten beteiligt, das sie zu jedem Zeitpunkt verursacht , um gegen einige Infektionen gut zu sein, aber gegen andere Infektionen und Autoimmunkrankheiten. "

Die Forscher entdeckten die neuen Beweise für das Wettrüsten zwischen Genen und Keimen (antagonistische Koevolution), indem sie einem Krankheitsvirus ermöglichten, sich schnell in Mäusen fortzuentwickeln.
Die Studie wurde von Potts und dem ersten Autor und ehemaligen Doktoranden Jason Kubinak, der jetzt Postdoc in Pathologie ist, durchgeführt. Andere Forscher sind Biologie Doktorand James Ruff, Biologie Student C. Whitney Hyzer und Patricia Slev, ein klinischer Assistent Professor für Pathologie. Die National Science Foundation und das National Institute of Allergy and Infectious Diseases finanzierten die Studie.
Die Mehrheit der Gene in Menschen und anderen Wirbeltieren haben nur 1 oder 2 Varianten oder Varianten eines einzelnen Gens (Allele). Obwohl Individuen nicht mehr als 12 Allele der 6 menschlichen MHC-Gene tragen, reichen die Varietäten jedes der 6 menschlichen Gene, die MHC-Proteine ??erzeugen, in der menschlichen Population von Hunderten bis zu 2.300.
Kubinak erklärt:

"Das Geheimnis ist, warum es so viele verschiedene Versionen desselben [MHC] -Gens in der menschlichen Bevölkerung gibt", insbesondere, da die Mehrheit der Individuen MHCs trägt, die sie für verschiedene Krankheitserreger wie Malaria, Hepatitis B und C, AIDS anfällig machen Virus, sowie Autoimmunerkrankungen, wie Lupus, Multiple Sklerose, Typ-1-Diabetes, rheumatoide Arthritis, Spondylitis ankylosans und Reizdarmkrankheit.

Forscher haben drei Theorien entwickelt, warum so viele MHC-Genvarianten in Wirbeltierpopulationen existieren. Den Forschern zufolge tragen alle drei Theorien zur Aufrechterhaltung der enormen Vielfalt an MHC bei:
Frühere Studien deuten darauf hin, dass Individuen und andere Tiere vom Geruch möglicher Partner mit MHCs angezogen werden, die "fremd" und nicht "selbst" sind. Eltern mit unterschiedlichen MHC-Varianten produzieren Kinder mit mehr MHCs, wodurch ein stärkeres Immunsystem entsteht.
Organismen mit weniger MHC-Sorten haben eine schwächere Immunantwort als ein Organismus mit mehr Sorten. Mit der Zeit überleben Organismen mit mehr MHCs wahrscheinlich. Diese Theorie kann jedoch nicht das volle Ausmaß der MHC-Diversität erklären.
Kubinak erklärt:

"Wir haben einen Organismus und die Mikroben, die ihn infizieren. Mikroben entwickeln sich, um den Organismus besser auszunutzen, und der Organismus entwickelt bessere Abwehrmechanismen, um die Infektion zu bekämpfen. Eine Theorie zur Erklärung dieser großen Vielfalt an MHC-Genen ist, dass diese konkurrierenden Interessen im Laufe der Zeit begünstigen mehr Vielfalt bewahren. "

Kubinak erklärt:

"Sie behalten natürlich Gene, die Krankheit bekämpfen. Sie helfen Ihnen, zu überleben, also werden diese MHC Gene im Laufe der Zeit in der Bevölkerung geläufiger, weil die Leute, die sie tragen, leben, um Nachkommenschaft zu haben."

Krankheitserreger sind krankheitserregende Viren, Parasiten oder Bakterien, die Tiere infizieren können. Sobald ein Tier infiziert ist, verteidigt es sich mit MHCs, die den Eindringling identifizieren und eine Immunantwort aktivieren, um das fremde Pathogen abzutöten.
Einige Pathogene mutieren jedoch und entwickeln sich im Laufe der Zeit, um von den MHCs weniger identifizierbar zu werden und somit eine Immunantwort zu vermeiden, die es den Pathogenen ermöglicht, zu gedeihen. MHCs, die nicht in der Lage sind, Keime zu bekämpfen, werden weniger verbreitet, da sie jetzt Individuen prädisponieren, die sie tragen, um krank zu werden und möglicherweise zu sterben. Die Forscher glaubten, dass solche MHC-Gene für die Anfälligkeit für Krankheiten letztendlich aus der menschlichen Bevölkerung verschwinden sollten, im Allgemeinen jedoch nicht.
Obwohl einige dieser MHCs verschwinden, andere nicht. Dies hat zwei Gründe:

• Einige seltene MHCs können eine wirksame Immunantwort gegen verschiedene Mikroben produzieren.
• Einige der jetzt seltenen MHCs erlangen wieder die Fähigkeit, denselben Keim zu identifizieren und zu bekämpfen, der sie zuvor besiegt hat (nachdem der Keim wieder mutiert), da sie nicht mehr von sich entwickelnden Mikroben angegriffen werden.

In der Studie untersuchte das Team 60 Mäuse, die genetisch identisch waren. Die Forscher teilten die Mäuse in drei Gruppen auf, die jeweils unterschiedliche MHC-Gene enthielten - b, d und k.
Die Forscher infizierten zwei Mäuse von jedem der drei MHC-Typen mit einem Maus-Leukämie-Virus namens Friend-Virus. Friend-Virus wurde in Gewebekultur gezüchtet. Das schnell fortschreitende Virus wuchsen innerhalb der Mäuse für 12 Tage, angreifen, replizieren und vergrößern sich in der Leber und Milz. Die Forscher sammelten Viruspartikel in der Milz und maßen die Schwere der Erkrankung durch Abwiegen der vergrößerten Milz.

Die Forscher infizierten dann weitere drei Paare von Mäusen mit den gleichen MHC-Typen (b, d und k) aus dem Virus, das von jedem der ersten drei Paare von Mäusen genommen wurde.Das Team wiederholte diesen Prozess, bis 10 Paare von Mäusen in jedem MHC-Typ infiziert waren, was dem Virus Zeit gab zu mutieren.
Die Forscher zeigten, dass sie das Friend-Virus dazu bringen können, sich an die MHC-Varianten (b, d oder k) in den angegriffenen Mauszellen anzupassen und sie daher zu meiden.
Danach zeigte das Team, dass sich das Virus nur an bestimmte MHC-Proteine ??anpasste. Zum Beispiel wurden Viren, die sich an Mäuse mit dem MHC-Typ-b-Protein anpassten und erkrankten, immer noch wirksam in Mäusen angegriffen, die Typ-d- und -k-MHCs aufwiesen.
Außerdem zeigten die Biologen, dass die Pathogeneignung (gemessen an der Anzahl der Viruspartikel in der Milz) mit der Pathogenvirulenz (gemessen an Milzvergrößerung und damit Gewicht) assoziiert war. So machte das Virus, das den MHC-Typ b vermied, Mäuse mit diesem MHC krank.
Potts erklärt:
"Zusammen demonstrieren die Experimente den ersten Schritt im antagonistischen koevolutionären Tanz zwischen einem Virus und MHC-Genen."
Die folgenden Ergebnisse haben einige wichtige Auswirkungen, sagt Potts:

• Bedrohte Arten haben eine geringere genetische Vielfalt, wodurch sie anfälliger für Keime sind, da ihre Populationen verringert sind. Laut Potts wäre es wünschenswert, schützende MHC zurück in gefährdete Arten zu züchten, um ihre Abwehrkräfte zu stärken.
• Der Hauptgrund dafür, dass menschliche Krankheiten zunehmend resistent gegen Antibiotika sind, liegt darin, dass Antibiotika zur Steigerung der Produktivität in Milchviehherden und anderen Nutztieren eingesetzt werden. Die genetische Vielfalt bei Nutztieren, einschließlich ihrer MHCs, wurde reduziert, um selektiv zu züchten, um mehr Milch und Rindfleisch zu produzieren. Dadurch kann die Züchtung von mehr MHCs in Herden ihre Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten erhöhen und somit den Bedarf an Antibiotika reduzieren.
• Bei Individuen und anderen Organismen ist die genetische MHC-Variation wichtig, um die Entwicklung und Ausbreitung von neu auftretenden Krankheiten zu verhindern. Potts und sein Team entwickelten neue Krankheiten, indem sie das Virus in Mäusen entwickelten. "Es ist ein Modell, um zu identifizieren, was sich bei Viren verändert, um sie virulenter und damit zu einer neuen Krankheit zu machen."

Geschrieben von Grace Rattue