Эволюционно- генетические аспекты иммунологии репродукции Гузов Игорь Иванович Клиники и лаборатории ЦИР (Москва) Сочи, 17 мая 2007. - презентация

1 Эволюционно- генетические аспекты иммунологии репродукции Гузов Игорь Иванович Клиники и лаборатории ЦИР (Москва) Сочи, 17 мая 2007

2 Если иммунологические процессы стоят у истоков зарождения жизни, то в этом скрыта важная сторона биологического значения иммунитета в целом. В. И. Говалло

3 Теории, объясняющие феномены репродуктивной функции у человека Теория эгоизма генов (Ричард Докинс) Теория красной королевы (или черного ферзя) (Ли Ван Вален) Конфликтология в генетике (Дэйвид Хейг)

4 Почему возникают осложнения беременности??? Отторжение плода – 80-85% всех случаев оплодотворения: Каков биологический смысл? Для оплодотворения одной яйцеклетки используются сотни миллионов сперматозоидов- камикадзе. Зачем? Почему в таком большом случае возникают осложнения беременности на разных этапах? Почему развитие плаценты целиком находится под контролем генов, полученных от отца? Почему иммунная система репродуктивного тракта делает все возможное, чтобы воспрепятствовать нормальному развитию беременности?

5 Имплантационное окно (Шарль Тибо) Для успеха имплантации должна быть идеальная синхронизация между развитием бластоцисты и развитием слизистой матки Слишком рано: матка не прошла нормальную децидуальную трансформацию, и эмбрион не сможет имплантироваться Слишком поздно: слизистая матки либо готовится к следующему циклу, либо активно отторгает зародыш

6 Имплантационное окно Одна из тайн имплантационного окна заключается в том, что оно не наблюдается нигде, кроме матки. Таким образом, матка является единственным органом, абсолютно рефрактерным для имплантации, кроме короткого периода имплантационного окна (Жерар Шауа) Нет ни одного исследования, подтверждающего классическую миграцию NK-клеток в область плацентарной площадки при внематочной беременности

7 Конфликтология в репродукции (Дэйвид Хейг) Конфликт интересов лежит в основе всего процесса беременности Биологические интересы матери и отца не совпадают Биологические интересы плода и матери тоже не совпадают

8 Конфликтология в репродукции (Дэйвид Хейг).Конфликт интересов проходит красной нитью сквозь все этапы репродуктивного процесса Теория конфликта является единственной адекватной теорией, объясняющей эпигенетические феномены у плацентарных млекопитающих (геномный импринтинг)

9 Эгоизм генов (Ричард Докинс) Курица является инструментом яйца для производства других яиц Организм – это машина для выживания и копирования генов. Гены – это репликаторы, создающие организмы с целью получения ресурсов для копирования

10 Эгоизм генов (Ричард Докинс) Помогая организму выжить и воспроизвестись, гены могут быть полезными для организма (гены защиты от болезней) Возможен конфликт между интересами гена и интересами организма (половое поведение некоторых паукообразных толкает самцов к опасности быть съеденными самкой-каннибалом): увеличивают репродуктивный успех, но укорачивают жизнь Бесполезные («мусорные гены», junk DNA) Потенциально опасные гены, чистые эгоисты: обратные транскриптазы – повышают нестабильность генома

11 Конфликт в репродукции Интересы отца: обеспечить своему ребенку наилучшие условия для выживания в полости матки: выигранная война, развитие плаценты находится полностью под контролем генов, полученных с мужским пронуклеусом Интересы плода: взять максимум ресурсов из организма матери, необходимых для выживания Интересы матери: ограничить доступ к ресурсам для данного плода с целью обеспечения сохранности общего ресурса организма, необходимого для рождения других детей. С биологической точки зрения организм матери заинтересован в вынашивании и рождении не любых, но только качественных плодов. Высокая биологическая цена репродукции для женщины. Вавилонская блудница никогда не сможет родить столько детей, сколько их может быть у Казановы

12 Зачем нужно половое размножение? (Джордж Вильямс) Бесполые организмы не нуждаются в затратах сил на поиск партнера Бесполые организмы размножаются в 2 раза быстрее, поскольку передают потомству в два раза больше своих генов и только своих генов При половом размножении существует постоянная угроза потери части генов, поскольку потомству передается только половина генов

13 Вильям Хамильтон: компьютерная модель полового/бесполого размножения и болезни Двуполые организмы выигрывают только тогда, когда в систему вводятся паразиты

14 Теория красной королевы («черного ферзя») Ли Ван Вален - У нас, - сказала Алиса, с трудом переводя дух, - когда долго бежишь со всех ног, непременно попадешь в другое место. - Какая медлительная страна! - сказала Королева. - Ну, а здесь, знаешь ли, приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте! Если же хочешь попасть в другое место, тогда нужно бежать по меньшей мере вдвое быстрее!

15 Faster! Faster! Cried the Queen. John Tenniel, from Through the Looking-Glass

16 Теория красной королевы (Ли Ван Вален) Образное название биологической эволюционной гонки вооружений. Продолжительность благополучного существования вида не гарантирует виду благополучного существования в будущем (закон вымирания вида) Существует постоянная гонка вооружений между макроорганизмом и паразитами. Макроорганизм совершенствует методы защиты. Микроорганизм совершенствует методы нападения. Микроорганизм подбирает ключи, макроорганизм меняет замки

17 Теория красной королевы Только рекомбинация генов при мейозе и ауткроссинг генов при половом размножении обеспечивает быстрое распространение генов, повышающих устойчивость к атакам паразитов Половое размножение – это единственный шанс выжить для популяции медленно размножающихся макроорганизмов в условиях постоянного давления со стороны быстро размножающихся и мутирующих микроорганизмов

18 Теория красной королевы (Мэтт Ридли) Immune system would not work without sex. Иммунная система не может работать без полового размножения

19 Иммунология и репродукция Взаимодействие репродуктивных и иммунных факторов в процессе эволюции обеспечило все разнообразие полиморфизмов генов, важных как для репродуктивного успеха, так и для эффективной иммунной защиты Иммунные механизмы обеспечивают высокую степень избирательности всех этапов репродуктивного процесса В женском организме, несущем основную физиологическую нагрузку, связанную с беременностью, иммунные механизмы играют важную роль в выборе эмбриона с оптимальными биологическими характеристиками

20 Спасибо!