Фенотип антигенов эритроцитов и индекс сенсибилизации у доноров компонентов крови и пациентов г. Астаны
Ж.К. Буркитбаев, Р.Б. Меирбекова, Е.Н. Курганская, Л.Л. Карп, Р.З. Магзумова
Научно-производственный центр трансфузиологии, г. Астана, Казахстан
Трансфузиология №2, 2013
Резюме
В результате проведенного исследования установлено большое разнообразие фенотипов в системе Резус, а также достаточно высокая степень сенсибилизации у реципиентов и высокий индекс сенсибилизации населения города Астаны.
Ключевые слова: антигенный состав эритроцитов.
Введение
Исследование распространенности у доноров основных клинически значимых антигенов эритроцитов, определение индекса аллоиммунизации является непременным условием адекватной профилактики посттрансфузионных реакций и осложнений гемолитического типа. Определение группы крови, резус-принадлежности и типирование антигенов эритроцитов имеет большое значение при проведении гемотрансфузий для подбора совместимых пар донор-реципиент и профилактики наиболее опасных для жизни реципиентов посттрансфузионных осложнений гемолитического типа [1–16].
Цель и задачи исследования
Целью работы явилось изучение частоты встречаемости антигенов эритроцитов и определение уровня сенсибилизации населения г. Астаны.
Материал и методы исследования
Материалом исследования служили 119882 образцов крови доноров и 6313 реципиентов за период 2010–2012 гг. Возраст доноров колебался от 18 до 60 лет.
Средний возраст доноров составил 43,4±5,1 года. Возраст больных колебался от 0 до 77 лет. Средний возраст больных составил 37,9±9,5 года. Среди доноров было 64736 мужчин (54,0%) и 55146 – женщин (46,0%). Среди реципиентов мужчины составили 66,9%, женщины – 33,1%. Контингент обследованных пациентов: реципиенты, в анамнезе которых многократные трансфузии; беременные, входившие в группу риска по аллоиммунизации; дети с гемолитической болезнью новорожденных. Все образцы крови доноров исследовались на групповую принадлежность по системе АВО перекрестным методом с использованием моноклональных антител, стандартных эритроцитов, а также методом микроколоночной агглютинации с использованием кассет ORTHO BioVue. Образцы крови реципиентов исследовались на групповую принадлежность по системе АВО с применением гелевой методики Scangel. А нтиген D с истемы Р езус выявляли с помощью Цоликлона АнтиD Супер (ООО «Гематолог», Москва) и с применением метода микроколоночной агглютинации с использованием кассет ORTHO BioVue, дополнительно все RH(D)-отрицательные доноры (3464 из 119 тысяч) исследовались на наличие вариантных и слабых форм антигена D с помощью моноклональных антител анти-Rh2(D)/ RhW1 в реакции Кумбса с применением гелевой методики Scangel (Карты Scangel Кумбс анти-IgG, C3d), «BioRad Laboratories», США).
Нами было проанализировано распределение групп крови системы АВО у доноров и реципиентов (таблица 1).
Полученные данные свидетельствуют о том, что распределение групп крови по системе АВО у доноров и пациентов сходны. Преобладающими являются O и А группы крови. Выявленная нами частота встречаемости антигена А2 в группе крови А и АВ составляет для доноров 0,32%, а для пациентов 3,2%. Выявленное нами соотношение Rh(D)-положительных и Rh(D)-отрицательных лиц среди пациентов составило 94,39 и 5,6% соответственно. Для доноров это соотношение составило 92,43% Rh(D)-положительных и 7,57% Rh(D)-отрицательных (табл. 2).
Полученные нами данные выявили значительно больший процент антигена D вариантного у пациентов. Возможно, это является результатом ослабления антигена D при заболеваниях. Изучение антигенного состава эритроцитов кадровых доноров и пациентов показало, что наиболее распространенным фенотипом среди Rh(D)-положительных лиц является фенотип CCDee-, далее следуют фенотипы CcDee-, CcDEe- и ccDEe- (табл.
Наибольшую опасность представляют в трансфузионном отношении гомозиготные сочетания антигенов системы Резус (СС, сc, ЕЕ и ее), которые встречаются у 86% резус-положительных (D+). Всем донорам и реципиентам независимо от групповой и резус- принадлежности предварительно проводился скрининг на наличие антиэритроцитарных антител. При оценке антиэритроцитарных антител у 13,3% пациентов обнаружены иммунные антитела различной специфичности. В связи с тем, что среди контингента обследованных в лаборатории лиц превалировали беременные, входившие в группу риска по аллоиммунизации, а также больные получившие многократные трансфузии, – индекс сенсибилизации у пациентов оказался высоким. Антитела к антигенам эритроцито системы Резус появляются в организме в результате трансфузий эритроцитов доноров, содержащих антигены, отсутствующие у реципиента, а также при иммунизации матери эритроцитами плода. Частота встречаемости аллоантител к антигенам эритроцитов системы Резус различна и определяется иммуногенностью антигена и частотой встречаемости в популяции.
Проблема гемолитической болезни новорожденных (ГБН) для города Астана актуальна. Наиболее часто ГБН развивается вследствие конфликта по антигенам системы Резус и АВ0 (табл. 5).
Эпигенетика: что это, как работает, примеры, книги
Эпигенетика — раздел генетики, который изучает то, как наше поведение и окружающая среда влияют на работу наших генов. В отличие от генетических, эпигенетические изменения обратимы.
На практике это означает, что наша социальная среда, режим дня и питания, физические нагрузки меняют то, как организм воспроизводит клетки, влияющие на работу всех органов.
И даже более того: эта информация может передаваться генетически.
Сам термин впервые ввел в 1942 году английский биолог Конрад Уоддингтон. Он впервые связал генетику и то, что Аристотель называл «эпигенезом» — учением о последовательном эмбриональном развитии. Философ разбивал куриные яйца, чтобы изучить процесс развития зародыша и порядок формирования его органов.
Уоддингтон сравнил развитие организма с течением реки, где исток — зачатие, а устье — зрелость. При этом важен и рельеф, по которому протекает река: он определяет ее протяженность, скорость и направление. По аналогии с этим внешние факторы влияют на наше развитие.
В 1960–1970-х годах ученые начали активно изучать гены, и столкнулись с тем, что не все они работают одинаково: некоторые включаются и выключаются под влиянием внешней среды.
В 1998 году группа швейцарских ученых во главе с Ренато Паро из Университета Базеля исследовала мух-дрозофил, у которых в результате мутации пожелтели глаза. Они выяснили, что, если содержать этих мух при более высокой температуре, то у потомства будут красные глаза, ч.
Ученые пришли к выводу, что температура активировала хромосомный элемент в ДНК и запустила механизм, который наследуется генетически.
Позже новозеландские ученые Питер Глюкман и Марк Хансон смогли объяснить этот феномен. Они предположили, что в развивающемся организме происходит особая адаптация к предполагаемым условиям, которые ожидаются после рождения. Если прогноз оказался верным, и организм успешно адаптировался, информация об этом сохраняется на генетическом уровне как особо важная для выживания. Но если прогноз не сработал, вместо адаптации организм получает дисфункцию. Например, если во время внутриутробного развития эмбриону не хватало питательных веществ, он начинает активнее запасать их впрок. Если после рождения с едой по-прежнему туго, это оказывается полезным механизмом. Но если нет — у человека начинаются проблемы с метаболизмом, которые затем приводят к ожирению и диабету 2-го типа.
В 2003 году Рэнди Джиртл и Роберт Уотерленд из Дюкского университета (США) встроили мышам ген ожирения, а затем добавили в их корм фолиевую кислоту, витамин В12, холин и метионин.
В результате мыши родили нормальное потомство, и даже несколько последующих поколений были абсолютно здоровыми.
В 2006-м их коллеги Эндрю Файер и Крейг Мелло получили первую Нобелевскую премию за исследования механизма формирования эпигенетической памяти клеток. С этого момента эпигенетика стала широко известна научному сообществу.
В 2020 году ученые доказали, что эпигенетика может участвовать в эволюции наравне с генетическими изменениями.
Фенотип: определение, типы и примеры
Фенотип организма — это то, что вы можете оценить своими органами чувств. Если это их цвет волос, вы можете увидеть это своими глазами. Если дело в их вокальном качестве, вы можете услышать это своими ушами. Даже если фенотип присутствует только микроскопически, как эритроциты при серповидно-клеточной анемии, его последствия могут быть оценены человеком, который от него страдает. Фенотипы также могут быть поведенческими, что вы, возможно, заметили, если вы когда-либо брали породу домашних животных, описанную как «дружелюбную», «смелую» или «возбудимую».
Определение фенотипа
Фенотип лучше всего понимается как наблюдаемые характеристики организма.
Фенотип — Наблюдаемые характеристики организма, определяемые экспрессией его генов в данной среде.
Фенотип в генетике
Термин фенотип чаще всего используется при изучении генетики. В генетике нас интересуют гены организма ( генотип ), какие гены экспрессируются и как выглядит это выражение ( фенотип ).
Несмотря на то, что фенотип организма, безусловно, имеет генетический компонент, важно помнить, что на фенотип также может влиять огромный компонент окружающей среды (рис. 1).
Факторы генетики и окружающей среды могут определять фенотип
Простым примером того, как окружающая среда и гены определяют фенотип, является ваш рост. Вы получаете свой рост от родителей, и существует более 50 генов, которые помогают определить ваш рост. Тем не менее, многие факторы окружающей среды присоединяются к генам в определении вашего роста.
Большинство из них вполне очевидны, например, достаточное питание, сон и хорошее здоровье. Тем не менее на рост влияют и другие факторы, такие как стресс, физические упражнения, пребывание на солнце, хронические заболевания и даже социально-экономический статус. Все эти факторы окружающей среды, а также ваши врожденные гены определяют ваш фенотип — ваш рост.
Некоторые черты определяются на 100% генетически. Часто генетические заболевания, такие как серповидноклеточная анемия, болезнь кленового сиропа и муковисцидоз, приобретают болезненные фенотипы из-за мутировавшего гена. Если у кого-то есть мутировавший ген, никакие изменения образа жизни не могут сделать болезнь более или менее вероятной. Здесь генотип определяет фенотип.
У человека с муковисцидозом есть это заболевание, потому что у него есть мутированная копия гена CFTR на обеих хромосомах 7. Ген CFTR обычно кодирует хлоридный канал, поэтому мутированный CFTR приводит к отсутствию или повреждению каналов, а симптомы или фенотип заболевания — кашель, проблемы с легкими, соленый пот и запор — полностью обусловлены этим генетическим дефектом.
С другой стороны, некоторые признаки имеют экологические и генетические компоненты. На многие расстройства психического здоровья, такие как шизофрения, биполярное расстройство и расстройства личности, влияют как генетические факторы, так и факторы окружающей среды. Другие заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, диабет и даже рак, имеют как генетические, так и экологические компоненты.
Например, курение увеличивает риск многих видов рака — это фактор окружающей среды. Но даже без курения одним из самых больших факторов риска развития рака, такого как рак молочной железы и рак толстой кишки, является то, что у кого-то из ваших близких родственников он был раньше — генетический компонент.
Фенотипические характеристики и однояйцевые близнецы
Другой классический пример влияния среды на фенотип — у однояйцевых близнецов. Монозиготные (однояйцевые) близнецы имеют одинаковые последовательности ДНК, следовательно, одинаковый генотип. Они , а не , однако фенотипически идентичны .
У них есть фенотипические различия во внешности, поведении, голосе и многом другом, которые можно наблюдать.
Ученые часто изучали однояйцевых близнецов, чтобы наблюдать за влиянием окружающей среды на гены. Их идентичные геномы делают их отличными кандидатами, чтобы помочь нам расшифровать, что еще участвует в определении фенотипа.
Два типичных исследования близнецов сравнивают следующие группы:
- Монозиготные и дизиготные близнецы
- Монозиготные близнецы, выращенные вместе, и монозиготные близнецы, выращенные порознь.
Монозиготные близнецы происходят из одних и тех же первоначальных яйцеклеток и сперматозоидов, которые позже в процессе развития разделяются с образованием двух скоплений клеток, которые в конечном итоге приводят к двум плодам.
Дизиготные близнецы происходят из двух разных яйцеклеток и, по сути, являются двумя родными братьями и сестрами, родившимися во время одной беременности.
Таким образом, они упоминаются как разнояйцевые близнецы. Обычно они имеют около 50% одних и тех же генов, в то время как монозиготные близнецы — 100%.
При сравнении монозиготных близнецов с дизиготными близнецами ученые пытаются обнаружить фенотипические факторы, на которые в большей степени влияет генетика. Если все наборы близнецов воспитывались вместе, то любая черта, более характерная для монозиготных близнецов, является чертой, имеющей более высокий генетический контроль над фенотипом.
То же самое можно сказать при сравнении монозиготных близнецов, выращенных раздельно, и выращенных вместе. Предположим, что монозиготные близнецы, выращенные порознь, имеют тот же признак, что и монозиготные близнецы, выращенные вместе. В этом случае сходство генетики, по-видимому, играет более важную роль, чем огромные различия в окружающей среде.
Типы фенотипов
Какие типы фенотипов помогают нам выяснить исследования близнецов? Практически любую черту можно исследовать таким образом, хотя исследования близнецов часто используются для изучения психологических или поведенческих фенотипов .
Два идентичных близнеца будут иметь одинаковый цвет глаз или размер ушей. Но реагируют ли они одинаково или даже одинаково на определенные поведенческие стимулы? Делали ли они одинаковый выбор в детстве, даже если они росли за много миль друг от друга, с разными приемными родителями, никогда не встречаясь друг с другом? Какая часть этих фенотипических вариаций обусловлена их воспитанием и окружающей средой, а какая — их генетическим сходством?
В конечном счете, современная практика изучения близнецов привела к развитию трех широких категорий фенотипов: фенотипы с высоким уровнем генетического контроля, фенотипы со средним уровнем и фенотипы с более сложными и нюансированными моделями наследования.
- Высокий уровень генетического контроля — Рост, цвет глаз
- Умеренный уровень — Личность и поведение
- Сложный тип наследования — Расстройство аутистического спектра
Разница между генотипом и фенотипом
В каких случаях генотип и фенотип могут различаться? «Отец генетики», австрийский монах Грегор Мендель , открыл Закон Доминирования (рис.
2), который помог объяснить, почему генотип и фенотип организма не всегда интуитивны.
Закон доминирования Менделя — В гетерозиготном организме, который представляет собой один организм с двумя разными аллелями определенного гена, наблюдается исключительно доминантный аллель.
Если бы вы увидели, например, зеленый горошек, то его фенотип по цвету был бы зеленым. Его фенотип — это его наблюдаемая характеристика . Но обязательно ли мы знали бы его генотип? Означает ли тот факт, что он зеленый, что оба аллеля определяют цветовой код для «зеленого» признака? Давайте ответим на эти вопросы по одному.
1. Обязательно ли мы узнаем генотип зеленого горошка, видя его цвет?
Нет. Предположим, что, как открыл Мендель, горох может иметь два возможных цвета. Зеленый и желтый. И допустим, что мы знаем, что зеленый цвет является доминирующим признаком (G), а желтый цвет является рецессивным признаком (g).
Так что да, зеленый горошек может быть гомозиготным по зеленому признаку ( GG) , , но согласно Закону доминирования горох с гетерозиготным генотипом (Gg) также будет зеленым.
В конечном счете, мы не можем определить, просто взглянув на зеленый горошек, является ли он (Gg) или (GG) , поэтому мы не можем знать его генотип .
2. Означает ли тот факт, что он зеленый, обе аллели, которые определяют цветовой код для зеленого признака?
Опять же, нет. Поскольку зеленый цвет является доминирующим признаком, растению нужен только один зеленый аллель, чтобы казаться зеленым. Их может быть два, но нужен только один. Если бы растение было желтым, поскольку желтый является рецессивным аллелем, да, растению понадобились бы два аллеля желтого, чтобы казаться желтым, и тогда мы бы знали его генотип — (gg) .
Подсказка к экзаменам: если вы знаете, что организм имеет рецессивный фенотип, и наблюдаемый признак соответствует принципам менделевского наследования, вы знаете и его генотип! У вас должно быть две копии рецессивного аллеля, чтобы иметь рецессивный фенотип, поэтому его генотип — это всего лишь две копии рецессивного аллеля.
Фенотип – ключевые выводы
- Фенотип определяется как наблюдаемые и ощутимые характеристики организма, обусловленные тем, как его гены взаимодействуют с окружающей средой.
- Иногда фенотип полностью обусловлен генетикой; в других случаях это просто из-за среды . Часто фенотип обусловлен комбинацией двух .
- Исследования близнецов, в которых изучались моно- и дизиготных близнецов , использовались для демонстрации генетических компонентов наследуемости фенотипа.
- Мы можем определить генотип организма с рецессивным фенотипом, просто взглянув на него.
- Фенотип не всегда очевиден — такие вещи, как болтливость человека или устойчивость бактерий к антибиотикам, являются примерами фенотипа!
Расширенный фенотип: генетика вне тела
Гены определяют цвет наших глаз, рост, развитие на протяжении всей жизни и даже наше поведение. У всех живых существ есть набор генов, которые при экспрессии более или менее явным образом проявляются в их теле, моделируя его и придавая ему большое разнообразие черт и функций. Однако возможно ли, что экспрессия некоторых генов влияет не только на организм?
Откройте для себя некоторые основные идеи теории расширенного фенотипа.
Прежде всего, поговорим о двух основных, но не менее важных понятиях, которые помогут вам разобраться в теории расширенного фенотипа: генотип и фенотип .
Генотип Генотип — это совокупность генов или генетическая информация, которой обладает конкретный организм в форме ДНК.
Это может также относиться к два аллеля гена (или альтернативные формы гена), унаследованные организмом от родителей, по одному на каждого родителя.
Его не следует путать с геномом : геном представляет собой набор генов, соответствующих ДНК, которую имеет вид, без учета его разнообразия (полиморфизма) среди особей, тогда как генотип предполагает эти вариации. Например: геном человека (всего вида Homo sapiens sapiens ) и генотип отдельного человека (набор или набор генов и их вариаций у индивидуума).
Фенотип Генотип или, по крайней мере, его часть экспрессируется внутри организма, таким образом внося вклад в его наблюдаемые признаки. Это выражение имеет место, когда информация, закодированная в ДНК, преобразуется в синтез белков или молекул РНК, предшественников белков.
Набор наблюдаемых признаков, выраженных в организме посредством выражения его генотипа, называется фенотипом .
Однако гены не всегда играют решающую роль при определении характеристик организма: окружающая среда также может влиять на его экспрессию . Таким образом, более полным определением фенотипа было бы совокупность признаков, проявляющихся в организме как сумма его генов и давления окружающей среды . Некоторые гены выражают определенный фенотип только при определенных условиях окружающей среды.
Теория расширенного фенотипа Концепция расширенного фенотипа была предложена Ричардом Докинзом в его книге «Расширенный фенотип» (1982) Докинз прославился после публикации своей самой противоречивой работы «Эгоистичный ген» (19).
76), который был предшественником его теории расширенного фенотипа.
По словам самого Докинза, расширенный фенотип — это фенотип, не ограниченный индивидуальным телом, в котором находится ген ; то есть он включает «все эффекты, которые ген вызывает в мире». Таким образом, ген может влиять на среду, в которой живет организм, посредством поведения этого организма.
Докинз также считает, что фенотип, выходящий за пределы самого организма, может влиять на поведение других организмов вокруг него , таким образом, принося пользу всем им или только одному… и не обязательно организму, который выражает фенотип. Это привело бы к странным априорным сценариям, таким как, например, что фенотип организма выгоден паразиту, который его поражает, а не ему самому. Эта идея резюмируется в том, что Докинз называет «Центральной теоремой о расширенном фенотипе»: «Поведение животного имеет тенденцию максимизировать выживаемость генов, отвечающих за это поведение, независимо от того, находятся ли эти гены в теле животного или нет.
конкретное животное, выполняющее это’ .
Сложная идея, не правда ли? Однако это имеет смысл, если мы примем во внимание основную посылку, с которой отталкивается Докинз в своей работе «Эгоистичный ген»: основные единицы эволюции и единственные элементы, на которые действует естественный отбор, помимо индивидуумов и популяций, являются гены . Таким образом, тела организмов — это всего лишь «машины для выживания», усовершенствованные для обеспечения сохранения генов.
Примеры расширенного фенотипаВозможно, все эти понятия кажутся очень сложными, но вы лучше поймете их на некоторых примерах. Согласно Докинзу, существует три основных типа расширенного фенотипа .
1) Архитектура животныхБобры строят плотины и изменяют свое окружение так же, как колония термитов строит термитник и изменяет землю как часть своего образа жизни.
Плотина, построенная бобрами.
Изображение Hugo.arg (CC 4.0) Термитники в Австралии. Изображение общественного достояния.С другой стороны, защитные чехлы, которые ручейников сооружают вокруг себя из материалов, доступных в окружающей среде, улучшают их выживаемость.
Личинка ручейника в защитном футляре из растительного материала. Рисунок Мэтта Рейнболда (CC 2.0)Все это примеры простейшего типа расширенного фенотипа: анималистической архитектуры. В данном случае фенотип представляет собой физическое или материальное выражение поведения животного, улучшающее выживаемость генов, выражающих это поведение .
2) Паразит манипулирует поведением хозяинаВ этом типе расширенного фенотипа паразит экспрессирует гены, контролирующие поведение хозяина . Другими словами, генотип паразита манипулирует фенотипом (в данном случае поведением) хозяина .
Классическим примером является то, что сверчки контролируются нематоморфами или гордиевыми, группой паразитоидных «червей», широко известных как волосяные черви, как показано в этом видео:
youtube.com/embed/YB6O7jS_VBM?version=3&rel=1&showsearch=0&showinfo=1&iv_load_policy=1&fs=1&hl=ca&autohide=2&wmode=transparent» allowfullscreen=»true» sandbox=»allow-scripts allow-same-origin allow-popups allow-presentation»> Подводя итог: личинки волосатых червей развиваются внутри водных хозяев, таких как личинки подёнок . Как только подёнки претерпевают метаморфоз и достигают зрелости, они летят на сушу, где и умирают; и именно в этот момент на сцену выходят сверчки: взрослый сверчок питается остатками поденок и приобретает личинок волосатого червя, которые развиваются внутри сверчка, питаясь его жировыми отложениями. Взрослые черви должны вернуться в водную среду, чтобы завершить свой жизненный цикл, поэтому они будут контролировать мозг сверчка, чтобы «заставить» его найти источник воды и запрыгнуть внутрь. Оказавшись в воде, черви покидают тело сверчка, который тонет.
Другие примеры: самок комаров, являющихся переносчиками простейших, вызывающих малярию ( Plasmodium ) , вызывающих у самок комаров ( Anopheles ) большее влечение к человеческому дыханию, чем незараженных, и галлы, вызываемые несколькими насекомыми на разных растения-хозяева, такие как цинипиды (микроосы) .
3)
Действие на расстоянииПовторяющимся примером этого типа расширенного фенотипа является манипулирование поведением хозяина птенцами кукушки (группа птиц семейства Cuculidae). Многие виды кукушек, например обыкновенная кукушка ( Cuculus canorus ), откладывают яйца в гнезда других птиц, чтобы они могли вырасти на их месте; кроме того, птенцы кукушки выигрывают у конкурентов, избавляясь от яиц других видов.
Посмотрите, как кукушонок избавляется от яиц камышевки ( Acrocephalus scirpaceus ) !
В случае паразитизма 
