Гипотеза евтерианской фетоэмбриональной защиты (eu-FEDS) - Eutherian fetoembryonic defense system (eu-FEDS) hypothesis

В Эвтерианская фетоэмбриональная система защиты (ЕС-ФРС) - это гипотетическая модель, описывающая метод, с помощью которого иммунные системы способны распознавать дополнительные состояния родства, такие как «собственный вид», например, наблюдаемые у материнских иммунная толерантность при беременности. Модель включает описание предложенного механизма передачи сигналов и несколько предложенных примеров использования этой передачи сигналов в болезненных состояниях.

Фон

Концепция чего-либо иммунитет относится к способности организма реагировать на различные инородные вторжения (как это происходит в инфекционное заболевание ). Основное требование к такой системе - способность избегать членовредительства с помощью некоторого механизма распознавания «себя». В классическом иммунитете несколько типов молекул маркируют собственные клетки организма как «собственные». Клетки, помеченные таким образом, переносятся и не повреждаются различными защитными механизмами, используемыми для защиты от инфекции. Нарушение регуляции этой системы отвечает за несколько типов болезненных состояний, вместе известных как аутоиммунные расстройства.

Период, термин Евтерия таксон, описывающий плацентарные организмы, такие как млекопитающие. Сестринская группа Eutheria - Metatheria, в которую входят сумчатые и их вымершие родственники.

Период, термин ЕС-ФРС был впервые описан в 1997 году Gary F. Clark et al.[1] как «система фетоэмбриональной защиты человека», а затем переименована в более широкое применение ко всем членам таксон Евтерия. В 1949 г. Фрэнк Бернет, а позже в 1953 г. Питер Медавар, заметил, что развивающийся плод фактически был похож на пересаженный «чужой» орган из-за вклада отца в его развитие. геном.[2] В 1960 году Медавар и Бернет были награждены Нобелевская премия отчасти за их ранний вклад и открытия, связанные с пониманием необходимости развития толерантности к развивающимся евтеранам. Теперь очевидно, что биологическая мать терпит человеческий плод, даже если он совершенно не связан с ним родственниками. Эти наблюдения были сделаны после внедрения современных технологий вспомогательной репродукции с участием неродственных донорских яйцеклеток и использования in vitro оплодотворение (ЭКО ).[3] Гипотеза ЕС-FEDS была предложена для описания точного иммунологический механизмы, обеспечивающие защиту развивающегося плода-эмбриона от иммунных реакций его матери.

Гипотеза

Основная предпосылка гипотезы eu-FEDS заключается в том, что как растворимые, так и связанные с клеточной поверхностью гликопротеины, присутствуют в репродуктивной системе и выражаются гаметы, подавляют любые потенциальные иммунные реакции и препятствуют отторжению плода.[1] Модель eu-FEDS также предполагает, что конкретные углевод последовательности (олигосахариды ) ковалентно связаны с этими иммуносупрессивными гликопротеинами и действуют как «функциональные группы», подавляющие иммунный ответ. Основные гликопротеины матки и плода, которые связаны с моделью eu-FEDS у человека, включают: альфа-фетопротеин, CA125 и гликоделин-A (также известный как плацентарный белок 14 (PP14)).

Обычно низкий уровень этих гликопротеинов обнаруживается в материнском организме. сыворотка на ранних этапах беременность. Похоже, что эффекты этих связанных с eu-FEDS гликопротеинов проявляются только во время имплантации и на очень раннем этапе развития эмбриона. У людей экспрессия таких гликопротеинов значительно снижается к концу первого триместра. Следовательно, более узконаправленные механизмы подавления иммунитета (такие как экспрессия фермента индоламин диоксигеназа (IDO)), вероятно, используются плодом на последующих стадиях развития. Одна из возможных причин ранней деактивации системы заключается в том, что иммунодепрессивный действие этих гликопротеинов может быть настолько полным, что их дальнейшая утечка в сердечно-сосудистая система может привести к глобальному подавлению материнского иммунного ответа, что поставит под угрозу способность матери выносить плод до срока.

Последствия гипотезы

Человек сперма и яйца также отсутствуют молекулы для иммунного распознавания «себя».[4] Эти иммунные маркеры также известны как главный комплекс гистосовместимости (MHC) антигенов или, более конкретно, у людей как человеческие лейкоцитарные антигены (HLA)).[5][6] Поэтому главный вопрос заключается в том, как человеческие гаметы распознаются иммунными эффекторными клетками. В частности, отсутствие у них маркеров распознавания MHC должно запускать иммунную систему, что приводит к лизису как сперматозоидов, так и яйцеклеток. лейкоциты известный как естественный убийца, или NK-клетки. Эти клетки нацелены и убивают другие клетки, у которых отсутствуют такие маркеры MHC, концепция, известная как «потерянное я».[7] Одна из очевидных возможностей состоит в том, что сперматозоиды и яйцеклетки распознаются через олигосахариды, экспрессирующиеся на их поверхности. Например, человеческие гаметы покрыты углеводными последовательностями, которые участвуют в подавлении опосредованных NK-клетками ответов.[8]

Один из основных следствия гипотезы ЕС-FEDS заключается в том, что стойкие патогены и агрессивные опухоль клетки способны либо имитировать, либо приобретать те же функциональные углеводные группы, которые используются для подавления любого иммунного ответа, который может мешать репродуктивному императиву, что позволяет им аналогичным образом противостоять иммунному ответу человека.[9] Эти патогены включают: ВИЧ-1, глистный паразиты Такие как шистосомы, и Helicobacter pylori, бактерия, вызывающая язва желудка.

Есть несколько ярких примеров подобной имитации или приобретения одних и тех же углеводных последовательностей, вовлеченных в эту защитную систему патогенами и агрессивными опухолевыми клетками. Основная углеводная последовательность, связанная с гликоделином-A, также обильно покрывает поверхность шистосом.[10] Профиль основных олигосахаридов, связанных с CA125 и основным поверхностным гликопротеином ВИЧ-1 (gp120 ) почти идеально перекрываются.[11] Более стойкие патогены, связанные с моделью eu-FEDS, могут быть идентифицированы как масс-спектрометрии методы секвенирования олигосахаридов становятся более чувствительными.

Другие экспериментальные модели

Было разработано несколько других моделей, направленных на рассмотрение этой гипотетической системы иммунной толерантности, включая истощение триптофан через фермент индоламиндиоксигеназу (IDO)[12] и экспрессия неклассической молекулы MHC класса I, обозначенной HLA-G.[13] Однако генетическая делеция IDO у самок мышей не приводит к отторжению их чужеродного эмбрионального потомства,[14] указывает на то, что в матке во время беременности существует избыточная система подавления иммунного ответа матери. Кроме того, HLA-G экспрессирует олигосахариды, которые сильно отличаются от тех, которые связаны с другими молекулами HLA класса I,[15][16] таким образом, существует вероятность того, что HLA-G на границе раздела плода и матери сам использует свои необычные углеводные последовательности в качестве функциональных групп для подавления иммунного ответа матери.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Clark, G.F .; Dell, A .; Morris, H.R .; Патанкар, М. С .; Истон, Р. Л. (2001). «Система распознавания видов: новое следствие гипотезы о системе фетоэмбриональной защиты человека». Клетки Ткани Органы. 168 (1–2): 113–21. Дои:10.1159/000016812. PMID  11114593.
  2. ^ Медавар, П. (1953). «Некоторые иммунологические и эндокринологические проблемы, возникшие в связи с эволюцией живорождения у позвоночных». Symp. Soc. Exp. Биол. VII: 320–338.
  3. ^ Leeton, J .; Trounson, A .; Вуд, К. (1984). «Использование донорских яйцеклеток и эмбрионов в лечении бесплодия человека». Aust. N. Z. J. Obstet. Gynaecol. 24 (4): 265–70. Дои:10.1111 / j.1479-828X.1984.tb01508.x. PMID  6398696.
  4. ^ Hutter, H .; Дор, Г. (1998). «Экспрессия HLA на незрелых и зрелых половых клетках человека». J. Reprod. Иммунол. 38 (2): 101–22. Дои:10.1016 / S0165-0378 (98) 00032-1. PMID  9730286.
  5. ^ Бернет, Ф. М. (1960). «Иммунологическое распознавание себя». Наука. 133: 307–311. Дои:10.1126 / science.133.3449.307. PMID  13689158.
  6. ^ Desoye, G .; Dohr, G.A .; Зиглер, А. (1991). «Экспрессия человеческих антигенов главной гистосовместимости (MHC) на половых клетках и ранних доимплантационных эмбрионах». Лаборатория. Вкладывать деньги. 64 (3): 306–12. PMID  2002651.
  7. ^ Ljunggren, H.G .; Карре, К. (1990). «В поисках« пропавшего себя »? Молекулы MHC класса I и распознавание NK-клеток». Иммунол. Сегодня. 11 (7): 237–244. Дои:10.1016 / 0167-5699 (90) 90097-С. PMID  2201309.
  8. ^ Патанкар, М. С .; Озгур, К .; Oehninger, S .; Dell, A .; Morris, H .; Сеппала, М .; Кларк, Г. Ф. (1997). «Экспрессия гликанов, связанная с ингибированием естественных клеток-киллеров на пеллюциде человека». Мол. Гм. Репрод. 3 (6): 501–5. Дои:10,1093 / моль · ч / 3.6.501. PMID  9239739.
  9. ^ Clark, G.F .; Dell, A .; Morris, H.R .; Патанкар, М .; Oehninger, S .; Сеппала, М. (1997). «Взгляд на СПИД с гликобиологической точки зрения: потенциальные связи с гипотезой фетоэмбриональной системы защиты человека». Мол. Гм. Репрод. 3 (1): 5–13. Дои:10,1093 / моль · ч / 3,1,5. PMID  9239703.
  10. ^ Dell, A .; Morris, H.R .; Easton, R.L .; Панико, М .; Патанкар, М .; Oehniger, S .; Koistinen, R .; Koistinen, H .; Сеппала, М .; и другие. (1995). «Структурный анализ олигосахаридов, полученных из гликоделина, гликопротеина человека с сильным иммунодепрессивным и противозачаточным действием». J. Biol. Chem. 270 (41): 24116–26. Дои:10.1074 / jbc.270.41.24116. PMID  7592613.
  11. ^ Wong, N.K .; Easton, R.L .; Панико, М .; Sutton-Smith, M .; Моррисон, Дж. С .; Латтанцио, Ф. А .; Morris, H.R .; Clark, G.F .; Dell, A .; и другие. (2003). «Характеристика олигосахаридов, связанных с маркером опухоли яичников человека СА125». J. Biol. Chem. 278 (31): 28619–28634. Дои:10.1074 / jbc.M302741200. PMID  12734200.
  12. ^ Munn, D. H .; Чжоу, М .; Attwood, J. T .; Бондарев, И .; Конвей, С. Дж .; Marshall, B .; Brown, C .; Меллор, А. Л. (1998). «Профилактика аллогенного отторжения плода путем катаболизма триптофана». Наука. 281 (5380): 1191–3. Дои:10.1126 / science.281.5380.1191. PMID  9712583.
  13. ^ Хант, Дж. С. (2006). «Незнакомец в чужой стране». Иммунол. Rev. 213: 36–47. Дои:10.1111 / j.1600-065X.2006.00436.x. ЧВК  1637092. PMID  16972895.
  14. ^ Бабан, Б .; Chandler, P .; McCool, D .; Marshall, B .; Munn, D. H .; Меллор, А. Л. (2004). «Экспрессия индолеамин-2,3-диоксигеназы ограничена гигантскими клетками трофобласта плода во время вынашивания мышей и является специфичной для генома матери». J. Reprod. Иммунол. 61 (2): 67–77. Дои:10.1016 / j.jri.2003.11.003. PMID  15063630.
  15. ^ Макмастер, М .; Zhou, Y .; Короче, S .; Kapasi, K .; Джерати, Д .; Lim, K. H .; Фишер, С. (1998). «Изоформы HLA-G, продуцируемые цитотрофобластами плаценты и обнаруженные в околоплодных водах, происходят из-за необычного гликозилирования». J. Immunol. 160 (12): 5922–8. PMID  9637505.
  16. ^ Barber, L.D .; Patel, T. P .; Персиваль, L .; Gumperz, J. E .; Lanier, L. L .; Phillips, J. H .; Bigge, J. C .; Wormwald, M. R .; Parekh, R. B .; и другие. (1996). «Необычная однородность N-связанных олигосахаридов гликопротеинов HLA-A, -B и -C». J. Immunol. 156 (9): 3275–84. PMID  8617950.