💛 🧑🏽‍🤝‍🧑🏻 🍉 صعوبات أبوة فرس البحر: التحولات الوراثية للجهاز المناعي ⌛️ 😈 🧜🏻

في الطبيعة ، فهي مليئة بالظواهر والعمليات الغامضة التي لا يمكن دائمًا تفسيرها على الفور ، وفرز جميع المكونات. واحدة من هذه العمليات هي الحمل. بالطبع ، نعلم جميعًا كيف تبدأ هذه العملية وما هي النتيجة. ومع ذلك ، فإن الحمل عند البشر ليس هو نفسه الحمل في فرس البحر. الاختلاف الأكثر وضوحا هو جنس الفرد الحامل - عند الذكور هو الذكور. وهنا يطرح عدد من الأسئلة بخصوص الجهاز المناعي للذكر ، الذي يجب أن يخضع لتحولات خطيرة من أجل عدم قتل النسل المستقبلي ، ولكن في نفس الوقت حماية الذكر من الكائنات الحية الدقيقة الأجنبية. مجموعة من العلماء من مركز أبحاث المحيطات. قام هيلمهولتز (كيل ، ألمانيا) بدراسة الجهاز المناعي لـ 12 نوعًا من السنغناتين (أسماك الإبرة) وفرس البحر.ما هي التغييرات التي تحدث في جسم الآباء المستقبليين أثناء الحمل وكيف يمكن لهذه المعلومات أن تساعد الناس في مكافحة أمراض الجهاز المناعي؟ نتعلم عن هذا من تقرير العلماء. اذهب.

الحمل هو أقوى دفاع طبيعي عن النسل في المستقبل. الحماية من التغيرات في درجات الحرارة ، من الأكسجين ، من الإجهاد التناضحي ، إلخ. تصبح الأم أو الأب المستقبلي آمنًا حقيقيًا مع نظام متكامل لدعم الحياة ، والذي يتطلب استثمارات رائعة منهم ، والتي تظهر في شكل تغييرات تشريحية وفسيولوجية في أجسامهم.

من وجهة نظر علم المناعة ، فإن التغيير الأكثر أهمية هو قبول الجنين الذي لا يحمل الأليلات (الجينات تقريبًا) (فقط الجينات) ، وليس الوالد الثاني ، ولكن أيضًا رفضه. وبعبارة أخرى ، إذا لم يتم إعادة بناء جهاز المناعة ، يصبح الجنين جسمًا غريبًا يجب تدميره. لكن إعادة تشكيل جهاز المناعة لها جانب سلبي - انخفاض في الحماية ضد مسببات الأمراض المختلفة.

الفقاريات لديها مجموعة فريدة من الجيناتيلعب المعقد الرئيسي للتوافق النسيجي * (GCHS) للصفين الأول والثاني دورًا رئيسيًا في عملية تحديد "الصديق أو العدو" (الخلايا الأصلية والأجنبية).

مجمع التوافق النسيجي الرئيسي * هو جزء من الجينوم أو عائلة من الجينات المسؤولة عن تطوير المناعة.

أحد أشكال حماية الجنين ضد الرفض هو الأرومة الغاذية - الطبقة الخارجية لخلايا الكيسة الأريمية (مرحلة مبكرة من تطور الجنين) ، والتي تشكل الطبقة الخارجية الأولية لقشرة الجنين.

لا تعبر الأرومات المغذية عن سداسي كلورو حلقي الهكسان الثاني وبالتالي تمنع عرض المستضد لخلايا T-helper ( Th * ) الأمومية ، مما يمنع الاستجابة المناعية. بالإضافة إلى ذلك ، هناك قمع للتعبير عن جينات سداسي كلور حلقي الهكسان الأول (HLA-A و -B و -D).

Th* (-) — T-, ( ).

يتم التوسط في هذه التعديلات المناعية من خلال الارتباط المتقاطع بين الأرومات المغذية المشيمية والخلايا المناعية الرحمية ، وخاصة الخلايا القاتلة الطبيعية والخلايا التائية التنظيمية (Tregs). يقوم Tregs بقمع الاستجابات المناعية لـ Th1 - وهذا ما تؤكده حقيقة أن نقص Tregs يؤدي إلى الإجهاض.

لفهم تطور الحمل والتفاعلات الجزيئية المقابلة في الجسم بشكل أفضل ، قرر العلماء دراسة بعض الآباء الأكثر غرابة على هذا الكوكب ، وهم ممثلو فرقة Syngnathiformes . توضح الأنواع في هذا الترتيب مجموعة واسعة من حالات الحمل عند الذكور: التعلق الخارجي بالبيض في البطن (في فصيلة Nerophinae ) ؛ حماية خارجية إضافية من خلال أكياس الجلد (في Doryrhamphus ،Oosthethus و Solegnathiinae ) ؛ الحمل الداخلي (في Syngnathus ) ، إلخ. (الصورة رقم 1).

الصورة رقم 1

في الولدين الأخيرين ، يتم تغطية البويضات المخصبة (ثم الأجنة المفقودة) ودمجها بكفاءة بواسطة الأنسجة الأم وتزويدها بالمغذيات والأكسجين ومناعة الوالدين من خلال العضو المشبه بالمشيمة.

النظرية الرئيسية التي تمت دراستها في هذه الدراسة هي التعديل الجيني لنظام المناعة التكيفي ، والذي يضمن تبني الجنين ، أي التسامح المناعي.

نتائج البحث

من أجل الدراسة ، تم جمع البيانات الوراثية لـ 12 نوعًا من Syngnathiformes . أظهر التحليل الوراثي أن عمر Syngnathiformes يبلغ حوالي 80 مليون سنة. أظهرت الأنواع المدرجة في هذا الترتيب حجم جينوم متغيرًا إلى حد ما: من 347 ميجا بت في Syngnathus rostellatus إلى 1.8 جيجا بت في Entelurus aequoreus (1 ميجا بكسل = 106 نقطة أساس ؛ 1 جيجا بايت = 109 نقطة أساس ، حيث يتم إقران bp قواعد * ).

القواعد المزدوجة * - زوج من قاعدتي نيوكليوتيد نيتروجينية على سلاسل حمض نووي تكميلي.

الغريب أن أنواع Syngnathiformes التي ليس لها حمل ذكري ( Fistularia tabacaria ، Mullus surmuletus ، Dactylopterus volitans ، Aeoliscus strigatus و Macroramphorus scolopax ) لديها جينومات أكبر من كلا الجنسين مع الحمل الكامل للذكور (أي جميع أنواع الحصين و Syngnath ) . على النقيض من ذلك ، فإن أسماك إبرة نيروفينا مع حمل خارجي للذكور ( Nerophis ophidion و E. aequoreus ) لها جينومات أكبر بكثير.

لمقارنة تعديلات المناعة المناعية مع مرحلة الحمل ، حلل العلماء مجموعة من الجينات الرئيسية من الجينومات المجمعة.

MCHC I و MCHC II مهمان للغاية للتعرف على الببتيدات غير السليمة ، وتقديمها لخلايا CD8 + و CD4 + T ، على التوالي. إذا كانت نظرية الباحثين صحيحة ، فقد خضعت جميع الأنواع التي تحمل الذكور إلى تعديلات كبيرة في نظام المناعة التكيفي ، والتي تتميز بفقدان أو تغيرات في الجينات الرئيسية لـ HCHS II (الصورة رقم 2).

الصورة رقم 2

سلسلة ثابتة من HKGS II ( CD74 * ) ، تمنع ربط الببتيد المبكر لـ MHC II ، تظهر exon متباين * 3 في Syngnathus و Hippocampus مقارنة بكل من الثدييات والأسماك العظمية الأخرى (الصورة رقم 3).

CD74 * (سلسلة ثابتة) هو بروتين غشائي يشارك في عمل الجهاز المناعي.

Exon * هو جزء من الحمض النووي ، ونسخة منه RNA ناضجة.

الصورة 3

بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على تسلسل استبدال exon 6b في أنواع الحصين ، في حين أظهر Syngnathus exon متباعدًا مقارنة بالأسماك والبشر الآخرين. يقع كل من إكسون (3 و 6 ب) في منطقة البروتين البارزة في تجويف الإندوسومال * .

إندوسوم * - عضية غشاء خلوية تتكون من اندماج ونضوج الحويصلات الخلوية.

يعتقد العلماء أن هذه العمليات هي التي تعطل وظائف CD74 ، وأهم تغيير في جينوم Syngnathus هو فقدان الجين الذي يشفر السلاسل الكلاسيكية α و of لسداسي كلور حلقي الهكسان الثاني. نتيجة هذا تعطيل عرض المستضدات لمستقبلات الخلايا التائية على CD4 + الخلايا اللمفاوية التائية. ويؤكد ذلك فقدان CD4 ، الذي يضمن نجاح الارتباط بالمستقبلات وتفعيل الخلايا الليمفاوية CD4 + T (AICDA). كان الجين الكنسي HCGS II الوحيد المتبقي في جينومات Syngnathus هو منظم المناعة الذاتية الذي يتحكم في التسامح المركزي عندما يتم القضاء على أي خلايا T أو B النامية التي تستجيب لأنفسهم.

يشير مجموع البيانات مباشرة إلى أن Syngnathus فقد MCHS II.

مع الحصينكان الوضع أكثر تعقيدًا. وقد لوحظت تعديلات مماثلة ، كما هو الحال في Syngnathus للجين CD74 ، فيما يتعلق exon 3 متباينة واستبدال exon 6b. من المهم ملاحظة أنه لم يلاحظ أي فقدان لجينات HCHG II ، كما هو الحال في جميع الأنواع الثلاثة من Syngnathus .

ومع ذلك ، في Hippocampus ، كانت تسلسلات جينات HCHS II ، على وجه الخصوص ، نسخ β ، مختلفة تمامًا عن الجينات الوظيفية الأخرى لـ HCHS II الموجودة في الأنواع التي تعمل HCHS II (باس البحر ، سمك السلمون ، إلخ). علاوة على ذلك ، في الهيكل الثالث * لجينات HCCG II Hippocampus β ، لا يوجد جسرين من السيستين الحرجين * ، وهما ضروريان لتشكيل جيب ربط الببتيد لجزيء MHC II.

* — , .

* .

تشير دراسة أكثر شمولاً للسلسلة الثابتة التي ترميز جين CD74 أيضًا إلى أن تطور المناعة التكيفية سار بطرق مختلفة في النوعين المرتبطين Syngnathus و Hippocampus .

في حين أن الجينات الرئيسية لمسار HCHG II قد فقدت في Syngnathus ، في Hippocampus يتم الحفاظ عليها وتظهر اختلافًا واضحًا في التسلسل مقارنة بأسماك العظام الأخرى والبشر. لدى الباحثين عدة تفسيرات محتملة لـ Hippocampus HCH II .

الأول هو التناقض بين تسلسل جينات HCGS II الرئيسية ، على عكس الأسماك الأخرى ، بالإضافة إلى علامات الاختيار الإيجابي قد تشير إلى أنه في Hippocampus تكتسب جينات HCGS II وظائف إضافية أو جديدة تمامًا.

CD74 هو المفتاح لعمل MCHS II. على الرغم من أن بروتين CD74 CLIP (exon 3) يرتبط عادة بـ HCH II ، فإن exons المتبقية من CD74 تعمل كحالات نقل ، تنقل HCH II في حجرة التحميل. قد يشير فقدان إكسون 6 ب في الحصين إلى عملية تحميل مخترقة. وبالتالي ، من المرجح أن يكون نظام HCHC II في الحصين أقل فعالية على عكس الفقاريات الأخرى ، والتي قد تكون كافية لتطوير الحمل الكامل عند الذكور.

الثاني - ربما لم يتم كسر GKGS II من حيث وظائفه ، على الرغم من exons المتباينة والمختلفة من CD74 بسبب إعادة الهيكلة الوظيفية للجهاز المناعي. ومع ذلك ، فإن هذا الخيار غير مرجح للغاية ، حيث أظهرت الاختبارات التي أجريت على الفئران ذات التعبير الجيني لبروتين CD74 المختصر ، الذي يفتقر إلى منطقة CLIP (في الحصين ، يختلف عن أسماك العظام الأخرى) ، أن CD74 لا يمكنه نقل HCH II.

أما بالنسبة لـ HCHS I ، فقد أظهرت دراسة حديثة لـ Gadiformes (على شكل سمك القد) خسارة مستقلة لـ HCHS II ، والتي تم اقتراح نظرية منها - التنويع الجيني لـ HCHS I يعوض عن فقدان HCHS II الوظيفي.

لاختبار مدى انطباق هذه النظرية على Syngnathidae(الإبرة) ، تم تقدير عدد جينات HCG I باستخدام أكثر exon محافظة 4. أظهر هذا التقييم أن عدد هذه الجينات في جميع الأنواع مع الحمل الكامل عند الذكور أعلى مقارنة بالأنواع التي بدونها: Nerophinae مع الحمل الخارجي عند الذكور - 27– 42 نسخة ؛ الحصين و Syngnathus مع الحمل الكامل - 20-36 و24-44 نسخة ؛ الأنواع دون ذكر الحمل - 5-10 نسخ.

في حين أن جميع متواليات HCGS I المحددة في Syngnathiformes هي جزء من خط U ، فإن مجموعة منفصلة من تسلسلات HCGS I في Syngnathid تدعم التطور المشترك المحتمل لـ HCGS I والحمل الذكري.

بالإضافة إلى ذلك ، تنتمي الجينات الرئيسية لـ HCHS I ، مثل β2-microglobulin و CD8 ، إلى الانتقاء الإيجابي (عندما تبدأ التغييرات الجينية الجديدة المفيدة للأنواع) في الإبر. لذلك ، ينتقل جزء من الوظائف من GKGS II إلى GKGS I ، بسبب الخسارة أو التغيير الكامل لـ GKGS II.

من الجدير بالذكر أيضًا أن أي حمل مرتبط ببعض التغيرات الفسيولوجية. في حالة الإبر ، لوحظ تغير في جينات الهيموجلوبين ، مما يساهم في تحسين نقل الأكسجين أثناء الحمل لدى الذكور. أولاً ، فقدت جميع الإبر جين الهيموجلوبين ألفا 6. وثانيًا ، فقدت الأنواع التي تحمل حملًا كاملاً في الذكور ( Syngnathus و Hippocampus ) ألفا 5. ومع ذلك ، تم تعويض هذه الخسارة عن طريق جين ألفا 1 وألفا 2 المكتسبين.

كانت المرحلة التالية من الدراسة هي العثور على إجابة للسؤال - هل هناك توافق معين بين الجينات والعمليات الفسيولوجية أثناء حمل الإناث والذكور لتطور التسامح المناعي. لهذا ، تم إجراء تحليل لأنماط التعبير الجيني في أنسجة كيس الحضنة من S. typhle.

شاركت مجموعتان من الذكور في التحليل: مع كيس الحضنة غير المطوَّر والمتطور بالكامل. تم البحث في جميع الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي عن الوظائف المحتملة باستخدام homology ، أي من خلال مقارنة الوظائف الموصوفة أثناء الحمل في الثدييات الأنثوية (سحلية الأنواع Chalcides ocellatus أو chalcid العين ) وفي الحمل الذكري ( S. scovelli و Hippocampus abdominalis ).

تم العثور على ما مجموعه 141 الجينات ، والتي اختلفت بطريقة أو بأخرى أثناء الحمل الذكري في S. typhle و S. scovelli . يرتبط اتجاه التعبير في الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي بين S. typhle و S. scovelli ، مما يعني أن الزيادة أو النقصان في التنظيم أثناء الحمل كان هو نفسه بشكل أساسي في كلا النوعين من الإبر. على وجه الخصوص ، تجلى هذا في أربعة جينات مع الزيادة الأكثر وضوحا في التنظيم أثناء الحمل (MYOC ، HCEA ، LS-12 ، APOA1) ولجينين أظهرتا انخفاضًا في التنظيم أثناء الحمل (STX2 و MSXC).

وجد أن 116 جينًا متورطًا في عمليات مهمة أثناء الحمل عند البشر تم التعبير عنها بشكل مختلف أثناء الحمل الذكري في S. typhle . شاركت هذه الجينات في تدهور الجسم الأصفر ، ونقل المواد الأم والجنين ، وتطور المشيمة ، ونمو الجنين ، وما إلى ذلك. (الصورة رقم 4).

الصورة رقم 4

بمعنى آخر ، لا يمكن القول أن الذكور أثناء الحمل تتحول إلى إناث على المستوى الجيني. ومع ذلك ، فإن مجموعتهم الجينية تخضع لتغييرات معينة ، أي هناك مجموعة مختلطة من الجينات والمسارات الفسيولوجية المماثلة لتفاعل الجزيئات.

الصورة رقم 5

كانت المرحلة النهائية من الدراسة هي دراسة التغيرات في التعبير عن الجينات المناعية التي ترافق تعديل HCHS II وتوسيع ذخيرة الجين HCHS I.

معًا ، تساهم التغييرات الملحوظة في التعبير الجيني أثناء الحمل الذكري في التحمل المناعي أثناء الحمل ، وهو أمر واضح من مرجع الجينات.

وبصفة خاصة ، تم تحديد التغيرات في التعبير عن استجابات Th1 المؤيدة للالتهابات والمضادة للالتهابات Th2 وقمع HCH I المتزامن أثناء الحمل لدى الذكور التي تشبه التغيرات في التعبير أثناء حمل الثدييات. كان هناك أيضًا قمع لتشكيل وانتشار الخلايا الليمفاوية بسبب قمع بروتينات CHIA و MEF2C ، وتفعيل GIMAP4 (يعزز استماتة الخلايا الليمفاوية) وبسبب زيادة تنظيم المثبط النسخي PRDM1 (الذي يعزز نمو المشيمة وتكوينها).

وفقًا للانتقال من الاستجابات المناعية Th1 إلى Th2 أثناء الحمل في الثدييات ، تم زيادة بروتين CEBPB ، الذي يقمع Th1 ولكنه يسهل الاستجابة المناعية لـ Th2 ، أثناء الحمل لدى الذكور في الإبر.

في أواخر الحمل ، خضعت جينات GPR97 و MFNG (كلاهما مسؤولان عن تمايز الخلايا B) للتنظيم جنبًا إلى جنب مع جينات NFATC4 و HAVCR1 ، التي تشارك في نضوج الخلايا التائية.

عن طريق القياس مع الحمل البشري ، يعدل CASP3 HCHS I للحفاظ على التحمل المناعي ، وبالتالي ، في CASP3 المستندة إلى إبرة الذكور زاد أثناء الحمل.

لمعرفة أكثر تفصيلا مع الفروق الدقيقة في الدراسة، أوصي بأن تنظر في تقرير العلماء و مواد إضافية لذلك.

الخاتمة

في هذه الدراسة ، أظهر العلماء أن فرس البحر والأنواع الأخرى التي يحملها الذكور خضعوا لتغيرات هائلة في جهازهم المناعي ، حيث فقدوا أحد أهم عناصره - HCH II. بالإضافة إلى هذه الخسارة ، هناك انخفاض في نشاط العنصر الثاني - MHC I ، الذي لوحظ أثناء الحمل في الثدييات الأنثوية.

كما يقول العلماء أنفسهم ، قد يبدو هذا التغيير غير مهم ، ولكن مثل هذا التحول الجيني الجذري يمكن مقارنته باكتشاف نوع جديد.

لا تساعد دراسة الحمل في فرس البحر من الذكور على فهم هذه المخلوقات بشكل أفضل فحسب ، بل تساعد أيضًا على توسيع معرفتنا في مجال علم المناعة. على سبيل المثال ، الجينات المفقودة أثناء تطور الإبر تشفر المسارات الجزيئية التي يهاجمها فيروس نقص المناعة البشرية.

يقول العلماء أن نقاط الإبرة التي يمكن أن تعيش بدون هذه المكونات الهامة للمناعة يمكن أن تكون نموذج بحث ممتاز. في الواقع ، يمكن لفهم التغيرات الجينية المرتبطة بتشكيل التحمل المناعي أثناء حمل الإبرة أن يساعد في فهم آليات تطور الأمراض المناعية لدى البشر.

الجمعة خارج القمة:

, .

خارج القمة 2.0:

, .

شكرا لكم على اهتمامكم ، ابقوا فضوليين وأتمنى لكم عطلة نهاية أسبوع رائعة يا رفاق :)

القليل من الدعاية :)

أشكركم على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ هل تريد رؤية مواد أكثر إثارة للاهتمام؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية لأصدقائك VPS القائم على السحابة للمطورين من $ 4.99 ، وهو نظير فريد من نوعه لخوادم مستوى الدخول التي اخترعناها لك: الحقيقة الكاملة عن VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 نوى) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps من $ 19 أو كيفية تقسيم الخادم؟ (تتوفر الخيارات مع RAID1 و RAID10 ، حتى 24 مركزًا و 40 جيجابايت DDR4).

Dell R730xd أرخص مرتين في مركز بيانات Equinix Tier IV في أمستردام؟ فقط لدينا 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV من 199 دولارًا في هولندا!Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 جيجا هرتز 6C 128 جيجا بايت DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - من 99 دولار! اقرأ عن كيفية بناء مبنى البنية التحتية الفئة c باستخدام خوادم Dell R730xd E5-2650 v4 بتكلفة 9000 يورو مقابل سنت واحد؟

صعوبات أبوة فرس البحر: التحولات الوراثية للجهاز المناعي

نتائج البحث

الخاتمة

القليل من الدعاية :)

More articles: