Post Syndicated from original https://www.toest.bg/chrevniyat-mikrobiom-v-bolest-i-zdrave/

Човешкият чревен микробиом се изследва интензивно, в резултат на което познанията на учените за видовете микроорганизми, част от нашата храносмилателна система, се увеличават успоредно с усъвършенстването на метагеномните технологии. Чревният микробиом се състои от трилиони микроорганизми. Размножаването им започва веднага след раждането на човека, а промените в състава на микробиома се дължат на генетични фактори и на околната среда (хранителни навици, екологични фактори и др.). Тези промени водят до изменения в чревната пропускливост, храносмилането, метаболизма и имунния отговор. Възпалителните процеси са причина за развитието на стомашно-чревни заболявания, метаболитни и имунологични промени, дори и до невропсихиатрични разстройства.

Какво е това „микробиом“?

Чревният микробиом представлява популацията от микроорганизми, населяваща храносмилателния тракт на животните. При хората чревният микробиом се състои от хиляди микроорганизми, включително бактерии, бактериофаги (вируси, заразяващи бактериите) и еукариоти. В него има над 1500 вида, част от 50 различни типа микроорганизми. Доминиращите типове, заемащи 90% от чревния микробиом, са Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria, Fusobacteria, Tenericutes, Actinobacteria и Verrucomrobia. За разлика от стомаха и тънките черва, дебелото черво е населено от 10¹² клетки на всеки грам чревна маса. Освен бактерии, в чревната флора има и гъби, протисти, археи и бактериофаги, но научната информация за тях е сравнително оскъдна. Микроорганизмите живеят в нашия микробиом с цел да ни предпазят от патогени, като произвеждат антимикробни вещества и засилват имунната система. Те имат роля в храносмилането, метаболизма, контролират размножаването и специализирането на епителните клетки, повлияват инсулиновата резистентност, дори и неврологичните функции. Нарушение в популациите, изграждащи чревния микробиом, би могло да доведе до редица заболявания, свързани с други органи в човешкото тяло.

Какво прави чревният микробиом за нашето тяло?

Той разгражда (метаболизира) храната, която приемаме, до биоактивни хранителни елементи. Бактериите разграждат несмилаеми въглехидрати, като целулоза, нишесте, пектин, олигозахариди и лигнин до късоверижни мастни киселини (оцетна, пропионова и бутирова киселина). Тези метаболитни продукти се дължат основно на работата на Firmicutes, Bacteroidetes и някои анаеробни чревни микроорганизми. Чревният микробиом участва и в синтеза на витамини – биотин, тиамин, кобаламин, рибофлавин, витамин B, витамин K и др. Централната нервна система се повлиява от чревния микробиом посредством някои неврохимични вещества, които микроорганизмите произвеждат. Освен това той има роля и при синтезирането на жлъчни киселини, холестерол и конюгирани мастни киселини.

Съществува и връзка между мозъка и чревния микробиом. Късоверижните мастни киселини, които са негов продукт, засягат кръвно-мозъчната бариера (blood-brain barrier – BBB) чрез произвеждането на специфични протеини, които се намират в т.нар. бариера между клетките (tight junction). Циркулиращите късоверижни мастни киселини, произведени от чревния микробиом, засягат целостта на кръвно-мозъчната бариера чрез увеличаване на производството на въпросните протеини. По този начин се увеличава плътността на BBB и се предотвратява навлизането на нежелани метаболити в мозъчната тъкан. Чревният микробиом произвежда и липопротеини и липополизахариди, които стимулират освобождаването на цитокини от клетките на имунната система. Тези цитокини преминават през кръвно-мозъчната бариера и активират неврони, което води до промени в настроението и поведението.

Генетика и вредни навици

Открити са асоциации между микробиома и гените, свързани с вродения имунитет на гостоприемника: определен вид рецептори (pattern recognition receptors) разпознават микроорганизмите в червата и модулират състава на микробиома. Учени са направили изследване на фекален микробиом на индивиди със или без генетична връзка. Еднояйчни близнаци, които живеят разделени от години, имат почти идентични микробиомни профили, а между партньори, живеещи заедно, със сходни хранителни навици, няма значителни прилики.

Балансираният хранителен режим има основна роля в модулирането на чревния микробиом. При поддържане както на полезни, така и на вредни хранителни навици се увеличава или намалява количеството на някои видове микроорганизми. Чревният микробиом продължава своето развитие след детска възраст и начинът на хранене структурира разнообразието на чревните микроорганизми. При вегетарианските диети например доминират Firmicutes и Bacteroidetes. Бариерната функция на чревната лигавица се поддържа чрез консумирането на фибри. Богатата на фибри диета регулира нивата на глюкозата. При хранителен режим, богат на протеини и мазнини, доминантни са Bacteroides, Bilophila и Alistipes, а Firmicutes са потиснати, понижен е имунитетът, а чувствителността към инфекции се повишава, както и рискът от развитие на метаболитни заболявания.

Активният начин на живот (редовните физически упражнения) също влияе на чревния микробиом. Установено е, че спортистите имат по-малко количество Bacteroidetes и по-големи количества Firmicutes в сравнение с хора, които не спортуват. Спортистите имат и по-ниски нива на хронични възпалителни процеси.

Антибиотиците, които унищожават патогените, са нож с две остриета, тъй като убиват и полезните микроорганизми, нарушават чревния микробиом и това води до т.нар. дисбиоза (промяната на микробния състав). Конкретните ефекти от приемането на антибиотици върху чревния микробиом зависят от вида, дозировката и продължителността на приема им. При продължителен прием на клиндамицин например някои видове от рода Bacteroides не се възстановяват. Лечението на Helicobacter pylori със същия антибиотик води до намаляване на актинобактериите. Резултат от приема на ципрофлоксацин е намаляването на Ruminococcus, които се възстановяват половин година след прекратяване на лечението.

Чревният микробиом и някои заболявания

Дисбиозата крие риск от развитие на различни заболявания. Синдромът на раздразненото черво (Irritable bowel syndrome – IBS) се характеризира с коремна болка, метеоризъм, запек или диария. Нарушенията в чревния микробиом, свързани с това заболяване, са количествени и качествени и се отнасят към комуникацията между червата и мозъка. Възпалителното заболяване на червата (Inflammatory bowel disease – IBD) се счита за хетерогенна група от хронични имуномедиирани възпалителни заболявания, засягащи храносмилателната система. Дължи се както на генетични фактори, така и на фактори на околната среда, като стрес, нарушения на съня, прием на антибиотици, диета и тютюнопушене. Двете най-значими заболявания от тази група са улцерозен колит и болест на Крон.

При пациентите с IBD е засегнат слузният слой на храносмилателния тракт, което води до възникването на възпалителни процеси. При IBD е установено намаляването на Bacteroidetes и Firmicutes, Faecalibacterium prausnitzii и Roseburia. 

Нарушенията на оста чревен микробиом – мозък предразполагат както към неврологични (аутизъм, болест на Алцхаймер), така и към психиатрични заболявания, като тревожно разстройство и депресия. Дисбиозата, причинена от патогенни бактерии, може да изостри безпокойството. Инфекцията с Campylobacter jejuni повишава тревожността чрез активиране на c-Fos протеини, маркери за невронно активиране, без да повишава нивата на провъзпалителни цитокини. Депресията е свързана с модификацията на чревната мозъчна ос, която причинява възпаление. Когато чревната пропускливост се промени и целостта на бариерата е нарушена, бактерии като Enterobacteriaceae се преместват през бариерата и възпалителният процес се активира.

Пробиотиците и терапевтичните стратегии за възстановяване на баланса

Пробиотиците са живи микроорганизми, които се считат за безопасни и подобряват здравословния живот на хората, когато се приемат в адекватно количество. Въпреки широко разпространената употреба на пробиотици, приложението им трябва да бъде регулирано. Генното инженерство е възможен начин за създаване на ново поколение по-целенасочени пробиотици. Рекомбинантните бактерии, или бактерии, модифицирани с генно инженерство, изпълняват специфични функции в стомашно-чревния тракт, като например откриване на специфични сигнали и производство на някои терапевтични молекули. 

Пребиотиците (например целулоза, соя, олигозахариди, сурови овесени ядки, лигнин и корени от цикория) водят до специфични промени в организацията и функциите на чревния микробиом. Те подобряват целостта на чревната мукозна бариера, повишават имунитета на лигавицата, понижават рН и производството на късоверижни мастни киселини и инхибират растежа на патогенни микроорганизми. Синбиотиците са синергични комбинации от про- и пребиотици. Терминът е специално запазен за продукти, в които пребиотичните съединения селективно благоприятстват пробиотичните организми. Тъй като съставът на чревната микробиота е сравним с пръстовия отпечатък и има различни нива и видове дисбиоза, правилното използване на синбиотиците трябва да се обмисли преди избора за лечение на пациента.

При трансплантация на фекален микробиом фекални микроорганизми от здрави хора се трансплантират на пациенти с чревни инфекции, за да се възстановят популацията от микроорганизми и функциите на чревния микробиом. Използва се за лечение на синдром на раздразненото черво, както и на възпалителни заболявания на червата, инсулинова резистентност, затлъстяване, аутизъм, диария, алергични разстройства, метаболитен синдром, рак на дебелото черво, невропсихиатрични състояния и болест на Паркинсон.

В друг терапевтичен подход се използват бактериофагите. Фагите имат голям терапевтичен потенциал. Може да се използват за антимикробни цели или за модулиране на състава на популациите от микроорганизми.

Промяната в състава и функцията на чревния микробиом има пряк ефект върху човешкото здраве и играе важна роля за възникването на заболявания. Очаква се комбинирането на различни изследователски дисциплини и използването на нови технологии за изследването на микробиома да позволят преодоляването на ограниченията, пред които са изправени настоящите стратегии за справяне със здравните проблеми, свързани със съвременния начин на живот.

Post Syndicated from original https://www.toest.bg/ot-homo-sapiens-kum-homo-digitalis/

Интернет зависимостта се превръща в глобален здравен проблем пред очите ни. Полагат се все повече усилия за характеризиране на рисковите фактори, които биха могли да доведат до пристрастяване към интернет. През последните години комбинирането на класически подходи от психологията, изследващи промените в личността, с невронаучни, изобразяващи мозъка чрез различни техники, имат за цел да изготвят теоретична концепция за причините за пристрастяването към интернет.

От глобалната компютърна мрежа до днес

Интернет започва да се разработва още през 60-те години на миналия век. Първоначално се е използвал за военни цели, а след това става средство за комуникация между учени от различни точки на света. За рожден ден на интернет се счита 1 януари 1983 г. Преди това различните компютърни мрежи не са имали стандартен начин за комуникация помежду си. Създаден е нов комуникационен протокол, наречен Протокол за контрол на трансфера/Интернет протокол (TCP/IP).

По-малко от 10 години след това, през 1992-ра, IBM показва пред света първия смартфон, наречен Simon Personal Communicator (SPC). SPC е първият телефон със сензорен екран и екранна клавиатура, с възможности за изпращане и получаване на имейли и факс, плюс още екстри, като календар, адресна книга и планер.

Еволюцията на смартфоните настъпва едва след 15 години, когато Стив Джобс представя iPhone – първото устройство, предлагащо пълната неограничена версия на интернет. В този период навлизат и социалните мрежи като средство за комуникация.

И вече така са навлезли, че прекомерната им употреба повдига множество въпроси относно ефекта им върху физическото и психическото здраве. Известно е, че прекаляването със социалните мрежи води до загуба на концентрация, нарушения на съня и др. В настоящия момент социалните медии заемат най-голям дял от общото онлайн време, като почти 4 на всеки 10 минути, прекарани онлайн, са обвързани с дейности в социалните медии.

Нашият мозък в дигиталния свят

Интернет драматично променя начина, по който живеем, и въпреки многобройните предимства, които са резултат от дигиталната революция, учените стават все по-загрижени по отношение на потенциалния вреден ефект върху психичното ни здраве от прекомерната употреба на интернет.

Въпреки че все още не е официална диагноза, терминът „интернет пристрастяване“ е въведен преди 20 години от Кимбърли Янг. Сред симптомите са прекомерна заетост с интернет, отдръпване, когато не сте онлайн, и други отрицателни последици в личния живот.

Събират се множество доказателства от психологически и невронаучни изследвания, които показват приликите между разстройствата, свързани с употребата на наркотични вещества, злоупотребата с алкохол и прекомерната употреба на интернет. Затова и пристрастяването към интернет се характеризира като вид поведенческа зависимост. Установени са и структурни нарушения на мозъка, например намален обем и плътност на сивото вещество в предния цингуларен кортекс или увеличена сензитивност на стриатума към сигнали, свързани с прием на някои лекарства. Засегнати са и подкорови системи, като мезолимбичната. По отношение на психологията може да се отбележи, че в петото издание на Диагностичния и статистически наръчник на психичните разстройства на Американската психиатрична асоциация е включен терминът „разстройство, свързано с играене на интернет игри“.

Въпреки че вече разполагаме с голямо количество информация за мозъчните структури, участващи в интернет пристрастяването, молекулярната основа на основните мозъчни (дис)функции е с далеч повече неизвестни. Има проучвания, в които се посочват някои генетични маркери, асоциирани с проблема, предлагат се и психофармакологични подходи за справяне с него. Например конкретна генетична вариация на гена CHRNA4, свързана с развитието на тревожност и с тютюнопушенето, също е от значение за пристрастяването към интернет. Тези проучвания, наред с други, дават и доказателства за ролята на допаминергичните и серотонинергичните системи в пристрастяването към интернет по подобие на други видове зависимости.

На този етап проучванията, търсещи причинно-следствена връзка на вече споменатите изменения на някои мозъчни структури с интернет пристрастяването, са малко на брой, но в бъдеще такъв тип изследвания биха откроили ясното изменение и оформяне на нашите мозъци и умове вследствие на взаимодействието с дигиталния свят.

Докато много изследователи се занимават с въпроса дали използването на една от най-големите социални мрежи – Facebook, води до възникването на депресивни симптоми, проучвания изясняват механизмите, поради които толкова много хора прекарват голяма част от свободното си време (а и не само) в тези социални онлайн платформи. Доказателство за ролята на nucleus accumbens (т.нар. център на удоволствието) при използването на Facebook идва от скорошно проучване на структурата на мозъка, което изследва връзката между по-малките обеми на nucleus accumbens с по-често ползване и по-дълъг престой във Facebook. Въпросът, който остава неизяснен, е дали по-малките обеми на nucleus accumbens са рисков фактор за пристрастяване към интернет, или са следствие от прекомерната му употреба.

Продължаващите изследвания в тази посока ще дадат отговор на много неизяснени до момента въпроси, включително на микрониво – дали нашият епигеном ще се повлияе/измени вследствие на дигиталния стресор, който е почти непрекъснат.

Бъдещото дигитално общество

Създаването на работни места с обособени зони за почивка ще бъде голямо предизвикателство в близкото бъдеще. В контекста на нововъзникващата дисциплина психоинформатика се предлагат няколко съвета за създаване на баланс с цел предотвратяване на зависимост от дигиталния свят:

• търсене на стратегии за насърчаване на задържането на вниманието във времена на фрагментиран начин на живот;

• проучване на въпроса как цифровият свят оформя човешкия мозък и как можем да попречим на вредното му въздействие;

• избор на начини за пълноценна социална комуникация в присъствието на множество цифрови дистрактори.

През последните години понятието „дигитална зависимост“ добива все по-голяма популярност. Въпреки че все още е въпрос на дебат дали това състояние може да се диагностицира като заболяване, свързано с психичното здраве, неоспорим е фактът, че има нужда от подходи за превенция и интервенция, които ще насърчат хората да се контролират повече при употребата на дигитални устройства.

Post Syndicated from original https://www.toest.bg/suzdadoha-sintetichen-choveshki-embrion-sega-kakvo/

Периодът до 14-тата седмица от живота на ембриона е известен сред учените като „черната кутия“ на човешкото развитие. Законите и етичните норми позволяват лабораторните изследвания само в рамките на този времеви отрязък. С помощта на синтетично създадени ембриони можем да извлечем много повече информация за началните процеси на развитие, като се елиминира необходимостта от използването на истински ембриони.

Ембрионално развитие при човека

Ембрионалното развитие започва с оплождането. От уроците по биология в училище знаем, че това е процесът на обединяване на женската и мъжката гамета (половите клетки) – яйцеклетка и сперматозоид. Дали възниква естествено в репродуктивната система на жената, или с помощта на т.нар. асистирана репродукция извън човешкото тяло, резултатът е формирането на структура, наречена зигота. Когато жената е в период на овулация, се отделя една яйцеклетка във фалопиевите тръби (или повече – в случаите на двуяйчни близнаци). Оплодената яйцеклетка (зиготата) се придвижва към матката и започва да се дели до образуването на бластоцист.

Бластоцистът е съставен от две групи клетки, изграждащи вътрешната (еритробласт) и външната му част (трофобласт). Той е обграден от защитен слой по време на развитието си, наречен зона пелуцида (zona pellucida), подобна на черупка на яйце. Клетките от външната страна са разположени под това покритие и в следващите стадии образуват плацентата и обграждащите я тъкани. Клетките във вътрешността се превръщат в различните тъкани и органи на човешкото тяло.

При човека клетките на бластоциста се делят бързо в първите няколко дни от развитието преди имплантирането му в матката. След това обвивката се разрушава и освобождава бластоциста, който се придвижва през фалопиевите тръби и се имплантира в матката на десетия ден. Когато бластоцистът стигне до финалните стъпки на имплантиране, той се превръща в ембрион. Развиват се структури като уста, долна челюст, гърло. По това време започват да се формират също кръвоносната система и сърцето. Развиват се ушите, ръцете, краката, пръстите и се оформят очите. На този етап главният и гръбначният мозък вече са формирани, а храносмилателната система и сензорните органи тепърва започват да се развиват. Първите образувани кости лека-полека заместват хрущяла.

Между 10-тата и 12-тата седмица на бременността ембрионът преминава към последната фаза на развитие – фетус. Органите продължават да се развиват и растат и фетусът се превръща в бебе на осмия месец. Към края на бременността през деветия месец бебето реагира на стимули, може да движи цялото си тяло и започва да му става тясно.

Стволови клетки

Стволовите клетки са уникални заради възможността си да се превръщат в различни видове специализирани клетки. Всички органи в човешкото тяло водят началото си от ембрионалните стволови клетки (ESC). ESC са полезен инструмент за изучаването на комплексните механизми, участващи в развитието на специализирани клетки и на органни структури.

Стволовите клетки могат и да се самообновяват. Те могат да се реплицират много пъти, за разлика например от нервните или мускулните клетки. Деленето на стволовите клетки бива два вида: симетрично и асиметрично. При симетричното се получават две дъщерни стволови клетки, а при несиметричното – една стволова и една диференцирана.

Как стволови клетки остават в недиференцирано състояние, вълнува немалка част от учените, които се занимават с изследвания на ембрионалното развитие, стареенето, регенеративните процеси и др. От друга страна, стои въпросът какво предизвиква една стволова клетка да се превърне в определен специализиран вид клетка. Част от сигналите, които провокират този процес, са фактори (най-често различни видове хормони), секретирани от заобикалящите клетки, физически контакт със съседни клетки и определени молекули в микросредата.

Синтетичен модел на човешкия ембрион

По-рано тази година изследователи от научния институт „Вайцман“ публикуваха статия, описваща създаването на първия човешки синтетичен ембрион. Техният модел на ембрион е създаден от стволови клетки без участието на яйцеклетка и сперматозоид. Изкуственият ембрион се развива до 14-тата седмица и изглежда като перфектния пример по учебник. Ембрионът се намира в клетъчна култура. Част от изследването включва и провеждане на тест за бременност чрез вземане на проба от средата, в която „живее“ ембрионът. Тестът е положителен, тъй като създаденият ембрион освобождава характерните за този период хормони.

Изкуственият ембрион успява точно да имитира структурите, характерни за ранните етапи на ембрионалното развитие. За да постигнат това, учените използват определени химични стимули, с които подканват стволовите клетки да се превърнат в точно определен вид диференцирани клетки: епибласт (който накрая се превръща във фетус), трофобласт (който образува плацентата), хипобласт (който образува хориона) и екстраембрионален мезодерм. Избрани са 120 от тези клетки в определено съотношение и са събрани в едно. Само малка част от тази смес започва самостоятелно да се подрежда, диференцира и разраства, докато накрая не заприличва на копие (ненапълно съвършено) на истински човешки ембрион.

Учените от екипа описват феномена като „изключително фина архитектура“. Но за какво ни е всъщност да имитираме природата? Надеждата на учените е, че този тип модели ще позволят да се изяснят конкретните механизми, чрез които се формират органите в човешкото тяло, а също така да се подобрят инвитро процедурите за оплождане. Друго приложение е тестването на лекарства, за да се провери дали приемането им е безопасно по време на бременност.

Етика на научните изследвания с човешки ембриони

За момента научните изследвания с човешки ембриони и клетъчни линии от ембрионални стволови клетки са етично и законово приемливи при спазване на определени правила и стандарти за работа. Общо правило, прилагано в много страни, е научните изследвания с участието на човешки ембриони да се провеждат само до 14-тата седмица от развитието им.

Въпреки това ембрионалните модели технически и законово не са истински ембриони и не подлежат на същите закони. Тук стои въпросът дали е редно да се правят опити за създаване на технология, с която изкуственият ембрион да може да расте и след 14-тата седмица, с цел да научим повече за началните стадии на човешкото развитие. Учените тепърва разработват нови правила за работа със синтетични ембриони. Тези модели биха позволили да се изяснят причините за често срещаните загуби на бременността в най-ранния етап на развитието на ембриона, както и за епигенетични, генетични и хромозомни болести.

Заглавно изображение: Човешки ембриони в ранен стадий на развитие. Източник: Flickr.com

Post Syndicated from original https://www.toest.bg/prozoretsut-kum-vutreshniya-svyat-na-kletkata/

Най-прекият път към вътрешния свят на клетката е HLA системата (Human Leukocyte Antigens – човешки левкоцитни антигени). Тя е известна и като главен комплекс за тъканна съвместимост при човека. Състои се от над 200 гена, които изграждат „прозореца“ на клетката. Тези гени носят информация за белтъци, наречени гликопротеини, намиращи се на повърхността на клетките. За тях се закачват определени пептиди (части от белтъци), произхождащи от клетката.

Това може да се сравни с пай, който е оставен на перваза на прозореца да изстива и привлича котарака от „Том и Джери“. Паят символизира, че всичко в дома е наред – хладилникът работи, готварските уреди са в изправност и сигурно всички са в добро настроение.

Ако обаче липсва пай на прозореца или той не изглежда добре, най-вероятно в някоя от стъпките нещо се е объркало или повредило. Аналогично е и при клетката. В различни структури от вътрешността ѝ се обработват белтъци, режат се на малки части, преминават през редица други структури и накрая излизат на повърхността, свързани с HLA. След това Т-клетките се свързват с тези молекули и правят проверка (също както Том е привлечен от миризмата и вида на вкусния пай и отива да го „провери“). Т-клетките са вид имунни клетки и ролята им е да предпазват тялото от инфекции, като разпознават чужди пептиди, ако са се свързали на повърхността на HLA.

Главен комплекс за тъканна съвместимост при човека

HLA системата е жизненоважна при трансплантации на органи и тъкани, тъй като, колкото и да си приличаме (99,9% генетична сходност), тялото на реципиентa (приемащия) разпознава донорния орган като чужд и атакува клетките му (т.нар. реакция на отхвърляне). За да може даден орган да функционира в чуждо тяло, клетките му трябва да имат идентични HLA молекули с тези на реципиента.

Затова преди всяка трансплантация се прави т.нар. HLA типизиране – определя се HLA формулата на реципиента и на потенциалните донори и се търси съвместимост в най-висока степен. В България координацията и контролът на трансплантациите се ръководят от Изпълнителна агенция „Медицински надзор“ (ИАМН), чиято статистика сочи, че към момента 868 пациенти имат нужда от трансплантация на орган, а трансплантациите на стволови клетки за миналата година са 183.

Автоимунитет

Автоимунните болести са трудно лечими и при голяма част от тях механизмът на заболяването все още не е напълно изяснен. В основата му обаче отново стои HLA. За да е сигурно, че в организма няма възпалителни процеси, причинени както от външни фактори (например бактерии и вируси), така и от вътрешни (трансформация на здрави клетки в ракови), HLA свързва и „здрави“ пептиди. Т-клетките ги разпознават и не предприемат действия. При автоимунитета обаче въпросните здрави пептиди се разпознават като патология и имунната система се активира с цел да разруши увредената клетка.

Учените са установили, че определени HLA варианти (наречени алели на гените) предразполагат към развитието на определени автоимунни заболявания. В тази връзка изследването за носителство на даден алел на определен HLA ген може да потвърди поставената диагноза или да се изясни възможността за развитие и по-тежко протичане.

Болестта на Бехтерев (анкилозиращ спондилит) е тип артрит. Характерно за нея е хроничното възпаление на ставите, като в основата стои автоимунен механизъм. По-голямата част от пациентите са носители на HLA-B*27 алела. Изследване на HLA-B гена сочи към генетична предразположеност и може да потвърди диагнозата.

Друго автоимунно заболяване, при което се изследва HLA, е цьолиакията (глутенова непоносимост). Характерно за нея е възпалението на тънките черва при консумация на глутен. При съмнение за цьолиакия изследването на HLA би могло да докаже генетична предразположеност (при носителство на HLA-DQB1 алелите *02, *03:02 и DQA1*05).

Последният пример за автоимунно заболяване с HLA генетично предразположение е нарколепсията. В миналото е имало спорове дали в основата му стои автоимунитетът, и въпреки че това вече е доказано, механизмите за възникването му все още не са напълно изяснени.

Нарколепсията е и неврологично заболяване с характерно нарушение на циркадния ритъм, което води до умора и неконтролируемо желание за сън. Носителите на HLA-DQB1*06:02 и DQA1*01:02 са генетично предразположени към това заболяване. При силни емоции, като гняв, страх, радост, смях, страдащият от нарколепсия внезапно заспива, като преминава в REM фазата на съня. Заради тази специфика на заболяването нарколепсията представлява интерес за хората на изкуството и е в основата на научнофантастични и трилър филми, книги, подкасти.

Игра на криеница с туморните клетки

Всички здрави тъкани имат HLA гени от клас I на повърхността си. В основата на развитието на метастази при раковите заболявания стои изключително хитър механизъм за криене на туморните клетки от имунната система. Една туморна клетка би могла да се разпознае от имунната система и да бъде унищожена чрез сигнал за проблем отново с помощта на HLA.

HLA се свързват с молекули от грешно нагънати белтъци и по този начин клетката се разпознава като увредена. За да могат туморните клетки да оцелеят и да образуват клон от клетки, а в последните стадии на заболяването и да се разпространят в цялото тяло (метастази), те трябва да се скрият от имунната система. Имунните терапии в последните години са насочени към повторното активиране на HLA гените от клас I, защото при редица ракови заболявания HLA молекулите не се експресират на повърхността на клетката (не само че няма пай на прозореца, но на практика липсва прозорец).

Неканени гости

Чрез HLA инфектираните клетки се разпознават от имунната система и биват елиминирани. Поради тази причина голяма част от изследванията, свързани с COVID-19, са насочени към HLA предразположеност за заразяване и прогноза за по-леко или по-тежко протичане. Едно от най-мащабните проучвания от началото на пандемията, фокусирано върху този проблем, е организирано от учените от лабораторията на проф. Джил Холенбах, част от Калифорнийския университет в Сан Франциско. Заедно с други учени, лидери в областта на имуногенетиката, е създадена онлайн платформа – база данни за проучвания нa връзката между HLA и COVID-19.

Еволюция на HLA и бъдещи перспективи

След няколко десетилетия изследвания на HLA системата учените са установили, че гените са претърпели естествен подбор. Геномните изследвания на HLA чрез секвениране от ново поколение (NGS) трансформират познанията за еволюцията на тази изключително разнообразна област от генома. С напредването на технологиите за секвениране HLA типизирането вече може да се извърши и с трето поколение секвениране, което позволява по-голяма прецизност на секвениране и определяне на некодиращи области, мутации и нови алели.

Заглавно изображение: Животинска клетка под микроскоп.
Източник: The Greatest Garden