Американские исследователи решили проверить как разные факторы влияют на созревание антител в раннем детстве. Оказалось, что частоты соматических гипермутаций во всех классах антител увеличиваются с возрастом и, кроме того, повышены в классах IgM и IgD у детей, которые часто болеют инфекционными заболеваниями. Особняком стоят результаты для антител класса IgE: частота гипермутации сильно отличалась между детьми и была особенно высока у аллергиков. Результаты работы опубликованы в журнале Science Translational Medicine.
Основная сила В-клеток — неотъемлемых участников приобретенного иммунного ответа — заключается в их способности синтезировать специфичные к патогену антитела. Эти антитела несут на себе участки со случайным образом сгенерированными аминокислотными последовательностями, разнообразный репертуар которых позволяет организму среагировать практически на любой патоген, в том числе и на такой, с которым иммунитет никогда не встречался.
Антитела, несущие на себе один и тот же вариабельный участок, могут принадлежать к пяти разным классам. Антитела IgD и IgM синтезируются в наивных В-клетках. После встречи В-клетки с антигеном, специфичным для вариабельного участка, она начинает активно делиться и может переключиться (а может и нет) на производство антител других классов. Для этого из ДНК, кодирующей антитела вырезаются определенные куски. Положение этих участков определяет то, антитела какого класса будут синтезированы с этой ДНК. Антитела IgG становятся базовыми участниками вторичного иммунного ответа, IgA защищают наши слизистые от инфекций, а «суперсила» IgE — борьба с паразитами. Кроме того, работу последнего связывают с появлением аллергических реакций.
Смена одних классов антител другими — не единственные изменения, сопровождающие активацию В-клетки. При ее делении участок ДНК, ответственный за распознавание антигена начинает мутировать примерно в миллион чаще чем остальные регионы генома. Эта соматическая гипермутация помогает организму из одной клетки создать целую «армию клонов», которые будут более-менее узнавать конкретный патоген, но при этом некоторые из них смогут это делать особенно хорошо благодаря повышенному сродству к антигену из-за новых мутаций.
Известно, что вакцинация, болезни и другие факторы влияют на гипермутацию антител. Сандра Нильсен и ее коллеги из Стенфордского университета решили выяснить, как это происходит в раннем детстве на примере 51 ребенка. Исследование основано на сведениях об образе жизни и болезнях детей, а также на секвенировании ДНК антител из образцов крови, собранных на протяжении трех первых лет жизни детей. Все антитела были разделены по классам и для каждого из них ученые посмотрели на частоту гипермутаций. Оказалось, что она увеличивается по мере взросления детей для всех классов антител, причем этот тренд заметен как для отдельных детей, так и среди них в целом. Исключение составили антитела IgE, частота гипермутаций в которых сильно отличалась между детьми.
Дальше авторы статьи посмотрели на то, с чем еще может быть связана повышенная частота мутаций в разных типах антител. В качестве основных факторов связанных с количеством антигенов, попадающх в организм, они рассматривали инфекционные заболевания, чистоту дома или аллергические реакции. Оказалось, что дети, у которых гипермутация антител IgD и IgM (характерных для наивных В-клеток) идет особенно активно, больше времени проводят болея простудой. В свою очередь, повышенная частота гипермутаций IgE, главного «специалиста по аллергиям», у исследованных детей оказалась связана с аллергией или экземой. Последняя нарушает прочность кожного покрова, и теоретически может способствовать попаданию излишнего количества патогенов в организм и спровоцировать классическую аллергию.
Частоты соматических гипермутаций у детей с аллергиями/экземой и без них
Еще одна особенность, которую ожидали увидеть авторы, — связь между гипермутацией антител и чистотой в доме. Многие новые для себя антигены ребенок собирает с поверхностей, просто взаимодействуя с ними или облизывая грязные пальцы. Поэтому частая уборка или использование бактерицидных моющих средств с триклозаном —популярным антимикробным агентом — может снизить (по мнению авторов) потенциальное число антигенов, с которыми может познакомиться иммунная система ребенка. Как следствие, исследователи ожидали увидеть пониженную частоту гипермутаций антител, которые появляются в ходе формирования иммунного ответа. Оказалось, что чистота в доме практически не влияет на количество гипермутаций, а использование триклозансодержащих моющих средств, назначавшееся семьям случайным образом, дает противоречивые реультаты. Гипотеза подтвердилась для IgE, но для базового типа антител IgG результат оказался противоположным.
Результаты Нильсен и ее коллег основаны на небольшой выборке и должны быть подтверждены в дальнейшем на большем объеме данных. Тем не менее, эта работа позволила обнаружить связь между высоким уровнем гипермутаций IgE в раннем возрасте и аллергическими реакциями и экземой.
Источник: N+1
