НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ БІОЛОГІЇ КЛІТИНИ
КІТЮРІЙ ЯРОСЛАВОВИЧ
УДК 577.112.7: 576.32/36
АНТИТІЛА МОЛОКА І СИРОВАТКИ КРОВІ ЛЮДИНИ: ХАРАКТЕРИСТИКА КАТАЛІТИЧНОЇ АКТИВНОСТІ ТА ВПЛИВ НА РІСТ І ВИЖИВАННЯ КЛІТИН
03.00.11 – цитологія, клітинна біологія, гістологія
АВТОРЕФЕРАТ
дисертаціїна здобуття наукового ступеня
доктора біологічних наук
Львів – 2008
Дисертацією є рукопис
Роботу виконано в Інституті біології клітини НАН України та у Новосибірському інституті біоорганічної хімії СВ РАН.
Науковий консультант: член-кореспондент НАН України
доктор біологічних наук, професор,
Стойка Ростислав Степанович,
Інститут біології клітини НАН України,
завідувач відділу регуляції
проліферації клітин та апоптозу.
Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор,
Сибірна Наталія Олександрівна,
Львівський національний університет
імені Івана Франка,
завідувач кафедри біохімії;
доктор біологічних наук,
Скок Марина Володимирівна,
Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України,
головний науковий співробітник
відділу молекулярної мунології;
доктор біологічних наук,
Заставна Данута Володимирівна,
Інститут спадкової патологіїАМН України,
завідувач відділу діагностики спадкової патології.
Захист відбудеться «11» червня 2008 р. о «1400» годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.246.01 в Інституті біології клітини НАН України (79005, м. Львів, вул. Драгоманова, 14/16).
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту біології клітини НАН України за адресою: 79005, м. Львів, вул. Драгоманова, 14/16.
Автореферат розісланий «8» травня 2008 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради,
кандидат біологічних наук В.М. Убийвовк
Актуальність теми. Імунна система ссавців не тільки забезпечує захист організму від шкідливих чинників оточуючого середовища, але й бере участь у регуляції багатьох біологічно важливих функцій, які підтримують гомеостаз організму. Гуморальна імунна система функціонує через продукцію мільйонів варіантів молекул антитіл (АТ), направлених як проти чужорідних антигенів, так і проти антигенів власного організму (аутологічних антигенів). Аутологічні антитіла (ауто-АТ) із спорідненістю до різноманітних біомолекул (білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів, ліпідів) було виявлено як у хворих на аутоімунні захворювання, так і в клінічно здорових людей. В останніх описано дві різновидності ауто-АТ: поліреактивні ауто-АТ (Avrameasetal., 1995) та анти-ідіотипові ауто-АТ (Jerneetal., 1985). Поліреактивні ауто-АТ (полі-АТ) сироватки крові людини, головним чином, представлені IgMабо імуноглобулінами інших ізотипів, що секретуються особливою популяцією В-лімфоцитів, на поверхні яких присутній білок CD5 (CD5+-B-лімфоцити). Полі-АТ є продуктами недиференційованих генів імуноглобулінів і характеризуються низькою афінністю та поліспецифічністю (спорідненістю до структурно-відмінних антигенів). Поліспецифічність цих ауто-АТ визначає їх подвійну фізіологічну роль в організмі ссавців. З одного боку, полі-АТ забезпечують первинну імунну відповідь організму на дію чужорідних антигенів, а з іншого боку, через спорідненість до аутологічних антигенів ці антитіла можуть бути задіяні у регуляцію гомеостазу.
Другою різновидністю ауто-АТ, які продукуються в нормі, є антиідіотипові АТ (аі-АТ). В основі продукції аі-АТ лежить здатність імунної системи ссавців сприймати варіабельні ділянки власних антитіл (ідіотипи) як чужорідні антигени і продукувати вторинні антитіла (аі-АТ), специфічні до цих фрагментів антитіл. Через рецептор–опосередковану взаємодію із імунокомпетентними клітинами аі-АТ беруть участь у клональній селекції лімфоцитів в організмі ссавців. Згідно з цим механізмом, співвідношення між первинними антитілами і аі-АТ регулює імунну відповідь організму на чужорідні антигени. Характерною ознакою аі-АТ є їхня висока специфічність до антигенних детермінант антитіл.
На відміну від ауто-АТ клінічно здорових людей, ауто-АТ, виявлені в організмі хворих на аутоімунні захворювання, володіють високою специфічністю і високою спорідненістю до аутоантигенів. При цьому антигенна специфічність ауто-АТ безпосередньо пов’язана з типом захворювання та особливістю його перебігу. Через взаємодію із аутоантигенами ауто-АТ, безпосередньо або опосередковано, можуть брати участь у розвитку аутоімунних захворювань, що дозволяє вважати їх молекулярними маркерами, придатними для діагностики аутоімунних захворювань та прогнозування особливостей їхнього перебігу у пацієнтів.
Імунний статус організму вагітних жінок і породіль має ряд суттєвих відмінностей від нормального стану. З одного боку, це пов’язано зі змінами в організмі вагітної жінки, скерованими на забезпечення імунної толерантності щодо клітин організму плоду, а з другого боку, це пов’язано із особливістю функціонування гуморального імунітету у породіль, який направлений на забезпечення імунного захисту новонароджених та на розвиток їхньої власної імунної системи.
Відомо, що зміни у гормональному та імунному статусі жінок, пов’язані з вагітністю, пологами та лактацією, можуть призводити до розвитку аутоімунних захворювань (Сerveraetal., 2002; Molokhiaetal., 2008). Внаслідок порушення аутоімунної толерантності в організмі жінки з’являються високоспецифічні ауто-АТ та абзими, характерні для хворих на аутоімунні захворювання (Bunevaetal., 2003).
Таким чином, дослідження антигенної специфічності та функціональної активності ауто-АТ, які продукуються в нормі, при аутоімунних захворюваннях, а також при вагітності і лактації, є актуальними, оскільки вони дозволяють виявити молекулярні механізми, залучені у розвиток аутоімунних процесів в організмі людини.
Компоненти молозива та молока жінок діють не лише як фактори трофічного забезпечення дитини, але й як чинники регуляції розвитку дитячого організму. Ключову роль у такій регуляції виконують білки молока, які можуть впливати на проліферацію, диференціацію та апоптоз клітин різних типів. Цитокіни, зокрема інтерферон і деякі фактори росту, у невеликій кількості присутні у молоці і сироватці крові (Канышкова та ін., 2003). Інші білки, які задіяні у регуляції клітинної активності, зустрічаються, переважно, у жіночому молоці. До цих білків, наприклад, належить альфа-лактальбумін, олігомерні форми якого здатні індукувати апоптоз пухлинних клітин у присутності іонів кальцію (Hakanssonetal., 1995), та лактоферин, який, залежно від наявності іонів заліза, здатний регулювати проліферацію, диференціацію чи апоптоз різного типу клітин (Legrandetal., 2008).
Оскільки лактація є частиною репродуктивного циклу жінки, функціональна активність імуноглобулінів молозива та молока може відображати індивідуальні особливості стану її гуморального імунітету. У жіночому молоці виявлено полі-АТ (Vassilevetal., 1996) та високоспецифічні ауто-АТ, характерні для хворих на аутоімунні захворювання (Brenneretal., 1992; Askanaseetal., 2002). Останні можуть бути задіяні у розвитку аутоімунних процесів у дитини.
Важливою функціональною особливістю ауто-АТ, виявлених в нормі та при патології, є їхня здатність каталізувати хімічні реакції. Каталітично активні ауто-АТ отримали назву абзимів. Абзими, подібно до ауто-АТ, виявлених в організмі ссавців, можна розділити щонайменше на два типи – абзими, які є продуктами недиференційованих генів імуноглобулінів (Pauletal., 2005), та абзими, які утворюються внаслідок молекулярної мімікрії антигенів. Останні відносяться до аі-АТ, які продукуються за умов, коли антигенними детермінантами виступають поліпептидні ділянки, які формують каталітичні центри ензимів (Gabibovetal., 2006). Функції абзимів в організмі людини вивчені недостатньо. Аналіз літературних даних вказує на те, що перший тип абзимів може брати участь у знешкодженні вірусних та бактеріальних антигенів в організмі клінічно здорових людей, а другий тип абзимів може бути задіяний у розвитку аутоімунних захворювань.
У молозиві та молоці клінічно здорових породіль присутні обидва типи абзимів. Перший тип (абзими із фосфотрансферазною активністю) було виявлено тільки у молоці жінок (Kitetal., 1991, 1995; Gorbunovetal., 2000, 2005; Karataevaetal., 2005), тоді як другий тип (абзими із гідролізуючою активністю) присутні як у молоці клінічно здорових породіль, так і у сироватці крові хворих на аутоімунні захворювання (Nevinskyetal., 2002, 2003). Оскільки функція цих абзимів в організмі залишається не з’ясованою, дослідження їх біологічної активності є важливим для розуміння особливостей функціонування гуморального імунітету у жінок під час вагітності і лактації.
Усе вищесказане свідчить про актуальність дослідження антигенної специфічності і каталітичної активності антитіл, а також вивчення впливу цих антитіл на ріст і виживання клітин.
Зв’язок роботи з науковими програмами і планами. Роботу було розпочато відповідно до планів науково-дослідних робіт лабораторії радіохімії Новосибірського інституту біоорганічної хімії Сибірського відділення Російської Академії Наук у межах напрямку “Биокатализ, структура и функция гена” упродовж 1994-1999 рр. Пізніше її було продовжено у відділі регуляції проліферації клітин та апоптозу Інституту біології клітини Національної Академії Наук України в межах теми «Дослідження процесів, що відбуваються під час апоптозу, індукованого антинеопластичними препаратами з різним механізмом дії» упродовж 2006-2008 років (номер державної реєстрації № 0106U002599). Частково роботу було також підтримано грантом Російського Фонду Фундаментальних Досліджень за темою: “Роль фосфорилирования лактальбумина человеческого молока в образовании его мультимерных форм, обладающих способностью индуцировать апоптоз раковых, эмбриональных и лимфоидных клеток”, проект 97-04-49931 (1997-1999 рр) та грантом підтримки спільних проектів вчених Національної Академії наук України і Сибірського відділення Російської Академії наук за темою “Біологічно активні сполуки молока і їх фізіологічні функції”, проект № 9 (2006-2008 рр), які були надані здобувачу.