Генотипическое и фенотипическое разнообразие населения Украины по группам крови

Однако, поскольку при 10…35 % беременностей выявлены несовместимость матери и плода по системе АВ0, то должен существовать эффективный барьер, препятствующий иммунному конфликту. Действительно, в настоящее время доказано, что между матерью и плодом имеется морфофункциональный барьер, в известной степени предотвращающий иммунные конфликты. Этот барьер создается за счет функционирования различных звеньев -- от структурных до динамических, - возникающих при взаимодействии иммунных систем, например Rh и АВ0. Но такой барьер полностью не препятствует возникновению иммунологических реакций со стороны материнского организма ни при нормально протекающей беременности, ни при ее осложнениях. Итак, даже при неполностью эффективном барьере не происходит отбор генов, подавляющих биосинтез группоспецифических веществ в раннем онтогенезе. Это еще раз свидетельствует о самостоятельной роли группоспецифических веществ во внутриутробном развитии и, следовательно, противоречит предположению о пассивной связи этих соединений с постнатальным полиморфизмом.

Исследователи, изучавшие антигены у эмбрионов и новорожденных, установили, что эти антигены присутствуют на ранних эмбриональных стадиях, затем исчезают и могут быть вновь идентифицированы при наступлении эритропоэза. Таким образом, АВ0-антигены имеют определенное значение в развитии клеточного метаболизма в течение одного или более критических периодов развития эмбриона и новорожденного. Некоторые авторы полагают, что вредное воздействие АВ0-несовместимости проявляется в течение ограниченного числа критических периодов (гаметический, эмбриональный и ранний фетальный). Принципиально трудно возражать против гаметической селекции в АВ0-несовместимых браках, однако нельзя и переоценивать этого типа отбора. Так, преобладание АВ0-несовместимого потомства служит еще одним аргументом против мнения о заметном вкладе гаметической селекции в отсев.

Вероятно, гибель зародышей совпадает с критическими периодами, приходящимися на имплантацию бластоцисты (на 4…6-й неделе развития) и период, предшествующий особенно быстрому росту зачатка плаценты. Начиная с 4…6-й недели беременности и кончая, примерно, 15…17-й неделей, действие АВ0-несовместимости на плод проявляется в учащении самопроизвольных выкидышей. Когда плацента формируется и начинает функционировать как орган, т. е. примерно с 14…15-й недели развития, гибель эмбрионов и последующие выкидыши, ассоциирующиеся с АВ0-несовместимостью, не наблюдаются вплоть до перинатального периода.

Эффект несовместимости в перинатальный период связан, вероятно, с повышением проницаемости плаценты для антител, что наблюдается незадолго до родов. Физиологический характер подобного явления не вызывает сомнений, поскольку при этом обеспечивается пассивная иммуниза­ция плода материнскими антителами. Но вместе с антителами, направленными против инфекций и неспецифических гуморальных факторов иммуни­тета, в организм плода также проникают анти-А- и анти-В-антитела, которые при несовместимости вызывают патологические процессы у новорожденных, в частности эритробластоз. Летальные формы АВ0-несовместимости крайне редки, хотя легкие формы несовместимости могут быть выявлены у 7,1% новорожденных. Как подчеркивает Ж. Доссе (1959), незначительные последствия несовместимости по системе АВ0 наблюдаются в 2--3 раза чаще, чем по другим системам. АВ0-несовместимость также является частой причиной изменения функционального состояния новорожденных. Редкость тяжелых форм осложнений при АВ0-несовместимости объясняется существованием эффективных защитных механизмов, направленных против иммунологического конфликта в перинатальном периоде. Одним из таких механизмов является низкая антигенная активность А- и В-субстанций в эритроцитах плода и новорожденного, т. е. частичная репрессия локусов А и В, которая но каким-то причинам не происходит на ранних этапах эмбриогенеза. Таким образом, отсев потомства при АВ0-несовместимых браках различается по механизмам в зависимости от периодов внутриутробного развития.

Данные о преобладании несовместимого потомства вносят новый аспект в проблему внутриутробного отсева. Благодаря преобладанию то несовместимого, то совместимого потомства направления отбора еще в период утробного развития могут быть сбалансированы. Естественно, что динамическая компенсация имеет преимуществ тем больше, чем на более ранних стадиях развития она происходит. Поэтому пренатальное поддержание полиморфизма генов групп крови должно иметь большое биологическое значение. По аналогии с постнатальным периодом не исключено, что в основе преобладания несовместимого потомства у молодых первобеременных женщин лежит гетерозис по АВ0-локусу. При последующих беременностях происходит иммунизация материнского организма, и логично предположить, что «повреждение» зародыша материнскими анти-А- и анти-В-антителами может превысить эффект гетерозиготности. Тогда проявляется классический феномен внутриутробного отсева несовместимого потомства. Таким образом, учитывая смену направлений отсева, поставленный выше вопрос об имманентности утробного отбора по отношению к полиморфизму генов групп крови в известной мере теряет свой смысл. Данные по биохимической генетике системы АВ0 также говорят не в пользу этой гипотезы. Следовательно, сравнительно высокая эмбриональная смертность при АВ0-несовместимых браках не может рассматриваться только как дань адаптивности постнатальному полиморфизму.

С позиций эволюционной генетики также представляется маловероятным, что полиморфизм групп крови пассивно связан с нормальным эмбриогенезом. Система АВ0 или близкие к ней системы найдены у многих приматов, в том числе и среди человекообразных обезьян, что свидетельствует о вероятном существовании подобной системы и среди прямых предков человека. В этом аспекте представляется неправдоподобным существование пренатального иммунологического груза «в чистом виде» в филогенезе рода Homo на протяжении нескольких миллионов лет. Следовательно, логично предположить, что иммунологические механизмы, связанные с функционированием АВ0-локуса вовлекаются в процессы нормального эмбриогенеза. В связи с этим интересна гипотеза, согласно которой несовместимость между матерью и плодом является необходимым условием развития нормальной беременности. По аналогии с некоторыми явлениями трансплантационного иммунитета автор предположил, что пролиферативные процессы при образовании плаценты обусловлены несовместимостью между матерью и зародышем, и антигенное сходство при прочих равных условиях ведет к снижению массы плаценты и плода. При клинических исследованиях, посвященных изучению влияния АВ0-несовместимости на массу плаценты не получены однозначные результаты. Однако рассматриваемая гипотеза нашла подтверждение в экспериментальных работах, в которых показано, что при антигенной несовместимости имеется достоверное физиологическое увеличение массы плаценты. Также оказалось, что при иммунизации самки антигенами самца массы плаценты и плода увеличиваются, при этом также повышается вероятность успешных имплантаций.

Отечественные исследователи, проводя межлинейную пересадку бластоцист у мышей, выявили, что увеличение массы и жизнеспособности гибридных эмбрионов обусловлено не гетерозиготностью как таковой, а их большой антигенной несхожестью с организмом самки. Однако снижение массы плаценты и плода при приобретении организмом самки толерантности к антигенам самца может быть связано не только с отсутствием иммунологического распознавания, но и с явлением трансплантационной депрессии. Последним можно объяснить противоречивость клинических данных о влиянии несовместимости на массу плаценты.

Гибель совместимого потомства при АВ0-несовместимых браках позволяет предположить, что гетерозис по АВ0-локусу основан на механизмах иммунного взаимодействия между матерью и плодом. Правда, механизмы гетерозиса могут быть множественными даже в отношении одного локуса, и поэтому вряд ли целесообразно настаивать на исключительности иммунного механизма. Действительно, локализация АВ0-субстанций в клеточных мембранах подавляющего большинства тканей свидетельствует об участии этих веществ в функциональной организации клетки и, следовательно, позволяет предполагать о других путях реализации гетерозиса по АВ0-локусу в эмбриогенезе. Вместе с тем иммунобиологический механизм гетерозиса лучше согласуется с представлениями об эмбриональном гомеостазе, поскольку другие эффекты гетерозиса обычно выявляются в экстремальных условиях.

По системе HLA также получены данные, свидетельствующие об иммунобиологической природе эмбрионального гетерозиса. Так, показано, что несовместимость по системе HLA благоприятно влияет на течение беременности и развитие плода. He получены убедительные данные о связи HLA-несовместимости со спонтанными выкидышами. Отбор в пользу несовместимого по HLA-системе потомства выявлен и при обследовании детей от кровнородственных браков, при которых гетерозиготность оставалась высокой, несмотря на тесный инбридинг.

Итак, по-видимому, гены АВ0-системы участвуют в процессе нормального эмбриогенеза, поэтому они не репрессируются. Благодаря неоднозначности своего проявления в различные периоды эмбриогенеза и таким эффектам, как плейотропия и гетерозис, гены АВ0-системы изменяют жизнеспособность эмбрионов, что иногда ведет к селективной гибели носителей определенных генотипов.

Гипотеза 4

На четвертый вопрос, действуют ли на внутриутробный отсев изменения в окружающей среде и некоторые другие факторы, помогают ответить полученные нами данные о влиянии медицинских абортов, токсикозов беременности и возрасте женщины.

Отсутствие влияния на отсев такого сильного вмешательства, как медицинские аборты, является достаточно веским аргументом против предположения о том, что изменения условий жизни повлекли за собой увеличение интенсивности отсева.

Отсутствие эффекта токсикозов беременности также подтверждает эту точку зрения. Однако увеличение материнского возраста не повысило интенсивность отсева, а лишь изменило его направленность. До сих пор мы не касались вопроса о причинах смены вектора отсева у повторнобеременных женщин. Возможно, что такое изменение у повторнобеременных женщин старшего возраста связано, во-первых, с некоторым возрастным изменением общих и местных иммунных реакций материнского организма па плод и, во-вторых, с увеличением вероятности внутриутробной гибели плода. При такой ситуации, естественно, лучше развиваются более несовместимые с матерью зародыши, что и ведет к изменению направления векторов отсева.



4. ГРУППЫ КРОВИ И ЭВОЛЮЦИЯ

Большинство популяций человека полиморфно по группам крови АВ0, т. е. содержат все три аллеля IA, IB, I0. На основе относительных частот этих аллелей жителей различных областей земного шара можно характеризовать как разные «серологические расы». Большинство рас содержат особей со всеми четырьмя группами крови 0, А, В, АВ и различаются только по распространенности отдельных групп. Однако у некоторых рас те или иные группы крови вовсе отсутствуют. Например, южноамериканские индейские племена были до прихода европейцев или остаются до сих пор изогенными по группе 0. Аллели IA, IB довольно редки также среди индейцев Северной Америки. Индейцы племен блад и черноногих, обитающие на юге Канады и в Монтане, представляют исключение; в отличие от южноамериканских племен они содержат аллель IA, причем частота этого аллеля очень высока, достигая 80%, чего не наблюдается ни в одной другой популяции человека. Американские индейцы произошли, по-видимому, от азиатской (монголоидной) расы, небольшая группа представителей которой в свое время пересекла Берингов пролив. Хотя у азиатской расы встречаются все четыре группы крови, частота группы 0 относительно мала; поэтому среди этих основателей, пришедших из Азии, или в небольших сформировавшихся позже изолятах могли сложиться условия, благоприятствовавшие дрейфу генов, и либо просто случай, либо случай в сочетании с естественным отбором мог привести к такому необычному распределению.

В большинстве популяций человека частота аллеля IA колеблется между 15 и 30%, а аллеля IB - между 5 и 20%. Например, частоты этих аллелей в больших популяциях эскимосов, распространенных по всему континенту от Аляски до Гренландии и Лабрадора, равны соответственно 30 и 6%. Но в небольшом племени северных эскимосов в Туле (Гренландия), которое насчитывает менее 300 человек и почти лишено притока генов из других популяций, частота IA составляет всего 9%. Кроме того, в некоторых изолятах Лабрадора и Баффиновой Земли ген IB совершенно отсутствует. По-видимому, все эти случаи можно отнести за счет дрейфа генов.

Интересные данные получены по общине дункеров в Пенсильвании (США). Дункеры (данкеры) -- сектанты, эмигрировавшие в начале XVIII века из Германии и с тех пор живущие небольшими общинами, генетически почти изолированными от остального населения. Следовало ожидать, что ча­стоты аллелей в этой группе будут промежуточными между частотами, наблюдаемыми на родине дункеров в Рейнской области, и частотами среди живущих вокруг них восточноамериканских популяций. Однако эти ожидания не подтвердились. Среди американцев, не принадлежащих к дункерам, так же как среди немцев (по данным 1939 года), люди с группой крови А составляют 40--45%, а среди дункеров -- почти 60% (IA = 0,38); что касается частоты аллеля IB, то она снижена почти до нуля (IB = 0,025).

Есть много других примеров резких различий по частоте генов между небольшими родственными племенами или между религиозными изолятами и соседними популяциями с более высокой численностью. О том, что изоляция играет большую роль в такой дифференциации, свидетельствует совершенно иное распределение по частоте групп крови в больших популяциях человека. В больших смежных популяциях с практически неограниченной миграцией частоты генов обычно сходны.

Согласно концепции Форда, полиморфизм контролируется главными генами (или генами-переключателями), проявляющими заметное плейотропное действие. Появление и сохранение полиморфизма в популяциях обусловлено равновесием сил отбора, действующих на все развивающиеся при этом морфологические и физиологические признаки. Поэтому существование полиморфизма обычно свидетельствует о важности затрагиваемых им признаков. Можно предположить, что полиморфизм в отношении групп крови сбалансирован, и что селективное значение участвующих в этом генов обусловлено их влиянием на плодовитость, жизнеспособность или устойчивость к болезням.

В настоящее время изучена зависимость такой хорошо известной гемолитической болезни новорожденных как эритробластоз плода от Rh-несовместимости матери и плода. Вкратце, эритробластоз возникает у Rh-положительного плода, развивающегося во чреве Rh-отрицательной матери, сенсибилизированной чужеродными для нее Rh-антигенами плода во время данной или чаще предыдущих беременностей. Клетки крови плода содержат Rh-антиген. Если этот антиген попадет в кровоток матери, то он индуцирует образование в плазме матери Rh-антител (изоиммунизация). Это ведет к разрушению эритроцитов плода (гемолиз) и анемии.

Несовместимость матери и плода по антигенам системы АВ0 также ведет иногда к эритробластозу новорожденных или чаще к выкидышам на ранних сроках беременности. Одна из АВ0-несовместимых комбинаций такова: наличие у матери анти-А- или анти-В-антител против одноименных антигенов, имеющихся у плода. У женщин группы 0, в крови которых содержатся оба вида антител, вероятность гибели плода максимальна, а у женщин группы АВ - минимальна. Ознакомившись с основными генетическими и серологическими механизмами, характерными для систем групп крови, читатель может самостоятельно рассчитать потенциально неблагоприятные браки и показать, что внутриутробный отбор неизменно выступает во всех случаях против гетерозигот. Отсюда следует, что одни лишь силы отбора не могут обеспечить сохранение полиморфизма, поскольку отбор против гетерозигот теоретически приводит к состоянию неустойчивости, благоприятствующей закреплению наиболее распространенного аллеля.

Была установлена связь с АВ0-группами крови и ряда других заболеваний.

I (0) группа крови. Частота среди больных язвой двенадцатиперстной кишки на 17% а среди больных язвой желудка на 10% выше среднепопуляционной. Среди лиц с группой крови 0 чаще встречается гипофизарная аденома.

II (A) группа крови. Частота среди больных раком желудка на 10% выше среднепопуляционной. Сахарный диабет - на 8% выше. Среди лиц с группой крови А чаще встречаются переломы бедра, детская летальная пневмония, пернициозная анемия, рак женских половых органов.

Тем не менее, становится все более и более очевидной справедливость предположения Форда о том, что дивергенцию по частоте групп крови нельзя объяснить одними лишь случайными флуктуациями. Если бы в этом был замешан только дрейф генов, то вряд ли можно было бы ожидать, что частоты, обнаруженные во всех (а их было немало) изученных популяциях, займут лишь одну пятую всего возможного диапазона частот. Кроме того, установлено, что различия между популяциями по частоте аллелей системы АВ0 значительно больше, чем различия по аллелям систем MN и Rh; это показывает, что аллели систем АВ0 изменяются под влиянием внешних условий быстрее, чем другие аллели.

4.1 Отбор по системе групп крови АВ0

Рассмотрим некоторые проблемы, возникающие при анализе полиморфизма по системе групп крови АВ0. Один аспект отбора по этой системе - серологическая несовместимость матери и плода - общепризнан, хотя относительно интенсивности отбора общего мнения нет. Эта несовместимость приводит к нестабильному равновесию и к медленному изменению частот генов. В отсутствие других форм отбора полиморфизм по АВ0 должен постепенно исчезнуть. Однако, вопреки этому предсказанию, он присутствует почти во всех популяциях человека. Следовательно, по этой системе должны существовать другие селективные факторы. Рассмотрим возможность отбора по системе групп крови АВ0 на фоне инфекционных заболеваний.



4.2 Группы крови АВ0 и инфекционные заболевания

В настоящее время продемонстрирована ассоциация групп крови АВ0 с очень многими заболеваниями. Например, лица с группой крови А чаще заболевают раком, тогда как лица, имеющие группу крови 0, более подвержены к язве желудка и двенадцатиперстной кишки. Связь с группами крови показана и для ревматизма, иммунный механизм которого бесспорен: риск заболевания ревматизмом самый низкий среди лиц группы 0. Хотя эта связь, возможно, повышает вероятность достижения носителями группы 0 пожилого возраста, она вряд ли оказывает влияние на естественный отбор, поскольку ревматизм, как правило, поражает людей среднего и более старшего возраста, т.е. после завершения репродуктивного периода. Обнаруженные корреляции групп крови системы АВ0 с заболеваниями демонстрируют фундаментальное влияние антигенов этой системы на физиологию организма. Например, данные по ревматизму свидетельствуют о том, что это влияние может иметь какое-то отношение к иммунному ответу. Даже связь группы А с раковыми заболеваниями и группы 0 с язвой желудка может быть обусловлена различиями иммунного ответа.

Инфекционные заболевания оказывают специфическое воздействие на иммунный ответ организма. Если группы крови АВ0 влияют на иммунный ответ, то отбор, возникающий из-за дифференциальной восприимчивости к инфекционным заболеваниям, может привести к дифференциальной детской и юношеской смертности.

Распространение аллелей АВ0 в мировом населении

Распределение аллелей А, В и 0 свидетельствует о наличии естественного отбора по данной системе. Если бы отбора не было, а распределение отражало только случайные колебания генных частот, то в популяции присутствовали бы все комбинации генных частот, возможные в системе из трех аллелей. В действительности дело обстоит по-другому: наблюдается только небольшое число из возможных комбинаций.

Какая форма отбора могла привести к повышению аллельных частот в сравнительно изолированных популяциях или, наоборот, к их понижению в популяциях, расположенных «в русле» мировых миграций? Одна из вероятных возможностей - влияние инфекционных заболеваний, особенно крупных эпидемий прошлого.

Перечислим группы заболеваний, которые, возможно, имеют селективное значение:

а) эпидемические заболевания, например чума, холера, оспа;

б) хронические болезни, например туберкулез и сифилис;

в) кишечные инфекции (в основном детские);

г) тропические болезни (в детском и юношеском возрасте).

В отличие от полиморфных вариантов гемоглобина, которые встречаются только в тропических областях, полиморфизм по системе АВ0 распространен по всему миру. Следовательно, тропические болезни вряд ли играют роль селективного фактора в этой системе. Для формулировки рабочей гипотезы можно использовать три факта.

1. Заселение Америки человеком произошло примерно 10…12 (18) тыс. лет назад. До экспедиций Колумба население Центральной и Южной Аме­рики было почти полностью изолировано от остальной части человечества. Возможно, что для американских популяций того времени была характерна особая группа инфекционных заболеваний, отсутствующих в остальной части мирового населения, например сифилис и связанные с ним болезни, вызываемые трепонемой (Treponema pallidum). Частота группы крови 0 в популяциях коренного населения Америки очень высока.

2. Эпидемии чумы многократно опустошали Европу, в основном поражая густонаселенные области. В краевых и частично изолированных популяциях, которые, вероятно, были затронуты чумой в меньшей степени, группа 0 обычно встречается с высокой частотой.

3. До середины 70-х годов во многих странах регистрировались случаи оспы. Имеются статистические данные о частоте встречаемости и смертности от оспы, особенно для населения Африки и Индии. Для этих регионов известно распределение групп крови АВ0. Если носители какой-то группы крови обладают повышенной восприимчивостью к оспе, то в областях с высоким уровнем заболеваемости эта группа должна встречаться реже.

Сифилис и группа крови 0

Сифилис - широко распространенное венерическое заболевание, которое вызывается особым микроорганизмом - бледной спирохетой (бледной трепонемой). Передается половым путем, через плаценту, реже - при использовании зараженных предметов. Как и другие венерические заболевания, сифилис - это не столько медицинская, сколько социальная проблема.

Антигенная структура бледной спирохеты очень сложна и до конца не изучена.

Перед нами стоит задача оценить возможное влияние сифилиса на дифференциальную биологическую приспособленность человеческой популяции. Как и в случае серповидноклеточности и малярии, наиболее убедительным косвенным доказательством такого влияния было бы доказательство того, что носители группы 0 имеют повышенную устойчивость к этой болезни. Это предположение в настоящее время проверить нельзя, так как сифилис настолько успешно вылечивается пенициллином, что индивидуальных различий в исходе болезни, обусловленных различием иммунного ответа, просто не существует. Однако в 1920-е годы лечение пенициллином еще не применялось. В это время был собран обширный материал по группам крови и заболеваемости сифилисом, анализ которого позволил сделать следующие выводы:

а) связь между заражением сифилисом и группами крови системы АВ0 отсутствует;

б) после лечения распространенным тогда препаратом неосальварсаном носители группы 0 имели гораздо большую вероятность стать «серонегативными», чем лица с другими группами крови.

в) третичный сифилис, так же как и общий паралич, реже встречается у лиц с группой 0, чем у лиц с другими группами крови системы АВ0.

Итак, все данные вместе свидетельствуют о том, что группа крови 0 имеет преимущество в иммунном ответе на сифилис. Известно, что влияние сифилиса на репродукцию осуществляется в основном путем заражения плода больной матерью. Зачастую такое заражение ведет к гибели плода на поздних стадиях развития. Можно высказать предположение, что широкое распространение группы 0 у индейцев Центральной и Южной Америки обусловлено отбором за счет сифилиса и связанных с ним инфекционных заболеваний, вызываемых трепонемой.

Холера и группа крови 0

Холера - это инфекционное заболевание, известное с древнейших времен. Её эпидемический очаг находится в бассейне рек Ганга и Брахмапутры (Индия, Бангладеш). Возбудителями холеры являются бактерии - холерные вибрионы (классический азиатский вибрион, вибрион Эль-Тор и другие). Антигены, сходные с антигенами человека, у холерных вибрионов не обнаружены. Дифференциальный диагноз холеры, позволяющий отличить ее от других острых кишечных инфекций (сальмонеллеза, дизентерии, отравлений), в прошлом не всегда был возможен; до начала XIX в. не исключалось смешение холеры с другими кишечными инфекциями.

Летальность при холере в прошлом составляла 50…60% (при заражении вибрионами Эль-Тор в 80…90% случаев отмечаются легкие формы). Непосредственной причиной смерти является обезвоживание организма.

У лиц, перенесших холеру, вырабатывается стойкий иммунитет. Вакцинация при холере малоэффективна, поствакциональный иммунитет сохраняется 6 месяцев.

Недавние обширные исследования холеры в Бангладеш убедительно показали существование связи между системой АВ0 и летально эндемичной инфекционной болезнью. Больные диареей, вызванной ротавирусом, шигеллой. токсикогенной Е. coli или нетоксикогенными возбудителями холеры, имели частоты группы 0, сходные с контрольными (около 30%), между тем больные, зараженные токсикогенным холерным вибрионом с группой крови 0, составляли 57%. Эта разница статистически высоко достоверна. Среди членов семей, зараженных токсикогенным штаммом холеры, наблюдается статистически достоверная тенденция к повышению частоты группы крови 0 с увеличением тяжести протекания диареи. Эпидемии тяжелых кишечных заболеваний, описанные в прошлом в этом регионе, вероятнее всего, были эпидемиями холеры. Низкая частота группы крови 0 в этом регионе, возможно, обусловлена более высокой восприимчивостью к холере и смертностью от нее лиц с группой крови 0. Механизм этого взаимодействия остается невыясненным.

Чума и группа крови 0

Чума - это общее особо опасное инфекционное заболевание. Различают следующие формы (проявления) чумы: бубонную, легочную, кишечную, септическую, кожную.

Возбудитель чумы - чумная палочка - характеризуется высокой изменчивостью (вирулентные R-формы, авирулентные S-формы, промежуточные О-формы; изменение свойств происходит под влиянием бактериофагов). У чумной палочки обнаружены антигены, сходны с антигеном 0 системы АВ0 (подробнее см. ниже).

Постоянным резервуаром чумы в природе являются грызуны (свыше 300 видов) и другие животные. Чума передается воздушно-капельным и воздушно-пылевым путем; наибольшую роль в распространении чумы играют блохи, в кишечнике которых чумная палочка размножается.В прошлом эпидемии чумы неоднократно приводили к гибели множества людей: летальность достигала 40…100%. В Древнем Риме страшная эпидемия чумы свирепствовала в 293 г. до н.э. В середине XIV в. (1345-1352 гг.) в Европе от чумы умерло около 50 млн. человек (по другим оценкам - 25 млн.); в 1665 г. бубонная чума унесла жизни 10 млн. человек. В России одна из сильнейших эпидемий чумы совпала по времени с пугачевским восстанием.

У переболевших чумой людей вырабатывается стойкий и длительный иммунитет. Вакцинация при чуме малоэффективна, поствакциональный иммунитет сохраняется 6…12 месяцев.

С повышением качества жизни (улучшение питания и санитарно-гигиенических условий) и появлением антибиотиков (стрептомицина) чума перешла в разряд очень редких болезней; она встречается только в областях, недоступных для исследователей. Поэтому приходится анализировать косвенные данные.

При частотно-зависимом отборе одним из способов адаптации паразита к хозяину является выработка поверхностных антигенов, аналогичных антигенам хозяина: таким образом обеспечивается его защита от иммунного ответа. Данные, подтверждающие существование такого способа адаптации, получены для позвоночных и их паразитов. С конца 1950-х годов известно, что человек имеет общие АВН-подобные антигены со многими бактериями, особенно с бактериями группы Е. coli. Даже «нормальные» изоантитела анти-А и анти-В считаются иммунными антителами против широко распространенных кишечных инфекций. Поэтому интересно было выяснить, имеет ли чумная палочка ABH-подобные антигены. Такой антиген действительно обнаружен (антиген Н). Он распространен в основном среди лиц с группой крови 0. Этот факт, во-первых, свидетельствует о том, что обладатели первой группы крови имеют более слабую иммунную реакцию против чумной палочки и, во-вторых, согласуется с предположением о селективной невыгодности группы 0 вследствие высокой смертности её носителей от чумы. Конечно, эти результаты нельзя считать подтверждением гипотезы.

Группы крови АВ0 и оспа

Оспа - это эпидемическое особо опасное заболевание, поражающее весь организм человека. Оспа вызывается ДНК-содержащим вирусом. У этого вируса обнаружены антигены, сходные с антигеном А системы АВ0. Поэтому лица с группами крови А и АВ наименее устойчивы к этому заболеванию.

Источником инфекции является больной человек. Вирус оспы передается воздушно-капельным и воздушно-пылевым путем, а также при прямом контакте через нарушенные покровы тела. Различают несколько формы оспы: типичную, легкую, сливную, геморрагическую (черную), оспенную пурпуру. Смертность при типичной и легкой форме оспы составляла ~6% (иногда до 15…20%), при сливной ~45%, при черной и пурпурной оспе - до 100%.

Оспа известна с древнейших времен: мумии египетских фараонов возрастом более 6 тысяч лет несут следы перенесенной оспы. Однако массовое распространение оспы в Старом Свете относится к V…VI вв. н.э. Около 910 г. н. э. арабские медики дали первые четкие описания оспы. В Средние века в некоторых государствах Европы от оспы погибало до половины населения.

В начале XVI в. оспа была занесена в Новый Свет. В результате за несколько лет в Мексике от оспы погибло ~3,5 млн. человек, что стало одной из причин гибели цивилизации майя. В дальнейшем от оспы ежегоно погибали сотни тысяч человек; всего от этой болезни погибла треть коренного населения Южной Америки. В XVII в. оспа проникла в Северную Америку; в результате эпидемий этой болезни вымирали целые племена североамериканских индейцев. В России до 1917 г. оспой ежегодно переболевало 100 тысяч человек, из которых 20 тысяч умирали.

С незапамятных времен до конца XVIII в. в качестве профилактики против оспы использовалась вариоляция (оспопрививание) - прививка заразным материалом от больных оспой. В России вариоляция насаждалась Екатериной Великой. Однако вариоляция неоднократно сопровождалась осложнениями. После работ Э. Дженнера (1796 г.) надежной защитой от оспы стала вакцинация, которая дает стойкий (хотя и не пожизненный) иммунитет.

В 1958 г. по инициативе СССР была развернута программа ВОЗ по ликвидации оспы. В 1980 г. ВОЗ объявила о ликвидации этой болезни во всем мире.

После разработки гипотезы о том, что распределение групп крови АВ0 в популяциях человека может быть связано с крупными эпидемиями, а решающим фактором является общность антигенов возбудителя и хозяина, было решено исследовать активность АВН у возбудителя оспы. По чисто методическим причинам эти исследования провели не на вирусе натуральной оспы (вариола), а на близко родственном ему вирусе оспы коров. Была выявлена высокая активность антигена А, что с очевидностью предполагает наличие иммунологического механизма, определяющего ассоциацию с данной болезнью. При попадании в организм человека вирус, имеющий антиген А, будет частично инактивирован антителами анти-А, которые присут­ствуют только у людей с группами крови В и 0. У лиц с группами крови А и АВ (у них этих антител нет) инактивации вируса не произойдет. Следовательно, можно ожидать, что у больных с группами крови А и АВ болезнь будет протекать тяжелее. Поскольку оспа поражает детей и часто заканчивается смертельным исходом, различия по группам крови должны оказывать сильное влияние на отбор.

Было высказано предположение, что обнаруженный антиген А принадлежал не самому вирусу, а среде, в которой вирус выращивался: тогда вирус может включать материал хозяина в собственный капсид. Сейчас получены данные в пользу существования такого механизма. Ими объясняют различную клиническую реакцию на заражение вирусом гепатита В. Вероятно, этот вирус включает компоненты белков сыворотки (особенно гамма-глобулина) и переносит их к новому хозяину, иммунная реакция которого может зависеть (по крайней мере, частично) от сходства этих компонентов с его собственными белками.

Исследования ассоциации с группами крови, проведенные на больных оспой, дали противоположные результаты. Предположение, что лица, с группами крови А и АВ будут чаще и тяжелее болеть оспой, проверялось многократно, но результаты были получены неоднозначные. В одной из ра­бот, в которой исследовались 986 случаев оспы (давних и возникших вновь), показано, что относительная частота заболеваемости значительно выше у лиц с группами А и АВ по сравнению с В и 0. Та же тенденция обнаружилась при анализе тяжести клинических симптомов и смертности. Более того, среди людей, переживших эпидемии оспы. наблюдался небольшой избыток обладателей групп крови В и 0, что указывает на более высокую смертность лип с группами крови А и АВ. Среди выживших больных тяжелые поражения кожи наблюдались чаще у лиц с группами А и АВ. Это исследование было проведено в индийской деревне во время эпидемии оспы; в качестве контроля использовались сибсы пораженных пробандов, которые остались здоровыми, несмотря на то, что также соприкасались с инфекцией. Почти все жители деревни, как заболевшие, так и здоровые, никогда не подвергались вакцинации. Такая постановка эксперимента подчеркивает разницу в распределении групп крови у больных и здоровых индивидов и в то же время до минимума снижает возможность ошибки, связанной со стратификацией популяции.

Обследование пациентов городских больниц Индии и изучение более легкой формы оспы в Бразилии не подтвердили ассоциацию оспы с группами крови. Это расхождение, возможно, объясняется тем, что рассмотренное выше исследование оспы в деревнях Индии выполнено в основном на детях. В работах, проведенных в городских больницах Индии, возрастное распределение пациентов не приводится, однако на основе некоторых косвенных сведений можно предположить, что большинство больных были взрослыми.

При серповидноклеточной анемии селективное преимущество гетерозигот HbA/HbS характерно только для детей раннего возраста; выжившие взрослые высокоиммунны независимо от того, каким типом HbS они обладают. Вполне возможно, что это справедливо и в случае оспы. До ликвидации оспы эта болезнь в некоторых областях Индии была почти эндемической. Действительно, высокий титр препятствующих гемагглютинации антител вариолы был найден у многих жителей этих областей, никогда не имевших клинических проявлений оспы и не подвергавшихся вакцинированию. Однако данные по этому вопросу остаются противоречивыми, а возможность его окончательного решения невелика из-за практически полной ликвидации оспы.



5. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

5.1 Объём исследования

В ходе работы были исследованы популяции нескольких областей Украины: Житомирской (41 человек), Черновицкой (81), Закарпатской (23), Запорожской (г. Запорожье - 53, г. Бердянск - 25), Сумской (78), Черкасской (137). Путём опроса была установлена принадлежность каждого представителя популяции к группе крови по системам АВ0 и Rh.

При анализе результатов использовались следующие подходы:

1. Закон Харди-Вайнберга;

2. Расчёт статистической ошибки выборочной доли, выраженной в процентах;

3. Дисперсионный анализ качественных признаков

5.2 Закон Харди-Вайнберга

Закон Харди-Вайнберга гласит, что процесс наследственной преемственности сам по себе не ведет к изменению частот аллелей и (при случайном скрещивании) частот генотипов по определенному локусу. Более того, при случайном скрещивании равновесные частоты генотипов по данному локусу достигаются за одно поколение, если исходные частоты аллелей одинаковы у обоих полов. Равновесные частоты генотипов задаются произведениями частот соответствующих аллелей. Если имеются только два аллеля, А и а, с частотами р и q, то частоты трех возможных генотипов выражаются уравнением:

(p+q)² = p² + 2рq + q²

А а АА Аа аа,



где буквам во второй строке, обозначающим аллели и генотипы, соответствуют расположенные над ними частоты в первой строке.

Если имеются три аллеля, скажем А1, А2 и А3, с частотами р, q и r, то частоты генотипов определяются следующим образом:

(p + q + r)² = р² + q² + r² + 2pq+ 2рr + 2qr

А1 А2 А3 А1А1 А2А2 А3А3 А1А2 А1А3 А2А3

Аналогичный прием возведения в квадрат многочлена может быть использован для определения равновесных частот генотипов при любом числе аллелей. Заметим, что сумма всех частот аллелей, так же как и сумма всех частот генотипов, всегда должна быть равна 1. Если имеются только два аллеля с частотами р и q, то р + q = 1, и, следовательно, р² + 2рq + q² = (р + q)² = 1; если же имеется три аллеля с частотами р, q и r, то р + q + r = 1, и, следовательно, также (р + q + r)² =1 и т.д.

5.3 Расчёт статистической ошибки выборочной доли, выраженной в процентах

где р% - выборочная доля в процентах, п - численность выборки.

5.4 Дисперсионный анализ качественных признаков

Построение дисперсионного комплекса для анализа качественных признаков имеет ряд особенностей: поскольку дисперсионному анализу подвергаются доли, в градации заносят число объектов с наличием признака и общее число объектов. Сумма квадратов доли вычисляется по формуле:

Где

-

доля объектов с признаком, m - число объектов с признаком, n - общее число объектов в градации.

Из этой формулы следует, что:

Формулы для вычисления дисперсий (сумм квадратов) для долей:

где N - общее число объектов в дисперсионном комплексе, n1, n2, … - число объектов в первой, второй и последующих градациях, m - общее число объектов с данным признаком, m1, m2, … - число объектов с данным признаком в первой, второй и последующих градациях.

С рассчитанными суммами квадратов производят те же действия, как и в дисперсионном анализе количественных признаков: находят факториальные, случайные и общие средние квадраты, степени свободы, вычисляют показатель силы влияния, статистический критерий.



5.5 Результаты и обсуждения

Таблица 2

Фенотипическая структура популяций по группам крови по системе AB0 разных областей Украины, %

Регион	Частоты фенотипов
	I(0)	II(А)	III(В)	IV(АВ)
Житомирская область	31±7,21	42±7,68	17±5,83	10±4,69
Черновицкая область	30±5,09	52±5,57	13±3,74	5±2,45
Закарпатская область	30±9,56	43±10,34	17±7,83	10±6,26
Запорожская область г. Бердянск	44±9,93	28±8,98	16±7,33	12±6,49
Запорожская область	28±6,16	45±6,83	17±5,16	10±4,12
Сумская область	30±5,19	40±5,55	24±4,83	6±2,69
Черкасская область	33±4,02	43±4,23	17±3,21	7±2,18

Таблица 3

Фенотипическая структура популяций по группам крови по системе AB0 разных областей Украины, %

Регион	Частоты генотипов
Житомирская область	9	33	2	17	30	9
Черновицкая область	12,1	37,1	1,2	12,1	30	7,5
Закарпатская область	10,2	35,3	1,7	14,4	30	8,4
Запорожская область, г. Бердянск	4,7	29	1,3	15,7	44	5,3
Запорожская область	10,9	35	2	14,9	28	9,2
Сумская область	7,4	29,8	3,3	19,8	30	9,7
Черкасская область	8,5	33,7	1,8	15,4	33	7,6

Таблица 4

Частоты аллелей групп крови по системе АВО у популяций разных областей Украины, %

Регион	Частоты аллелей
Житомирская область	30	15	55
Черновицкая область	34	11	55
Закарпатская область	32	13	55
Запорожская область, г. Бердянск	22	12	66
Запорожская область	33	14	53
Сумская область	27	18	55
Черкасская область	29	13	58

Таблица 5

Частоты фенотипов групп крови по системе Rh у популяций разных областей Украины, %

Регион	Частоты фенотипов
	Rh +	Rh -
Житомирская область	88±5.09	12±5.09
Черновицкая область	83±4.12	17±4.12
Закарпатская область	83±7.83	17±7.83
Запорожская область, г. Бердянск	88±6.49	12±6.49
Запорожская область	81±5.39	19±5.39
Сумская область	85±4.04	15±4.04
Черкасская область	83±3.21	17±3.21

Таблица 6

Частоты генотипов групп крови по системе Rh у популяций разных областей Украины, %

Регион	Частоты генотипов
	RR	rr	Rr
Житомирская область	81	12	7
Черновицкая область	69	17	14
Закарпатская область	69	17	14
Запорожская область, г. Бердянск	42	12	46
Запорожская область	31	19	50
Сумская область	37	15	48
Черкасская область	69	17	14



Таблица 7

Частоты аллелей групп крови по системе Rh у популяций разных областей Украины, %

Регион	Частоты аллелей
	R	r
Житомирская область	65.5	34.5
Черновицкая область	83.2	16.8
Закарпатская область	83.2	16.8
Запорожская область, г. Бердянск	65.5	34.5
Запорожская область	56	44
Сумская область	61	39
Черкасская область	83.2	16.8

Рис. 6. Круговые диаграммы распределения частот фенотипов по группам крови по системе АВ0



Список литературы

1. Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика т.3. - М.: Мир, 1988.

2. Амеханян С.И., Акифьев А.П. Общая генетика. - М.: высшая школа, 1985.

3. Атраментова Л.А., Утевская О.М. Статистические методы в биологии. - Горловка, 2008.

4. Васецкий С.Г. Генетика и наследственность. - М.: Мир, 1987.

5. Грушевский М. Иллюстрированная история Украины. - Донецк: Бао, 2001.

6. Дубинин Н.П. Генетика. - Кишинёв: Штиинца, 1985.

7. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. - М.: Высшая школа, 1989.

8. Инге-Вечтомов С.Г. Введение в молекулярную генетику. - м.: Высшая школа, 1983.

9. Каминская Э.А. Общая генетика. - Минск: Высшая школа, 1982.

10. Корочкин Л.И. Геном, клонирование, происхождение человека. - Фрязино: Век 2, 2004.

11. Смиряес А.В., Кильчевский А.В. Генетика популяций и количественных признаков. - М.: КолоС, 2007.

12. Стрельчук С.І., Демидов С.І. Генетика з основами селекції. - К.: Фітосоціоцентр, 2000.

13. Харрисон Дж. И др.. Біологія человека. - М.: Мир, 1979.

14. Электронный источник // Le mappe genetiche di Cavalli Sforza - http://s155239215.onlinehome.us/turkic/63_Blood_Types/Blood_TypesRu.htm

15. Электронный источник // http://afonin-59-bio.narod.ru/2_heredity/2_heredity_individual/her_ind_07.htm

16. Электронный источник // William C. Boyd Ph.D. and Isaac Asimov Ph.D Генетика групп крови // http://www.balzan.it/english/pb1999/cavalli/paper.htm

Размещено на Allbest.ru