Группы крови и биохимический полиморфизм

Группы крови и биохимический полиморфизм 

 

1. Основные понятия и термины
2. Системы групп крови. Особенности наследования групп крови
3. Значение групп крови для практики:
1. контроль достоверности происхождения животных;
2. иммуногенетический анализ близнецов;
3. межпородная и внутрипородная дифференциация;
4. гемолитическая болезнь новорожденных;
5. связь групп крови с резистентностью к болезням и продуктивностью.

 

 

1. Основные понятия  и термины

 

В 1900 году лауреат Нобелевской  премии Ландштейнер открыл систему групп крови АВО у человека. Ирвин ввел термин «иммуногенетика». Соединение иммунологии и генетики называется иммуногенетика. Иммуногенетика – одна из интенсивно развивающихся комплексных наук, которая основана на иммунологии, молекулярной биологии и генетике. Она изучает генетический контроль иммунного ответа, генетику несовместимости тканей при пересадках, закономерностей наследования антигенной специфичности, проблему поддержания генетического постоянства (гомеостаз) многомиллионной популяции соматических клеток организма и другие.

Группы крови и биохимический  полиморфизм – один из важных разделов этой науки. Еще в 1900 году Эрлих и  Моргенрот установили индивидуальные различия в крови коз. Большой вклад в развитие этого направления внесли Фергусон и Стормонт, которые выявили более 30 антигенных факторов крови у КРС, используя иммуноспецифические сыворотки. В России подобные исследования провели В.Н. Тихонов, П.Ф. Сороковой, Н.С. Марзанов, В.П. Павличенко, З.И. Вагонис и другие. Сейчас в мире десятки лабораторий занимаются иммуногенетическими исследованиями.

Основные понятия. Антигены – это генетически чужеродные вещества, вызывающие при введении в организм развитие специфических иммунологических реакций. Антигены, по которым особи одного вида различаются между собой, называют аллоантигенами. 

Антитела – иммуноглобулины (белки) образующиеся в организме  под воздействием антигенов. Антигенные факторы иногда называют кровяными  факторами. При описании групп крови  животных термин антиген рассматривается  как наследственно обусловленная  единица, имеющие антигенные свойства. Совокупность антигенов, контролируемых одним локусом, называется генетической системой групп крови, а сумму  всех групп крови одной особи  – типом крови.

Генетические системы  групп крови обозначаются прописными  буквами латинского алфавита: А, В, С и т.д. Аллели обозначаются надстрочными индексами: В^в, В^d, В^e  и т.д. Антигены обозначаются прописной и строчной буквой: Аа, Ве, Се и т.д. 

 

2. Системы групп  крови. Особенности наследования  групп крови.        

 

В настоящее время у  КРС открыто 12 систем групп крови, у свиней 17, овец 16, у лошадей 9, у  птиц 14. Из всех этих систем наиболее сложной является В-система КРС, включающая более 40 антигенов, которые образуют более 500 аллелей. Если в системе имеется более трех аллелей, то такие системы называются полиаллельными. К ним кроме системы В относят системы С, S, А; у свиней Е, L, М; у овец А, В, С.         

J-система КРС имеет иммуногенетическое сходство с антигеном А человека, свиней; и антигеном R овец, S-система гомологична М-системе овец. Система Р групп крови у лошади аналогична АВО системе человека. У КРс установлена связь J-системы с локусом гемоглобина (Hb) и β-лактоглобулина.        

 У всех видов большинство  аллелей генетических систем  групп крови наследуются по  типу кодоминирования, т.е. в гетерозиготе фенотипически проявляются оба гена. Возможен анализ частоты аллелей разных локусов в популяциях, что является главным инструментом для описания их генетической структуры и позволяет приблизиться к пониманию эволюционного процесса. Можно выделить три основные правила наследования групп крови:        

 1) каждая особь наследует по одному из 2-х аллелей от отца и матери в каждой системе групп крови;         

2) особь с антигенами, не обнаруженными хотя бы у одного из родителей не может быть потомком данной родительской формы;         

3) гомозиготная особь по одному антигену F/F, не может быть потомком гомозиготной особи с противоположным антигеном, например V/V.          

Получение реагентов  для определения групп крови. Антигены выявляются с помощью реакции антиген-антитело. У КРС и овец используется реакция гемолиза. При этой реакции используется комплемент (например, кровь кролика), у свиней и человека проводится реакция агглютинации.

Схема получения  моноспецифической сыворотки . Кровь от животного-донора, имеющего антигены Ас, Ва и Са вводят реципиенту с антигеном Ас, но не имеющего антигенов Ва и Са. У реципиента вырабатывается антитела  к антигенным факторам Ва и Са. Антитела против антигена Ас не образуется, так как у реципиента есть этот фактор. В сырой сыворотке абсорбируют анти Са, эритроцитами 3-го животного, имеющего антиген Са. Потом из сыворотки путем центрифугирования удаляют эритроциты с абсорбированными на них антителами Са. Полученную моноспецифическую сыворотку можно использовать для выявления антигена Ва в эритроцитах других животных.  

 

3. Значение групп  крови для практики:

3.1. Контроль  достоверности происхождения животных.         

 

В стадах встречаются 20% и  более ошибок в  происхождении животных. Это может быть следствием не только недостатков в работе техников по искусственному осеменению, потери номеров, неправильного их чтения, результаты повторных осеменений животных спермой разных производителей (в повторную охоту приходят до 50% коров, а продолжительность стельности колеблется от 270 до 292 дней).         

 Контроль достоверности  происхождения необходим и для  установления моно- и дизиготности двоен, при получении животных методом трансплантации эмбрионов и т.д.        

 Контроль достоверности  происхождения животных возможен  благодаря:

1)     кодоминантному наследованию антигенных факторов ;

2)     их неизменности в течение онтогенеза;

3)     огромному числу комбинации групп крови, которые в пределах вида практически не бывает одинаковыми у двух особей, за исключением монозиготных близнецов.

 

3.2. Иммуногенетический  анализ близнецов. 

   

Как известно, близнецов, развивающихся из одной зиготы называют монозиготными, или однояйцовыми, а из 2-х оплодотворенных яйцеклеток (зигот) – дизиготными или двуяйцовыми. Монозиготные близнецы всегда одного пола и имеют одинаковые группы крови. Разнополые двойни всегда дизиготные и с разными группами крови. в среднем, у КРС рождается около 2-3% двоен, среди которых 50% двуполых пар, 25% пар бычков и 25% телочек. Среди общего количества двоен только 10% бывает монозиготных.

В 90% случаев из двоен КРС  возникает анастомоз (срастание) кровеносных  сосудов, и как следствие этого, у дизиготных двоен наблюдается  химеризм (мозаицизм) эритроцитов. Смесь 2-х различных типов эритроцитов называется эритроцитарным химеризмом.

С помощью групп крови  можно выявить до 98% дизиготных пар. Химеризм эритроцитов встречается у человека, овец, свиней.

 

3.3. Межпородная  и внутрипородная дифференциация. 

 

Группы крови, как и  другие биохимические полиморфные  системы, позволяют изучать историю  эволюции домашних животных, происхождения  и родство пород, генетическую структуру  их и внутрипородную дифференциацию.

Одна из самым жирномолочных пород мира – джерсейская имеет ряд В-аллелей, которые не встречается у других западноевропейских пород скота. У этой породы также высока частота антигена Z^/, тогда как у западноевропейских пород он редок, но зато встречается у зебу Африки, Азии.

Подтверждено с помощью  групп крови генеалогическое  родство голландского и холмогорского  скота.

Изучение сцепление локусов  групп крови и биохимических  полиморфных систем и частоты  кроссинговера между ними дает возможность  составить генетические карты хромосом. Карты хромосом позволяют следить  за наследственной передачей болезней, если они сцеплены с группами крови  или другими полиморфными системами.

 

3.4. Гемолитическая  болезнь новорожденных. 

 

Левин с сотрудниками открыли гемолитическую болезнь новорожденных у человека, обусловленную несовместимостью генотипов матери и плода.        

 В браках резус-положительных  (Rh⁺) мужчин с резус-отрицательными (Rh^-) женщинами могут рождаться  (Rh⁺) дети. На 2-3 месяце беременности кровь Rh⁺ плода, поступая в организм матери, вызывает у нее антител против резус - антигена. Антитела проникая через плаценту в организм плода, вызывают эритробластоз (разрушения эритроцитов).

Во многом сходное заболевания встречается у поросят, жеребят и телят. Но в отличие от человека плацента указанных видов непроницаема для антител и они накапливаются в молозиве. Только после сосания матери в первые 24-48 часов у новорожденного наблюдается патологические изменения и молодняк погибает.

 

3.5. Связь  групп крови с резистентностью  к болезням.

 

Известно, что заболеваемость язвой 12-перстной кишки у людей  с группами крови (О) в 1,3-1,5 раза выше, чем у лиц с другими группами. Среди лиц с (А) II-группой частота пораженности туберкулезом и раком желудка в 1,4  и 1,2 раза соответственно больше, чем у лиц с О - группой. H-группа используется для определения чувствительности свиней к синдрому (RSS), который характеризуется внезапной смертью животных, вызванной транспортировкой, высокой температурой и другими стрессорами. К RSS чувствительны гомозиготные H^aH^a особи. Аллель В²¹ групп крови у птиц коррелирует с повышенной резистентностью к болезням Марека.

К настоящему времени выполнено  огромное количество работ по изучению корреляции группокрови и биохимических полиморфных систем с резистентностью к болезням, а также с различными признаками продуктивности. Подобные связи основаны на 4-х теоретических положениях:

1. Плейотропное действие генов, т.е. когда гены, обусловливающие группы крови или биохимические полиморфные системы (маркерные гены), прямо или косвенно влияют на резистентность к болезням и продуктивность.

2. Сцепление между локусами групп крови или биохимических полиморфных систем и локусами, влияющими на резистентность или продуктивность.

3. Гетерозис, когда гетерозиготные по группам крови или биохимическим полиморфным системам повышает резистентность к болезням или продуктивность.

4. Иммунологическая несовместимость матери и плода, при которой вследствие разных генотипов у матери и плода по группам крови возникают, например, гемолитическая болезнь  у жеребят, поросят, эритробластоз у человека.         

 Селекционеры давно  мечтают найти маркеры для  прогнозирования продуктивности  в раннем возрасте. Удобно было  бы использовать в качестве  генетических маркеров группы  крови и биохимические полиморфные  системы. Много научных работы  изучали эту поблему, но и сегодня они далеко не решена. У шведского черно-пестрого и красно-пестрого скота выявлена положительная корреляция аллеля ВО₁У₂Д^//  системы В с содержанием жира в молоке. Л.К. Эрнст и другие показали, что аллель I₂  В-системы связан с жирномолочностью коров ряда линий черно-пестрой и ярославской пород. Аллели В¹ и В³ у кур коррелируют с высокой яйценоскостью.        

 Повышение продуктивности  может быть связано и с гетерозиготностью по группам крови. Так, увеличение гетерозиготности по В-локусу у кур привело к повышению вылупленности  цыплят, интенсивности роста и яйценоскости.        

 Одна из гипотез,  объясняющих гетерозис (превосходство  гибридов F₁  над родительскими формами по степени развития того или иного признака) – гипотеза сверхдоминирования. Она основывается на утверждении, что в гетерозисе гены более полно проявляются, чем в гомозиготе. В.Н. Тихонов установил, что гетерозиготность по некоторым антигенам групп крови ведет к гетерозису. При спаривании гомозиготных свиноматок Gbb х Gbb в среднем получено 10,67 поросенка, при спаривании гетерозиготных животных Gab х Gab – 11,47.