Atlikus naują tyrimą paaiškėjo, jog evoliucijos eigoje žmogaus imuninė sistema išsivystė taip, kad nebūtų galimybės per trumpesnį laiką pagaminti geresnių antikūnių, nes tuomet didėtų tikimybė, kad šie antikūniai atakuos saugomo organizmo audinius. Rice universiteto (JAV) mokslininkams atlikus tyrimą sužinota, kad imuninė sistema evoliucijos eigoje pasiekė beveik idealų antikūnių gamybos balansą: jie yra efektyvūs prieš patogenus, o autoimunines ligas sukelia retai.
Tyrimo rezultatai bus publikuojami leidinyje „Physical Review Letters“. Šie rezultatai gauti modeliuojant imuninės sistemos veikimą. Naujame imuninės sistemos modelyje pirmą kartą atsižvelgta į hierarchinę organizmo imuninio atsako prigimtį. Modelis pateikia išvadą, kad lėtinės infekcijos gali sukelti autoimunines ligas – jau anksčiau mokslininkai siūlė idėją, kad lėtinės ligos gali tapti kai kurių reumatinių ligų, pavyzdžiui, artrito, priežastimi.
„Mūsų organizmuose bet kuriuo laiko momentu cirkuliuoja iki 100 milijonų unikalių antikūnių, tačiau su konkrečia infekcija iš jų efektyviai gali kovoti tik trys ar keturi. Apsirgus imuninė sistema atpažįsta, kurie antikūniai veikia efektyviai ir greitai pradeda masiškai gaminti mutavusius baltuosius kraujo kūnelius, vadinamus B ląstelėmis. Tos ląstelės gamina tik efektyviai su infekcija kovojančius antikūnius“, - aiškino biochemijos ir genetinės inžinerijos profesorius Michaelas Deemas.
M.Deemas sakė, jog ankstesniais tyrimais nustatytos kelios alternatyvios strategijos, kurias imuninė sistema galėtų naudoti siekdama sutrumpinti laiką, būtiną efektyviai B ląstelei pagaminti. Be to, naudodamas tuos metodus organizmas galėtų gaminti antikūnius, kurie galėtų lengviau jungtis su ligotomis ar ligos sukėlėjo ląstelėmis. Taip imuninė sistema prieš ligą pradėtų kovoti anksčiau ir tai darytų efektyviau.
„Tai padėtų mums greičiau pasveikti, todėl kyla klausimas, kodėl neišsivystė toks atsakas?“, - sakė M.Deemas.
M.Deemas analizę atliko statistinės mechanikos metodu: stebint sistemos fizikines savybes molekuliniame lygmenyje nustatomos jos savybės stambesniu masteliu. Šiuo atveju M.Deemas su kolegomis Junu Sunu ir Davidu J. Earlu tyrė DNR fragmentų fizikines savybes, norėdami nustatyti antikūnių kilmę, elgesį ir generavimą.
Antikūnių generavimas – viena pagrindinių imuninės sistemos funkcijų. Antikūniai yra baltymo molekulės, kurias gamina B ląstelės. Kiekvienas antikūnis turi cheminę žymą, kuri leidžia jam jungtis tik su konkrečia amino rūgščių seka.
„Savo tyrime visų pirma siekėme suprasti evoliucijos taisykles, nuo kurių priklauso imuninės sistemos atsakas į infekciją. Turėdami tokį karkasą atradom biologiškai prasmingą strategiją, kuri leistų imuninei sistemai į infekciją reaguoti greičiau ir efektyvesniais antikūniais. Atlikus analizę paaiškėjo, jog veikiant tokiai sistemai apie 1000 kartų padidėtų tikimybė, kad būtų gaminami antikūniai, atakuojantys sveikus audinius“, - sakė M.Deemas.
Antikūniai, besijungiantys ne su tuo antigenu, kuriam atakuoti jie būna sukurti, vadinami kryžmiškai reaktyviais. Kai kurie mokslininkai mano, kad kryžmiškas reaktyvumas yra kai kurių autoimuninių ligų priežastis.
Pavyzdžiui, kai kurie mokslininkai atrado koreliaciją tarp lėtinių infekcijų ir padidėjusios autoimuninės ligos tikimybės, tačiau šios koreliacijos stiprumas ir reikšmingumas yra abejotini. Rice universiteto mokslininkų modelis verčia manyti, kad ši koreliacija iš tikrųjų egzistuoja, bet lėtinės infekcijos trukmė prieš autoimuninės ligos pradžią yra labai kintanti.
„Žmonės ieškojo aiškios, reikšmingos koreliacijos su laiku, tačiau ilgoje atkarpoje pasiskirstęs autoimuninės ligos prasidėjimo laikas susilpnina statistinę koreliaciją, ypač tais atvejais, kai infekcija truko ilgiausiai. Šio pasiskirstymo nustatymas sveikatos ir medicinos statistikoje padėtų įminti svarbią imunologinę mįslę ir išspręsti mokslinę prieštarą“, - sakė M.Deemas.
Mokslininkai sužinojo, jog žmogaus imuninė sistema išsivystė taip, kad būtų minimizuota kryžminio reaktyvumo tikimybė. Pavyzdžiui, kiekvienoje mūsų organizmo ląstelėje yra apie 100 000 baltymų, kurių vidutinis dydis yra apie 500 amino rūgščių. Iš jų gali susidaryti apie trilijoną potencialių prisijungimo vietų (epitopų), kurias aptikę antikūniai klaidingai jungtųsi prie sveikos ląstelės baltymų. Mūsų imuninės sistemos naudojamas mutacinio atsako metodas verčia ją gaminti antikūnius, kurie statistiškai su sveikais mūsų organizmo baltymais per klaidą gali susijungti vienu atveju iš trilijono, o tai reiškia, kad vidutiniu statistiniu atveju jie turėtų atpažinti tik į organizmą patekusius patogenus.