В статье авторы ищут взаимосвязь между серповидноклеточной анемией и невосприимчивостью организма людей с данным заболеванием к малярии, анализируя исследование ученых.
Ключевые слова: эритроцит, мутантный гемоглобин, малярийный плазмодий, серповидноклеточная анемия.
In the article, the authors are looking for the relationship between sickle cell anemia and the immunity of the body of people with this disease to malaria, analyzing a study by scientists
Keywords: erythrocyte, mutant hemoglobin, malarial plasmodium, sickle cell anemia.
Введение. Как известно, наш организм является уникальной саморегулирующейся системой с множеством защитных механизмов. Почти все изменения организма, как внешние, так и внутренние, являются реакцией организма на изменения условий окружающей среды и носят адаптивный, а порой и защитный характер. К таким механизмам, вероятнее всего, относится и развитие серповидноклеточной анемии. Такой вывод можно сделать на основании того, что текущий вид заболевания крови характерен для стран Африки и Средиземноморья, где эндемична малярия.
Серповидноклеточная анемия (СКА) — наследственная гемоглобинопатия, при которой часть (весь) гемоглобина имеет дефектную структуру. Вместо гемоглобина у пациентов синтезируется аномальный гемоглобин, именно поэтому эритроциты, несущие этот белок, в условиях гипоксии принимают характерную форму серпа. Заболевание вызывает тромбоз сосудов, боль в костях и суставах, отек конечностей, увеличение печени и селезенки (гепатомегалия и спленомегалия). При ухудшении состояния серповидноклеточная анемия вызывает тяжелые кризы различной природых [3].
Любопытно, что пациенты с серповидноклеточной анемией обладают повышенной устойчивостью к малярийной инфекции, поскольку возбудитель малярии не может проникать в серповидные эритроциты.
Малярия — это острое лихорадочное заболевание, вызываемое паразитами из рода Plasmodium, которые передаются с укусами комаров из рода Anopheles. У человека существует 4 типа возбудителей малярии:
— Plasmodium vivax (3-дневная малярия)
— Plasmodium ovale
— Plasmodium falciparum (тропическая малярия)
— Plasmodium malariae (4-дневная малярия)
Плазмодии — это внутриклеточные паразиты, которые живут в эритроцитах человека и питаются гемоглобином. Малярия — одно из самых распространенных заболеваний в современном мире. На фоне высокой частоты заражения, скорее всего, произошла генная мутация, которая привела к появлению серповидноклеточной анемии.
Гипотеза — серповидноклеточная анемия является защитным механизмом организма человека от заболевания малярией.
Цель — исследовать причину устойчивости серповидных эритроцитов к возбудителю малярии.
Для достижения цели необходимо выполнить ряд последующих задач :
- Изучить патогенез серповидноклеточной анемии;
- Изучить строение обычных эритроцитов, малярийных эритроцитов и малярийных эритроцитов с мутантным гемоглобином;
- Сравнить механизм инвазии возбудителем малярийного плазмодия в нормальный эритроцит и эритроцит больного серпавидноклеточной анемией;
- На основе анализа подтвердить или опровергнуть выдвинутую нами гипотезу.
Материалы и методы: материалы из Интернета, публикации в СМИ, аналитические материалы специалистов, справочные издания, анализ и сравнение
Основной генетический дефект при СКА заключается в точечной мутации аутосомного гена β-полипептидной цепи, вследствие чего происходит замена валина на глутаминовую кислоту в 6-м положении β-полипептидной цепи (проиллюстрируем это на рисунке 1):
Рис. 1. Сравнение нормальных и мутантных эритроцитов
В результате появляется аномальный HbS c измененными физико-химическими свойствами. Дезоксигенированный (уже отдавший кислород) гемоглобин S имеет значительно сниженную растворимость. Известно, что HbA, лишенный кислорода, растворим вдвое меньше, чем HbA, насыщенный кислородом. Растворимость HbS при отдаче кислорода уменьшается в 100 раз. Дезоксигенированный HbS способен к полимеризации и отложению в виде нитей. Эти нити агрегируют и превращаются в продолговатые кристаллы. При микроскопии выявляются кристаллы величиной 1,5 мкм, напоминающие по форме серповидные эритроциты и исчезающие после присоединения кислорода. Эти изменения приводят к нарушению функционального состояния мембраны эритроцитов, их деформации (они обретают продолговатую форму) и гемолизу [1].
Такие мутации в гене гемоглобина присутствуют почти у 40 % населения экваториальной Африки, и это не случайно: «анемичные» эритроциты каким-то образом защищают организм от малярии. Учёные из Гейдельбергского университета (Германия) в сотрудничестве с коллегами из Буркина-Фасо сравнили с помощью электронного микроскопа строение обычных эритроцитов, малярийных эритроцитов и малярийных эритроцитов с мутантным гемоглобином.
Им удалось выяснить причину того, почему малярийному плазмодию плохо живётся в серповидных эритроцитах. У нормальных красных кровяных клеток актиновые филаменты, элементы белкового скелета клетки, распределены под мембраной эритроцита. Эти очень короткие белковые нити позволяют одновременно поддерживать форму клетки и обеспечивают достаточную гибкость, чтобы протискиваться в крохотных и тесных капиллярах и отверстиях стенок сосудов. Но когда в клетку проникает малярийный паразит, он начинает использовать цитоскелет в своих целях. Из актиновых филаментов, протянутых под мембраной, плазмодий конструирует транспортную систему, с помощью которой отправляет наружу собственный белок адгезин. Этот адгезин, переброшенный на наружную сторону мембраны эритроцитов, делает клетки крови липкими. Эритроциты слипаются и оседают на стенках сосудов: это происходит, когда паразиту на очередном этапе жизненного цикла нужно выйти из кровотока. Процесс сопровождается множественными микрососудистыми воспалениями, характерными для малярии [2].
Однако люди болеют малярией уже давно, но эволюция не стоит на месте. В мутантных клетках простейшим оказалось трудно заставить цитоскелет функционировать. Несмотря на усилия плазмодия, актиновые «мостики» не достигают мембранных везикул с адгезинами, предназначенными для наружного транспорта. Во время строительства актинового «мостика» простейшие создают длинные актиновые нити из коротких, но в клетках с мутантным гемоглобином именно такая дополнительная полимеризация актина невозможна. Это связано с особенностями структурной перестройки такого гемоглобина при связывании им кислорода.
Даже одна копия «анемичного» гемоглобина опасна для жизни Plasmodium falciparum, в то время как другая копия нормального гемоглобина осуществляет нормальный газообмен.
Вывод: таким образом, на основании исследования ученых, гипотеза подтверждена. Серповидноклеточная анемия действительно в своем роде является защитным механизмом организма человека от заболевания малярией, поскольку такие люди в современных условиях могут противостоять данному возбудителю.
Литература:
- А. Н. Шапченко, Г. Г. Арабидзе, О. В. Муслимова, С. Г. Фищенко, Е. О. Скрябина. Серповидноклеточная анемия: случай из клинической практики. М. -: Клиническая медицина, 2013.
- Как серповидноклеточная анемия побеждает малярию. -: Российская Фармацевтика, 2011
- Серповидноклеточная анемия — причины, симптоматика, диагностика и лечение. М. -: Медицинский справочник болезней, 2021
