Химеризм в биологии и медицине¶
Химеризм — биологическое явление, при котором один организм содержит клетки, ткани или целые органы, генетически отличающиеся от собственных. Такое состояние возникает естественным путём либо в результате медицинских вмешательств и приводит к сосуществованию в одном теле двух и более генетически различных клеточных популяций. Термин происходит от имени мифологического существа химеры, соединявшего части разных животных. Химеризм следует отличать от мозаицизма, при котором разные клетки происходят из одной оплодотворённой яйцеклетки, но различаются из-за мутаций или хромосомных перестроек.
¶История изучения
Первые научные описания химеризма относятся к началу XX века, когда в крови крупного рогатого скота были обнаружены смешанные популяции эритроцитов. В 1945 году британский биолог Рэй Оуэн описал так называемых «свободных мартинов» — телят-двоен, у которых в крови одновременно присутствовали эритроциты двух разных групп. Это объяснялось общим плацентарным кровообращением у разнояйцевых близнецов.
В 1953 году был описан первый случай химеризма у человека. Дальнейшее развитие темы связано с трансплантологией: пересадка костного мозга и органов фактически создаёт искусственный химеризм. В 2002 году в Великобритании произошёл случай Лидии Фэйрчайлд, у которой анализ ДНК не подтвердил материнство, поскольку её организм содержал клетки её нерождённого близнеца. Этот казус привлёк широкое внимание к явлению.
¶Виды химеризма
Различают несколько основных форм.
- Тетрагаметный химеризм — результат слияния двух оплодотворённых яйцеклеток (зигот) в один эмбрион. Организм содержит четыре типа гамет и две линии клеток.
- Химеризм близнецов — возникает при обмене кроветворными клетками между разнояйцевыми близнецами через общий плацентарный кровоток.
- Микрохимеризм — присутствие в организме небольшого числа клеток другого индивидуума. Наиболее изучен фетоматеринский микрохимеризм: клетки плода сохраняются в организме матери десятилетиями, а материнские клетки могут обнаруживаться у ребёнка.
- Трансплантационный (ятрогенный) химеризм — следствие пересадки костного мозга, стволовых клеток или органов. Реципиент приобретает генетический материал донора.
- Химеризм при трансфузии — временное присутствие донорских клеток крови после переливания.
¶Механизмы возникновения
Естественный химеризм формируется на ранних стадиях эмбриогенеза. При слиянии зигот образуется единый бластоцист, клетки которого дают начало разным тканям. Если слияние затрагивает гонады, у особи могут формироваться гаметы двух генетических типов. У разнояйцевых близнецов обмен клетками происходит через анастомозы плацентарных сосудов.
Микрохимеризм поддерживается за счёт способности стволовых клеток к длительному выживанию в чужеродной среде. Клетки плода мигрируют в кровоток матери и оседают в костном мозге, печени, лимфоузлах, где сохраняют способность к делению.
¶Проявления у человека
Внешне химеризм часто не имеет выраженных признаков. Он может обнаруживаться случайно при анализе ДНК, определении группы крови или HLA-типировании перед трансплантацией. У тетрагаметных химер иногда наблюдается неоднородная пигментация кожи и глаз, асимметрия строения тела, аномалии половых органов. Описаны случаи, когда у одного человека сосуществовали клетки с разным набором половых хромосом.
Медицинское значение химеризма проявляется в нескольких аспектах:
| Аспект | Проявление |
|---|---|
| Судебно-медицинская экспертиза | Возможны ошибочные выводы при установлении отцовства и материнства |
| Трансплантология | Донорские клетки могут вызывать реакцию «трансплантат против хозяина» |
| Репродукция | Возможно рождение детей, генетически не связанных с одним из родителей |
| Иммунология | Смешанные популяции лимфоцитов влияют на толерантность к тканям |
¶Химеризм у животных
У некоторых видов химеризм является нормой. У броненосцев из одного оплодотворённого яйца регулярно рождаются монозиготные четверни, обменивающиеся клетками внутриутробно. У кошек и собак описаны особи с разным цветом глаз и шерсти, обусловленным слиянием эмбрионов. У птиц химеризм встречается при слиянии бластодерм в одном яйце.
¶Химеризм и генная инженерия
Термин применяется также к организмам, созданным искусственно. К химерам относят животных, которым вводят человеческие клетки или органы для изучения болезней и тестирования лекарств. К таким моделям относятся мыши с человеческой иммунной системой. Отдельно выделяют цитоплазматические гибриды — эмбрионы, полученные переносом ядра человеческой клетки в лишённую ядра яйцеклетку животного. Работы в этой области регулируются законодательством разных стран и вызывают дискуссии о биотической этике.
¶Значение и перспективы
Изучение химеризма уточняет представления о индивидуальности организма, иммунной толерантности и механизмах отторжения тканей. Понимание микрохимеризма важно для объяснения аутоиммунных заболеваний, ревматоидного артрита, системной склеродермии, а также для разработки методов клеточной терапии. В трансплантологии смешанный химеризм рассматривается как способ достижения устойчивого приживления донорских органов без пожизненной иммуносупрессии.
Источники: научные публикации по генетике и трансплантологии, материалы медицинских энциклопедий, обзоры по микрохимеризму.