Генетики узнали, как Черная смерть повлияла на развитие иммунной системы человека. Они сравнили ДНК людей, которые умерли незадолго до или после пандемии чумы четырнадцатого века. В образцах обнаружили локусы-кандидаты, которые, скорее всего, прошли положительный отбор. Один из них содержит ген ERAP2, который задействован в работе иммунной системы, что можно считать генетической адаптацией к инфекционному заболеванию.

Однако же его наличие повышает риски развития аутоиммунных заболеваний в современных популяциях. Исследование опубликовано в Nature. В XIV веке в Европе бушевала чума — инфекционное заболевание, возникающее из-за патогенной палочки Yersinia pestis. В этот период, называемый Черной смертью, население континента значительно сократилось. Последовавшие далее вспышки чумы не были настолько смертоносными, но непонятно почему: то ли изменился патоген, то ли к нему адаптировался человек. Возможно, во время Черной смерти произошел отбор людей с более эффективным иммунитетом.

Луис Б. Баррейро (Luis B. Barreiro) из Чикагского университета и его коллеги из США, Канады, Дании и Франции решили проверить это, сравнив ДНК людей, которые умерли примерно в период Черной смерти в Лондоне и Дании. Исследователи руководствовались идеей о том, что погибшие до или во время пандемии люди не имели адаптаций, позволявших лучше справиться с заболеванием. А выжившие и умершие после пандемии, наоборот, скорее всего были носителями полезных признаков.

Поскольку лондонские образцы были точнее датированы и обнаружены близко друг к другу, их выбрали в качестве основной когорты. Ученые предположили, что если и были гены, потенциально полезные для адаптации к инфекции, они должны были чаще встречаться в ДНК людей, живших после пандемии. А потенциально вредные гены, наличие которых приводит, например, к повышенной восприимчивости к Y. pestis, должны были встречаться чаще у людей, которые умерли до или во время пандемии. Ученые отобрали 35 участков ДНК, которые соответствовали этому принципу, то есть частота их встречаемости отличалась в ДНК людей умерших до и после Черной смерти. Четыре из них также обнаружили в образцах из Дании.

Ученые предположили, что эти фрагменты могут содержать гены, связанные с работой иммунной системы. Одним из ключевых событий в развитии чумы является обман макрофагов: в норме эти клетки поглощают бактерии и переваривают их. Однако чумная палочка умеет выживать внутри, и даже пользоваться макрофагом для транспортировки: клетка мигрирует в лимфоузел, чтобы презентировать антиген бактерии другим клетками иммунной системы, а Y.pestis дожидается этого момента для активного размножения. Чтобы проверить, связаны ли гены внутри локусов с работой макрофагов, ученые прокультивировали эти клетки в присутствии бактерии. Оказалось, что в макрофагах после встречи с Y. pestis некоторые гены внутри локусов изменили свою экспрессию.

Особое внимание исследователи обратили на ген ERAP2. Он находится в первом локусе, который выделили в работе. Поскольку генетическая информация человека представлена в виде пар хромосом, каждый ген имеет две формы — аллели. В данной работе авторы выделяют защитную аллель (форма гена, которая определяет развитие полезного признака), а в противовес ему — вредную аллель.

Для ERAP2 защитная аллель связана с пятикратным усиление экспрессии гена относительно потенциально вредного. Продукт гена помогает обрезать кусочки чужеродных белков, что необходимо в презентации антигена. То есть отбор на усиленную экспрессию ERAP2 мог быть полезен для защиты и борьбы с инфекцией.

Ученые решили проверить свои результаты на макрофагах. Исследователи нашли людей с разными генотипами: девять имели обе полезные версии гена, семь — обе версии вредные, а еще девять добровольцев имели обе аллели. Из их крови выделили макрофаги, которых заразили живыми вирулентными Y. pestis после чего следили, что произойдет с патогеном. В макрофагах людей из первой и третьей групп бактерии хуже реплицировались и чаще умирали. То есть, присутствие продукта гена ERAP2 помогает иммунной системе справляться с бактерией.

Однако такое приспособление к инфекционным заболеваниям могло привести к повышенному риску развития аутоиммунных заболеваний. ERAP2 и некоторые другие гены, находящиеся рядом с выбранными учеными локусами, связывают с развитием болезни Крона, волчанки и артрита.

В целом, результаты подтверждают идею о влиянии пандемии чумы на развитие иммунной системы: естественный отбор привел к изменению частоты аллелей генов, вероятно, способствовавших эффективному иммунному ответу при заражении чумной палочкой. Такой отбор оказался полезным для людей, переживших пандемию, зато их потомки рискуют получить аутоиммунную патологию.

https://nplus1.ru/news/2022/10/20/plague-immunity-genes