Особенности ольфакторного восприятия информации об иммуногенетическом статусе лиц раннего репродуктивного возраста

На правах рукописи

Могилина Анна Александровна

ОСОБЕННОСТИ ОЛЬФАКТОРНОГО ВОСПРИЯТИЯ ИНФОРМАЦИИ ОБ ИММУНОГЕНЕТИЧЕСКОМ СТАТУСЕ ЛИЦ РАННЕГО РЕПРОДУКТИВНОГО ВОЗРАСТА

Специальность 19.00.02 – психофизиология

(биологические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Кемерово 2013

Работа выполнена на кафедре физиологии человека и животных и валеологии ФГБОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Научные руководители: доктор биологических наук профессор

Литвинова Надежда Алексеевна

доктор медицинских наук

Шабалдин Андрей Владимирович

Официальные оппоненты: Айзман Роман Иделевич

доктор биологических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный педагогический университет», заслуженный деятель науки РФ, зав. кафедрой анатомии, физиологии и безопасности жизнедеятельности

Прохорова Анна Махмутовна

кандидат биологических наук, доцент, м.н.с. Западно-Сибирского филиала федерального казенного учреждения «Научно-исследовательский центр проблем безопасности дорожного движения» Министерства внутренних дел РФ

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»

Защита состоится 25 апреля 2013 года в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.088.09 при ФГБОУ ВПО «Кемеровский государственный университет» по адресу: 650043, г. Кемерово, ул. Красная, 6, ауд. 8402.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кемеровский государственный университет» по адресу: 650043, ул. Красная, 6.

Автореферат размещен на сайте http://www.kemsu.ru

Автореферат разослан «___» марта 2013 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат психологических наук,

доцент Н. Р. Хакимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Человека традиционно относят к биологическим видам с низкой эффективностью ощущения и дифференцировки запахов, т.е. к микросматикам. Анализ современной литературы подтверждает позицию ряда авторов, указывающих на неоправданное пренебрежение ролью хемосигналов в социальном поведении людей (K. Grammer et al., 2005; M. F. Bhutta, 2007). В настоящее время запахи начинают рассматривать в качестве дополнительного сигнального фактора, формирующего сексуальные мотивации и репродуктивное поведение. Существует достаточно работ по запаховому распознаванию психофизиологического состояния, здоровья людей, а также имеются работы, указывающие на способность человека различать запах доноров с набором HLA генов, отличного от их собственного. Еще в 70-х годах прошлого столетия Льюис Томас предположил, что источником индивидуального запаха служат те же самые молекулы, которые связаны с иммунологическими особенностями индивида, а именно молекулы кодируемые генами главного комплекса гистосовместимости (MHC) (L. Thomas, 1975).

Первоначально теория Томаса была подтверждена работами Ямазаки на чистых линиях мышей, где было показано, что животные не только различали по запаху МНС-гаплотип особи, но и предпочитали спариваться с носителями иного гаплотипа (K. Yamazaki et al., 1976). Однако в конце прошлого столетия появились работы, указывающие на МНС-ассоциированный выбор партнера у людей (С. Ober, 1997). Суть этого отбора сводится к исключению инцеста и увеличению гетерозиготности популяции, что эволюционно целесообразно. В работах Claus Wedekind была показана способность людей различать запахи доноров с различным набором HLA аллелей (1997).

Научные данные, накопленные к настоящему времени, неопровержимо доказали связь определенных аллельных вариантов HLA с репродуктивными потерями и с формированием постнатальной патологии (М. Н. Болдырева и др., 2006). Поэтому, по аналогии с полученными результатами в модельных экспериментах на линейных породах мышей, роль MHC в эффективном выборе партнера, предполагается ведущей и у человека. В тоже время особенности полового предпочтения по MHC в отдельных популяциях человека требуют дальнейшего изучения.

Ключевую роль в оценке аллельного состояния MHC партнера играют пептидные лиганды MHC, содержащиеся наряду с самими белками MHC в моче, слюне, поте и других выделениях тела (S. Montag et al., 2001). Однако механизмы ольфакторного распознавания аллельного состояния генов MHC до конца не изучены.

Восприятие запахов осуществляется с участием лимбической системы, этим и обуславливается выраженный эмоциональный компонент обонятельных ощущений (Р. Шмидт, 1996). Благодаря эмоциональной окраске восприятия одорантов возникает адекватная реакция на раздражитель. Известно также, что восприятие запахов женщинами меняется со сменой фаз менструального цикла. Наши работы, а также работы K. Grammer показали, что чувствительность к феромональным запахам повышается в середине цикла, то есть в овуляцию (K. Grammer, 2005; А. А. Могилина, 2009). Данный эффект указывает на то, что репродуктивная значимость запахов возрастает в момент, благоприятный для зачатия потомства.

Любые изменения в организме сказываются на запаховом профиле, будь то изменение гормонального фона, стресс, заболевание или прикрытие парфюмерными одорантами. В связи с возрастающими объемами парфюмерной продукции, представленной на мировом рынке, хеммокоммуникация людей столкнулась с проблемой искажения естественных запахов. Применение искусственных отдушек может провоцировать ошибочное прочтение ольфакторной информации и выбор ''неподходящего'' партнера для реализации репродуктивных функций.

Цель исследования: изучение роли иммуногенетического фактора в формировании субъективных ольфакторных оценок в контексте репродуктивного поведения.

Задачи исследования:

1. Выявить факторы, влияющие на особенности ольфакторного восприятия одоранта неферомональной природы на примере бутанола юношами и девушками раннего репродуктивного периода.

2. Оценить вклад гена HLA-DRB1 в особенности ольфакторного восприятия мужского феромона девушками в зависимости от фаз менструального цикла.

3. Определить роль HLA-DRB1 во взаимном ольфакторном выборе девушек и юношей в раннем репродуктивном периоде.

4. Изучить роль дополнительных парфюмерных исскуственных одорантов феромональной и неферомональной природы в дисассортативности по HLA-DRB1 и ассоциированным репродуктивным потенциалом.

Научная новизна исследования. В рамках исследований хемокоммуникации у молодых людей получены новые данные, которые позволяют оценить реальный вклад HLA-DRB1 в формировании взаимного влечения посредством запаховых сигналов и координацию репродуктивного потенциала возможных половых партнеров.

Впервые проанализирована взаимосвязь отдельных аллельных вариантов гена HLA-DRB1 и восприятия запаховых сигналов.

В работе было установлено, что применение дополнительных отдушек приводит к увеличению числа аллель специфических ольфакторных комбинаций, при этом возрастает число сочетаний аллелей, ассоциированных с развитием репродуктивной патологии.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследования дополняют теоретические знания об особенностях хемокоммуникации людей.

Полученные данные подтверждают роль запахов в качестве дополнительного сигнального фактора, который в интеграции с сигналами иной модальности формирует сексуальные мотивации. Это позволяет получить новый неинвазивный метод оценки репродуктивного потенциала пары. Методические подходы, полученные в результате проведенных исследований, могут использоваться при консультации супружеских пар и в качестве рекомендаций при поиске потенциальных партнеров.

Полученные результаты могут положительно повлиять на развитие и внедрение прогрессивных методов неинвазивной диагностики репродуктивного иммунного потенциала супружеских пар в рамках психофизиологии и репродуктивной иммунологии.

Положения, выносимые на защиту:

1. Субъективные оценки привлекательности запаховых образцов нефероманальной природы зависят от концентрации вещества, гомо/гетерозиготности по HLA-DRB1 и физиологического состояния реципиента. Субъективные оценки запаховой привлекательности феромона определяются физиологическим состоянием аллельным состоянием гена HLA-DRB1, за исключением концентраций, близких к содержанию феромона в мужском поте.

2. Субъективная оценка хемосигналов в сочетании с иммуногенетическими и физиологическими факторами формирует половое поведение девушек и юношей. Привлекательность противоположного пола зависит от генотипа HLA-DRB1 донора и реципиента запаха, наличия совпадений по аллелям, фазы менструального цикла девушек. Обнаружено что девушки с HLA-DRB1*04 и юноши с HLA-DRB1*15 аллелями в генотипе взаимно не привлекательны друг для друга, не зависимо от фазы менструального цикла девушек.

3. Изменение ольфакторных предпочтений зависит от применения парфюмерных одорантов. В общем, происходит увеличение числа аллель-специфических ольфакторных комбинаций, в частности увеличение комбинаций с патологическими аллелями.

Внедрение результатов исследования в практику. Основные результаты исследования включены в учебный процесс кафедры физиологии человека и животных и валеологии, в программы дисциплин биологического факультета «Биология поведения», «Физиология человека и животных» и «Психофизиология». Материалы диссертационной работы, по HLA-DRB1 типированию используются при консультировании супружеских пар с репродуктивными потерями для выбора прегравидарной профилактики репродуктивных неудач.

Достоверность и научная обоснованность результатов исследования. подтверждается работами отечественных и зарубежных этологов, иммуногенетиков, психофизиологов; применением современных психофизиологических и иммуногенетических методик исследования, адекватных целям и задачам; репрезентативностью экспериментальных данных; статистическим анализом полученных результатов.

Апробация работы. Результаты работы апробированы на научных конференциях и съездах: 1) X Международной научной школе-конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2007); 2) III (XXXV) Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Кемерово, 2008); 3) IV (XXXV) Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Кемерово, 2009); 4) XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «ЛОМОНОСОВ» (Москва, 2009); 5) XIV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов». (Новосибирск 2009); 6) XXI съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 2010); 7) Первой всероссийской молодежной научной конференции с элементами школы-семинара «Фундаментальные и прикладные аспекты современной биологии», посвященной 125-летию биологических исследований в Томском государственном университете (Томск, 2010); 8) Седьмом Международном Междисциплинарном Конгрессе «Нейронаука для медицины и психологии» (Украина, Судак, 2011);. 9) во Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Здоровьесберегающая деятельность в системе образования: теория и практика» (Кемерово, 2011) 10) IV (XXXV) Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Кемерово, 2012); 11) VII сибирском съезде физиологов с международным участием. (Красноярск, 2012).

Публикации. По результатам работы имеется 15 публикаций, 2 из которых в журналах, входящих в перечень, рекомендуемый для публикации ВАК.

Объем и структура диссертации Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, главы собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, списка литературы и приложений (А, Б). Список литературы включает 186 источников, из них 27 отечественных и 159 зарубежных. Общий объем диссертации составляет 125 страниц. Работа иллюстрирована 23 рисунками и 12 таблицами.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Все исследования проводились на базе Кемеровского государственного университета в лаборатории этологии человека. В исследовании участвовали студенты КемГУ в количестве 244 человек, из них 155 юношей и 89 девушек. Исследование проводилось в рамках медицинских и этических норм. Все участники были ознакомлены с условиями эксперимента и дали добровольное согласие на участие в нем. Объектом исследования явились запахи.

Всех участников просили не употреблять острую пищу за 2 дня до исследования и принимать душ перед забором образцов. Для определения физиологического состояния участниц эксперимента в момент исследования учитывали фазу менструального цикла. Рецептивной фазой считали середину менструального цикла плюс-минус 3 дня (M. S. Sheldon, 2006).

Для решения поставленных задач были проведены экспериментальные исследования в несколько этапов.

1 этап — определение порога чувствительности и особенностей восприятия запаха бутанола (запах вещества, не относящийся к феромонам) в зависимости от генотипа HLA-DRB1 девушек и юношей. Участниками исследования были девушки (n=40) и юноши (n=26), в возрасте от 18 до 24 лет.

2 этап — определение порога чувствительности и особенностей восприятия запаха осмоферона (запах вещества, являющегося аналогом мужских феромонов, 4,16-андростадиен-3-он) в зависимости от генотипа HLA-DRB1 девушек. Участниками исследования были девушки (n=40), в возрасте от 18 до 24 лет.

3 этап — определение влияния иммуногенетических факторов на чувствительность студентов к запахам противоположного пола. Донорами и реципиентами запаха являлись юноши (n=64) в возрасте 17–20 лет и девушки (n=34) в возрасте 19–21 год.

4 этап — особенности ольфакторного восприятия запахов девушек молодыми людьми в присутствии парфюма, феромонов и в интактном состоянии. Донорами запаха явились девушки в возрасте 18–22 года (n=15), а реципиентами — юноши в возрасте 17–23 лет (n=65).

Используемые методы: определение порога чувствительности к запахам, ольфакторное тестирование запахов бутанола и осмоферона в 10 разведениях (1 — соответствует наивысшей концентрации вещества в растворе (4%), а 10 — минимальной концентрации вещества (0,008%)), сбор запахов из подмышечных впадин, ольфакторное тестирование запахов противоположного пола, генотипирование участников по HLA-DRB1.

Статистическую обработку результатов исследования осуществляли с помощью пакета программ STATISTICA 6.0 for Windows фирмы StatSoft,Inc. (США). Каждую оценку, выставленную участниками ольфакторного тестирования, рассматривали как отдельный случай. Статистическая обработка материала включала методы параметрической и непараметрической статистики. При сравнении средних в 2х нормально распределенных выборках применяли t-критерий Стьюдента. Для сравнения выборок с распределением признаков отличным от нормального использовали U-критерий Манна-Уитни. При сравнении трех групп использовали дисперсионный анализ с последующим LSD-сравнением. При изучении взаимозависимости показателей рассчитывали коэффициенты корреляции Пирсона и Спирмана. Результаты представлены в виде средних значений ± ошибка средней (SE).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Особенности субъективного восприятия запахов неферомональной и феромональной природы

В результате проведенного исследования нами было выявлено, что восприятие привлекательности неферомонального запаха (бутанола) зависело от его разведения, и данная зависимость имела прямо пропорциональный характер (r=0,18; p

HLA-DRB1 генотип реципиента так же оказывал влияние на балл восприятия привлекательности запаха. При суммарной оценке влияния гомозиготности и гетерозиготности на балл привлекательности было обнаружено, что гомозиготные и гетерозиготные девушки и юноши считали запах бутанола более привлекательным, по сравнению с гетерозиготными (рисунок 1).

Рисунок 1 — Восприятие привлекательности запаха бутанола реципиентами с различным генотипом (t-тест Стьюдента)

Детальное исследование аллельных ассоциаций показало, что в 7 разведении бутанола имела место дискретность в оценках привлекательности запаха (рисунок 2). Достоверность была достигнута для аллеля HLA-DRB1*01. Девушки с этим аллелем достоверно чаще, чем обследуемые с другими аллелями, воспринимали запах бутанола как особо неприятный. Этот факт указывает на то, что и молекулы HLA могут принимать участие в восприятии одорантов неферомональной природы. Возможно, это свойство характерно только для молекулы HLA-DR1 и только в определенном разведении. Различий в оценках привлекательности запаха бутанола в разных разведениях, выставленных девушками в рецептивную фазу и юношами с различными аллелями в генотипе не обнаружили.

Рисунок 2 — Субъективная оценка привлекательности запаховых образцов бутанола в 7 разведении девушками в нерецептивной фазе с различными аллелями в генотипе

Запах феромональной природы (осмоферон) вызывал у девушек неоднозначные ощущения. Различным разведениям осмоферона девушки давали различные оценки привлекательности (r=0,012; p=0,81). Было также показано, что на привлекательность осмоферона влияли: физиологическое состояние и иммуногенетический статус реципиенток запаха. Девушки в фазу более благоприятную для зачатия оценивали запах осмоферона более привлекательным (1,01±0,21; n=135) (T=2,42; p=0,02) в сравнении с нерецептивной фазой (0,34±0,016; n=236). Те же результаты получил T. Hummel с коллегами, когда женщины в период овуляции оценивали запаховые образцы андростенона как особо привлекательные (1991).

Для 9 разведения наблюдали феномен совпадения оценок привлекательности запаха осмоферона для женщин, находившихся в разные фазы менструального цикла (рисунок 3). Концентрация осмоферона в этом разведении была равна 0,1nM/L. Gower D.B. и его коллеги (1994) сообщают в одной из своих работ, что средний уровень 4,16-андростадиен-3-она в поте у 8 обследованных мужчин был равен 0,38 nM/L (1994), что примерно равно концентрации осмоферона в 8-9 разведении нашего исследования.