Гены системы НLА класса III

Гены системы НLА класса III

Гены системы HLA класса III занимают на 6-ой хромосоме промежуточное положение между генами класса I и класса II. Они не кодируют классические антигены гистосовместимости, но их продукты выполняют целый ряд важнейших биологических функций.

Одним из генов системы HLA класса III, привлекающих наибольшее внимание, является ген CYP21 , основной функцией которого является контроль активности ферментов цитохрома Р450. Дефект этого гена приводит к развитию синдрома конгенетальной адреналовой гиперплазии, частота которой составляет в популяции европеоидов 1/10000. “Нормально” функцию ферментов кодирует ген CYP21; тогда как CYP21P является псевдогеном.

Гены С4 (С4А и С4В) кодируют 4-й компонент комплемента.

В популяции европеоидов наличие “С4А нулевой аллели” в большинстве случаев ассоциировано с предрасположенностью к системной красной волчанке и другой аутоиммунной патологии. Что касается ассоциации системной красной волчанки с HLA гаплотипом (совокупность генов, расположенных на одной хромосоме) в целом, то наиболее сильная связь с предрасположенностью к системной красной волчанке установлена для гаплотипа HLA-AI. B8, Cw4, DR3.

Ген В (Вf) функционирует в значительной степени совместно с геном С2, принимая участие в “запуске” альтернативного пути активации. Дефицит гена В описан только в гетерозиготе. В гомозиготе дефицит этого гена не описан и, повидимому, является летальным.

Дефицит С2 является наиболее частой формой недостаточности системы комплемента у человека (частота отсутствия С2 в гомозиготе 1:10 000). У 40% больных системной красной волчанкой обнаружен дефицит С2.

Следующим после локуса С2 в сторону от центромеры является локус генов теплового шока 70 (HSP70). Белковые продукты этих генов обладают протективной функцией при развитии так называемого клеточного стресса (повышение температуры тела, изменение рН и осмотичности внутри- и внеклеточной среды). Не исключено, что продукты этих генов могут обусловливать ассоциацию определенных аллельных вариантов HLA-генов с заболеваниями человека.

Крайним в сторону теломеры среди генов системы HLA класса III является локус опухольне-кротиз ирующего фактора (TNF), состоящий из дву х генов А и В, которые кодируют ОНФ-а льфа и ОНФ-бета. Оба белка секретируются активированными макрофагами и Т-лимфоцитами и оказывают плейотропное действие на различные типы клеток, включая различные субпопуляции лимфоцитов, нейтрофилы и эндотелиоциты сосудов.

Указанные механизмы действия белков ОНФ, а также их влияние на воспалительный процесс, опосредованный ими цитолитический и цитотоксический эффект против раковых клеток, обеспечивает важнейшую биологическую функцию ОНФ. Помимо этого, белки ОНФ участвуют в регуляции экспрессии антигенов HLA класса I на эндотелии сосудов, что свидетельствует об участии ОНФ в развитии аутоиммунной патологии и реакции отторжения трансплантации.

HLA-гены наследуются по кодоминантному типу, что означает одинаковое проявление у гибридов аллоантигенов, определяемых обоими родительскими аллелями данного локуса. По-скольку каждый индивидуум получает от своих родителей по одной хромосоме, у человека имеется два гаплотипа, которые в совокупности составляют генотип.

А нтигены, выявленные при изу чении к леток конкретного человека, соста вляют его фенотип; такое лабораторное обследование называют фенотипированием. В отличие от фенотипа в генотипе известна последовательность расположения генов на хромосоме. Генотип (два гаплотипа) может быть определен с помощью семейных исследований, при которых выявляются фенотипы родителей и детей (родные сестры и братья – сибсы). Таким образом, определяя фенотипы членов семьи, можно установить гаплотипы.

Для решения важных вопросов, связанных с изучением ГКГ человека, организуются и проводятся Международные рабочие совещания (Международные воркшопы). Решение об упорядочении специфичностей, особенно об отмене “w”, принимается при корреляции всех данных рабочего совещания (результатов исследований локальных лабораторий, с одной стороны, и данных, полученных при окончательном компьютерном анализе, – с другой).

Эксперименты на животных, а также результаты, полученные прежде всего после пересадки аллогенных органов, показали, что в целом млекопитающие по способности развивать иммунный ответ на конкретный антиген делятся условно на три группы:

  • респондеры (to respond – отвечать), развивающие сильную иммунную реакцию;
  • нонреспондеры – реагирующие на тот же антиген слабо;
  • часть популяции, реагирующих средне.

Было высказано предположение о существовании гена иммунного ответа (Ir – Immune response), который предопределяет индивидуальную специфику иммунного реагирования. Действительно, в 1972 г. McDevitt и соавт. сообщили о том, что им удалось картировать ген иммунного ответа у мышей именно в области ГКГ. Попытки обнаружить Ir-ген у человека пока не увенчались успехом. Вместе с тем, достижения фундаментальной иммунологии последних лет позволили сформировать представление об Ir-гене у человека, как о некой интегральной функции, в которой принимают участие “главные действующие лица” процесса распознавания: чужеродный пептид, молекулы HLA класса I и II и Т-клеточный антигенраспознающий рецептор. R. Lechler (1994) описывает участие упомянутых структур в реализации интегральной функции иммунного распознавания следующим образом:

Во-первых, необходимо, чтобы антиген-представляющая клетка могла “сделать” оптимальное количество пептидов из чужеродного антигенного материала, а ее пептидсвязывающие бороздки смогли связать эти пептиды; этот этап назван селекцией антигенных детерминант.

Во-вторых, необходимо, чтобы иммунная система конкретного человека имела достаточный репертуар Т-лимфоцитов с антигенраспознающим рецептором, способным распознать чужеродный пептид. Если же такие Т-лимфоциты отсутствуют, (т. е. имеют место “дыры” в репертуаре Т-лимфоцитов), то создаются условия, при которых иммунная система не способна распознать некоторые экзогенные антигены.

В-третьих, предполагается, что на конечном этапе распознавания включаются (с помощью все того же пептида) разные механизмы, приводящие в одном случае к индукции иммунного ответа, а в другом – к его супрессии.

На практике это подтверждается доказательством существования двух субпопуляций Т-хелперов: 1-го и 2-го типов. Т-хелперы 1-го типа, продуцируя ИЛ-2, гамма-интерферон, индуцируют клеточный ответ, реализуемый специфическими Т-киллерами (CD8+ клетками). Т-хелперы 2-го типа индуцируют гуморальный ответ за счет продукции ИЛ-4, ИЛ-5. Интенсивность и клеточного, и гуморального ответа находится под контролем супрессорного цитокина-ИЛ-10, который продуцируется Т-хелперами 2-го типа. По какому “сценарию” будет развиваться иммунный ответ зависит от многих факторов, большинство из которых пока неизвестно.

Еще раз подчеркнем, что информацию об антигене, представляемую молекулами HLA класса I, “считывают” Т-лимфоциты-киллеры (CD8+ клетки), а молекулами HLA класса II – Т-лимфоциты-хелперы (CD4+ клетки).

Весьма важно помнить, что “считывание” информации об антигене Т-лимфоцитами (как CD8+, так и CD4+) возможно лишь в том случае, если она представляется им аутологичными HLA-молекулами. Эта закономерность составляет основное правило иммунного распознавания и сущность феномена HLA-рестрикции (т.е. ограничения функции распознавания собственными молекулами гистосовместимости). За открытие феномена HLA-рестрикции была присуждена Нобелевская премия американским ученым Дохерти и Цинкернагель.

Генетическая гистосовместимость партнеров

Система HLA обеспечивает регуляцию иммунного ответа, контролируя такие важнейшие физиологические процессы, как взаимодействие иммунокомплектных клеток организма, распознавание клеток, запуск и реализация иммунного ответа. Система HLA представляет собой индивидуальный набор различного типа белковых молекул, расположенных на клеточной поверхности. Набор антигенов (HLA-статус) уникален для каждого человека.

К первому классу главного комплекса гистосовместимости относятся молекулы типов HLA-А, -В и -С. Антигены первого класса находятся на поверхности любых клеток. Представителями второго класса являются HLA-DQ, -DP, -DR. Антигены второго класса системы HLA находятся на поверхности только некоторых клеток иммунной системы, в основном это лейкоциты и макрофаги.

Молекулярная система HLA кодируется в ДНК короткого плеса 6-й хромосомы, где находится информация о белках, предназначенных для распознавания своих и чужеродных антигенов и для координации клеток иммунитета. Чем больше сходства между двумя людьми по системе HLA, тем больше вероятность успеха при пересадке органа или ткани (хотя изначальный биологический смысл системы HLA заключается в обеспечении передачи белковых антигенов для распознавания различными разновидностями T-лимфоцитов, ответственных за поддержание всех видов иммунитета).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную кровь, щечный эпителий.

Как правильно подготовиться к исследованию?

  • Специальной подготовки не требуется.

Общая информация об исследовании

Одним из иммунологических факторов невынашивания беременности является совпадение по 3 и более общим антигенам HLA II класса. Для иммунной системы любые белки, кодируемые генами, являются антигенами и потенциально способны вызвать иммунный ответ. Ребенок получает половину генов от отца и половину от матери. В первом триместре беременности чужеродные для организма матери отцовские антигены плода вызывают у матери выработку защитных, блокирующих антител. Эти защитные антитела связываются с отцовскими HLA-антигенами плода, защищая их от клеток иммунной системы матери (натуральных киллеров) и способствуя нормальному протеканию беременности. Если у родителей совпадает 4 и более антигена HLA II класса, то образование защитных антител резко снижается или не происходит. В этом случае развивающийся плод остается беззащитным от материнской иммунной системы, которая без защитных антител расценивает клетки эмбриона как скопление опухолевых клеток и старается их уничтожить. В итоге наступает отторжение эмбриона и выкидыш. Таким образом, для нормального протекания беременности нужно, чтобы супруги отличались HLA-антигенами II класса.

Что делать при иммунологическом бесплодии?

— Перед планируемой беременностью необходимо вылечить инфекционно-воспалительные процессы у супругов, так как наличие инфекций активирует иммунную систему.

— На 5-8 день менструального цикла (первой фазе) за 2-3 месяца до планируемого зачатия проводят лимфоцитоиммунотерапию (ЛИТ) лимфоцитами мужа (подкожно вводят лейкоциты отца будущего ребенка). ЛИТ наиболее эффективна при наличии 4 и более совпадений по системе HLA и повышает шанс успешной беременности в 3-4 раза.

— С 16 по 25-й день менструального цикла (вторая фаза) проводят лечение гормоном дидрогестероном.

Читайте также  Почему немеет лодыжка?

— На ранних этапах беременности используют методы активной и пассивной иммунизации: лимфоцитоиммунотерапию (проводят каждые 3-4 недели до 12-14 недель беременности) и внутривенное капельное введение средних доз иммуноглобулина. Эти мероприятия способствуют успешному протеканию I триместра беременности и снижают риск формирования плацентарной недостаточности.

Генетические маркеры

  • DQA1
  • DQB1
  • DRB1

Что означают результаты?

Выдается результат по каждому из трех локусов гена HLA и заключение генетика по исследованным маркерам совместимости — выявленные генотипы, насколько благоприятные/неблагоприятные факторы для репродукции определены.

Литература

1. Wen, L., Wong, F. S., Tang, J., Chen, N.-Y., Altieri, M., David, C., Flavell, R., Sherwin, R. In vivo evidence for the contribution of human histocompatibility leukocyte antigen (HLA)-DQ molecules to the development of diabetes. 2000.

2. Stanescu, H. C., Arcos-Burgos, M., Medlar, A., Bockenhauer, D., Kottgen, A., Dragomirescu, L., Voinescu, C., Patel, N., Pearce, K., Hubank, M., Stephens, H. A. F., Laundy, V., and 17 others. Risk HLA-DQA1 and PLA2R1 alleles in idiopathic membranous nephropathy. New Eng. J. Med. 364: 616-626, 2011.

3. Erlich, H., Lee, J. S., Petersen, J. W., Bugawan, T., DeMars, R. Molecular analysis of HLA class I and class II antigen loss mutants reveals a homozygous deletion of the DR, DQ, and part of the DP region: implications for class II gene order. Hum. Immun. 16: 205-219, 1986.

4. Nabozny, G. H., Baisch, J. M., Cheng, S., Cosgrove, D., Griffiths, M. M., Luthra, H. S., David, C. S. HLA-DQ8 transgenic mice are highly susceptible to collagen-induced arthritis: a novel model for human polyarthritis. J. Exp. Med. 183: 27-37, 1996.

5. Shackelford, D. A., Mann, D. L., van Rood, J. J., Ferrara, G. B., Strominger, J. L. Human B-cell alloantigens DC1, MT1, and LB12 are identical to each other but distinct from the HLA-DR antigen. Proc. Nat. Acad. Sci. 78: 4566-4570, 1981.

Гены системы НLА класса III

МНС формируется большой группой генов, расположенных на коротком плече хромосомы 6. На основе структурных и функциональных различий эти гены подразделяют на три класса, два из которых, класс I и класс II, относятся к генам HLA, первоначально обнаруженных благодаря их значению в пересадке тканей между неродственными индивидуумами.

Гены HLA класса I и II кодируют поверхностные белки клеток, играющие определяющую роль в инициации иммунного ответа, особенно в «распознавании» антигена лимфоцитами, которые не могут реагировать на антиген, если он не образует комплекс с молекулой HLA на поверхности содержащей антиген клетки. Известно много сотен разных аллелей HLA класса I и И, и ежедневно обнаруживают новые аллели, что делает их наиболее полиморфными локусами в геноме человека.

Гены класса I (HLА-А, HLA-B и HLA-C) кодируют белки, выступающие неотъемлемой частью плазматической мембраны всех ядерных клеток. Белки класса I состоят из двух полипептидных субъединиц: вариабельной тяжелой цепи, кодируемой в пределах МНС, и неполиморфного полипептида, b2-микроглобулина, кодируемого геном, расположенным за пределами МНС и картированным на хромосоме 15. Производные от внутриклеточных белков пептиды образуются путем протеолитического расщепления большими многофункциональными протеазами; затем пептиды перемещаются на поверхность клетки и прикрепляются к молекулам класса I, формируя пептидный антиген для цитотоксических Т-клеток.

Регион класса II состоит из нескольких локусов, таких как HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR, кодирующих поверхностные белки клеточной оболочки. Каждая молекула класса II — гетеродимер, сформированный из а- и b-субъединиц, закодированных в МНС. Молекулы класса II представляют пептиды, производные от внеклеточных белков, которые захватываются лизосомами и перерабатываются в пептиды, узнаваемые Т-клетками.

В пределах МНС присутствуют локусы и других генов, но не имеющих функционального отношения к генам HLA класса I и II и не определяющих гистосовместимость или иммунные ответные реакции. Некоторые из этих генов, тем не менее, связаны с болезнями, например врожденной гиперплазией надпочечников, вызываемую недостаточностью 21-гидроксилазы, и гемохроматозом, болезнью печени, вызванной накоплением железа.

Аллели и гаплотипы главного комплекса гистосовместимости (HLA)

Система HLA сначала может показаться запутанной, поскольку номенклатура, используемая для определения и описания разных аллелей HLA, подвергалась фундаментальным изменениям по мере распространения секвенирования ДНК МНС. Согласно более старой, традиционной системе номенклатуры HLA, разные аллели отличались друг от друга серологически. Индивидуальные типы HLA определялись тем, как панель различных антисывороток или чувствительных лимфоцитов реагирует на клетки.

Антисыворотки и клетки получали от сотен беременных, развивших иммунный ответ против отцовских антигенов I и II типа, экспремируемых плодами в ходе беременности. Если клетки от двух не связанных родственными отношения индивидуумов вызывали ту же реакцию при внесении в панель антител и клеток, считали, что они имеют те же типы и аллели HLA, обозначаемые их номером, например В27 в локусе HLA-B класса I или DR3 в локусе DR класса II.

Тем не менее после идентификации и секвенирования генов, ответственных за кодирование цепей МНС класса I и класса II, отдельные первоначально определенные серологически аллели HLA даже в пределах одного серологического аллеля оказались состоящими из многочисленных аллелей, определяемых различными вариантами последовательности ДНК. 100 серологически определяемых типов HLA-A, В, С, DR, DQ и DP теперь включают более 1300 аллелей, определяемых на уровне последовательности ДНК.

Например, в гене HLA-B, прежде определявшемся серологической реакцией как единый аллель В27, обнаружено более 24 различных вариантов последовательности нуклеиновых кислот. Большинство, хотя и не все, варианты ДНК представляют изменение кодона триплета и, следовательно, аминокислоты в пептиде, кодируемом этим аллелем. Каждый аллель, изменяющий аминокислоту в пептиде HLA-B, получает свой дополнительный последовательный номер, например аллель1, 2, и так далее в группе аллелей, соответствующих ранее единственному аллелю В27, и теперь называется HLA-B*2701, HLA-B*2702 и так далее.

Набор аллелей HLA в различных локусах класса I и II в данной хромосоме формирует гаплотип. Аллели кодоминантны; каждый из родителей имеет два гаплотипа и экспрессирует их оба. Эти локусы располагаются достаточно близко друг к другу, так что в конкретной семье гаплотип может передаваться ребенку как единый блок. В результате родитель и ребенок имеют общий гаплотип, а шанс, что два сибса унаследуют один гаплотип HLA, равен 25%.

Поскольку приживление пересаженных тканей в основном согласуется со степенью сходства между HLA гаплотипами донора и реципиента (и группы крови АВО), лучший донор костного мозга или органа — АВО-совместимый и HLA-идентичный сибс реципиента.

В любой этнической группе некоторые аллели HLA обнаруживаются часто, а другие — редко или никогда. Аналогично некоторые гаплотипы встречаются чаще, чем ожидалось, тогда как другие — исключительно редко или не встречаются вовсе. Например, большинство из Зх107 теоретически возможных комбинаций аллелей в гаплотипе в белой популяции никогда не встречаются. Это ограничение в разнообразии гаплотипов в популяции, возможно, вызвано ситуацией, получившей название неравновесного сцепления и может объясняться сложным взаимодействием множества факторов.

Эти факторы включают низкие показатели мейотической рекомбинации из-за небольшого расстояния между локусами HLA; влияние окружающей среды, обеспечивающее положительный отбор для конкретных комбинаций аллелей HLA, формирующих гаплотип; и исторические факторы, например, как давно образовалась популяция, число основателей и интенсивность происходившей иммиграции (см. далее в этой главе).

Между популяциями также существуют значительные различия в частоте аллелей и гаплотипов. То, что бывает частым аллелем или гаплотипом в одной популяции, может оказаться очень редким в другой. Различия в распределении и частоте аллелей и гаплотипов в пределах МНС — результат сложного взаимодействия генетических, средовых и исторических факторов в каждой конкретной популяции.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Гены системы НLА класса III

Гены системы HLA класса III занимают на 6-ой хромосоме промежуточное положение между генами класса I и класса II. Они не кодируют классические антигены гистосовместимости, но их продукты выполняют целый ряд важнейших биологических функций.

Одним из генов системы HLA класса III, привлекающих наибольшее внимание, является ген CYP21 , основной функцией которого является контроль активности ферментов цитохрома Р450. Дефект этого гена приводит к развитию синдрома конгенетальной адреналовой гиперплазии, частота которой составляет в популяции европеоидов 1/10000. “Нормально” функцию ферментов кодирует ген CYP21; тогда как CYP21P является псевдогеном.

Гены С4 (С4А и С4В) кодируют 4-й компонент комплемента.

В популяции европеоидов наличие “С4А нулевой аллели” в большинстве случаев ассоциировано с предрасположенностью к системной красной волчанке и другой аутоиммунной патологии. Что касается ассоциации системной красной волчанки с HLA гаплотипом (совокупность генов, расположенных на одной хромосоме) в целом, то наиболее сильная связь с предрасположенностью к системной красной волчанке установлена для гаплотипа HLA-AI. B8, Cw4, DR3.

Ген В (Вf) функционирует в значительной степени совместно с геном С2, принимая участие в “запуске” альтернативного пути активации. Дефицит гена В описан только в гетерозиготе. В гомозиготе дефицит этого гена не описан и, повидимому, является летальным.

Дефицит С2 является наиболее частой формой недостаточности системы комплемента у человека (частота отсутствия С2 в гомозиготе 1:10 000). У 40% больных системной красной волчанкой обнаружен дефицит С2.

Следующим после локуса С2 в сторону от центромеры является локус генов теплового шока 70 (HSP70). Белковые продукты этих генов обладают протективной функцией при развитии так называемого клеточного стресса (повышение температуры тела, изменение рН и осмотичности внутри- и внеклеточной среды). Не исключено, что продукты этих генов могут обусловливать ассоциацию определенных аллельных вариантов HLA-генов с заболеваниями человека.

Читайте также  Бурсит пятки как лечить

Крайним в сторону теломеры среди генов системы HLA класса III является локус опухольне-кротиз ирующего фактора (TNF), состоящий из дву х генов А и В, которые кодируют ОНФ-а льфа и ОНФ-бета. Оба белка секретируются активированными макрофагами и Т-лимфоцитами и оказывают плейотропное действие на различные типы клеток, включая различные субпопуляции лимфоцитов, нейтрофилы и эндотелиоциты сосудов.

Указанные механизмы действия белков ОНФ, а также их влияние на воспалительный процесс, опосредованный ими цитолитический и цитотоксический эффект против раковых клеток, обеспечивает важнейшую биологическую функцию ОНФ. Помимо этого, белки ОНФ участвуют в регуляции экспрессии антигенов HLA класса I на эндотелии сосудов, что свидетельствует об участии ОНФ в развитии аутоиммунной патологии и реакции отторжения трансплантации.

HLA-гены наследуются по кодоминантному типу, что означает одинаковое проявление у гибридов аллоантигенов, определяемых обоими родительскими аллелями данного локуса. По-скольку каждый индивидуум получает от своих родителей по одной хромосоме, у человека имеется два гаплотипа, которые в совокупности составляют генотип.

А нтигены, выявленные при изу чении к леток конкретного человека, соста вляют его фенотип; такое лабораторное обследование называют фенотипированием. В отличие от фенотипа в генотипе известна последовательность расположения генов на хромосоме. Генотип (два гаплотипа) может быть определен с помощью семейных исследований, при которых выявляются фенотипы родителей и детей (родные сестры и братья – сибсы). Таким образом, определяя фенотипы членов семьи, можно установить гаплотипы.

Для решения важных вопросов, связанных с изучением ГКГ человека, организуются и проводятся Международные рабочие совещания (Международные воркшопы). Решение об упорядочении специфичностей, особенно об отмене “w”, принимается при корреляции всех данных рабочего совещания (результатов исследований локальных лабораторий, с одной стороны, и данных, полученных при окончательном компьютерном анализе, – с другой).

Эксперименты на животных, а также результаты, полученные прежде всего после пересадки аллогенных органов, показали, что в целом млекопитающие по способности развивать иммунный ответ на конкретный антиген делятся условно на три группы:

  • респондеры (to respond – отвечать), развивающие сильную иммунную реакцию;
  • нонреспондеры – реагирующие на тот же антиген слабо;
  • часть популяции, реагирующих средне.

Было высказано предположение о существовании гена иммунного ответа (Ir – Immune response), который предопределяет индивидуальную специфику иммунного реагирования. Действительно, в 1972 г. McDevitt и соавт. сообщили о том, что им удалось картировать ген иммунного ответа у мышей именно в области ГКГ. Попытки обнаружить Ir-ген у человека пока не увенчались успехом. Вместе с тем, достижения фундаментальной иммунологии последних лет позволили сформировать представление об Ir-гене у человека, как о некой интегральной функции, в которой принимают участие “главные действующие лица” процесса распознавания: чужеродный пептид, молекулы HLA класса I и II и Т-клеточный антигенраспознающий рецептор. R. Lechler (1994) описывает участие упомянутых структур в реализации интегральной функции иммунного распознавания следующим образом:

Во-первых, необходимо, чтобы антиген-представляющая клетка могла “сделать” оптимальное количество пептидов из чужеродного антигенного материала, а ее пептидсвязывающие бороздки смогли связать эти пептиды; этот этап назван селекцией антигенных детерминант.

Во-вторых, необходимо, чтобы иммунная система конкретного человека имела достаточный репертуар Т-лимфоцитов с антигенраспознающим рецептором, способным распознать чужеродный пептид. Если же такие Т-лимфоциты отсутствуют, (т. е. имеют место “дыры” в репертуаре Т-лимфоцитов), то создаются условия, при которых иммунная система не способна распознать некоторые экзогенные антигены.

В-третьих, предполагается, что на конечном этапе распознавания включаются (с помощью все того же пептида) разные механизмы, приводящие в одном случае к индукции иммунного ответа, а в другом – к его супрессии.

На практике это подтверждается доказательством существования двух субпопуляций Т-хелперов: 1-го и 2-го типов. Т-хелперы 1-го типа, продуцируя ИЛ-2, гамма-интерферон, индуцируют клеточный ответ, реализуемый специфическими Т-киллерами (CD8+ клетками). Т-хелперы 2-го типа индуцируют гуморальный ответ за счет продукции ИЛ-4, ИЛ-5. Интенсивность и клеточного, и гуморального ответа находится под контролем супрессорного цитокина-ИЛ-10, который продуцируется Т-хелперами 2-го типа. По какому “сценарию” будет развиваться иммунный ответ зависит от многих факторов, большинство из которых пока неизвестно.

Еще раз подчеркнем, что информацию об антигене, представляемую молекулами HLA класса I, “считывают” Т-лимфоциты-киллеры (CD8+ клетки), а молекулами HLA класса II – Т-лимфоциты-хелперы (CD4+ клетки).

Весьма важно помнить, что “считывание” информации об антигене Т-лимфоцитами (как CD8+, так и CD4+) возможно лишь в том случае, если она представляется им аутологичными HLA-молекулами. Эта закономерность составляет основное правило иммунного распознавания и сущность феномена HLA-рестрикции (т.е. ограничения функции распознавания собственными молекулами гистосовместимости). За открытие феномена HLA-рестрикции была присуждена Нобелевская премия американским ученым Дохерти и Цинкернагель.

Главный комплекс гистосовместимости [ГКГС, Человеческий лейкоцитарный антиген]

Для реализации корректного иммунного ответа необходимо отличать «свое» от «чужого». Это свойство связано с системой генов, которые детерминируют синтез специфических для каждого организма молекул. Такие молекулы были открыты в конце 50-х годов прошлого века французским исследователем Жаном Доссе благодаря их способности вызывать реакцию отторжения трансплантата при пересадке ткани в пределах одного вида животных. Поэтому они были на­званы антигенами гистосовместимости, или трансплантационными антигенами. Поскольку у человека такие молекулы были впервые выявлены на лейкоцитах крови, система человеческих антигенов гистосовместимости получила название лейкоцитарных антигенов человека (Human Leukocyte Antigens), сокращенно — HLA. Соответствующий участок на 6-й хромосоме, где расположены гены, ко­дирующие антигены гистосовместимости, называется HLA-комплексом. У всех млекопитающих главный комплекс гистосовместимости называется MHC (англ. — Major Histocompatibility Complex).

HLA классы

Различают три класса генов главного комплекса гистосовместимости (рис. 25). Антигены HLA I и II классов отличаются по структуре., но в дальнейшем имеют разную судьбу.

I класс HLA

I класс включает локусы А, В, С, Е, О, F. Локусы А, В и С называются «клас­сическими», поскольку кодируют хорошо изученные антигены гистосовместимости. Классические антигены I класса размещены на поверхности всех клеток организма, кроме нитей трофобласта. Именно они свидетельствуют об организменной принадлежности клеток. Для генов I класса присущ огромный поли­морфизм. Так, локус А содержит 40 аллелей, В — 60 аллелей, а С — около 20. С этим связана беспрецедентная уникальность набора HLA у каждого человека.

Роль антигенов I класса, которые кодируются локусами Е, G и F, полностью не изучена. Известно, что на клетках трофобласта присутствуют молекулы, ко­дируемые только локусом G. Это считается одним из механизмов поддержания иммунной толерантности организма матери к антигенам фетоплацентарного комплекса.

Структура

Молекулы 1 класса состоят из одной тяжелой пели, которая содержит 3 до­мена, и одной легкой, образованной лишь одним доменом. При этом только тяжелая цепь имеет цитоплазматический участок и формирует пептидсвязывающую бороздку.

Синтез

Молекулы HLA I класса синтезируются на гранулярном эндоплазма­тическом ретикулуме.

HLA 1 поступа­ют в протеосомы, где пептиды, сформированные за счет деятельности LMP, загружаются в их пептидсвязывающую борозду молекулами-транспортерами (ТАР). После этого комплекс HLA-пептид по внутриклеточным коммуника­циям поступает в комплекс Гольджи и в везикулах, которые отшнуровываются от этой органеллы, перемещается в сторону внешней плазматической мемб­раны. Содержимое везикулы высвобождается наружу (экзоцитоз), а фрагмент мембраны, в который встроены новообразованные HLA I, входит в состав цитолеммы. Следует отметить, что пептиды для молекул гистосовместимости I класса всегда есть в наличии, поскольку формируются они из аутоантигенов, часть которых расщепляется LMP еще до начала выполнения своих функцио­нальных обязанностей в клетке.

II класс HLA

II класс содержит «классические» локусы DR, DQ, DP, кодирующие синтез соответствующих по названию молекул. Обычно антигены II класса находят­ся только на мембранах профессиональных антигенпрезентирующих клеток, к которым принадлежат дендритные клетки, макрофаги и В-лимфоциты. Но под влиянием интерлейкина-2 и γ-интерферона они могут дополнительно по­являться и на других клетках (в частности, на Т-лимфоцитах и клетках эндотелия сосудов). Антигены II класса также довольно полиморфны, особенно кодируемые локусом DR. Кроме перечисленных «классических» локусов, ге­ны II класса включают еще 3 других — LMP (Large multifunctional proteasa, большая многофункциональная протеаза), ТАР (Transporter for antigen presentation, транспортер для антигенной презентации; и локус DM. Локусы LMP кодируют протеазы, осуществляющие «разрезание» макромолекулы антигена и опреде­ляющие тем самым размер образованных иммуногенных пептидов. Локус ТАР обеспечивает синтез транспортных белков, которые осуществляют доставку и «загрузку» таких иммуногенных пептидов в пептидсвязывающую бороздку молекулы HLA (в так называемый карман Беркмана). Интересно, что оба гена обслуживают синтез молекул HLA 1 класса. Локус DM кодирует синтез бел­ков, катализирующих замену «временного пептида» на специфический пептид, загружаемый в пептидсвязывающую бороздку HLA II класса в случае захвата антигенпрезентирующей клеткой антигена.

Структура

HLA II класса формируют две одинаковые по молекулярной массе цепи, каждая из которых имеет контакт с цитоплазмой и принимает учас­тие в формировании общей пептидсвязывающей борозды.

Синтез

Молекулы HLA II класса синтезируются на гранулярном эндоплазма­тическом ретикулуме.

Молекулы HLA II синтезируются в комплексе с так называемой инвариант­ной цепью, которая образует «временный пептид» (без пептида любая молеку­ла гистосовместимости нежизнеспособна). В дальнейшем образованный ком­плекс поступает в лизосомы, где разрушается гидролитическими ферментами, а сформированные мономеры используются для повторного синтеза HLA II. Так происходит до тех пор, пока антигенпрезентирующая клетка ( АПК) не за­хватит антиген. В таком случае образуется фаголизосома и именно сюда пос­тупает комплекс HLA II — временный пептид. Под влиянием активированных белков DM временный пептид оставляет молекулу гистосовместимости, а на его место загружается иммуногенный пептид, образованный путем процес­синга захваченного антигена. В дальнейшем фрагменты разрушенного антиге­на удаляются из клетки путем экзоцитоза. При этом мембрана экзоцитарной вакуоли, в которую встроены комплексы HLA II — иммуногенный пептид, сливается с цитолеммой и указанные комплексы оказываются на поверхности клетки. В таком состоянии АПК готова к осуществлению антигенной презен­тации. Материал с сайта http://wiki-med.com

Читайте также  Сколько переваривается пастила

Описанные постоянное разрушение и ресинтез молекул HLA II класса про­исходят в дендритных клетках. Хотя последние тратят энергию на, казалось бы, бессмысленную рециркуляцию HLA, они в любой момент времени пребывают в полной готовности к презентации антигена. Учитывая это, дендритные клет­ки можно сравнить с автомобилем с включенным мотором — следует лишь нажать на газ и он сразу же тронется. Макрофаги, в отличие от дендритных клеток, начинают синтез HLA II только после фагоцитоза объекта, поэто­му они более медленно включаются в процесс антигенной презентации. Сэкономленную энергию макрофаг использует для синтеза целого ряда белков, необходимых для выполнения эффекторных функций. Напомним, что макро­фаги совмещают функции антигенпрезентирующей клетки, фагоцита и клет­ки-эффектора в реакциях антителозависимой клеточно-опосредованной цито­токсичности.

III класс HLA

Гены III класса не кодируют собственно молекул гистосовместимости, но обуславливают синтез целого ряда эссенциальных биохимических структур, которые определяют метаболическую уникальность каждого организма и ин­дивидуальную активность факторов врожденной резистентности. В частности, они обеспечивают продукцию компонентов системы комплемента, цитохрома P45Q, принимающего участие в так называемом микросомальном окислении, а также белков теплового шока, факторов некроза опухоли и других молекул.

НLA-типирование

Все антигены гистосовместимости, содержащиеся на клетках конкретного человека, составляют его HLA-фенотип. Сегодня большинством лабораторий НLA-типирование проводится серологическим методом. По полученным дан­ным можно с точностью установить организменную принадлежность иссле­дуемых тканей. При этом имеет значение не только наличие, но и степень экспрессии HLA-антигенов на поверхности клеток. Она снижается в условиях многих неблагоприятных влияний на организм.

Установлено существование взаимосвязи между наличием некоторых генов в HLA-комплексе и склонностью к развитию различных заболеваний. Поэто­му по данным HLA-титрования можно установить риск возникновения оп­ределенных болезней у данного индивида.

Уютный сайт о здоровье

Гены системы НLА класса III

Гены системы HLA класса III занимают на 6-ой хромосоме промежуточное положение между генами класса I и класса II. Они не кодируют классические антигены гистосовместимости, но их продукты выполняют целый ряд важнейших биологических функций.

Одним из генов системы HLA класса III, привлекающих наибольшее внимание, является ген CYP21 , основной функцией которого является контроль активности ферментов цитохрома Р450. Дефект этого гена приводит к развитию синдрома конгенетальной адреналовой гиперплазии, частота которой составляет в популяции европеоидов 1/10000. “Нормально” функцию ферментов кодирует ген CYP21; тогда как CYP21P является псевдогеном.

Гены С4 (С4А и С4В) кодируют 4-й компонент комплемента.

В популяции европеоидов наличие “С4А нулевой аллели” в большинстве случаев ассоциировано с предрасположенностью к системной красной волчанке и другой аутоиммунной патологии. Что касается ассоциации системной красной волчанки с HLA гаплотипом (совокупность генов, расположенных на одной хромосоме) в целом, то наиболее сильная связь с предрасположенностью к системной красной волчанке установлена для гаплотипа HLA-AI. B8, Cw4, DR3.

Ген В (Вf) функционирует в значительной степени совместно с геном С2, принимая участие в “запуске” альтернативного пути активации. Дефицит гена В описан только в гетерозиготе. В гомозиготе дефицит этого гена не описан и, повидимому, является летальным.

Дефицит С2 является наиболее частой формой недостаточности системы комплемента у человека (частота отсутствия С2 в гомозиготе 1:10 000). У 40% больных системной красной волчанкой обнаружен дефицит С2.

Следующим после локуса С2 в сторону от центромеры является локус генов теплового шока 70 (HSP70). Белковые продукты этих генов обладают протективной функцией при развитии так называемого клеточного стресса (повышение температуры тела, изменение рН и осмотичности внутри- и внеклеточной среды). Не исключено, что продукты этих генов могут обусловливать ассоциацию определенных аллельных вариантов HLA-генов с заболеваниями человека.

Крайним в сторону теломеры среди генов системы HLA класса III является локус опухольне-кротиз ирующего фактора (TNF), состоящий из дву х генов А и В, которые кодируют ОНФ-а льфа и ОНФ-бета. Оба белка секретируются активированными макрофагами и Т-лимфоцитами и оказывают плейотропное действие на различные типы клеток, включая различные субпопуляции лимфоцитов, нейтрофилы и эндотелиоциты сосудов.

Указанные механизмы действия белков ОНФ, а также их влияние на воспалительный процесс, опосредованный ими цитолитический и цитотоксический эффект против раковых клеток, обеспечивает важнейшую биологическую функцию ОНФ. Помимо этого, белки ОНФ участвуют в регуляции экспрессии антигенов HLA класса I на эндотелии сосудов, что свидетельствует об участии ОНФ в развитии аутоиммунной патологии и реакции отторжения трансплантации.

HLA-гены наследуются по кодоминантному типу, что означает одинаковое проявление у гибридов аллоантигенов, определяемых обоими родительскими аллелями данного локуса. По-скольку каждый индивидуум получает от своих родителей по одной хромосоме, у человека имеется два гаплотипа, которые в совокупности составляют генотип.

А нтигены, выявленные при изу чении к леток конкретного человека, соста вляют его фенотип; такое лабораторное обследование называют фенотипированием. В отличие от фенотипа в генотипе известна последовательность расположения генов на хромосоме. Генотип (два гаплотипа) может быть определен с помощью семейных исследований, при которых выявляются фенотипы родителей и детей (родные сестры и братья – сибсы). Таким образом, определяя фенотипы членов семьи, можно установить гаплотипы.

Для решения важных вопросов, связанных с изучением ГКГ человека, организуются и проводятся Международные рабочие совещания (Международные воркшопы). Решение об упорядочении специфичностей, особенно об отмене “w”, принимается при корреляции всех данных рабочего совещания (результатов исследований локальных лабораторий, с одной стороны, и данных, полученных при окончательном компьютерном анализе, – с другой).

Эксперименты на животных, а также результаты, полученные прежде всего после пересадки аллогенных органов, показали, что в целом млекопитающие по способности развивать иммунный ответ на конкретный антиген делятся условно на три группы:

  • респондеры (to respond – отвечать), развивающие сильную иммунную реакцию;
  • нонреспондеры – реагирующие на тот же антиген слабо;
  • часть популяции, реагирующих средне.

Было высказано предположение о существовании гена иммунного ответа (Ir – Immune response), который предопределяет индивидуальную специфику иммунного реагирования. Действительно, в 1972 г. McDevitt и соавт. сообщили о том, что им удалось картировать ген иммунного ответа у мышей именно в области ГКГ. Попытки обнаружить Ir-ген у человека пока не увенчались успехом. Вместе с тем, достижения фундаментальной иммунологии последних лет позволили сформировать представление об Ir-гене у человека, как о некой интегральной функции, в которой принимают участие “главные действующие лица” процесса распознавания: чужеродный пептид, молекулы HLA класса I и II и Т-клеточный антигенраспознающий рецептор. R. Lechler (1994) описывает участие упомянутых структур в реализации интегральной функции иммунного распознавания следующим образом:

Во-первых, необходимо, чтобы антиген-представляющая клетка могла “сделать” оптимальное количество пептидов из чужеродного антигенного материала, а ее пептидсвязывающие бороздки смогли связать эти пептиды; этот этап назван селекцией антигенных детерминант.

Во-вторых, необходимо, чтобы иммунная система конкретного человека имела достаточный репертуар Т-лимфоцитов с антигенраспознающим рецептором, способным распознать чужеродный пептид. Если же такие Т-лимфоциты отсутствуют, (т. е. имеют место “дыры” в репертуаре Т-лимфоцитов), то создаются условия, при которых иммунная система не способна распознать некоторые экзогенные антигены.

В-третьих, предполагается, что на конечном этапе распознавания включаются (с помощью все того же пептида) разные механизмы, приводящие в одном случае к индукции иммунного ответа, а в другом – к его супрессии.

На практике это подтверждается доказательством существования двух субпопуляций Т-хелперов: 1-го и 2-го типов. Т-хелперы 1-го типа, продуцируя ИЛ-2, гамма-интерферон, индуцируют клеточный ответ, реализуемый специфическими Т-киллерами (CD8+ клетками). Т-хелперы 2-го типа индуцируют гуморальный ответ за счет продукции ИЛ-4, ИЛ-5. Интенсивность и клеточного, и гуморального ответа находится под контролем супрессорного цитокина-ИЛ-10, который продуцируется Т-хелперами 2-го типа. По какому “сценарию” будет развиваться иммунный ответ зависит от многих факторов, большинство из которых пока неизвестно.

Еще раз подчеркнем, что информацию об антигене, представляемую молекулами HLA класса I, “считывают” Т-лимфоциты-киллеры (CD8+ клетки), а молекулами HLA класса II – Т-лимфоциты-хелперы (CD4+ клетки).

Весьма важно помнить, что “считывание” информации об антигене Т-лимфоцитами (как CD8+, так и CD4+) возможно лишь в том случае, если она представляется им аутологичными HLA-молекулами. Эта закономерность составляет основное правило иммунного распознавания и сущность феномена HLA-рестрикции (т.е. ограничения функции распознавания собственными молекулами гистосовместимости). За открытие феномена HLA-рестрикции была присуждена Нобелевская премия американским ученым Дохерти и Цинкернагель.