Имунната система. Индуцируеми защитни фактори на тялото (имунна система)

Чарлз Б. Карпентър

Антигените, които осигуряват вътрешноспецифични различия между индивидите, се означават като алоантигени, а когато се включат в процеса на отхвърляне на алогенни тъканни трансплантации, те придобиват името антигени на хистосъвместимост. Еволюцията е фиксирала единична област от тясно свързани гени за хистосъвместимост, чиито продукти на клетъчната повърхност осигуряват силна бариера за алотрансплантация. Термините "основни антигени на хистосъвместимост" и "основен генен комплекс на хистосъвместимост" (MHC) се отнасят съответно за генните продукти и гените на този хромозомен регион. Многобройни второстепенни антигени на хистосъвместимост, напротив, са кодирани от множество области на генома. Те съответстват на по-слаби алоантигенни различия в молекулите, които изпълняват различни функции. Структурите, носещи MHC детерминанти, играят важна роля в имунитета и саморазпознаването по време на клетъчна и тъканна диференциация. Информация за MHC контрола на имунния отговор е получена при експерименти с животни, когато гените на имунния отговор са картографирани в MHC при мишки (H-2), плъхове (RT1) и морски свинчета (GPLA). При хората MHC се нарича HLA. Отделните букви на съкращението HLA имат различни значения и по международно споразумение HLA се използва за обозначаване на човешкия MHC комплекс.

Могат да се направят няколко обобщения по отношение на MHC. Първо, малък регион (по-малко от 2 сантиморгана) на MHC кодира три класа генни продукти. Молекулите от клас I, експресирани от практически всички клетки, съдържат една тежка и една лека полипептидна верига и са продукти на три редупликирани локуса - HLA-A, HLA-B и HLA-C. Молекулите от клас II, чиято експресия е ограничена до В-лимфоцити, моноцити и активирани Т-лимфоцити, съдържат две полипептидни вериги (α и β) с различен размер и са продукти на няколко тясно свързани гена, общо обозначени като HLA-D зона . Молекулите от клас III са компоненти на комплемента C4, C2 и Bf. Второ, молекулите от клас I и II образуват комплекс с псевдоантигена или антигенът на хистосъвместимост и псевдоантигенът се разпознават съвместно от Т-лимфоцитите, които имат съответния рецептор за антигена. Разпознаването на себе си и не-себе си в началото и в ефекторната фаза на имунния отговор е директно насочено от молекули от клас I и II. Трето, ясни ограничения върху междуклетъчните взаимодействия, в които участват супресорните Т-лимфоцити, не са идентифицирани при хора, но ролята на HLA гените е доста важна за някои прояви на супресорна Т-клетъчна активност. Четвърто, гени на ензимни системи, които не са пряко свързани с имунитета, но са важни за растежа и развитието на скелета, са локализирани в MHC региона. Известни HLA локуси на късото рамо на хромозома 6 са показани на фиг. 63-1.

Локуси на системата HLA. Клас I антигени HLA клас I антигени се определят серологично с човешки серуми, главно от многораждали жени и в по-малка степен с моноклонални антитела. Антигените от клас I присъстват в различна плътност в много тъкани на тялото, включително В-клетки, Т-клетки, тромбоцити, но не и върху зрелите червени кръвни клетки. Броят на серологично откриваемите специфичности е голям и HLA системата е най-полиморфната от известните човешки генетични системи. В рамките на HLA комплекса три локуса са ясно дефинирани за серологично откриваеми HLA клас I антигени. Всеки антиген от клас 1 съдържа β2-микроглобулинова субединица (молекулно тегло 11 500) и тежка верига (молекулно тегло 44 000), която носи антигенна специфичност (фиг. 63-2). Има 70 добре дефинирани специфичности на локуса А и В и осем специфичности на локуса С. Обозначението HLA обикновено присъства в наименуването на основните антигени на хистосъвместимия комплекс, но може да бъде пропуснато, когато контекстът го позволява. Антигените, които не са окончателно класифицирани от СЗО, се обозначават с буквата w след името на локуса. Числото след обозначението на мястото служи за подходящо имеантиген. HLA антигените на населението на Африка, Азия и Океания понастоящем не са добре дефинирани, въпреки че включват някои от общите антигени, характерни за хората от западноевропейски произход. Разпределението на HLA антигените е различно в различните расови групи и те могат да се използват като антропологични маркери при изследване на болести и миграционни процеси.

Ориз. 63-1. Схематично представяне на хромозома 6.

Показана е локализацията на HLA зоната в областта на 21 къси ръце. HLA-A, HLA-B и HLA-C локусите кодират тежки вериги от клас I (44 000), докато α2-микроглобулиновата лека верига (11 500) на молекули от клас I е кодирана от гена на хромозома 15. HLA-D зоната (клас II) е разположен центромерно по отношение на локуси A, B и C с тясно свързани гени на компонентите на комплемента C4A, C4B, Bf и C2 на раздел B-D. Редът на гените на комплемента не е установен. Всяка молекула на D-регион от клас II е образувана от α- и β-вериги. Те присъстват на клетъчната повърхност в различни региони (DP, DQ и DR). Числото пред знаците? и?, означава, че има различни гени за вериги от даден тип, например за DR има три гена за ?-вериги, така че експресираните молекули могат да бъдат 1??, 2?? или 3??. Антигените DRw52(MT2) и DRw53(MT3) са разположени на 2? веригата, докато DR е на 1? веригата. DR е неполиморфен, а DQ антигенните молекули са полиморфни както в α-, така и в β-веригите (2?2?). Други типове DQ (1?1?) имат ограничен полиморфизъм. DP полиморфизмът е свързан с β-вериги. Общата дължина на HLA региона е около 3 cm.

Тъй като хромозомите са сдвоени, всеки индивид има до шест серологично откриваеми антигена HLA-A, HLA-B и HLA-C, по три от всеки родител. Всеки от тези набори е обозначен като хаплотип и според простото наследяване на Мендел, една четвърт от потомството има идентични хаплотипове, половината споделят някои от същите хаплотипове, а останалата четвърт са напълно несъвместими (Фигура 63-3). Значението на ролята на този генен комплекс в отговора на трансплантацията се потвърждава от факта, че подборът на двойки донор-реципиент сред потомството на едно поколение според хаплотипа осигурява най-добри резултати при бъбречна трансплантация - около 85-90% от дългите -срочно оцеляване (виж Глава 221).

Антигени от клас II. HLA-D зоната е в съседство с клас I локуси на късото рамо на хромозома 6 (виж Фиг. 63-1). Тази област кодира поредица от молекули от клас II, всяка от които съдържа α-верига (мол. маса 29 000) и α-верига (мол. маса 34 000) (виж Фиг. 63-2). Несъвместимостта в този регион, особено в DR антигените, определя пролиферативния отговор на лимфоцитите in vitro. Смесената лимфоцитна реакция (MLR) се оценява по нивото на пролиферация в смесената лимфоцитна култура (MLC) и може да бъде положителна, дори ако HLA-A, HLA-B и HLA-C антигените са идентични (виж Фиг. 63-3). ). HLA-D антигените се определят с помощта на стандартни стимулиращи лимфоцити, хомозиготни за HLA-D и инактивирани рентгенови лъчиили митомицин С, за да направи реакцията еднопосочна. Има 19 такива антигена (HLA-Dwl-19), открити чрез хомозиготно клетъчно типизиране.

Опитите за откриване на HLA-D чрез серологични методи първоначално разкриха серия от D-свързани (DR) антигени, експресирани върху молекули от клас II от В клетки, моноцити и активирани Т клетки. След това бяха описани други тясно свързани антигенни системи, които получиха различни имена (MB, MT, DC, SB). Вече е установена идентичността на отделните групи от молекули от клас II и гените на съответните α- и β-вериги са изолирани и секвенирани. Генната карта от клас II, показана на фиг. 63-1, отразява минималния брой гени и молекулярни региони. Въпреки че молекулна маса II може да съдържа DR? от хаплотипа на единия от родителите и DR? - на другия (транскомплементация), комбинаториката извън всеки от DP, DQ, DR регионите е рядка, ако изобщо е възможна. DR и до известна степен DQ молекулите могат да служат като стимули за първичен MLR. Вторичният MLR се определя като първичен лимфоцитен тест (PLT) и дава резултати за 24-36 часа вместо за 6-7 дни за първична реакция. DP алоантигените са открити поради способността им да предизвикват PLT стимулация, въпреки че не водят до първичен MLR. Въпреки че В-клетките и активираните Т-клетки експресират всичките три комплекта молекули от клас II, DQ антигените не се експресират върху 60-90% от DP- и DR-позитивните моноцити.

Ориз. 63-2. Схематично представяне на молекули на клетъчната повърхност от клас I и клас II.

Молекулите от клас I се състоят от две полипептидни вериги. Тежка верига с кей. с тегло 44 000 преминава през плазмената мембрана; неговата външна област се състои от три домена (δ1, δ2 и δ3), образувани от дисулфидни връзки. Лека верига с мол. с тегло 11500 (?2-микроглобулин, ?2mu) е кодиран от хромозома 15 и е нековалентно свързан с тежката верига. Аминокиселинната хомология между клас I молекули е 80-85%, намалявайки до 50% в региони ?1 и ?2, които вероятно съответстват на области на алоантигенен полиморфизъм. Молекулите от клас II се образуват от две нековалентно свързани полипспидни вериги, α-верига с mol. с маса 34 000 и β-верига с молекулна маса 29 000. Всяка верига съдържа два домена, образувани от дисулфидни връзки (от S. B. Carpenter, E. L. Milford, Бъбречна трансплантация: Имунобиология в Kidnev/Eds. B. Brenner, F. Ректор, Ню Йорк: Samiders, 1985).

Ориз. 63-3. HLA зона на хромозома 6: наследяване на HLA хаплотипове. Всеки хромозомен сегмент от свързани гени се обозначава като хаплотип и всеки индивид наследява по един хаплотип от всеки родител. Диаграмата показва антигените A, B и C на хаплотипове a и b за даден хипотетичен индивид; По-долу са обозначенията на хаплотипите в съответствие с текста. Ако мъж с хаплотип ab се ожени за жена с хаплотип cd, потомството може да бъде само от четири типа (по отношение на HLA). Ако възникне рекомбинация при един от родителите по време на мейозата (маркирана с прекъснати линии), това води до образуването на променен хаплотип. Честотата на променени хаплотипове при деца служи като мярка за разстоянията на генетичния хаг (1% честота на рекомбинация = 1 cM; виж Фиг. 63-1) (от G. V. Carpenter. Kidney International, G)78. 14.283).

Молекулярна генетика. Всяка полипептидна верига от молекули клас I и II съдържа няколко полиморфни области в допълнение към „частна“ антигенна детерминанта, открита от антисеруми. Тестът за клетъчно-медиирана лимфолиза (CML) определя специфичността на Т-клетките убийци (Т-клетки), които възникват по време на процеса на пролиферация в MLR, чрез тестване върху прицелни клетки от донори, които не са били източник на MLR-стимулиращи клетки. Антигенните системи, определени чрез този метод, показват тясна, но непълна корелация с „частните“ антигени от клас 1. Клонирането на цитотоксични клетки направи възможно откриването на набор от полиморфни детерминанти, мишени върху HLA молекули, някои от които не могат да бъдат открити с помощта на алоантисеруми и моноклонални антитела, получени чрез имунизация на мишки човешки клетки. Някои от тези реагенти могат да се използват за идентифициране на "специални" HLA детерминанти, докато други са насочени към по-"общи" (понякога наричани супертипируеми) детерминанти. Една такава система от "общи" HLA-B антигени има два алела, Bw4 и Bw6. Повечето "частни" HLA-B са свързани с Bw4 или Bw6. Други системи са свързани с подгрупи HLA антигени. Например, HLA-B-позитивните тежки вериги съдържат допълнителни области, общи за B7, B27, Bw22 и B40 или за B5, B15, B18 и Bw35. Има и други видове припокриващи се антигенни детерминанти, както се вижда от реакцията на моноклонални антитела с регион, общ за тежките вериги на HLA-A и HLA-B. Изследване на аминокиселинната последователност и pstide картите на някои HLA молекули показа, че хиперпроменливите региони на клас I антигени са концентрирани във външния ?1 домен (виж Фиг. 63-2) и съседния регион на ?2 домена. Променливите последователности на молекулите от клас II са различни за различните локуси. Забележително е, че α3 домейнът от клас I, β2 домейнът от клас II и β2 домейнът, както и част от мембранната молекула T8 (Leu 2), която участва във взаимодействията клетка-клетка (виж Глава 62), показват значителна хомология на аминокиселинната последователност с постоянни зони на имуноглобулини. Това потвърждава хипотезата за еволюционното формиране на семейство от генни продукти, които носят функции на имунологично разпознаване. При изследване на HLA геномна ДНК бяха открити типични екзон-интронни последователности за клас I и II молекули, с екзони, идентифицирани за сигналните пептиди (5") на всеки домен, трансмембранния хидрофобен сегмент и цитоплазмения сегмент (3"). cDNA сонди са налични за повечето HLA вериги и използването на ензимни хидролизати за оценка на статуса на полиморфизма на дължината на рестрикционния фрагмент (RFLP) е произвело данни, които корелират с резултатите от серологични изследвания на молекули от клас 11 в MLR. Въпреки това, големият брой (20-30) гени от клас 1 прави оценката на полиморфизма чрез RFLP трудна. Много от тези гени не се експресират (псевдогени), въпреки че някои може да съответстват на допълнителни клас I локуси, които се експресират само върху активирани Т клетки; техните функции са неизвестни. Разработването на специфични тестове за HLA-A и HLA-B локусите ще помогне да се разбере този доста сложен проблем.

Комплемент (клас III). Структурните гени на трите компонента на комплемента - C4, C2 и Bf - присъстват в HLA-B-D зоната (виж фиг. 63-1). Това са два С4 локуса, кодиращи С4А и С4В, първоначално описани съответно като еритроцитни антигени на Роджърс и Чидо. Тези антигени се оказаха всъщност молекули С4, абсорбирани от плазмата. Други компоненти на комплемента не се свързват тясно с HLA. Не е описан кросингоувър между гените C2, Bf и C4. Всички те са кодирани от регион между HLA-B и HLA-DR, с дължина около 100 kb. Има два C2, четири Bf, седем C4A и три C4B алела, освен това има тихи QO алели във всеки локус. Изключителният полиморфизъм на комплементните хистотипове (комплотипове) прави тази система подходяща за генетични изследвания.

Таблица 63-1. Най-често срещаните HLA хаплотини

В табл 63-1 представлява четирите най-често срещани хаплотипа, открити при индивиди от западноевропейски произход. Резултатите от MLR при несвързани индивиди, избрани за съвместимост на тези хаплотипове, са отрицателни, докато реакция обикновено възниква, когато несвързани индивиди са съпоставени само за HLA-DR и DQ съвместимост. Такива идентични общи хаплотипове вероятно произлизат непроменени от един прародител.

Други гени на хромозома 6. Дефицитът на стероидна 21-хидроксилаза, автозомно рецесивен признак, причинява синдром на вродена надбъбречна хиперплазия (глави 325 и 333). Генът за този ензим е локализиран в HLA-B-D региона. Генът 21-хидроксилаза, съседен на гена C4A, се изтрива при индивиди, страдащи от споменатия синдром, заедно с C4A (C4AQO), а генът HLA-B може да бъде трансформиран с превръщането на B 13 в редкия Bw47, открит само в променени хаплотипове. За разлика от късния HLA-свързан дефицит на 21-хидроксилаза, вродената надбъбречна хиперплазия, свързана с дефицит на 21-хидроксилаза, не е свързана с HLA. Няколко семейни проучвания показват, че идиопатичната хемохроматоза, автозомно-рецесивно заболяване, е свързана с HLA (виж Глава 310). Въпреки че патогенезата на нарушенията на абсорбцията на желязо в стомашно-чревния тракт е неизвестна, установено е, че гените, модулиращи този процес, са разположени близо до HLA-A региона.

Ориз. 63-4. Схема на относителните роли на HLA-A, HLA-B, HLA-C и HLA-D антигени в инициирането на алоимунния отговор и в образуването на ефекторни клетки и антитела.

Два основни класа Т-лимфоцити разпознават антигени: Т-клетки, предшествениците на цитотоксични клетки „убийци“ и Тх помощни клетки, които насърчават развитието на цитотоксичен отговор. Tx също така подпомагат В лимфоцитите в развитието на "зрял" IgG отговор. Важно е да се отбележи, че Tx обикновено разпознава клас I антигени, докато сигналът за Tx се създава предимно от HLA-D, който е тясно свързан с клас II антигени (от C. B. Carpenter. - Kidney International, 1978, 14, 283).

Гени за имунен отговор. При изследване in vitro на отговора към синтетични полипептидни антигени, хемоцианин, колаген, тетаничен токсоид беше установено, че HLA-D зоната е подобна на H-2 региона. Аз в мишката. Представянето на антигенни фрагменти върху повърхността на макрофагите или други клетки, носещи молекули от клас II, изисква съчетано разпознаване на комплекса молекула клас II + антиген от Т лимфоцити, носещи съответния рецептор(и) (виж Глава 62). Ядрото на тази хипотеза за „само-)-X“ или „модифицирано себе си“ е, че Т-зависимият имунен отговор, действието на Т хелперни/индукторни (Tx) клетки, възниква само ако се синтезират съответните детерминанти от клас II. Гените на последния са Ir гени. Тъй като алогенните детерминанти от клас I се разпознават като вече променени, алогенният MLP представлява модел на имунната система, в който не е необходимо присъствието на псевдоантиген (фиг. 63-4). Ефекторните фази на имунитета изискват разпознаване на псевдоантигена в комбинация с неговите собствени структури. Последните при хора, както и при мишки, са молекули от клас I антигени на хистосъвместимост. Човешки клетъчни линии, заразени с грипен вирус, се лизират от имунни цитотоксични Т-лимфоцити (T-лимфоцити) само ако отговарящите клетки и клетките-мишени са идентични в HLA-A и HLA-B локусите. Алогенният MLR също така служи като модел за образуването на цитотоксични Т-лимфоцити с ограничен клас I (виж Фиг. 63-4). Подробности за рестрикция за различни молекули и епитопи от клас I и II могат да бъдат изолирани с помощта на праймирани клетки, които са претърпели експанзия и клониране. Например, на ниво антиген-представящи клетки, даден Tx клонинг разпознава антигенен фрагмент, комплексиран със специфична област на клас II молекула, използвайки Ti рецептора. Рестрикционни елементи за някои микробни антигени са DR и Dw алелите.

Потискане на имунния отговор (или ниско нивоотговор) към кедър прашец, стрептококови и шистозомни антигени е доминиращ и HLA-свързан, което показва съществуването на гени за имунна супресия (Is). Показано е и наличието на специфични HLA алелни асоциации с нивото на имунния отговор, например за антигена на рицин Ra5 - с DR2 и за колагена - с DR4.

Асоциации с болести. Ако основният комплекс за хистосъвместимост има важна биологична функция, каква е тази функция? Една от хипотезите е, че той играе роля в имунното наблюдение на неопластични клетки, които се появяват по време на живота на индивида. Тази система е от голямо значение по време на бременност, тъй като винаги съществува тъканна несъвместимост между майката и плода. Високата степен на полиморфизъм може също да допринесе за оцеляването на видовете срещу огромния брой микробни агенти, присъстващи в околната среда. Толерантността към „себе си“ (автотолерантност) може да се разпространи към микробни антигени, което води до висока чувствителност, водеща до фатални инфекции, докато полиморфизмът в системата HLA допринася за факта, че част от населението разпознава опасните агенти като чужди и включва адекватен отговор. Тези хипотези свързват ролята на HLA с предимствата, които карат системата да оцелее при селективен натиск.Всяка от тези хипотези има известна подкрепа.

Важно доказателство за ролята на HLA комплекса в имунобиологията е откриването на положителна връзка на някои патологични процеси с HLA антигени. Изследването на тези асоциации беше стимулирано от откриването на гени за имунен отговор, свързани с H-2 комплекса при мишки. В табл 63-3 обобщава най-значимите асоциации на HLA-заболяване.

Установено е, че честотата на HLA-B27 се увеличава при някои ревматични заболявания, особено при анкилозиращ спондилит, заболяване, което е ясно фамилно. Антигенът B27 присъства само при 7% от хората от западноевропейски произход, но се открива при 80-90% от пациентите с анкилозиращ спондилит. По отношение на относителния риск това означава, че този антиген е отговорен за податливостта към развитие на анкилозиращ спондилит, която е 87 пъти по-висока при неговите носители, отколкото в общата популация. Показано по подобен начин висока степенасоциации с антиген B27 на остър преден увеит, синдром на Reiter и реактивен артрит при поне три бактериални инфекции (йерсиниоза, салмонелоза и гонорея). Въпреки че обичайната форма на ювенилен ревматоиден артрит също се свързва с B27, вид заболяване с лек ставен синдром и ирит се свързва с B27. При централен тип псориатичен артрит B27 е по-често срещан, докато Bw38 се свързва както с централен, така и с периферен тип. Псориазисът е свързан с Cw6. Пациентите с дегенеративен артрит или подагра не показват промени в честотата на поява на антигени.

Повечето други асоциации със заболявания са характерни за антигените на HLA-D зоната.Например, чувствителната към глутен ентеропатия при деца и възрастни е свързана с антигена DR3 (относителен риск 21).Действителният процент на пациенти с този антиген варира от 63 до 96 % в сравнение с 22-27% в контролите. Същият антиген се среща по-често при пациенти с активен хроничен хепатит и херпетиформен дерматит, които в същото време страдат от глутен-чувствителна ентеропатия. Ювенилният инсулинозависим захарен диабет (тип I) е свързан с DR3 и DR4 и отрицателно свързан с DR2.Рядък алел Bf (M) е открит при 17-25% от пациентите с диабет тип I. Диабетът в зряла възраст (тип II) няма връзка с HLA. Хипертиреоидизмът в Съединените щати се свързва с B8 и Dw3, докато в японската популация се свързва с Bw35. По-широкото изследване на здрави и болни представители на различни раси ще помогне да се изясни въпросът за универсалните HLA маркери. Например, антигенът B27, рядък при здрави японски индивиди, е често срещан при пациенти с анкилозиращ спондилит. По подобен начин DR4 е маркер за листни въшки за диабет тип I при всички раси. Понякога HLA маркерът е ясно свързан само с част от симптомите в рамките на синдрома. Например, миастения гравис е много по-силно свързана с антигените B8 и DR3 при пациенти без тимома, а множествената склероза е свързана с антигена DR2 при индивиди с бързо прогресиращ ход на заболяването. Синдромът на Goodpasture, свързан с автоимунно увреждане на гломерулните базални мембрани, идиопатичен мембранен гломерулонефрит, отразяващ автоимунни процеси с образуването на антитела срещу гломерулни антигени, както и индуциран от злато мембранен нефрит, са значително свързани с HLA-DR.

Таблица 63-3. Заболявания, свързани с HLA антигени

Небалансирана адхезия. Въпреки че разпределението на HLA алелите варира сред расовите и етническите популации, най-забележителната характеристика на популационната генетика на HLA антигените е наличието на неравновесие на връзката за някои A и B антигени, B и C антигени, B, D и локуси на комплемента. Неравновесието на връзката означава, че антигени от тясно свързани локуси се намират заедно по-често, отколкото би се очаквало от предположението за случайна асоциация. Класически пример за неравновесие на връзката е свързването на AHLA-A1 локус антиген с HLA-B8 локус B антиген при индивиди от западноевропейски произход. Едновременното присъствие на A1 и B8, изчислено въз основа на честотите на техните гени, трябва да се наблюдава с честота 0,17. 0,11, т.е. приблизително 0,02. Докато наблюдаваната честота на тяхното съвместно съществуване е 0,08, т.е. 4 пъти по-голяма от очакваната, а разликата между тези стойности е 0,06. Последната стойност е обозначена като делта (?) и служи като мярка за неравновесие. Нарушение на равновесието на връзката беше открито и за други хаплотипове на A- и B-локусите: A3 и B7, A2 и B 12, A29 и B 12, A11 и Bw35.За някои детерминанти на D-зоната, неравновесието на връзката с антигени на B-локус беше описани (например DR3 и AT 8); както и за антигени на В и С локусите. Серологично откриваемите HLA антигени служат като маркери за гени на цял хаплотип в едно семейство и като маркери за специфични гени в популация, но само при наличие на неравновесие на връзката.

Значението на неравновесието на връзката е голямо, защото такива генни асоциации могат да доведат до специфични функции. Селекционният натиск по време на еволюцията може да бъде основен фактор за устойчивостта на определени генни комбинации в генотипове. Например, има теория, че A1 и B8, както и някои детерминанти на D и други региони, осигуряват селективно предимство в лицето на епидемии от болести като чума или едра шарка. Възможно е обаче потомците на хора, преживели такива епидемии, да останат податливи на други заболявания, тъй като техният уникален генен комплекс не осигурява адекватен отговор на други фактори заобикаляща среда. Основната трудност на тази хипотеза е предположението, че селекцията действа върху няколко гена едновременно и по този начин гарантира появата на наблюдаваните стойности на А, но необходимостта от сложни взаимодействиямежду продуктите на различни локуси на МНС комплекса е само първоначалната връзка за наблюдаваните явления и селекцията може да засили неравновесието на множество връзки. Запазването на някои от често срещаните хаплотипове, посочени по-горе, подкрепя това мнение.

От друга страна, хипотезата за подбор не обяснява непременно неравновесието на връзката. Когато популация, лишена от някои антигени, се кръстоса с друга, която се характеризира с висока честота на тези антигени в равновесие,? може да се появи след няколко поколения. Например натрупване? за A1 и B8, открити в популации в посока от изток на запад, от Индия до Западна Европа, може да се обясни на базата на миграцията и асимилацията на населението. В малки групи неравновесието може да се дължи на съвместимост, ефекти на основателя и генетичен дрейф. И накрая, някои случаи на неравновесие на връзката са резултат от неслучайно пресичане по време на мейозата, тъй като хромозомните сегменти могат да бъдат повече или по-малко крехки. Дали поради натиск за селекция или ограничения при кръстосване, неравновесието на връзката може да изчезне в рамките на няколко поколения. Голям брой неслучайни асоциации съществуват в HLA генния комплекс и идентифицирането на техните причини може да даде представа за механизмите, които са в основата на чувствителността към заболяването.

Кохезия и асоциации. В табл 63-2 изброява заболявания, които служат като пример за връзка с HLA, когато наследствените характеристики са маркирани в рамките на семейството чрез съответните хаплотипове. Например, дефицитът на С2, 21-хидроксилаза и идиопатичната хемохроматоза се унаследяват по рецесивен начин с частичен дефицит при хетерозиготите. Тези генетични нарушения също са свързани с HLA и са причинени от излишък на определени HLA алели при несвързани засегнати индивиди. Дефицитът на C2 обикновено се свързва с хаплотипове HLA-Aw 25, B 18, B55, D/DR2, а при идиопатичната хемохроматоза се проявява както връзка, така и силна връзка между HLA-A3 и B 14. Висока степен на неравновесие на връзката в това случаят е причинен от мутации в лицето, което е служило като негов източник; освен това, периодът от време, необходим на генофонда да се върне към равновесие, е недостатъчен. От тази гледна точка HLA гените са прости маркери на свързани гени. От друга страна, може да е необходимо взаимодействие със специфични HLA алели, за да се прояви определено заболяване. Последната хипотеза би изисквала разпознаване на по-висок процент на мутации с експресия на дефектни гени, което се случва само при условие на свързване с определени HLA гени.

Болестта на Paget и спиноцеребеларната атаксия са HLA-свързани автозомно доминантни наследствени заболявания; те се намират в няколко членове на семейството наведнъж. Болестта на Ходжкин е проява на HLA-свързан рецесивен наследствен дефект. Не са открити HLA асоциации при тези заболявания, което предполага първоначално множество „основатели“ на тези заболявания с мутации, свързани с различни HLA алели.

Връзката с HLA се определя лесно, когато доминиращите и рецесивните черти са лесни за разграничаване, т.е. когато експресивността е висока и процесът се определя от дефект в единични гени. В повечето асоциации HLA маркерите отразяват рисковите фактори, участващи в осъществяването и модулирането на имунния отговор под въздействието на множество гени. Пример за полигенно имунно заболяване е атоничната алергия, при която връзката с HLA може да бъде очевидна само при индивиди с ниски генетично контролирани (не поради HLA) нива на производство на IgE. Друг пример от този вид е IgA дефицит (виж Таблица 63-3), свързан с HLA-DR3.

Клинично значение на HLA системата. Клиничната стойност на HLA типизирането за диагностика е ограничена до определянето на B27 при диагностицирането на анкилозиращ спондилит; в този случай обаче се наблюдават 10% от фалшиво положителни и фалшиво отрицателни резултати. Изследването на HLA също е ценно в практиката на генетичните консултации за ранно откриване на заболявания в семейства с идиопатична хемохроматоза, вродена надбъбречна хиперплазия, свързана с дефицит на стероидна хидроксилаза, особено ако HLA типизирането се извършва върху клетки, получени чрез амниоцентеза. Високата степен на полиморфизъм в системата HLA я прави ценен инструмент за тестване на различни клетъчни лекарства, особено в съдебната практика. Някои заболявания, като захарен диабет тип I и други, за които са посочени HLA асоциации, изискват допълнително изследване на ролята на компонентите на HLA системата в патогенезата на тези заболявания

ГЕНЕТИКА НА ОСНОВНИЯ КОМПЛЕКС НА ХИСТОСЪВМЕСТИМОСТТА

MHC (Major Histocompatibility Complex) - главен комплекс за хистосъвместимост - система от гени, кодиращи антигени, които определят функционирането на имунната система

HLA (Human Leucocyte Antigen) - човешки основен хистосъвместим комплекс

История на откритието

Откриване на МНС.

Нобелова награда 1980 г

Жан Досет

Откриха първия човешки антиген на хистосъвместимост (HLA)

Джордж Снел

Открити антигени на хистосъвместимост при мишки (H-2 комплекс)

Барух Бенасераф

Открити гени за имунен отговор (Ir гени)

Функции на Министерството на данъците

• · Разпознаване на „приятел или враг“ – реакция на отхвърляне на присадката, GVHD (реакция на присадката срещу приемника)
• · Регулиране на взаимодействията между клетките на имунната система - ограничаване на участието на лимфоцитите в имунния отговор, чрез представяне на антигени
• · Регулиране на силата на имунния отговор към антиген - гени на имунния отговор (Ir) - от английски имунен отговор

ХАРАКТЕРИСТИКА НА МНС

MHC комплексните гени (за разлика от TCR и Ig гените) не се подлагат на рекомбинация.

Механизмът на тяхната адаптация към изменчивост (неограничен набор от потенциални Ags) се крие в техния генетичен полиморфизъм, полигенност и кодоминантен начин на наследяване

ПОЛИМОРФИЗЪМ

Съществуването на голям брой различни HLA генни специфичности във всеки локус. Гените се различават един от друг по нуклеотидните последователности, включени в променливата област на ДНК

ПОЛИГЕННОСТ

Наличието на няколко неалелни тясно свързани гена, чиито протеинови продукти са структурно подобни и изпълняват идентични функции

ПОЛИГЕННОСТ и ПОЛИМОРФИЗЪМ

HLA система, включва гени

1 клас: A, B, C; 2 класа: DR, DP, DG

ГЕНЕТИЧНА КАРТА MNS

Човешки хромозомен номер - 6p 21.1-21.3

MHC гените са разделени на три групи.

Всяка група включва гени, които контролират синтеза на полипептиди от един от трите MHC класа

MHC-I клас

Гените на HLA-A, HLA-B и HLA-C групите кодират МНС клас I молекули.

MHC-II клас

Гените на HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR групите кодират МНС клас II молекули. хистосъвместимост генетичен полиморфизъм вирусен

• · MHC-III обозначава региона между MHC-I и MHC-II, гени, кодиращи някои компоненти на системата на комплемента (C4a и C4b, C2, фактор B), цитокини (TNF-b и лимфотоксин), 21-хидроксилаза (ензим) са картографирани тук, участват в биосинтезата на стероидни хормони) и т.н.
• · Некласическите гени не принадлежат към нито един MHC клас. 6 такива гена са описани в региона, където се намират гените MHC-I (E, F, G, H, J, X), и 6 в региона MHC-II (DM, DO, CLIP, TAP, LMP, LNA)

НАСЛЕДСТВО МНФ

MHC гените са кодоминантни, т.е. гените на майчините и бащините хромозоми се експресират едновременно. Във всяка от хомоложните хромозоми има 3 MHC-I гена (A, B, C), има и 3 MHC-II гена (DP, DQ, DR); следователно, ако майката и бащата нямат едни и същи алели, тогава всеки индивид има най-малко 12 различни главни алела за всеки комбиниран MHC клас I и II ген.

Кодоминиране

Известни са около 2000 алелни гена.

HLA клас I алели - повече от 900

HLA клас II алели - повече от 600

MHC генните продукти играят централна роля в разпознаването на "себе си или враг" в имунния отговор

СТРУКТУРА

класически MNS

клас I

Клас II

LOCI LOCUS

A, B, C DP, DQ, DR

МНС I клас

Молекула от клас I се състои от 2 вериги. Тежка b-верига и лек b2-микроглобулин

b-веригата включва три фрагмента: извънклетъчен, трансмембранен и цитоплазмен.

Екстрацелуларният съдържа 3 домена - b1, b2 и b3. Свързването на антигенния пептид става в цепнатината, образувана от b1 и b2 домените.

Екзонична организация на гени, кодиращи b-веригата на молекули от клас I

• Екзон 1, кодиращ сигнален пептид,
• 4 екзона, кодиращи 3 външни и трансмембранни домена,
• 2 екзона, кодиращи малък цитоплазмен домен

Изразяване и функции на MHC клас 1

Експресионните антигени присъстват във всички клетки, тъкани и органи, така че те са основните трансплантационни антигени.

• · Реакция на отхвърляне на трансплантанта;
• · Ограничаване на активността на цитотоксичните реакции на Т-килърите.

АГ презентация

MHC-I “обслужва” зоната на цитозола, която комуникира чрез ядрени пори със съдържанието на ядрото. Тук се извършва сгъването на синтезираните протеинови молекули.

Когато възникнат грешки (включително по време на синтеза на вирусни протеини), протеиновите продукти се разграждат в мултипротеазни комплекси (протеазоми). Получените пептиди се свързват с MHC-I молекули, които представят вътреклетъчно образувания пептид Ag на Т лимфоцитите. Следователно, CD8+ Т лимфоцитите, които разпознават комплексите на Ag с MHC-I, участват предимно в защита срещу вирусни, както и вътреклетъчни бактериални инфекции

Етапи на подготовка на вирусни протеини за взаимодействие с клас I молекули на главния комплекс на хистосъвместимост

I етап - разрушаване на вирусни протеини, разположени в цитозола, с помощта на протеазен комплекс - протеазоми.

Етап II - транспортиране на получените пептиди във вътрешното пространство на ендоплазмения ретикулум с помощта на TAP-1 и TAP-2, образувайки хетеродимер върху ендоплазмената мембрана.

Етап III - среща на транспортирани пептиди с МНС клас I молекули. Взаимодействието на пептида с молекула от клас I води до отделяне на калнексин. Полученият комплекс пептид: клас I молекула е готов за по-нататъшен транспорт до плазмената мембрана.

Етап IV - комплексът се транспортира през апарата на Голджи до клетъчната повърхност, вирусният пептид в комплекс с молекула МНС клас I става достъпен (имуногенен) за разпознаването му от TCR

MHC клас II

Молекула от клас II е хетеродимер от две нековалентно свързани вериги b и c, всяка от които включва два домена: b1, b2 и b1, c2 (съответно). Антиген-свързващият регион се образува от b1 и b1 домени.

Екзонична организация на гени, кодиращи b и c вериги на молекули от клас II

• Екзон 1 кодира водещата последователност.
• Екзони 2 и 3 са съответно първи (b-1 или c-1) и втори (b-2 или c-2) външни домени.
• Екзон 4 кодира трансмембранната област и част от цитоплазмения фрагмент.
• Екзони 5 и 6 - цитоплазмена "опашка"

Експресия и функции на MHC клас II

Експресията на антигени се проявява върху макрофаги, В-лимфоцити и активирани Т-лимфоцити.

Болест на присадка срещу гостоприемник

Ограничение на взаимодействията:

• T-h1
• T-h2

MHC-II. Зоната на „поддържане“ е свързана с извънклетъчната среда и с клетъчните органели (апарат на Голджи, EPS, лизозоми, ендозоми и фагозоми).

Пептидите, образувани в тази зона, имат извънклетъчен произход - те са продукти на протеолизата на протеини, уловени от клетката чрез ендоцитоза или фагоцитоза. Молекулите MHC-II, с помощта на калнексин, се експонират вътре във везикулите (ендозоми или фаголизозоми) и само тук, след като се свържат с пептида Ag, те приемат необходимата конформация за по-нататъшна експресия върху клетъчната мембрана.

По този начин, MHC-II молекулите представят Ag по време на развитието на имунни отговори към извънклетъчни инфекции. Основна роля в тези реакции играят CD4+ Т-лимфоцитите, които разпознават Ag в комбинация с MHC-II. Етапи на подготовка на вирусни протеини за взаимодействие с клас II молекули на главния комплекс на хистосъвместимост.

Етап I - абсорбция на бактерии или техните токсини от фагоцитна клетка, способна да представи антиген и разрушаване на уловения материал в отделни пептиди във фаголизозомите.

Етап II - във вътрешното пространство на ER се сглобяват молекули от клас II, които преди срещата с пептида се комплексират с инвариантната верига (Ii). Този протеин предпазва молекулата от клас II от случайни срещи с бактериални пептиди в ендоплазмения ретикулум. Комплексът на молекулата от клас II с Ii напуска ендоплазмения ретикулум като част от вакуолата.

Етап III - вакуолата, съдържаща комплекс от молекула от клас II с клас Ii, се слива с фаголизозомата. Протеазите разрушават протеин Ii и премахват забраната за взаимодействие на MHC II с бактериални пептиди. Комплексът пептид + МНС II в секреторната вакуола се придвижва към мембраната. Резултатът е експресията на AG пептида в комплекс с МНС клас II върху клетъчната повърхност.

Това гарантира наличността на Ag пептида за TCR Т клетките.

СРАВНЕНИЕ на MHC клас I и II

Структурата на HLA молекулите от клас II е фундаментално подобна на структурата на молекулите от клас I, въпреки разликата в състава на субединиците, които ги образуват.

TM - трансмембранен домен, CIT - цитоплазмен домен, EC - извънклетъчен домен

Експресия върху клетъчната мембрана

Основният комплекс за хистосъвместимост е група от гени и антигените на клетъчната повърхност, които кодират, които играят критична роля в разпознаването на чужди вещества и развитието на имунния отговор. HLA - човешки лимфоцитни антигени МНС. HLA е открит през 1952 г. при изследване на левкоцитни антигени. HLA антигените са гликопротеини, разположени на повърхността на клетките и кодирани от група тясно свързани гени на хромозома 6. HLA антигените играят критична роля в регулирането на имунния отговор към чужди антигени и сами по себе си са мощни антигени.

HLA антигените се разделят на антигени от клас I и антигени от клас II. HLA клас I антигени са необходими за разпознаване на трансформирани клетки от цитотоксични Т лимфоцити.

Откриването на MHC се случи по време на изследване на интраспецифична тъканна трансплантация. Генетичните локуси, отговорни за отхвърлянето на чужда тъкан, образуват регион в хромозомата, наречен главен комплекс на хистосъвместимост (МНС).

След това, първоначално по хипотетичен начин, базиран на клетъчната феноменология, а след това в експериментално добре документирана форма, използвайки методи молекулярна биологиябеше установено, че Т-клетъчният рецептор не разпознава самия чужд антиген, а неговия комплекс с молекули, контролирани от гените на главния комплекс за хистосъвместимост. В този случай и МНС молекулата, и антигенният фрагмент влизат в контакт с TCR.

МНС кодира два комплекта силно полиморфни клетъчни протеини, наречени МНС клас I и клас II молекули. Молекулите от клас I са способни да свързват пептиди от 8-9 аминокиселинни остатъка, молекулите от клас II са малко по-дълги.

Високият полиморфизъм на МНС молекулите, както и способността на всяка антиген представяща клетка (APC) да експресира няколко различни МНС молекули, осигурява способността да представя голямо разнообразие от антигенни пептиди на Т клетките.

Трябва да се отбележи, че въпреки че молекулите на МНС обикновено се наричат ​​антигени, те проявяват антигенност само когато се разпознават от имунната система не на техния собствен, а на генетично различен организъм, например по време на алотрансплантация на органи.

Наличието на гени в МНС, повечето от които кодират имунологично значими полипептиди, предполага, че този комплекс е еволюирал и се е развил специално за прилагането на имунни форми на защита.

Има и молекули МНС клас III, но молекулите МНС клас I и молекулите МНС клас II са най-важните в имунологичен смисъл.

А. Както всички молекули от суперсемейството на имуноглобулините (вижте раздел 31), MHC-I се състои от две полипептидни вериги.
1. Тежката полипептидна верига се обозначава като α-верига, тя прониква в цитоплазмената мембрана на APC, „закотвяйки се“ в нейната цитоплазма.
2. Леката верига, обозначена като β2-микроголоблин, е много по-малка по размер и няма цитоплазмена област.
b. Тежката верига образува кухина (цепнатина), в която са поставени 8-10 аминокиселинни остатъка от представения антиген.
Б. Вторият клас МНС молекули обикновено се обозначава като МНС-II.
1. MHC-II се експресира, за разлика от MHC клас I, само в някои клетки.
А. Първо, те се експресират върху професионални антиген-представящи клетки, а именно:
– върху макрофаги/моноцити,
– дендритни клетки,
– В-лимфоцити.
b. Второ, MHC-II се експресира върху васкуларни ендотелни клетки.
2. MHC от втори клас се свързва с антигени на мембранните структури на клетката (т.е. зоната на клетката, която директно комуникира с външната среда).
А. Следователно, MHC-II представя антигени на патогени на извънклетъчни инфекции на Т лимфоцитите.
b. В допълнение, MHC-II представя (представя) на Т-лимфоцитите антигени на патогени на така наречените везикуларни инфекции, които се намират в клетката вътре във везикулите, а не директно в цитоплазмата (например хламидия).
3. Клас 2 MHC представя антиген на CD4 лимфоцити.
4. Структурата на молекулата MHC-II е илюстрирана на фиг. 36.1-2.

А. Както всички молекули от суперсемейството на имуноглобулините (вижте раздел 31), MHC-II се състои от две полипептидни вериги. За разлика от молекулите MHC-I, тези вериги - α- и β- - са приблизително еднакви и двете проникват в цитоплазмената мембрана на APC, "закотвяйки се" в неговата цитоплазма.
b. Вдлъбнатината (цепнатина), в която (също за разлика от MHC-I) са поставени до 30 аминокиселинни остатъка, се образува не от една, а от двете вериги.

Основен комплекс за хистосъвместимост……………………………………...3

Структура на главния комплекс за хистосъвместимост………………………………6

Молекули на главния комплекс за хистосъвместимост……………………………..8

Функции на основния комплекс за хистосъвместимост…………………………..14

MHC антигени: история на изследването……………………………………16

Основният комплекс за хистосъвместимост е група от гени и антигени на клетъчната повърхност, които кодират, които играят критична роля в разпознаването на чужди вещества и развитието на имунен отговор.

Антигените, които осигуряват вътрешноспецифични различия между индивидите, се означават като алоантигени, а когато се включат в процеса на отхвърляне на алогенни тъканни трансплантации, те придобиват името антигени на хистосъвместимост. Еволюцията е фиксирала единична област от тясно свързани гени за хистосъвместимост, чиито продукти на клетъчната повърхност осигуряват силна бариера за алотрансплантация. Термините "основни антигени на хистосъвместимост" и "основен генен комплекс на хистосъвместимост" (MHC) се отнасят съответно за генните продукти и гените на този хромозомен регион. Многобройни второстепенни антигени на хистосъвместимост, напротив, са кодирани от множество области на генома. Те съответстват на по-слаби алоантигенни различия в молекулите, които изпълняват различни функции.

Тогава, първоначално по хипотетичен начин, базиран на клетъчната феноменология, а след това в експериментално добре документирана форма с помощта на методи на молекулярна биология, беше установено, че Т-клетъчният рецептор разпознава не самия чужд антиген, а неговия комплекс с молекули, контролирани от гените на главния комплекс за хистосъвместимост. В този случай и МНС молекулата, и антигенният фрагмент влизат в контакт с Т-клетъчния рецептор.

МНС кодира два комплекта силно полиморфни клетъчни протеини, наречени МНС клас I и клас II молекули. Молекулите от клас I са способни да свързват пептиди от 8-9 аминокиселинни остатъка, молекулите от клас II са малко по-дълги.

Високият полиморфизъм на МНС молекулите, както и способността на всяка антиген представяща клетка (APC) да експресира няколко различни МНС молекули, осигурява способността да представя голямо разнообразие от антигенни пептиди на Т клетките.

Трябва да се отбележи, че въпреки че молекулите на МНС обикновено се наричат ​​антигени, те проявяват антигенност само когато се разпознават от имунната система не на техния собствен, а на генетично различен организъм, например по време на алотрансплантация на органи.

Наличието на гени в МНС, повечето от които кодират имунологично значими полипептиди, предполага, че този комплекс е еволюирал и се е развил специално за прилагането на имунни форми на защита.

Има и молекули МНС клас III, но молекулите МНС клас I и молекулите МНС клас II са най-важните в имунологичен смисъл.

Основен комплекс на хистосъвместимостхарактеризиращ се с изключително изразен полиморфизъм. Никоя друга генетична система в тялото няма толкова много алелни форми, колкото MHC гените.

Дълго време биологичното значение на такъв изразен полиморфизъм остава неясно, въпреки че известно селективно значение на такава алелна вариабилност е очевидно. Впоследствие беше доказано, че такъв полиморфизъм е пряко свързан с процеса на представяне на антигенни детерминанти на Т клетките.

Феноменът на генетичен контрол на имунния отговор е свързан с полиморфизма на МНС антигените. В случаите, когато аминокиселинните остатъци образуват антиген-свързващата цепнатина клас II молекули, неспособни да свържат пептидния фрагмент на чужд антиген, Т хелперните клетки остават ареактивни и тяхната помощ към В клетките не се реализира. Това обстоятелство е причина за генетично обусловен дефект в имунния отговор.

Основните събития, довели до формирането на MHC генно разнообразие по време на еволюцията, са свързани с тандемни дублирания, точкови мутации, рекомбинации и преобразуване на генетичен материал. Тандемните дупликации (процесът на повтаряне на оригиналния ген на една и съща хромозома) са добре известни за много генетични системи, които контролират протеиновия синтез, напр. имуноглобулини. В резултат на този процес възникват няколко полигенни форми на МНС молекули. Добре известни са и спонтанните замествания на отделни нуклеотиди по време на редупликацията на ДНК (точкови мутации), които водят до образуването на алелни гени, които също определят протеиновия полиморфизъм. Рекомбинациите между отделни участъци от хомоложни хромозоми по време на процеса на мейоза могат да доведат до обмен на цели участъци от тези хромозоми, както и отделни гени и дори части от гени. В последния случай процесът се извиква генна конверсия. Мутациите, рекомбинациите и конверсията на гените създават многообразието на техните алелни форми и определят полиморфизма на MHC антигените.

Тази висока степен на полиморфизъм има потенциална стойност за оцеляването на вида и благодарение на нея целият вид не става жертва на микробна мимикрия, в която те изразяват структури, подобни по конформация на продуктите на МНС. Т-клетките, способни да разпознават уникалната индивидуална комбинация от специфики на собственото си тяло, са способни да реагират на продуктите от такава мимикрия, сякаш са чужди. Освен това е възможно такъв висок балансиран полиморфизъм на МНС продуктите да осигурява по-голямо разнообразие от антигени, разпознати от имунната система на даден вид, както и хетерозис (хибридна жизненост), тъй като хетерозиготите имат максимална комбинаторика на алелите. Братята и сестрите имат шанс едно на четири да бъдат идентични по MHC антигени.
Структурата на главния комплекс за хистосъвместимост.

Използвайки хромозомна хибридизация, беше установено, че MHC системата е локализирана на късото рамо на 6-та автозомна хромозома при хора, а при мишки - на 17-та хромозома.

Р
е. 1. Схематично представяне на хромозома 6.
Основният комплекс за хистосъвместимост заема значителна област от ДНК, включително до 4 * 106 базови двойки или около 50 гена. Основната характеристика на комплекса е значителна полигенност (наличието на няколко неалелни тясно свързани гена, чиито протеинови продукти са структурно сходни и изпълняват идентични функции) и изразен полиморфизъм - наличието на много алелни форми на един и същ ген. Всички гени на комплекса се наследяват от кодоминантен тип.

Полигенността и полиморфизмът (структурна изменчивост) определят антигенната индивидуалност на индивидите от даден вид.

Всички MHC гени са разделени на три групи. Всяка група включва гени, които контролират синтеза на полипептиди от един от трите MHC класа (I, II и III) (фиг. 3.5). Между молекулите на първите два класа има изразени структурни различия, но в същото време, според общия структурен план, всички те са от един и същи тип. В същото време не е установено функционално или структурно сходство между генните продукти от клас III, от една страна, и класове I и II, от друга страна. Група от повече от 20 гена от клас III обикновено са функционално различни - някои от тези гени кодират, например, протеини допълващи системи(C4, C2, фактор B) или молекули, участващи в обработка на антиген .

Областта на локализация на гените, кодиращи комплекса от миши МНС молекули, е обозначена като Н-2, за хората - HLA.

HLA-A, HLA-B и HLA-C са хромозомни локуси, чиито гени контролират синтеза на "класически" молекули (антигени) на човешки МНС клас I и кодират тежката верига (алфа верига). Областта на тези локуси заема област с дължина повече от 1500 kb.

Синтезът на човешки МНС клас II молекули (антигени) се контролира от гени в HLA-D региона, които кодират най-малко шест варианта на алфа и десет варианта на бета вериги (фиг. 3.5). Тези гени заемат три локуса HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR. Продуктите от тяхната експресия включват повечето молекули от клас II.

В допълнение, HLA-D регионът включва HLA-LMP и HLA-TAP гените. Протеините с ниско молекулно тегло, контролирани от тези гени, участват в подготовката на чужд антиген за представяне на Т клетки.

Гените на човешките локуси HLA-A, HLA-B и HLA-C кодират тежката верига (алфа верига) на “класическите” МНС клас I молекули. В допълнение, многобройни допълнителни гени са открити извън тези локуси, кодиращи „некласически“ MHC клас I молекули и разположени в такива HLA локуси като HLA-X HLA-F, HLA-E, HLA-J, HLA-H, HLA -G, HLA-F.

Молекули на главния комплекс за хистосъвместимост.

Използвайки методите на рентгенова дифракция, беше изяснена пространствената организация на молекулите на МНС:

MHC клас I молекули (HLA алелни варианти: HLA-A, HLA-B, HLA-C) се експресират върху клетъчната повърхност и са хетеродимер, състоящ се от една тежка алфа верига (45 kDa), нековалентно свързана с единичен домен бета2-микроглобулин(12 kDa), който също се намира в свободна форма в кръвния серум, те се наричат ​​класически трансплантационни антигени .

Тежката верига се състои от извънклетъчна част (образуваща три домена: алфа1, алфа2 и алфа3 домени), трансмембранен сегмент и цитоплазмен опашен домен. Всеки извънклетъчен домен съдържа приблизително 90 аминокиселинни остатъка и всички те могат да бъдат отделени от клетъчната повърхност чрез третиране с папаин.

Домейните алфа2 и алфа3 съдържат по една вътрешноверижна дисулфидна връзка, образуваща съответно 63 и 68 аминокиселинни остатъка.

Алфа3 домейнът е хомоложен в аминокиселинната последователност С-домени на имуноглобулини, а конформацията на алфа3 домейна наподобява нагъната структура имуноглобулинови домени .

Бета2-микроглобулин (бета2-m)необходими за изразяване на всички MHC клас I молекулии има непроменена последователност, но при мишки се среща в две форми, различаващи се по заместването на една аминокиселина на позиция 85. По структура този протеин съответства С-домен на имуноглобулини. Бета2-микроглобулинът също може да взаимодейства нековалентно с некласически клас I молекули, например, с CD1 генни продукти.

В зависимост от вида и хаплотипа, извънклетъчната част на МНС клас I тежки вериги е гликозилирана в различна степен.

Трансмембранният сегмент на MHC клас I се състои от 25 предимно хидрофобни аминокиселинни остатъка и обхваща липидния двоен слой, най-вероятно в алфа-спирална конформация.

Основното свойство на молекулите от клас I - свързване на пептиди (антигени) и представянето им в имуногенна форма на Т клетките - зависи от алфа1 и алфа2 домените. Тези домени имат значителни алфа-спирални участъци, които, когато взаимодействат един с друг, образуват удължена кухина (цепнатина), която служи като място за свързване обработениантиген Полученият комплекс на антигена с алфа1 и алфа2 домени определя неговата имуногенност и способност да взаимодейства с рецептори за разпознаване на антигени на Т клетки .

Клас I включва А антигени, АВ антигени и АС антигени.

Антигени от клас I присъстват на повърхността на всички ядрени клеткии тромбоцити.

MHC клас II молекули са хетеродимери, конструирани от нековалентно свързани тежки алфа и леки бета вериги.

Редица факти показват близкото сходство на алфа и бета веригите в обща структура. Екстрацелуларната част на всяка верига е сгъната в два домена (съответно алфа1, алфа2 и бета1, бета2) и е свързана с къс пептид към трансмембранния сегмент (с дължина приблизително 30 аминокиселинни остатъка). Трансмембранният сегмент преминава в цитоплазмения домен, съдържащ приблизително 10-15 остатъка.

Антиген-свързващият регион на МНС клас II молекули се образува от алфа-спирални региони на взаимодействащи вериги като клас I молекули, но с една съществена разлика: антиген-свързващата кухина на МНС клас II молекули се образува не от два домена на една алфа верига, а от два домена на различни вериги - алфа1 и бета1 домени.

Общото структурно сходство между двата класа МНС молекули е очевидно. Това е еднаквостта на пространствената организация на цялата молекула, броя на домените (четири) и конформационната структура на антиген-свързващото място.

В структурата на молекулите от клас II антиген-свързващата кухина е по-отворена, отколкото в молекулите от клас I, така че по-дългите пептиди могат да се поберат в нея.

Най-важната функция на МНС клас II антигени е да осигурят взаимодействието между Т-лимфоцитите и макрофагитепо време на имунния отговор. Помощните Т-клетки разпознават чужд антиген само след като той е обработен от макрофаги, комбиниран с HLA клас II антигени и появата на този комплекс на повърхността на макрофага.

Антигени от клас II присъстват на повърхността на В-лимфоцити, активирани Т-лимфоцити, моноцити, макрофаги и дендритни клетки.

MHC клас II гени кодират мембранно свързани трансмембранни пептиди (гликопротеини). Молекулите на клас II антигени на хистосъвместимост (DR, DP, DQ), както и клас I, са хетеродимерни протеини, състоящи се от тежка алфа верига (33 kDa) и лека бета верига (26 kDa), кодирани от гените на HLA комплекс. И двете вериги образуват два домена: алфа1 и алфа2, както и бета1 и бета2.

MHC клас II продуктите се свързват предимно с В лимфоцити и макрофаги и служат като структури за разпознаване на Т хелперни клетки.

MHC клас III гени, разположени в или тясно свързани с MHC генната група, контролират няколко компонента на комплемента: C4 и C2, както и фактор B, разположен в кръвната плазма, а не на повърхността на клетките. И за разлика от молекулите на MHC клас I и клас II, те не участват в контрола на имунния отговор.

Терминът МНС клас IV се използва за описание на определени МНС-свързани локуси.

Изследване на експресията на МНС клас I и II молекули върху различни типове клетки разкри по-широко тъканно разпределение на клас I молекули в сравнение с клас II молекули. Ако молекулите от клас I се експресират върху почти всички изследвани клетки, тогава молекулите от клас II се експресират главно върху имунокомпетентни клетки или клетки, които вземат относително неспецифична роля във формирането на имунния отговор, като епителни клетки.

В табл Фигура 1 представя данни за естеството на тъканното разпределение на МНС молекулите при мишки и хора.

маса 1 Тъканно разпределение на МНС клас I и II молекули при мишки и хора

Представянето на молекули от клас I върху почти всички клетъчни типове корелира с доминиращата роля на тези молекули в алогенното отхвърляне на трансплантант. Молекулите от клас II са по-малко активни в процеса на отхвърляне на тъканите. Сравнителните данни за степента на участие на молекулите на МНС клас I и II в някои имунни реакции показват, че някои свойства на МНС са по-свързани с един от класовете, докато други са характерна черта и на двата класа (Таблица 2)

Таблица 2 Участие на МНС клас I и II молекули в някои имунни реакции

Функции на главния комплекс за хистосъвместимост.

Въпреки че молекулите на MHC първоначално са били идентифицирани за способността им да причиняват отхвърляне на трансплантант, те изпълняват други биологични функции в тялото. важни функции. Първо, те са пряко включени в инициирането на имунния отговор чрез контролиране на молекулите, които представят антигена в имуногенна форма за неговото разпознаване от цитотоксични Т клетки и помощни Т клетки. На второ място, МНС съдържа гени, които контролират синтеза на имунорегулаторни и ефекторни молекули - цитокините TNF-алфа, TNF-бета, както и някои компоненти на комплемента.

Заслужава да се отбележи тяхната роля като повърхностни клетъчни маркери, разпознати от цитотоксични Т лимфоцити и Т хелперни клетки в комбинация с антигена. Молекулите, кодирани от комплекса Tla (област на част от MHC гените), участват в процесите на диференциация, особено в ембриона и вероятно в плацентата. MHC участва в голямо разнообразие от неимунологични процеси, много от които са хормонално медиирани, като регулиране на телесното тегло при мишки или производство на яйца при пилета. MHC клас I молекули могат да бъдат част от хормонални рецептори. По този начин, свързването на инсулин е значително намалено, ако МНС клас I, но не и клас II антигени се отстранят от клетъчната повърхност. Освен това са описани случаи на свързване на МНС продукти с глюкагон, епидермален растежен фактор и гама-ендорфинови рецептори. На фиг. Таблица 3 представя функциите на МНС продуктите и основните имунологични свойства, свързани с МНС, са изброени в Таблица. 3.

ориз. 3 im MHC: функции

Таблица 3 Имунологични свойства, свързани с MHC

Горните факти ни карат да мислим, че MHC еволюира и се развива специално, за да изпълнява имунологични функции.

Особено място заема въпросът за връзката между МНС молекулите и болестите. При някои форми на неинфекциозни заболявания честотата на отделните антигени сред пациентите е значително по-висока, отколкото в популацията на здрави хора. Не е възможно да се установят ясни механизми за такава корелация. Ясно е обаче, че кога различни формиМеханизмите на заболяването най-вероятно са различни. С помощта на HLA типизиране беше възможно да се потвърди общността на някои заболявания или да се предприеме нов подход към въпроса за тяхната класификация. Беше направен важен извод, че тялото има различни групи MHC антигени, свързани със заболявания. Някои от тях са свързани с резистентност или, обратно, с чувствителност, други с тежестта на тяхното протичане и накрая, трети с продължителността на живота на пациентите.

Вече стана ясно, че продуктите на MHC клас II са критични в патогенезата на автоимунни заболявания. В тази връзка неизбежно възниква желанието да се свържат автоимунните заболявания с гени за имунореактивност, които контролират отговора към съответния автоантиген или към всеки вероятен етиологичен агент.

MHC антигени: история на изследването.

1958 г. - открит е първият човешки антиген на хистосъвместимост Mac (HLA-A2, J. Dasse);

1966 г. - доказана е водещата роля на HLA антигените в развитието на отхвърляне на трансплантант (J. van Ruud et al.);

1972 г. - установена е корелация между алелни варианти на HLA антигени и определени заболявания (Z. Falchuk et al.);

1973 г. - установена е структурата на HLA клас I антигени (K. Nakamura et al.);

1974 г. - показана е ролята на антигените на хистосъвместимостта за ограничаване на имунния отговор (двойно разпознаване, R. Zinkernagel, P. Doherty);

1981 г. - извършено е изолиране и определяне на аминокиселинната последователност на HLA клас II антигени (G. Kratsin et al.);

1983 г. - доказан е биохимичен полиморфизъм на HLA антигени (Р. Василов и др.);

1987 г. - определена е пространствената структура на антигена HLA-A2 (P. Berkman et al.);

1991-1993 г. - е установено естеството на разпространението на HLA антигените в повечето етнически групи на планетата

Списък на използваната литература.

Имунология, изд. Е. С. Воронина, М.: Колос-Прес, 2002
J. Kolman, K.-G. Rem, Визуална биохимия, М.: Мир 2000
Сочнев А.М. , Алексеев Л.П. ,Тананов А.Т. Антигени на HLA системата при различни заболявания и трансплантация. – Рига, 1987 г
www.humbio.ru
www.rusmedserver.ru/med/haris/60.html