АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Генетический полиморфизм главного комплекса гистосовместимости

Итак, в случае T–лимфоцитов комплекс «пептид–Аг» связывается не только с Рц T–лимфоцита для Аг, но и (причём по времени «до» T–лимфоцита) с молекулами MHC Аг–представляющих клеток. Разнообразие TCR природа создаёт комбинаторикой сегментов ДНК — уникальным процессом рекомбинации ДНК в соматических клетках. А как молекулы MHC приспособлены к открытому множеству заранее неизвестных Аг? Иначе, чем TCR и иммуноглобулины. Рекомбинации ДНК в генах MHC нет. Каждый человек наследует определённый набор генов MHC, один и тот же на всю жизнь. Гены MHC кодоминантны. Это значит, что на равных экспрессируются гены обеих гомологичных хромосом — от матери и от отца.

Гены MHC полигенны, т.е. существует не один, а несколько локусов классов I и II внутри комплекса MHC. Ещё есть и так называемые неклассические гены, правильнее их было бы назвать не принадлежащими к ранее охарактеризованным классам MHC I и II. Сколько же генов MHC? Этот участок генома картирован не полностью, но то, что известно о нем, показано на рис. 5.5.

Таким образом, генов MHC–I по 3 на каждой из гомологичных хромосом (А, В, С), следовательно, в сумме их 6. Генов MHC–II также по 3 на каждой из гомологичных хромосом (DP, DQ, DR), следовательно, в сумме их тоже 6. Если у матери и отца нет одинаковых аллелей, то каждый человек имеет 12 генов MHC классов I и II, вместе взятых. Неклассических генов MHC в области расположения генов класса I описано 6 (Е, F, G, Н, J, X). Возможно, будут открыты и новые гены. Неклассические гены MHC, видимо, неполиморфны или не столь полиморфны, как гены классов I иII.

Известны гены за пределами MHC, кодирующие молекулы, которые обеспечивают представление Аг T–лимфоцитам. Примером такой молекулы (и гена соответственно) является CD1, способная связывать и представлять T–лимфоцитам небелковые Аг (например, миколевую кислоту и липо-арабиноманнан оболочки микобактерий).

Описаны неполиморфные молекулы и из области MHC–II — DM и DQ. Функции HLA–DM в какой-то мере известны: стабилизация молекул MHC–II внутри клетки во время «ожидания» смыслового пептида и «катализ» присоединения к MHC–II смыслового пептида, а также генерация «протезного» CLIP–пептида. Гены полипептидных цепей, формирующих молекулу DQ, экспрессируются, по-видимому, только в тимусе и B–лимфоцитах, но функции этой молекулы неизвестны.

Полиморфизм классических генов MHC (классов I и II) означает наличие в популяции множества аллелей — вариантов одноимённого гена у разных особей.

Поэтому разные люди, неродственники, имеют различные аллели одноимённых генов и, следовательно, разные белки MHC на мембранах своих клеток. Вероятность существования одинаковых аллелей у неродственников, тем более совпадения по всем или многим локусам тем меньше, чем больше полиморфизм в популяции. Полиморфизм генов MHC признан наибольшим из всех известных генов человека.

Полиморфизм этих генов в популяции выгоден для выживания вида: не у одного, так у другого человека в популяции организм может быть сумеет представить T–лимфоцитам своим вариантом молекул MHC Аг того или иного (в том числе и из вновь возникающих) инфекционного микроорганизма. Но вот каждый конкретный человек либо сумеет, либо нет воспринять конкретный микробный Аг и если не сумеет, то не сможет защититься от данного микроба иммунным ответом и инфекция может убить его.

Конкретные варианты MHC закрепляются в эволюции естественным отбором (в отличие от TCR и иммуноглобулинов ), и каждая отдельная особь оказывается приспособленной к регионарным видам и штаммам инфекционных микроорганизмов, на защиту от которых шел отбор MHC у предков.

Для отдельных локусов MHC известно более сотни аллельных вариантов, и поскольку далеко не каждый человек на Земле типирован по MHC, привести точное число аллелей нельзя. Международные банки данных располагают сведениями не менее чем о 349 аллелях HLA–A, 647 аллелях HLA–B, 182 аллелях HLA–C, 108 аллелях HLA–DPB1, 28 аллелях HLA–DQA1, 61 аллелеHLA–DQB1, 394 аллелях HLA–DRB1 и 81 аллеле HLA–DRB2.

Каждый отдельный аллельный вариант молекулы MHC преимущественно связывает пептиды с определёнными якорными АК–остатками.

От 1 до 10% T–лимфоцитов любого здорового организма реагируют активацией при контакте с аллогенными по MHC клетками. На любой случайный Аг, однако, реагирует гораздо меньшее число T–лимфоцитов антигенспецифичных клонов. Столь высокий уровень аллореактивности T–лимфоцитов оставался непонятным (учитывая отсутствие в природе пересадок органов и тканей) до открытия двойного распознавания Р. Цинкернагелем и П. Дохерти. Тогда стало возможным предполагать, что аллореактивность — результат перекрестной реактивности с не своими MHC TCR, отобранных при позитивной селекции в тимусе на связывание со своими MHC.

Поэтому приходится признать, что отторжение аллогенного трансплантата происходит в результате того, что 1–10% T–лимфоцитов реципиента «ошибаются», принимая донорские MHC за свои (перекрестно реагируют), тогда как 99–90% T–лимфоцитов реципиента «не видят» чужой трансплантат, поскольку на нем не те MHC, на связывание с которыми прошла позитивная селекция тимоцитов.

Почему же число генов MHC I + II у индивидуума 12 и не больше? Ведь чем больше было бы генов MHC, тем большее разнообразие Аг могли бы представлять АПК для распознавания T–лимфоцитам. Ограничение числа генов MHC можно объяснить механизмами позитивной и негативной селекции тимоцитов на связывание с MHC, представленными в тимусе во время и на месте лимфопоэза T–лимфоцитов.

Исследования показывают, что из каждого подмножества тимоцитов, оставленных живыми при позитивной селекции на связывание с конкретным вариантом молекулы MHC, 5% будет элиминировано при негативной селекции как слишком аутореактивные, т.е. каждый вариант молекул MHC «стоит жизни» 5% тимоцитов. На 12 вариантов молекул MHC (если считать только классы I и II) в тимусе должно быть ликвидировано 12´5 = 60% тимоцитов. Реально в тимусе погибает более 95% тимоцитов и лишь менее 5% выходят в периферические лимфоидные органы. Видимо, в эволюции увеличивать полигенность MHC больше было нельзя.

Есть ещё такой термин, как «гены MHC–III». Это область генома внутри комплекса MHC между I и II, в которой картированы гены, кодирующие синтез следующих белков:

1) компонентов системы комплемента C4a и C4b, C2, фактора В;

2) цитокинов — фактора некроза опухолей (TNF–a) и лимфотоксина;

3) гены 21–гидроксилазы — CYP21A, CYP21B (фермента, участвующего в биосинтезе стероидных гормонов).

До настоящего времени неизвестно, что кодирует (и кодирует ли) значительная часть ДНК этой области.

Антигенпредставляющие молекулы «не–MHC» — CD1

В организме у человека есть семейство, состоящее из 5 близкородственных генов, которые неполиморфны и кодируют соответственно 5 изоформ мембранных белков, по структуре похожих наMHC–I. Это кластер CD1: CD1a, CD1b, CD1c, CD1d, CD1e; a, b и с обладают значительной гомологией и составляют одно подсемейство, d и е — второе. Молекулы CD1 — гетеродимеры, состоящие из a–цепи с молекулярной массой 45 тыс. и b2–микроглобулина. Антигенсвязывающая «впадина» на a–цепи уже и глубже, чем у молекул MHC–I, но главное, что место связывания Аг имеет большое химическое сродство к гидрофобным лигандам. Так, Аг, которые связывают молекулы кластера CD1a, b и с, имеют гидрофобную область (цепи жирных кислот) и гидрофильную область из полярных или заряженных групп (гетерополисахариды). Например, CD1 связывают липогликаны микобактерий, состоящие из гидрофобных липидсодержащих фосфатидилинозитольных групп, связанных с крупными комплексами гидрофильных гетерополисахаридов. Какие T–лимфоциты распознают такие Аг в комплексе с CD1? Экспериментально показано, что из Tab эти Аг распознают лимфоциты, TCR которых кодируется сегментом Va24. Эти T–лимфоциты либо CD4^–/CD8^–, либо CD8⁺, по функции и те, и другие, если взаимодействуют с CD1a, b, с, ЦТЛ. CD4^–/CD8^–T–лимфоциты, которые взаимодействуют с CD1d, продуцируют большие количества ИЛ–4. Разные изоформы молекулы CD1 экспрессированы на различных клетках (табл. 5.5).

Таблица 5. 5. Экспрессия различных изоформ молекулы CD1 на разных клетках

T–лимфоциты с рецептором gd для антигена (Tgd)

В экспериментах с кольцевыми ДНК перестроенных генов TCR в T–лимфоцитах обнаружены гомологичные гены, не являющиеся, однако, ни a-, ни b–генами цепей TCR. Таким образом были открыты T–лимфоциты, экспрессирующие молекулу CD3, но не экспрессирующие ни a-, ни b–цепи TCR. Такие TCR, состоящие из двух других полипептидных цепей обозначили следующими по алфавиту буквами — g и d.

О Tgd известно следующее. В эмбриогенезе Tgd появляются раньше, чем Tab. У мышей первая «волна» Tgd на 14-е сутки эмбрионального развития (у мыши период беременности 21 сут) заселяет эпителий кожи. Эти T–лимфоциты называют отростчатыми эпидермалъными T–клетками. У человека таких клеток не находят. В эмбриогенезе Tgd второй «волны» заселяют эпителий слизистых оболочек репродуктивного тракта. Эпидермальные Tgd как первой, так и второй «волны» имеют гомогенный по V–области TCR.

В постнатальной жизни из дифференцирующихся в тимусе лимфоцитов Tgd составляют меньше 1%. Также меньше 1% таких T–лимфоцитов на территории периферических лимфоидных органов и в периферической крови — это территории Tab. Но Tgd в постнатальном периоде вовсе не исчезают, они постоянно дифференцируются, причём из общей клетки–предшественницы с Tab, только экстратимически, вероятно, в слизистых оболочках преимущественно ЖКТ. Tgd нормально дифференцируются у бестимусных мышей nude.

Молекулярные механизмы «выбора» дифференцировки клетки–предшественницы в Tgd или в Tab точно неизвестны. Молекулярные генетики подозревают о существовании специальных последовательностей в ДНК — «silencers» —"выключающих» возможность перестройки и экспрессии генов TCR либо ab либо gd. Гены d–цепи локализованы внутри генов a–цепи — между Va и Ja. Поэтому d–цепи надо «успеть» перестроить свои сегменты до того, как произойдёт перестройка генов a–цепи, поскольку при перестройке генов V–J a–цепи гены d–цепи необратимо выбрасываются. Гены d–цепи содержат не менее 4 V–сегментов, диссеминированных среди V–сегментов a–цепи, 3 D–сегмента, 3 J–сегмента и один C–ген. Особенностью перестройки генов d–цепи является использование двух D–сегментов (VDDJ), при этом с каждого края блока VDDJ добавляются некодируемые нуклеотиды и это существенно повышает разнообразие антигенсвязывающих возможностей d–цепи.

Гены g–цепи TCRgd имеют два C–сегмента, 3 J–сегмента перед первым C–сегментом и 2 J–сегмента перед вторым C–сегментом, 12 V–сегментов.

В зрелых Tgd часто обнаруживают продуктивно перестроенные гены b–цепи, а в зрелых Tab — перестроенные, но непродуктивно (out-of-frame) гены g и d–цепей.

На мембране Tgd не выявили экспрессию молекулы CD4. Молекула CD8 на части Tgd экспрессирована, но не в виде ab–гетеродимера, как на CD8⁺ Tab, а в виде гомодимера из двух a–цепей.

Tgd распознают Аг иначе, чем Tab. По своим антигенраспознающим способностям Рц T–лимфоцитов gd напоминает иммуноглобулины в большей степени, чем другой Рц T–лимфоцитов ab. CDR3(Complementarity–Determining Region–3) d–цепи длинная и вариабельная, как у L–цепи иммуноглобулинов, a CDR3 g–цепи короткая и не слишком вариабельная, как у L–цепи иммуноглобулинов. Как и иммуноглобулины, TCRgd способны связывать нативные Аг и независимо от классических молекул MHC, т.е. для Tgd не обязателен или вовсе не нужен предварительный процессинг Аг в АПК. В некоторых экспериментах Аг для Tgd представляют неклассические молекулы MHC (например, CD1). Разнообразие АК–состава CDR3 TCRgd больше, чем у TCRab, и больше, чем у иммуноглобулинов, т.е. в целом Tgd способны распознавать немалое множество различных Аг.

Антигены какого рода распознают Tgd? Они «замечены» в распознавании фосфолипидных Аг микобактерий, углеводов, белков теплового шока.

По функциям Tgd, как и Tab, могут быть продуцентами цитокинов и/или цитотоксическими T–лимфоцитами.

Предполагают, что Tgd локализованные в барьерных тканях и имеющие гомогенный по V–области Рц, распознают белки теплового шока (стресc–протеины), выделяемые травмированными кератиноцитами, и начинают продуцировать цитокины, которые «организуют» иммунный ответ на микробы, проникающие в организм при травме покровных тканей.

У мышей с «knock–out» по генам TCRab, но с сохранными генами TCRgd, возможен санирующий иммунный ответ против, например, вируса простого герпеса, Listeria monocytogenes, возбудителя малярии.

Дата добавления: 2014-12-12 | Просмотры: 1193 | Нарушение авторских прав