Основен комплекс на хистосъвместимост (MHC). Основен комплекс на хистосъвместимост. главен комплекс за хистосъвместимост и неговите основни функции и MHC имунологично декодиране

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 локуса служи като правилно име на антигена. 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 А, В и С с тясно свързани гени на комплементни компоненти C4A, C4B, Bf и C2 в B-D региона. 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 откриват с помощта на стандартни стимулиращи лимфоцити, които са хомозиготни за HLA-D и се инактивират от рентгенови лъчи или митомицин С за придаване на еднопосочен отговор. 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 6-7 дни за първичен отговор. 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 рестрикционните фрагменти (RFLP) доведе до 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 мишка. 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.

Потискането на имунния отговор (или ниско ниво на отговор) към кедър прашец, стрептококови и шистозомни антигени е доминиращо и HLA-свързано, 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. По подобен начин е доказана висока степен на връзка с антигена B27 за остър преден увеит, синдром на Reiter и реактивен артрит при най-малко 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 също така 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 на околната среда. Основната трудност на тази хипотеза е предположението, че селекцията действа върху няколко гена едновременно и по този начин осигурява появата на наблюдаваните стойности на А, но необходимостта от сложни взаимодействия между продуктите на различни локуси на МНС комплекса е само първоначалната връзка за наблюдаваните явления и селекцията може да подобри 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 изток-запад, от Индия до Западна Европа, могат да бъдат обяснени на базата на миграция и асимилация 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 (вижте 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

2661 0

Според условията за формиране на имунологичен отговор към антигени от различно естество, неговото развитие, както беше отбелязано по-горе, е придружено от задължителна експресия на молекули основен комплекс за хистосъвместимост (MHC).

Системата MHC осигурява регулиране на всички форми на имунологичен отговор, като се започне от разпознаването и в крайна сметка - общ контрол на имунологичната хомеостаза.

Такъв почти универсален контрол върху състоянието на имунната система е оправдан от особеностите на структурната организация на MHC системата.

Успешното развитие на молекулярната биология и генетика допринесе за придобиването на нови данни и разбирането на структурата на МНС, чието изследване е започнало преди почти 50 години. Резултатите от изследването на системата на основния комплекс за хистосъвместимост са отразени в голям брой монографии, рецензии и статии. Ето защо по-долу разглеждаме само онези основни идеи за системата MHC, които са необходими за разбиране на същността на процеса на разпознаване на туморни антигени.

Известни са две основни групи МНС антигени - клас I и II, по-голямата част от молекулите на които могат да участват в представянето на антигена. С изразени различия в структурата, характеристиките, функциите, генетичната организация, локализацията в клетката, преразпределението в тъканите на различни молекули от класове I и II на главния комплекс за хистосъвместимост, те се разглеждат като вид рецептор за пептиди на антигени на различни природа, включително туморни.

Антигени от първи клас на главния комплекс на хистосъвместимост

МНС клас I антигени обикновено се експресират от почти всички ядрени клетки (с изключение на клетките в ранните етапи на ембрионалното развитие). MHC антигените са универсални структури, чийто брой варира в зависимост от вида на тъканта и достига максимум върху мембраната на лимфоцитите на всички лимфоидни тъкани (лимфни възли, далак), както и в периферната кръв.

Нивото на експресия на антигени от клас I на главния комплекс за хистосъвместимост в клетките на черния дроб, бъбреците и ендокринните органи е значително по-ниско. Характеристиките на тъканите и тяхното функционално състояние, възможността за развитие на определена патология също влияят върху нивото на експресия на МНС клас I антигени. Клетките без МНС антигени се считат за мутантни. Безпрецедентният полиморфизъм на основните антигени на хистосъвместимия комплекс в рамките на един вид осигурява уникалността и неподражаемостта на антигенната структура на отделните индивиди от същия вид; Този полиморфизъм се контролира от MHC гените.

Необходимо е също така да се има предвид, че първоначално в нормалните тъкани нивото на експресия на клас I MHC антигени е различно и зависи от местоположението и характеристиките на определени клетки. Например, върху клетките на епитела на червата, ларинкса, млечната жлеза и белите дробове нивото на експресия на антигени от клас I на главния комплекс за хистосъвместимост обикновено е високо, върху клетките на скелетните мускули и стомашната лигавица е ниско и върху клетките на централната нервна система тези антигени практически не се откриват.

Хетерогенността на клетъчния състав на определени органи или тъкани от своя страна определя възможните разлики в експресията на МНС клас I антигени от различни клетки. Важна роля в това играят характеристиките на микросредата, по-специално производството на цитокини, които имат различни ефекти върху експресията на МНС клас I антигени.

Молекулите на МНС клас I антигени са представени от различни локуси: A, B, C - класически молекули с изразен полиморфизъм, както и локуси G, E и F, известни като некласически молекули на клас I антигени на главния комплекс за хистосъвместимост; Некласическите молекули също включват CDID. Както класическите молекули на клас I MHC антигени, така и некласическите G локус антигени могат да бъдат в разтворима форма - sHLA-A, sHLA-B, sHLA-C, както и sHLA-G.

Основните структурни характеристики на МНС клас I антигени са както следва. Молекулата на антигените от този клас е интегрален мембранен гликопротеин (хетеродимер с молекулно тегло 45 kDa) и се състои от тежка ос верига, която включва a1-, a2- и a3-домени. Домейните a1 и a2 могат директно да се свързват с туморни пептиди, докато доменът a3 съдържа неполиморфен регион - лиганд за цитотоксични Т клетки, който взаимодейства с CD8+ лимфоцитния рецептор и е хомоложен на Ig контактното място.

Функционирането на молекулите на MHC клас I е до голяма степен свързано с b2-микроглобулин (b2m), който играе важна роля в характеристиките на а-веригата и е разтворима лека верига. Все по-често в литературата се появяват съобщения, чиито автори се опитват да намерят връзка между експресията на MHC клас I антигени и b2m гена.

Получените данни са противоречиви. Въпреки това, повдигането на този въпрос има сериозно основание, базирано на тези два убедителни факта. Първо, независимо от това дали в момента може да се твърди, че има връзка между намаляването на експресията на основния комплекс за хистосъвместимост и B2m, е показано, че туморните пептиди могат директно да се свързват с B2m, образувайки комплекс с тежката верига на МНС клас I антигенна молекула.

По-специално, тази способност се притежава от HLA-A2-ограничения епитоп, който се свързва с N-краищата на B2m, който след това се разпознава цитотоксични лимфоцити (CTL). Второ, аномалиите в експресията на b2m често се комбинират с резистентност към действието на CTL.

Що се отнася до идентифицирането на всякакви корелации между експресията на МНС клас I антигени и B2m, тогава, както вече беше посочено, тези данни са хетерогенни. Изследване на голям брой различни тумори (меланом, рак на дебелото черво, назофаринкса и др.) Показа, че в по-голямата част от наблюденията експресията на МНС клас I антигени намалява.

В някои случаи това е комбинирано с мутация на ген b2m, но в други не е така. От това следва, че авторите на представените данни не разглеждат соматичните мутации на гена b2m като основен механизъм за намаляване на нивото на антигените от клас I на главния комплекс за хистосъвместимост.

За разлика от тази гледна точка, при изследване на експресията на MHC клас I антигени (A, B, C) успоредно с b2m гена, други автори показаха, че намаляването на експресията на тези антигени в първичните карциноми на рак на гърдата при 40 % от случаите се комбинира с намаляване на експресията на гена b2m в сравнение с този показател за нормалните тъкани.

Само при 12% появата на B2m е сравнима с нормата; намаляването на експресията на b2m не е придружено от дефекти в гена b2m. Изследването на молекулярните механизми на намаляване на експресията на МНС клас I антигени доведе до заключението, че такова намаление е феномен, който се проявява главно на пост-транскрипционно ниво и може да повлияе на експресията на b2m гена.

По-недвусмислено тълкуване на наличието на b2m е изразено от други автори. По този начин е показано, че в значителен брой клетки от различни линии злокачествени тумори, включително меланом, рак на бъбреците и други, нивото на експресия на МНС клас I антигени е рязко намалено и успоредно с това експресията на b2m е рязко намалена. или отслабен, или този микроглобулин изобщо не се експресира.

И накрая, не може да не се отбележат данните, според които липсата на експресия или ниско ниво на b2m при мишки от някои щамове се комбинира с дефект в узряването на CD4-CD8+ Т лимфоцити, експресиращи TCR и дефект в цитотоксичността на T лимфоцити. От тези данни следва, че експресията на молекули от клас I на основния комплекс за хистосъвместимост играе ключова роля в положителната селекция на Т клетки, по-специално тези, които експресират α- и β-веригите на TCR по време на узряването на тимуса.

Въпреки посочената непоследователност на данните, изследването в 2m, неговото изследване при назофарингеален карцином показва значително повишаване на нивото на този протеин с разлики в отделните етапи на процеса, с разпространението на тумора и метастазите. Увеличаването на нивото на b2m най-често се наблюдава при слабо диференцирани форми на този тумор, но според авторите на изследванията диагностичната значимост на този маркер е ниска.

Представените данни, въпреки някои противоречия, показват, че експресията на b2m в злокачествено трансформирани клетки в значителен брой случаи е свързана с дефекти на разпознаване и намалена цитотоксичност, което обяснява заслужения интерес към изучаването на ролята на b2m в процеса за разпознаване на туморни антигени.

Много е вероятно по-нататъшните изследвания в тази посока да послужат като основа не само за прогнозиране на хода на туморния процес, но и за подходи за регулиране на индукцията на имунологичен отговор. Структурата на класическите МНС клас I антигени е показана схематично на фиг. 4.

Ориз. 4. Схематична структура на антигени на хистосъвместимост клас I

Желанието да се изяснят механизмите на намалена експресия на МНС клас I антигени не се ограничава до търсенето на връзка с мутациите на гена b2m. По-специално, доказано е, че това може да се дължи на загуба на хетерозиготност (LOH) на хромозома 6p21.

Този механизъм води до необратимо намаляване на нивото на HLA хаплотипа в различни тумори и въпреки недостатъчното проучване може да бъде сериозна пречка за терапевтичния ефект от имунизацията с туморни антигени. Намаляване на хетерозиготността беше установено в проби, получени от назофарингеални, чревни и меланомни тумори, което позволи на авторите, въз основа на големия изследван материал, да разделят туморите на LOH-отрицателни и LOH-положителни, за да идентифицират пациенти, които могат да се считат за обещаващи за имунотерапия.

Транспортни протеини

За осъществяване на процеса на разпознаване, МНС клас I антигени в комбинация с туморни пептиди трябва да бъдат доставени на повърхността на туморната клетка. Транспортът на този комплекс, като правило, може да се извърши само в присъствието на транспортни протеини - TAP (транспортни антигенни протеини).

TAP е хетеродимер, принадлежащ към подсемейството на трансмембранните транспортери, синтезиран в цитозола, където се свързва с комплекс, който включва а-веригите на главния комплекс за хистосъвместимост, туморен пептид, B2m и транспортира този комплекс до ендоплазмения ретикулум, където настъпва обработка. Понастоящем са известни две субединици на този протеин - TAP-1 и TAP-2.

Значението на TAP-1 и TAP-2 в процеса на разпознаване не се ограничава до транспорта на този комплекс, тъй като заедно с това те осигуряват и организацията на MHC молекулите. Активността на транспортните протеини се регулира от PSF1 и PSF2 факторите (пептидни захранващи фактори).

Молекулата на МНС клас I взаимодейства с транспортния протеин чрез молекула, известна като тапазин, която е кодирана от свързания с МНС ген. Експресията на тапазин в някои случаи може да коригира дефекти в CTL разпознаването, което показва важната роля на този протеин в HLA-1-ограниченото разпознаване.

Впоследствие образуваният тример, споменат по-горе, се транспортира от цитозола през апарата на Голджи до повърхността на туморната клетка и представя съответните епитопи към рецепторите на CD8+ Т лимфоцити. Ориз. 5 илюстрира участието на транспортните протеини в движението на комплексните антигени на главния комплекс за хистосъвместимост - туморни антигени.

Ориз. 5. Участие на транспортните протеини в движението на комплекса MHC антигени-туморни антигени:
TAP - туморни пептидни транспортни протеини, TCR - Т-лимфоцитен рецептор

От гледна точка на общите представи за функционирането на TAR, данните, получени наскоро при изследване на меланомни клетки, също са важни. От тях следва, че появата на точкови мутации в гените, кодиращи МНС клас I антигени, нарушава транспортната способност на TAP, което може да попречи на разпознаването от цитотоксични лимфоцити и се счита за друга причина за избягване на тумора от имунологичен контрол.

Ефективността на представянето на антиген в комплекс с клас I MHC CTL молекули зависи не само от наличието на експресия на TAP, но и от тяхната функционална активност. Молекулярните механизми на нарушаване на функционалната активност на TAR не са достатъчно проучени. Понастоящем обаче вече има информация за някои механизми на нарушаване на експресията и функционалната активност на TAR.

Предполага се, че такива нарушения могат да бъдат причинени от транслокация и точкови мутации в гените, кодиращи тези протеини, което води до загуба на способността на клетката да представя клас I антигени на основния комплекс за хистосъвместимост. Следователно има всички основания да се смята, че дефект в тази система може да се счита за един от централните в промяната на експресията на МНС клас I антигени.

Това се потвърждава от резултатите от изследване на клетки от недребноклетъчен белодробен карцином, когато са открити точкови мутации, комбинирани с нарушена функция на TAP в аденозин трифосфат-свързващия регион на този протеин. Не може да се изключи възможността за наличие на инхибитори на активността на TAP.

Последното предположение се основава на факта, че протеинът ICP47 на вируса на херпес симплекс блокира транспорта на TAP. В това отношение не може да се изключи съществуването на други инхибитори на активността на TAP, както от вирусен, така и от друг произход.

Трябва да се обърне внимание и на различната степен на значимост на експресията на TAP в клетките на високо- и ниско-имуногенни тумори. По този начин, изследване на представянето на пептиди в индуцирани от вирус тумори на C57B1/6 мишки показа, че ефективността на пептидното представяне от слабо имуногенни тумори ясно зависи от експресията на TAP, докато няма ясна зависимост от представянето на пептиди от силно имуногенни тумори.

Фактът на независимото от TAP разпознаване се нуждаеше от обяснение, възможността за което се появи съвсем наскоро благодарение на работата на Т. Фидлер и сътрудници.

Те успяха да получат данни, според които в случаите на TAP дефект представянето на туморни антигени с участието на CDld молекули остава непроменено. Във връзка с тези данни авторите считат за възможно представянето с участието на CDld да се разглежда като допълнителен механизъм за разпознаване.

Станаха известни и молекулярните механизми на намаляване на функционалната активност на човешки и миши TAR, както и структурите, които осигуряват активността на тези транспортни протеини. По-специално, при изследване на аминокиселинната последователност на TAP беше установено, че присъствието на глутаминова киселина в позиция 263 (Glu-263) осигурява тяхната транспортна функция.

Намаляването на функционалната активност може също да бъде свързано с нарушена стабилност на иРНК гена, отговорен за представянето на антигена, което често се комбинира с намаляване на експресията на МНС клас I антигени.

Промените във функционалната активност на транспортните протеини могат да доведат до нарушаване на обработката на антигена. Това се доказва от наскоро установен факт, получен при изследване на бъбречен карцином; тежестта на такива дефекти в клетките на отделните линии на бъбречен карцином е силно променлива.

Важно е да се отбележи, че честотата на откриване на TAP дефекти в различните тумори варира. Ако те се откриват доста често при меланоми и карцином на бъбреците, тогава при рак на белия дроб и карциноми на червата намаляването на активността на TAR или не се наблюдава, или е слабо изразено.

Данните за различното ниво на увреждане на функционалната активност на TAR при различни тумори изглеждат важни не само защото още веднъж илюстрират биологичните характеристики на туморните клетки, но и насочват търсенето на механизми, чието увреждане също може да допринесе за нарушаване на представяне на туморни антигени.

Важната роля на експресията на TAP и правилното ниво на тяхната функционална активност за процеса на разпознаване на туморни антигени прави ясно защо дефицитът на тези транспортни протеини много значително влияе върху индуцирането на имунологичен отговор към тези антигени.

Вече се появи информация, че намаляването на нивото на експресия на TAP може да се използва и за оценка на клиничните характеристики на хода на туморния процес, по-специално неговата прогноза. Такива данни, например, бяха получени при изследване на меланомни клетки, когато беше отбелязано, че прогресивният ход на меланома и неговото укриване от CTL разпознаване е комбинирано с намаляване на нивото на експресия на TAP.

Паралелни проучвания на TAP-1, TAP-2, LMP-2, LMP-7, MHC клас I антигени и B2m показаха, че не само промените в TAP-1, но вероятно и TAP-2, могат да бъдат независими прогностични маркери по време на първичния растеж меланоми.

Протеини на вируса на Epstein-Barr

Наред с транспортните протеини, които са важни компоненти на разпознаването, друга група протеини с вирусен произход е от голямо значение. Става дума за протеини на вируса на Epstein-Barr - LMP (голяма мултифункционална протеаза), които принадлежат към нов клас регулатори и представляват субединица на 20S протеазомата. Понастоящем са известни няколко субединици на този протеин - LMP-1, LMP-2A, LMP-2B, LMP-7, LMP-10 с различно молекулно тегло; Идентифицирани са 9 гена, кодиращи тези протеини.

Експресия на LMP протеини е открита в различни тумори: назофарингеален карцином, рак на стомаха и други злокачествени тумори от епителен произход, лимфогрануломатоза, лимфом на Бъркит и др. Има наблюдения, че LMP-2 е по-често от други протеини от това семейство, напр. LMP-7, експресиран от клетки на първични тумори и метастази.

Разбирането на ролята на LMP следва от характеристиките на процесите, в които те участват. В тази връзка субединиците LMP-2A и LMP-2B, които имат сходна молекулярна организация, са достатъчно проучени. Протеинът LMP-2A се свързва с тирозин кинази от семейството src и е субстрат за тях, а фосфорилирането на тирозин на LMP-2A индуцира процеса на адхезия към извънклетъчния матричен протеин (ECM).

Наред с изброените протеини, чието участие е задължително в почти всички случаи на разпознаване, в този процес могат да участват и други протеини - MECL-1, PA28-a, PA28-b, тапазин и др., които се регулират от гени, свързани с гени, които контролират представянето на антиген.

Въз основа на това се предполага, че HLA-I-дефицитният фенотип на тумор, като меланом, е свързан с намаляване на количеството на множество компоненти, сред които трябва да бъдат TAP, LMP, PA28-a или PA28-b отбелязва, докато експресията на други компоненти, като калретикулин, ER60, дисулфид изомеразен протеин, калнексин или не се променя изобщо, или се намалява.

TAP и LMP дефекти се наблюдават по-често в метастатични клетки, отколкото в първични тумори, което може да се дължи на по-голямата генетична нестабилност на тези клетки. В резултат на това се създават условия за селекция на клонинг на туморни клетки, способни да избягат от разпознаването, ограничено от клас I молекули на основния комплекс за хистосъвместимост.

Изследването на молекулярните механизми на процеса на разпознаване не се ограничава до разбиране на неговата същност. По този начин при изследването на меланома бяха получени данни, според които определянето на TAP и LMP също може да има клинично значение.

Резултатите от паралелно изследване на LMP-2, LMP-7, TAP-1, TAP-2, клас I антигени MHC и B2m в меланомни клетки с различна плътност показват, че:

1) експресията на тези маркери не корелира с плътността на тумора;
2) намаляване на количеството LMP и TAP в много случаи се комбинира с намаляване на експресията на МНС молекули;
3) намаляване на нивото на експресия на TAP-1 и TAP-2, свързано с наличието на метастази.

Друг пример за неблагоприятна комбинация от понижени нива на експресия на МНС молекули, транспортни протеини и туморни антигени са следните данни. Оказа се, че намаляването на експресията на меланомния антиген MART-1/Melan-A, TAP и клас I основни молекули на хистосъвместимия комплекс в клетките на пациенти с меланом впоследствие води до смърт; имунотерапията е неефективна. Това обяснява защо в момента се правят опити да се използват резултатите от определянето на експресията на TAP и LMP протеини в клиниката.

Въпреки това, въпреки неоспоримото значение на протеините TAP и LM P в процеса на разпознаване, има наблюдения, които илюстрират възможността за изключения. Както многократно е отбелязвано, намаляването на експресията на TAP обикновено се свързва с намаляване на експресията на МНС клас I антигени.

Освен това има случаи, при които такъв паралелизъм липсва, което се потвърждава от резултатите от изследването на клетки от две линии човешки назофарингеален карцином. В клетките на двете линии експресията на алелни молекули LMP-2, TAP-1, TAP-2, LMP-7 и HLA-B намалява.

В клетките на една от линиите - HSC5, въпреки изразеното понижение на нивото на TAR, се отбелязва експресия на HLA-A2 молекули, което показва възможността за транспортиране на MHC антигени без участието на TAR.

Много е вероятно тази възможност да зависи от редица все още неизвестни характеристики на вътреклетъчните процеси, протичащи в дадена туморна клетка. Следователно съществуването дори на изолирани случаи на транспорт на комплекси от туморни пептиди и МНС молекули в отсъствието на TAP поставя задачата на изследователите да определят при какви условия се случва разпознаването.

По този начин може да се каже, че TAP и LMP са необходими компоненти на ефективен процес на разпознаване на туморни антигени. Намаляването на нивото на експресия на тези протеини и тяхната функционална активност е една от основните причини туморът да избегне имунологичния контрол. Намаляването на тяхната експресия често се свързва с намаляване на чувствителността не само към лизис от цитотоксични лимфоцити, но и към естествени клетки убийци.

Ключовата роля на TAP и LMP в разпознаването оправдава осъществимостта на друг несъмнено обещаващ подход в общата стратегия на имунотерапията - повишаване на нивото на експресия на тези протеини по различни начини: трансфекция на съответните гени, действието на цитокини, които повишават тяхната експресия , по-специално IFNy и др.

Антигените, ограничени от клас I молекули на основния комплекс за хистосъвместимост, могат да бъдат представени по различни начини. Директно представяне - разграждане на цитолитични протеини с участието на протеазоми, транспорт на пептиди през мембраната на ендоплазмения ретикулум и последваща експресия на комплекса МНС молекула - туморни антигенни епитопи върху повърхността на туморната клетка.

Кръстосаното представяне включва вътреклетъчна обработка на туморни антигени от антиген-представящи клетки. Както е известно, директното представяне, като правило, е насочено към представяне на антигена на CD8 + Т-лимфоцитите, а кръстосаното представяне - на CD4 + Т-лимфоцитите. Доказано е, че кръстосаното представяне също е необходимо за индуцирането на CD8+ клетки на паметта, но остава неясно дали такова представяне може да повлияе на цитотоксичността на последните.

За да се отговори на този въпрос, бяха проведени експерименти с индуциране на директно и кръстосано представяне с помощта на мутантни МНС клас I антигени, които не са способни да представят дори нормални антигени от този клас.

Резултатите от проучванията показват, че първите индуцират много слаба цитотоксичност на CTLs, а оптималната индукция на цитотоксичност, но не и на клетките на паметта на CTLs, възниква по време на директно представяне на антигена от туморни клетки.

G локус антигени

Както вече беше посочено, структурата на МНС клас I антигени, заедно с локуси A, B, C, включва и други локуси, по-специално G, E и F, които, за разлика от антигените на локуси A, B, C, се характеризират с ограничени полиморфизъм и затова се наричат ​​некласически молекули. Те се различават от класическите не само по ограничен полиморфизъм, но и по характеристики на транскрипция, експресия и имунологични функции.

Антигените на G локус (които не участват в класическото разпознаване) се експресират от трофобласти, на повърхността на които обикновено липсват антигени на други основни локуси на комплекса на хистосъвместимостта. Физиологичната роля на HLA-G в тези случаи е да ограничи растежа на клетките, включително трофобластите, поради което тези антигени играят важна роля в установяването на фетална толерантност към имунологичната система на майката.

Интересът към идентифицирането на G локус антигени върху туморни клетки се появи сравнително наскоро и P. Paul и сътрудниците направиха голям принос за разбирането на значението на HLA-G експресията. Стана известно, че HLA-G може да бъде в мембранно-свързана и разтворима форма, което определя наличието на различните му изоформи: HLA-G1, HLA-G2, HLA-G3, HLA-G4 - мембранно-свързани изоформи, HLA- G5, HLA-G6, HLA-G7 - разтворими изоформи; някои от тях се намират както в супернатантите на култивирани клетки, така и в различни телесни течности.

Естествено, сравнителната новост на този въпрос оставя много неясни подробности по отношение на оценката на значимостта на експресията на антигени на локуса G. Въпреки това, въпреки известна неяснота в такава оценка, получените резултати позволяват съвсем ясно да се установи важността на на експресията на HLA-G молекули от туморни клетки и може да се използва за разбиране на процесите на лизиране от цитотоксични клетки.

Последното се обяснява главно с факта, че взаимодействието с HLA-G води до инхибиране на лизиране на туморни клетки и формиране на толерантност, което може да се счита за благоприятни условия за излизане на тумора от имунологичен контрол. Възможното избягване на лизиране на туморни клетки, които експресират HLA-G, очевидно е свързано с инхибиране на рецепторите, отговорни за цитотоксичността.

Наскоро станаха известни няколко вида такива инхибиторни рецептори; един от тях беше описан за първи път в началото на 90-те години. По-подробна информация за инхибиторните рецептори ще бъде представена по-долу.

Стана известно, че инхибиторните рецептори взаимодействат с HLA-G молекулите и по този начин допринасят за избягването на тумора от имунологичния контрол. Възможността за това се увеличава от факта, че инхибиторните рецептори се експресират върху различни цитотоксични лимфоцити: Т лимфоцити, естествени клетки убийци и естествени Т лимфоцити убийци.

Двусмислието на интерпретациите на значението на експресията на HLA-G антигени за процеса на разпознаване се доказва и от резултатите от изследването на значителен брой проби от различни туморни тъкани и клетки от много туморни линии, за да се идентифицира експресията на антигени A, B, C, както и G и неговата изоформа - G1.

Резултатите от тези изследвания показват, че в малък брой случаи се наблюдава транскрипция на иРНК на G локус антигени при липса на експресия на неговата изоформа, G1. Резултатът от тези изследвания е заключението, че HLA-G антигените, и по-специално неговата G1 изоформа, или не играят роля в прилагането на инхибиторния сигнал на клетките убийци, или тази роля е незначителна.

Други изследователи стигнаха до подобни заключения, когато изучаваха експресията на HLA-G в клетките на меланома. Установено е, че меланомните клетки експресират този антиген само de novo, което дава основание да се счита, че експресията на HLA-G локуса върху меланомните клетки е нередовна. Същите изследователи показаха, че IFNy не повлиява експресията на HLA-G антигени и следователно терапията с този цитокин не помага на тумора да избегне лизис.

Въпреки факта, че авторите на тези проучвания не предоставят окончателна оценка на значимостта на експресията на HLA-G, те не изключват, че експресията на тези антигени може да попречи на развитието на онези прояви на антитуморен имунитет, които допринасят за прогресията на тумора .

Това заключение е направено при изследване на меланомни клетки, при което е установено високо ниво на HLA-G транскрипционен сплайсинг, съчетан с прогресията на туморния растеж.

HLA-G молекулите могат да бъдат експресирани върху активирани макрофаги и дендритни клетки, инфилтриращи белодробен карцином, както и белодробна тъкан при други патологични процеси.

Хипотезата е, че експресията на HLA-G от тези клетки може да повлияе на представянето на антигена и да бъде от полза за прогресирането както на злокачествен растеж, така и на възпалителни процеси.

Някои автори са склонни да разглеждат експресията на HLA-G като фактор за избягване на тумора от имунологичен контрол, дори в случаите, когато проучванията не предоставят директни доказателства за подобно заключение. Например, при изследване на клетки (прясно изолирани и клетки от различни линии) на хепатом, меланом и карциноми, не се открива експресия на HLA-G антигени.

Беше отбелязано също, че туморите не са инфилтрирани от естествени клетки убийци и не се наблюдава лизиране на туморни клетки. Въпреки това, авторите не изключват възможната роля на МНС антигените на HLA-G локуса в процеса на избягване на тумора от имунологичния контрол. Установено е, че HLA-G молекулите се експресират в по-голям брой случаи от макрофаги и DCs, инфилтриращи белодробен карцином, отколкото при незлокачествени заболявания.

Тъй като ролята на експресията на HLA-G е проучена, съмненията относно нейното значение са намалели и сега има причина да се смята, че експресията на HLA-G може:

1) да бъде допълнителен механизъм за избягване на тумора от имунологичен контрол;
2) предизвикват имунологичен толеранс;
3) инхибират цитотоксичността на клетките убийци.

Ако вземем предвид, че HLA-G може да инхибира лизиране от различни клетки убийци, тогава обхватът на възможните отрицателни ефекти от експресията на тези молекули се разширява значително.

Некласическите антигени на МНС системата също включват молекули на Е локуса - HLA-E. Тези молекули се характеризират с ограничен полиморфизъм и с висока специфичност свързват пептид 1а, който произлиза от полиморфни класически молекули А, В, С и стабилизира МНС протеините, улеснявайки движението им към клетъчната мембрана.

Проучване на кристалната структура на HLA-E показа, че той има способността да се свързва с HLA-1 la пептиди с участието на транспортни протеини (TAP-зависим път) и може да взаимодейства с рецепторите на естествените клетки убийци, като инхибира техния лизис. Специфичността на свързването на локус Е молекули към 1а се определя от вътрешните свойства на HLA-E молекулата.

Подобно на HLA-G антигенните молекули, HLA-E антигенните молекули също се откриват върху трофобласти, инхибират активността на естествените клетки убийци и се считат за компонент на защита срещу разпознаване от майчините цитотоксични лимфоцити; при определени условия HLA-E антигените могат да активират естествените клетки убийци.

Ако няма основен пептид в ендоплазмения ретикулум, тогава молекулите на Е локуса губят стабилност и се разграждат, преди да достигнат клетъчната повърхност. Ако настъпят промени в клетките (в резултат на инфекция, злокачествена трансформация), експресията на A, B, C е намалена или активността на TAP е инхибирана, молекулите на Е локуса също може да не достигнат повърхността.

Молекулярните механизми за определяне на функцията на антигените на Е локус подлежат на по-нататъшно проучване. Въпреки това, въпреки че има редица неясни въпроси, има доказателства за строга връзка между експресията на Е локус антигени и ко-експресията на B2m.

Както беше отбелязано, описан е друг локус на молекули на антигени от клас I на основния комплекс за хистосъвместимост - локус F. Информацията за този локус е много ограничена и сравнително изследване на експресията на антигени на F локус при маймуни и хора показа, че той се открива само при хора. Няма данни за ролята на F локус молекулите в разпознаването на туморни антигени.

Завършвайки представянето на данни за класически и некласически молекули, не можем да пренебрегнем наскоро получените факти, че разтворимите форми както на класическите, така и на некласическите молекули, по-специално HLA-G, могат да индуцират апоптоза на активирани CD8+ Т лимфоцити.

Изследването на тази индуцираща апоптоза способност по отношение на активираните CD8+ Т лимфоцити показа, че тяхното свързване с разтворими форми на класически и некласически антигени води до повишено Fas/FasL взаимодействие, секреция на разтворимата форма на FasL от CD8+ Т лимфоцити, което е придружено от инхибиране на цитотоксичността на тези клетки.

Авторите предполагат, че разтворимите форми на тези антигени играят имунорегулаторна роля при различни състояния, включително редица заболявания, които се характеризират с активиране на клетките на имунната система и повишени нива на sHLA-A, sHLA-B, sHLA-C, sHLA-G в кръвния серум.

За да се разбере значението на експресията на МНС клас I антигени, е важно нивото на експресия на МНС антигени да има различни ефекти върху индуцирането на цитотоксичност на различни клетки убийци. По този начин, за оптимален лизис на туморни клетки, CTL изискват високо ниво на МНС клас I антигени, докато ефективното лизиране от други клетки убийци, по-специално естествени клетки убийци, може да се извърши дори при ниско ниво на тези антигени на основната хистосъвместимост. комплекс, както е показано в експерименти с мишки с чревен аденокарцином.

Промени в експресията на МНС антигени

Промени в експресията на МНС антигени (главно намаление) са открити при много предтуморни състояния, което е особено ясно проявявано при МНС клас I антигени. Причините за това намаление могат да бъдат различни: мутации в съответните гени, които контролират експресията на МНС клас I антигени, дисрегулация на антигенното представяне, включваща МНС клас I антигени, инхибиране на гликолизата или транспорта на клас I молекули на главния комплекс за хистосъвместимост, мутации в TAP гени, мутации или преразпределение в b2m, промени в структурата на хроматина на МНС клас I антигени, експресия на онкогени и намаляване на нивото на експресия на МНС молекули под въздействието на вируси и др.

Достатъчно количество данни показва, че често се наблюдава намаляване на нивото на експресия на МНС клас I антигени при такива предракови патологии като дисплазия, кандиломи, папиломи. Това обаче не се наблюдава при всички предракови състояния. Например, при кондиломи, рак на шийката на матката, гърдата, ларинкса и наличието на съответните генетични и морфологични промени, експресията на антигени от главния комплекс на хистосъвместимост клас I не е нарушена.

Освен това, в някои случаи, например, с чревни аденоми, за които е известно, че се характеризират с натрупване на онкогени като k-ras, експресията на антигени на хистосъвместимост не се променя. Наличието на експресия на MHC клас I антигени в много случаи се комбинира с благоприятна прогноза, например при рак на гърдата, ларинкса и др.

Различни дисплазии, които са придружени от намаляване на експресията на МНС клас I антигени, по-специално с локализация в шийката на матката, дихателните и стомашните пътища, често се комбинират с намаляване на експресията на адхезивни молекули, важни за междуклетъчните взаимодействия в формиране на противотуморен имунитет.

Обща представа за динамиката на експресията на антигени на MHC клас I върху нормални клетки, в предтуморни състояния, както и злокачествено трансформирани клетки на различни органи е дадена от Схема 1.

Схема 1. Експресия на клас I антигениосновен комплекс на хистосъвместимоств динамиката на формирането на злокачествен фенотип

Нивото на експресия на МНС клас I антигени намалява по-значително с развитието на туморния процес, както се вижда от много наблюдения. Често намаляването на броя на тези антигени е свързано с избягване на тумора от имунологичен контрол, ранни метастази и разпространение на процеса, което се отбелязва при меланоми, назофарингеален и чревен рак.

Това обяснява защо в много случаи има паралелизъм между нарушенията в гените, кодиращи експресията на MHC антигени, характеристиките на протичането на туморния процес и ефективността на имунотерапията, чиято точка на приложение са Т-лимфоцитите. Това заключение се потвърждава от наблюдения, според които увеличаването на честотата на нарушена експресия на МНС клас I антигени може да се комбинира или с липсата на ефект от имунотерапията, или с бърз рецидив на заболяването.

Тези наблюдения предполагат възможността усилването и разпространението на тумора да се управляват от селекцията на туморни клетки, които придобиват способността да избягват имунологичното разпознаване поради дефекти в експресията на основните антигени на комплекса за хистосъвместимост.

Различните модели на намаляване на експресията на антигени на отделни МНС клас I локуси са демонстрирани от проучвания, проведени с инвазивни ректални ракови клетки. Проучванията показват, първо, обща висока честота на намалена експресия на тези антигени (до 40%) и висока честота на тяхното увреждане (до 73%), и второ, идентифицирани са локус-специфични разлики в увреждането: HLA -A и HLA-B - съответно в 9 и 8%, паралелно увреждане на HLA-A и HLA-B - в 2%, като не са отбелязани промени в експресията на HLA-C локуса.

Авторите считат високата честота на нарушена експресия на МНС клас I антигени при инвазивен рак на ректума като благоприятно условие за избягване на тумора от имунологичен контрол.

Намаляването на нивото на МНС клас I антигени може да бъде различно - пълно, локус-специфично или алел-специфично. Установено е, че в много случаи намаляването на експресията на антигени от клас I е свързано с образуването на резистентност на туморните клетки към лизис от клетки убийци.

Въпреки факта, че в по-голямата част от случаите се наблюдава намаляване на нивото на експресия на антигени от клас I на главния комплекс за хистосъвместимост от туморни клетки с различна хистогенеза и локализация, възможни са изключения - експресията не намалява, а в някои случаи нивото на експресия се повишава.

Въпреки това, този важен факт привлича вниманието: в някои случаи, при липса на промени в експресията на молекулите на МНС антигена или дори с неговото усилване, не се формира антитуморна имунологична защита.

Тази нестандартна ситуация повдига естествен въпрос: защо при леко намаляване на нивото на експресия на МНС антигени, без промени и дори увеличаване на експресията, все още не се развива антитуморен имунологичен отговор?

Причините за това може да са различни и ще бъдат обсъдени в следващите раздели. Въпреки това е много важно да се има предвид, че липсата на образуване на противотуморен имунитет не означава, че процесът на разпознаване не е настъпил. За съжаление има убедителни доказателства, че в някои случаи процесът на разпознаване води до индукция на друга форма на имунологичен отговор - толерантност.

Въпреки факта, че по правило експресията на МНС антигени и обработката на туморни антигени са необходими за представянето на туморни антигени, има наблюдения, според които отслабването на обработката и експресията на клас I антигени на основната хистосъвместимост комплексът не винаги служи като пречка за лизиране на туморни клетки от съответните лимфоцити.

Такива данни са получени от изследване на невробластомни клетки с много ниско ниво на експресия на МНС клас I антигени. Но дори и това ниво е достатъчно за разпознаване, при условие че туморните клетки са заразени с грипния вирус.

Тази чувствителност на клетките на невробластома към действието на лимфоцитите убийци ни позволява да го характеризираме като тумор, чувствителен към имунотерапия. При целия интерес към тези данни възникват въпроси, които и днес нямат отговор.

Например, възможно ли е да се направи паралел между такива условия за лизиране на туморни клетки и възможността за лизиране на неинфектирани туморни клетки с намалена експресия на МНС клас I антигени? Възможно ли е да се определи минималният праг за експресията на МНС антигени, който предизвиква индукция на имунологичен отговор?

При изследване на честотата на промените в експресията на антигени на различни локуси на главния комплекс на хистосъвместимост клас I беше показано, че най-често се наблюдава намаляване на броя на HLA-A молекулите, а след това HLA-B; по-рядко има паралелно намаляване на експресията на антигени на два или три локуса.

Обобщавайки резултатите от изследването на експресията на МНС клас I антигени, като се вземе предвид тяхното клинично значение, изглежда възможно да се отбележи следното:

1. Съществува значителна отрицателна корелация между намаляването на експресията на МНС клас I антигени и туморната прогресия при много тумори – първичен карцином на гърдата, рак на червата, рак на шийката на матката, рак на устната кухина и ларинкса, пикочен мехур, меланом.

С този ясно изразен общ модел са известни изолирани изключения, които се проявяват не само в повишена експресия на МНС клас I антигени, но дори и в появата на тези антигени върху онези клетки, които преди това не са ги експресирали, което се наблюдава при някои тумори на мускулна тъкан, по-специално при рабдомиосаркома.

2. Рязкото намаляване на нивото на експресия на антигени от клас I често съвпада с ранните метастази, което е особено характерно за меланомните клетки, които като правило имат изразен дефицит в експресията на антигени от клас I на главния комплекс за хистосъвместимост .

3. Съществува корелация между степента на диференциация на туморните клетки и нивото на експресия на МНС клас I антигени - степента на диференциация намалява с намаляване на нивото на експресия.

Тези данни бяха потвърдени от паралелно изследване на експресията на различни МНС локуси и хистологични изследвания, които показаха, че най-слабата експресия на МНС клас I антигени е комбинирана с ниска диференциация на туморни клетки, тяхната изразена инвазивност и висока метастатична активност, което е особено ясно очевидни при изследване на назофарингеални ракови клетки.

4. Интензивността на намаляване на експресията на антигени от клас I на главния комплекс за хистосъвместимост варира в зависимост от местоположението на тумора и първоначалното ниво на експресия на тези антигени: клетките на скелетните мускули и стомашната лигавица могат да бъдат класифицирани като клетки които слабо експресират МНС клас I антигени и клетките на централната нервна система практически не се експресират.

5. Често намаляването на нивото на експресия на МНС антигени е свързано със слаба имуногенност на туморните клетки.

6. В много човешки тумори, особено меланома, нивата на експресия на TAP-1 и TAP-2 също са намалени от LMP, което се дължи или на тяхното структурно увреждане, или на дисрегулация и е свързано с бързи метастази.

7. Намаляването на нивото на експресия на антигените на основния комплекс на хистосъвместимостта с право се счита за една от най-важните причини за избягване на тумора от имунологичен контрол.

8. Фундаментално е важно да се вземат предвид характеристиките на експресията на антигени от МНС клас I преди началото на имунотерапията, която според много автори може значително да определи нейната ефективност, по-специално ваксинацията с туморни пептиди.

Бережная Н.М., Чехун В.Ф.

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 Ags 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 сложен 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

Съдържание на темата "Фактори на неспецифична резистентност на организма. Интерферон (ifn). Имунна система. Клетки на имунната система.":

Имунната система. Индуцируеми фактори на защитата на организма (имунната система). Основен комплекс на хистосъвместимост (MHC класове 1 и 2). MHC I и MHC II гени.

Имунната система- набор от органи, тъкани и клетки, които осигуряват структурното и генетично постоянство на клетките на тялото; образува втората линия на защита на тялото. Функциите на първата бариера за чужди агенти се изпълняват от кожата и лигавиците, мастните киселини (част от секрецията на мастните жлези на кожата) и високата киселинност на стомашния сок, нормалната микрофлора на тялото, както и клетките които изпълняват функциите на неспецифична защита срещу инфекциозни агенти.

Имунната системаспособни да разпознават милиони различни вещества, идентифицирайки фините разлики дори между молекули, които са сходни по структура. Оптималното функциониране на системата се осигурява от фини механизми на взаимодействие между лимфоидните клетки и макрофагите, осъществявани чрез директен контакт и с участието на разтворими посредници (медиатори на имунната система). Системата има имунна памет, съхранявайки информация за предишни антигенни експозиции. Принципите за поддържане на структурното постоянство на тялото („антигенна чистота“) се основават на разпознаването на „приятел или враг“.

За тази цел на повърхността на телесните клетки има гликопротеинови рецептори (Ag), които изграждат основен комплекс на хистосъвместимост - МНС[от английски основен комплекс на хистосъвместимост]. Ако структурата на тези Ag е нарушена, тоест „себе си“ се промени, имунната система ги възприема като „чужди“.

Спектър на МНС молекулие уникален за всеки организъм и определя неговата биологична индивидуалност; това ни позволява да разграничим „своите“ ( хистосъвместим) от „извънземно“ (несъвместимо). Има два основни класа гени и Ags МНС.

Основен комплекс на хистосъвместимост (MHC класове 1 и 2). MHC I и MHC II гени.

Молекули от класове I и IIконтролират имунния отговор. Те се разпознават съвместно от повърхностния CD-Ar на прицелните клетки и участват в клетъчни цитотоксични реакции, извършвани от цитотоксични Т лимфоцити (CTL).

MHC клас I гениопределяне на тъканен Ag; Ag клас MHC Iпредставени на повърхността на всички ядрени клетки.

MHC клас II гениконтролират отговора към тимус-зависим Ag; Клас II Ag се експресират предимно върху мембраните на имунокомпетентни клетки, включително макрофаги, моноцити, В лимфоцити и активирани Т клетки.

ОСНОВЕН КОМПЛЕКС НА ХИСТО СЪВМЕСТИМОСТ (MCH), комплекс от гени, кодиращи протеини, отговорни за представянето на антигени (вижте Антиген-представящи клетки) на Т-лимфоцити по време на имунен отговор. Първоначално продуктите на тези гени са идентифицирани като антигени, които определят тъканната съвместимост, което определя името на комплекса (от английски major histocompatibility complex). При хората MHC антигените (и самият комплекс) се наричат ​​HLA (от английски човешки левкоцитни антигени), тъй като първоначално са били открити върху левкоцитите. HLA комплексът е локализиран на хромозома 6 и включва повече от 200 гена, разделени в 3 класа. Разделението на класове се дължи на структурните особености на кодираните от тях протеини и естеството на имунните процеси, които предизвикват. Сред гените от първите два класа има така наречените класически гени, които се характеризират с изключително висок полиморфизъм: всеки ген е представен от стотици алелни форми. Класическите човешки MHC гени включват HLA гени A, B, C (клас I), DR, DP и DQ гени (клас II). MHC клас III гени кодират протеини, несвързани с хистосъвместимостта и антигенното представяне. Те контролират образуването на фактори на системата на комплемента, някои цитокини и протеини на топлинен шок.

Крайните продукти на MHC гените са представени от гликопротеини, които са интегрирани в клетъчната мембрана. МНС гликопротеините от клас I присъстват в клетъчните мембрани на почти всички ядрени клетки, а гликопротеините от клас II присъстват само в антиген-представящите клетки (дендритни клетки, макрофаги, В лимфоцити, някои активирани клетки). По време на образуването на клас I МНС гликопротеини, фрагменти от вътреклетъчни протеини, образувани по време на протеолиза, се включват в техния състав, а в случай на клас II, протеини на междуклетъчното пространство, абсорбирани от клетката. Сред тях могат да бъдат компоненти на патогенни микроорганизми. Като част от МНС гликопротеините, те се извеждат на клетъчната повърхност и се разпознават от Т лимфоцитите. Този процес се нарича представяне на антиген: чуждите антигенни пептиди се представят на цитотоксичните Т клетки като част от гликопротеините на МНС клас I и на Т хелперите - като част от гликопротеините на МНС клас II.

Продуктите на различните алелни форми на МНС гените се различават по своя афинитет към различни пептиди. Ефективността на защитата срещу определен патоген зависи от това кои алели на MHC гените присъстват в даден организъм. Определя се от свързването на чужди пептиди с МНС клас II гликопротеини, тъй като тяхното представяне към Т хелперните клетки е в основата на всички форми на имунния отговор. В това отношение гените на MHC клас II се считат за гени на имунния отговор (Ir гени).

В определени ситуации имунен отговор може да бъде причинен от представянето на пептидни фрагменти от собствените протеини на тялото като част от молекулите на МНС клас II. Последицата от това може да бъде развитието на автоимунни процеси, които по този начин също са под контрола на MHC клас II гени.

Определянето на класически MHC гени (ДНК типизиране) се извършва с помощта на полимеразна верижна реакция по време на трансплантация на органи и тъкани (за избор на съвместими двойки донор-реципиент), в съдебно-медицинската практика (за отричане на бащинство, идентифициране на престъпници и жертви), както и в геногеографски изследвания (за изучаване на семейните връзки и миграцията на народи и етнически групи). Вижте също Имунитет.

Лит.: Ярилин А. А. Основи на имунологията. М., 1999; Devitt N. O. Откриване на ролята на основния комплекс за хистосъвместимост в имунния отговор // Годишен преглед на имунологията. 2000. Vol. 18; Хайтов Р. М., Алексеев Л. П. Физиологична роля на човешкия основен комплекс за хистосъвместимост // Имунология. 2001. № 3.