Статьи главный комплекс гистосовместимости иммунология. Главный комплекс гистосовместимости, его основные биологические функции. · Развитие Т- и В-лимфоцитов

Чарлз Б. Карпентер (Charles В. Carpenter)

Антигены, обеспечивающие внутривидовые различия особей, обозначаются как аллоантигены, а когда они включаются в процесс отторжения аллогенных тканевых трансплантатов, то приобретают название антигенов тканевой совместимости (гистосовместимости). Эволюция закрепила единичный участок тесно сцепленных генов гистосовместимости, продукты которых на поверхности клеток обеспечивают сильный барьер при аллотрансплантации. Термины «major histocompatibility antigens» (главные антигены гистосовместимости) и «major histocompatibility gene complex» (MHC) (главный генный комплекс гистосовместимости) относятся соответственно к продуктам генов и генам этого хромосомного участка. Многочисленные минорные антигены гистосовместимости, наоборот, кодируются множественными участками генома. Им соответствуют более слабые аллоантигенные различия молекул, выполняющих разнообразные функции. Структуры, несущие детерминанты MHC, играют значительную роль в иммунитете и самораспознавании в процессе дифференцировки клеток и тканей. Информация о МНС-контроле иммунного ответа получена в опытах на животных, когда гены иммунного ответа были картированы внутри MHC-у мышей (Н-2), крыс (RT1), морских свинок (GPLA). У человека MHC назван HLA. Отдельным буквам аббревиатуры HLA придается различное значение, и с международного согласия HLA служит для обозначения человеческого МНС-комплекса.

Относительно MHC можно сделать несколько обобщений. Во-первых, в малом участке (менее 2 сантиморган) MHC кодируется три класса генных продуктов. Молекулы класса I, экспрессируемые практически всеми клетками, содержат одну тяжелую и одну легкую полипептидную цепи и являются продуктами трех редуплицированных локусов-HLA-A, HLA-B и HLA-C. Молекулы класса II, экспрессия которых ограничивается В-лимфоцитами, моноцитами и активированными Т-лимфоцитами, содержат две полипептидные цепи (? и?) неравной величины и являются продуктами нескольких тесно сцепленных генов, в сумме обозначаемых как зона HLA-D. Молекулы класса III представляют собой компоненты комплемента С4, С2 и Bf. Во-вторых, молекулы классов I и II образуют комплекс с псевдоантигеном, или антиген гистосовместимости и псевдоантиген слитно распознаются Т-лимфоцитами, имеющими соответствующий рецептор для антигена. Распознавание своего и несвоего при запуске и в эффекторной фазе иммунного ответа непосредственно направляется молекулами I и II классов. В-третьих, четких ограничений межклеточных взаимодействий, в которых участвуют супрессорные Т-лимфоциты, у человека не выявлено, но роль генов HLA достаточно важна для некоторых проявлений супрессорной Т-клеточной активности. В-четвертых, в МНС-регионе локализуются гены ферментных систем, не имеющих непосредственного отношения к иммунитету, но важных для роста и развития скелета. Известные локусы HLA на коротком плече 6-й хромосомы представлены на рис. 63-1.

Локусы системы HLA. Антигены класса I. HLA-антигены I класса определяются серологически с помощью человеческих сывороток, главным образом от многорожавших женщин, и в меньшей степени с помощью моноклональных антител. Антигены I класса присутствуют с разной плотностью во многих тканях организма, включая В-клетки, Т-клетки, тромбоциты, но не на зрелых эритроцитах. Количество серологически выявляемых специфичностей велико, и система HLA является наиболее полиморфной из известных генетических систем человека. Внутри HLA-комплекса для серологически выявимых HLA антигенов I класса четко определяются три локуса. Каждый антиген 1 класса содержит?2-микроглобулиновую субъединицу (мол. масса 11500) и тяжелую цепь (мол. масса 44000), несущую антигенную специфичность (рис. 63-2). Существует 70 четко определенных А- и В-специфичностей и восемь специфичностей локуса С. Обозначение HLA обычно присутствует в наименовании антигенов главного комплекса гистосовместимости, но может не употребляться, когда позволяет контекст. Антигены, неокончательно классифицированные ВОЗ, имеют в обозначении букву w после названия локуса. Номер, следующий за обозначением локуса, служит собственным названием антигена. HLA-антигены населения Африки, Азии и Океании в настоящее время недостаточно четко определены, хотя они включают часть общих антигенов, свойственных лицам западноевропейского происхождения. Распределение HLA-антигенов различно в разных расовых группах, и они могут быть использованы как антропологические маркеры в изучении заболеваний и миграционных процессов.

Рис. 63-1. Схематическое изображение хромосомы 6.

Показана локализация зоны HLA в регионе 21 короткого плеча. Локусы HLA-A, HLA-B и HLA-C кодируют тяжелые цепи класса I (44000), тогда как?2-микроглобулиновая легкая цепь (11500) молекул класса I кодируется геном хромосомы 15. Зона HLA-D (класс II) расположена центромерно по отношению к локусам А, В и С с тесно сцепленными генами компонентов комплемента С4А, С4В, Bf и С2 на участке B-D. Порядок расположения генов комплемента не установлен. Каждая молекула класса II D-региона образована?- и?-цепями. Они присутствуют на клеточной поверхности в разных участках (DP, DQ и DR). Цифра, предшествующая знакам? и?, означает, что существуют различные гены для цепей данного типа, например, для DR существует три гена?-цепей, так что экспрессируемые молекулы могут быть 1??, 2?? или 3??. Антигены DRw52(MT2) и DRw53(MT3) находятся на 2?-цепи, тогда как DR - на l?-цепи. DR неполиморфен, а молекулы DQ-антигенов полиморфны как по?-, так и по?-цепям (2?2?). Другие типы DQ (1?1?) имеют ограниченный полиморфизм. Полиморфизм DP связан с?-цепями. Общая протяженность HLA-региона- около 3 сМ.

Поскольку хромосомы парны, каждый индивид имеет до шести серологически определимых антигенов HLA-A, HLA-B и HLA-C, по три от каждого из родителей. Каждый из этих наборов обозначается как гаплотип, и в соответствии с простым менделевским наследованием четвертая часть потомства имеет идентичные гаплотипы, половина - часть общих гаплотипов и оставшаяся четверть - полностью несовместима (рис. 63-3). Значение роли этого генного комплекса в трансплантационном ответе подтверждается тем, что подбор по гаплотипу пар донор - реципиент среди потомства одного поколения обеспечивает наилучшие результаты при трансплантации почек - около 85-90% длительного выживания (см. гл. 221).

Антигены класса II. Зона HLA-D примыкает к локусам класса I на коротком плече 6-й хромосомы (см. рис. 63-1). Этот регион кодирует серию молекул класса II, каждая из которых содержит?-цепь (мол, масса 29000) и?-цепь (мол. масса 34000) (см. рис. 63-2). Несовместимость по этому региону, особенно по антигенам DR, определяет пролиферативную реакцию лимфоцитов in vitro. Смешанная лимфоцитарная реакция (MLR) оценивается по уровню пролиферации в смешанной культуре лимфоцитов (MLC) и может быть положительной даже при идентичности по антигенам HLA-A, HLA-B и HLA-C (см. рис. 63-3). Антигены HLA-D определяются с помощью стандартных стимулирующих лимфоцитов, гомозиготных по HLA-D и инактивированных рентгеновскими лучами или митомицином С с целью придания реакции однонаправленности. Существует 19 таких антигенов (HLA-Dwl-19), обнаруженных с использованием гомозиготных типирующих клеток.

Попытки определения HLA-D серологическими методами сначала позволили обнаружить серию D-связанных (DR) антигенов, экспрессированных на молекулах класса II В-лимфоцнтов, моноцитов и активированных Т-лимфоцитов. Затем были описаны и другие тесно сцепленные антигенные системы, которые получили различные наименования (MB, MT, DC, SB). Идентичность отдельных групп молекул класса II сейчас установлена, и гены соответствующих?- и?-цепей выделены и секвенированы. Генная карта класса II, представленная на рис. 63-1, отражает минимальное число генов и молекулярных участков. Хотя молекула масса II может содержать DR? из гаплотипа одного из родителей, a DR?- другого (транскомплементация), комбинаторика вне каждого из участков DP, DQ, DR редка, если вообще возможна. Молекулы DR и в определенной степени DQ могут служить стимулами для первичной MLR. Вторичная MLR определяется как тест с примированными лимфоцитами (PLT) и дает возможность получить результат через 24-36 ч вместо 6-7 дней для первичной реакции. Аллоантигены DP были открыты благодаря их способности вызывать стимуляцию PLT, хотя они не дают первичной MLR. Хотя В-лимфоциты и активированные Т-лимфоциты экспрессируют все три набора молекул класса II, антигены DQ не экспрессируются на 60-90% DP- и DR-позитивных моноцитов.

Рис. 63-2. Схематическое изображение молекул клеточной поверхности классов I и II.

Молекулы класса I состоят из двух полипептидных цепей. Тяжелая цепь с мол. массой 44 000 проходит сквозь плазматическую мембрану; ее наружный участок состоит из трех доменов (?1, ?2 и?3), формируемых дисульфидными связями. Легкая цепь с мол. массой 11500 (?2-микроглобулин, ?2мю) кодируется хромосомой 15 и нековалентно связана с тяжелой цепью. Аминокислотная гомология между молекулами I класса составляет 80-85%, снижаясь до 50% в участках?1 и?2, которые, вероятно, соответствуют участкам аллоантигенного полиморфизма. Молекулы класса II образованы двумя нековалентно связанными полипсптидными цепями, ?-цепь с мол. массой 34000 и?-цепь с мол массой 29000. Каждая цепь содержит два домена, сформированных дисульфидными связями (из С. Б. Carpenter, E. L. Milford, Renal Transplantation: Immunobiology in the Kidnev/Eds. B. Brenner, F. Rector, New York: Samiders, 1985).

Рис. 63-3. HLA-зона хромосомы 6: наследование HLA-гаплотипов. Каждый хромосомный сегмент сцепленных генов обозначается как гаплотип, и каждый индивид наследует по одному гаплотипу от каждого родителя. На диаграмме представлены антигены А, В и С гаплотипов а и b для данного гипотетического индивида; ниже раскрыты обозначения гаплотипов в соответствии с текстом. Если мужчина с гаплотипом ab женится на женщине с гаплотипом cd, потомки могут быть только четырех типов (с точки зрения HLA). Если в мейозе у одного из родителей происходит рекомбинация (отмечена прерывистыми линиями), то это приводит к формированию измененного гап-лотнпа. Частота измененных гаплотипов у детей служит мерой расстояний на генетической карге (1% частота рекомбинаций== 1 сМ; см. рис. 63-1) (из Г.. В. Carpenter. Kidney International, Г)78. 14. 283).

Молекулярная генетика. Каждая полипептидная цепь молекул классов I и II содержит несколько полиморфных участков в дополнение к «частной» антигенной детерминанте, определяемой с помощью антисывороток. В тесте клеточно-опосредованного лимфолиза (CML) определяется специфичность киллерных Т-клеток (Тк), которые возникают в процессе пролиферации при MLR, путем тестирования на клетках-мишенях от доноров, не служивших источником стимулирующих клеток для MLR. Антигенные системы, определяемые этим методом, обнаруживают тесную, но неполную корреляцию с «частными» антигенами класса 1. Клонирование циготоксических клеток позволило обнаружить набор полиморфных детерминант-мишеней на молекулах HLA, некоторые из которых невозможно выявить с помощью аллоантисывороток и моноклональных антител, полученных иммунизацией мышей человеческими клетками. Некоторые из этих реагентов могут быть использованы для идентификации «частных» детерминант HLA, в то время как другие направлены к более «общим» (иногда называемым супертипируемыми) детерминантам. Одна такая система «общих» HLA-B антигенов имеет два аллеля, Bw4 и Bw6. Большинство «частных» HLA-B связаны или с Bw4, или с Bw6. Другие системы сопряжены с подгруппами HLA антигенов. Например, HLA-B-позитивные тяжелые цепи содержат дополнительные участки, общие для В7, В27, Bw22 и В40 или для В5, В15, В18 и Bw35. Существуют и другие типы перекрывающихся антигенных детерминант, о чем свидетельствует реакция моноклональных антител с участком, общим для тяжелых цепей HLA-A и HLA-B. Изучение аминокислотной последовательности и псптидных карт некоторых молекул HLA показало, что гипервариабельные участки антигенов класса I сосредоточены в наружном?1-домене (см. рис. 63-2) и прилегающем участке?2-домена. Вариабельные последовательности молекул класса II различны для разных локусов. Замечательно, что?3-домен класса I, ?2-домен класса II и?2-домен, а также часть мембранной молекулы Т8 (Leu 2), участвующей в межклеточных взаимодействиях (см. гл. 62), обнаруживают значительную гомологию последовательности аминокислот с константными зонами иммуноглобулинов. Это подтверждает гипотезу об эволюционном формировании семейства генных продуктов, которые несут функции иммунологичсского распознавания. При исследовании геномной ДНК HLA для молекул классов I и II были обнаружены типичные экзон-интронные последовательности, причем экзоны были идентифицированы для сигнальных пептидов (5") каждого из доменов, трансмембранного гидрофобного сегмента и цитоплазматического сегмента (З"). Имеются пробы кДНК для большинства цепей HLA, а применение ферментативных гидролизатов для оценки состояния полиморфизма рестрикционных фрагментов по длине (ПДРФ), позволило получить данные, которые коррелируют с результатами изучения молекул класса 11 серологическими методами в MLR. Однако многочисленность (20-30) генов класса 1 делает оценку полиморфизма по ПДРФ затруднительной. Многие из этих генов не экспрессируются (псевдогены), хотя некоторые могут соответствовать дополнительным локусам класса I, которые экспрессируются только на активированных Т-клетках; функции их неизвестны. Разработка специфических проб на локусы HLA-A и HLA-B поможет разобраться в этой достаточно сложной проблеме.

Комплемент (класс III). Структурные гены трех компонентов комплемента-С4, С2 и Bf-присутствуют в зоне HLA-B-D (см. рис. 63-1). Это два локуса С4, кодирующие С4А и С4В, первоначально описанные как эритроцитарные антигены Rodgers и Chido соответственно. Эти антигены оказались в действительности абсорбированными из плазмы молекулами С4. Другие компоненты комплемента не имеют тесного сцепления с HLA. Между генами С2, Bf и С4 кроссинговера не описано. Все они кодируются участком между HLA-B и HLA-DR длиной около 100ко. Существуют два аллеля С2, четыре Bf, семь С4А и три С4В, кроме того, в каждом локусе имеются молчащие аллели QO. Исключительная полиморфность гистотипов комплемента (комплотипы) делает эту систему пригодной для генетических исследований.

Таблица 63-1. Наиболее распространенные гаплотины HLA

В табл. 63-1 представлены четыре наиболее широко распространенных гаплотипа, обнаруженных у лиц западноевропейского происхождения. Результаты MLR у людей, не состоящих в родстве, отобранных по признаку совместимости по этим гаплотипам, отрицательны, в то же время реакция обычно имеет место, если неродственные индивиды подобраны только на совместимость по HLA-DR и DQ. Такие идентичные распространенные гаплотипы, возможно, в неизменном виде происходят от единого предка.

Другие гены 6-й хромосомы. Недостаточность стероид 21-гидроксилазы, аутосомно-рецессивный признак, вызывает синдром врожденной гиперплазии надпочечников (гл. 325 и 333). Ген для этого фермента локализуется на участке HLA-B-D. Ген 21-гидроксилазы, прилегающий к гену С4А, делетирован у лиц, страдающих упомянутым синдромом, вместе с С4А (C4AQO), и ген HLA-B может трансформироваться с конверсией В 13 в редкий Bw47, обнаруживаемый только в измененных гаплотипах. В отличие от поздно проявляющегося дефицита 21-гидроксилазы, сцепленного с HLA, врожденная гиперплазия надпочечников, связанная с дефицитом 21?-гидроксилазы, не сцеплена с HLA. В нескольких семейных исследованиях показано, что идиопатический гемохроматоз, аутосомно-рецессивное заболевание, сцеплено с HLA (см. гл. 310). Хотя патогенез расстройств всасывания железа в желудочно-кишечном тракте неизвестен, установлено, что гены, модулирующие этот процесс, находятся вблизи участка HLA-A.

Рис. 63-4. Схема относительной роли HLA-A, HLA-B, HLA-C и HLA-D антигенов в инициации аллоиммунного ответа и в образовании эффекторных клеток и антител.

Два главных класса Т-лимфоцитов распознают антигены: Тк - предшественники цитотоксических «киллерных» клеток и Тх-хелперные клетки, способствующие развитию цитотоксического ответа. Тх также обеспечивают помощь В-лимфоцитам при развитии «зрелого» IgG-ответа. Важно отметить, что Тк обычно распознают антигены класса I, тогда как сигнал для Тх создает преимущественно HLA-D, который тесно связан с антигенами класса II (из С. В. Carpenter.- Kidney International, 1978, 14, 283).

Гены иммунного ответа. При изучении in vitro ответа на синтетические полипептидные антигены, гемоцианин, коллаген, столбнячный токсоид выявлено, что зона HLA-D аналогична региону Н-2. I у мыши. Презентация антигенных фрагментов на поверхности макрофагов или других клеток, несущих молекулы II класса, требует сопряженного распознавания комплекса «молекула II класса + антиген» Т-лимфоцитами, несущими соответствующий рецептор (ы) (см. гл. 62). Стержнем этой гипотезы «свое-)-Х» или «измененное свое» состоит в том, что Т-зависимый иммунный ответ, действие Т-хелперов/индукторов (Тх) осуществляется только в том случае, если будут синтезированы соответствующие детерминанты класса II. Гены последних и есть Ir-гены. Поскольку аллогенные детерминанты класса И распознаются как уже измененные, аллогенная MLP представляет собой модель иммунной системы, в которой присутствие псевдоантигена необязательно (рис. 63-4). Эффекторные фазы иммунитета требуют распознавания псевдоантигена в комплексе с собственными структурами. Последние у человека, как и у мыши, представляют собой молекулы антигенов гистосовместимости I класса. Человеческие клеточные линии, инфицированные вирусом гриппа, лизируются иммунными цитотоксическими Т-лимфоцитами (Тк) только в том случае, если реагирующие клетки и клетки-мишени идентичны по локусам HLA-A и HLA-B. Аллогенная MLR служит моделью и для формирования цитотоксических Т-лимфоцитов, рестриктированных по классу I (см. рис. 63-4). Детали рестрикции по различным молекулам классов I и II и эпитопам могут быть вычленены при использовании примированных клеток, подвергшихся размножению и клонированию. Например, на уровне антигенпрезентирующих клеток данный Тх-клон распознает антигенный фрагмент, комплексированный со специфическим участком молекулы класса II, с помощью рецептора Ti. Рестриктирующими элементами.для некоторых микробных антигенов являются аллели DR и Dw.

Супрессия иммунного ответа (или, низкий уровень отвечаемости) к пыльце кедра, антигенам стрептококков и шистосом доминантна и сцеплена с HLA, что свидетельствует о существовании генов иммунной супрессии (Is). Показано также наличие специфических аллельных ассоциаций HLA с уровнем иммунного ответа, например, для антигена клещевины Ra5 - с DR2 и для коллагена - с DR4.

Ассоциации с болезнями. Если главный комплекс гистосовместимости выполняет важную биологическую функцию, то какова эта функция? Одна из гипотез состоит в том что он играет роль в иммунном надзоре за неопластическими клетками, появляющимися в течение жизни индивида. Велико значение этой системы при беременности, поскольку между матерью и плодом всегда существует тканевая несовместимость. Высокая степень полиморфизма может также способствовать выживаемости видов в противостоянии огромному числу микробных агентов присутствующих в окружающей среде. Толерантность к «своему» (аутотолерантность) может перекрестие распространяться на микробные антигены, следствием которой будет высокая восприимчивость, приводящая к возникновению смертельных инфекций, в то время как полиморфизм по системе HLA способствует тому что часть популяции распознает опасные агенты как чужеродные и включает адекватную ответную реакцию. Эти гипотезы связывают роль HLA с преимуществами, благодаря которым система выживает в условиях давления отбора Каждая из этих гипотез имеет определенные подтверждения.

Важным свидетельством роли комплекса HLA в иммунобиологии послужило обнаружение положительной ассоциации некоторых патологических процессов с антигенами HLA. Изучение этих ассоциаций было стимулировано открытием генов иммунного ответа, сцепленных с Н-2-комплексом, у мышеи. В табл. 63-3 суммированы наиболее значимые ассоциации HLA и болезней.

Установлено что частота встречаемости HLA-B27 повышается при некоторых ревматических заболеваниях, особенно при анкилозирующем спондилите, заболевании явно семейного характера. Антиген В27 имеется лишь у 7% лиц западноевропейского происхождения, но его обнаруживают у 80-90% больных анкилозирующим спондилитом. В пересчете на относительный риск это означает, что этот антиген ответствен за восприимчивость к развитию анкилозирующего спондилита, которая в 87 раз выше у его носителей, чем в общей популяции. Аналогично показана высокая степень ассоциации с антигеном В27 острого переднего увеита, синдрома Рейтера и реактивных артритов по крайней мере при трех бактериальных инфекциях (иерсиниозе, сальмонеллезе и гонорее). Хотя обычная форма ювенильного ревматоидного артрита также ассоциирована с В27, тип заболевания со слабо выраженным суставным синдромом и иритом связан с В27. При псориатическом артрите центрального типа чаще встречается В27, тогда как Bw38 ассоциирован как с центральным, так и с периферическим типами. Псориаз ассоциирован с Cw6. У больных с дегенеративным артритом или подагрой не обнаруживается каких-либо изменений в частоте встречаемости антигенов.

Большинство других ассоциаций с болезнями свойственно антигенам HLA-D-зоны Например, глютенчувствительная энтеропатия у детей и взрослых ассоциирована с антигеном DR3 (относительный риск 21) Действительный процент больных с данным антигеном варьирует от 63 до 96% в сравнении с 22-27% в контроле. Тот же антиген чаще обнаруживается у больных с активным хроническим гепатитом и герпетиформным дерматитом, страдающих в то же время и глютенчувствительной энтеропатией. Ювенильный инсулинзависимыи сахарный диабет (тип I) ассоциирован с DR3 и DR4 и отрицательно ассоциирован с DR2 У 17-25% больных диабетом I типа обнаружен редкий аллель Bf (М). Диабет с началом во взрослом периоде жизни (типа II) не имеет ассоциации с HLA. Гипертиреоидизм в США ассоциирован с В8 и Dw3, в то время как в японской популяции - с Bw35. Более широкое обследование здоровых и больных представителей различных рас поможет прояснить вопрос об универсальных HLA-маркерах. Например, антиген В27, редкий у здоровых лиц японской национальности, обычен у больных с анкилозирующим спондилитом. Точно так же DR4 - маркер тля диабета I типа у представителей всех рас. Иногда HLA-маркер явно ассоциирован только с частью симптомов внутри синдрома. Например, миастения значительно сильнее ассоциирована с антигенами В8 и DR3 у больных без тимомы, а рассеянный склероз - с антигеном DR2 у лиц с быстро прогрессирующим течением болезни. Синдром Гудпасчера, связанный с аутоиммунным поражением клубочковых базальных мембран, идиопатический мембранозный гломерулонефрит, отражающий аутоиммунные процессы с образованием антител к антигенам клубочков, а также мембранозный нефрит, индуцированный золотом, в значительной степени ассоциированы с HLA-DR.

Таблица 63-3. Заболевания, ассоциированные с HLA-антигенами

Неравновесное сцепление. Хотя распределение аллелей HLA варьирует в расовых и этнических популяциях, наиболее характерную особенность популяционной генетики антигенов HLA представляет наличие неравновесного сцепления для некоторых антигенов А и В, В и С, В, D и локусов комплемента. Неравновесность сцепления означает, что антигены тесно сцепленных локусов оказываются вместе чаще, чем следует из предположения о случайной ассоциации. Классическим примером неравновесного сцепления является связь антигена локуса AHLA-A1 с антигеном локуса В HLA-B8 у лиц западноевропейского происхождения. Одновременное наличие А1 и В8, рассчитанное на основе частот их генов, должно наблюдаться с частотой 0,17. 0,11, т. е. примерно 0,02. Тогда как наблюдаемая частота их сосуществования составляет 0,08, т. е. в 4 раза больше, чем ожидаемая, и разность между этими величинами составляет 0,06. Последняя величина обозначается дельта (?) и служит мерой неравновесности. Обнаружено неравновесное сцепление и других гаплотипов А- и В-локусов: A3 и В7, А2 и В 12, А29 и В 12, A11 и Bw35, Для некоторых детерминант D-зоны описано неравновесное сцепление с антигенами В-локуса (например, DR3 и В8); а также для антигенов В- и С-локусов. Серологически выявляемые антигены HLA служат маркерами для генов целого гаплотипа внутри семейства и маркерами специфических генов в популяции, но только при наличии неравновесного сцепления.

Значение неравновесного сцепления велико, поскольку такие генные ассоциации могут порождать определенные функции. Давление отбора в процессе эволюции может быть основным фактором в сохранении некоторых генных комбинаций в генотипах. Так, например, существует теория, согласно которой А1 и В8, а также некоторые детерминанты D и других регионов обеспечивают селективное преимущество перед лицом эпидемий таких болезней, как чума или оспа. Однако возможно также, что потомки людей, выживших во время подобных эпидемий, сохраняют восприимчивость к иным болезням, поскольку их уникальный генный комплекс не обеспечивает адекватный ответ на другие факторы окружающей среды. Главная трудность этой гипотезы состоит в допущении, что отбор действует на несколько генов одновременно и обеспечивает тем самым возникновение наблюдаемых значений Л, однако потребность в сложных взаимодействиях между продуктами разных локусов МНС-комплекса - лишь начальное звено для наблюдаемых явлений и селекция может усилить множественное неравновесное сцепление. Сохранение некоторых распространенных гаплотипов, названных выше, поддерживает этот взгляд.

С другой стороны, гипотеза отбора необязательно должна объяснять неравновесное сцепление. Когда популяция, лишенная некоторых антигенов, скрещивается с другой, для которой характерна высокая частота этих антигенов, находящихся в равновесии, ? может проявиться через несколько поколений. Например, нарастание? для А1 и В8, обнаруженное в популяциях в направлении с востока на запад, от Индии к Западной Европе, может быть объяснено на основе миграции и ассимиляции населения. В малых группах неравновесность может быть обусловлена совместимостью, эффектом основателей и дрейфом генов. Наконец, некоторые случаи неравновесного сцепления являются результатом неслучайного кроссинговера во время мейоза, так как хромосомные сегменты могут быть в большей или меньшей степени ломкими. Будь то давление отбора или ограничения кроссинговера, неравновесность сцепления может исчезать в течение нескольких поколений. Большое число неслучайных ассоциаций имеется в HLA-генном комплексе и определение их причин может обеспечить проникновение в механизмы, лежащие в основе чувствительности к болезням.

Сцепление и ассоциации. В табл. 63-2 перечислены болезни, служащие примером сцепления с HLA, когда наследственные признаки маркируются в пределах семьи соответствующими гаплотипами. Например, дефицит С2, 21-гидроксилазы, идиопатический гемохроматоз наследуются по рецессивному типу с наличием часгичного дефицита у гетерозигот. Эти генетические нарушения также являются HLA-ассоциированными и обусловливаются избытком некоторых HLA-аллелей у больных людей, не состоящих в родстве. Дефицит С2 обычно сцеплен с гаплотипами HLA-Aw 25, В 18, В55, D/DR2, а при идиопатическом гемохроматозе проявляется как сцепление, так и сильная ассоциация между HLA-A3 и В 14. Высокая степень неравновесного сцепления в этом случае вызвана мутациями у лица, послужившего его источником; кроме того, недостаточен был период времени, необходимый для возвращения пула генов в состояние равновесия. С этой точки зрения HLA-гены - простые маркеры сцепленных генов. С другой стороны, для проявления конкретного нарушения может требоваться взаимодействие со специфическими HLA-аллелями. Последняя гипотеза потребовала бы признания более высокого темпа мутаций с экспрессией дефектных генов, что происходит только при условии сцепления с некоторыми HLA-генами.

Болезнь Педжета и спинно-мозжечковая атаксия являются HLA-сцепленными аутосомно-доминантными наследственными заболеваниями; они обнаруживаются сразу у нескольких членов семьи. Болезнь Ходжкина служит проявлением HLA-сцепленного рецессивного наследственного дефекта. Никаких HLA-ассоциаций не было обнаружено при этих заболеваниях, что свидетельствует в пользу исходной множественности «основоположников» этих болезней с мутациями, связанными с различными аллелями HLA.

Сцепление с HLA без труда определяется, когда доминантность и рецессивность признаков легко разграничить, т. е. когда высока экспрессивность и процесс детерминируется дефектом единичных генов. При большинстве ассоциаций HLA-маркеры отражают факторы риска, вовлекаемые в реализацию и модуляцию иммунного ответа под влиянием множественных генов. Примером полигенного иммунного заболевания является атоническая аллергия, при которой ассоциация с HLA может быть очевидной только у лиц с низким генетически контролируемым (не в связи с HLA) уровнем продукции IgE. Другой пример такого рода - дефицит IgA (см. табл. 63-3), ассоциированный с HLA-DR3.

Клиническое значение системы HLA. Клиническое значение типирования HLA для диагностики ограничивается определением В27 при диагностике анкилозирующего спондилита; тем не менее и в этом случае наблюдается 10% ложноположительных и ложноотрицательных результатов. Изучение HLA имеет ценность также в практике генетических консультаций для раннего определения болезней в семьях с идиопатическим гемохроматозом, врожденной гиперплазией надпочечников, связанной с дефицитом стероидгидроксилазы, в особенности если HLA-типирование осуществляется на клетках, полученных амниоцентезом. Высокая степень полиморфизма в системе HLA делает ее ценным инструментом для тестирования различных клеточных препаратов, в особенности в судебно-медицинской практике. Некоторые болезни, такие как сахарный диабет I типа и другие, для которых показаны HLA-ассоциации, требуют дополнительного изучения роли компонентов системы HLA в патогенезе этих заболеваний

ГЕНЕТИКА ГЛАВНОГО КОМПЛЕКСА ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ

МНС (Major Histocompatibility Complex) - главный комплекс гистосовместимости - система генов, кодирующих антигены, определяющих функционирование иммунной системы

HLA (Human Leucocyte Antigen) - главный комплекс гистосовместимости человека

История открытия

Открытие МНС.

Нобелевская премия 1980 г.

Жан Доссе

Открыл первый антиген гистосовместимости человека (HLA)

Джордж Снелл

Открыл антигены гистосовместимости у мыши (комплекс Н-2)

Барух Бенацерраф

Открыл гены иммунного ответа (Ir-гены)

Функции МНС

• · Распознавание «свой - чужой» - реакция отторжения трансплантата, РТПХ (реакция трансплантат против хозяина)
• · Регуляция взаимодействий клеток иммунной системы - рестрикция вовлечения в иммунный ответ лимфоцитов, через презентацию АГ
• · Регуляция силы иммунного ответа на антиген - гены иммунного ответа (Ir) - от англ. immune response

ХАРАКТЕРИСТИКИ МНС

Гены комплекса MHC (в отличие от генов TCR и Ig) не подвергаются рекомбинации.

Механизм их приспособления к вариабельности (неограниченному множеству потенциальных АГ) заключается в их генетическом полиморфизме, полигенности и кодоминантном типе наследования

ПОЛИМОРФИЗМ

Существование большого количества различных специфичностей HLA-генов в пределах каждого локуса. Гены отличаются между собой по нуклеотидным последовательностям, входящим в вариабельный участок ДНК

ПОЛИГЕННОСТЬ

Наличие нескольких неаллельных близкосцепленных генов, белковые продукты которых сходны в структурном отношении и выполняют идентичные функции

ПОЛИГЕННОСТЬ и ПОЛИМОРФИЗМ

Система HLA, включает гены

1 класса: А, В, С; 2 класса: DR, DP, DG

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КАРТА МНС

Номер хромосомы человек - 6р 21.1-21.3

Гены MHC делятся на три группы.

Каждая группа включает гены, контролирующие синтез полипептидов одного из трех классов MHC

· MHC-I класс

Гены групп HLA-A, HLA-B и HLA-C кодируют молекулы MHC класса I.

· MHC-II класс

Гены групп HLA-DP, HLA-DQ и HLA-DR кодируют молекулы MHC класса II. гистосовместимость генетический полиморфизм вирусный

• · MHC-III обозначает область между MHC-I и MHC-II, здесь картированы гены, кодирующие некоторые компоненты системы комплемента (C4a и C4b, С2, фактора В), цитокинов - (TNF-б и лимфотоксина), 21-гидроксилазы (фермента, участвующего в биосинтезе стероидных гормонов) и др.
• · Неклассические гены не принадлежат ни к одному из классов MHC. Описано 6 таких генов в области расположения генов MHC-I (Е, F, G, Н, J, X), и 6 - в области MHC-II (DM, DO, CLIP, TAP, LMP, LNA)

НАСЛЕДОВАНИЕ МНС

Гены MHC кодоминантны, т.е. одновременно экспрессируются гены материнской и отцовской хромосом. Генов MHC-I по 3 (А, В, С) в каждой из гомологичных хромосом, генов MHC-II - также по 3 (DP, DQ, DR); следовательно, если у матери и отца нет одинаковых аллелей, то каждый человек имеет как минимум 12 различных основных аллелей каждого гена MHC классов I и II, вместе взятых.

Кодоминантность

Известно около 2000 аллельных генов.

Аллели HLA I класса - более 900

Аллели HLA II класса - более 600

Продукты генов МНС играют центральную роль в распознавании «свой-чужой» при иммунном реагировании

СТРОЕНИЕ

классических МНС

Класс I

Класс II

ЛОКУСЫ ЛОКУСЫ

А, В, С DP, DQ, DR

МНС I класса

Молекула I класса состоит из 2-х цепей. Тяжелой б-цепи и легкой в2-микроглобулина

б-цепь, включает три фрагмента: внеклеточный, трансмембранный и цитоплазматический.

Внеклеточный содержит 3 домена - б1, б2 и б3. Связывание антигенного пептида происходит в щели, образованной б1- и б2-доменами.

Экзонная организация генов, кодирующих б-цепь молекул I класса

• 1 экзон, кодирующий сигнальный пептид,
• 4 экзона, кодирующие 3 внешних и трансмембранный домены,
• 2 экзона, кодирующие небольшой цитоплазматический домен

Экспрессия и функции МНС 1 класса

Экспрессия антигены представлены на всех клетках, тканях и органах, поэтому они являются главными трансплантационными антигенами.

• · Реакция отторжения трансплантата;
• · Рестрикция активности цитотоксических реакций Т-киллеров.

Презентация АГ

MHC-I «обслуживают» зону цитозоля, сообщающегося через ядерные поры с содержимым ядра. Здесь происходит фолдинг синтезированных белковых молекул.

При возникновении ошибок (в том числе и при синтезе вирусных белков) белковые продукты расщепляются в мультипротеазных комплексах (протеосомы). Образующиеся пептиды связываются с молекулами MHC-I, которые представляют T-лимфоцитам внутриклеточно образующиеся пептидные АГ. Поэтому CD8+ T-лимфоциты, которые распознают комплексы АГ с MHC-I, участвуют в первую очередь в защите от вирусных, а также внутриклеточных бактериальных инфекций

Этапы подготовки вирусных белков к взаимодействию с молекулами I класса главного комплекса гистосовместимости

I этап - разрушение вирусных белков, находящихся в цитозоле, с помощью протеазного комплекса - протеосомы.

II этап - транспорт образовавшихся пептидов во внутреннее пространство эндоплазматического ретикулума с помощью ТАР-1 и ТАР-2, образующих гетеродимер на эндоплазматической мембране.

III этап - встреча транспортируемых пептидов с молекулами I класса МНС. Взаимодействие пептида с молекулой I класса приводит к отсоединению калнексина. Образовавшийся комплекс пептид: молекула I класса готов к дальнейшему транспорту к плазматической мембране.

IV этап - комплекс через аппарат Гольджи транспортируется к клеточной поверхности, вирусный пептид в комплексе с молекулой I класса МНС становится доступным (иммуногенным) для его распознавания TCR

МНС II класса

Молекула II класса гетеродимер из двух нековалентно связанных цепей б и в, каждая из которых включает два домена: б1, б2 и в1, в2 (соответственно). Антигенсвязывающую областьобразуют б1- и в1-домены.

Экзонная организация генов, кодирующих б и в-цепи молекул II класса

• 1 экзон кодирует лидерную последовательность.
• 2 и 3 экзоны - первые (б-1 или в-1) и вторые (б-2 или в-2) внешние домены соответственно.
• 4 экзон кодирует трансмембранный участок и часть цитоплазматического фрагмента.
• 5 и 6 экзон - цитоплазматический «хвост»

Экспрессия и функции МНС II класса

Экспрессия антигены представлены на макрофагах, В-лимфоцитах и активированных Т-лимфоцитах.

Реакция трансплантат против хозяина

Рестрикция взаимодействий:

• · Т-h1
• · Т-h2

MHC-II. Зона «обслуживания» связана с внеклеточной средой и с клеточными органоидами (аппарат Гольджи, ЭПС, лизосомы, эндосомы и фагосомы).

Пептиды, образующиеся в данной зоне, имеют внеклеточное происхождение - это продукты протеолиза белков, захваченных клеткой посредством эндоцитоза или фагоцитоза. Молекулы MHC-II с помощью кальнексина экспонируются внутрь везикул (эндосом или фаголизосом) и только здесь, связавшись с пептидным АГ, принимают необходимую конформацию для дальнейшей экспрессии на мембране клетки.

Таким образом, молекулы MHC-II осуществляют представление АГ при развитии иммунных реакций на внеклеточные инфекции. Главную роль в этих реакциях играют CD4+ T-лимфоциты, распознающие АГ в комплексе с MHC-II. Этапы подготовки вирусных белков к взаимодействию с молекулами II класса главного комплекса гистосовместимости.

I этап - поглощение бактерий или их токсинов фагоцитирующей, способной к презентации антигена клеткой и разрушение захваченного материала до отдельных пептидов в фаголизосомах.

II этап - во внутреннем пространстве ЭПР происходит сборка молекул II класса, которые до встречи с пептидом комплексированы со с инвариантной цепью (Ii). Этот белок защищает молекулу II класса от случайной встречи с бактериальными пептидами в эндоплазматическом ретикулуме. Комплекс молекулы II класса с Ii покидает эндоплазматический ретикулум в составе вакуоли.

III этап - вакуоль, содержащая комплекс молекулы II класса с Ii, сливается с фаголизосомой. Протеазы разрушают Ii белок и снимают запрет на взаимодействие МНС II с бактериальными пептидами. Комплекс пептид + МНС II в составе секреторной вакуоли перемещается к мембране. Результат - экспрессия АГ пептида в комплексе с МНС II класса на клеточной поверхности.

Это обеспечивает доступность АГ пептида для TCR Т-клеток.

СРАВНЕНИЕ МНС I и II класса

Строение молекул HLA класса II принципиально сходно со строением молекул I класса, несмотря на различие в составе образующих их субъединиц.

ТМ - трансмембранный домен, ЦИТ - цитоплазматический домен, ВК - внеклеточный домен

Экспрессия на клеточной мембране

ГЛАВНЫЙ КОМПЛЕКС ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ (ГКГ), комплекс генов, кодирующих белки, ответственные за представление (презентацию) антигенов (смотри Антигенпредставляющие клетки) Т-лимфоцитам при иммунном ответе. Первоначально продукты этих генов были идентифицированы как антигены, обусловливающие совместимость тканей, что и определило название комплекса (от английского major histocompatibility complex). У человека антигены ГКГ (и сам комплекс) называются HLA (от английского human leukocyte antigens), так как изначально они были обнаружены на лейкоцитах. Комплекс HLA локализуется в 6-й хромосоме и включает более 200 генов, разделённых на 3 класса. Деление на классы обусловлено особенностями структуры кодируемых ими белков и характером вызываемых иммунных процессов. Среди генов первых двух классов имеются так называемые классические гены, для которых характерен чрезвычайно высокий полиморфизм: каждый ген представлен сотнями аллельных форм. К классическим генам ГКГ человека относятся HLA-гены А, В, С (класс I), гены DR, DP и DQ (класс II). Гены ГКГ класса III кодируют белки, не имеющие отношения к гистосовместимости и презентации антигена. Они контролируют образование факторов системы комплемента, некоторых цитокинов, белков теплового шока.

Конечные продукты генов ГКГ представлены гликопротеинами, которые встраиваются в мембрану клеток. Гликопротеины ГКГ класса I присутствуют в клеточных мембранах практически всех ядросодержащих клеток, а гликопротеины класса II - только в антигенпрезентирующих клетках (дендритные клетки, макрофаги, В-лимфоциты, некоторые активированные клетки). В процессе образования гликопротеинов ГКГ класса I в их состав встраиваются образующиеся в ходе протеолиза фрагменты внутриклеточных белков, а в случае класса II - белков межклеточного пространства, поглощаемых клеткой. Среди них могут оказаться компоненты патогенных микроорганизмов. В составе гликопротеинов ГКГ они выносятся на поверхность клетки и распознаются Т-лимфоцитами. Этот процесс называется презентацией антигена: чужеродные антигенные пептиды представляются цитотоксическими Т-клеткам в составе гликопротеинов ГКГ класса I, Т-хелперам - в составе гликопротеинов ГКГ класса II.

Продукты различных аллельных форм генов ГКГ отличаются по сродству к различным пептидам. От того, какие аллели генов ГКГ присутствуют в данном организме, зависит эффективность защиты от того или иного патогена. Она определяется связыванием чужеродных пептидов с гликопротеинами ГКГ класса II, так как их презентация Т-хелперам лежит в основе всех форм иммунного ответа. В связи с этим гены ГКГ класса II рассматриваются в качестве генов иммунного ответа (генов Ir).

В определённых ситуациях иммунный ответ может быть вызван в результате презентации пептидных фрагментов собственных белков организма в составе молекул ГКГ класса II. Следствием этого может быть развитие аутоиммунных процессов, которое, таким образом, также находится под контролем генов ГКГ класса II.

Определение классических генов ГКГ (ДНК-типирование) осуществляется с помощью полимеразной цепной реакции при пересадке органов и тканей (для подбора совместимых пар донор - реципиент), в судебно-медицинской практике (для отрицания отцовства, идентификации преступников и жертв), а также в геногеографических исследованиях (для изучения родственных связей и миграции народов и этносов). Смотри также Иммунитет.

Лит.: Ярилин А. А. Основы иммунологии. М., 1999; Devitt Н. О. Discovering the role of the major histocompatibility complex in the immune response // Annual Review of Immunology. 2000. Vol. 18; Хаитов Р. М., Алексеев Л. П. Физиологическая роль главного комплекса гистосовместимости человека // Иммунология. 2001. №3.

2661 0

Согласно условиям формирования иммунологического ответа на антигены различной природы его развитие, как отмечено выше, сопровождается обязательной экспрессией молекул главного комплекса гистосовместимости (ГКГ) .

Система ГКГ обеспечивает регуляцию всех форм иммунологического ответа, начиная от распознавания, и в конечном итоге - общий контроль за иммунологическим гомеостазом.

Такой практически универсальный контроль за состоянием системы иммунитета обосновывается особенностями структурной организации системы ГКГ.

Успешное развитие молекулярной биологии и генетики способствовало получению новых данных и пониманию структуры ГКГ, изучение которой началось почти 50 лет назад. Результаты исследования системы главного комплекса гистосовместимости отражены в большом количестве монографий, обзоров, статей. Поэтому далее рассматриваются лишь те основные представления о системе ГКГ, которые необходимы для понимания сущности процесса распознавания опухолевых антигенов .

Известны две основные группы антигенов ГКГ - I и II классов, подавляющее большинство молекул которых могут участвовать в презентации антигена. При выраженных различиях в структуре, особенностях, функциях, генетической организации, локализации в клетке, перераспределении в тканях различных молекул I и II классов главного комплекса гистосовместимости они рассматриваются как своеобразный рецептор для пептидов антигенов различной природы, включая опухолевые.

Антигены первого класса главного комплекса гистосовместимости

Антигены I класса ГКГ в норме экспрессируются практически всеми ядросодержащими клетками (исключение составляют клетки ранних стадий эмбрионального развития). Антигены ГКГ представляют собой универсальные структуры, количество которых колеблется в зависимости от вида ткани и достигает максимума на мембране лимфоцитов всех лимфоидных тканей (лимфатических узлов, селезенки), а также в периферической крови.

Значительно ниже уровень экспрессии антигенов I класса главного комплекса гистосовместимости в клетках печени, почек и эндокринных органов. Особенности тканей и их функциональное состояние, возможность развития той или иной патологии также влияют на уровень экспрессии антигенов I класса ГКГ. Клетки, лишенные антигенов ГКГ, считаются мутантными. Беспрецедентный полиморфизм антигенов главного комплекса гистосовместимости внутри вида обеспечивает уникальность и неповторимость антигенной структуры отдельных индивидуумов одного и того же вида; контроль за этим полиморфизмом осуществляют гены ГКГ.

Необходимо также учитывать, что исходно в нормальных тканях уровень экспрессии антигенов ГКГ I класса различен и зависит от локализации и особенностей тех или иных клеток. Например, на клетках эпителия кишечника, гортани, молочной железы, легких уровень экспрессии антигенов I класса главного комплекса гистосовместимости обычно высокий, на клетках скелетных мышц и слизистой желудка - невысокий, а на клетках центральной нервной системы эти антигены практически не выявляются.

Гетерогенность клеточного состава тех или иных органов или тканей, в свою очередь, определяет и возможные различия в экспрессии антигенов I класса ГКГ различными клетками. Важную роль в этом играют особенности микроокружения, в частности продукция цитокинов, которые по-разному влияют на экспрессию антигенов I класса ГКГ.

Молекулы антигенов I класса ГКГ представлены различными локусами: А, В, С - классические молекулы с выраженным полиморфизмом, а также локусы G, Е и F, известные как неклассические молекулы антигенов I класса главного комплекса гистосовместимости; к неклассическим молекулам относятся и CDId. И классические молекулы антигенов ГКГ I класса, и неклассические антигены локуса G могут находиться в растворимой форме - sHLA-A, sHLA-B, sHLA-C, а также sHLA-G.

Основные структурные особенности антигенов I класса ГКГ таковы. Молекула антигенов этого класса представляет собой интегральный мембранный гликопротеин (гетеродимер с молекулярной массой 45 кД) и состоит из тяжелой ос-цепи, в состав которой входят а1-, а2- и аЗ-домены. Домены а1 и а2 могут непосредственно связываться с опухолевыми пептидами, в то время как а3-домен содержит неполиморфный регион - лиганд для цитотоксических Т-клеток, который взаимодействует с рецептором СD8+-лимфоцитов и гомологичен контактному участку Ig.

Функционирование молекул I класса ГКГ во многом связано с в2-микроглобулином (в2m) , который играет важную роль в особенностях а-цепи и представляет собой растворимую легкую цепь. В литературе все чаще появляются сообщения, авторы которых пытаются найти связь между экспрессией антигенов I класса ГКГ и геном в2m.

Полученные данные разноречивы. Тем не менее постановка этого вопроса имеет серьезное обоснование, базирующееся на таких двух убедительных фактах. Первый - независимо от того, можно ли в настоящее время утверждать наличие связи между снижением экспрессии главного комплекса гистосовместимости и в2m, показано, что опухолевые пептиды могут непосредственно связываться с в2m, образуя комплекс с тяжелой цепью молекулы антигена ГКГ I класса.

В частности, такой способностью обладает HLA-A2-peстриктированный эпитоп, связывающийся с N-концами в2m, который затем распознается цитотоксическими лимфоцитами (ЦТЛ) . Второй - аномалии в экспрессии в2m часто сочетаются с резистентностью к действию ЦТЛ.

Что касается выявления каких-либо корреляций между экспрессией антигенов I класса ГКГ и в2m, то, как уже указывалось, эти данные неоднородны. Исследование большого числа различных опухолей (меланома, рак кишечника, носоглотки и др.) показало, что в подавляющем количестве наблюдений экспрессия антигенов I класса ГКГ уменьшалась.

В одних случаях это сочеталось с мутацией гена в2m, а в других - нет. Из этого следует, что авторы приведенных данных не рассматривают соматические мутации гена в2m как главный механизм снижения уровня антигенов I класса главного комплекса гистосовместимости.

В противоположность такой точке зрения при изучении экспрессии антигенов I класса ГКГ (А, В, С) параллельно с геном в2m другие авторы показали, что уменьшение экспрессии указанных антигенов при первичных карциномах рака молочной железы в 40 % случаев сочеталось и со снижением экспрессии гена в2m по сравнению с этим показателем для нормальных тканей.

Лишь в 12 % появление в2m было сравнимо с нормой; снижение экспрессии в2m не сопровождалось дефектами гена в2m. Исследование молекулярных механизмов уменьшения экспрессии антигенов I класса ГКГ дало основание для заключения, что такое снижение представляет собой феномен, который происходит главным образом на посттранскрипционном уровне и может влиять на экспрессию гена в2m.

Более однозначную трактовку наличия в2m высказывают другие авторы. Так, показано, что в значительном количестве клеток различных линий злокачественных опухолей, включая меланому, рак почки и другие, резко снижен уровень экспрессии антигенов I класса ГКГ и параллельно экспрессия в2m либо ослаблена, либо этот микроглобулин вообще не экспрессируется.

Наконец, нельзя не отметить и данные, согласно которым отсутствие экспрессии или невысокий уровень в2m у мышей некоторых линий сочетается с дефектом созревания СD4-СD8+Т-лимфоцитов, экспрессирующих TCR и дефектом цитотоксичности Т-лимфоцитов. Из этих данных следует, что экспрессия молекул I класса главного комплекса гистосовместимости играет ключевую роль в положительной селекции Т-клеток, в частности тех из них, которые в период тимического созревания экспрессируют а- и в-цепи TCR.

Несмотря на указанную противоречивость данных, изучение в2m, его исследование при карциноме носоглотки показало достоверное повышение уровня этого белка с различиями на отдельных этапах процесса, при распространении опухоли и метастазах. Повышение уровня в2m наиболее часто наблюдалось при низкодифференцированных формах этой опухоли, однако, по мнению авторов исследований, диагностическая значимость этого маркера низкая.

Приведенные данные, несмотря на их некоторую разноречивость, свидетельствуют о том, что экспрессия в2m в злокачественно трансформированных клетках в значительном количестве случаев ассоциируется с дефектами распознавания и снижением цитотоксичности, что объясняет заслуженный интерес к изучению роли в2m в процессе распознавания опухолевых антигенов.

Весьма вероятно, что дальнейшие исследования в этом направлении могут послужить базой не только для прогнозирования течения опухолевого процесса, но и для подходов к регуляции индукции иммунологического ответа. Схематически структура классических антигенов I класса ГКГ представлена на рис. 4.

Рис. 4. Схематическая структура антигенов гистосовместимости I класса

Стремление к выяснению механизмов снижения экспрессии антигенов I класса ГКГ не ограничивается поисками связи с мутациями гена в2m. В частности, показано, что это может быть обусловлено потерей гетерозиготности (loss of heterozigosity - LOH) на 6p21 хромосоме.

Этот механизм приводит к необратимому снижению уровня HLA-гаплотипа в различных опухолях и, несмотря на недостаточную изученность, может быть серьезным препятствием для терапевтического эффекта при иммунизации опухолевыми антигенами. Уменьшение гетерозиготности было обнаружено в образцах, полученных из опухолей носоглотки, кишечника, меланомы, что позволило авторам на основании большого исследованного материала разделить опухоли на LOH-негативные и LOH-позитивные для выявления больных, которых можно рассматривать как перспективных для иммунотерапии.

Белки-транспортеры

Для реализации процесса распознавания антигены I класса ГКГ в комплексе с опухолевыми пептидами должны быть доставлены на поверхность опухолевой клетки. Транспорт этого комплекса, как правило, может быть осуществлен только при наличии белков-транспортеров - ТАР (transporter antigene proteines).

ТАР представляет собой гетеродимер, относящийся к субсемейству трансмембранных транспортеров, синтезируется в цитозоле, где связан с комплексом, включающим и а-цепи главного комплекса гистосовместимости, опухолевого пептида, в2m и транспортирует этот комплекс в эндоплазматический ретикулум, где и происходит процессинг. В настоящее время известны две субъединицы этого белка - ТАР-1 и ТАР-2.

Значение ТАР-1 и ТАР-2 в процессе распознавания не ограничивается транспортом указанного комплекса, так как наряду с этим они обеспечивают и организацию молекул ГКГ. Регуляция активности белков-транспортеров осуществляется факторами PSF1 и PSF2 (peptide suppy factors).

Молекула ГКГ I класса взаимодействует с белком-транспортером благодаря молекуле, известной как тапазин, которая кодируется геном, связанным с ГКГ. Экспрессия тапазина в ряде случаев может корректировать дефекты распознавания ЦТЛ, что свидетельствует о важной роли этого белка в HLA-l-рестриктированном распознавании.

Образовавшийся в последующем указанный выше тример из цитозоля через аппарат Гольджи транспортируется на поверхность опухолевой клетки и презентирует соответствующие эпитопы рецепторам СD8+Т-лимфоцитов. Рис. 5 иллюстрирует участие транспортных белков в перемещении комплекса антигены главного комплекса гистосовместимости - антигены опухоли.

Рис. 5. Участие транспортных белков в перемещении комплекса антигены ГКГ- антигены опухоли:
ТАР - белки-транспортеры опухолевых пептидов, TCR - рецептор Т-лимфоцитов

В плане общих представлений о функционировании ТАР имеют значение также данные, полученные в последнее время при исследовании клеток меланомы. Из них следует, что появление точечных мутаций в генах, кодирующих антигены I класса ГКГ нарушает транспортную способность ТАР, что может препятствовать распознаванию цитотоксическими лимфоцитами и рассматривается как еще одна причина ускользания опухоли из-под иммунологического контроля.

Эффективность презентации антигенов в комплексе с молекулами I класса ГКГ ЦТЛ зависит не только от наличия экспрессии ТАР, но и от их функциональной активности. Молекулярные механизмы нарушения функциональной активности ТАР изучены недостаточно. Однако в настоящее время уже есть сведения о некоторых механизмах нарушения экспрессии и функциональной активности ТАР.

Предполагается, что такие нарушения могут быть обусловлены транслокацией и точечными мутациями в генах, кодирующих эти белки, что ведет к потере способности клетки презентировать антигены I класса главного комплекса гистосовместимости. Поэтому есть все основания полагать, что дефект этой системы можно считать одним из центральных в изменении экспрессии антигенов I класса ГКГ.

Подтверждением этому служат результаты исследования клеток линии немелкоклеточной карциномы легкого, когда точечные мутации, сочетающиеся с нарушениями функции ТАР, были обнаружены в аденозинтрифосфатсвязывающем участке этого белка. Не исключается также возможность наличия ингибиторов активности ТАР.

Последнее предположение основано на том, что белок простого вируса герпеса ICP47 блокирует траспорт ТАР. В этой связи нельзя исключить и существование других ингибиторов активности ТАР как вирусного, так и другого происхождения.

Следует обратить внимание также на неодинаковую степень значимости экспрессии ТАР в клетках высоко- и низкоиммуногенных опухолей. Так, изучение презентации пептидов вирусиндуцированных опухолей мышей линии С57В1/6 показало, что эффективность презентации пептида слабоиммуногенными опухолями четко зависит от экспрессии ТАР, в то время как выраженной зависимости от презентации пептидов высокоиммуногенными опухолями не прослеживается.

Факт ТАР-независимого распознавания нуждался в объяснении, возможность которого появилась лишь в самое последнее время благодаря работам Т. Fiedler и сотрудников.

Им удалось получить данные, согласно которым в случаях дефекта ТАР презентация опухолевых антигенов с участием молекул CDld остается неизмененной. В связи с этими данными авторы считают возможным рассматривать презентацию с участием CDld как дополнительный механизм распознавания.

Стали известны и молекулярные механизмы снижения функциональной активности ТАР человека и мышей, выявлены также структуры, которые обеспечивают активность этих белков-транспортеров. В частности, при изучении аминокислотной последовательности ТАР было установлено, что наличие глютаминовой кислоты в позиции 263 (Glu-263) обеспечивает их транспортную функцию.

Снижение функциональной активности может быть также связано с нарушением стабильности гена мРНК, ответственного за презентацию антигена, что нередко сочетается и с уменьшением экспрессии антигенов I класса ГКГ.

Изменение функциональной активности транспортных белков может приводить к нарушению процессинга антигенов. Об этом свидетельствует недавно установленный факт, полученный при исследовании карциномы почки; степень выраженности таких дефектов в клетках отдельных линий карциномы почки отличалась большой вариабельностью.

Важно отметить, что частота обнаружения дефектов ТАР в различных опухолях неодинакова. Если они достаточно часто выявляются при меланомах, карциноме почки, то при раке легкого и карциномах кишечника снижение активности ТАР либо не наблюдалось, либо было слабо выраженным.

Данные о неодинаковом уровне повреждений функциональной активности ТАР в различных опухолях представляются важными не только потому, что еще раз иллюстрируют биологические особенности опухолевых клеток, но и ориентируют на поиск механизмов, повреждение которых также может способствовать нарушению представления опухолевых антигенов.

Важная роль экспрессии ТАР и должный уровень их функциональной активности для процесса распознавания опухолевых антигенов делает понятным, почему недостаточность этих транспортных белков очень существенно влияет на индукцию иммунологического ответа на данные антигены.

Уже появились сведения о том, что снижение уровня экспрессии ТАР может быть использовано и для оценки клинических особенностей течения опухолевого процесса, в частности его прогноза. Такие данные, например, были получены при изучении клеток меланомы, когда было отмечено, что прогрессирующее течение меланомы и ускользание ее от распознавания ЦТЛ сочеталось со снижением уровня экспрессии ТАР.

Параллельные исследования ТАР-1, ТАР-2, LMP-2, LMP-7, антигенов I класса ГКГ и в2m показали, что не только изменения ТАР-1, а, возможно, и ТАР-2, могут быть независимыми прогностическими маркерами при росте первичных меланом.

Белки вируса Эпштейна-Барр

Наряду с белками-транспортерами - важными компонентами распознавания большое значение имеет еще одна группа белков вирусного происхождения. Речь идет о белках вируса Эпштейна-Барр - LMP (large multifunctional protease), которые принадлежат к новому классу регуляторов и представляют собой субъединицу 20S протеосомы. В настоящее время известны несколько субъединиц этого белка - LMP-1, LMP-2A, LMP-2B, LMP-7, LMP-10 с различной молекулярной массой; идентифицированы 9 генов, кодирующих эти белки.

Экспрессия белков LMP выявлена в различных опухолях: назофарингальной карциноме, раке желудка и других злокачественных опухолях эпителиального происхождения, лимфогранулематозе, лимфоме Беркитта и др. Имеются наблюдения, что LMP-2 чаще других белков этого семейства, например LMP-7, экспрессируются клетками как первичных опухолей, так и метастазов.

Понимание роли LMP следует из особенностей тех процессов, в которых они участвуют. В этом плане достаточно изучены субъединицы LMP-2A и LMP-2B, которые имеют сходную молекулярную организацию. Белок LMP-2A связан с тирозиновыми киназами семейства src и является для них субстратом, а тирозинфосфорилирование LMP-2A индуцирует процесс адгезии к белку экстрацеллюлярного матрикса - ЕСМ (extra cellular matrix).

Наряду с перечисленными белками, участие которых обязательно практически во всех случаях распознавания, в этом процессе могут принимать участие и другие белки - MECL-1, РА28-а, РА28-в, тапазин и др., которые регулируются генами, сцепленными с генами, контролируюшими презентацию антигена.

Исходя из этого постулируется, что HLA-I-дефицитный фенотип опухоли, например меланомы, связан с уменьшением количества множества компонентов, среди которых прежде всего следует отметить ТАР, LMP, РА28-а или РА28-в, в то время как экспрессия других компонентов, таких, как калретикулин, ER60, белок дисульфидизомераза, калнексин либо вообще не изменена, либо снижена.

Дефекты ТАР и LMP чаще наблюдаются в клетках метастазов, чем первичных опухолей, что может быть обусловлено большей генетической нестабильностью этих клеток. В результате создаются условия для селекции клона опухолевых клеток, способных ускользать от распознавания, рестриктированного молекулами I класса главного комплекса гистосовместимости.

Исследование молекулярных механизмов процесса распознавания не ограничивается пониманием его сущности. Так, при изучении меланомы получены данные, согласно которым определение ТАР и LMP может иметь и клиническое значение.

Результаты параллельного исследования LMP-2, LMP-7, ТАР-1, ТАР-2, антигенов I класса ГКГ и в2m в клетках меланомы различной плотности свидетельствуют о том, что:

1) экспрессия указанных маркеров не коррелировала с плотностью опухоли;
2) уменьшение количества LMP и ТАР во многих случаях сочеталось с ослаблением экспрессии молекул ГКГ;
3) снижение уровня экспрессии ТАР-1 и ТАР-2 коррелировало с наличием метастазов.

Еще одним примером неблагоприятного сочетания снижения уровня экспрессии молекул ГКГ, белков-транспортеров и опухолевых антигенов служат следующие данные. Оказалось, что уменьшение экспрессии антигена меланомы MART-1/Melan-A, ТАР и молекул главного комплекса гистосовместимости I класса в клетках больных меланомой приводило в последующем к летальному исходу; иммунотерапия была неэффективной. Это объясняет, почему в настоящее время предпринимаются попытки использования результатов определения экспрессии белков ТАР и LMP в клинике.

Однако несмотря на бесспорную значимость белков ТАР и LM Р в процессе распознавания, имеются наблюдения, которые иллюстрируют возможность исключений. Как неоднократно отмечалось, снижение экспрессии ТАР, как правило, связано с уменьшением экспрессии антигенов I класса ГКГ.

Наряду с этим известны случаи, когда такой параллелизм отсутствует, что подтверждают результаты изучения клеток двух линий карциномы носоглотки человека. В клетках обеих линий уменьшалась экспрессия LMP-2, ТАР-1, ТАР-2, LMP-7, молекул аллелей HLA-B.

В клетках одной из линий - HSC5, несмотря на выраженное снижение уровня ТАР отмечена экспрессия молекул HLA-A2, что свидетельствует о возможности транспортировки антигенов ГКГ без участия ТАР.

Весьма вероятно, что такая возможность зависит от ряда еще не известных особенностей внутриклеточных процессов, происходящих в той или иной опухолевой клетке. Поэтому существование даже единичных случаев транспортировки комплексов опухолевых пептидов и молекул ГКГ при отсутствии ТАР ставит перед исследователями задачу выяснения, при каких условиях осуществляется распознавание.

Таким образом, можно констатировать, что ТАР и LMP - необходимые компоненты эффективного процесса распознавания опухолевых антигенов. Снижение уровня экспрессии этих белков и их функциональной активности - одна из главных причин ухода опухоли из-под иммунологического контроля. Уменьшение их экспрессии нередко ассоциируется со снижением чувствительности не только к лизису цитотоксическими лимфоцитами, но и к естественным киллерам.

Ключевая роль ТАР и LMP в распознавании обосновывает целесообразность еще одного несомненно перспективного подхода в общей стратегии иммунотерапии - повышение уровня экспрессии указанных белков различными путями: трансфекцией соответствующих генов, действием цитокинов, усиливающих их экспрессию, в частности IFNy и др.

Антигены, рестриктированные молекулами I класса главного комплекса гистосовместимости, могут быть представлены различными путями. Прямая презентация - деградация цитолитических белков с участием протеосом, транспортом пептидов через мембрану эндоплазматического ретикулума и последующей экспрессией комплекса молекула ГКГ - эпитопы антигена опухоли на поверхность опухолевой клетки.

Перекрестная презентация включает внутриклеточный процессинг опухолевых антигенов антигенпрезентирующими клетками. Как известно, прямая презентация, как правило, направлена на представление антигена СD8+Т-лимфоцитов, а перекрестная - СD4+Т-лимфоцитов. При этом показано, что перекрестная презентация необходима и для индукции клеток памяти CD8+, однако остается неясным, способна ли такая презентация влиять на цитотоксичность последних.

Для ответа на этот вопрос были проведены опыты с индукцией прямой и перекрестной презентации при использовании мутантных антигенов I класса ГКГ, не способных осуществлять презентацию даже нормальных антигенов этого класса.

Результаты исследований показали, что первые индуцируют очень слабую цитотоксичность ЦТЛ, а оптимальная индукция цитотоксичности, но не клеток памяти ЦТЛ, осуществляется при прямой презентации антигена опухолевыми клетками.

Антигены локуса G

Как уже указывалось, в структуру антигенов I класса ГКГ наряду с локусами А, В, С входят и другие локусы, в частности G, Е и F, которые, в отличие от антигенов локусов А, В, С, характеризуются ограниченным полиморфизмом и поэтому называются неклассическими молекулами. Они отличаются от классических не только ограниченным полиморфизмом, но и особенностями транскрипции, экспрессии и иммунологическими функциями.

Антигены локуса G (не принимающие участия в классическом распознавании) экспрессируются трофобластами, на поверхности которых обычно отсутствуют антигены других локусов главного комплекса гистосовместимости. Физиологическая роль HLA-G в этих случаях заключается в ограничении роста клеток, включая трофобласты, благодаря чему эти антигены играют важную роль в установлении толерантности плода к иммунологической системе матери.

Интерес к выявлению антигенов локуса G на опухолевых клетках возник сравнительно недавно и большой вклад в понимание значения экспрессии HLA-G внесли P. Paul и сотрудники. Стало известно, что HLA-G может находиться в мембранносвязанной и растворимой формах, что определяет наличие его различных изоформ: HLA-G1, HLA-G2, HLA-G3, HLA-G4 - изоформы, связанные с мембраной, HLA-G5, HLA-G6, HLA-G7 - растворимые изоформы; некоторые из них обнаруживаются как в супернатантах культивируемых клеток, так и в различных жидкостях организма.

Естественно, что сравнительная новизна этого вопроса оставляет неясными многие детали, касающиеся оценки значения экспрессии антигенов локуса G. Тем не менее, несмотря на некоторую неоднозначность такой оценки, полученные результаты позволяют достаточно определенно установить важность экспрессии молекул HLA-G опухолевыми клетками и могут быть использованы для понимания процессов лизиса цитотоксическими клетками.

Последнее объясняется, в основном, тем, что взаимодействие с HLA-G приводит к ингибиции лизиса опухолевых клеток, формированию толерантности, что можно рассматривать как благоприятные условия для ухода опухоли из-под иммунологического контроля. Возможный уход от лизиса опухолевых клеток, которые экспрессируют HLA-G, очевидно, связан с ингибицией рецепторов, ответственных за цитотоксичность.

В последнее время стали известны несколько типов таких ингибиторных рецепторов, впервые один из них был описан в начале 90-х годов. Более подробные сведения об ингибиторных рецепторах будут изложены ниже.

Стало известно, что ингибиторные рецепторы взаимодействуют с молекулами HLA-G и таким образом способствуют уходу опухоли из-под иммунологического контроля. Возможность этого усиливается и тем обстоятельством, что ингибиторные рецепторы экспрессируются на различных цитотоксических лимфоцитах: Т-лимфоцитах, естественных киллерах и естественных киллерных Т-лимфоцитах.

О неоднозначности трактовок значения экспрессии антигенов HLA-G для процесса распознавания свидетельствуют также результаты изучения значительного количества образцов различных опухолевых тканей и клеток многих опухолевых линий с целью выявления экспрессии антигенов А, В, С, а также G и его изоформы - G1.

Результаты этих исследований показали, что в небольшом числе случаев наблюдается транскрипция мРНК антигенов локуса G при отсутствии экспрессии его изоформы - G1. Итогом этих исследований было заключение, что антигены HLA-G, и в частности его изоформа G1, либо не играют роли в осуществлении ингибиторного сигнала киллерных клеток, либо эта роль ничтожно мала.

К аналогичным выводам при изучении экспрессии HLA-G клетками меланомы пришли и другие исследователи. Было установлено, что клетки меланомы экспрессировали этот антиген только de novo, что дало основание рассматривать экспрессию локуса HLA-G на клетках меланомы не как закономерную. Эти же исследователи показали, что IFNy не влияет на экспрессию антигенов HLA-G и поэтому терапия данным цитокином не способствует уходу опухоли от лизиса.

Несмотря на то, что авторы указанных исследований не дают окончательной оценки значения экспрессии HLA-G, они не исключают, что экспрессия этих антигенов может препятствовать развитию тех проявлений противоопухолевого иммунитета, которые способствуют опухолевой прогрессии.

Такое заключение было сделано при исследовании клеток меланомы, на которых был установлен высокий уровень сплайсинга HLA-G-транскрипции, сочетающийся с прогрессированием опухолевого роста.

Молекулы HLA-G могут экспрессироваться на активированных макрофагах и дендритных клетках, инфильтрирующих карциному легкого, а также легочную ткань при других патологических процессах.

Предполагается, что экспрессия HLA-G этими клетками может препятствовать презентации антигена и благоприятна для прогрессии как злокачественного роста, так и воспалительных процессов.

Некоторые авторы склонны рассматривать экспрессию HLA-G как фактор ускользания опухоли из-под иммунологического контроля даже в тех случаях, когда проведенные исследования не дают прямых доказательств для такого заключения. Например, при исследовании клеток (свежевыделенных и клеток различных линий) гепатомы, меланомы, карцином не выявлено экспрессии антигенов HLA-G.

Отмечено также, что опухоли не были инфильтрированы естественными киллерами и лизис опухолевых клеток не наблюдался. Тем не менее авторы не исключают возможной роли антигенов ГКГ локуса HLA-G в процессе ускользания опухоли от иммунологического контроля. Установлено, что HLA-G-молекулы в большем количестве случаев экспрессируются макрофагами и ДК, инфильтрирующими карциному легкого, чем при незлокачественных заболеваниях.

По мере изучения роли экспрессии HLA-G сомнения относительно ее значения уменьшались, и в настоящее время есть основания считать, что экспрессия HLA-G может:

1) быть дополнительным механизмом ускользания опухоли от иммунологического контроля;
2) вызывать иммунологическую толерантность;
3) ингибировать цитотоксичность киллерных клеток.

Если же учесть, что HLA-G может ингибировать лизис различными киллерными клетками, то спектр возможных негативных влияний экспрессии этих молекул значительно расширяется.

К неклассическим антигенам системы ГКГ относятся и молекулы локуса Е - HLA-E. Эти молекулы характеризуются ограниченным полиморфизмом и с высокой специфичностью связывают пептид 1а, который происходит из полиморфных классических молекул А, В, С и стабилизирует белки ГКГ, способствуя их продвижению к клеточной мембране.

Исследование кристаллической структуры HLA-E показало, что он обладает способностью связываться с пептидами la HLA-1 при участии белков-транспортеров (ТАР-зависимым путем), может взаимодействовать с рецепторами естественных киллеров, ингибируя их лизис. Специфичность связывания молекул локуса Е с 1а определяется внутренними свойствами молекулы HLA-E.

Подобно молекулам антигена HLA-G, молекулы антигенов HLA-E также выявляются на трофобластах, тормозят активность естественных киллеров и рассматриваются как компонент защиты от распознавания материнскими цитотоксическими лимфоцитами; при определенных условиях антигены HLA-E могут активировать естественные киллеры.

Если в эндоплазматическом ретикулуме нет основного пептида, то молекулы локуса Е теряют стабильность и деградируют еще до достижения поверхности клетки. Если в клетках происходят изменения (в результате попадания инфекции, злокачественной трансформации), снижается экспрессия А, В, С или ингибируется активность ТАР, молекулы локуса Е также могут не достигать поверхности.

Молекулярные механизмы определения функции антигенов локуса Е подлежат дальнейшему изучению. Однако при наличии ряда невыясненных вопросов есть данные о строгой зависимости между экспрессией антигенов локуса Е и ко-экспрессией в2m.

Как отмечалось, описан еще один локус молекул антигенов I класса главного комплекса гистосовместимости - локус F. Информация об этом локусе очень ограничена, а сравнительное исследование экспрессии антигенов локуса F у обезьян и человека показало, что он выявляется только у человека. Данных о роли молекул локуса F в распознавании опухолевых антигенов нет.

Заканчивая изложение данных о классических и неклассических молекулах, нельзя обойти вниманием и недавно полученные факты, что растворимые формы как классических, так и неклассических молекул, в частности HLA-G, могут индуцировать апоптоз активированных СD8+Т-лимфоцитов.

Изучение этой апоптозиндуцирующей способности в отношении активированных СD8+Т-лимфоцитов показало, что их связывание с растворимыми формами как классических, так и неклассических антигенов приводит к усилению Fas/FasL-взаимодействия, секреции растворимой формы FasL СD8+Т-лимфоцитами, что сопровождается ингибицией цитотоксичности этих клеток.

Авторы предполагают, что растворимые формы указанных антигенов выполняют иммунорегуляторную роль в различных условиях, включая и ряд заболеваний, который характеризуется активацией клеток системы иммунитета и повышением уровня sHLA-A, sHLA-B, sHLA-C, sHLA-G в сыворотке крови.

Для понимания значения экспрессии антигенов I класса ГКГ важен факт, согласно которому уровень экспрессии антигенов ГКГ по-разному влияет на индукцию цитотоксичности различных киллерных клеток. Так, для оптимального лизиса опухолевых клеток ЦТЛ необходим высокий уровень антигенов I класса ГКГ, в то время как эффективный лизис другими киллерными клетками, в частности естественными киллерами, может осуществляться и при низком уровне указанных антигенов главного комплекса гистосовместимости, что показано в опытах с аденокарциномой кишечника мышей.

Изменения экспрессии антигенов ГКГ

Изменения экспрессии антигенов ГКГ (преимущественно снижение) выявлены при многих предопухолевых состояниях, что особенно отчетливо проявляется у антигенов I класса ГКГ. Причины этого снижения могут быть различны: мутации соответствующих генов, контролирующих экспрессию антигенов I класса ГКГ, нарушение регуляции презентации антигенов с участием антигенов I класса ГКГ, ингибиция гликолизирования или транспорта молекул I класса главного комплекса гистосовместимости, мутации в ТАР-генах, мутации или перераспределение в в2m, изменение в структуре хроматина антигенов I класса ГКГ, экспрессия онкогенов и снижение уровня экспрессии молекул ГКГ под влиянием вирусов и др.

Достаточное количество данных показывает, что снижение уровня экспрессии антигенов I класса ГКГ часто наблюдается при таких предопухолевых патологиях, какдисплазии, кандиломы, папилломы. Однако это наблюдается не при всех предопухолевых состояниях. Например, при кондиломах, раке шейки матки, молочной железы, гортани и наличии соответствующих генетических и морфологических изменений экспрессия антигенов главного комплекса гистосовместимости I класса не нарушена.

Более того, в некоторых случаях, например, при аденомах кишечника, которые, как известно, характеризуются аккумуляцией таких онкогенов, как k-ras, экспрессия антигенов гистосовместимости не изменена. Наличие экспрессии антигенов I класса ГКГ во многих случаях сочетается с благоприятным прогнозом, например при раке молочной железы, гортани и др.

Различные дисплазии, которые сопровождаются снижением экспрессии антигенов I класса ГКГ, в частности с локализацией в шейке матки, органах дыхательного и желудочного тракта, нередко сочетаются с уменьшением экспрессии адгезивных молекул, важных для межклеточных взаимодействий при формировании противоопухолевого иммунитета.

Общее представление о динамике экспрессии антигенов I класса ГКГ на нормальных клетках, при предопухолевых состояниях, а также злокачественно трансформированных клетках различных органов дает схема 1.

Схема 1. Экспрессия антигенов I класса главного комплекса гистосовместимости в динамике формирования злокачественного фенотипа

Уровень экспрессии антигенов ГКГ I класса снижается значительнее по мере развития опухолевого процесса, о чем свидетельствуют многие наблюдения. Нередко уменьшение количества этих антигенов ассоциируется с ускользанием опухоли из-под иммунологического контроля, ранним метастазированием, дессиминацией процесса, что отмечено при меланомах, раке носоглотки, кишечника.

Это объясняет, почему во многих случаях наблюдается параллелизм между нарушениями в генах, кодирующих экспрессию антигенов ГКГ, особенностями течения опухолевого процесса и эффективностью иммунотерапии, точкой приложения которой являются Т-лимфоциты. Такое заключение подтверждают наблюдения, согласно которым увеличение частоты нарушения экспрессии антигенов I класса ГКГ может сочетаться либо с отсутствием эффекта иммунотерапии, либо быстрым рецидиви-рованием заболевания.

Эти наблюдения свидетельствуют о возможности того, что в основе усиления и распространения опухоли лежит селекция опухолевых клеток, которые приобретают способность ускользать от иммунологического распознавания в связи с нарушениями экспрессии антигенов главного комплекса гистосовместимости.

Различный характер уменьшения экспрессии антигенов отдельных локусов ГКГ I класса демонстрируют исследования, проведенные с клетками инвазивного рака прямой кишки. Исследования показали, во-первых, общую высокую частоту снижения экспрессии этих антигенов (до 40 %) и высокую частоту их повреждения (до 73 %), во-вторых, выявлены локус-специфические различия в повреждении: HLA-А и HLA-B - соответственно в 9 и 8 %, параллельное повреждение HLA-A и HLA-B - в 2 % и не отмечено изменений в экспрессии HLA-C-локуса.

Высокую частоту нарушения экспрессии антигенов I класса ГКГ при инвазивном раке прямой кишки авторы рассматривают как благоприятное условие для ускользания опухоли из-под иммунологического контроля.

Снижение уровня антигенов I класса ГКГ может быть различным - полным, локусспецифическим или аллелеспецифическим. Обнаружено, что во многих случаях уменьшение экспрессии антигенов I класса связано с формированием резистентности опухолевых клеток к лизису киллерными клетками.

Несмотря на то, что снижение уровня экспрессии антигенов I класса главного комплекса гистосовместимости опухолевыми клетками различного гистогенеза и локализации наблюдается в подавляющем большинстве случаев, возможны и исключения - экспрессия не уменьшается, а в отдельных случаях уровень экспрессии повышается.

Тем не менее обращает на себя внимание такой важный факт: в ряде случаев при отсутствии изменений в экспрессии молекул антигенов ГКГ либо даже при ее усилении противоопухолевая иммунологическая защита не формируется.

Такая нестандартная ситуация вызывает естественный вопрос: почему при незначительном снижении уровня экспрессии антигенов ГКГ, отсутствии изменений и даже усилении экспрессии противоопухолевый иммунологический ответ все-таки не развивается?

Причины этого могут быть различны и будут рассмотрены в последующих разделах. Однако очень важно иметь в виду, что отсутствие формирования противоопухолевого иммунитета еще не означает, что процесс распознавания не произошел. К сожалению, есть убедительные доказательства того, что в некоторых случаях процесс распознавания приводит к индукции другой формы иммунологического ответа - толерантности.

При том что, как правило, для представления антигенов опухоли необходимы экспрессия антигенов ГКГ и процессинг опухолевых антигенов имеются наблюдения, согласно которым ослабление процессинга и экспрессии антигенов I класса главного комплекса гистосовместимости не всегда служит препятствием для лизиса опухолевых клеток соответствующими лимфоцитами.

Такие данные получены при исследовании клеток нейробластомы с очень незначительным уровнем экспрессии антигенов I класса ГКГ. Однако даже этого уровня оказалось достаточно для распознавания при условии, что опухолевые клетки были инфицированы вирусом гриппа.

Такая чувствительность клеток нейробластомы к действию киллерных лимфоцитов позволяет характеризовать ее как опухоль, чувствительную к иммунотерапии. При всем интересе к этим данным возникают вопросы, на которые сегодня еще нет ответов.

Например, можно ли проводить параллель между такими условиями лизиса опухолевых клеток и возможностью лизиса неинфицированных опухолевых клеток со сниженной экспрессией антигенов I класса ГКГ? Можно ли определить минимальный порог экспрессии антигенов ГКГ, который вызывает индукцию иммунологического ответа?

При исследовании частоты изменения экспрессии антигенов различных локусов главного комплекса гистосовместимости I класса показано, что наиболее часто наблюдается уменьшение количества молекул HLA-A, а затем HLA-B; реже имеет место параллельное снижение экспрессии антигенов двух или трех локусов.

Обобщая результаты изучения экспрессии антигенов I класса ГКГ с учетом их клинического значения представляется возможным отметить следующее:

1. Существует достоверная отрицательная корреляция между снижением экспрессии антигенов I класса ГКГ и опухолевой прогрессией при многих опухолях - первичной карциноме молочной железы, раке кишечника, шейки матки, ротовой полости и гортани, мочевого пузыря, меланоме.

При этой выраженной общей закономерности известны единичные исключения, которые проявляются не только в усилении экспрессии антигенов I класса ГКГ, но даже в появлении этих антигенов на тех клетках, которые до этого их не экспрессировали, что наблюдалось при некоторых опухолях мышечной ткани, в частности при рабдомиосаркоме.

2. Резкое снижение уровня экспрессии антигенов I класса часто совпадает с ранним метастазированием, что особенно характерно для клеток меланомы, у которых, как правило, наблюдается выраженный дефицит экспрессии антигенов I класса главного комплекса гистосовместимости.

3. Существует корреляция между степенью дифференцировки опухолевых клеток и уровнем экспрессии антигенов I класса ГКГ - степень дифференцировки уменьшается по мере снижения уровня экспрессии.

Эти данные подтверждены при параллельном изучении экспрессии различных локусов ГКГ и данных гистологических исследований, которые показали, что наиболее слабая экспрессия антигенов I класса ГКГ сочеталась с низкой дифференцировкой опухолевых клеток, их выраженной инвазивностью и большой метастатической активностью, что особенно отчетливо проявилось при изучении клеток рака носоглотки.

4. Интенсивность снижения экспрессии антигенов I класса главного комплекса гистосовместимости варьирует в зависимости от локализации опухоли и исходного уровня экспрессии этих антигенов: клетки скелетных мышц и слизистой оболочки желудка могут быть отнесены к клеткам, слабо экспрессирующим антигены I класса ГКГ, а клетки центральной нервной системы практически их не экспрессируют.

5. Нередко снижение уровня экспрессии антигенов ГКГ ассоциируется со слабой иммуногенностью опухолевых клеток.

6. При многих опухолях человека, особенно при меланоме, уровень экспрессии ТАР-1 и ТАР-2 уменьшался также LMP, что обусловлено либо их структурными повреждениями, либо дисрегуляцией и ассоциируется с быстрым метастазированием.

7. Снижение уровня экспрессии антигенов главного комплекса гистосовместимости с полным основанием считают одной из важнейших причин ускользания опухоли из-под иммунологического контроля.

8. Принципиально важна необходимость учета особенностей экспрессии антигенов I класса ГКГ до начала иммунотерапии , что, по мнению многих авторов, может существенно предопределить ее эффективность, в частности вакцинации опухолевыми пептидами.

Бережная Н.М., Чехун В.Ф.

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

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

I класс HLA

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

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

Структура

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

Синтез

Молекулы HLA I класса синтезируются на гранулярном эндоплазма-тическом ретикулуме.

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

II класс HLA

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

Структура

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

Синтез

Молекулы HLA II класса синтезируются на гранулярном эндоплазма-тическом ретикулуме.

Молекулы HLA II синтезируются в комплексе с так называемой инвариант-ной цепью, которая образует «временный пептид» (без пептида любая молеку-ла гистосовместимости нежизнеспособна). В дальнейшем образованный ком-плекс поступает в лизосомы, где разрушается гидролитическими ферментами, а сформированные мономеры используются для повторного синтеза HLA II. Так происходит до тех пор, пока антигенпрезентирующая клетка (АПК) не за-хватит антиген. В таком случае образуется фаголизосома и именно сюда пос-тупает комплекс HLA II — временный пептид. Под влиянием активированных белков DM временный пептид оставляет молекулу гистосовместимости, а на его место загружается иммуногенный пептид, образованный путем процес-синга захваченного антигена. В дальнейшем фрагменты разрушенного антиге-на удаляются из клетки путем экзоцитоза. При этом мембрана экзоцитарной вакуоли, в которую встроены комплексы HLA II — иммуногенный пептид, сливается с цитолеммой и указанные комплексы оказываются на поверхности клетки. В таком состоянии АПК готова к осуществлению антигенной презен-тации. Материал с сайта

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