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.
На цитоплазмените мембрани на почти всички клетки на макроорганизма се намират антигени на хистосъвместимост. Повечето от тях се отнасят към систематаглавна комкомплекс за хистосъвместимост, или МНС(съкр. от англ. Основен Хистосъвместимост Комплекс).
Антигените на хистосъвместимостта играят ключова роля в осъществяването на специфични разпознаване „приятел или враг“.И индукция на придобит имунен отговор.Те определят съвместимостта на органи и тъкани по време на трансплантация в рамките на един и същи вид, генетично ограничаване на имунния отговор и други ефекти.
Голяма заслуга в изучаването на MNS като феномен на биологичния свят принадлежи на J. Dosset, P. Dougherty, P. Gorer, G. Snell, R. Zinkernagel, R. V. Петров, които станаха основатели имуногенетика.
MHC е открит за първи път през 60-те години на 20 век. в експерименти върху генетично чисти (инбредни) линии на мишки при опит за междулинейна трансплантация на туморни тъкани (P. Gorer, G. Snell). При мишки този комплекс е наречен H-2 и е картографиран към хромозома 17.
При хората MHC е описан малко по-късно в трудовете на J. Dosset. Той беше определен като HLA (съкр. от англ.Човек левкоцит Антиген ), тъй като е свързан с левкоцитите.
БиосинтезаHLAопределени от гените, локализиран в няколко локуса на късото рамо на хромозома 6.
MHC има сложна структура и висок полиморфизъм. По химическа природа антигените на хистосъвместимостта са гликопротеини, тясно свързан с цитоплазматаматична клетъчна мембрана. Отделните им фрагменти имат структурна хомология с имуноглобулинови молекули и следователно принадлежат към същото суперсемейство.
Разграничете два основни класа МНС молекули.
Конвенционално се приема, че MHC клас I индуцира предимно клетъчен имунен отговор.
MHC клас II - хуморален.
Основните класове комбинират много структурно подобни антигени, които са кодирани от много алелни гени. В този случай не повече от два вида продукти от всеки MHC ген могат да бъдат експресирани върху клетките на индивида, което е важно за поддържане на хетерогенността на популацията и оцеляването както на индивида, така и на цялата популация като цяло.
МНСазклассе състои от две нековалентно свързани полипептидни вериги с различно молекулно тегло: тежка алфа верига и лека бета верига. Алфа веригата има извънклетъчна област с доменна структура (al-, a2- и a3-домени), трансмембранна и цитоплазмена. Бета веригата е бета-2 микроглобулин, който се прилепва към а3 домейна след експресия на алфа веригата върху цитоплазмената мембрана на клетката.
Алфа веригата има висок сорбционен капацитет за пептиди. Това свойство се определя от al- и a2-домените, които образуват така наречената „пропаст на Bjorkman“ - хиперпроменлива област, отговорна за сорбцията и представянето на антигенни молекули. „Пропастта на Björkman“ на MHC клас I съдържа нанопептид, който в тази форма лесно се открива от специфични антитела.
Протича процесът на образуване на МНС клас I-антигенен комплекс вътреклетъчно непрекъснато.
Включва всякаквиендогенно синтезирани пептиди,включително вирусни. Комплексът първоначално се сглобява в ендоплазмения ретикулум, където с помощта на специален протеин, протеазоми,пептидите се прехвърлят от цитоплазмата. Пептидът, включен в комплекса, придава структурна стабилност на MHC клас I. При липсата му се изпълнява функцията на стабилизатор придружител(калнексин).
MHC клас I се характеризира с висока скорост на биосинтеза - процесът завършва за 6 часа.
Този комплекс се изразяватпрактически на повърхността всички клеткис изключение на червените кръвни клетки (в липсват безядрени клеткиказвабиосинтеза) и вилозни трофобластни клетки („предотвратяване“ на отхвърляне на плода). Плътността на МНС клас I достига 7000 молекули на клетка, като те покриват около 1% от нейната повърхност. Експресията на молекулите се засилва значително от цитокини, като интерферон-γ.
В момента има повече от 200 различни варианта на класа HLAI при хората. Те са кодирани от гени, картографирани към три основни подблока на хромозома 6 и се наследяват и експресират независимо: HLA-A, HLA-B и HLA-C. Локус А обединява повече от 60 варианта, B - 130, а C - около 40.
Типизирането на индивида според HLA клас I се извършва върху лимфоцити с помощта на серологични методи - в реакция на микролимфоцитолиза със специфични серуми. За диагностика се използват поликлонални специфични антитела, открити в кръвния серум на многораждали жени, пациенти, които са получили масивна кръвопреливане, както и моноклонални.
Като се вземе предвид независимото наследяване на сублокусни гени, в популацията се образуват безкраен брой неповтарящи се комбинации от класа HLAI. Следователно всеки човек е строго уникален по отношение на техния набор от антигени на хистосъвместимост, с изключение само на еднояйчните близнаци, които са абсолютно сходни по своя набор от гени.
Основни биолозиична роля HLAазкласе, че те определят биологичен индивидност („биологичен паспорт“)и са "самостоятелни" маркери за имунокомпетентни клетки. Инфекцията на клетка с вирус или мутация променя структуратаХЛАИклас. Съдържащичужди или модифицирани пептиди MHC молекулаазклас има нетипичендадена структура на организма и е сигнал за активиране на Т-килърите (CO8 + -лим-фоцити). Клетки, които се различават поазклас,унищожени като извънземни.
MNS 1 –за улесняване на разпознаването на вътреклетъчна инфекция.
В структурата и функцията на МНСIIклас има редица фундаментални разлики.
Първо, те имат по-сложна структура. Комплексът се образува от две нековалентно свързани полипептидни вериги (алфа верига и бета верига), имащи подобна доменна структура. Алфа веригата има една глобуларна област, а бета веригата има две. И двете вериги, като трансмембранни пептиди, се състоят от три участъка - извънклетъчен, трансмембранен и цитоплазмен.
Второ, „пропастта на Björkman“ в клас II MHC се формира едновременно от двете вериги. Той побира по-голям олигопептид (12-25 аминокиселинни остатъци), като последният е напълно „скрит“ в тази празнина и в това състояние не се открива от специфични антитела.
Трето, клас II MHC включва пептид, уловен от извънклетъчната средачрез ендоцитоза,и не се синтезира от самата клетка.
четвърто, МНСIIекспресен класлежи на повърхността на ограничен бройклетки: дендритни, В-лимфоцити, Т-хелперни клетки, активирани макрофаги, мастоцити, епителни и ендотелни клетки. Откриването на MHC клас II върху атипични клетки понастоящем се счита за имунопатология.
Биосинтезата на МНС клас II се извършва в ендоплазмения ретикулум, полученият димерен комплекс след това се интегрира в цитоплазмената мембрана. Преди пептидът да бъде включен в него, комплексът се стабилизира от шаперон (калнексин). МНС клас II се експресира върху клетъчната мембрана в рамките на един час след ендоцитоза на антигена. Експресията на комплекса може да бъде усилена от γ-интерферон и намалена от простагландин E g
Според наличните данни човешкият организъм се характеризира с изключително висок полиморфизъм на HLA клас II, който до голяма степен се определя от структурните особености на бета веригата. Комплексът включва продукти от три основни локуса: HLA DR, DQ и DP. В същото време локусът DR обединява около 300 алелни форми, DQ - около 400 и DP - около 500.
Наличието и типът на антигени на хистосъвместимост от клас II се определят при серологични (микролимфоцитотоксичен тест) и клетъчни имунни реакции (смесена култура от лимфоцити или MCL). Серологичното типизиране на MHC клас II се извършва върху В-лимфоцити, като се използват специфични антитела, открити в кръвния серум на многораждали жени, пациенти, които са получили масивна кръвопреливане, а също и синтезирани чрез методи на генно инженерство. Тестването в SCL дава възможност да се идентифицират незначителни компоненти на MHC клас II, които не се откриват серологично. Напоследък все по-често се използва PCR.
Биологична роля на МНСIIкласа е изключително голям. Всъщност този комплекс участва в индукция на придобитотолунен отговор.Фрагменти от антигенната молекула се експресират върху цитоплазмената мембрана на специална група клетки, т.нар. антиген представящи клетки (APC). Това е още по-тесен кръг сред клетките, способни да синтезират МНС клас II. Дендритната клетка се счита за най-активната APC, следвана от В лимфоцита и макрофага.
Антигените на хистосъвместимостта са гликопротеини, които съществуват на повърхността на всички клетки. Първоначално идентифицирани като основните таргетни антигени в реакциите на трансплантация. Трансплантацията на тъкан от възрастен донор на индивид от същия вид (алотрансплантация) или различен вид (ксенотрансплантация) обикновено води до нейното отхвърляне. Експерименти върху трансплантация на кожа между различни видове мишки показаха, че отхвърлянето на трансплантанта се причинява от имунна реакция към чужди антигени, разположени на повърхността на неговите клетки. По-късно беше показано, че Т клетките участват в тези реакции. Реакциите са насочени срещу генетично „чужди“ варианти на гликопротеини на клетъчната повърхност, наречени молекули на хистосъвместимост (т.е. тъканна съвместимост).
Основните молекули на хистосъвместимостта са семейство гликопротеини, кодирани от гени, които изграждат основен комплекс на хистосъвместимост (МНС - основен комплекс на хистосъвместимост). В рамките на МНС са локализирани гени, които контролират основните трансплантационни антигени и гени, които определят интензивността на имунния отговор към определен антиген – т.нар. Ir гени (имунен отговор). MHC молекулите присъстват на повърхността на клетките на всички висши гръбначни животни. Те са открити за първи път при мишки и са наречени H2 антигени ( хистосъвместимост-2). При хората те се наричат HLA(левкоцити, свързани с човешки левкоцити), тъй като първоначално са били открити върху левкоцити.
Има два основни класа МНС молекули, всяка от които е колекция от гликопротеини на клетъчната повърхност. Молекули MHC клас Iекспресирани върху почти всички клетки, молекули клас II- върху клетки, участващи в имунния отговор (лимфоцити, макрофаги). Молекулите от клас I се разпознават от цитотоксичните Т клетки (клетки убийци), които трябва да взаимодействат с всяка клетка в тялото, която е заразена от вируса, докато молекулите от клас II се разпознават от помощните Т клетки (Tx), които взаимодействат главно с други клетки участващи в имунните отговори, като В-лимфоцити и макрофаги (антиген-представящи клетки).
Според клонова селективна теория на имунитета, в тялото има множество групи (клонинги) от лимфоцити, които са генетично програмирани да реагират на един или повече антигени. Следователно всеки специфичен антиген има селективен ефект, като стимулира само тези лимфоцити, които имат афинитет към неговите повърхностни детерминанти.
При първата среща с антигена (т.нар първичен отговор) лимфоцитите се стимулират и претърпяват трансформация в бластни форми, които са способни на пролиферация и диференциация в имуноцити. В резултат на пролиферацията се увеличава броят на лимфоцитите на съответния клон, който "разпознава" антигена. Диференциацията води до появата на два вида клетки - ефектори клетки памет. Ефекторните клетки са пряко включени в елиминирането или неутрализирането на чужд материал. Ефекторните клетки включват активирани лимфоцити и плазмени клетки. Клетките на паметта са лимфоцити, които се връщат в неактивно състояние, но носят информация (памет) за среща с определен антиген. Когато този антиген се въведе отново, те са в състояние да осигурят бърз имунен отговор с по-голяма интензивност (т.нар. вторичен отговор) поради повишена пролиферация на лимфоцити и образуване на имуноцити.
В зависимост от механизма на разрушаване на антигена се прави разлика между клетъчен имунитет и хуморален имунитет.
При клетъчен имунитетефекторните клетки са цитотоксични Т-лимфоцити или лимфоцити-убийци. Те участват пряко в унищожаването на чужди клетки на други органи или патологични собствени (например туморни) клетки и отделят литични вещества. Тази реакция е в основата на отхвърлянето на чужди тъкани по време на трансплантация или когато кожата е изложена на химически (сенсибилизиращи) вещества, които причиняват свръхчувствителност (т.нар. свръхчувствителност от забавен тип) и други реакции.
При хуморален имунитетефекторните клетки са плазмени клетки, които синтезират и освобождават антитела в кръвта.
Някои термини от практическата медицина:
· агамаглобулинемия(агамаглобулинемия; а- + гамаглобулини + гръцки. хаймакръв; синоним: хипогамаглобулинемия, синдром на дефицит на антитела) е общото наименование на група заболявания, характеризиращи се с липса или рязко намаляване на нивото на имуноглобулините в кръвния серум;
· автоантигени(авто-+ антигени) - собствените нормални антигени на организма, както и антигени, които възникват под въздействието на различни биологични и физикохимични фактори, по отношение на които се образуват автоантитела;
· автоимунна реакция-- имунен отговор на организма към автоантигени;
· алергия (алергия; Гръцки allosдруг, различен + ергондействие) - състояние на променена реактивност на тялото под формата на повишена чувствителност към многократно излагане на каквито и да било вещества или компоненти на собствените му тъкани; Алергията се основава на имунен отговор, който причинява увреждане на тъканите;
· активен имунитетимунитет в резултат на имунния отговор на организма към въвеждането на антиген;
· Основните клетки, осъществяващи имунните реакции, са Т- и В-лимфоцитите (и техните производни – плазмоцитите), макрофагите, както и редица взаимодействащи с тях клетки (мастоцити, еозинофили и др.).
Лимфоцити
· Популацията от лимфоцити е функционално хетерогенна. Има три основни вида лимфоцити: Т лимфоцити, В лимфоцитии т.нар нулалимфоцити (0-клетки). Лимфоцитите се развиват от недиференцирани лимфоидни предшественици на костния мозък и при диференциране получават функционални и морфологични характеристики (наличие на маркери, повърхностни рецептори), идентифицирани чрез имунологични методи. 0-лимфоцитите (нулеви) са лишени от повърхностни маркери и се считат за резервна популация от недиференцирани лимфоцити.
· Т лимфоцити- най-многобройната популация от лимфоцити, съставляваща 70-90% от лимфоцитите в кръвта. Те се диференцират в тимусната жлеза - тимус (откъдето идва и името им), навлизат в кръвта и лимфата и заселват Т-зоните в периферните органи на имунната система - лимфни възли (дълбока част на кората), далак (периартериални обвивки на лимф. нодули), в единични и множество фоликули на различни органи, в които под въздействието на антигени се образуват Т-имуноцити (ефектор) и Т-клетки на паметта. Т-лимфоцитите се характеризират с наличието на специални рецептори върху плазмалемата, които са способни специфично да разпознават и свързват антигени. Тези рецептори са продукти на гени за имунен отговор. Т-лимфоцитите осигуряват клетъченимунитет, участват в регулирането на хуморалния имунитет, произвеждат цитокини под влияние на антигени.
· В популацията на Т-лимфоцитите се разграничават няколко функционални групи клетки: цитотоксични лимфоцити (ТС) или Т клетки убийци(Tk), Т помощни клетки(Tx), Т-супресори(Tch). Tcs участват в реакциите на клетъчния имунитет, осигурявайки унищожаването (лизиране) на чужди клетки и собствени променени клетки (например туморни клетки). Рецепторите им позволяват да разпознават протеини на вируси и туморни клетки на тяхната повърхност. В този случай активирането на ТК (убийци) става под влияние антигени на хистосъвместимостна повърхността на чужди клетки.
· Освен това Т-лимфоцитите участват в регулацията на хуморалния имунитет с помощта на Tx и Tc. Tx стимулират диференциацията на В-лимфоцитите, образуването на плазмени клетки от тях и производството на имуноглобулини (Ig). Tx имат повърхностни рецептори, които се свързват с протеини на плазмалемата на B клетките и макрофагите, стимулирайки Tx и макрофагите да пролиферират, да произвеждат интерлевкини (пептидни хормони) и B клетки да произвеждат антитела.
· По този начин основната функция на Tx е разпознаването на чужди антигени (представени от макрофаги), секрецията на интерлевкини, които стимулират В-лимфоцитите и други клетки да участват в имунните реакции.
· Намаляването на броя на Tx в кръвта води до отслабване на защитните реакции на организма (тези индивиди са по-податливи на инфекции). Беше отбелязано рязко намаляване на броя на Tx при лица, заразени с вируса на СПИН.
· Т са способни да инхибират активността на Тх, В-лимфоцитите и плазмените клетки. Те участват в алергични реакции и реакции на свръхчувствителност. Tc потискат диференциацията на В-лимфоцитите.
· Една от основните функции на Т-лимфоцитите е производството цитокини, които имат стимулиращ или инхибиращ ефект върху клетките, участващи в имунния отговор (хемотактични фактори, макрофагиален инхибиторен фактор - MIF, неспецифични цитотоксични вещества и др.).
· Естествени убийци. Сред лимфоцитите в кръвта, в допълнение към гореописаните ТС, които изпълняват функцията на убийци, има така наречените естествени убийци (NK, Н.К.), които също участват в клетъчния имунитет. Те образуват първата линия на защита срещу чужди клетки и действат незабавно, като бързо унищожават клетките. НК в собственото си тяло унищожават туморни клетки и клетки, заразени с вирус. ТС образуват втора линия на защита, тъй като тяхното развитие от неактивни Т лимфоцити отнема време, така че те влизат в действие по-късно от НК. NK са големи лимфоцити с диаметър 12-15 микрона, имат лобулирано ядро и азурофилни гранули (лизозоми) в цитоплазмата.
· Развитие на Т- и В-лимфоцити
· Предшественикът на всички клетки на имунната система е хемопоетичната стволова клетка (HSC). HSCs са локализирани в ембрионалния период в жълтъчната торбичка, черния дроб и далака. В по-късния период на ембриогенезата те се появяват в костния мозък и продължават да се размножават в постнаталния живот. От BMSC се образува прогениторна клетка на лимфопоезата (лимфоидна мултипотентна прогениторна клетка) в костния мозък, която генерира два типа клетки: пре-Т клетки (прекурсорни Т клетки) и пре-В клетки (прекурсорни В клетки).
Диференциация на Т-лимфоцити
· Пре-Т клетките мигрират от костния мозък чрез кръвта към централния орган на имунната система – тимусната жлеза. Още по време на ембрионалното развитие в тимусната жлеза се създава микросреда, която е важна за диференциацията на Т-лимфоцитите. При формирането на микросредата специална роля се дава на ретикулоепителни клетки на тази жлеза, способни да произвеждат редица биологично активни вещества. Пре-Т клетките, мигриращи в тимуса, придобиват способността да реагират на стимули от микросредата. Пре-Т клетките в тимуса пролиферират и се трансформират в Т лимфоцити, носещи характерни мембранни антигени (CD4+, CD8+). Т-лимфоцитите генерират и „доставят“ в кръвообращението и зависимите от тимуса зони на периферните лимфоидни органи 3 вида лимфоцити: Tc, Tx и Tc. „Вирджин“ Т-лимфоцитите, мигриращи от тимусната жлеза (необработени Т-лимфоцити), са краткотрайни. Специфичното взаимодействие с антигена в периферните лимфоидни органи служи като начало на процесите на тяхната пролиферация и диференциация в зрели и дълготрайни клетки (Т-ефекторни и Т-клетки на паметта), които съставляват по-голямата част от рециркулиращите Т-лимфоцити.
· Не всички клетки мигрират от тимусната жлеза. Някои Т-лимфоцити умират. Има мнение, че причината за смъртта им е прикрепването на антиген към антиген-специфичен рецептор. В тимусната жлеза няма чужди антигени, така че този механизъм може да служи за отстраняване на Т-лимфоцити, които могат да реагират със собствените структури на тялото, т.е. изпълнява функцията на защита срещу автоимунни реакции. Смъртта на някои лимфоцити е генетично програмирана (апоптоза).
· Т-клетъчни диференциращи антигени. В процеса на диференциация на лимфоцитите на тяхната повърхност се появяват специфични мембранни молекули на гликопротеини. Такива молекули (антигени) могат да бъдат открити с помощта на специфични моноклонални антитела. Получени са моноклонални антитела, които реагират само с един антиген на клетъчната мембрана. С помощта на набор от моноклонални антитела могат да се идентифицират субпопулации от лимфоцити. Съществуват набори от антитела срещу антигени на диференциация на човешки лимфоцити. Антителата образуват сравнително малко групи (или „клъстери“), всяка от които разпознава един протеин на клетъчната повърхност. Създадена е номенклатура на диференциационни антигени на човешки левкоцити, открити с моноклонални антитела. Тази CD номенклатура ( CD - клъстер на диференциация- диференциационен клъстер) се основава на групи от моноклонални антитела, които реагират с едни и същи диференциращи антигени.
· Получени са мултиклонални антитела към редица диференциационни антигени на човешки Т-лимфоцити. При определяне на общата популация от Т клетки могат да се използват моноклонални антитела със специфичност на CD (CD2, CD3, CDS, CD6, CD7).
· Известни са диференциационни антигени на Т клетки, които са характерни или за определени етапи от онтогенезата, или за субпопулации, различни по функционална активност. По този начин CD1 е маркер на ранната фаза на узряване на Т-клетките в тимуса. По време на процеса на диференциация на тимоцитите CD4 и CD8 маркерите се експресират едновременно на тяхната повърхност. Впоследствие обаче CD4 маркерът изчезва от някои клетки и остава само върху субпопулация, която е престанала да експресира CD8 антигена. Зрелите CD4+ клетки са Tx. CD8 антигенът се експресира върху приблизително ⅓ от периферните Т клетки, които узряват от CD4+/CD8+ Т лимфоцити. CD8+ Т клетъчната подгрупа включва цитотоксични и супресорни Т лимфоцити. Антителата срещу CD4 и CD8 гликопротеините се използват широко за разграничаване и разделяне на Т клетките съответно на Tx и Tx.
· В допълнение към диференциационните антигени са известни специфични маркери на Т-лимфоцитите.
· Т-клетъчните антигенни рецептори са подобни на антитела хетеродимери, състоящи се от полипептидни α- и β-вериги. Всяка верига е с дължина 280 аминокиселини и голямата извънклетъчна част на всяка верига е сгъната в два Ig-подобни домена: един променлив (V) и един постоянен (C). Подобният на антитяло хетеродимер е кодиран от гени, които се събират от множество генни сегменти по време на развитието на Т клетките в тимуса.
· Има антиген-независима и антиген-зависима диференциация и специализация на В- и Т-лимфоцитите.
· Антиген-независимпролиферацията и диференциацията са генетично програмирани да произвеждат клетки, способни да дадат специфичен тип имунен отговор при среща със специфичен антиген поради появата на специални "рецептори" върху плазмалемата на лимфоцитите. Възниква в централните органи на имунната система (тимус, костен мозък или бурса на Фабрициус при птици) под въздействието на специфични фактори, продуцирани от клетки, които образуват микросредата (ретикуларна строма или ретикулоепителни клетки в тимуса).
· Антиген зависимпролиферацията и диференциацията на Т- и В-лимфоцитите се появяват, когато те срещнат антигени в периферните лимфоидни органи и се образуват ефекторни клетки и клетки на паметта (запазващи информация за активния антиген).
Получените Т-лимфоцити образуват пул дълголетник, рециркулиращи лимфоцити и В лимфоцити - краткотраенклетки.
66. Характеристика на В-лимфоцитите.
В-лимфоцитите са основните клетки, участващи в хуморалния имунитет. При хората те се образуват от HSCs на червения костен мозък, след което навлизат в кръвта и по-нататък заселват В-зоните на периферните лимфоидни органи - далака, лимфните възли и лимфоидните фоликули на много вътрешни органи. Тяхната кръв съдържа 10-30% от цялата популация на лимфоцитите.
В-лимфоцитите се характеризират с наличието на повърхностни имуноглобулинови рецептори (SIg или MIg) за антигени върху плазмалемата. Всяка В клетка съдържа 50 000...150 000 антиген-специфични SIg молекули. В популацията на В-лимфоцитите има клетки с различни SIgs: повечето (⅔) съдържат IgM, по-малък брой (⅓) - IgG и около 1-5% - IgA, IgD, IgE. Плазмалемата на В-лимфоцитите също съдържа комплементни рецептори (СЗ) и Fc рецептори.
Когато са изложени на антиген, В-лимфоцитите в периферните лимфоидни органи се активират, пролиферират и се диференцират в плазмени клетки, които активно синтезират антитела от различни класове, които навлизат в кръвта, лимфата и тъканната течност.
В-клетъчна диференциация
Предшествениците на В-клетките (пре-В-клетки) се развиват по-нататък при птиците във Фабрициусовата бурса (bursa), откъдето идва и наименованието В-лимфоцити, а при човека и бозайниците – в костния мозък.
Фабрициевата бурса (bursa Fabricii) е централният орган на имунопоезата при птиците, където се развиват В-лимфоцитите, разположени в клоаката. Микроскопичната му структура се характеризира с наличието на множество гънки, покрити с епител, в които са разположени лимфоидни възли, ограничени от мембрана. Нодулите съдържат епителни клетки и лимфоцити на различни етапи на диференциация. По време на ембриогенезата в центъра на фоликула се образува медуларна зона, а в периферията (извън мембраната) се образува кортикална зона, в която вероятно мигрират лимфоцити от медуларната зона. Поради факта, че в бурсата на Фабрициус при птиците се образуват само В-лимфоцити, тя е удобен обект за изследване на структурата и имунологичните характеристики на този вид лимфоцити. Ултрамикроскопската структура на В-лимфоцитите се характеризира с наличието на групи от рибозоми под формата на розетки в цитоплазмата. Тези клетки имат по-големи ядра и по-малко плътен хроматин от Т-лимфоцитите поради повишеното съдържание на еухроматин.
В-лимфоцитите се различават от другите видове клетки по способността си да синтезират имуноглобулини. Зрелите В-лимфоцити експресират Ig върху клетъчната мембрана. Такива мембранни имуноглобулини (MIg) функционират като антиген-специфични рецептори.
Пре-В клетките синтезират вътреклетъчен цитоплазмен IgM, но нямат повърхностни имуноглобулинови рецептори. Необработените В лимфоцити на костния мозък имат IgM рецептори на повърхността си. Зрелите В-лимфоцити носят на повърхността си имуноглобулинови рецептори от различни класове - IgM, IgG и др.
Диференцираните В-лимфоцити навлизат в периферните лимфоидни органи, където под въздействието на антигени настъпва пролиферация и по-нататъшна специализация на В-лимфоцити с образуването на плазмоцити и В-клетки на паметта (MB).
По време на своето развитие много В клетки преминават от производство на антитела от един клас към производство на антитела от други класове. Този процес се нарича превключване на класове. Всички В-клетки започват своите дейности по синтез на антитела, като произвеждат IgM молекули, които са вградени в плазмената мембрана и служат като рецептори за антигена. След това, дори преди да взаимодействат с антигена, повечето В клетки пристъпват към едновременен синтез на IgM и IgD молекули. Когато необработена В-клетка премине от производство на мембранно-свързан IgM самостоятелно към едновременно производство на мембранно-свързани IgM и IgD, преминаването вероятно се случва поради промяна в обработката на РНК.
Когато се стимулират от антиген, някои от тези клетки се активират и започват да секретират IgM антитела, които преобладават в първичния хуморален отговор.
Други антиген-стимулирани клетки преминават към производство на IgG, IgE или IgA антитела; В-клетките на паметта носят тези антитела на повърхността си, а активните В-клетки ги секретират. Молекулите IgG, IgE и IgA се наричат общо антитела от вторичен клас, тъй като изглежда, че се образуват само след антигенна стимулация и преобладават във вторичните хуморални отговори.
С помощта на моноклонални антитела беше възможно да се идентифицират определени диференциращи антигени, които дори преди появата на цитоплазмените µ-вериги позволяват класифицирането на лимфоцита, който ги носи, като В-клетъчна линия. По този начин антигенът CD19 е най-ранният маркер, който позволява на лимфоцитите да бъдат класифицирани като B-клетки. Той присъства в пре-В клетките в костния мозък и във всички периферни В клетки.
Антигенът, открит от моноклонални антитела от групата CD20, е специфичен за В-лимфоцитите и характеризира по-късните етапи на диференциация.
В хистологичните срезове антигенът CD20 се открива върху В-клетките на зародишните центрове на лимфоидните възли и в кората на лимфните възли. В-лимфоцитите също носят редица други (напр. CD24, CD37) маркери.
67. Макрофагите играят важна роля както в естествения, така и в придобития имунитет на организма. Участието на макрофагите в естествения имунитет се проявява в способността им да фагоцитират и в синтеза на редица активни вещества - храносмилателни ензими, компоненти на системата на комплемента, фагоцитин, лизозим, интерферон, ендогенен пироген и др., които са основните фактори на естествения имунитет. Тяхната роля в придобития имунитет е пасивният трансфер на антиген към имунокомпетентни клетки (Т и В лимфоцити) и индуцирането на специфичен отговор към антигените. Макрофагите също участват в осигуряването на имунната хомеостаза чрез контролиране на пролиферацията на клетки, характеризиращи се с редица аномалии (туморни клетки).
За оптималното развитие на имунните реакции под въздействието на повечето антигени е необходимо участието на макрофагите както в първата индуктивна фаза на имунитета, когато те стимулират лимфоцитите, така и в крайната му фаза (продуктивна), когато те участват в производството на антитела и разрушаването на антигена. Антигените, фагоцитирани от макрофагите, предизвикват по-силен имунен отговор в сравнение с тези, които не са фагоцитирани от тях. Блокирането на макрофагите чрез въвеждане на суспензия от инертни частици (например труп) в тялото на животното значително отслабва имунния отговор. Макрофагите са способни да фагоцитират както разтворими (например протеини), така и корпускулярни антигени. Корпускулярните антигени предизвикват по-силен имунен отговор.
Някои видове антигени, например пневмококи, съдържащи въглехидратен компонент на повърхността, могат да бъдат фагоцитирани само след предварителна опсонизация. Фагоцитозата се улеснява значително, ако антигенните детерминанти на чужди клетки се опсонизират, т.е. свързан с антитяло или комплекс от антитяло и комплемент. Процесът на опсонизация се осигурява от наличието на рецептори върху мембраната на макрофага, които свързват част от молекулата на антитялото (Fc фрагмент) или част от комплемента (С3). Само антитела от клас IgG могат директно да се свържат с мембраната на макрофагите при хора, когато са в комбинация със съответния антиген. IgM може да се свърже с мембраната на макрофага в присъствието на комплемент. Макрофагите са в състояние да "разпознават" разтворими антигени, като хемоглобин.
Има два етапа в механизма за разпознаване на антигена, които са тясно свързани един с друг. Първият етап включва фагоцитоза и смилане на антигена. Във втория етап във фаголизозомите на макрофага се натрупват полипептиди, разтворими антигени (серумни албумини) и корпускуларни бактериални антигени. Няколко въведени антигена могат да бъдат намерени в същите фаголизозоми. Изследването на имуногенността на различни субклетъчни фракции разкри, че най-активното образуване на антитела се причинява от въвеждането на лизозоми в тялото. Антигенът се намира и в клетъчните мембрани. По-голямата част от обработения антигенен материал, освободен от макрофагите, има стимулиращ ефект върху пролиферацията и диференциацията на Т- и В-лимфоцитни клонове. Малко количество антигенен материал може да се запази дълго време в макрофагите под формата на химични съединения, състоящи се от най-малко 5 пептида (вероятно във връзка с РНК).
В B-зоните на лимфните възли и далака има специализирани макрофаги (дендритни клетки), на повърхността на техните многобройни процеси се съхраняват много антигени, които влизат в тялото и се предават на съответните клонове на B-лимфоцити. В Т-зоните на лимфните фоликули има интердигитиращи клетки, които влияят върху диференциацията на Т-лимфоцитните клонове.
По този начин макрофагите вземат пряко активно участие в кооперативното взаимодействие на клетките (Т- и В-лимфоцити) в имунните реакции на организма.
Чарлз б . дърводелец (Чарлз IN . Дърводелец)
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 (а и b) с различен размер и са продукти на няколко тясно свързани гена, общо наричани 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 представени на 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 се движат с различна плътност в много тъкани на тялото, включително В клетки, Т клетки, тромбоцити, но не и върху зрели 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 b2-микроглобулинова субединица (молекулно тегло 11500) и тежка верига (молекулно тегло 44000), която носи антигенна специфичност (63-2). Има 70 добре дефинирани A- и B-специфичности и осем C-локусни специфичности.Означението HLA обикновено се използва при 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.
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 b 2-микроглобулиновата лека верига (11 500) на молекули от клас I е кодирана от гена на хромозома 15. HLA-D зона (клас II) е разположена 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 a- и b-вериги. Те пътуват по клетъчната повърхност в различни области (DP, DQ и DR). Числото пред a и b означава, че има различни гени за даден тип верига, например за DR има три гена с b верига, така че експресираните молекули могат да бъдат 1ba, 2ba или 3ba. Антигените DRw52(MT2) и DRw53(MT3) са във веригата 2b, докато DR е във веригата lb. DR е неполиморфен, а DQ антигенните молекули са полиморфни както в a-, така и в b-вериги (2a2b). Други типове DQ (1a1b) имат ограничен полиморфизъм. DP полиморфизмът е свързан с b-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. Всяка от тези групи е обозначена 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 (63-3). Значимостта 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 по хаплотип осигурява най-добри резултати при бъбречна трансплантация - около 85-90% от дългосрочните оцеляване (глава 221).
Антигени от клас II. HLA-D зоната е в съседство с клас I локуси на късото рамо на хромозома 6 (63-1). Този регион кодира серия от молекули от клас II, всяка от които съдържа a-верига (MW 29 000) и b-верига (MW 34 000) (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 смесена лимфоцитна култура (MLC) и може да бъде положителна дори когато HLA-A, HLA-B и HLA-C антигените са идентични (63-3). HLA-D антигените се откриват с помощта на стандартни стимулиращи лимфоцити, които са хомозиготни за HLA-D и инактивирани от рентгенови лъчи или митомицин С, за да придадат 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). Идентичността на отделните групи от молекули от клас II вече е установена и гените на съответните а - и b-вериги бяха изолирани и секвенирани. Генната карта от клас II, показана на 63-1, отразява минимален брой гени и молекулярни региони. Въпреки че молекула с маса II може да съдържа DRa от хаплотипа на един от родителите и DRb от другия (транскомплементация), комбинаториката извън всеки от DP, DQ, DR регионите е рядка, ако не и невъзможна. 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.
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 част се състои от три домена (a 1, a 2 и a 3), образувани от дисулфидни връзки. Лека верига с мол. с тегло 11500 (b2-микроглобулин, b2mu) е кодиран от хромозома 15 и е нековалентно свързан с тежката верига. Аминокиселинната хомология между молекулите от клас I е 80-85%, намалявайки до 50% в областите a 1 и a 2, които вероятно съответстват на местата на алоантигенен полиморфизъм. Молекулите от клас II се образуват от две нековалентно свързани полипспидни вериги, a-верига с mol. с маса 34 000 и b-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).
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; 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 а 1 домен (63-2) и съседния регион на а 2 домена. Променливите последователности на молекулите от клас II са различни за различните локуси. Забележително е, че a 3 -доменът от клас I, a 2 -доменът от клас II и b 2 -доменът, както и част от мембранната молекула T8 (Leu 2), участващи в междуклетъчните взаимодействия (глава 62) , показват значителна хомология на аминокиселинната последователност с постоянни имуноглобулинови зони. 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 молекули от класове I и II и бяха идентифицирани екзони за сигнални пептиди (5) на всеки от домените, трансмембранния хидрофобен сегмент и цитоплазмения сегмент (3). cDNA сонди са налични за повечето HLA вериги и използването на ензимни хидролизати за оценка на статуса на полиморфизма на дължината на рестрикционния фрагмент (RFLP) е произвело данни, които корелират с резултатите от серологични изследвания на молекули от клас 11 в MLR. Въпреки това, големият брой (20-30) гени от клас 1 прави оценката на полиморфизма чрез RFLP трудна. Много от тези гени не се експресират (псевдогени), въпреки че някои може да съответстват на допълнителни клас I локуси, които се експресират само върху активирани Т клетки; техните функции са неизвестни. Разработването на специфични тестове за HLA-A и HLA-B локусите ще помогне да се разбере този доста сложен проблем.
Комплемент (клас III). В зоната HLA-B-D (63-1) са разположени структурните гени на трите компонента на комплемента - C4, C2 и Bf. 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 21b-хидроксилаза, не е свързана с HLA. Няколко семейни проучвания показват, че идиопатичната хемохроматоза, автозомно рецесивно заболяване, е свързана с HLA (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.
| Таблица 63-2. Връзка на генетични дефекти | ||
| Локализация | Откриваем |
|
| хаплотипове |
||
| С2 дефицит | Aw25, B18, BfS, DR2 |
|
| Дефицит на 21-ОН | A3, Bw47, BfF, DR7 |
|
| Дефицит на 21-OH (късна проява) | ||
| Идиопатична хемохроматоза | ||
| Болест на Paget | ||
| Спиноцеребеларна атаксия | ||
| Болест на Ходжкин | ||
63-4. Схема на относителните роли на HLA-A, HLA-B, HLA-C и HLA-D антигени в инициирането на алоимунния отговор и в образуването на ефекторни клетки и антитела.
Два основни класа Т-лимфоцити разпознават антигени: Т-клетки, предшествениците на цитотоксични клетки „убийци“ и Тх помощни клетки, които насърчават развитието на цитотоксичен отговор. Tx също така подпомагат В лимфоцитите в развитието на "зрял" IgG отговор. Важно е да се отбележи, че Tx обикновено разпознава клас I антигени, докато сигналът за Tx се създава предимно от HLA-D, който е тясно свързан с клас II антигени (от C. B. Carpenter. - Kidney International, 1978, 14, 283).
Гени за имунен отговор. При изследване in vitro на отговора към синтетични полипептидни антигени, хемоцианин, колаген, тетаничен токсоид беше установено, че HLA-D зоната е подобна на H-2 региона. Аз в мишката. Представянето на антигенни фрагменти на повърхността на макрофаги или други клетки, носещи молекули от клас II, изисква съчетано разпознаване на комплекса молекула клас II + антиген от Т лимфоцити, носещи съответния рецептор(и) (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 преминаването на псевдоантиген не е необходимо (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 служи като модел за образуването на клас I-ограничени цитотоксични Т лимфоцити (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 при изправяне на огромния брой микробни агенти, пътуващи 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. Относително това означава, че този антиген е отговорен за предразположеността 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 зоната HLA-D.Например, чувствителната към глутен ентеропатия при деца и възрастни е свързана с антигена DR3 (спрямо 21).Реалният процент на пациентите 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 същия начин DR4 е маркер на листни въшки от диабет тип I при представители на 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
| Заболявания | Свързано с | |||
| ревматоиден | ||||
| Анкилозиращ спондилит | ||||
| Синдром на Райтер | ||||
| Остър преден увеит | ||||
| Реактивен артрит (Yersinia, Salmonella, Gonococcus) | ||||
| Псориатичен артрит (централен) | ||||
| Псориатичен артрит (периферен) | ||||
| Ювенилен ревматоиден артрит | ||||
| Ювенилен артрит с лек ставен синдром | ||||
| Ревматоиден артрит | ||||
| Синдром на Sjögren | ||||
| Системен лупус еритематозус | ||||
| Системен лупус еритематозус (в резултат на | ||||
| приемане на апресин) | ||||
| Стомашно-чревни | ||||
| Глутен-чувствителна ентеропатия | ||||
| Хроничен активен хепатит | ||||
| Язвен колит | ||||
| Хематологични | ||||
| Идиопатична хемохроматоза | ||||
| Злокачествена анемия | ||||
| Херпетиформен дерматит | ||||
| Псориазис вулгарис | ||||
| Псориазис вулгарис (в японската популация) | ||||
| Пемфигус вулгарис (при европейската популация) | ||||
| Болест на Бехтерев | ||||
| Ендокринна | ||||
| Захарен диабет тип I | ||||
| Хипертиреоидизъм | ||||
| Хипертиреоидизъм (в японското население) | ||||
| Заболявания | Най-тясно свързани антигени | Свързано с |
||
| Надбъбречна недостатъчност | ||||
| Подостър тиреоидит (de Quervain) | ||||
| Тиреоидит на Хашимото | ||||
| Н неврологични | ||||
| Миастения гравис | ||||
| Множествена склероза | ||||
| Маниакално-депресивно разстройство | ||||
| Шизофрения | ||||
| Бъбречна | ||||
| Идиопатичен мембранозен гломеруло- | ||||
| Болест на Гудпасчър (анти-GMB) | ||||
| Болест на минимални промени (стероидни | ||||
| Поликистоза на бъбреците | ||||
| IgA нефропатия | ||||
| Нефропатия, предизвикана от злато | ||||
| Инфекциозни | ||||
| Туберкулоидна проказа (при азиатски дупе) | ||||
| Пълна парализа | ||||
| Слаба реакция към ваксинален вирус | ||||
| Имунодефицит | ||||
| Дефицит на IgA (кръводарители) | ||||
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 (D) 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 има висока честота на тези антигени в равновесие, D може да се появи след няколко поколения. Например, увеличението на D за A1 и B8, установено в популациите в посока изток-запад, от Индия до Западна Европа, може да се обясни на базата на миграцията и асимилацията на населението. В малки групи неравновесието може да се дължи на съвместимост, ефекти на основателя и генетичен дрейф. И накрая, някои случаи на неравновесие на връзката са резултат от неслучайно пресичане по време на мейозата, тъй като хромозомните сегменти могат да бъдат повече или по-малко крехки. Дали поради натиск за селекция или ограничения при кръстосване, неравновесието на връзката може да изчезне в рамките на няколко поколения. Голям брой неслучайни асоциации съществуват в HLA генния комплекс и идентифицирането на техните причини може да даде представа за механизмите, които са в основата на чувствителността към заболяването.
Кохезия и асоциации.В табл 63-2 изброява заболявания, които служат като пример за връзка с HLA, когато наследствените характеристики са маркирани в рамките на семейството чрез съответните хаплотипове. Например, дефицитът на С2, 21-хидроксилаза и идиопатичната хемохроматоза се унаследяват по рецесивен начин с частичен дефицит при хетерозиготите. Тези генетични нарушения също са свързани с HLA и са причинени от излишък на определени HLA алели при несвързани засегнати индивиди. Дефицитът на C2 обикновено се свързва с хаплотипове HLA-Aw 25, B 18, B55, D/DR2, а при идиопатичната хемохроматоза се проявява както връзка, така и силна връзка между HLA-A3 и B 14. Висока степен на неравновесие на връзката в това случаят е причинен от мутации в лицето, което е служило като негов източник; освен това, периодът от време, необходим на генофонда да се върне към равновесие, е недостатъчен. От тази гледна точка HLA гените са прости маркери на свързани гени. От друга страна, може да е необходимо взаимодействие със специфични HLA алели, за да се прояви определено заболяване. Последната хипотеза би изисквала разпознаване на по-висок процент на мутации с експресия на дефектни гени, което се случва само при условие на свързване с определени HLA гени.
Болестта на Paget и спиноцеребеларната атаксия са HLA-свързани автозомно доминантни наследствени заболявания; те се намират в няколко членове на семейството наведнъж. Болестта на Ходжкин е проява на HLA-свързан рецесивен наследствен дефект. Не са открити HLA асоциации при тези заболявания, което предполага първоначално множество „основатели“ на тези заболявания с мутации, свързани с различни HLA алели.
Връзката с HLA се определя лесно, когато доминиращите и рецесивните черти са лесни за разграничаване, т.е. когато експресивността е висока и процесът се определя от дефект в единични гени. В повечето асоциации HLA маркерите отразяват факторите, 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 (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 показани HLA асоциации, изискват допълнително изследване на ролята на компонентите на HLA системата в патогенезата на тези заболявания.
По време на първата трансплантация на човешко сърце, извършена през 1967 г. от К. Барнард, и стотици последващи, хирурзите са изправени пред проблема с отхвърлянето на трансплантанта. Оказа се, че основната трудност не е в хирургическата техника, която вече е доста добре развита, а в несъвместимостта на тъканите, причинена от имунологични механизми. Така при хората преживяемостта на трансплантации от реципиенти, взети от случаен донор, е 10,5 дни, докато трансплантациите, разменени между еднояйчни близнаци (изоприсадки),пускат корени. Това се случва поради наличието на антигени на повърхността на клетките, т.нар трансплантационни антигениили антигени на хистосъвместимост.Повечето трансплантационни антигени се намират върху левкоцитите, но те присъстват и върху всички други ядрени клетки (клетки на кожата, белите дробове, черния дроб, бъбреците, червата, сърцето и др.). Гените, които кодират тези антигени, се наричат гени за хистосъвместимост.Генната система, която контролира трансплантационните антигени на левкоцитите, се нарича основен хистосъвместим комплекс (МНС). Гените за хистосъвместимост са кодоминантни.
Ефективността на трансплантацията зависи не само от левкоцитните и еритроцитните антигени, но и от малка система за хистосъвместимост.Трансплантациите между монозиготни близнаци оцеляват. Въпреки това, при братя и сестри, които съвпадат в MHC хаплотипове, но не съвпадат във второстепенни системи за хистосъвместимост, кожните присадки се отхвърлят.
След имуноглобулините и Т-клетъчните рецептори, протеините на главния комплекс за хистосъвместимост са най-разнообразни от всички протеини. Има два класа МНС протеини. Протеините от клас I се намират на повърхността на почти всички клетки. Белтъчната молекула се състои от две полипептидни вериги: голяма и малка. катерици
МНС клас II присъства на повърхността на някои клетки (В-" лимфоцити, макрофаги, специализирани епителни клетки) и тяхната молекула се състои от приблизително равни полипептидни вериги. МНС протеините имат някои прилики с имуноглобулините. Основната роля на МНС протеините не е в отхвърлянето на чужда тъкан, но в посоката на реакцията на Т-клетките към антигена.Цитотоксичните Т-клетки могат да разпознаят антигена, ако той се намира заедно с МНС протеини клас I на повърхността на една клетка.Помощните Т-клетки разпознават антиген в комбинация с протеини MHC клас P. Тази двойна стимулация се нарича MHC-o рестрикция.Основната система за хистосъвместимост H-2 на мишка е открита за първи път от P. Gorer през 1936 г. В допълнение към H-2, много локуси на хистосъвместимост са открити локализирани на всички хромозоми.
През 1980 г. D. Snell, J. Dausset и B. Benatzeraff получават Нобелова награда за „различни аспекти на изследванията, водещи до съвременното разбиране на човешката генна система за хистосъвместимост“. Д. Снел формулира основните генетични закони на тъканната съвместимост и получава данни за фината структура на Н-2 локуса при мишки.
Системата H-2 е доста добре проучена, така че служи като добър модел за изучаване на MHC при други животински видове. Комплекс H-2 включва няколко тясно свързани локуса с дължина 0,35 cM, разположени на хромозома 17. Комплекс N-2 е разделен на пет зони: K, I, S, G, D (фиг. 56).
