Państwowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Kształcenia Zawodowego Twerska Państwowa Akademia Medyczna Ministerstwa Zdrowia Rosji Katedra Immunologii Klinicznej z Alergologią

GŁÓWNY KOMPLEKS ZGODNOŚCI HISTOSKONALNEJ

Podręcznik edukacyjno-metodologiczny dotyczący immunologii ogólnej. Twer 2008.

Produkty

Opracowanie dydaktyczno-metodyczne zajęć praktycznych z immunologii ogólnej dla studentów V roku kierunków lekarskich i pediatrycznych, a także dla rezydentów klinicznych i lekarzy zainteresowanych zagadnieniami immunologii.

Opracowane przez profesora nadzwyczajnego Yu.I. Budchanova.

Kierownik Zakładu, profesor A.A. Michajłenko Zalecenie metodologiczne zostało zatwierdzone przez cykliczną komisję metodologiczną TSMA p

© Budchanov Yu.I. 2008

Motywacja Immunogenetyka jest nową, ważną gałęzią immunologii. Znajomość systemu zgodności tkankowej

jest konieczne nie tylko w transplantologii, ale także w zrozumieniu regulacji odpowiedzi immunologicznej i interakcji komórek podczas odpowiedzi immunologicznej. Oznaczanie antygenów HLA znajduje zastosowanie w medycynie sądowej, badaniach genetycznych populacji oraz w badaniu genów podatności na choroby.

1. Student musi znać: A. Strukturę układu HLA człowieka.

B. Antygeny HLA klasy I i II i ich rola w oddziaływaniach międzykomórkowych. B. Pojęcia genotypu, fenotypu, haplotypu.

D. Znaczenie typowania HLA w medycynie.

D. Związek antygenów HLA z szeregiem chorób człowieka. 2. Student musi potrafić:

Zastosowanie zdobytej wiedzy z zakresu immunogenetyki w praktyce klinicznej.

Pytania do samodzielnej nauki na temat lekcji:

1. Pojęcie genów i antygenów zgodności tkankowej. Ludzki układ HLA. Nazewnictwo, organizacja genów (geny klas I, II, III).

2. Antygeny klasy I i III, ich rola w oddziaływaniach międzykomórkowych, w prezentacji antygenów Limfocyty T w zjawisku podwójnego rozpoznawania.

3. Pojęcie fenotypu, genotypu, haplotypu HLA. Cechy dziedziczenia.

4. Metody badania i typowania układu HLA: serologiczny, komórkowy, genowy (reakcja łańcuchowa polimerazy, sondy DNA).

5. Praktyczne aspekty typowania antygenów HLA. HLA w populacjach, znaczenie biologiczne.

6. HLA i choroby człowieka, mechanizmy asocjacji.

LITERATURA DO SAMODZIELNEGO PRZYGOTOWANIA

1. Khaitov R.M., Ignatieva G.A., Sidorovich I.G. Immunologia. Norma i patologia. Podręcznik. – 3

red., M., Medycyna, 2010. – 752 s. – [s. 241 - 263].

2. Khaitov R.M. Immunologia: podręcznik dla studentów medycyny. - M.: GEOTAR-Media, 2006. – 320 s. - [Z. 95 – 102].

3. Biełozerow E.S. Immunologia kliniczna i alergologia. A-Ata., 1992, s. 25. 31-34.

4. Zaretskaya Yu.M. Immunogenetyka kliniczna. M., 1983.

5. Rozwój metodologiczny. 6. Wykład.

dodatkowa literatura

Konenkov V.I. Immunogenetyka medyczna i środowiskowa. Nowosybirsk, 1999 Yarilin A.A. Podstawy immunologii. M., 1999, s. 13. 213-226.

Alekseev L.P., Khaitov R.M. HLA i medycyna. sob. Współczesne problemy alergologii, immunologii i immunofarmakologii. M., 2001, s. 1. 240-260.

CZY MOŻESZ ODPOWIEDZIEĆ?

(Wpisz w domu. Samokontrola pozwoli Ci zidentyfikować trudne pytania do dyskusji. Na zajęciach sprawdzisz poprawność odpowiedzi, uzupełnisz je. Spróbuj sam znaleźć odpowiedzi i pokaż, że potrafisz.)

1. W której parze chromosomów zlokalizowany jest główny kompleks zgodności tkankowej u człowieka? …………….

2. Jakie narządy i tkanki zawierają komórki do przeszczepów? …………antygeny

……………………………………………………………………………….……………………. .

3. Co oznacza skrót HLA? ………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………… .

4. Na jakich komórkach nie wykryto antygenów układu HLA? ……………………….…

…………………………………………………………………………………………. .

5. Z jakich loci i podloci składa się MHC: Klasa I ……..……… Klasa II ………………………………

III klasa………………………………….. .

6. Które produkty genów klasy MHC nie ulegają ekspresji na błonie komórkowej? ……………………….

7. Jakie komórki należy wyizolować, aby wykryć HLA klasy II? ………………..……………………….

8. Jakie metody stosuje się do wykrywania antygenów HLA? …………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………….. .

9. U wpisanego pacjenta zidentyfikowano 6 możliwych antygenów HLA-A, HLA-B, HLA-C. Jak nazywa się ta sytuacja? …………………………….

10. Który antygen zgodności tkankowej często występuje u pacjentów ze zesztywniającym zapaleniem stawów kręgosłupa?

…………………….. .

11. Jakie geny wchodzą w skład III klasy HLA? ……………………………..……………………………

…………………………………………………………………………………………… .

12. Z jakich łańcuchów składają się antygeny HLA klasy I? ………………….

13. Z jakich łańcuchów składają się antygeny HLA klasy II? …………………

14. Limfocyt cytotoksyczny (CD8) rozpoznaje obcy peptyd w kompleksie z jaką klasą HLA?

…………………………. .

15. Th (CD4+) rozpoznaje obcy antygen prezentowany przez komórkę dendrytyczną lub makrofag w kompleksie z jaką klasą HLA? …..…………

Jakie są możliwe kombinacje antygenów erytrocytów u dziecka, jeśli skład izoantygenowy

Czerwone krwinki
Ojciec: AO, NM, ss, dd, Cc, Ee,		i matki: AB, MM, SS, DD, Cc, EE.
Wybierz poprawną odpowiedź.
	AO, MN, Ss, DD, CC, EE
	AA, MM, Ss, Dd, cc, ee
	OO, NN, Ss, Dd, CC, Ee
	AB, MN, Ss, Dd, cc, EE
	AO, NN, Ss, Dd, Cc, EE
	AB, MM, SS, Dd, cc, Ee
Napisz kolejną poprawną odpowiedź___, ___, ___, ___, ___, ___.			Czy możesz zrobić więcej?
Ile? …………. .

Materiały referencyjne i teoretyczne

Główny kompleks zgodności tkankowej – MHC (Major Histocompatibility Complex) to układ genów kontrolujących syntezę antygenów, które określają zgodność tkankową tkanek podczas przeszczepiania narządów i indukują reakcje powodujące odrzucenie przeszczepu. Struktury powierzchniowe cytomembrany komórkowej wywołujące reakcje

nazywane są odrzuceniami antygeny zgodności tkankowej, a geny je kodujące nazwano genami zgodności tkankowej - genami H (zgodność tkankowa). Odkrycie antygenów zgodności tkankowej stało się podstawą rozwoju immunologii transplantacyjnej.

Następnie udowodniono, że głównym kompleksem zgodności tkankowej jest

główny układ genetyczny warunkujący funkcjonowanie układu odpornościowego,

przede wszystkim układ odpornościowy T. GKGS reguluje odpowiedź immunologiczną,et koduje zdolność b rozpoznać „własne” i „obce”, odrzucić obce komórki, zdolność do syntezy szeregu

Klasyczne antygeny układu HLA nie są w ogóle wykrywane w tkance tłuszczowej i na krwinkach czerwonych, a także na neuronach i komórkach trofoblastu.

		SCHEMAT LOKALIZACJI GENÓW UKŁADU HLA
		NA CHROMOSOMIE 6
DP LMP TAP DQ DR		C2 Bf C4b C4a TNF

U ludzi główny układ zgodności tkankowej nazywany jest układem HLA (ludzkie antygeny leukocytowe). Jest to układ genów kontrolujących syntezę antygenów zgodności tkankowej. Składa się z trzech regionów znajdujących się na krótkim ramieniu chromosomu 6. Regiony te nazywane są: klasą 1, klasą 2, klasą 3 (klasa I, klasa II, klasa III) W skład regionu wchodzą geny lub loci. Nazwa każdego genu HLA zawiera literowe oznaczenie locus (A, B, C) oraz numer seryjny, na przykład: HLA-A3, HLA-B27, HLA-C2 itp. Antygeny kodowane przez ten gen również mają to samo oznaczenie. W locus D zidentyfikowano 3 podloci (DP, DQ, DR). (Patrz diagram powyżej). Na liście zatwierdzonej przez WHO znajduje się 138 antygenów HLA. (Jednak zastosowanie typowania DNA, czyli możliwości badania samych genów, doprowadziło w ostatnich latach do zidentyfikowania dosłownie ponad 2000 alleli).

Klasa I obejmuje loci HLA - A, -B i -C. Te trzy loci głównego kompleksu zgodności tkankowej człowieka kontrolują syntezę antygenów transplantacyjnych, którą można określić metodami serologicznymi (CD - Serological Ustalone). Cząsteczki antygenów HLA klasy I składają się z 2 podjednostek: łańcuchów α i β (patrz rysunek). Łańcuch ciężki lub α składa się z 3 fragmentów zewnątrzkomórkowych - domen α1, α2 i α3 (domeny zewnątrzkomórkowe), małego regionu należącego do błony komórkowej (region transbłonowy) i fragmentu wewnątrzkomórkowego (region cytoplazmatyczny). Łańcuch lekki to β2-mikroglobulina, niekowalencyjnie związana z łańcuchem α i niezwiązana z błoną komórkową.

Domeny α1 i α2 tworzą wgłębienie, w którym może znajdować się peptyd (region antygenu) o długości 8-10 aminokwasów. Ta depresja nazywa się szczelina wiązania peptydu(z angielskiego rozszczep).

(Niedawno odkryte nowe antygeny HLA klasy I obejmują antygeny MIC i HLA-G. Obecnie niewiele o nich wiadomo. Należy zauważyć, że HLA-G, nazywany nieklasycznym, został zidentyfikowany dopiero

na powierzchni komórek trofoblastu i zapewnia matczyną tolerancję immunologiczną na antygeny płodu.)

Region klasy 2 (region D) układu HLA składa się z 3 podloci: DR, DQ, DP, kodujących antygeny transplantacyjne. Antygeny te są klasyfikowane jako antygeny wykrywane metodami komórkowymi, a mianowicie reakcją mieszanej hodowli limfocytów (MLC). Ostatnio wyizolowano loci HLA-DM i -DN, a także geny TAP i LMP (nie ulegające ekspresji na komórkach). Klasyczne to DP, DQ, DR.

Prezentowany peptyd pokazano na czerwono.

Ostatnio uzyskano przeciwciała, które można wykorzystać do identyfikacji antygenów DR i DQ. Dlatego antygeny klasy 2 są obecnie oznaczane nie tylko metodami komórkowymi, ale także serologicznie, podobnie jak antygeny HLA klasy 1.

Cząsteczki HLA klasy 2 to heterodimeryczne glikoproteiny składające się z dwóch różnych łańcuchów α i β (patrz rysunek). Każdy łańcuch zawiera 2 domeny zewnątrzkomórkowe α1 i β1 na N-końcu, α2 i β2 (bliżej błony komórkowej). Istnieją również regiony transbłonowe i cytoplazmatyczne. Domeny α1 i β1 tworzą wnękę, która może wiązać peptydy o długości do 30 reszt aminokwasowych.

Białka MHC-II nie ulegają ekspresji we wszystkich komórkach. Cząsteczki HLA klasy II występują w dużych ilościach na komórkach dendrytycznych, makrofagach i limfocytach B, tj. na komórkach, które oddziałują z pomocniczymi limfocytami T podczas odpowiedzi immunologicznej, stosując

Cząsteczki HLA klasy II

Limfocyty T

znacząca ilość

antygeny klasy 2, ale po stymulacji przez mitogeny, IL-2

zaczynają wyrażać cząsteczki HLA klasy 2.

Niezbędny

Ocena,

wszystkie 3 rodzaje interferonów

znacznie zwiększyć

wyrażenie

Cząsteczki HLA 1

na błonie komórkowej różnych komórek. Więc

γ-interferon w

znacząco zwiększa ekspresję cząsteczek klasy 1 na limfocytach T i B, ale także na komórkach nowotworów złośliwych (nerwiaków i czerniaków).

Czasami wykrywa się wrodzone zaburzenie ekspresji cząsteczek HLA klasy 1 lub 2, co prowadzi do rozwoju „ zespół nagich limfocytów V.”. Pacjenci z takimi zaburzeniami cierpią na niedobór odporności i często umierają w dzieciństwie.

Region klasy III zawiera geny, których produkty biorą bezpośredni udział w odpowiedzi immunologicznej. Obejmuje geny strukturalne składników dopełniacza C2 i C4, geny Bf (czynnik właściwa) i geny czynnika martwicy nowotworu – TNF (TNF). Obejmuje to geny kodujące syntezę 21-hydroksylazy. Zatem produkty genów HLA klasy 3 nie ulegają ekspresji na błonie komórkowej, lecz występują w stanie wolnym.

Skład antygenowy HLA tkanek ludzkich jest determinowany przez geny alleliczne powiązane z każdym z loci, tj. Na każdy locus na jednym chromosomie może przypadać tylko jeden gen.

Zgodnie z podstawowymi prawami genetycznymi każdy osobnik jest nosicielem nie więcej niż dwa allele dla każdego locus vi subloci (po jednym na każdym sparowanym chromosomie autosomalnym). Haplotyp (zestaw alleli na jednym chromosomie) zawiera po jednym allelu każdego z podloci HLA. Co więcej, jeśli osobnik jest heterozygotyczny pod względem wszystkich alleli kompleksu HLA, podczas typowania (A, B, C, DR, DQ, DP - subloci) wykrywa się nie więcej niż dwanaście antygenów HLA. Jeśli osobnik jest homozygotą pod względem niektórych antygenów, wykrywana jest mniejsza liczba antygenów, ale liczba ta nie może być mniejsza niż 6.

Jeśli typowany osobnik ma maksymalną możliwą liczbę antygenów HLA, nazywa się to „pełnym domem” antygenów.

Dziedziczenie genów HLA następuje według typu kodominującego, w którym potomstwo

Limfocyty są najbogatsze w antygeny HLA. Dlatego wykrywanie tych antygenów przeprowadza się konkretnie na limfocytach. ( Pamiętaj jak izolować limfocyty z krwi obwodowej).

Cząsteczki antygenów HLA-A, -B, -C stanowią około 1% białek powierzchniowych limfocytów, co stanowi w przybliżeniu 7 tysięcy cząsteczek.

Jednym z najbardziej znaczących postępów w immunologii było odkrycie centralnej roli, jaką odgrywają ssacze i ludzkie MHC w regulacji odpowiedzi immunologicznej. W ściśle kontrolowanych eksperymentach wykazano, że ten sam antygen wywołuje odpowiedź immunologiczną o różnym nasileniu u organizmów o różnych genotypach i odwrotnie, ten sam organizm może w różnym stopniu reagować na różne antygeny. Geny kontrolujące tak wysoce specyficzną odpowiedź immunologiczną nazywane są genami Ir (geny odpowiedzi immunologicznej). Zlokalizowane są w regionie klasy 2 ludzkiego układu HLA. Kontrola genu Ir realizowana jest poprzez układ limfocytów -T.

Centralny			komórkowy		interakcje			odporny		pojawiasz się
interakcja			Cząsteczki HLA			wyrażone					powierzchnie
komórki prezentujące antygen			reprezentowanie			do uznania		obcy			antygenowy
peptyd i receptor rozpoznający antygen - TCR (receptor komórek T)							na powierzchni limfocytu T
pomocnik Na		jednocześnie			uznanie		obcy				dziać się

rozpoznawanie własnych antygenów HLA.

Pomocniczy limfocyt T (CD4+) rozpoznaje obcy antygen jedynie w kompleksie z cząsteczkami powierzchniowymi komórek prezentujących antygen MHC klasy 2.

Limfocyty cytotoksyczne (efektory T, CD8+) rozpoznać antygen

na przykład o charakterze wirusowym, w kompleksie z cząsteczką HLA klasy I komórki docelowej. Antygeny egzogenne prezentowane są przez cząsteczki HLA klasy II,

endogenne - cząsteczki klasy I.

(Zatem proces obcego rozpoznawania jest ograniczony przez własne antygeny HLA. Jest to koncepcja „podwójnego rozpoznania” lub „rozpoznania zmienionego siebie”).

Ważną rolą układu HLA jest także kontrola syntezy czynników dopełniacza zaangażowanych zarówno w klasyczną (C2 i C4), jak i alternatywną (Bf) ścieżkę aktywacji dopełniacza. Genetycznie uwarunkowany niedobór tych składników dopełniacza może powodować predyspozycję do chorób zakaźnych i autoimmunologicznych.

Praktyczne znaczenie typowania HLA. Wysoki polimorfizm sprawia, że ​​układ HLA jest doskonałym markerem w badaniach genetycznych populacji i badaniu predyspozycji genetycznych do chorób, ale jednocześnie stwarza problemy w doborze par dawca-biorca do przeszczepiania narządów i tkanek.

Badania populacyjne prowadzone w wielu krajach świata wykazały charakterystyczne różnice w rozmieszczeniu antygenów HLA w różnych populacjach. Cechy dystrybucji HLA

antygeny są wykorzystywane w badaniach genetycznych do badania struktury, pochodzenia i ewolucji różnych populacji. Na przykład populacja gruzińska, zaliczana do rasy południowokaukaskiej, ma podobne cechy profilu genetycznego HLA do populacji greckiej, bułgarskiej i hiszpańskiej, co wskazuje na ich wspólne pochodzenie.

Typowanie antygenów HLA jest szeroko stosowane w praktyce sądowej w celu wykluczenia lub ustalenia ojcostwa i pokrewieństwa.

Należy zwrócić uwagę na związek niektórych chorób z obecnością określonego antygenu HLA w genotypie. Dzieje się tak, ponieważ HLA jest szeroko stosowany do badania podstaw genetycznych predyspozycje do chorób. Jeśli wcześniej nie zakładano np., że choroba stwardnienie rozsiane ma podłoże dziedziczne, teraz, dzięki badaniom związku z układem HLA, jednoznacznie ustalono fakt dziedzicznej predyspozycji. Za pomocą

	System HLA określa także sposób dziedziczenia niektórych chorób.
Na przykład,	zesztywniające		zapalenie stawów kręgosłupa		autosomalny dominujący			dziedzictwo,
hemochromatoza i wrodzony przerost nadnerczy są dziedziczone autosomalnie recesywnie. Dziękuję bardzo
	wspomnienia	zesztywniające		zapalenie stawów kręgosłupa		Antygen HLA-B27, typowanie HLA

stosowane w diagnostyce wczesnych i niejasnych przypadków tej choroby. Zidentyfikowano genetyczne markery cukrzycy insulinozależnej.

PRAKTYCZNA PRACA

Oznaczanie antygenów HLA „u dawców”

Typowanie antygenów tkankowych przeprowadza się za pomocą zestawu surowic składającego się z 50 lub więcej surowic antyleukocytowych (surowice kobiet wieloródek dających od 10 do 80% pozytywnych reakcji z leukocytami płodu lub surowica ochotniczek immunizowanych

człowiek	zawierające leukocyty				niektóre antygeny SD.				Sera
wieloródek, w wyniku naturalnego uodpornienia się antygenami HLA męża w trakcie
ciąży, w niektórych przypadkach zawierają przeciwciała przeciwko HLA w dość wysokim mianie.).
Serologicznie		antygeny			zgodność tkankowa				określić
limfocytotoksyczne		test (angielski)		badanie limfocytotoksyczności).						zwany
mikro limfocytotoksyczne				używać			inscenizacja			mikroobjętość
składniki.

Jego zasada opiera się na oddziaływaniu cząsteczek HLA znajdujących się na powierzchni limfocytów osoby badanej ze specyficznymi przeciwciałami anty-HLA i dopełniaczem, co prowadzi do śmierci komórki. Śmierć komórek określa się za pomocą konwencjonalnej mikroskopii świetlnej po zabarwieniu barwnikami niezbędnymi do życia.

Zawiesiny limfocytów miesza się z surowicą odpornościową dla określonego antygenu (HLA-B8, HLA-B27 itp.), inkubuje przez 1 godzinę w temperaturze 25°C, dodaje dopełniacz i inkubuje ponownie przez 2 godziny w temperaturze 37°C, a następnie błękit trypanowy lub dodaje się eozynę. Jeżeli w limfocytach znajduje się antygen odpowiadający przeciwciałom zawartym w surowicy, przeciwciała w obecności dopełniacza uszkadzają błonę leukocytów, barwnik wnika do ich cytoplazmy i zostają one pomalowane na niebiesko lub czerwono (w przypadku użycia eozyny) .

Które komórki zostaną wybarwione podczas typowania HLA?

Na podstawie wyników typowania określa się stopień zgodności dawcy i biorcy oraz możliwość przeszczepienia narządu lub tkanki pomiędzy nimi. Dawca i biorca muszą być zgodni pod względem antygenów erytrocytów ABO i Rh oraz antygenów leukocytów układu HLA. Jednak w praktyce trudno jest wybrać całkowicie zgodnego dawcę i biorcy. Wybór sprowadza się do wybrania najbardziej odpowiedniej darowizny. Przeszczep jest możliwy za pomocą

niezgodność jednego z antygenów HLA, ale na tle znacznej immunosupresji. Dobór optymalnego stosunku antygenów zgodności tkankowej pomiędzy dawcą i biorcą znacząco wydłuża żywotność przeszczepu.

Podczas lekcji zostaną zademonstrowane płytki HLA do typowania leukocytów. Pamiętaj, jak uzyskać czystą zawiesinę limfocytów z komórek krwi obwodowej. Zastanów się, jak zabezpieczyć zawartość studzienek przed wysychaniem w trakcie reakcji? W jaki sposób uzyskuje się surowice do typowania HLA?

Obecnie do typowania można zastosować przeciwciała monoklonalne wiążące dopełniacz (MAb). Wykorzystuje się je zarówno w teście mikrolimfocytotoksyczności, jak i w reakcji immunofluorescencyjnej. Reakcję można uwzględnić zarówno za pomocą mikroskopii luminescencyjnej, jak i za pomocą cytometru przepływowego.

		nowoczesna metoda		oznaczanie genów HLA typowanie DNA. On
w oparciu o różne warianty reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR) i hybrydyzacji molekularnej.
	te metody		Jest	nagromadzenie niezbędnych		analiza znacząca
wielkie ilości			jego polimeryzację i zastosowanie sond komplementarnych
analizowanych odcinków DNA. Co więcej, jedną z zalet typowania DNA jest to, że tak nie jest
wymagana jest obecność żywych limfocytów i wykorzystuje się DNA dowolnych komórek. Ale
DNA można przechowywać latami i dziesięcioleciami. Wymagane do reakcji						drogi

sondy oligonukleotydowe, startery.

Zastosowanie molekularnej metody genetyki – typowania DNA, umożliwiło znaczne poszerzenie wiedzy na temat polimorfizmu znanych wcześniej loci genetycznych układu HLA-A, B, C, DR, DQ, DP. Ponadto odkryto nowe geny, w szczególności TAP, DM, LMP i inne. Odkryto geny HLA klasy I - E, F, G, H, ale funkcja ich produktów jest nadal niejasna. W grudniu 1998 r. liczba zidentyfikowanych alleli genów kompleksu HLA wynosiła 942. Na dzień 31 grudnia 2000 r. metodą molekularnego typowania genetycznego DNA zidentyfikowano 1349 alleli, a ich wykrywalność stale rośnie.

NOWA NOMENKLATURA HLA. Jak już wspomniano, cząsteczki HLA klasy 1 składają się z łańcuchów α i β. Ponadto tylko polimorficzne Alleliczne warianty genów kodujących α-ce.n otrzymały w nowej nomenklaturze czteroznakową nazwę (np. HLA-A0201 zamiast dotychczasowego oznaczenia HLA-A2, a metodami biologii molekularnej zidentyfikowano 12 (!) nowych podtypów tego genu antygen (nowe warianty alleliczne), który otrzymał nazwę A0201, A0202, A0203, ... do A0212). HLA-B27 ma 9 wariantów specyficzności allelicznej i tylko niektóre z nich są powiązane ze zesztywniającym zapaleniem stawów kręgosłupa (co oczywiście zwiększa ich wartość prognostyczną).

Skuteczność allogenicznego przeszczepienia nerek (na podstawie wyników rocznych przeżyć w ośrodkach transplantacyjnych, które przeszły na dobór dawców w oparciu o genetykę molekularną)

centrum koordynacyjne dawstwa narządów i Instytut Immunologii.

Jeszcze bardziej imponujące dane uzyskano w ciągu ostatnich 2-3 lat podczas krajowych (głównie w USA) i międzynarodowych programów przeszczepiania allogenicznego, „niespokrewnionego” szpiku kostnego. Dzięki przejściu doboru par dawca-biorca na typowanie DNA i utworzeniu banku dawców z genotypem HLA, obejmującego 1,5 mln osób, roczny wskaźnik przeżywalności przeszczepionego szpiku wzrósł z 10-20% do 70- 80% (!). To z kolei doprowadziło do tego, że liczba przeszczepów szpiku kostnego od niepowiązanych dawców w Stanach Zjednoczonych (które obecnie ma największą liczbę genotypowanych dawców i biorców) w latach 1993–1997. wzrosła ponad 8-krotnie. Zachwycający

efekt niepowiązanych przeszczepów szpiku kostnego osiąga się wyłącznie poprzez selekcję par dawca-biorca całkowicie zgodnych z HLA poprzez typowanie DNA.

Poniżej znajduje się fragment książki akademika R.V. Petrowa „Me or Not Me: Immunological Mobiles”. M., 1983. - 272 s.

„...Otrzymując w 1930 roku Nagrodę Nobla, w swoim uroczystym wykładzie z tej okazji Karl Landsteiner powiedział, że odkrywanie coraz większej liczby nowych antygenów w komórkach tkanek ludzkich będzie

zainteresowanie teoretyczne. Znalazł między innymi zastosowania kryminalistyczne.

Wyobraź sobie taką sytuację: musisz ustalić tożsamość plamy krwi. Czyja to krew – ludzka czy zwierzęca? Nie trzeba tłumaczyć, że sytuacja ta najczęściej dotyczy kryminologii. A rozwiązanie problemu często staje się odpowiedzią na najważniejsze pytania śledztwa. Można temu zaradzić jedynie za pomocą serum odpornościowego. Bez powodu

Nie da się rozróżnić krwi ludzkiej od np. krwi psa za pomocą innych wskaźników. Metody badań mikroskopowych czy biochemicznych są bezsilne.

Lekarze medycyny sądowej mają w swoim arsenale zestaw surowic odpornościowych o różnej specyfice: przeciwko białkom ludzkim, koniom, kurom, psom, krowom, kotom itp. Badaną plamę zmywa się, a następnie przeprowadza się reakcje strącania. W tym przypadku wykorzystuje się cały zestaw surowic odpornościowych. Która surowica spowoduje wytrącenie, krew badanej plamy należy do gatunku zwierzęcia lub osoby.

Załóżmy, że ekspert medycyny sądowej podsumowuje: „Nóż jest poplamiony ludzką krwią”. A podejrzany o morderstwo odpowiada: „Tak. Ale to jest moja krew. Niedawno skaleczyłem się tym nożem w palec.” Następnie badanie jest kontynuowane. Na stole kryminologów pojawiają się antysurowice przeciwko grupom krwi i antygenom HLA. A immunologia ponownie daje dokładną odpowiedź: krew należy do grupy AB, zawiera czynnik M, Rh-ujemny, antygeny zgodności tkankowej takie i takie itp. Sytuacja jest ostateczna

jest wyjaśnione. Uzyskane cechy całkowicie pokrywają się z właściwościami antygenowymi krwi podejrzanego. Dlatego powiedział prawdę, to naprawdę jest jego krew.

Zatrzymajmy się na jeszcze jednej sytuacji, która ma ogromne implikacje moralne. Wyobraź sobie, że wojna lub inna katastrofa oddzieliła rodziców od dzieci. Dzieci utraciły nazwiska i imiona. Czy naprawdę nie można znaleźć swojego dziecka wśród innych? Przecież czerwone krwinki i antygeny HLA są dziedziczone. A jeśli ojciec i matka nie mają tego czynnika, to dziecko też nie może go mieć. I odwrotnie, jeśli oboje rodzice należą do grupy A, wówczas dziecko nie może mieć grupy krwi B ani AB. To samo dotyczy antygenów HLA. I przy bardzo wysokiej niezawodności.”

Ustalenie autentyczności szczątków członków rodziny królewskiej Mikołaja II przeprowadzono właśnie w ten sposób, za pomocą typowania DNA.

na przykład w Anglii kwestie ustalenia ojcostwa traktowane są ze szczególną wrażliwością. Ale tam najczęściej nie jest to związane z wojną. Surowe przepisy dotyczące ojcostwa wyjaśniają surowe przepisy dotyczące spadkobierców i praw do dziedziczenia kapitału, tytułów, praw i przywilejów.

Wyobraźcie sobie pana, który ogłasza swoim spadkobiercą młodego mężczyznę, który nie urodził się z jego żony. Wtedy konieczne może okazać się udowodnienie, że młody człowiek jest jego synem. Albo nagle pojawia się pan, ogłaszający się nieślubnym synem, a zatem spadkobiercą milionera. Może to prawda, ale może ten pan jest oszustem. Problem rozwiązuje się poprzez analizę antygenów rodziców i dzieci.”

Rozkład antygenów HLA okazał się odmienny wśród przedstawicieli różnych ras i narodowości. Od 1966 roku z inicjatywy WHO we wszystkich krajach świata prowadzone są intensywne badania nad strukturą antygenów zgodności tkankowej. Wkrótce mapę świata pokryły hieroglify immunologiczne, pokazujące, gdzie i w jakiej kombinacji występują antygeny

HLA. Być może teraz nie ma potrzeby, jak Thor Heyerdahl, organizować wyprawy na trzcinowej łodzi, aby udowodnić migrację ludzi z Ameryki Południowej na wyspy Polinezji. Wystarczy spojrzeć na współczesny atlas rozmieszczenia antygenów HLA i z całą pewnością stwierdzić, że oba te regiony geograficzne mają wspólne markery genetyczne.

Polimorfizm klasycznych antygenów HLA wykrywany metodami serologicznymi i komórkowymi

Za pomocą hybrydyzacji chromosomów ustalono, że układ MHC zlokalizowany jest na krótkim ramieniu 6. chromosomu autosomalnego u ludzi, a u myszy – na 17. chromosomie.

Ryż. 1. Schematyczne przedstawienie chromosomu 6.

Główny kompleks zgodności tkankowej zajmuje znaczący region DNA, obejmujący do 4*106 par zasad lub około 50 genów. Główną cechą kompleksu jest znaczna poligeniczność (obecność kilku nieallelicznych, ściśle powiązanych genów, których produkty białkowe są strukturalnie podobne i pełnią identyczne funkcje) oraz wyraźny polimorfizm - obecność wielu form allelicznych tego samego genu. Wszystkie geny kompleksu są dziedziczone w sposób kodominujący.

Poligeniczność i polimorfizm (zmienność strukturalna) decydują o indywidualności antygenowej osobników danego gatunku.

Wszystkie geny MHC dzielą się na trzy grupy. W każdej grupie znajdują się geny kontrolujące syntezę polipeptydów jednej z trzech klas MHC (I, II i III) (ryc. 3.5). Istnieją wyraźne różnice strukturalne między cząsteczkami dwóch pierwszych klas, ale jednocześnie, zgodnie z ogólnym planem strukturalnym, wszystkie są tego samego typu. Jednocześnie nie stwierdzono podobieństwa funkcjonalnego ani strukturalnego pomiędzy produktami genów klasy III z jednej strony a klasami I i II z drugiej. Grupa ponad 20 genów klasy III jest na ogół odrębna funkcjonalnie – niektóre z tych genów kodują np. białka układu dopełniacza (C4, C2, czynnik B) lub cząsteczki biorące udział w przetwarzaniu antygenu.

Region lokalizacji genów kodujących kompleks mysich cząsteczek MHC oznaczono jako H-2, u człowieka - HLA.

HLA-A, HLA-B i HLA-C to loci chromosomalne, których geny kontrolują syntezę „klasycznych” cząsteczek (antygenów) ludzkiego MHC klasy I i kodują łańcuch ciężki (łańcuch alfa). Region tych loci zajmuje obszar o długości ponad 1500 kb.

Synteza ludzkich cząsteczek (antygenów) MHC klasy II jest kontrolowana przez geny w regionie HLA-D, które kodują co najmniej sześć wariantów łańcuchów alfa i dziesięć wariantów łańcuchów beta (ryc. 3.5). Geny te zajmują trzy loci HLA-DP, HLA-DQ i HLA-DR. Produkty ich ekspresji obejmują większość cząsteczek klasy II.

Ponadto region HLA-D obejmuje geny HLA-LMP i HLA-TAP. Białka o niskiej masie cząsteczkowej kontrolowane przez te geny biorą udział w przygotowaniu obcego antygenu do prezentacji limfocytom T.

Geny ludzkich loci HLA-A, HLA-B i HLA-C kodują łańcuch ciężki (łańcuch alfa) „klasycznych” cząsteczek MHC klasy I. Ponadto poza tymi loci odkryto wiele dodatkowych genów, kodujących „nieklasyczne” cząsteczki MHC klasy I i zlokalizowanych w takich loci HLA jak HLA-X, HLA-F, HLA-E, HLA-J, HLA-H, HLA -G, HLA-F.

Cząsteczki głównego kompleksu zgodności tkankowej.

Stosując metody analizy dyfrakcji promieni rentgenowskich wyjaśniono przestrzenną organizację cząsteczek MHC:

Cząsteczki MHC klasy I (warianty alleliczne HLA: HLA-A, HLA-B, HLA-C) ulegają ekspresji na powierzchni komórki i stanowią heterodimer składający się z jednego ciężkiego łańcucha alfa (45 kDa) niekowalencyjnie związanego z pojedynczą domeną beta2-mikroglobulina (12 kDa), która występuje także w postaci wolnej w surowicy krwi, nazywane są klasycznymi antygenami transplantacyjnymi.

Łańcuch ciężki składa się z części zewnątrzkomórkowej (tworzącej trzy domeny: domeny alfa1, alfa2 i alfa3), odcinka transbłonowego i domeny ogona cytoplazmatycznego. Każda domena zewnątrzkomórkowa zawiera około 90 reszt aminokwasowych i wszystkie z nich można oddzielić od powierzchni komórki poprzez działanie papainą.

Każda domena alfa2 i alfa3 zawiera jedno wewnątrzłańcuchowe wiązanie disiarczkowe, tworzące pętlę odpowiednio 63 i 68 reszt aminokwasowych.

Domena alfa3 jest homologiczna pod względem sekwencji aminokwasów z domenami C immunoglobulin, a konformacja domeny alfa3 przypomina złożoną strukturę domen immunoglobulin.

Beta2-mikroglobulina (beta2-m) jest niezbędna do ekspresji wszystkich cząsteczek MHC klasy I i ma niezmienioną sekwencję, jednak u myszy występuje w dwóch postaciach, różniących się podstawieniem jednego aminokwasu w pozycji 85. Budową białko to odpowiada domenie C immunoglobulin. Beta2-mikroglobulina może także oddziaływać niekowalencyjnie z nieklasycznymi cząsteczkami klasy I, np. z produktami genu CD1.

W zależności od gatunku i haplotypu, zewnątrzkomórkowa część łańcuchów ciężkich MHC klasy I jest glikozylowana w różnym stopniu.

Segment transbłonowy MHC klasy I składa się z 25 głównie hydrofobowych reszt aminokwasowych i rozciąga się na dwuwarstwę lipidową, najprawdopodobniej w konformacji alfa-helikalnej.

Główna właściwość cząsteczek klasy I – wiązanie peptydów (antygenów) i prezentowanie ich w formie immunogennej limfocytom T – zależy od domen alfa1 i alfa2. Domeny te posiadają znaczące regiony alfa-helikalne, które oddziałując ze sobą tworzą wydłużoną wnękę (szczelinę), która służy jako miejsce wiązania dla przetwarzanego antygenu. Powstały kompleks antygenu z domenami alfa1 i alfa2 decyduje o jego immunogenności i zdolności do oddziaływania z receptorami rozpoznającymi antygen limfocytów T.

Klasa I obejmuje antygeny A, antygeny AB i antygeny AC.

Antygeny klasy I są obecne na powierzchni wszystkich komórek jądrzastych i płytek krwi.

Cząsteczki MHC klasy II to heterodimery zbudowane z niekowalencyjnie połączonych łańcuchów ciężkich alfa i lekkich beta.

Szereg faktów wskazuje na duże podobieństwo ogólnej struktury łańcuchów alfa i beta. Zewnątrzkomórkowa część każdego łańcucha jest złożona w dwie domeny (odpowiednio alfa1, alfa2 i beta1, beta2) i jest połączona krótkim peptydem z segmentem transbłonowym (o długości około 30 reszt aminokwasowych). Segment transbłonowy przechodzi do domeny cytoplazmatycznej zawierającej około 10-15 reszt.

Region wiążący antygen cząsteczek MHC klasy II jest utworzony przez obszary alfa-helikalne oddziałujących ze sobą łańcuchów, podobnych do cząsteczek klasy I, ale z jedną istotną różnicą: wnękę wiążącą antygen cząsteczek MHC klasy II tworzą nie dwie domeny ten sam łańcuch alfa, ale przez dwie domeny różnych łańcuchów - domeny alfa1 i beta1.

Ogólne podobieństwo strukturalne pomiędzy dwiema klasami cząsteczek MHC jest oczywiste. Jest to jednolitość przestrzennej organizacji całej cząsteczki, liczby domen (cztery) i struktury konformacyjnej miejsca wiązania antygenu.

W budowie cząsteczek klasy II wnęka wiążąca antygen jest bardziej otwarta niż w cząsteczkach klasy I, dzięki czemu mogą się w niej zmieścić dłuższe peptydy.

Najważniejszą funkcją antygenów MHC klasy II jest zapewnienie interakcji pomiędzy limfocytami T i makrofagami podczas odpowiedzi immunologicznej. Pomocnicze limfocyty T rozpoznają obcy antygen dopiero po jego przetworzeniu przez makrofagi, połączeniu z antygenami HLA klasy II i pojawieniu się tego kompleksu na powierzchni makrofaga.

Antygeny klasy II występują na powierzchni limfocytów B, aktywowanych limfocytów T, monocytów, makrofagów i komórek dendrytycznych.

Geny MHC klasy II kodują związane z błoną peptydy transbłonowe (glikoproteiny). Cząsteczki antygenów zgodności tkankowej klasy II (DR, DP, DQ), a także klasy I, to białka heterodimeryczne składające się z ciężkiego łańcucha alfa (33 kDa) i lekkiego łańcucha beta (26 kDa), kodowane przez geny HLA złożony. Obydwa łańcuchy tworzą dwie domeny: alfa1 i alfa2 oraz beta1 i beta2.

Produkty MHC klasy II są związane głównie z limfocytami B i makrofagami i służą jako struktury rozpoznawcze dla pomocniczych komórek T.

Geny MHC klasy III, zlokalizowane w obrębie grupy genów MHC lub blisko z nią powiązane, kontrolują kilka składników dopełniacza: C4 i C2, a także czynnik B, zlokalizowany w osoczu krwi, a nie na powierzchni komórek. I w przeciwieństwie do cząsteczek MHC klasy I i II, nie biorą one udziału w kontroli odpowiedzi immunologicznej.

Termin MHC klasa IV jest używany do opisania pewnych loci połączonych z MHC.

Badanie ekspresji cząsteczek MHC klasy I i II na różnych typach komórek ujawniło szerszą dystrybucję tkankową cząsteczek klasy I w porównaniu z cząsteczkami klasy II. Jeśli cząsteczki klasy I ulegają ekspresji na prawie wszystkich badanych komórkach, wówczas cząsteczki klasy II ulegają ekspresji głównie na komórkach immunokompetentnych lub komórkach, które biorą stosunkowo niespecyficzny udział w tworzeniu odpowiedzi immunologicznej, takich jak komórki nabłonkowe.

W tabeli Rycina 1 przedstawia dane dotyczące charakteru rozmieszczenia cząsteczek MHC w tkankach u myszy i ludzi.

tabela 1 Rozmieszczenie w tkankach cząsteczek MHC klasy I i II u myszy i ludzi

Typ komórki	Myszy z kompleksem N-2		Ludzki kompleks HLA
	Klasa I	Klasa II	Klasa I	Klasa II
Tymocyty
Makrofagi
Granulocyty
Retikulocyty
Czerwone krwinki
Płytki krwi
Fibroblasty
Komórki nabłonkowe
Komórki naskórka
Mięsień sercowy
Mięśnie szkieletowe
Łożysko
Sperma
Zalążki
Trofoblast
Blastocyty
Tkanka płodu

Reprezentacja cząsteczek klasy I na prawie wszystkich typach komórek koreluje z dominującą rolą tych cząsteczek w odrzucaniu przeszczepu allogenicznego. Cząsteczki klasy II są mniej aktywne w procesie odrzucania tkanki. Dane porównawcze dotyczące stopnia udziału cząsteczek MHC klasy I i II w niektórych reakcjach immunologicznych wskazują, że niektóre właściwości MHC są bardziej związane z jedną z klas, inne zaś są cechą charakterystyczną obu klas (tab. 2).

Tabela 2 Udział cząsteczek MHC klasy I i II w niektórych reakcjach immunologicznych

Charlesa B. Carpentera

Antygeny zapewniające różnice wewnątrzgatunkowe między osobnikami określane są jako alloantygeny, a gdy zostaną włączone do procesu odrzucania allogenicznych przeszczepów tkanek, zyskują nazwę antygeny zgodności tkankowej. Ewolucja ustaliła pojedynczy region ściśle powiązanych genów zgodności tkankowej, których produkty na powierzchni komórki stanowią silną barierę dla alloprzeszczepu. Terminy „główne antygeny zgodności tkankowej” i „główny kompleks genów zgodności tkankowej” (MHC) odnoszą się odpowiednio do produktów genowych i genów tego regionu chromosomalnego. Przeciwnie, liczne mniejsze antygeny zgodności tkankowej są kodowane przez wiele regionów genomu. Odpowiadają one słabszym różnicom alloantygenowym w cząsteczkach pełniących różne funkcje. Struktury niosące determinanty MHC odgrywają znaczącą rolę w odporności i samorozpoznawaniu podczas różnicowania komórek i tkanek. Informacje na temat kontroli odpowiedzi immunologicznej przez MHC uzyskano w doświadczeniach na zwierzętach, kiedy zmapowano geny odpowiedzi immunologicznej w obrębie MHC u myszy (H-2), szczurów (RT1) i świnek morskich (GPLA). U ludzi MHC nazywa się HLA. Poszczególnym literom skrótu HLA nadaje się różne znaczenia i zgodnie z umową międzynarodową HLA jest używany do określenia ludzkiego kompleksu MHC.

Można poczynić kilka uogólnień dotyczących MHC. Po pierwsze, mały obszar (mniej niż 2 centymorgany) MHC koduje trzy klasy produktów genowych. Cząsteczki klasy I, wyrażane praktycznie we wszystkich komórkach, zawierają jeden ciężki i jeden lekki łańcuch polipeptydowy i są produktami trzech reduplikowanych loci - HLA-A, HLA-B i HLA-C. Cząsteczki klasy II, których ekspresja ogranicza się do limfocytów B, monocytów i aktywowanych limfocytów T, zawierają dwa łańcuchy polipeptydowe (? i?) o różnej wielkości i są produktami kilku ściśle ze sobą powiązanych genów, określanych łącznie jako strefa HLA-D . Cząsteczki klasy III są składnikami dopełniacza C4, C2 i Bf. Po drugie, cząsteczki klasy I i II tworzą kompleks z pseudoantygenem, czyli antygenem zgodności tkankowej i pseudoantygenem, są wspólnie rozpoznawane przez limfocyty T, które mają odpowiedni receptor dla antygenu. Rozpoznawanie siebie i obcego na początku i w fazie efektorowej odpowiedzi immunologicznej jest bezpośrednio kierowane przez cząsteczki klasy I i II. Po trzecie, u ludzi nie zidentyfikowano wyraźnych ograniczeń interakcji międzykomórkowych, w których uczestniczą supresorowe limfocyty T, ale rola genów HLA jest dość ważna dla niektórych przejawów aktywności supresorowych limfocytów T. Po czwarte, w regionie MHC zlokalizowane są geny układów enzymatycznych, które nie są bezpośrednio związane z odpornością, ale są ważne dla wzrostu i rozwoju układu kostnego. Znane loci HLA na krótkim ramieniu chromosomu 6 pokazano na ryc. 63-1.

Loci układu HLA. Antygeny klasy I Antygeny HLA klasy I oznacza się serologicznie z wykorzystaniem surowicy ludzkiej, głównie pochodzącej od wieloródek, w mniejszym stopniu z wykorzystaniem przeciwciał monoklonalnych. Antygeny klasy I występują w różnej gęstości w wielu tkankach organizmu, w tym w limfocytach B, limfocytach T i płytkach krwi, ale nie występują w dojrzałych czerwonych krwinkach. Liczba swoistości wykrywalnych serologicznie jest duża, a układ HLA jest najbardziej polimorficznym ze znanych ludzkich układów genetycznych. W obrębie kompleksu HLA wyraźnie zdefiniowano trzy loci dla wykrywalnych serologicznie antygenów HLA klasy I. Każdy antygen klasy 1 zawiera podjednostkę β2-mikroglobuliny (masa cząsteczkowa 11 500) i łańcuch ciężki (masa cząsteczkowa 44 000), który niesie ze sobą specyficzność antygenową (ryc. 63-2). Istnieje 70 dobrze zdefiniowanych specyficzności locus A i B oraz osiem specyficzności locus C. Oznaczenie HLA jest zwykle obecne w nazewnictwie głównych antygenów kompleksu zgodności tkankowej, ale można je pominąć, jeśli kontekst na to pozwala. Antygeny, które nie zostały ostatecznie sklasyfikowane przez WHO, są oznaczone literą w po nazwie locus. Liczba występująca po oznaczeniu locus służy jako nazwa właściwa antygenu. Antygeny HLA populacji Afryki, Azji i Oceanii nie są obecnie dobrze zdefiniowane, chociaż obejmują niektóre z powszechnych antygenów charakterystycznych dla ludzi pochodzenia zachodnioeuropejskiego. Rozkład antygenów HLA jest różny w różnych grupach rasowych i mogą one być stosowane jako markery antropologiczne w badaniu chorób i procesów migracyjnych.

Ryż. 63-1. Schematyczne przedstawienie chromosomu 6.

Pokazano lokalizację strefy HLA w rejonie 21 ramion krótkich. Loci HLA-A, HLA-B i HLA-C kodują łańcuchy ciężkie klasy I (44 000), natomiast łańcuch lekki α2-mikroglobuliny (11 500) cząsteczek klasy I kodowany jest przez gen chromosomu 15. Strefa HLA-D (klasa II) jest zlokalizowana centromerycznie w stosunku do loci A, B i C ze ściśle powiązanymi genami składników dopełniacza C4A, C4B, Bf i C2 w regionie B-D. Kolejność genów dopełniacza nie została ustalona. Każda cząsteczka regionu D klasy II zbudowana jest z łańcuchów α i β. Występują na powierzchni komórki w różnych obszarach (DP, DQ i DR). Liczba poprzedzająca znaki? and?, oznacza, że ​​istnieją różne geny dla łańcuchów danego typu, na przykład dla DR istnieją trzy geny dla łańcuchów a, tak że wyrażane cząsteczki mogą wynosić 1??, 2?? lub 3??. Antygeny DRw52(MT2) i DRw53(MT3) są zlokalizowane na łańcuchu 2a, natomiast DR na łańcuchu lp. DR nie jest polimorficzny, a cząsteczki antygenu DQ są polimorficzne zarówno w łańcuchach α, jak i β (2?2?). Inne typy DQ (1?1?) mają ograniczony polimorfizm. Polimorfizm DP jest powiązany z łańcuchami β. Całkowita długość regionu HLA wynosi około 3 cm.

Ponieważ chromosomy są sparowane, każdy osobnik ma do sześciu wykrywalnych serologicznie antygenów HLA-A, HLA-B i HLA-C, po trzy od każdego rodzica. Każdy z tych zestawów jest oznaczony jako haplotyp i zgodnie z prostym dziedziczeniem mendlowskim jedna czwarta potomstwa ma identyczne haplotypy, połowa ma takie same haplotypy, a pozostała ćwiartka jest całkowicie niezgodna (ryc. 63-3). Znaczenie roli tego kompleksu genowego w odpowiedzi na przeszczep potwierdza fakt, że dobór par dawca-biorca spośród potomstwa jednego pokolenia według haplotypu zapewnia najlepsze wyniki w przeszczepianiu nerki – około 85-90% długich -terminowe przeżycie (patrz rozdział 221).

Antygeny klasy II. Strefa HLA-D sąsiaduje z loci klasy I na krótkim ramieniu chromosomu 6 (patrz ryc. 63-1). Region ten koduje szereg cząsteczek klasy II, z których każda zawiera łańcuch α (masa molowa 29 000) i łańcuch α (masa molowa 34 000) (patrz ryc. 63-2). Niezgodność w tym regionie, zwłaszcza w zakresie antygenów DR, determinuje odpowiedź proliferacyjną limfocytów in vitro. Mieszaną reakcję limfocytów (MLR) ocenia się na podstawie poziomu proliferacji w mieszanej hodowli limfocytów (MLC) i może ona być dodatnia, nawet jeśli antygeny HLA-A, HLA-B i HLA-C są identyczne (patrz ryc. 63-3 ). Antygeny HLA-D wykrywa się przy użyciu standardowych limfocytów stymulujących, które są homozygotyczne pod względem HLA-D i inaktywowane promieniami rentgenowskimi lub mitomycyną C w celu uzyskania odpowiedzi jednokierunkowej. Istnieje 19 takich antygenów (HLA-Dwl-19) odkrytych za pomocą homozygotycznego typowania komórek.

Próby wykrycia HLA-D metodami serologicznymi początkowo ujawniły szereg antygenów połączonych z D (DR), ulegających ekspresji na cząsteczkach klasy II przez komórki B, monocyty i aktywowane komórki T. Następnie opisano inne, ściśle ze sobą powiązane układy antygenowe, którym nadano różne nazwy (MB, MT, DC, SB). Ustalono tożsamość poszczególnych grup cząsteczek klasy II oraz wyizolowano i zsekwencjonowano geny odpowiednich łańcuchów α i β. Mapa genów klasy II pokazana na ryc. 63-1, odzwierciedla minimalną liczbę genów i regionów molekularnych. Chociaż masa cząsteczkowa II może zawierać DR? z haplotypu jednego z rodziców, a DRa - drugiego (transkomplementacja), kombinatoryka poza każdym z regionów DP, DQ, DR jest rzadka, jeśli w ogóle możliwa. Cząsteczki DR i do pewnego stopnia DQ mogą służyć jako bodźce dla pierwotnego MLR. Wtórny test MLR definiuje się jako pierwotny test limfocytów (PLT), który zapewnia wyniki w ciągu 24–36 godzin zamiast 6–7 dni w przypadku odpowiedzi pierwotnej. Alloantygeny DP odkryto ze względu na ich zdolność do wywoływania stymulacji PLT, chociaż nie powodują one powstania pierwotnej MLR. Chociaż komórki B i aktywowane komórki T wyrażają wszystkie trzy zestawy cząsteczek klasy II, antygeny DQ nie ulegają ekspresji na 60-90% monocytów DP i DR-dodatnich.

Ryż. 63-2. Schematyczne przedstawienie cząsteczek powierzchniowych komórek klasy I i klasy II.

Cząsteczki klasy I składają się z dwóch łańcuchów polipeptydowych. Ciężki łańcuch z molo. ważący 44 000 przechodzi przez błonę plazmatyczną; jego obszar zewnętrzny składa się z trzech domen (δ1, δ2 i δ3) utworzonych przez wiązania dwusiarczkowe. Łańcuch lekki z mol. o masie 11500 (a2-mikroglobulina, a2mu) jest kodowana przez chromosom 15 i jest niekowalencyjnie związana z łańcuchem ciężkim. Homologia aminokwasów pomiędzy cząsteczkami klasy I wynosi 80-85%, zmniejszając się do 50% w regionach a1 i a2, które prawdopodobnie odpowiadają obszarom polimorfizmu alloantygenowego. Cząsteczki klasy II składają się z dwóch niekowalencyjnie połączonych łańcuchów polipeptydowych, łańcucha α z molem. o masie 34 000 i łańcuchu β o masie cząsteczkowej 29 000. Każdy łańcuch zawiera dwie domeny utworzone przez wiązania dwusiarczkowe (z S. B. Carpenter, E. L. Milford, Renal Transplantation: Immunobiology in the Kidnev/Eds. B. Brenner, F. Rector, Nowy Jork: Samiders, 1985).

Ryż. 63-3. Strefa HLA chromosomu 6: dziedziczenie haplotypów HLA. Każdy segment chromosomalny połączonych genów jest oznaczony jako haplotyp i każdy osobnik dziedziczy jeden haplotyp od każdego z rodziców. Diagram przedstawia antygeny A, B i C haplotypów a i b dla danego hipotetycznego osobnika; Poniżej znajdują się oznaczenia haplotypów zgodne z tekstem. Jeśli mężczyzna z haplotypem ab poślubi kobietę z haplotypem cd, potomstwo może należeć tylko do czterech typów (pod względem HLA). Jeśli podczas mejozy u jednego z rodziców nastąpi rekombinacja (oznaczona liniami przerywanymi), prowadzi to do powstania zmienionego haplotypu. Częstotliwość zmienionych haplotypów u dzieci służy jako miara odległości genetycznej wiedźmy (1% częstości rekombinacji = 1 cM; patrz ryc. 63-1) (z G. V. Carpenter. Kidney International, G)78. 14.283).

Genetyka molekularna. Każdy łańcuch polipeptydowy cząsteczek klasy I i II zawiera kilka regionów polimorficznych oprócz „prywatnej” determinanty antygenowej wykrywanej przez surowice odpornościowe. Test limfolizy komórkowej (CML) określa specyficzność limfocytów T zabójczych (komórek T), które powstają podczas procesu proliferacji w MLR, poprzez badanie komórek docelowych od dawców, którzy nie byli źródłem komórek stymulujących MLR. Systemy antygenowe oznaczane tą metodą wykazują bliską, lecz niepełną korelację z antygenami „prywatnymi” klasy 1. Klonowanie komórek cygotoksycznych umożliwiło wykrycie na cząsteczkach HLA zestawu docelowych determinant polimorficznych, z których części nie da się wykryć za pomocą surowicy alloantygenowej i monoklonalnej przeciwciała uzyskane przez immunizację ludzkich komórek myszy. Niektóre z tych odczynników można zastosować do identyfikacji „konkretnych” determinantów HLA, podczas gdy inne są ukierunkowane na bardziej „ogólne” (czasami nazywane supertypowymi) determinantami. Jeden z takich układów „wspólnych” antygenów HLA-B ma dwa allele, Bw4 i Bw6. Większość „prywatnych” HLA-B jest powiązana z Bw4 lub Bw6. Inne systemy są powiązane z podgrupami antygenów HLA. Na przykład, łańcuchy ciężkie HLA-B-dodatnie zawierają dodatkowe regiony wspólne dla B7, B27, Bw22 i B40 lub B5, B15, B18 i Bw35. Istnieją inne rodzaje nakładających się determinant antygenowych, o czym świadczy reakcja przeciwciał monoklonalnych z regionem wspólnym dla łańcuchów ciężkich HLA-A i HLA-B. Badanie sekwencji aminokwasów i map ptydowych niektórych cząsteczek HLA wykazało, że regiony hiperzmienne antygenów klasy I są skoncentrowane w zewnętrznej domenie a1 (patrz ryc. 63-2) i sąsiednim regionie domeny a2. Sekwencje zmienne cząsteczek klasy II są różne dla różnych loci. Godne uwagi jest to, że domena α3 klasy I, domena β2 klasy II i domena β2, a także część cząsteczki błony T8 (Leu 2), która bierze udział w oddziaływaniach komórka-komórka (patrz rozdział 62), wykazują znacząca homologia sekwencji aminokwasów ze stałymi strefami immunoglobulin. Potwierdza to hipotezę o ewolucyjnym powstaniu rodziny produktów genowych pełniących funkcje rozpoznawania immunologicznego. Podczas badania genomowego DNA HLA znaleziono typowe sekwencje ekson-intron dla cząsteczek klasy I i II, z eksonami zidentyfikowanymi dla peptydów sygnałowych (5 cali) każdej domeny, transbłonowego segmentu hydrofobowego i segmentu cytoplazmatycznego (3 cali). Dla większości łańcuchów HLA dostępne są sondy cDNA, a zastosowanie hydrolizatów enzymatycznych do oceny stanu polimorfizmu długości fragmentów restrykcyjnych (RFLP) dostarczyło danych, które korelują z wynikami badań serologicznych cząsteczek klasy 11 w MLR. Jednakże duża liczba (20-30) genów klasy 1 utrudnia ocenę polimorfizmu metodą RFLP. Wiele z tych genów nie ulega ekspresji (pseudogeny), chociaż niektóre mogą odpowiadać dodatkowym loci klasy I, które ulegają ekspresji tylko na aktywowanych limfocytach T; ich funkcje są nieznane. Opracowanie specyficznych testów dla loci HLA-A i HLA-B pomoże zrozumieć ten dość złożony problem.

Uzupełnienie (klasa III). Geny strukturalne trzech składników dopełniacza – C4, C2 i Bf – są obecne w strefie HLA-B-D (patrz ryc. 63-1). Są to dwa loci C4 kodujące C4A i C4B, pierwotnie opisane odpowiednio jako antygeny erytrocytów Rodgersa i Chido. Antygeny te okazały się w rzeczywistości cząsteczkami C4 wchłoniętymi z osocza. Inne składniki dopełniacza nie wiążą się ściśle z HLA. Nie opisano żadnego krzyżowania pomiędzy genami C2, Bf i C4. Wszystkie są kodowane przez region pomiędzy HLA-B i HLA-DR, o długości około 100 kb. Istnieją dwa allele C2, cztery Bf, siedem C4A i trzy allele C4B, ponadto w każdym locus znajdują się ciche allele QO. Wyjątkowy polimorfizm histotypów dopełniacza (komplotypów) sprawia, że ​​system ten nadaje się do badań genetycznych.

Tabela 63-1. Najczęstsze haplotyny HLA

W tabeli 63-1 reprezentuje cztery najczęstsze haplotypy spotykane u osób pochodzenia zachodnioeuropejskiego. Wyniki MLR u niespokrewnionych osobników wybranych pod kątem zgodności pod względem tych haplotypów są negatywne, podczas gdy reakcja zwykle pojawia się, gdy niespokrewnione osobniki są dopasowywane tylko pod kątem zgodności HLA-DR i DQ. Takie identyczne wspólne haplotypy prawdopodobnie pochodzą w niezmienionej postaci od jednego przodka.

Inne geny na chromosomie 6. Niedobór 21-hydroksylazy steroidowej, cecha autosomalna recesywna, powoduje zespół wrodzonego przerostu nadnerczy (rozdziały 325 i 333). Gen tego enzymu jest zlokalizowany w regionie HLA-B-D. Gen 21-hydroksylazy sąsiadujący z genem C4A ulega delecji u osób cierpiących na wspomniany zespół wraz z C4A (C4AQO), a gen HLA-B może ulec transformacji poprzez konwersję B 13 do rzadkiego Bw47, występującego jedynie u zmienione haplotypy. W przeciwieństwie do niedoboru 21-hydroksylazy związanego z HLA o późnym początku, wrodzony przerost nadnerczy związany z niedoborem 21-hydroksylazy nie jest związany z HLA. Kilka badań rodzinnych wykazało, że idiopatyczna hemochromatoza, choroba autosomalna recesywna, jest powiązana z HLA (patrz rozdział 310). Chociaż patogeneza zaburzeń wchłaniania żelaza w przewodzie pokarmowym nie jest znana, ustalono, że geny modulujące ten proces zlokalizowane są w pobliżu regionu HLA-A.

Ryż. 63-4. Schemat względnej roli antygenów HLA-A, HLA-B, HLA-C i HLA-D w inicjacji odpowiedzi alloimmunologicznej oraz w tworzeniu komórek efektorowych i przeciwciał.

Dwie główne klasy limfocytów T rozpoznają antygeny: komórki T, prekursory cytotoksycznych komórek „zabójczych”, oraz komórki pomocnicze Tx, które promują rozwój odpowiedzi cytotoksycznej. Tx wspomagają także limfocyty B w rozwoju „dojrzałej” odpowiedzi IgG. Należy zauważyć, że Tx zwykle rozpoznaje antygeny klasy I, podczas gdy sygnał dla Tx jest tworzony głównie przez HLA-D, który jest ściśle związany z antygenami klasy II (od C. B. Carpenter. - Kidney International, 1978, 14, 283).

Geny odpowiedzi immunologicznej. Badając odpowiedź in vitro na syntetyczne antygeny polipeptydowe, hemocyjaninę, kolagen, toksoid tężcowy, ujawniono, że strefa HLA-D jest podobna do regionu H-2. Ja w myszce. Prezentacja fragmentów antygenowych na powierzchni makrofagów lub innych komórek niosących cząsteczki klasy II wymaga sprzężonego rozpoznania kompleksu cząsteczka klasy II + antygen przez limfocyty T niosące odpowiedni(e) receptor(y) (patrz rozdział 62). Sednem tej hipotezy „self-)-X” lub „zmodyfikowanego self” jest to, że zależna od T odpowiedź immunologiczna, czyli działanie komórek T pomocniczych/induktorowych (Tx), zachodzi tylko wtedy, gdy zsyntetyzowane zostaną odpowiednie determinanty klasy II. Geny tego ostatniego to geny Ir. Ponieważ determinanty allogeniczne klasy I są uznawane za już zmienione, allogeniczny MLP stanowi model układu odpornościowego, w którym obecność pseudoantygenu nie jest konieczna (ryc. 63-4). Fazy ​​efektorowe odporności wymagają rozpoznania pseudoantygenu w połączeniu z jego własnymi strukturami. Te ostatnie u ludzi, podobnie jak u myszy, są cząsteczkami antygenów zgodności tkankowej klasy I. Ludzkie linie komórkowe zakażone wirusem grypy ulegają lizie przez immunocytotoksyczne limfocyty T (limfocyty) tylko wtedy, gdy komórki odpowiadające i komórki docelowe są identyczne w loci HLA-A i HLA-B. Allogeniczny MLR służy również jako model tworzenia cytotoksycznych limfocytów T o ograniczonej klasie I (patrz ryc. 63-4). Szczegóły ograniczeń dla różnych cząsteczek i epitopów klasy I i II można wyizolować przy użyciu zagruntowanych komórek, które przeszły ekspansję i klonowanie. Przykładowo, na poziomie komórek prezentujących antygen dany klon Tx rozpoznaje fragment antygenowy skompleksowany z konkretnym regionem cząsteczki klasy II przy wykorzystaniu receptora Ti. Elementami restrykcyjnymi dla niektórych antygenów drobnoustrojów są allele DR i Dw.

Tłumienie odpowiedzi immunologicznej (lub niski poziom odpowiedzi) na pyłek cedru, antygeny paciorkowców i schistosomów jest dominujące i powiązane z HLA, co wskazuje na istnienie genów supresji odporności (Is). Wykazano także obecność specyficznych powiązań allelicznych HLA z poziomem odpowiedzi immunologicznej, np. dla antygenu rącznika Ra5 – z DR2 i dla kolagenu – z DR4.

Skojarzenia z chorobami. Jeśli główny kompleks zgodności tkankowej pełni ważną funkcję biologiczną, jaka to jest funkcja? Jedna z hipotez głosi, że odgrywa rolę w nadzorze immunologicznym komórek nowotworowych, które pojawiają się w ciągu życia jednostki. System ten ma ogromne znaczenie w czasie ciąży, ponieważ między matką a płodem zawsze istnieje niezgodność tkankowa. Wysoki stopień polimorfizmu może również przyczynić się do przetrwania gatunków wobec ogromnej liczby czynników mikrobiologicznych obecnych w środowisku. Tolerancja na „ja” (autotolerancja) może przenosić się na antygeny drobnoustrojów, co skutkuje dużą podatnością prowadzącą do śmiertelnych infekcji, natomiast polimorfizm w układzie HLA powoduje, że część populacji rozpoznaje czynniki niebezpieczne jako obce i wykazuje adekwatną reakcję. Hipotezy te łączą rolę HLA z zaletami, które pozwalają systemowi przetrwać pod presją selekcyjną. Każda z tych hipotez ma pewne poparcie.

Ważnym dowodem na rolę kompleksu HLA w immunobiologii było odkrycie pozytywnego związku niektórych procesów patologicznych z antygenami HLA. Badanie tych powiązań było stymulowane odkryciem u myszy genów odpowiedzi immunologicznej powiązanych z kompleksem H-2. W tabeli 63-3 podsumowuje najważniejsze powiązania z chorobą HLA.

Ustalono, że częstość występowania HLA-B27 wzrasta w niektórych chorobach reumatycznych, szczególnie w zesztywniającym zapaleniu stawów kręgosłupa, chorobie wyraźnie rodzinnej. Antygen B27 występuje jedynie u 7% osób pochodzenia zachodnioeuropejskiego, ale u 80-90% chorych na zesztywniające zapalenie stawów kręgosłupa. Pod względem ryzyka względnego oznacza to, że antygen ten jest odpowiedzialny za podatność na rozwój zesztywniającego zapalenia stawów kręgosłupa, która u nosicieli jest 87 razy większa niż w populacji ogólnej. Podobnie, wysoki stopień powiązania z antygenem B27 wykazano w przypadku ostrego zapalenia przedniego błony naczyniowej oka, zespołu Reitera i reaktywnego zapalenia stawów w przypadku co najmniej trzech infekcji bakteryjnych (jersinioza, salmonelloza i rzeżączka). Chociaż powszechna postać młodzieńczego reumatoidalnego zapalenia stawów jest również powiązana z witaminą B27, rodzaj choroby z łagodnym zespołem stawowym i zapaleniem tęczówki jest powiązany z witaminą B27. W łuszczycowym zapaleniu stawów typu ośrodkowego częściej występuje B27, podczas gdy Bw38 jest powiązany zarówno z typem ośrodkowym, jak i obwodowym. Łuszczyca jest powiązana z Cw6. U pacjentów ze zwyrodnieniowym zapaleniem stawów lub dną moczanową nie obserwuje się zmian w częstotliwości występowania antygenów.

Większość innych powiązań z chorobami jest charakterystyczna dla antygenów strefy HLA-D.Na przykład enteropatia glutenozależna u dzieci i dorosłych jest powiązana z antygenem DR3 (ryzyko względne 21).Rzeczywisty odsetek pacjentów z tym antygenem waha się od 63 do 96 % w porównaniu z 22–27% w grupie kontrolnej. Ten sam antygen częściej stwierdza się u pacjentów z aktywnym przewlekłym zapaleniem wątroby i opryszczkowym zapaleniem skóry, którzy jednocześnie cierpią na enteropatię glutenozależną. Młodzieńcza cukrzyca insulinozależna (typ I) jest powiązana z DR3 i DR4, a ujemnie z DR2. Rzadki allel Bf (M) stwierdzono u 17–25% chorych na cukrzycę typu I. Cukrzyca u dorosłych (typ II) nie ma związku z HLA. Nadczynność tarczycy w Stanach Zjednoczonych jest powiązana z B8 i Dw3, natomiast w populacji japońskiej jest powiązana z Bw35. Szersze badanie zdrowych i chorych przedstawicieli różnych ras pomoże wyjaśnić kwestię uniwersalnych markerów HLA. Na przykład antygen B27, rzadki u zdrowych Japończyków, jest powszechny u pacjentów ze zesztywniającym zapaleniem stawów kręgosłupa. Podobnie DR4 jest markerem mszyc cukrzycy typu I u wszystkich ras. Czasami marker HLA jest wyraźnie powiązany tylko z częścią objawów w obrębie zespołu. Na przykład miastenia jest znacznie silniej powiązana z antygenami B8 i DR3 u pacjentów bez grasiczaka, a stwardnienie rozsiane jest związane z antygenem DR2 u osób z szybko postępującym przebiegiem choroby. Zespół Goodpasture'a związany z autoimmunologicznym uszkodzeniem błon podstawnych kłębuszków nerkowych, idiopatycznym błoniastym kłębuszkowym zapaleniem nerek, odzwierciedlającym procesy autoimmunologiczne z tworzeniem przeciwciał przeciwko antygenom kłębuszkowym, a także błoniastym zapaleniem nerek indukowanym złotem, są istotnie powiązane z HLA-DR.

Tabela 63-3. Choroby związane z antygenami HLA

Niezrównoważona przyczepność. Chociaż rozmieszczenie alleli HLA jest różne w populacjach rasowych i etnicznych, najbardziej widoczną cechą genetyki populacyjnej antygenów HLA jest obecność braku równowagi powiązań dla niektórych antygenów A i B, antygenów B i C, B, D i loci dopełniacza. Nierównowaga powiązań oznacza, że ​​antygeny z blisko powiązanych loci występują razem częściej, niż można by oczekiwać na podstawie założenia o przypadkowym powiązaniu. Klasycznym przykładem braku równowagi sprzężeń jest asocjacja antygenu locus AHLA-A1 z antygenem locus B HLA-B8 u osób pochodzenia zachodnioeuropejskiego. Jednoczesną obecność A1 i B8, obliczoną na podstawie częstości ich genów, należy zaobserwować z częstotliwością 0,17. 0,11, czyli około 0,02. Natomiast zaobserwowana częstotliwość ich współistnienia wynosi 0,08, czyli 4 razy więcej niż oczekiwano, a różnica pomiędzy tymi wartościami wynosi 0,06. Ostatnia wartość jest oznaczona jako delta (?) i służy jako miara nierównowagi. Nierównowagę powiązań stwierdzono także dla innych haplotypów loci A i B: A3 i B7, A2 i B 12, A29 i B 12, A11 i Bw 35. W przypadku niektórych determinant strefy D, nierównowaga powiązań z antygenami locus B została opisane (na przykład DR3 i AT 8); jak również dla antygenów loci B i C. Wykrywalne serologicznie antygeny HLA służą jako markery genów całego haplotypu w rodzinie oraz jako markery specyficznych genów w populacji, ale tylko w przypadku braku równowagi powiązań.

Znaczenie nierównowagi powiązań jest ogromne, ponieważ takie asocjacje genów mogą dać początek określonym funkcjom. Presja selekcyjna podczas ewolucji może być głównym czynnikiem utrzymującym się pewnych kombinacji genów w genotypach. Przykładowo istnieje teoria, że ​​A1 i B8, a także niektóre determinanty D i innych regionów, zapewniają selektywną przewagę w obliczu epidemii chorób takich jak dżuma czy ospa. Możliwe jest jednak również, że potomkowie osób, które przeżyły takie epidemie, pozostaną podatni na inne choroby, ponieważ ich unikalny kompleks genowy nie zapewnia odpowiedniej reakcji na inne czynniki środowiskowe. Główną trudnością tej hipotezy jest założenie, że dobór działa na kilka genów jednocześnie i tym samym zapewnia wystąpienie obserwowanych wartości A, jednak potrzeba złożonych interakcji pomiędzy produktami różnych loci kompleksu MHC to dopiero początek powiązanie obserwowanych zjawisk i selekcja mogą zwiększyć nierównowagę wielokrotnych powiązań. Zachowanie niektórych powszechnych haplotypów wymienionych powyżej potwierdza ten pogląd.

Z drugiej strony hipoteza selekcji niekoniecznie wyjaśnia nierównowagę powiązań. Kiedy populacja pozbawiona niektórych antygenów zostanie skrzyżowana z inną, która charakteryzuje się dużą częstością występowania tych antygenów w równowadze? może pojawić się po kilku pokoleniach. Na przykład zabudowa? dla A1 i B8, występujące w populacjach na kierunku wschód-zachód, od Indii po Europę Zachodnią, można wyjaśnić na podstawie migracji i asymilacji populacji. W małych grupach brak równowagi może być spowodowany zgodnością, efektem założycielskim i dryfem genetycznym. Wreszcie, niektóre przypadki nierównowagi połączeń wynikają z nielosowego krzyżowania się podczas mejozy, ponieważ segmenty chromosomalne mogą być mniej lub bardziej kruche. Czy to z powodu presji selekcyjnej, czy ograniczeń krzyżowania, nierównowaga powiązań może zniknąć w ciągu kilku pokoleń. W kompleksie genów HLA istnieje duża liczba nielosowych powiązań, a identyfikacja ich przyczyn może zapewnić wgląd w mechanizmy leżące u podstaw podatności na choroby.

Spójność i stowarzyszenia. W tabeli 63-2 wymienia choroby, które służą jako przykład powiązania z HLA, gdy cechy dziedziczne są oznaczane w rodzinie za pomocą odpowiednich haplotypów. Na przykład niedobór C2, 21-hydroksylazy i idiopatyczna hemochromatoza są dziedziczone w sposób recesywny z częściowym niedoborem u heterozygot. Te zaburzenia genetyczne są również związane z HLA i są spowodowane nadmiarem pewnych alleli HLA u niespokrewnionych osób dotkniętych tą chorobą. Niedobór C2 jest zwykle powiązany z haplotypami HLA-Aw 25, B 18, B55, D/DR2, a w idiopatycznej hemochromatozie objawia się zarówno powiązaniem, jak i silnym powiązaniem między HLA-A3 i B 14. Wysoki stopień nierównowagi powiązań w tym przypadek jest spowodowany mutacjami u osoby, która była jego źródłem; ponadto okres czasu potrzebny na powrót puli genów do równowagi był niewystarczający. Z tego punktu widzenia geny HLA są prostymi markerami połączonych genów. Z drugiej strony, aby ujawnić się określone zaburzenie, może być wymagana interakcja z określonymi allelami HLA. Ta ostatnia hipoteza wymagałaby rozpoznania większego odsetka mutacji z ekspresją wadliwych genów, co występuje tylko pod warunkiem połączenia z określonymi genami HLA.

Choroba Pageta i ataksja rdzeniowo-móżdżkowa są chorobami dziedzicznymi w sposób autosomalny dominujący, sprzężonymi z HLA; występują u kilku członków rodziny jednocześnie. Choroba Hodgkina jest manifestacją recesywnej wady dziedzicznej sprzężonej z HLA. W tych chorobach nie stwierdzono żadnych powiązań HLA, co sugeruje początkową wielość „założycieli” tych chorób z mutacjami związanymi z różnymi allelami HLA.

Powiązanie z HLA można łatwo określić, gdy cechy dominacyjne i recesywne są łatwe do rozróżnienia, tj. gdy ekspresja jest wysoka, a proces jest zdeterminowany defektem w pojedynczych genach. W większości skojarzeń markery HLA odzwierciedlają czynniki ryzyka związane z realizacją i modulacją odpowiedzi immunologicznej pod wpływem wielu genów. Przykładem wielogenowej choroby immunologicznej jest alergia atoniczna, w której związek z HLA może być widoczny jedynie u osób z niskim, genetycznie kontrolowanym (nie wynikającym z HLA) poziomem wytwarzania IgE. Innym przykładem tego rodzaju jest niedobór IgA (patrz Tabela 63-3) związany z HLA-DR3.

Znaczenie kliniczne układu HLA. Kliniczna wartość typowania HLA w diagnostyce ogranicza się do oznaczania witaminy B27 w diagnostyce zesztywniającego zapalenia stawów kręgosłupa; jednak w tym przypadku obserwuje się 10% wyników fałszywie dodatnich i fałszywie ujemnych. Badanie HLA jest również cenne w praktyce konsultacji genetycznych w celu wczesnego wykrywania chorób w rodzinach z idiopatyczną hemochromatozą, wrodzonym przerostem nadnerczy związanym z niedoborem hydroksylazy steroidowej, zwłaszcza jeśli typowanie HLA przeprowadza się na komórkach uzyskanych w wyniku amniopunkcji. Wysoki stopień polimorfizmu w układzie HLA sprawia, że ​​jest to cenne narzędzie do testowania różnych leków komórkowych, szczególnie w praktyce sądowej. Niektóre choroby, takie jak cukrzyca typu I i inne, dla których wskazane są powiązania z HLA, wymagają dodatkowych badań nad rolą składników układu HLA w patogenezie tych chorób

Genetyka głównego kompleksu zgodności tkankowej
W latach 20. XX wieku w Jackson Laboratory (Bar Harbor, USA) prowadzono na szeroką skalę prace nad uzyskaniem genetycznie czystych linii myszy w drodze długotrwałego chowu wsobnego. W eksperymentach z międzyliniowym przeszczepianiem nowotworu pracownicy tego laboratorium J.D. G.D. Little, G. Snell i inni amerykańscy badacze ustalili istnienie kilkudziesięciu (ponad 30) loci genetycznych, których różnica powoduje odrzucenie przeszczepionych tkanek. Oznaczono je jako loci zgodności tkankowej (H-loci, z języka angielskiego Histocompatibility). W tym samym czasie angielski immunolog P. Gorer rozwiązał podobny problem, badając grupy krwi myszy. W 1948 r. we wspólnej pracy J. Snella i P. Gorera opisano locus zgodności tkankowej, który określa najcięższą reakcję odrzucenia. Został nazwany H-2, ponieważ odpowiadał genowi drugiej grupy krwi myszy. Wkrótce ustalono złożoną strukturę tego kompleksu genetycznego, obejmującą bardzo dużą liczbę genów. Do tego czasu udowodniono już immunologiczną naturę odrzucenia przeszczepu i było jasne, że efekt niezgodności w loci H wynikał z różnic w antygenach kodowanych przez geny tego locus. Takie antygeny zaczęto nazywać alloantygenami lub antygenami zgodności tkankowej.
W latach 60. XX wieku francuski immunohematolog J. Dausset opisał kilka antygenów leukocytowych podobnych do niektórych produktów allelicznych H-2. Wkrótce J. Dosset wraz z innymi specjalistami genetyki transplantacyjnej, na podstawie analizy zgromadzonych wówczas danych na temat ludzkich alloantygenów, postulował istnienie u człowieka kompleksu genetycznego podobnego do locus H-2 myszy. Do tego kompleksu zidentyfikowano kilka alloantygenów, odkrytych wcześniej dzięki zastosowaniu surowicy kobiet, które rodziły wielokrotnie. Surowice te zawierały przeciwciała przeciwko alloantygenom płodowym. Odkryty kompleks genetyczny nazwano HLA (od antygenów ludzkich leukocytów). Podobne kompleksy stwierdzono u wszystkich badanych ssaków i ptaków. W związku z tym wprowadzono ogólne oznaczenie tego rodzaju kompleksów genetycznych - MHC (od Major histocompatibility complex). Oznaczenie to przeniesiono na produkty genowe – antygeny MHC.
Kompleks H-2 jest zlokalizowany na mysim chromosomie 17; Kompleks HLA - na krótkim ramieniu ludzkiego chromosomu 6 (6p). Strukturę ludzkiego locus HLA pokazano schematycznie na ryc. 3.28. To zajmuje dużo

Ryż. 3.28. Mapa genów głównego układu zgodności tkankowej (MHC) na przykładzie kompleksu ludzkiego antygenu leukocytowego (HLA). Sekcja chromosomu jest podzielona na 4 segmenty, przedstawione kolejno na rycinie. Po prawej stronie znajdują się numery 3'-nukleotydów każdego segmentu.

przestrzeń - 4 miliony par nukleotydów i zawiera ponad 200 genów. Istnieją 3 klasy genów MHC – I, II i III. Produkty genów klasy I i II, zlokalizowane odpowiednio w części 3' i 5' kompleksu, biorą udział w odrzucaniu niezgodnych przeszczepów i prezentacji antygenu limfocytom T. Początkowo podzielono je ze względu na wywoływanie przez swoje produkty odporności głównie humoralnej (klasa I) lub komórkowej (klasa II, opisana nieco później niż klasa I). Istnieją 2 grupy genów klasy I. Pierwszą tworzą geny A, B i C, charakteryzujące się niespotykanie wysokim polimorfizmem – znanych jest kilkaset ich form allelicznych (np. HLA-B – 830) – patrz tabela. 3.7. Są to klasyczne geny klasy I. Kolejną grupę tworzą nieklasyczne geny E, F, G, H (geny o ograniczonym polimorfizmie). W prezentacji antygenu limfocytom T biorą udział wyłącznie produkty genów klasycznej klasy I.
Tabela 3.7. Polimorfizm genów ludzkiego antygenu leukocytowego (HLA).

Koniec stołu. 3.7

Klasa	Umiejscowienie	Liczba alleli zidentyfikowanych poprzez typowanie DNA
II	HLA-DRA	3
	HLA-DRB1	463
	HLA-DRB2-9	82
	HLA-DQA1	34
	HLA-DQB1	78
	HLA-DPA1	23
	HLA-DPB1	125
	HLA-DOA	12
	HLA-DOB	9
	HLA-DMA	4
	HLA-DMB	7
Całkowity		2478

Geny MHC klasy II obejmują również kilka wariantów. Produkty genów DR (aib), DP (aib) i DQ (aib), kodujące odpowiednie łańcuchy polipeptydowe cząsteczek, biorą bezpośredni udział w prezentacji antygenu. We wszystkich przypadkach geny łańcucha β charakteryzują się znacznie większym polimorfizmem niż geny łańcucha α. Późniejsze odkrycie tych genów wiąże się z trudnościami w identyfikacji ich produktów: surowice wieloródek stosowane do identyfikacji produktów MHC zawierały przeciwciała przeciwko cząsteczkom MHC prawie wyłącznie klasy I. Za ich pomocą zidentyfikowano jedynie alloantygenowe warianty genu HLA-DRB. Aby zidentyfikować cząsteczki klasy II, zastosowano mieszaną hodowlę limfocytów (tj. reakcję limfocytów T), co zapewnia znacznie mniejsze możliwości wykrycia subtelności różnic antygenowych. Obecnie antygeny obu klas wyznaczane są metodą reakcji łańcuchowej polimerazy (tj. oznacza się geny, a nie jak dotychczas ich produkty). Do klasy II zalicza się kilka genów o niskim poziomie polimorfizmu, których produkty nie prezentują antygenu, ale biorą udział w jego wewnątrzkomórkowym przetwarzaniu (geny TAP, LMP) lub przyczyniają się do włączenia peptydu antygenowego do cząsteczek MHC-II ( HLA-DM, HLA-DO).
Jak już wspomniano, geny MHC klasy III nie biorą udziału w cząsteczkach zgodności tkankowej i ich prezentacji. Kodują niektóre składniki dopełniacza, cytokiny z rodziny czynników martwicy nowotworów i białka szoku cieplnego.
Struktura mysiego locus H-2 jest podobna do struktury ludzkiego locus HLA opisanej powyżej. Główna różnica dotyczy lokalizacji genów klasy I (K i D), które u myszy są od siebie oddzielone przestrzennie, natomiast lokalizacja genów klasy II (A, E) i III odpowiada lokalizacji w ludzkim locus HLA.

Cząsteczki MHC są produktami polimorficznymi klas I i II głównego kompleksu zgodności tkankowej
Pomimo znacznego podobieństwa w ogólnej budowie cząsteczek MHC klasy I i II, łączy je szereg różnic. Schemat struktury domenowej tych cząsteczek pokazano na ryc. 3.29. Cząsteczki obu typów zbudowane są z dwóch łańcuchów polipeptydowych zawierających 1-3 domeny (Tabela 3.8). Każda domena zawiera około 90 reszt aminokwasowych. Cząsteczki MHC klasy I i II mają podobne masy cząsteczkowe, około 60 kDa.

Ryż. 3.29. Schemat budowy cząsteczek MHC

Tabela 3.8. Charakterystyka łańcuchów polipeptydowych cząsteczek HLA klasy I i II

Cząsteczka	Nazwa łańcucha	do niej O O do niej S o A	Zewnątrzkomórkowy domeny	1 I O. g 1 | Ф Z, 2 ? *^j w Pan z n *	Numer Połączenia SS	Liczba reszt w domenach
						1 I O N F H f w I 3 CQ Q	1 Yu S F S « « 3 i ja ona mówi N.	I* Jakiś * ^ m O i 2o? n S I Y I 2
HLA klasa I	„1	45	ab ^ a3	Jest	2	90-90-90	25	30
	v2-mikro globlina	12	v2-mikro globulina	NIE	0	100	-	-
II klasa HLA	A	33-35	aj, a2	Jest	1	90-90	25	jest różny
	V	29	Pi, wersja 2	Jest	2	90-90	25	jest różny

W cząsteczkach klasy I łańcuchy polipeptydowe bardzo się od siebie różnią. Łańcuch a składa się z trzech domen zewnątrzkomórkowych, z czego trzecia (przylegająca do błony) należy do nadrodziny immunoglobulin, a pozostałe 2 mają inną strukturę, którą rozważymy poniżej. a-Chain jest zakotwiczony w membranie; oprócz regionu transbłonowego ma krótki region cytoplazmatyczny (30 reszt), który nie ma aktywności enzymatycznej i nie jest związany z enzymami. Łańcuch β, zwany także P2-mikroglobuliną, należy do nadrodziny immunoglobulin. Jest niekowalencyjnie związany z domeną a3 łańcucha a i nie posiada regionu transbłonowego. p2-Mikroglobulina jest kodowana przez gen zlokalizowany poza kompleksem MHC (na chromosomie 15). Opisana struktura jest charakterystyczna dla ludzkich cząsteczek HLA-A, HLA-B i HLA-C, a także mysich cząsteczek H-2K i H-2D oraz cząsteczek MHC-I wszystkich innych gatunków zwierząt.
Cząsteczki MHC-II mają również tę samą strukturę dla ludzkiego HLA-DP, HLA-DQ, HLA-DR, a także mysiego H-2A i H-2E. Składają się z 2 łańcuchów o podobnej strukturze - a i p. Oba łańcuchy przenikają przez błonę, mają 2 domeny w części zewnątrzkomórkowej i krótki (12-15 reszt) region cytoplazmatyczny. Domeny a2 i p2, sąsiadujące z błoną, należą do nadrodziny immunoglobulin, a domeny dystalne aj i Pj są strukturalnie podobne do domen a1 i a2 cząsteczek MHC-I.
Zatem wszystkie cząsteczki MHC zawierają łącznie 2 domeny przybłonowe z nadrodziny immunoglobulin i 2 domeny dystalne o innej (podobnej) strukturze. Domeny dystalne w cząsteczkach MHC-I utworzone są przez jeden łańcuch (a), a w cząsteczkach MHC-II - przez różne łańcuchy (a i p). To właśnie te dystalne domeny cząsteczek MHC wiążą peptyd antygenowy i odgrywają kluczową rolę w tworzeniu liganda TCR.
Schematyczną strukturę wnęk wiążących antygen (lub rowków, szczelin - z angielskiego - rowek) przedstawiono na ryc. 3.30. Wnęki mają dno i ściany. Dno jest płaskim obszarem wyłożonym p-kartką (N-końcową) częścią domen łańcucha polipeptydowego, podczas gdy ściany są utworzone przez C-końcowe α-helikalne części domen. W cząsteczkach MHC-I cała ta struktura jest utworzona przez ciągły łańcuch polipeptydowy złożony z domen a1 i a2 pojedynczego łańcucha a, podczas gdy w cząsteczkach MHC-II wnękę wiążącą peptyd tworzą domeny dwóch różnych łańcuchów (a1- i domeny Pj odpowiednich łańcuchów), sąsiadując ze sobą w obszarze dna rowka o strukturze b.
Mówiliśmy powyżej o niezwykle wysokim polimorfizmie klasycznych cząsteczek MHC obu klas: istnieje kilkaset allelicznych wariantów genów, a co za tym idzie, ich produktów białkowych. Jeśli nałożymy położenie różnych reszt aminokwasowych na diagram cząsteczek MHC, okaże się, że po pierwsze są one zlokalizowane głównie w domenach dystalnych (a1 i a2 – w cząsteczkach MHC-I, a1 i Pj – w MHC- II), po drugie, są one związane prawie wyłącznie ze ścianami jamy wiążącej antygen. W cząsteczkach MHC-II zmienność dominuje w części ścian utworzonej przez domenę r. Zatem wnęka ta ma standardową organizację, ale w zależności od genotypu MHC drobne szczegóły jej struktury są różne. Powinowactwo różnych peptydów do wiązania antygenu

Ryż. 3.30. Trójwymiarowe modele struktury cząsteczek głównego kompleksu zgodności tkankowej. Modele przestrzenne cząsteczek MHC przedstawione pod różnymi kątami (wg Bjorkman i in., 1987)

odstęp cząsteczek MHC zmienia się w szerokim zakresie. Powinowactwo około 10-5 M uważa się za dość wysokie.
Podkreślmy jedną bardzo ważną okoliczność dotyczącą zmienności kluczowych cząsteczek układu odpornościowego. Wyjątkowo dużą zmiennością charakteryzują się zarówno struktury rozpoznające antygen (przeciwciała, TCR), jak i cząsteczki MHC biorące udział w budowie liganda TCR, przy czym w jednym organizmie występują wszystkie warianty przeciwciał i TCR (około 106), czyli produktami genów w nim jednocześnie występujących, w czym przejawia się zmienność cząsteczek MHC

poziom populacji ludzi i zwierząt, podczas gdy w każdym konkretnym organizmie mogą występować nie więcej niż 2 warianty cząsteczek - produkty genów allelicznych. Jeżeli weźmiemy pod uwagę, że dana osoba posiada 8 wysoce polimorficznych genów MHC (A, B, C, a także p-geny DP, DQ i DR oraz a-geny DP i DQ), to liczba wariantów łańcuchów polipeptydowych MHC nie może przekraczać 16.
Cząsteczki MHC-I i MHC-II są obecne na powierzchni komórki, różnią się jednak znacząco rozmieszczeniem w tkankach. Cząsteczki MHC-I są obecne na prawie wszystkich komórkach jądrzastych organizmu i nie występują na erytrocytach i komórkach trofoblastu kosmków. Każda komórka zawiera zazwyczaj około 7000 cząsteczek MHC-I. Ich gęstość ekspresji może zmieniać się pod wpływem różnych czynników, w szczególności cytokin. Cząsteczki MHC-II są obecne na powierzchni ograniczonej liczby typów komórek. Ulegają one ekspresji przede wszystkim na komórkach APC – komórkach dendrytycznych, limfocytach B i aktywowanych makrofagach. Zawartość cząsteczek na powierzchni tych komórek jest bardzo zróżnicowana. Jedna komórka dendrytyczna zawiera zazwyczaj około 100 000 cząsteczek MHC-II. W pewnych warunkach (na przykład podczas stanu zapalnego) mogą pojawić się na powierzchni innych aktywowanych komórek - nabłonka, śródbłonka itp. Klasycznym induktorem cząsteczek MHC-II jest IFNy. Cechą cząsteczek błonowych MHC jest ich szybka wymiana na powierzchni komórki, szczególnie charakterystyczna dla MHC-I (czas odnowy cząsteczki wynosi około 6 godzin).
Specjalną grupę cząsteczek prezentujących antygen tworzą homologi produktów MHC-I – cząsteczki CD1 (CD1a, CD1b, CD1c i CD1d), kodowane przez pięć polimorficznych genów (CD1 A-D) zlokalizowanych u człowieka na chromosomie 1. W swojej strukturze Cząsteczki CD1 są podobne do MHC-I (homologia wynosi 20-25%). Mają podobną strukturę domen (domeny aj, a2 i a3). CD1 to białka transbłonowe związane z cząsteczką p2-mikroglobuliny. Masa cząsteczkowa części białkowej kompleksu CD1 wynosi 33 kDa. Domeny aj i a2 tworzą wnękę wiążącą antygen, zamkniętą na obu końcach (jak w cząsteczkach MHC-I). Jego pojemność jest nieco większa niż cząsteczek MHC-I. CD1 wiąże lipidy bakteryjne i autologiczne (diacyloglicerol, kwas mikolowy itp.) oraz lipopeptydy. CD1d różni się od innych cząsteczek CD1 wieloma właściwościami. Cząsteczka ta wiąże autologiczne glikolipidy. Jego najbardziej znanym ligandem jest a-galaktozyloceramid. Cząsteczki CD1a, CD1b i CD1c ulegają ekspresji na powierzchni komórek dendrytycznych, monocytów i makrofagów, a u ludzi CD1c służy jako marker całej populacji komórek dendrytycznych, a CD^ - komórek Langerhansa. CD1d ulega ekspresji w małych ilościach na komórkach dendrytycznych (z wyjątkiem komórek Langerhansa), monocytach i makrofagach.