Immunförsvaret. Inducerbara faktorer för kroppsförsvar (immunsystem). Stort histokompatibilitetskomplex (MHC första och andra klass). MHC I- och MHC II-gener.
Immunförsvaret- en uppsättning organ, vävnader och celler som säkerställer den strukturella och genetiska beständigheten hos kroppens celler; bildar kroppens andra försvarslinje. Funktionerna hos den första barriären på vägen för främmande ämnen utförs av huden och slemhinnorna, fettsyror (som är en del av utsöndringen av hudens talgkörtlar) och den höga surheten i magsaft, den normala mikrofloran av kroppen, såväl som celler som utför funktionerna för ospecifikt skydd mot smittämnen.
Immunförsvaret kan känna igen miljontals olika ämnen och avslöja subtila skillnader även mellan molekyler som är lika i struktur. Systemets optimala funktion tillhandahålls av subtila mekanismer för interaktion mellan lymfoida celler och makrofager, utförda genom direkta kontakter och med deltagande av lösliga mediatorer (förmedlare av immunsystemet). Systemet har immunminne, lagra information om tidigare antigenexponeringar. Principerna för att bibehålla kroppens strukturella beständighet ("antigen renhet") är baserade på erkännandet av "vän eller fiende".
För att göra detta finns det glykoproteinreceptorer (Ag) på ytan av kroppens celler, som utgör stora histokompatibilitetskomplex - WPC[från engelska. stora histokompatibilitetskomplex]. Om strukturen hos dessa antigener kränks, det vill säga en förändring i "en egen", betraktar immunsystemet dem som "främmande".
Spektrum av MHC-molekylerär unik för varje organism och bestämmer dess biologiska individualitet; detta låter dig särskilja "sina egna" ( histokompatibel) från "utländsk" (inkompatibel). Tilldela gener och Ag av två huvudklasser WPC.
Stort histokompatibilitetskomplex (MHC första och andra klass). MHC I- och MHC II-gener.
Molekyler av klass I och II kontrollera immunsvaret. De känns igen av ytdifferentiering CD-Ar målceller och är involverade i cellulära cytotoxicitetsreaktioner medierade av cytotoxiska T-lymfocyter (CTL).
MHC klass I gener bestämma vävnad Ag; Ag klass MHC I finns på ytan av alla kärnförsedda celler.
MHC klass II gener kontrollsvar på tymusberoende Ag; Klass II-antigener uttrycks övervägande på membranen hos immunokompetenta celler, inklusive makrofager, monocyter, B-lymfocyter och aktiverade T-celler.
På de cytoplasmatiska membranen av nästan alla celler i makroorganismen, histokompatibilitetsantigener. De flesta av dem hör hemma till systemetmain comhistokompatibilitetsplex, eller WPC(förkortning från engelska. Main Hystokompatibilitet Komplex).
Histokompatibilitetsantigener spelar en nyckelroll i implementeringen av specifika erkännande av "vän eller fiende" Och induktion av ett förvärvat immunsvar. De bestämmer kompatibiliteten hos organ och vävnader under transplantation inom samma art, genetisk begränsning (restriktion) av immunsvaret och andra effekter.
Stora förtjänster i studiet av MNS, som ett fenomen i den biologiska världen, tillhör J. Dosse, P. Doherty, P. Gorer, G. Snell, R. Zinkernagel, R. V. Petrov, som blev grundarna immunogenetik.
MHC upptäcktes först på 1960-talet. i experiment på genetiskt rena (inavlade) linjer av möss i ett försök till interline-transplantation av tumörvävnader (P. Gorer, G. Snell). Hos möss fick detta komplex namnet H-2 och kartlades till den 17:e kromosomen.
Hos människor beskrevs MHC något senare i J. Dosses verk. Han stämplades som HLA (förkortning från engelska.mänsklig Leukocyt Antigen ), eftersom det är associerat med leukocyter.
BiosyntesHLAbestäms av gener, lokaliserad på en gång i flera loci av den korta armen av den 6:e kromosomen.
MHC har en komplex struktur och hög polymorfism. Kemiskt är histokompatibilitetsantigener glykoproteiner, tätt bunden till cytoplasmanmatisk membran av celler. Deras individuella fragment är strukturell homologi med immunglobulinmolekyler och tillhör därför densamma superfamilj.
Skilja på två huvudklasser av MHC-molekyler.
Det är konventionellt accepterat att MHC klass I inducerar ett övervägande cellulärt immunsvar.
MHC klass II - humoral.
Huvudklasserna förenar många antigener liknande struktur, som kodas av många allelgener. Samtidigt kan inte mer än två varianter av produkterna från varje MHC-gen uttryckas på cellerna hos en individ, vilket är viktigt för att upprätthålla populationsheterogenitet och överlevnad för både en individ och hela populationen som helhet.
WPCjagklass består av två icke-kovalent kopplade polypeptidkedjor med olika molekylvikter: en tung alfakedja och en lätt betakedja. Alfakedjan har en extracellulär region med en domänstruktur (al-, a2- och a3-domäner), transmembran och cytoplasmatisk. Betakedjan är ett beta-2-mikroglobulin som "klibbar" till a3-domänen efter uttrycket av alfakedjan på cellens cytoplasmatiska membran.
Alfakedjan har en hög sorptionskapacitet för peptider. Denna egenskap bestäms av al- och a2-domäner, som bildar det så kallade "Bjorkman gapet" - en hypervariabel region som ansvarar för sorption och presentation av antigenmolekyler. "Bjorkman gap" MHC klass I innehåller en nanopeptid, som i denna form lätt detekteras av specifika antikroppar.
Processen för bildning av MHC klass I-antigenkomplexet fortsätter intracellulär kontinuerligt.
Dess sammansättning inkluderar någraendogent syntetiserade peptider, inklusive virus. Komplexet sätts initialt ihop i det endoplasmatiska retikulumet, där, med hjälp av ett speciellt protein, proteasom, transport av peptider från cytoplasman. Peptiden som ingår i komplexet ger strukturell stabilitet till MHC klass I. I dess frånvaro utförs stabilisatorns funktion av chaperone(calnexin).
MHC klass I kännetecknas av en hög biosynteshastighet - processen slutförs på 6 timmar.
Detta komplex uttryckt nästan på ytan alla celler, förutom erytrocyter icke-nukleära celler saknastvuet biosyntes) och villösa trofoblastceller ("förebyggande" av fosteravstötning). Densiteten för MHC klass I når 7000 molekyler per cell, och de täcker cirka 1% av dess yta. Uttrycket av molekyler förbättras markant under påverkan av cytokiner, såsom y-interferon.
För närvarande särskiljs mer än 200 olika varianter av HLAI-klassen hos människor. De kodas av gener mappade till tre huvudsakliga subloci av den sjätte kromosomen och ärvs och uttrycks oberoende: HLA-A, HLA-B och HLA-C. Locus A förenar mer än 60 varianter, B - 130 och C - cirka 40.
Typning av en individ för HLA klass I utförs på lymfocyter med serologiska metoder - i reaktionen av mikrolymfocytolys med specifika sera. För diagnos används polyklonala specifika antikroppar, som finns i blodserumet hos fleråriga kvinnor, patienter som fått massiv blodtransfusionsterapi, såväl som monoklonala.
Med tanke på det oberoende arvet av subloci-gener bildas ett oändligt antal icke-repeterande kombinationer av HLAI-klassen i populationen. Därför är varje person strikt unik när det gäller en uppsättning histokompatibilitetsantigener, med undantag för enäggstvillingar, som är absolut lika när det gäller en uppsättning gener.
Grundläggande biologerakademisk roll HLAjagklassär att de definierar biologisk individness ("biologiskt pass") och är "egna" markörer för immunkompetenta celler. Infektion av en cell med ett virus eller mutation förändrar strukturenHLAIklass. Som innehållerfrämmande eller modifierade peptider MHC-molekyljagklass har en atypiskstrukturen hos denna organism och är en signal för aktivering av T-dödare (CO8 + -lim-focyter). Celler som skiljer sig åt ijagklassförstörda som främmande.
MHC 1 -för att underlätta igenkänning av intracellulär infektion.
I WHC:s struktur och funktionII klass har ett antal grundläggande skillnader.
För det första har de en mer komplex struktur. Komplexet bildas av två icke-kovalent kopplade polypeptidkedjor (alfakedja och betakedja) som har en liknande domänstruktur. Alfakedjan har en globulär region och betakedjan har två. Båda kedjorna som transmembranpeptider består av tre sektioner - extracellulära, transmembrana och cytoplasmatiska.
För det andra, "Bjorkman gapet" i MHC klass II bildas samtidigt av båda kedjorna. Den innehåller en större oligopeptid (12-25 aminosyrarester), och den senare är helt "gömd" inuti denna lucka och i detta tillstånd detekteras inte av specifika antikroppar.
För det tredje inkluderar MHC klass II peptid fångad från den extracellulära miljöngenom endocytos, inte syntetiseras av cellen själv.
Fjärde, WPCIIexpressklasspå ytan av ett begränsat antalceller: dendritiska, B-lymfocyter, T-hjälpare, aktiverade makrofager, mast-, epitel- och endotelceller. Detektion av MHC klass II på atypiska celler betraktas för närvarande som en immunopatologi.
Biosyntesen av MHC klass II sker i det endoplasmatiska retikulum, det resulterande dimera komplexet inkorporeras sedan i det cytoplasmatiska membranet. Innan peptiden ingår i den stabiliseras komplexet av en chaperone (calnexin). MHC klass II uttrycks på cellmembranet inom en timme efter antigenendocytos. Uttrycket av komplexet kan förstärkas av y-interferon och reduceras med prostaglandin, t.ex
Enligt tillgängliga data kännetecknas människokroppen av en extremt hög klass II HLA-polymorfism, som till stor del bestäms av de strukturella egenskaperna hos betakedjan. Komplexet innehåller produkter från tre huvudsakliga loci: HLA DR, DQ och DP. Samtidigt kombinerar DR-lokuset cirka 300 allelformer, DQ - cirka 400 och DP - cirka 500.
Närvaron och typen av klass II histokompatibilitetsantigener bestäms i serologiska (mikrolymfocytotoxiska test) och cellulära immunitetsreaktioner (blandad odling av lymfocyter eller MCL). Serologisk typning av klass II MHC utförs på B-lymfocyter med användning av specifika antikroppar som finns i blodserumet från multiparösa kvinnor, patienter som fått massiv blodtransfusionsterapi, och även syntetiserade genom genteknik. Testning i SCL avslöjar mindre komponenter av klass II MHC som inte är serologiskt detekterbara. På senare tid har PCR använts alltmer.
MHC:s biologiska rollII klassen är extremt stor. I själva verket är detta komplex inblandat i induktion förvärvad av honomlerigt svar. Fragment av en antigenmolekyl uttrycks på det cytoplasmatiska membranet i en speciell grupp av celler, som kallas antigenpresenterande celler (APC). Detta är en ännu smalare cirkel bland celler som kan syntetisera MHC klass II. Den mest aktiva APC anses vara dendritiska cellen, följt av B-lymfocyter och makrofager.
Histokompatibilitetsantigener är glykoproteiner som finns på ytan av alla celler. Ursprungligen identifierad som huvudmålantigener i transplantatreaktioner. Transplantation av vävnad från en vuxen donator av samma art (allotransplantation) eller en annan art (xenotransplantation) resulterar vanligtvis i dess avstötning. Hudtransplantationsexperiment mellan olika linjer av möss visade att transplantatavstötning beror på ett immunsvar mot främmande antigener som finns på ytan av dess celler. Det visades senare att T-celler är involverade i dessa reaktioner. Reaktionerna är riktade mot genetiskt "främmande" varianter av cellyteglykoproteiner, kallade histokompatibilitetsmolekyler (d.v.s. vävnadskompatibilitet).
De viktigaste histokompatibilitetsmolekylerna är en familj av glykoproteiner som kodas av generna som utgör stora histokompatibilitetskomplex (WPC - stora histokompatibilitetskomplex). Inom MHC lokaliseras gener som styr de huvudsakliga transplantationsantigenerna och gener som bestämmer intensiteten av immunsvaret mot ett visst antigen, det s.k. Ir gener (immunsvar). MHC-molekyler finns på cellytan hos alla högre ryggradsdjur. De hittades först i möss och fick namnet H2-antigener ( histokompatibilitet-2). Hos människor kallas de HLA(leukocyt, human leukocyt-associerad), eftersom de ursprungligen hittades på leukocyter.
Det finns två huvudklasser av MHC-molekyler, som var och en är en uppsättning cellyteglykoproteiner. molekyler MHC klass I uttrycks på nästan alla celler, molekyler klass II- på celler involverade i immunsvar (lymfocyter, makrofager). Klass I-molekyler känns igen av cytotoxiska T-celler (mördare), som måste interagera med alla celler i kroppen som är infekterade med ett virus, medan klass II-molekyler känns igen av T-hjälpare (Tx), som interagerar huvudsakligen med andra celler involverade i immunsvar, såsom B-lymfocyter och makrofager (antigenpresenterande celler).
Enligt klonal selektionsteori om immunitet, i kroppen finns det många grupper (kloner) av lymfocyter genetiskt programmerade att svara på ett eller flera antigener. Därför har varje specifik antigen en selektiv effekt och stimulerar endast de lymfocyter som har en affinitet för dess ytdeterminanter.
Vid det första mötet med antigenet (den sk. primärt svar) lymfocyter stimuleras och genomgår transformation till blastformer som är kapabla till proliferation och differentiering till immunocyter. Som ett resultat av proliferation ökar antalet lymfocyter av motsvarande klon, som "kände" antigenet. Differentiering resulterar i två typer av celler - effektor och celler minne. Effektorceller är direkt involverade i eliminering eller neutralisering av främmande material. Effektorceller inkluderar aktiverade lymfocyter och plasmaceller. Minnesceller är lymfocyter som återgår till ett inaktivt tillstånd, men bär information (minne) om ett möte med ett specifikt antigen. Med den upprepade introduktionen av detta antigen kan de ge ett snabbt immunsvar med högre intensitet (den så kallade. sekundärt svar) på grund av ökad proliferation av lymfocyter och bildandet av immunocyter.
Beroende på mekanismen för antigenförstörelse särskiljs cellulär immunitet och humoral immunitet.
På cellulär immunitet effektorceller är cytotoxiska T-lymfocyter, eller mördarlymfocyter (dödare). De är direkt involverade i förstörelsen av främmande celler i andra organ eller patologiska egna (till exempel tumörceller) och utsöndrar lytiska ämnen. En sådan reaktion ligger till grund för avstötning av främmande vävnader under transplantationsförhållanden eller under inverkan av kemiska (sensibiliserande) ämnen på huden som orsakar överkänslighet (den så kallade fördröjda överkänsligheten) och andra reaktioner.
På humoral immunitet effektorceller är plasmaceller som syntetiserar och utsöndrar antikroppar i blodet.
Några termer från praktisk medicin:
· agammaglobulinemi(agammaglobulinemi; a- + gammaglobuliner + gr. haima blod; synonym: hypogammaglobulinemi, antikroppsbristsyndrom) - det allmänna namnet på en grupp sjukdomar som kännetecknas av frånvaron eller en kraftig minskning av nivån av immunglobuliner i blodserumet;
· autoantigener(auto- + antigener) - kroppens egna normala antigener, såväl som antigener som uppstår under påverkan av olika biologiska och fysikalisk-kemiska faktorer, i förhållande till vilka autoantikroppar bildas;
· autoimmun reaktion- kroppens immunsvar mot autoantigener;
· allergi (allergier; grekisk allos annat, annorlunda + Ergon verkan) - ett tillstånd av förändrad reaktivitet hos organismen i form av en ökning av dess känslighet för upprepad exponering för ämnen eller komponenter i dess egna vävnader; Allergi är baserad på ett immunsvar som uppstår vid vävnadsskada;
· aktiv immunitet immunitet som är ett resultat av kroppens immunsvar på införandet av ett antigen;
De huvudsakliga cellerna som utför immunreaktioner är T- och B-lymfocyter (och derivat av de senare - plasmaceller), makrofager, såväl som ett antal celler som interagerar med dem (mastceller, eosinofiler, etc.).
· Lymfocyter
Populationen av lymfocyter är funktionellt heterogen. Det finns tre huvudtyper av lymfocyter: T-lymfocyter, B-lymfocyter och den sk noll lymfocyter (0-celler). Lymfocyter utvecklas från odifferentierade lymfoida benmärgsföräldrar och, vid differentiering, förvärvar funktionella och morfologiska egenskaper (närvaro av markörer, ytreceptorer) detekterade med immunologiska metoder. 0-lymfocyter (noll) saknar ytmarkörer och anses vara en reservpopulation av odifferentierade lymfocyter.
· T-lymfocyter- den mest talrika populationen av lymfocyter, som utgör 70-90 % av blodlymfocyterna. De särskiljer sig i tymuskörteln - tymus (därav deras namn), går in i blodet och lymfan och befolkar T-zoner i immunsystemets perifera organ - lymfkörtlar (djupa delen av den kortikala substansen), mjälte (periarteriella höljen av lymfoid) knölar), i enstaka och multipla folliklar av olika organ, i vilka T-immunocyter (effektor) och T-minnesceller bildas under påverkan av antigener. T-lymfocyter kännetecknas av närvaron på plasmalemma av speciella receptorer som specifikt kan känna igen och binda antigener. Dessa receptorer är produkter av immunsvarsgener. T-lymfocyter ger cellulär immunitet, delta i regleringen av humoral immunitet, utföra produktionen av cytokiner under verkan av antigener.
I populationen av T-lymfocyter särskiljs flera funktionella grupper av celler: cytotoxiska lymfocyter (TC), eller T-mördare(TK), T-hjälpare(Tx), T-dämpare(Ts). TK är involverade i cellulära immunitetsreaktioner, vilket säkerställer förstörelse (lys) av främmande celler och deras egna förändrade celler (till exempel tumörceller). Receptorerna tillåter dem att känna igen proteinerna från virus och tumörceller på deras yta. Samtidigt sker aktiveringen av Tc (mördare) under påverkan av histokompatibilitetsantigener på ytan av främmande celler.
Dessutom är T-lymfocyter involverade i regleringen av humoral immunitet med hjälp av Tx och Tc. Tx stimulerar differentieringen av B-lymfocyter, bildandet av plasmaceller från dem och produktionen av immunglobuliner (Ig). Tx har ytreceptorer som binder till proteiner på plasmolemma av B-celler och makrofager, vilket stimulerar Tx och makrofager att proliferera, producera interleukiner (peptidhormoner) och B-celler att producera antikroppar.
Sålunda är huvudfunktionen hos Tx igenkännandet av främmande antigener (presenterade av makrofager), utsöndringen av interleukiner som stimulerar B-lymfocyter och andra celler att delta i immunsvar.
· En minskning av antalet Tx i blodet leder till en försvagning av kroppens försvarsreaktioner (dessa individer är mer mottagliga för infektioner). En kraftig minskning av antalet Tx hos personer infekterade med AIDS-virus noterades.
· Tc kan hämma aktiviteten av Tx, B-lymfocyter och plasmaceller. De är involverade i allergiska reaktioner, överkänslighetsreaktioner. Tc undertrycker differentieringen av B-lymfocyter.
En av huvudfunktionerna hos T-lymfocyter är produktionen cytokiner, som har en stimulerande eller hämmande effekt på de celler som är involverade i immunsvaret (kemotaktiska faktorer, makrofaghämmande faktor - MIF, ospecifika cytotoxiska substanser, etc.).
· naturliga mördare. Bland lymfocyterna i blodet finns, förutom de ovan beskrivna Tc, som utför funktionen av mördare, så kallade naturliga mördare (Hk, NK), som också är involverade i cellulär immunitet. De utgör den första försvarslinjen mot främmande celler, agerar omedelbart och förstör snabbt celler. NK i sin egen kropp förstör tumörceller och celler infekterade med viruset. Tc bildar en andra försvarslinje, eftersom det tar tid för dem att utvecklas från inaktiva T-lymfocyter, så de träder i kraft senare än Hc. NK är stora lymfocyter med en diameter på 12-15 mikron, har en flikkärna och azurofila granuler (lysosomer) i cytoplasman.
Utveckling av T- och B-lymfocyter
· Förfadern till alla celler i immunsystemet är den hematopoetiska stamcellen (HSC). HSCs är lokaliserade i embryonalperioden i gulesäcken, levern och mjälten. Under den senare embryogenesperioden uppträder de i benmärgen och fortsätter att föröka sig i postnatalt liv. HSCs i benmärgen producerar en lymfopoiesis-progenitorcell (lymfoid multipotent progenitorcell) som genererar två typer av celler: pre-T-celler (progenitorer till T-celler) och pre-B-celler (progenitorer till B-celler).
Differentiering av T-lymfocyter
Pre-T-celler migrerar från benmärgen genom blodet till immunsystemets centrala organ, tymuskörteln. Även under embryonal utveckling skapas en mikromiljö i tymuskörteln, vilket är viktigt för differentieringen av T-lymfocyter. Vid bildandet av mikromiljön tilldelas en speciell roll till retikulo-pitelcellerna i denna körtel, som är kapabla att producera ett antal biologiskt aktiva ämnen. Pre-T-celler som migrerar till tymus förvärvar förmågan att svara på mikromiljöstimuli. Pre-T-celler i tymus prolifererar, omvandlas till T-lymfocyter som bär karakteristiska membranantigener (CD4+, CD8+). T-lymfocyter genererar och "levererar" till blodcirkulationen och tymusberoende zoner i perifera lymfoida organ av 3 typer av lymfocyter: Tc, Tx och Tc. De "jungfruliga" T-lymfocyterna som migrerar från tymus (virgila T-lymfocyter) är kortlivade. Specifik interaktion med ett antigen i perifera lymfoida organ initierar processerna för deras proliferation och differentiering till mogna och långlivade celler (T-effektor och T-minnesceller), som utgör majoriteten av recirkulerande T-lymfocyter.
Inte alla celler migrerar från tymuskörteln. En del av T-lymfocyterna dör. Det finns en åsikt att orsaken till deras död är bindningen av ett antigen till en antigenspecifik receptor. Det finns inga främmande antigener i tymus, så denna mekanism kan tjäna till att avlägsna T-lymfocyter som kan reagera med kroppens egna strukturer, d.v.s. utföra funktionen av skydd mot autoimmuna reaktioner. Vissa lymfocyters död är genetiskt programmerad (apoptos).
· T-cellsdifferentieringsantigener. I processen för differentiering av lymfocyter uppträder specifika membranmolekyler av glykoproteiner på deras yta. Sådana molekyler (antigener) kan detekteras med användning av specifika monoklonala antikroppar. Monoklonala antikroppar har erhållits som reagerar med endast ett cellmembranantigen. Med hjälp av en uppsättning monoklonala antikroppar kan subpopulationer av lymfocyter identifieras. Det finns uppsättningar av antikroppar mot differentieringsantigener från humana lymfocyter. Antikroppar bildar relativt få grupper (eller "kluster"), som var och en känner igen ett enda cellytprotein. En nomenklatur av differentieringsantigener för humana leukocyter, detekterade av monoklonala antikroppar, har skapats. Denna CD-nomenklatur ( CD - kluster av differentiering- differentieringskluster) baseras på grupper av monoklonala antikroppar som reagerar med samma differentieringsantigener.
· Polyklonala antikroppar mot ett antal differentierande antigener från humana T-lymfocyter har erhållits. Vid bestämning av den totala populationen av T-celler kan monoklonala antikroppar med CD-specificiteter (CD2, CD3, CDS, CD6, CD7) användas.
· Differentieringsantigener för T-celler är kända, vilka är karakteristiska antingen för vissa stadier av ontogenes eller för subpopulationer som skiljer sig i funktionell aktivitet. Så CD1 är en markör för den tidiga fasen av T-cellmognad i tymus. Under differentiering av tymocyter uttrycks CD4- och CD8-markörer samtidigt på deras yta. Emellertid försvinner CD4-markören därefter från en del av cellerna och stannar endast kvar på subpopulationen som har upphört att uttrycka CD8-antigenet. Mogna CD4+-celler är Th. CD8-antigenet uttrycks på cirka ⅓ perifera T-celler som mognar från CD4+/CD8+ T-lymfocyter. Subpopulationen av CD8+ T-celler inkluderar cytotoxiska och suppressor T-lymfocyter. Antikroppar mot CD4- och CD8-glykoproteinerna används i stor utsträckning för att särskilja och separera T-celler i Tx respektive Tc.
Förutom differentieringsantigener är specifika markörer för T-lymfocyter kända.
· T-cellsreceptorer för antigener är antikroppsliknande heterodimerer som består av polypeptidens α- och β-kedjor. Var och en av kedjorna är 280 aminosyror långa, och den stora extracellulära delen av varje kedja är veckad till två Ig-liknande domäner: en variabel (V) och en konstant (C). Den antikroppsliknande heterodimeren kodas av gener som är sammansatta från flera gensegment under utvecklingen av T-celler i tymus.
Skilja mellan antigenoberoende och antigenberoende differentiering och specialisering av B- och T-lymfocyter.
· Antigenoberoende proliferation och differentiering är genetiskt programmerade för bildandet av celler som kan ge en specifik typ av immunsvar när de möter ett specifikt antigen på grund av uppkomsten av speciella "receptorer" på lymfocyternas plasmolemma. Det äger rum i de centrala immunitetsorganen (tymus, benmärg eller bursa av Fabricius hos fåglar) under inverkan av specifika faktorer som produceras av celler som bildar mikromiljön (retikulär stroma eller retikuloepitelceller i tymus).
· antigenberoende proliferation och differentiering av T- och B-lymfocyter uppstår när de möter antigener i perifera lymfoida organ, med bildandet av effektorceller och minnesceller (behåller information om det verkande antigenet).
De resulterande T-lymfocyterna bildar en pool långlivade, recirkulerande lymfocyter och B-lymfocyter - kortlivad celler.
66. Egenskaper hos B-lymfocyter.
B-lymfocyter är huvudcellerna som är involverade i humoral immunitet. Hos människor bildas de från SCM i den röda benmärgen, kommer sedan in i blodomloppet och befolkar sedan B-zonerna i perifera lymfoida organ - mjälten, lymfkörtlarna, lymfoida folliklar i många inre organ. Deras blod innehåller 10-30% av hela populationen av lymfocyter.
B-lymfocyter kännetecknas av närvaron av ytimmunoglobulinreceptorer (SIg eller MIg) för antigener på plasmalemma. Varje B-cell innehåller 50 000-150 000 antigenspecifika SIg-molekyler. I populationen av B-lymfocyter finns celler med olika SIg: majoriteten (⅔) innehåller IgM, ett mindre antal (⅓) innehåller IgG och cirka 1-5% innehåller IgA, IgD, IgE. I plasmamembranet hos B-lymfocyter finns även receptorer för komplement (C3) och Fc-receptorer.
Under verkan av antigenet aktiveras B-lymfocyter i perifera lymfoida organ, prolifererar, differentierar till plasmaceller, och syntetiserar aktivt antikroppar av olika klasser som kommer in i blodet, lymfan och vävnadsvätskan.
Differentiering av B-lymfocyter
Prekursorerna till B-celler (pre-B-celler) utvecklas vidare hos fåglar i bursa av Fabricius (bursa), varifrån namnet B-lymfocyter kom från, hos människor och däggdjur - i benmärgen.
Påse av Fabricius (bursa Fabricii) - det centrala organet för immunopoiesis hos fåglar, där utvecklingen av B-lymfocyter sker, ligger i cloaca. Dess mikroskopiska struktur kännetecknas av närvaron av många veck täckta med epitel, i vilka lymfoida knölar är belägna, avgränsade av ett membran. Knölarna innehåller epiteliocyter och lymfocyter i olika stadier av differentiering. Under embryogenesen bildas en hjärnzon i mitten av follikeln och en kortikal zon bildas i periferin (utanför membranet), in i vilken lymfocyter från hjärnzonen troligen vandrar. På grund av det faktum att endast B-lymfocyter bildas i bursa av Fabricius hos fåglar, är det ett bekvämt objekt för att studera strukturen och immunologiska egenskaperna hos denna typ av lymfocyter. Den ultramikroskopiska strukturen av B-lymfocyter kännetecknas av närvaron av grupper av ribosomer i form av rosetter i cytoplasman. Dessa celler har större kärnor och mindre tät kromatin än T-lymfocyter på grund av det ökade eukromatininnehållet.
B-lymfocyter skiljer sig från andra celltyper i sin förmåga att syntetisera immunglobuliner. Mogna B-lymfocyter uttrycker Ig på cellmembranet. Sådana membranimmunoglobuliner (MIg) fungerar som antigenspecifika receptorer.
Pre-B-celler syntetiserar intracellulärt cytoplasmatiskt IgM men saknar ytimmunoglobulinreceptorer. Benmärgsvirgil B-lymfocyter har IgM-receptorer på sin yta. Mogna B-lymfocyter bär på sin yta immunglobulinreceptorer av olika klasser - IgM, IgG, etc.
Differentierade B-lymfocyter kommer in i de perifera lymfoida organen, där under inverkan av antigener sker proliferation och ytterligare specialisering av B-lymfocyter med bildandet av plasmaceller och minnes B-celler (VP).
Under sin utveckling byter många B-celler från att producera antikroppar av en klass till att producera antikroppar av andra klasser. Denna process kallas klassväxling. Alla B-celler börjar sin antikroppssyntesaktivitet genom att producera IgM-molekyler, som inkorporeras i plasmamembranet och fungerar som antigenreceptorer. Sedan, även innan de interagerar med antigenet, fortsätter de flesta av B-cellerna till den samtidiga syntesen av IgM- och IgD-molekyler. När en virgil B-cell byter från att producera enbart membranbundet IgM till att samtidigt producera membranbundet IgM och IgD, beror bytet troligen på en förändring i RNA-bearbetning.
När de stimuleras med ett antigen, aktiveras vissa av dessa celler och börjar utsöndra IgM-antikroppar, som dominerar i det primära humorala svaret.
Andra antigenstimulerade celler går över till att producera IgG-, IgE- eller IgA-antikroppar; Minnes B-celler bär dessa antikroppar på sin yta, och aktiva B-celler utsöndrar dem. IgG-, IgE- och IgA-molekyler hänvisas kollektivt till som sekundärklassantikroppar eftersom de verkar bildas först efter antigenutmaning och dominerar i sekundära humorala svar.
Med hjälp av monoklonala antikroppar var det möjligt att identifiera vissa differentieringsantigener, som redan före uppkomsten av cytoplasmatiska µ-kedjor gör det möjligt att tillskriva lymfocyten som bär dem till B-cellinjen. Således är CD19-antigenet den tidigaste markören som gör att man kan tillskriva en lymfocyt till B-cellserien. Det finns på pre-B-celler i benmärgen, på alla perifera B-celler.
Antigenet som detekteras av monoklonala antikroppar från CD20-gruppen är specifikt för B-lymfocyter och karakteriserar de senare stadierna av differentiering.
På histologiska snitt detekteras CD20-antigenet på B-celler i lymfknutornas germinala centra, i lymfkörtlarnas kortikala substans. B-lymfocyter bär också ett antal andra (t.ex. CD24, CD37) markörer.
67. Makrofager spelar en viktig roll i både naturlig och förvärvad immunitet hos kroppen. Makrofagers deltagande i naturlig immunitet manifesteras i deras förmåga till fagocytos och i syntesen av ett antal aktiva substanser - matsmältningsenzymer, komponenter i komplementsystemet, fagocytin, lysozym, interferon, endogen pyrogen, etc., som är de viktigaste faktorer för naturlig immunitet. Deras roll i förvärvad immunitet består i den passiva överföringen av antigen till immunokompetenta celler (T- och B-lymfocyter), i induktionen av ett specifikt svar på antigener. Makrofager är också involverade i att tillhandahålla immunhomeostas genom att kontrollera reproduktionen av celler som kännetecknas av ett antal avvikelser (tumörceller).
För optimal utveckling av immunsvar under verkan av de flesta antigener är deltagande av makrofager nödvändigt både i den första induktiva fasen av immunitet, när de stimulerar lymfocyter, och i dess slutfas (produktiva), när de deltar i produktionen av antikroppar och förstörelse av antigenet. Antigener fagocyterade av makrofager framkallar ett starkare immunsvar än de som inte fagocyteras av dem. Blockad av makrofager genom att införa en suspension av inerta partiklar (till exempel kadaver) i djurkroppen försvagar immunsvaret avsevärt. Makrofager är kapabla att fagocytera både lösliga (till exempel proteiner) och partikelformiga antigener. Korpuskulära antigener framkallar ett starkare immunsvar.
Vissa typer av antigener, såsom pneumokocker, som innehåller en kolhydratkomponent på ytan, kan fagocyteras först efter preliminär opsonisering. Fagocytos underlättas avsevärt om främmande cellers antigena determinanter opsoniseras, dvs. kopplat till en antikropp eller ett antikroppskomplementkomplex. Opsoniseringsprocessen tillhandahålls av närvaron av receptorer på makrofagmembranet som binder en del av antikroppsmolekylen (Fc-fragment) eller en del av komplementet (C3). Endast antikroppar av IgG-klassen kan binda direkt till makrofagmembranet hos människor när de är i kombination med motsvarande antigen. IgM kan binda till makrofagmembranet i närvaro av komplement. Makrofager kan "känna igen" lösliga antigener, såsom hemoglobin.
I mekanismen för antigenigenkänning är två stadier nära besläktade med varandra. Det första steget är fagocytos och nedbrytning av antigenet. I det andra steget ackumulerar makrofagfagolysosomer polypeptider, lösliga antigener (serumalbuminer) och korpuskulära bakterieantigener. Flera införda antigener kan hittas i samma fagolysosomer. Studien av immunogeniciteten hos olika subcellulära fraktioner visade att den mest aktiva antikroppsbildningen orsakas av införandet av lysosomer i kroppen. Antigenet finns även i cellmembran. Det mesta av det bearbetade antigenmaterialet som utsöndras av makrofager har en stimulerande effekt på proliferationen och differentieringen av T- och B-lymfocytkloner. En liten mängd antigent material kan lagras i makrofager under lång tid i form av kemiska föreningar bestående av minst 5 peptider (eventuellt i samband med RNA).
I B-zonerna i lymfkörtlarna och mjälten finns specialiserade makrofager (dendritiska celler), på ytan av många processer av vilka många antigener lagras som kommer in i kroppen och överförs till motsvarande kloner av B-lymfocyter. I lymffolliklarnas T-zoner finns interdigiterande celler som påverkar differentieringen av T-lymfocytkloner.
Makrofager är alltså direkt involverade i den samverkande interaktionen mellan celler (T- och B-lymfocyter) i kroppens immunsvar.
Charles B . Snickare (Charles I . snickare)
Antigener som tillhandahåller intraspecifika skillnader hos individer betecknas som alloantigener, och när de ingår i processen för avstötning av allogena vävnadstransplantat blir de kända som vävnadskompatibilitetsantigener (histokompatibilitet). Evolutionen har fixerat en enda region av nära kopplade histokompatibilitetsgener, vars produkter på cellytan utgör en stark barriär mot allotransplantation. Termerna "stora histokompatibilitetsantigener" (huvudsakliga histokompatibilitetsantigener) och "major histokompatibilitetsgenkomplex" (MHC) (stora histokompatibilitetsgenkomplex) hänvisar till genprodukterna och generna i denna kromosomala region. Åtskilliga mindre histokompatibilitetsantigener, tvärtom, kodas av flera regioner av genomet. De motsvarar svagare alloantigena skillnader mellan molekyler som utför olika funktioner. Strukturer som bär MHC-determinanter spelar en betydande roll i immunitet och självigenkänning under cell- och vävnadsdifferentiering. Information om MHC-kontrollen av immunsvaret erhölls i försök på djur, när immunsvarsgenerna kartlades inuti MHC-in möss (H-2), råttor (RT1), marsvin (GPLA). Hos människor heter MHC HLA. De enskilda bokstäverna i förkortningen HLA ges olika betydelser, och med internationell överenskommelse tjänar HLA till att beteckna det mänskliga MHC-komplexet.
Flera generaliseringar kan göras om MHC. För det första, i en liten region (mindre än 2 centimorgan) kodar MHC för tre klasser av genprodukter. Klass I-molekyler, uttryckta av nästan alla celler, innehåller en tung och en lätt polypeptidkedja och är produkter av tre dubblerade loci - HLA-A, HLA-B och HLA-C. Klass II-molekyler, vars uttryck är begränsat till B-lymfocyter, monocyter och aktiverade T-lymfocyter, innehåller två polypeptidkedjor (a och b) av olika storlek och är produkter av flera nära sammanlänkade gener, gemensamt kallade HLA-D-zonen . Klass III-molekyler är komplementkomponenter C4, C2 och Bf. För det andra bildar klass I- och II-molekyler ett komplex med pseudoantigenet, eller så känns histokompatibilitetsantigenet och pseudoantigenet igen av T-lymfocyter som har en lämplig receptor för antigenet. Igenkänning av själv och icke-jag i början och i effektorfasen av immunsvaret styrs direkt av molekyler av klass I och II. För det tredje finns det inga tydliga restriktioner för intercellulära interaktioner som involverar suppressor-T-lymfocyter hos människor, men rollen för HLA-gener är ganska viktig för vissa manifestationer av suppressor-T-cellsaktivitet. För det fjärde innehåller MHC-regionen gener för enzymsystem som inte är direkt relaterade till immunitet, men som är viktiga för skelettets tillväxt och utveckling. Kända HLA-loci på den korta armen av kromosom 6 visas vid 63-1.
Platser för HLA-systemet. Klass I-antigener.HLA klass I-antigener bestäms serologiskt med användning av humana sera, huvudsakligen från fleråriga kvinnor, och i mindre utsträckning med användning av monoklonala antikroppar. Klass I-antigener färdas med olika tätheter i många kroppsvävnader, inklusive B-celler, T-celler och blodplättar, men inte på mogna erytrocyter. Antalet serologiskt detekterbara specificiteter är stort, och HLA-systemet är det mest polymorfa av de kända mänskliga genetiska systemen. Inom HLA-komplexet är tre loci tydligt definierade för serologiskt detekterbara HLA klass I-antigener. Varje klass 1-antigen innehåller en b2-mikroglobulinsubenhet (molvikt 11500) och en tung kedja (molvikt 44000) som bär antigenspecificitet (63-2). Det finns 70 väldefinierade A- och B-specificiteter och åtta C-lokusspecificiteter. Beteckningen HLA används vanligtvis för att namnge storaener, men kan utelämnas när sammanhanget tillåter. Antigener som klassificerats av WHO utan avgörande betecknas med ett w efter lokusnamnet. Numret efter lokusbeteckningen fungerar som antigenets eget namn. HLA-antigenerna i populationerna i Afrika, Asien och Oceanien är för närvarande inte väldefinierade, även om de inkluderar några av de vanliga antigenerna som är vanliga för människor av västeuropeiskt ursprung. Fördelningen av HLA-antigener är olika i olika rasgrupper, och de kan användas som antropologiska markörer i studiet av sjukdomar och migrationsprocesser.
63-1. Schematisk representation av kromosom 6.
Lokaliseringen av HLA-zonen i region 21 av den korta armen visas. HLA-A-, HLA-B- och HLA-C-loci kodar för tunga kedjor av klass I (44 000), medan den lätta b2-mikroglobulinkedjan (11 500) av klass I-molekyler kodas av genen på kromosom 15. HLA- D-zon (klass II) är belägen centromer i förhållande till loci A, B och C med nära kopplade gener för komplementkomponenterna C4A, C4B, Bf och C2 i B-D-regionen. Ordningen för komplementgenerna har inte fastställts. Varje klass II-molekyl i D-regionen bildas av a- och b-kedjor. De färdas på cellytan i olika områden (DP, DQ och DR). Siffran före tecknen a och b betyder att det finns olika gener för denna typ av kedja, till exempel för DR finns det tre b-kedjegener, så de uttryckta molekylerna kan vara 1ba, 2ba eller 3ba. Antigenerna DRw52(MT2) och DRw53(MT3) finns på 2b-kedjan, medan DR är på lb-kedjan. DR är icke-polymorf, medan DQ-antigenmolekyler är polymorfa i både a- och b-kedjor (2a2b). Andra DQ-typer (1a1b) har begränsad polymorfism. DP-polymorfism är associerad med b-kedjor. Den totala längden av HLA-regionen är cirka 3 cm.
Eftersom kromosomerna är parade har varje individ upp till sex serologiskt detekterbara HLA-A-, HLA-B- och HLA-C-antigener, tre från varje förälder. Var och en av dessa uppsättningar betecknas som en haplotyp, och enligt enkel mendelsk arv har en fjärdedel av avkomman identiska haplotyper, hälften är en del av de vanliga haplotyperna och den återstående fjärdedelen är helt inkompatibla (63-3). Betydelsen av detta genkomplexs roll i transplantationssvaret bekräftas av det faktum att haplotypval av donator-mottagarepar bland avkomman från en generation ger de bästa resultaten vid njurtransplantation - cirka 85-90% av långtidsöverlevnaden (kapitel 221).
klass II antigener. HLA-D-zonen gränsar till klass I loci på den korta armen av den 6:e kromosomen (63-1). Denna region kodar för en serie av klass II-molekyler, som var och en innehåller en a-kedja (molekylvikt 29 000) och en b-kedja (molekylvikt 34 000) (63-2). Inkompatibilitet i denna region, särskilt i DR-antigener, bestämmer det proliferativa svaret hos lymfocyter in vitro. Blandad lymfocytreaktion (MLR) bedöms av graden av proliferation i blandad lymfocytkultur (MLC) och kan vara positiv även när den är identisk för HLA-A-, HLA-B- och HLA-C-antigener (63-3). HLA-D-antigener detekteras med användning av standardstimulerande lymfocyter homozygota för HLA-D och inaktiverade av röntgenstrålar eller mitomycin C för att ge ett enkelriktat svar. Det finns 19 sådana antigener (HLA-Dwl-19) detekterade med hjälp av homozygota typningsceller.
Försök att bestämma HLA-D med serologiska metoder gjorde det först möjligt att detektera en serie D-kopplade (DR) antigener uttryckta på klass II-molekyler av B-lymfocyter, monocyter och aktiverade T-lymfocyter. Därefter beskrevs andra nära kopplade antigena system, som fick olika namn (MB, MT, DC, SB). Identiteten för individuella grupper av klass II-molekyler har nu fastställts, och generna för motsvarande a - och b-kedjor isoleras och sekvenseras. Klass II-genkartan som visas i 63-1 återspeglar det minsta antalet gener och molekylära regioner. Även om mass II-molekylen kan innehålla DRa från haplotypen av en av föräldrarna och DRb från den andra (transkomplementering), är kombinatorik utanför var och en av DP-, DQ-, DR-regionerna sällsynta, om inte omöjliga. DR-molekyler, och i viss mån DQ, kan fungera som stimuli för primär MLR. Sekundär MLR definieras som ett lymfocyt-primat test (PLT) och resulterar i 24-36 timmar istället för 6-7 dagar för ett primärt svar. DP-alloantigener upptäcktes på grund av deras förmåga att inducera PLT-stimulering, även om de inte ger primär MLR. Även om B-lymfocyter och aktiverade T-lymfocyter uttrycker alla tre uppsättningarna av klass II-molekyler, uttrycks inte DQ-antigener på 60-90 % av DP- och DR-positiva monocyter.
63-2. Schematisk representation av klass I och II cellytemolekyler.
Klass I-molekyler består av två polypeptidkedjor. Tung kedja med brygga. som väger 44 000 passerar genom plasmamembranet; dess yttre sektion består av tre domäner (a 1 , a 2 och a 3) bildade av disulfidbindningar. Lätt kedja med mol. med en massa på 11500 (b2-mikroglobulin, b2mu) kodas av kromosom 15 och är icke-kovalent kopplad till den tunga kedjan. Aminosyrahomologi mellan klass I-molekyler är 80-85 %, minskande till 50 % i a 1- och a 2-regionerna, vilket förmodligen motsvarar regionerna för alloantigen polymorfism. Klass II-molekyler bildas av två icke-kovalent länkade polypstidkedjor, a-kedja med en pir. med en massa på 34 000 och en b-kedja med en molmassa på 29 000. Varje kedja innehåller två domäner bildade av disulfidbindningar (från S.B. Carpenter, E.L. Milford, Renal Transplantation: Immunobiology in the Kidnev/Eds. B. Brenner, F. Rector, New York: Samiders, 1985).
63-3. HLA-region av kromosom 6: nedärvning av HLA-haplotyper. Varje kromosomalt segment av länkade gener betecknas som en haplotyp, och varje individ ärver en haplotyp från varje förälder. Diagrammet visar antigenerna A, B och C för haplotyperna a och b för denna hypotetiska individ; nedan visas beteckningarna för haplotyper i enlighet med texten. Om en hane med en ab-haplotyp gifter sig med en kvinna med en cd-haplotyp, kan avkomman endast vara av fyra typer (i termer av HLA). Om en av föräldrarna under meios genomgår rekombination (markerad med streckade linjer), leder detta till bildandet av en förändrad haplotyp. Frekvensen av förändrade haplotyper hos barn fungerar som ett mått på avstånden på den genetiska hagen (1 % rekombinationsfrekvens == 1 cM; 63-1) (från H. W. Carpenter. Kidney International, D)78. 14,283).
Molekylär genetik. Varje polypeptidkedja av molekyler av klass I och II innehåller flera polymorfa regioner förutom en "privat" antigen determinant, bestämd med användning av antisera. Den cellmedierade lymfolysanalysen (CML) mäter specificiteten hos mördar-T-celler (TK) som prolifererar i MLR genom att testa på målceller från givare som inte har tillhandahållit MLR-stimulerande celler. De antigena systemen som bestäms med denna metod visar en nära men ofullständig korrelation med "särskilda" antigener av klass 1. Cytotoxisk cellkloning har avslöjat en uppsättning polymorfa måldeterminanter på HLA-molekyler, av vilka några inte kan detekteras med alloantisera och monoklonala antikroppar erhållna genom immunisering av mänskliga celler från möss. Vissa av dessa reagenser kan användas för att identifiera "särskilda" HLA-determinanter, medan andra är inriktade på mer "allmänna" (ibland kallade supertypningsdeterminanter). Ett sådant system av "vanliga" HLA-B-antigener har två alleler, Bw4 och Bw6. De flesta "privata" HLA-B är associerade med antingen Bw4 eller Bw6. Andra system är associerade med undergrupper av HLA-antigener. Till exempel innehåller HLA-B-positiva tunga kedjor ytterligare regioner som är gemensamma för B7, B27, Bw22 och B40 eller B5, B15, B18 och Bw35. Det finns andra typer av överlappande antigena determinanter, vilket framgår av reaktionen av monoklonala antikroppar med ett ställe som är gemensamt för de tunga kedjorna av HLA-A och HLA-B. Studien av aminosyrasekvensen och pstidkartor för vissa HLA-molekyler visade att de hypervariabla regionerna av klass I-antigener är koncentrerade i den yttre a 1-domänen (63-2) och den intilliggande regionen av a 2-domänen. Variabla sekvenser av klass II-molekyler är olika för olika loci. Det är anmärkningsvärt att en 3 -domän av klass I, en 2 -domän av klass II och b 2 -domän, såväl som en del av membranmolekylen T8 (Leu 2) involverad i intercellulära interaktioner (kap. 62), visar signifikant aminosyrasekvenshomologi med konstanta områden av immunglobuliner. Detta bekräftar hypotesen om den evolutionära bildandet av en familj av genprodukter som bär funktionerna av immunologisk igenkänning. I studien av HLA-genomiskt DNA för molekyler av klass I och II hittades typiska exon-intronsekvenser och exoner identifierades för signalpeptider (5) från var och en av domänerna, det transmembrana hydrofoba segmentet och det cytoplasmatiska segmentet (3) . cDNA-sonder är tillgängliga för de flesta HLA-kedjor, och användningen av enzymatiska digereringar för att bedöma status för restriktionsfragmentlängdpolymorfism (RFLP) har gett data som korrelerar med klass 11 serologiska analyser i MLR. Men överflöd (20-30) av klass 1-gener gör utvärderingen av polymorfism med RFLP svårt. Många av dessa gener uttrycks inte (pseudogener), även om vissa kan motsvara ytterligare klass I loci som endast uttrycks på aktiverade T-celler; deras funktioner är okända. Utvecklingen av specifika tester för HLA-A och HLA-B loci kommer att hjälpa till att förstå detta ganska komplexa problem.
Komplement (klass III). Strukturella gener av de tre komplementkomponenterna C4, C2 och Bf färdas i HLA-B-D-zonen (63-1). Dessa är två C4-loci som kodar för C4A och C4B, ursprungligen beskrivna som erytrocytantigenerna Rodgers respektive Chido. Dessa antigener absorberades faktiskt från plasman av C4-molekyler. De andra komponenterna i komplementet har inte en tät bindning med HLA. Ingen korsning har beskrivits mellan C2-, Bf- och C4-generna. Alla är kodade av en sektion mellan HLA-B och HLA-DR med en längd på cirka 100 kb. Det finns två C2 alleler, fyra Bf, sju C4A och tre C4B alleler, dessutom finns det tysta QO alleler vid varje lokus. Den exceptionella polymorfismen av komplementhistotyper (komplotyper) gör detta system lämpligt för genetisk forskning.
Tabell 63-1. De vanligaste HLA-haplotinerna
I tabell. Figur 63-1 visar de fyra vanligaste haplotyperna som finns hos individer av västeuropeisk härkomst. MLR resulterar i att icke-besläktade individer som väljs för kompatibilitet för dessa haplotyper är negativa, medan en reaktion vanligtvis inträffar om obesläktade individer matchas endast för HLA-DR- och DQ-kompatibilitet. Sådana identiska vanliga haplotyper kan härstamma oförändrade från en enda förfader.
Andra gener i den 6:e kromosomen. Brist på steroiden 21-hydroxylas, en autosomal recessiv egenskap, orsakar syndromet medfödd binjurehyperplasi (kap. 325 och 333). Genen för detta enzym är belägen i HLA-B-D-regionen. 21-hydroxylasgenen intill C4A-genen deleteras hos individer som lider av det nämnda syndromet, tillsammans med C4A (C4AQO), och HLA-B-genen kan transformeras med omvandlingen av B 13 till sällsynt Bw47, som endast finns i förändrad haplotyper. Till skillnad från den sent debuterande HLA-kopplade 21-hydroxylasbrist, är 21b-hydroxylasbrist medfödd binjurehyperplasi inte HLA-kopplad. Flera familjestudier har visat att idiopatisk hemokromatos, en autosomal recessiv sjukdom, är kopplad till HLA (kap. 310). Även om patogenesen av störningar av järnabsorption i mag-tarmkanalen är okänd, har det fastställts att generna som modulerar denna process är belägna nära HLA-A-regionen.
| Tabell 63-2. Koppling av genetiska defekter | ||
| Lokalisering | upptäckbar |
|
| haplotyper |
||
| C2-brist | Aw25, B18, BfS, DR2 |
|
| 21-OH-brist | A3, Bw47, BfF, DR7 |
|
| 21-OH-brist (sen manifestation) | ||
| Idiopatisk hemokromatos | ||
| Pagets sjukdom | ||
| Spino-cerebellär ataxi | ||
| Hodgkins sjukdom | ||
63-4. Schema för den relativa rollen för HLA-A, HLA-B, HLA-C och HLA-D-antigener i initieringen av det alloimmuna svaret och i bildningen av effektorceller och antikroppar.
Två huvudklasser av T-lymfocyter känner igen antigener: Tk - prekursorer till cytotoxiska "mördar"-celler och Tx-hjälparceller som bidrar till utvecklingen av ett cytotoxiskt svar. Tx ger också hjälp till B-lymfocyter i utvecklingen av ett "moget" IgG-svar. Det är viktigt att notera att TK vanligtvis känner igen klass I-antigener, medan signalen för Th huvudsakligen genereras av HLA-D, som är nära associerad med klass II-antigener (från C.B. Carpenter. - Kidney International, 1978, 14, 283).
immunsvarsgener. En in vitro-studie av svaret på syntetiska polypeptidantigener, hemocyanin, kollagen och stelkrampstoxoid avslöjade att HLA-D-zonen liknar H-2-regionen. Jag i musen. Presentationen av antigena fragment på ytan av makrofager eller andra celler som bär klass II-molekyler kräver kopplad igenkänning av klass II-molekylen + antigenkomplexet av T-lymfocyter som bär lämplig(a) receptor(er) (kap. 62). Kärnan i denna hypotes "själv-)-X" eller "förändrat jag" är att det T-beroende immunsvaret, verkan av T-hjälpare/inducerare (Tx) utförs endast om motsvarande klass II-determinanter syntetiseras. De senares gener är Ir-gener. Eftersom klass I allogena determinanter känns igen som redan förändrade, är allogen MLP en modell av immunsystemet där pseudoantigenpassage är valfri (63-4). Effektorfaserna av immunitet kräver igenkänning av ett pseudoantigen i kombination med dess egna strukturer. De senare hos människor, såväl som hos möss, är molekyler av klass I histokompatibilitetsantigener. Influensa-infekterade humana cellinjer lyseras av immuna cytotoxiska T-lymfocyter (TC) endast om de svarande cellerna och målcellerna är identiska vid HLA-A- och HLA-B-loci. Allogen MLR fungerar också som en modell för bildandet av klass I-begränsade cytotoxiska T-lymfocyter (63-4). Restriktionsdetaljer för olika klass I- och II-molekyler och epitoper kan isoleras med användning av primade celler som har expanderats och klonats. Till exempel, på nivån av antigenpresenterande celler, känner en given Th-klon igen ett antigent fragment komplexbundet med en specifik region av en klass II-molekyl via Ti-receptorn. Restriktiva element för vissa mikrobiella antigener är DR- och Dw-allelerna.
Undertryckande av immunsvaret (eller låg responsnivå) mot cederträpollen, streptokockantigener och schistosomantigener är dominant och kopplat till HLA, vilket indikerar förekomsten av immunsuppressionsgener (Is). Närvaron av specifika allelassociationer av HLA med nivån av immunsvaret visades också, till exempel, för ricinbönantigenet Ra5 - med DR2 och för kollagen - med DR4.
Associationer med sjukdomar. Om det stora histokompatibilitetskomplexet har en viktig biologisk funktion, vad är den funktionen? En hypotes är att det spelar en roll i immunövervakningen av neoplastiska celler som uppstår under en individs livstid. Vikten av detta system under graviditeten är stor, eftersom det alltid finns vävnadsinkompatibilitet mellan modern och fostret. En hög grad av polymorfism kan också bidra till arters överlevnad inför ett stort antal mikrobiella ämnen som vandrar i miljön. Tolerans mot "själv" (självtolerans) kan gå över till mikrobiella antigener, vilket resulterar i hög känslighet som leder till dödliga infektioner, medan polymorfism i HLA-systemet bidrar till att en del av befolkningen känner igen farliga ämnen som främmande och inkluderar en adekvat svar . Dessa hypoteser kopplar HLA:s roll till fördelarna med att systemet överlever under selektionstryck, var och en av dessa hypoteser har visst stöd.
Ett viktigt bevis på HLA-komplexets roll i immunbiologi var upptäckten av en positiv association av vissa patologiska processer med HLA-antigener. Studiet av dessa associationer stimulerades av upptäckten av immunsvarsgener kopplade till H-2-komplexet hos möss. I tabell. 63-3 sammanfattar de viktigaste HLA- och sjukdomsassociationerna.
Det har fastställts att förekomsten av HLA-B27 ökar vid vissa reumatiska sjukdomar, särskilt vid ankyloserande spondylit, en sjukdom av tydligt familjär natur. B27-antigenet finns endast hos 7 % av personer med västeuropeiskt ursprung, men det finns hos 80-90 % av patienterna med ankyloserande spondylit. I förhållande till detta betyder att detta antigen är ansvarigt för känsligheten för utvecklingen av ankyloserande spondylit, som är 87 gånger högre i sina bärare än i den allmänna befolkningen. På liknande sätt har en hög grad av association med B27-antigenet vid akut främre uveit, Reiters syndrom och reaktiv artrit vid minst tre bakteriella infektioner (yersiniosis, salmonellos och gonorré) visats. Även om den vanliga formen av juvenil reumatoid artrit också är associerad med B27, är typen av sjukdom med mild artikulärt syndrom och irit associerad med B27. Vid psoriasisartrit av central typ är B27 vanligare, medan Bw38 är associerat med både centrala och perifera typer. Psoriasis är förknippat med Cw6. Patienter med degenerativ artrit eller gikt visar ingen förändring i frekvensen av antigener.
De flesta andra associationer med sjukdomar är karakteristiska för HLA-D-antigener. Till exempel är glutenkänslig enteropati hos barn och vuxna associerad med DR3-antigenet (relativt 21) Den faktiska andelen patienter med detta antigen varierar från 63 till 96 % jämfört med till 22-27 % i kontroller . Samma antigen finns oftare hos patienter med aktiv kronisk hepatit och dermatitis herpetiformis, som också lider av glutenkänslig enteropati. Juvenil insulinberoende diabetes mellitus (typ I) är associerad med DR3 och DR4 och negativt associerad med DR2 Hos 17-25 % av patienterna med typ I-diabetes hittades en sällsynt allel Bf (M). Diabetes med debut i vuxen ålder (typ II) har inget samband med HLA. Hypertyreos i USA är associerat med B8 och Dw3, medan det i den japanska befolkningen är associerat med Bw35. En bredare undersökning av friska och sjuka representanter för olika raser kommer att hjälpa till att klargöra frågan om universella HLA-markörer. Till exempel är B27-antigenet, som är sällsynt hos friska japanska individer, vanligt hos patienter med ankyloserande spondylit. På samma sätt är DR4 en markör för bladlöss typ I-diabetes i alla raser. Ibland är HLA-markören tydligt associerad med endast en del av symtomen inom syndromet. Till exempel är myasthenia gravis betydligt starkare associerad med B8- och DR3-antigener hos patienter utan tymom, och multipel skleros är associerad med DR2-antigen hos individer med ett snabbt progressivt sjukdomsförlopp. Goodpastures syndrom associerat med autoimmun skada på de glomerulära basalmembranen, idiopatisk membranös glomerulonefrit, som återspeglar autoimmuna processer med bildning av antikroppar mot glomerulära antigener, samt guld-inducerad membranös nefrit, är till stor del associerade med HLA-DR.
Tabell 63-3. Sjukdomar associerade med HLA-antigener
| Sjukdomar | Släkt med | |||
| Reumatoid | ||||
| Ankyloserande spondylit | ||||
| Reiters syndrom | ||||
| Akut främre uveit | ||||
| Reaktiv artrit (Yersinia, Salmonella, Gonococcus) | ||||
| Psoriasisartrit (central) | ||||
| Psoriasisartrit (perifer) | ||||
| Juvenil reumatoid artrit | ||||
| Juvenil artrit med mild artikulärt syndrom | ||||
| Reumatism | ||||
| Sjögrens syndrom | ||||
| Systemisk lupus erythematosus | ||||
| Systemisk lupus erythematosus (som ett resultat av | ||||
| tar apressin) | ||||
| Gastrointestinala | ||||
| Glutenkänslig enteropati | ||||
| Kronisk aktiv hepatit | ||||
| Ulcerös kolit | ||||
| Hematologiska | ||||
| Idiopatisk hemokromatos | ||||
| perniciös anemi | ||||
| Dermatitis herpetiformis | ||||
| Psoriasis vulgaris | ||||
| Psoriasis vulgaris (i den japanska befolkningen) | ||||
| Pemphigus vulgaris (i den europeiska befolkningen) | ||||
| Behçets sjukdom | ||||
| Endokrin | ||||
| Typ I diabetes | ||||
| Hypertyreos | ||||
| Ginertyreos (hos den japanska befolkningen) | ||||
| Sjukdomar | Närmast associerade antigener | Släkt med |
||
| Adrenal insufficiens | ||||
| Subakut tyreoidit (de Quervain) | ||||
| Hashimotos tyreoidit | ||||
| H eurologiska | ||||
| myasthenia gravis | ||||
| Multipel skleros | ||||
| Manodepressiv sjukdom | ||||
| Schizofreni | ||||
| Njur | ||||
| Idiopatisk membranös glomerulo- | ||||
| Goodpastures sjukdom (anti-GMB) | ||||
| Minimal förändringssjukdom (steroid | ||||
| Polycystisk njursjukdom | ||||
| IgA nefropati | ||||
| Nefropati orsakad av guld | ||||
| infektiös | ||||
| Tuberkuloid spetälska (i asiatisk ass | ||||
| full förlamning | ||||
| Dåligt svar på virusvaccin | ||||
| immunbrist | ||||
| IgA-brist (blodgivare) | ||||
Obalanserat grepp.Även om fördelningen av HLA-alleler varierar i ras och etniska populationer, är den mest karakteristiska egenskapen hos HLA-antigeners populationsgenetik närvaron av kopplingsojämvikt för vissa A- och B-, B- och C-, B-, D-antigener och komplementloki. Kopplingsojämvikt innebär att antigener från nära kopplade loci hittas tillsammans oftare än vad som skulle förväntas från antagandet om slumpmässig association. Ett klassiskt exempel på kopplingsojämvikt är associationen av AHLA-A1-lokusantigenet med HLA-B8 B-lokusantigenet hos individer av västeuropeiskt ursprung. Den samtidiga närvaron av A1 och B8, beräknad på grundval av frekvenserna av deras gener, bör observeras med en frekvens på 0,17. 0,11, dvs ungefär 0,02. Medan den observerade frekvensen av deras samexistens är 0,08, det vill säga 4 gånger högre än förväntat, och skillnaden mellan dessa värden är 0,06. Det sista värdet betecknas delta (D) och fungerar som ett mått på icke-jämvikt. Kopplingsojämvikt hittades också för andra A- och B-loci haplotyper: A3 och B7, A2 och B12, A29 och B12, A11 och Bw35. AT 8); såväl som för antigener av B- och C-loci. Serologiskt detekterbara HLA-antigener tjänar som markörer för hela haplotypgener inom en familj och som markörer för specifika gener i en population, men endast i närvaro av länkojämvikt.
Kopplingsojämvikt är signifikant eftersom sådana genassociationer kan generera vissa funktioner. Selektionstryck under evolution kan vara en viktig faktor i upprätthållandet av vissa genkombinationer i genotyper. Till exempel finns det en teori om att A1 och B8, såväl som vissa bestämningsfaktorer för D och andra regioner, ger en selektiv fördel inför epidemier av sjukdomar som pest eller smittkoppor. Men det är också möjligt att ättlingar till människor som överlevde sådana epidemier förblir mottagliga för andra sjukdomar, eftersom deras unika genkomplex inte ger ett adekvat svar på andra miljöfaktorer. Den största svårigheten med denna hypotes ligger i antagandet att selektion verkar på flera gener samtidigt och därigenom säkerställer förekomsten av de observerade värdena av P, men behovet av komplexa interaktioner mellan produkterna från olika loci av MHC-komplexet är endast den initiala länken för de observerade fenomenen och selektion kan förstärka ojämvikt mellan flera länkar. Bibehållandet av några vanliga haplotyper som nämnts ovan stöder denna uppfattning.
Å andra sidan behöver inte urvalshypotesen förklara kopplingsojämvikt. När en population som saknar vissa antigener korsas med en annan som har en hög frekvens av dessa antigener i jämvikt, kan D uppträda efter flera generationer. Till exempel kan ökningen av D för A1 och B8 som finns i populationer i öst-västlig riktning från Indien till Västeuropa förklaras på basis av befolkningsmigration och assimilering. I små grupper kan ojämvikt bero på kompatibilitet, grundareffekter och genetisk drift. Slutligen är vissa fall av kopplingsojämvikt resultatet av icke-slumpmässig korsning under meios, eftersom kromosomsegment kan vara mer eller mindre sköra. Oavsett om det är selektionstryck eller crossover-begränsningar, kan länkojämvikt försvinna inom några generationer. Ett stort antal icke-slumpmässiga associationer finns i HLA-genkomplexet, och att fastställa deras orsaker kan ge insikt i de mekanismer som ligger bakom sjukdomskänsligheten.
Clutch och associationer. I tabell. 63-2 listar sjukdomar som fungerar som ett exempel på HLA-koppling, när ärftliga egenskaper är markerade inom familjen med motsvarande haplotyper. Till exempel ärvs brist på C2, 21-hydroxylas, idiopatisk hemokromatos på ett recessivt sätt med partiell brist på heterozygoter. Dessa genetiska störningar är också HLA-associerade och orsakas av ett överskott av vissa HLA-alleler hos obesläktade drabbade personer. C2-brist är vanligtvis kopplad till haplotyperna HLA-Aw 25, B 18, B55, D / DR2, och vid idiopatisk hemokromatos manifesteras både koppling och ett starkt samband mellan HLA-A3 och B 14. En hög grad av kopplingsojämvikt i detta fall orsakas av mutationer i den person som fungerade som dess källa; dessutom var den tidsperiod som krävdes för att genpoolen skulle återgå till ett jämviktstillstånd otillräcklig. Ur denna synvinkel är HLA-gener enkla markörer för länkade gener. Å andra sidan kan interaktion med specifika HLA-alleler krävas för att manifestera en viss störning. Den senare hypotesen skulle kräva erkännande av en högre mutationsfrekvens med uttryck av defekta gener, vilket endast inträffar under villkoret av länkning med vissa HLA-gener.
Pagets sjukdom och spinal ataxi är HLA-kopplade, autosomalt dominanta ärftliga sjukdomar; de finns i flera familjemedlemmar samtidigt. Hodgkins sjukdom är en manifestation av en HLA-kopplad recessiv ärftlig defekt. Inga HLA-associationer har hittats i dessa sjukdomar, vilket tyder på en initial mångfald av orsaker till dessa sjukdomar med mutationer associerade med olika HLA-alleler.
Koppling till HLA bestäms lätt när egenskapernas dominans och recessivitet är lätt att särskilja, d.v.s. när uttrycksförmågan är hög och processen bestäms av en defekt i enstaka gener. I de flesta föreningar återspeglar HLA-markörer de faktorer som är involverade i implementeringen och moduleringen av immunsvaret under påverkan av flera gener. Ett exempel på en polygen immunsjukdom är atonisk allergi, där samband med HLA endast kan vara uppenbart hos individer med låga genetiskt kontrollerade (inte på grund av HLA) nivåer av IgE-produktion. Ett annat exempel av detta slag är IgA-bristen (tabell 63-3) associerad med HLA-DR3.
HLA-systemets kliniska betydelse. Den kliniska betydelsen av HLA-typning för diagnos är begränsad till bestämning av B27 vid diagnos av ankyloserande spondylit; men i det här fallet finns det 10 % av falskt positiva och falskt negativa resultat. Studiet av HLA är också av värde i praktiken av genetisk rådgivning för tidig upptäckt av sjukdomar i familjer med idiopatisk hemokromatos, medfödd binjurehyperplasi associerad med steroidhydroxylasbrist, speciellt om HLA-typning utförs på celler som erhållits genom fostervattenprov. Den höga graden av polymorfism i HLA-systemet gör det till ett värdefullt verktyg för att testa olika cellpreparat, särskilt inom rättsmedicin. Vissa sjukdomar, såsom diabetes mellitus typ I och andra, för vilka HLA-associationer är indikerade, kräver ytterligare studier av HLA-systemets komponenters roll i patogenesen av dessa sjukdomar.
Under den första mänskliga hjärttransplantationen som utfördes 1967 av C. Barnard, och hundratals efterföljande transplantationer, stod kirurger inför problemet med transplantatavstötning. Det visade sig att den största svårigheten inte ligger i operationstekniken, som nu är välutvecklad, utan i inkompatibiliteten hos vävnader på grund av immunologiska mekanismer. Hos människor är således överlevnaden för transplantationsmottagare tagna från en slumpmässig donator 10,5 dagar, medan transplantationer utbytt mellan enäggstvillingar (isotransplantat), slå rot. Detta beror på närvaron av antigener på ytan av celler, kallad transplantationsantigener eller histokompatibilitetsantigener. De flesta transplantationsantigener finns på leukocyter, men de finns också på alla andra kärnförsedda celler (celler i hud, lungor, lever, njurar, tarmar, hjärta, etc.). De gener som kodar för dessa antigener kallas vävnadskompatibilitetsgener. Systemet av gener som kontrollerar transplantationsantigener av leukocyter kallas Major Histocompatibility Complex (MHC). Histokompatibilitetsgener är kodominanta.
Effektiviteten av transplantation beror inte bara på leukocyt- och erytrocytantigener, utan också på mindre histokompatibilitetssystem. Transplantationer mellan enäggstvillingar slår rot. Men hos bröder och systrar, om MHC-haplotyperna matchar, men de mindre histokompatibilitetssystemen inte matchar, avvisas hudtransplantat.
Efter immunglobuliner och T-cellsreceptorer är proteiner av större histokompatibilitetskomplex de mest olika av alla proteiner. Det finns två klasser av MHC-proteiner. Klass I-proteiner finns på ytan av nästan alla celler. En proteinmolekyl består av två polypeptidkedjor: en stor och en liten. Ekorrar
MHC klass II finns på ytan av vissa celler (B- "lymfocyter, makrofager, specialiserade epitelceller, celler), och deras molekyl består av ungefär lika polypeptidkedjor. MHC-proteiner har vissa likheter med immunglobuliner. Huvudrollen för MHC-proteiner är inte i avstötning av främmande vävnad, utan i riktning mot T-cellers reaktion på antigenet Cytotoxiska T-celler kan känna igen antigenet om det är lokaliserat tillsammans med MHC klass I-proteiner på ytan av en cell. T-celler känner igen antigenet i kombination med MHC klass P-proteiner. Sådan dubbelstimulering kallas MHC-o-restriktion. För första gången upptäcktes huvudsystemet för vävnadskompatibilitet för mus H-2 av P. Gorer 1936. Dessutom till H-2 hittades många vävnadskompatibilitetsställen lokaliserade i alla kromosomer.
1980 fick D. Snell, J. Dosset och B. Benatzeraff Nobelpriset för "olika aspekter av forskning som leder till den moderna förståelsen av det mänskliga histokompatibilitetsgensystemet." D. Snell formulerade de grundläggande genetiska lagarna för vävnadskompatibilitet och erhöll data om den fina strukturen av H-2-lokuset hos möss.
H-2-systemet är ganska väl förstått och fungerar därför som en bra modell för att studera MHC hos andra djurarter. H-2-komplexet inkluderar flera nära sammanlänkade loci 0,35 cm långa belägna på den 17:e kromosomen. H-2-komplexet är uppdelat i fem regioner: K, I, S, G, D (Fig. 56).
