ГОУ ВПО Тверська ГМА МОЗ Росії Кафедра клінічної імунології з алергологією

ГОЛОВНИЙ КОМПЛЕКС ГІСТОСУМІСНОСТІ

Навчально-методичний посібник із загальної імунології. Твер 2008.

Продукти

Навчально-методична розробка для практичних занять із загальної імунології для студентів 5 курсу лікувального та педіатричного факультетів, а також для клінічних ординаторів та лікарів, які цікавляться питаннями імунології.

Складена доцентом Ю.І.Будчановим.

Завідувач кафедри, професор О.О.Михайленко Методичну рекомендацію затверджено на цикловій методичній комісії ТДМА п

© Будчанов Ю.І. 2008 р.

Мотивація Імуногенетика - новий, важливий розділ імунології. Знання системи гістосумісності

необхідно у трансплантології, а й у розумінні регуляції імунної відповіді, і взаємодії клітин при імунному відповіді. Визначення HLA-антигенів використовується в судовій медицині, популяційно-генетичних дослідженнях та у вивченні гена схильності до захворювань.

1. Студент повинен знати: А. Будова HLA-системи людини.

Б. HLA антигени І, ІІ класів та їх роль у міжклітинних взаємодіях. В. Поняття генотипу, фенотипу, гаплотипу.

Г. Значення HLA типування в медицині.

Д. Взаємозв'язок HLA-антигенів та низки захворювань людини. 2. Студент повинен вміти:

Застосувати отримані знання з імуногенетики у клінічній практиці.

Запитання для самопідготовки на тему заняття:

1. Поняття про гени та антигени гістосумісності. HLA система людини. Номенклатура, генна організація (гени класів І, ІІ, ІІІ).

2. Антигени класів I та III, їх роль у міжклітинних взаємодіях, у поданні антигенуТ-лімфоцитів, у феномені подвійного розпізнавання.

3. Концепція HLA фенотипу, генотипу, гаплотипу. Особливості наслідування.

4. Методи дослідження та типування HLA системи: серологічні, клітинноопосередковані, генні (полімеразна ланцюгова реакція, зонди ДНК).

5. Практичні аспекти типування антигенів HLA. HLA у популяціях, біологічне значення.

6. HLA та захворювання людини, механізми асоціації.

ЛІТЕРАТУРА ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ

1. Хаїтов Р.М., Ігнатьєва Г.А., Сидорович І.Г. Імунологія. Норма та патологія. Підручник - 3-тє

вид., М., Медицина, 2010. - 752 с. - [С.241 - 263].

2. Хаїтов Р.М. Імунологія: підручник для студентів медичних вишів. - М.:ГЕОТАР-Медіа, 2006. - 320с. - [С. 95 - 102].

3. Білозеров Є.С. Клінічна імунологія та алергологія.А-Ата., 1992, с. 31-34.

4. Зарецька Ю.М. Клінічна імуногенетика. М., 1983.

5. Методична технологія. 6. Лекція.

додаткова література

Коненков В.І. Медична та екологічна імуногенетика. Новосибірськ, 1999 р. Ярилін А.А. Основи імунології. М., 1999, с. 213-226.

Алексєєв Л.П., Хаїтов Р.М. HLA та медицина. Зб. Сучасні проблеми алергології, імунології та імунофармакології. М., 2001, с. 240-260.

ЧИ ЗМОЖЕТЕ ВИ ВІДПОВІДІТИ?

(Впишіть вдома. Самоконтроль дозволить виявити важкі питання для обговорення. На занятті Ви перевірите правильність відповідей, доповніть їх. Постарайтеся самостійно знайти відповіді та покажіть, що Вам це під силу.)

1. У якій парі хромосом локалізується головний комплекс гістосумісності у людини? …………… .

2. На клітинах яких органів та тканин містяться трансплантаційні? …………антигени

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

3. Що означає скорочення HLA? ………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………… .

4. На яких клітинах не виявляються антигени HLA? ……………………….…

…………………………………………………………………………………………. .

5. З яких локусів, сублокусів складається ГКГС: I клас ……..……… II клас ………………………………

III клас …………………………………….. .

6. Чи продукти генів якого класу ГКГС не експресуються на мембрані клітин? ……………………… .

7. Які клітини необхідно виділити виявлення HLA II класу? ………………..…………………… .

8. Якими методами виявляють антигени HLA? ……………………………………………………………

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

9. У типованого пацієнта виявлено 6 можливих антигенів HLA-A, HLA-B, HLA-C. Як називається така ситуація? …………………………… .

10. Який антиген гістосумісності часто зустрічається у хворих з анкілозуючим спондилітом?

…………………….. .

11. Які гени входять HLAв класу III? ………………………………..……………………………

…………………………………………………………………………………………… .

12. З яких кіл складаються антигени HLA класу I? ………………….

13. З яких кіл складаються антигени HLA класу II? …………………

14. Цитотоксичний лімфоцит (CD8) розпізнає чужорідний пептид у комплексі з HLA якого класу?

…………………………. .

15. Th (CD4+) розпізнає чужорідний антиген, презентований дендритною клітиною або макрофагом у комплексі з HLA якого класу? …..………

Які можливі комбінації еритроцитарних антигенів у дитини, якщо ізоантигенний склад

еритроцитів
Батька: AO, NM, ss, dd, Cc, Ee,		а матері: AB, MM, SS, DD, Cc, EE.
Виберіть правильну відповідь.
	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
Напишіть ще один правильний варіант відповіді ___, ___, ___, ___, ___, ___.			А більше можете?
Скільки? …………. .

Довідкові та теоретичні матеріали

Головний комплекс гістосумісності - ГКГС (англ. МНС - Major Histocompatibility Complex) являє собою систему генів, що контролюють синтез антигенів, які визначають гістосумісність тканин при пересадках органів та індукують реакції, що викликають відторгнення трансплантатів. Поверхневі структури цитомембрани клітин, що індукують реакції

відторгнення, отримали назву антигенів гістосумісності, А гени, що їх кодують, були названі генами гістосумісності - Н-генами (Histocompatibility). Відкриття антигенів гістосумісності послужило основою розвитку трансплантаційної імунології.

Надалі було доведено, що головний комплекс гістосумісності є

основною генетичною системою, що визначає функціонування імунної системи,

насамперед Т-системи імунітету. ДКГС регулює імунну відповідь, кодує здатністьрозпізнавати «своє» і «чуже», відкидати чужорідні клітини, здатність синтезувати ряд

Зовсім не виявляються класичні антигени системи HLA в жировій тканині та на еритроцитах, а також на нейронах та клітинах трофобласту.

		СХЕМА РОЗМІЩЕННЯ ГЕНІВ СИСТЕМИ HLA
		НА 6 ХРОМОСОМІ
DP LMP TAP DQ DR		C2 Bf C4b C4a TNF

У людини головна система гістосумісності отримала назву HLA-система (Human Leukocyte Antigens). Це система генів, що контролюють синтез антигенів гістосумісності. Вона складається з трьох регіонів, розташованих на короткому плечі 6-ї хромосоми. Ці регіони звуться: клас 1, клас 2, клас 3 (клас I, клас II, клас III). До складу регіону входять гени чи локуси. У назві кожного HLA-гена є буквене позначення локусу (А, В, С) і порядковий номер, наприклад: HLA-A3, HLA-B27, HLA-C2 і т.д. Однойменне позначення мають і антигени, що кодуються геном. У локусі D виявлено 3 сублокуси (DP, DQ, DR). (Дивися схему розташовану вище). У затвердженому списку ВООЗ налічується 138 антигенів HLA. (Однак використання ДНК-типування, тобто можливості вивчати самі гени, призвело до виявлення буквально останніми роками понад 2000 алелів).

До I класу відносяться HLA - А, -В та -С локуси. Ці три локуси головного комплексу гістосумісності людини контролюють синтез трансплантаційних антигенів, які можна визначити серологічними методами (CD – Serological Determined). Молекули антигенів HLA I класу складаються з 2 субодиниць: α- та β-ланцюгів (дивися малюнок). Тяжкий або α-ланцюг складається з 3 позаклітинних фрагментів – доменів α1, α2 та α3 (екстрацелюлярні домени), невеликої ділянки, що належить клітинній мембрані (трансмембранна ділянка) та внутрішньоклітинний фрагмент (цитоплазматична ділянка). Легкий ланцюг – β2-мікроглобулін, нековалентно пов'язаний з α-ланцюгом, а з мембраною клітини не пов'язаний.

Домени α1 і α2 утворюють поглиблення, в якому може розташовуватися пептид (ділянка антигену) завдовжки 8-10 амінокислот. Це поглиблення називають пептидзв'язуючий клефт(Від англ cleft).

(До нових антигенів HLA класу I відкритим нещодавно відносяться антигени MIC та HLA-G. Про них мало що відомо в даний час. Необхідно відзначити HLA-G, який називають некласичними, виявлено тільки

на поверхні клітин трофобласта і він забезпечує імунологічну толерантність матері до антигенів плода.)

Регіон класу 2 (D-регіон) системи HLA складається з 3 сублокусів: DR, DQ, DP, що кодують трансплантаційні антигени. Ці антигени відносять до розряду антигенів, що виявляються клітинноопосередкованими методами, а саме реакцією змішаної культури лімфоцитів (англ. mixed lymphocyte culture - MLC). Останнім часом виділені ще локуси HLA-DM, -DN, а також гени ТАР та LMP (не експресовані на клітинах). Класичними є DP, DQ, DR.

Червоним кольором показаний пептид, що презентується.

Нещодавно були отримані антитіла, за допомогою яких вдається ідентифікувати антигени DR та DQ. Тому антигени другого класу нині визначаються як клітинноопосередкованими методами, а й серологічно, як і і антигени HLA 1 класу.

Молекули HLA 2-го класу є гетеродимерними глікопротеїдами, що складаються з двох різних ланцюгів α і β(дивися малюнок). Кожен ланцюг містить по 2 позаклітинних домени α1 та β1 на N-термінальному кінці, α2 та β2 (ближче до мембрани клітини). Є ще трансмембранна та цитоплазматична ділянки. α1 та β1домени формують поглиблення, яке може пов'язувати пептиди довжиною до 30 амінокислотних залишків.

Білки МНС-ІІ експресовані не на всіх клітинах. HLA молекули II класу у великій кількості присутні на дендритних клітинах, макрофагах та В-лімфоцитах, тобто. на тих клітинах, які взаємодіють із Т-лімфоцитами-хелперами під час імунної реакції, за допомогою

HLA молекул II класу

Т-лімфоцити

значної кількості

антигенів 2-го класу, але при стимуляції мітогенами, ІЛ-2

починають експресувати молекули HLA 2-го класу.

Необхідно

відзначити,

всі 3 види інтерферонів

значно посилюють

експресію

молекул HLA 1-го

на клітинній мембрані різних клітин. Так

γ-інтерферон в

значною мірою посилює експресію молекул 1-го класу на Т-і В-лімфоцитах, але також на клітинах злоякісних пухлин (нейробластом і меланом).

Іноді виявляється вроджене порушення експресії молекул HLA 1-го чи 2-го класів, що призводить до розвитку синдрому голих лімфоцитов». Хворі з такими порушеннями страждають на недостатність імунітету і часто гинуть у дитячому віці.

Регіон III класу містить гени, продукти яких безпосередньо залучені до імунної реакції. Він включає структурні гени для компонентів комплементу С2 та С4, Bf (пропердиновий фактор) та гени фактора некрозу пухлин – ФНП (TNF). Сюди входять гени, що кодують синтез гідроксилази. Таким чином, продукти HLA-генів 3 класу не експресовані на клітинній мембрані, а вони знаходяться у вільному стані.

HLA-антигенний склад тканин людини визначають алельні, гени що стосуються кожного з локусів, тобто. на одній хромосомі може бути лише по одному гену кожного локусу.

Відповідно до основних генетичних закономірностей кожен індивідуум є носієм не більше двох алелей кожного з локусівві сублокусів (по одному на кожній із парних аутосомних хромосом). У гаплотипі (набір алелей на одній хромосомі) присутній по одному алелі кожного сублокусів HLA. При цьому, якщо індивід гетерозиготен по всіх алелях HLAкомплексу, у нього при типуванні (A, B, C, DR, DQ, DP - сублокусів) виявляється не більше дванадцяти HLA антигенів. Якщо індивід гомозиготен за деякими антигенами, у нього виявляється менше антигенів, проте це число не може бути менше 6.

Якщо у типованого суб'єкта виявлено максимально можливу кількість антигенів HLA, це отримало назву full house (повний будинок антигенів).

Спадкування HLA-генів відбувається за кодомінантним типом, при якому у потомства в

Найбільш багаті на антигени HLA – лімфоцити. Тому виявлення цих антигенів проводиться саме у лімфоцитах. (Згадайте, як виділити із периферичної крові лімфоцити).

Молекули антигенів HLA-A, -B, -C становлять близько 1% білків поверхні лімфоцитів, що приблизно дорівнює 7 тис. молекул.

Одним з найбільш значних досягнень в імунології стало виявлення центральної ролі, яку відіграє МНС ссавців та людини у регуляції імунної відповіді. У строго контрольованих експериментах було показано, що той самий антиген викликає імунну відповідь різної висоти в організмів з різним генотипом, інакше, той самий організм може бути реактивним по-різному по відношенню до різних антигенів. Гени контролюють таку високоспецифічну імунну відповідь, названі Ir-генами (Immune response genes). Вони локалізовані у сфері 2-класу системи HLA людини. Ir-генний контроль реалізується через систему лімфоцитів.

Центральним			клітинного		взаємодії			імунному		від'являєтеся
взаємодія			молекулами HLA,			експресованими					поверхні
антигенпредставляють клітин,			репрезентують			для розпізнавання		чужорідний			антигенний
пептид, та антиген-розпізнавальним рецептором – TCR (T-cell receptor)							на поверхні Т-лімфоциту
хелпер. При		одночасно			розпізнаванням		чужорідного				відбувається

розпізнавання власних антигенів HLA.

Т-лімфоцит хелпер (CD4+) розпізнає чужорідний антиген лише в комплексі поверхневими молекулами ГКГС 2 класу антигенпредставляють клітин.

Цитотоксичні лімфоцити (Т-ефектори, CD8+) розпізнають антиген,

наприклад, вірусної природи, в комплексі з молекулою HLA I класу клітини мішені. Екзогенні антигени є молекулами HLA II класу,

ендогенні – молекулами І класу.

(Таким чином, процес розпізнавання чужорідного обмежує власними HLA-антигенами. Це і є концепція «подвійного розпізнавання» або «розпізнавання зміненого свого».)

Важлива роль системи HLA полягає також у тому, що вона контролює синтез факторів комплементу, що залучаються як класичний (С2 і С4), так і альтернативний (Bf) шляхи активації комлементу. Генетично обумовлений дефіцит цих компонентів комплементу, може спричинити схильність до інфекційних та аутоімунних захворювань.

Практичне значення HLA-типування. Високий поліморфізм робить систему HLA чудовим маркером у популяційно-генетичних дослідженнях та вивченні генетичної схильності до захворювань, але водночас створює проблеми у підборі пар донор-реципієнт при трансплантації органів та тканин.

Популяційні дослідження, проведені у багатьох країнах світу, виявили характерні відмінності у розподілі HLA антигенів у різних популяціях. Особливості розподілу HLA-

Антигени використовуються в генетичних дослідженнях для вивчення структури, походження та еволюції різних популяцій. Наприклад, грузинська популяція, що відноситься до південних європеоїдів, має подібні риси HLA-генетичного профілю з грецькою, болгарською, іспанською популяціями, що вказують на спільність їхнього походження.

Типування HLA-антигенів широко використовується у судово-медичній практиці для виключення чи встановлення батьківства, спорідненості.

Зверніть увагу на зв'язок деяких захворювань із наявністю в генотипі того чи іншого HLA-антигену. Це з тим, що HLA широко використовується вивчення генетичних основ схильності до захворювань. Якщо раніше не передбачалося, наприклад, що захворювання на розсіяний склероз має спадкову основу, то в даний час завдяки вивченню зв'язку з системою HLA факт спадкової схильності твердо встановлений. Використовуючи

	системою HLA, для деяких захворювань визначено також спосіб наслідування.
Наприклад,	анкілозуючий		спондиліт		аутосомно-домінантний			успадкування,
гемохроматоз та вроджена адреналова гіперплазія – аутосомно-рецесивний. Завдяки дуже
	асоціації	анкілозуючого		спондиліта		антигеном HLA-B27, HLA-типування

використовується в діагностиці ранніх та неясних випадків цього захворювання. Виявлено генетичні маркери інсулінзалежного цукрового діабету.

ПРАКТИЧНА РОБОТА

Визначення антигенів HLA «у донорів»

Типування тканинних антигенів проводять за допомогою набору сироваток, що складається з 50 і більше антилейкоцитарних сироваток (сироватки жінок, що багато народжували, що дають від 10 до 80% позитивних реакцій з лейкоцитами плода, або сироватки добровольців, імунізованих.

людськими	лейкоцитами, що містять				певні SD-антигени.				Сироватки
багаторожалих жінок, в результаті природної імунізаціїHLA-антигенами чоловіка під час
вагітності, містять у ряді випадків антитіла до HLA у досить високому титрі.).
Серологічно		антигени			гістосумісності				визначають
лімфоцитотоксичного		тесту (англ.		lymphocytotoxicity test).						називають
мікро лімфоцитотоксичним				використання			постановці			мікрооб'єм
інгредієнтів.

Принцип його заснований на взаємодії HLA-молекул на поверхні лімфоцитів обстежуваної людини зі специфічними анти-HLA-антитілами та комплементом, що призводить до загибелі клітин. Загибель клітин визначається за звичайного світлового мікроскопування після фарбування вітальними барвниками.

Суспензії лімфоцитів змішують з антисироваткою до певного антигену (HLA-B8, HLA-B27 і т.д.), інкубують 1 годину при 25°С, додають комплемент і знову інкубує 2год при 37°С, а потім додають трипановий синій або еозин. У разі присутності в лімфоцитах антигену, відповідного антитілам, що містяться в сироватці, антитіла в присутності комплементу пошкоджують мембрану лейкоцитів, фарба проникає в їх цитоплазму і вони забарвлюються в синій або червоний колір (якщо використовувався еозин).

Які клітини будуть забарвлені при HLA-типуванні?

На підставі результатів типування встановлюють ступінь сумісності донора та реципієнта та можливість трансплантації органу або тканини між ними. Донор і реципієнт повинні бути сумісні за еритроцитарними антигенами АВО і Rh, лейкоцитарними антигенами системи HLA. Однак на практиці важко буває підібрати повністю сумісних донора та реципієнта. Селекція зводиться до підбору найбільш відповідного доно. Трансплантація можлива за

несумісності по одному з антигенів HLA, але на тлі значної імуносупресії. Підбір оптимального співвідношення антигенів гістосумісності між донором та реципієнтом значно продовжує життя трансплантата.

На занятті будуть продемонстровані планшети HLA для типування лейкоцитів. Згадайте, як отримати чисту суспензію лімфоцитів із клітин периферичної крові. Подумайте, як захистити вміст лунок від висихання у процесі постановки реакції? Як утворюються сироватки для HLA типування?

В даний час можуть використовуватися для типування комплемент, що фіксують моноклональні антитіла (МАТ). Вони використовуються як у мікролімфоцитотоксичному тесті, так і в реакції імунофлуоресценції. Облік реакції можливий як люмінісцентною мікроскопією, і з допомогою проточного цитофлуориметра.

		сучасний метод		визначення HLA-генів ДНК-типування. Він
заснований на різних варіантах полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР) та молекулярної гібридизації.
	цих методів		полягає в	накопичення необхідного		аналізу значного
кількості			її полімеризації та у використанні, комплементарних зондів
аналізованим ділянкам ДНК. Причому однією з переваг ДНК-типування є те, що не
потрібна наявність життєздатних лімфоцитів, а використовується ДНК будь-яких клітин. Але ж
ДНК може зберігатися роками та десятиліттями. Для реакції необхідні,						дорогі

олігонуклеотидні зонди, праймери.

Застосування молекулярно-генетичного методу – ДНК-типування дозволило значно розширити уявлення про поліморфізм раніше відомих генетичних локусів системи HLA-A, B, C, DR, DQ, DP. Крім того, відкрито нові гени, зокрема TAP, DM, LMP та інші. Відкриті гени HLA класу I - E, F, G, H, але функція їх продуктів поки неясна. На грудень 1998 р. число ідентифікованих алелів генів HLA-комплексу становило 942. А на 31 грудня 2000 було виявлено молекулярно-генетичним ДНК-типіруванням 1349 алелів і їх виявлення продовжує зростати.

НОВА НОМЕНКЛАТУРА HLA. Як зазначалося, молекули HLA 1 класу складаються з α- і β-ланцюгів. Причому поліморфною є тількиα-це .п'Алельні варіанти генів, що кодують, отримали в новій номенклатурі чотиризначне найменування (наприклад, HLA-A0201 замість раніше застосовуваного позначення HLA-A2 , причому методами молекулярної біології встановлено12 (!) нових субтипів цього антигену (нових алельних варіантів0), але А0202, А0203 ... до А0212). У HLA-B27 встановлено 9 алельних варіантів специфічності і лише частина з них асоційована з анкілозуючим спондилітом (це, природно, підвищує їхню прогностичну цінність).

Ефективність трансплантації алогенних нирок (за результатами річної виживання в центрах трансплантології, що перейшли на селекцію донорів на основі молекулярно-генетичного

координаційного центру органного донорства та інститутом імунології.

Ще більш вражаючі дані, отримані за останні 2-3 роки в ході проведення національних (насамперед у США) та міжнародних програм з пересадки алогенного, «неспорідненого» кісткового мозку. Завдяки переходу селекції пар донор-реципієнт на -ДНК типування та створення банку HLA-генотипованих донорів, що включає 1,5 млн. осіб, річну виживання пересадженого кісткового мозку вдалося підвищити 10с -20% до 70-80% (!). У свою чергу, це призвело до того, що кількість трансплантацій кісткового мозкувід неспоріднених донорів США (де нині налічується найбільше генотипованих донорів і реципієнтів) у період із 1993 по 1997 р. зросла більш ніж 8 раз.Приголомшливий

ефект від пересадок неспорідненого кісткового мозку досягнуто виключно за рахунок підбору повністю HLA сумісних пар донор-реципієнт ДНК-типіруванням.

Нижче наводиться витяг з книги академіка Р.В.Петрова «Я чи не я: Імунологічні мобілі». М., 1983. – 272 с.

«…Отримуючи 1930 року Нобелівську премію, у своїй урочистій лекції з цього приводу Карл Ландштейнер говорив, що відкриття нових антигенів у клітинах людських тканин буде

теоретичний інтерес. Воно знайшло серед інших практичних застосувань судово-медичне застосування.

Уявіть таку ситуацію: необхідно визначити приналежність плями крові. Чия ця кров – людини чи тварини? Немає необхідності пояснювати, що така ситуація найчастіше стосується криміналістики. І вирішення завдання найчастіше стає відповіддю на найголовніші питання слідства. Відповісти на нього можна лише за допомогою імунних сироваток. Ні за яким

іншим показникам розрізнити кров людини та, наприклад, собаки неможливо. Мікроскопічні чи біохімічні методи дослідження безсилі.

Судові медики мають в арсеналі своїх засобів набір імунних сироваток різної специфічності: проти білків людини, коня, курки, собаки, корови, кішки тощо. Досліджувана пляма змивають, а потім ставлять реакції преципітації. У цьому використовують весь набір імунних сироваток. Яка сироватка викликає преципітацію, тому виду тварини чи людині належить кров досліджуваної плями.

Припустимо, судовий експерт робить висновок: «Ніж забруднений кров'ю людини». А підозрюваний у вбивстві каже: «Так. Але то моя кров. Нещодавно цим ножем я порізав свій палець». Тоді експертиза продовжується. На столі криміналістів з'являються антисироватки проти груп крові та до HLA-антигенів. І імунологія знову дає точну відповідь: кров відноситься до групи АВ, містить фактор М, резус-негативний, антигени гістосумісності такі і т.д. Ситуація остаточна

Пояснюється. Отримана характеристика повністю збігається з антигенною характеристикою підозрюваного крові. Отже, він сказав правду, це справді його кров.

Зупинимося ще однієї ситуації, що має величезне моральне звучання. Уявіть собі, що війна чи інше лихо розлучили батьків із дітьми. У дітей загубилися прізвища та імена. Невже не можна знайти свою дитину серед інших? Адже антигени еритроцитів та HLA передаються у спадок. І якщо у батька та матері немає фактора, хто його не може бути і у дитини. І навпаки, якщо обоє батьків належать до групи А, то дитина не може мати групу крові або АВ. Так само і за HLA-антигенами. Причому дуже висока достовірність».

Встановлення справжності останків членів царської сім'ї Миколи II проводилося саме так, за допомогою ДНК типування.

наприклад, в Англії, до питань визначення батьківства ставляться особливо ретельно. Але там це найчастіше пов'язане не з війною. Суворі закони про батьківство пояснюються суворими законами про спадкоємців та права спадкування капіталів, титулів, прав, привілеїв.

Уявіть лорда, який оголошує своїм спадкоємцем юнака, якого народила не його дружина. Тоді може виникнути потреба довести, що юнак його син. Або раптом з'являється джентльмен, який оголошує себе незаконнонародженим сином і, отже, спадкоємцем мільйонера. Можливо, це правда, але, можливо, цей джентльмен – аферист. Питання вирішує аналіз антигенів батьків та дітей».

Розподіл HLA-антигенів виявився різним у представників різних рас національностей. З 1966 р. інтенсивне дослідження структури антигенів тканинної сумісності з ініціативи ВООЗ почало проводитися в усіх країнах світу. Незабаром карта світу виявилася покритою імунологічними ієрогліфами, що показують, де і в якому поєднанні зустрічаються антигени.

HLA. Тепер, мабуть, немає необхідності подібно до Тура Хейєрдала споряджати експедицію на човні, щоб довести міграцію населення з Південної Америки на острови Полінезії. Достатньо поглянути на сучасний атлас поширення HLA антигенів і з упевненістю сказати, що в обох цих географічних регіонах є загальні генетичні маркери.

Поліморфізм класичних HLA - антигенів, що виявляються серологічними та клітинно-опосередкованими методами

Методом хромосомної гібридизації встановлено, що система МНС локалізується на короткому плечі 6 аутосомної хромосоми людини, а миші – на 17 хромосомі.

Мал. 1. Схематичне зображення хромосоми 6.

Головний комплекс гістосумісності займає значну ділянку ДНК, що включає до 4*106 пар основ або близько 50 генів. Основною особливістю комплексу є значна полігенність (наявність кількох неалельних близькозчеплених генів, білкові продукти яких подібні у структурному відношенні та виконують ідентичні функції) та яскраво виражений поліморфізм – присутність багатьох алельних форм одного й того ж гена. Усі гени комплексу успадковуються за кодомінантним типом.

Полігенність та поліморфізм (структурна варіабельність) визначають антигенну індивідуальність особин даного виду.

Усі гени MHC поділяються на три групи. Кожна група включає гени, що контролюють синтез поліпептидів одного з трьох класів MHC (I, II та III) (рис. 3.5). Між молекулами перших двох класів є виражені структурні відмінності, та за цьому за загальним планом будівлі всі вони однотипні. У той самий час між продуктами генів класу III, з одного боку, і класів I і II, з іншого боку, знайдено ніякого функціонального чи структурного подібності. Група з більш ніж 20 генів класу III взагалі функціонально відокремлена - деякі з цих генів кодують, наприклад, білки системи комплементу (C4, C2, фактор B) або молекули, що беруть участь у процесингу антигену.

Область локалізації генів, що кодують комплекс молекул MHC миші, позначається як H-2 для людини - HLA .

HLA-A, HLA-B і HLA-С - локуси хромосоми, гени яких контролюють синтез "класичних" молекул (антигенів) I класу MHC людини і кодують важкий ланцюг (альфа-ланцюг). Область цих локусів займає ділянку довжиною понад 1500 т.п.

Синтез молекул (антигенів) II класу MHC людини контролюють гени області HLA-D, які кодують не менше шести варіантів альфа-і десяти варіантів бета-ланцюгів (рис.3.5). Ці гени займають три локуси HLA-DP, HLA-DQ і HLA-DR. До продуктів їхньої експресії належить більшість молекул II класу.

Крім того, до області HLA-D відносяться гени HLA-LMP та HLA-TAP. Низькомолекулярні білки, контрольовані цими генами, беруть участь у підготовці чужорідного антигену до презентації Т-клітин.

Гени локусів людини HLA-A, HLA-B і HLA-С кодують важкий ланцюг (альфа-ланцюг) "класичних" молекул I класу MHC. Крім того, знайдені численні додаткові гени поза цими локусами, що кодують "некласичні" молекули MHC класу I і розташовані в таких локусах HLA як HLA-X HLA-F, HLA-E, HLA-J, HLA-H, HLA-G, HLA-F.

Молекули головного комплексу гістосумісності.

Методами рентгеноструктурного аналізу з'ясовано просторову організацію молекул MHC:

Молекули MHC класу I (алельні варіанти HLA: HLA-A , HLA-B , HLA-С) експресуються на клітинній поверхні і є гетеродимером, що складається з одного важкого альфа-ланцюга (45 кДа), нековалентно пов'язаного з однодоменним бета2-мікроглобуліном ( 12 кДа), який зустрічається також у вільній формі у сироватці крові їх називають класичними трансплатаційними антигенами.

Тяжкий ланцюг складається з позаклітинної частини (утворює три домени: альфа1-, альфа2- і альфа3-домени), трансмембранного сегмента та цитоплазматичного хвостового домену. Кожен позаклітинний домен містить приблизно 90 амінокислотних залишків, і всі разом можна відокремити від клітинної поверхні шляхом обробки папаїном.

В альфа2- та альфа3-доменах є по одному внутрішньоланцюжковому дисульфідному зв'язку, що замикає в петлю 63 і 68 амінокислотних залишків, відповідно.

Домен альфа3 гомологічний за амінокислотною послідовністю C-доменів імуноглобулінів, і конформація альфа3-домену нагадує складчасту структуру доменів імуноглобулінів.

Бета2-мікроглобулін (бета2-m) необхідний для експресії всіх молекул MHC класу I і має незмінну послідовність, але у миші зустрічається у двох формах, що відрізняються заміною однієї амінокислоти у позиції 85. За структурою цей білок відповідає C-домену імуноглобулінів. Бета2-мікроглобулін здатний також нековалентно взаємодіяти з некласичними молекулами класу I, наприклад, з продуктами генів CD1.

Залежно від виду та гаплотипу позаклітинна частина важких ланцюгів MHC класу I різною мірою глікозильована.

Трансмембранний сегмент MHC I класу складається з 25 переважно гідрофобних амінокислотних залишків і пронизує ліпідний бислой, найімовірніше, альфа-спіральної конформації.

Основна властивість молекул I класу – зв'язування пептидів (антигенів) та представлення їх в імуногенній формі для Т-клітин – залежить від доменів альфа1 та альфа2. Ці домени мають значні альфа-спіральні ділянки, які при взаємодії між собою утворюють подовжену порожнину (щілину), яка є місцем зв'язування процесованого антигену. Комплекс антигену, що утворився, з альфа1- і альфа2-доменами і визначає його імуногенність і можливість взаємодіяти з антигенрозпізнаючими рецепторами Т-клітин.

До класу I відносяться антигени A, антигени AB та антигени AC.

Антигени класу I присутні на поверхні всіх клітин, що містять ядро, і тромбоцитів.

Молекули MHC класу II є гетеродимерами, побудованими з нековалентно зчеплених важких альфа- та легких бета-ланцюгів.

Ряд фактів вказує на близьку подібність альфа-і бета-ланцюгів за загальною будовою. Позаклітинна частина кожного з ланцюгів згорнута в два домени (альфа1, альфа2 і бета1, бета2 відповідно) і з'єднана коротким пептидом з трансмембранним сегментом (довжиною приблизно 30 амінокислотних залишків). Трансмембранний сегмент перетворюється на цитоплазматичний домен, що містить приблизно 10-15 залишків.

Антигензв'язувальна область молекул MHC класу II формується альфа-спіральними ділянками взаємодіючих ланцюгів подібно до молекул I класу, але при одній суттєвій відмінності: антигензв'язуюча порожнина молекул MHC класу II формується не двома доменами одного альфа-ланцюга, а двома доменами різних ланцюгів - доменами альфа1 і бета1.

Загальна структурна подібність між двома класами молекул MHC очевидна. Це однотипність просторової організації всієї молекули, кількість доменів (чотири), конформаційна будова антигензв'язувальної ділянки.

У структурі молекул II класу антигензв'язуюча порожнина відкрита більше, ніж у молекул I класу, тому в ній можуть поміститися довші пептиди.

Найважливіша функція антигенів MHC (HLA) класу II – забезпечення взаємодії між Т-лімфоцитами та макрофагами у процесі імунної відповіді. Т-хелпери розпізнають чужорідний антиген лише після його переробки макрофагами, сполуки з антигенами HLA класу II та появи цього комплексу на поверхні макрофагу.

Антигени класу II присутні на поверхні В-лімфоцитів, активованих Т-лімфоцитів, моноцитів, макрофагів та дендритних клітин.

Гени MHC класу II кодують зв'язані з мембраною трансмембранні пептиди (глікопротеїни). Молекули антигенів гістосумісності класу II (DR, DP, DQ) так само як і класу I є гетеродимерними білками, що складаються з важкого альфа-ланцюга (33 кДа) і легкого бета-ланцюга (26 кДа), кодовані генами HLA-комплексу. Обидва ланцюги формують по два домени: альфа1 та альфа2, а також бета1 та бета2.

Продукти MHC класу II асоційовані, головним чином, з B-лімфоцитами і макрофагами і служать структурами, що розпізнаються, для T-хелперів.

Гени MHC класу III, розташовані в межах групи генів MHC або тісно зчеплені з нею, контролюють деякі компоненти комплементу: C4 і C2, а також фактор B, що знаходяться швидше в плазмі, ніж на поверхні клітин. І на відміну від молекул MHC класу I та класу II не беруть участь у контролі імунної відповіді.

Термін MHC класу IV використовується для опису деяких локусів, зчеплених з MHC.

Вивчення експресії молекул І та ІІ класів MHC на різних типах клітин виявило ширше тканинне поширення молекул І класу в порівнянні з молекулами ІІ класу. Якщо молекули I класу експресуються практично на всіх вивчених клітинах, то молекули II класу експресуються, в основному, на імунокомпетентних клітинах або клітинах, які беруть відносно неспецифічну участь у формуванні імунної відповіді, таких як клітини епітелію.

У табл. 1 представлені дані про характер тканинного розподілу молекул МНС у мишей та людини.

табл. 1 Тканинний розподіл молекул I та II класів МНС у мишей та людини

Тип клітин	Н-2 коплекс мишей		HLA комплекс людини
	Клас I	Клас II	Клас I	Клас II
Тимоцити
Макрофаги
Гранулоцити
Ретикулоцити
Еритроцити
Тромбоцити
Фібробласти
Епітеліальні клітини
Епідермальні клітини
Серцевий м'яз
Скелетний м'яз
Плацента
Сперматозоїди
Яйцеклітини
Трофобласт
Бластоцити
Ембріональна тканина

Представництво молекул I класу майже всіх типах клітин корелює з домінуючою роллю цих молекул у відторгненні аллогенного трансплантата. Молекули II класу менш активні у процесі тканинного відторгнення. Порівняльні дані щодо ступеня участі молекул I та II класів MHC у деяких імунних реакціях демонструють, що деякі властивості МНС більшою мірою пов'язані з одним із класів, тоді як інші є характерною особливістю обох класів (табл. 2)

Табл. 2 Участь молекул І та ІІ класів МНС у деяких імунних реакціях

Чарлз Б. Карпентер (Charles В. Carpenter)

Антигени, що забезпечують внутрішньовидові відмінності особин, позначаються як алоантигени, а коли вони включаються в процес відторгнення алогенних тканинних трансплантатів, набувають назву антигенів тканинної сумісності (гістосумісності). Еволюція закріпила одиничний ділянку тісно зчеплених генів гістосумісності, продукти яких на поверхні клітин забезпечують сильний бар'єр при алотрансплантації. Терміни «major histocompatibility antigens» (головні антигени гістосумісності) та «major histocompatibility gene complex» (MHC) (головний генний комплекс гістосумісності) відносяться відповідно до продуктів генів та генів цієї хромосомної ділянки. Численні мінорні антигени гістосумісності, навпаки, кодуються численними ділянками геному. Їм відповідають слабші аллоантигенні відмінності молекул, що виконують різноманітні функції. Структури, що несуть детермінанти MHC, відіграють значну роль в імунітет і саморозпізнавання в процесі диференціювання клітин та тканин. Інформація про МНС контроль імунної відповіді отримана в дослідах на тваринах, коли гени імунної відповіді були картовані всередині MHC-у мишей (Н-2), щурів (RT1), морських свинок (GPLA). Людина MHC названий HLA. Окремим буквам абревіатури HLA надається різне значення, і за міжнародною згодою HLA служить для позначення людського МНС-комплексу.

Щодо MHC можна зробити кілька узагальнень. По-перше, у малій ділянці (менше 2 сантиморгани) MHC кодується три класи генних продуктів. Молекули класу I, що експресуються практично всіма клітинами, містять один важкий і один легкий поліпептидний ланцюг і є продуктами трьох редуплікованих локусів-HLA-A, HLA-B і HLA-C. Молекули класу II, експресія яких обмежується В-лімфоцитами, моноцитами та активованими Т-лімфоцитами, містять два поліпептидні ланцюги (? і ?) нерівної величини і є продуктами кількох тісно зчеплених генів, що в сумі позначаються як зона HLA-D. Молекули класу III є компонентами комплементу С4, С2 і Bf. По-друге, молекули класів I і II утворюють комплекс із псевдоантигеном, або антиген гістосумісності та псевдоантиген разом розпізнаються Т-лімфоцитами, що мають відповідний рецептор для антигену. Розпізнавання свого і несвоєго при запуску та в ефекторній фазі імунної відповіді безпосередньо спрямовується молекулами І та ІІ класів. По-третє, чітких обмежень міжклітинних взаємодій, у яких беруть участь супресорні Т-лімфоцити, у людини не виявлено, але роль генів HLA досить важлива деяких проявів супресорної Т-клітинної активності. По-четверте, у МНС-регіоні локалізуються гени ферментних систем, які мають безпосереднього відношення до імунітету, але важливих зростання і розвитку скелета. Відомі локуси HLA на короткому плечі 6 хромосоми представлені на рис. 63-1.

Локуси системи HLA. Антигени класу I. HLA-антигени I класу визначаються серологічно за допомогою людських сироваток, головним чином від жінок, що багато народжували, і в меншій мірі за допомогою моноклональних антитіл. Антигени І класу присутні з різною щільністю у багатьох тканинах організму, включаючи В-клітини, Т-клітини, тромбоцити, але не на зрілих еритроцитах. Кількість специфічностей серологічно велике, і система HLA є найбільш поліморфною з відомих генетичних систем людини. Усередині HLA-комплексу для серологічно виявлених антигенів HLA I класу чітко визначаються три локуси. Кожен антиген 1 класу містить 2-мікроглобулінову субодиницю (мол. маса 11500) і важкий ланцюг (мол. маса 44000), що несе антигенну специфічність (рис. 63-2). Існує 70 чітко визначених А- і В-специфічностей та вісім специфічностей локусу С. Позначення HLA зазвичай присутнє в найменуванні антигенів головного комплексу гістосумісності, але може не вживатися, коли дозволяє контекст. Антигени, остаточно класифіковані ВООЗ, мають у позначенні букву w після назви локусу. Номер, наступний за позначенням локусу, є власною назвою антигену. HLA-антигени населення Африки, Азії та Океанії нині недостатньо чітко визначені, хоча вони включають частину загальних антигенів, властивих особам західноєвропейського походження. Розподіл HLA-антигенів по-різному в різних расових групах, і вони можуть бути використані як антропологічні маркери у вивченні захворювань та міграційних процесів.

Мал. 63-1. Схематичне зображення хромосоми 6.

Показано локалізація зони HLA в регіоні 21 короткого плеча. Локуси HLA-A, HLA-B і HLA-C кодують важкі ланцюги класу I (44000), тоді як?2-мікроглобулінова легка ланцюг (11500) молекул класу I кодується геном хромосоми 15. Зона HLA-D (клас II) розташована центромірно стосовно локусів А, В і С з тісно зчепленими генами компонентів комплементу С4А, С4В, Bf та С2 на ділянці B-D. Порядок розташування генів комплементу встановлено. Кожна молекула класу II D-регіону утворена α- і β-ланцюгами. Вони присутні на клітинній поверхні різних ділянках (DP, DQ і DR). Цифра, що передує знакам? і?, означає, що існують різні гени для ланцюгів даного типу, наприклад, для DR існує три гени?-ланцюгів, так що експресовані молекули можуть бути 1??, 2?? або 3??. Антигени DRw52(MT2) і DRw53(MT3) знаходяться на 2?-ланцюга, тоді як DR - на l?-ланцюга. DR неполіморфний, а молекули DQ-антигенів поліморфні як по?-, і по?-ланцюгам (2?2?). Інші типи DQ (1?1?) мають обмежений поліморфізм. Поліморфізм DP пов'язаний з ?-ланцюгами. Загальна протяжність HLA-регіону - близько 3 см.

Оскільки хромосоми парні, кожен індивід має до шести серологічно визначених антигенів HLA-A, HLA-B та HLA-C, по три від кожного з батьків. Кожен із цих наборів позначається як гаплотип, і відповідно до простого менделівського наслідування четверта частина потомства має ідентичні гаплотипи, половина - частина загальних гаплотипів і чверть, що залишилася, - повністю несумісна (рис. 63-3). Значення ролі цього генного комплексу у трансплантаційній відповіді підтверджується тим, що підбір за гаплотипом пар донор – реципієнт серед потомства одного покоління забезпечує найкращі результати при трансплантації нирок – близько 85-90% тривалого виживання (див. гл. 221).

Антигени класу ІІ. Зона HLA-D примикає до локусів класу I на короткому плечі 6-ї хромосоми (див. рис. 63-1). Цей регіон кодує серію молекул класу II. Несумісність по цьому регіону, особливо антигенам DR, визначає проліферативну реакцію лімфоцитів in vitro. Змішана лімфоцитарна реакція (MLR) оцінюється за рівнем проліферації в змішаній культурі лімфоцитів (MLC) і може бути позитивною навіть за ідентичності антигенів HLA-A, HLA-B і HLA-C (див. рис. 63-3). Антигени HLA-D визначаються за допомогою стандартних стимулюючих лімфоцитів, гомозиготних HLA-D та інактивованих рентгенівськими променями або мітоміцином С з метою надання реакції односпрямованості. Існує 19 таких антигенів (HLA-Dwl-19), виявлених з використанням гомозиготних типових клітин.

Спроби визначення HLA-D серологічними методами спочатку дозволили виявити серію D-пов'язаних (DR) антигенів, експресованих на молекулах класу II В-лімфоцнтів, моноцитів та активованих Т-лімфоцитів. Потім були описані інші тісно зчеплені антигенні системи, які отримали різні найменування (MB, MT, DC, SB). Ідентичність окремих груп молекул класу II зараз встановлена, і гени відповідних α- і β-ланцюгів виділені та секвеновані. Генна карта класу II представлена ​​на рис. 63-1, відображає мінімальну кількість генів та молекулярних ділянок. Хоча молекула маса II може містити DR? з гаплотипу одного з батьків, a DR? - іншого (транскомплементація), комбінаторика поза кожною з ділянок DP, DQ, DR рідка, якщо взагалі можлива. Молекули DR і певною мірою DQ можуть бути стимулами для первинної MLR. Вторинна MLR визначається як тест з прімірованими лімфоцитами (PLT) і дає можливість отримати результат через 24-36 годин замість 6-7 днів для первинної реакції. Аллоантигени DP були відкриті завдяки їхній здатності викликати стимуляцію PLT, хоча вони не дають первинної MLR. Хоча В-лімфоцити та активовані Т-лімфоцити експресують усі три набори молекул класу II, антигени DQ не експресуються на 60-90% DP- та DR-позитивних моноцитів.

Мал. 63-2. Схематичне зображення молекул клітинної поверхні класів І та ІІ.

Молекули класу I складаються з двох поліпептидних ланцюгів. Тяжкий ланцюг з мол. масою 44000 проходить крізь плазматичну мембрану; її зовнішня ділянка складається з трьох доменів (?1,? 2 і?3), що формуються дисульфідними зв'язками. Легкий ланцюг з мол. масою 11500 (?2-мікроглобулін,? 2мю) кодується хромосомою 15 і нековалентно пов'язана з важким ланцюгом. Амінокислотна гомологія між молекулами I класу становить 80-85%, знижуючись до 50% у ділянках α1 та β2, які, ймовірно, відповідають ділянкам алоантигенного поліморфізму. Молекули класу II утворені двома нековалентно пов'язаними поліпсптидними ланцюгами, ?-ланцюг з мол. масою 34000 і?-ланцюг з мол масою 29000. Кожен ланцюг містить два домени, сформованих дисульфідними зв'язками (з С. Б. Carpenter, E. L. Milford, Renal Transplantation: Immunobiology in the Kidnev/Eds. York: Samiders, 1985).

Мал. 63-3. HLA-зона хромосоми 6: успадкування HLA-гаплотипів. Кожен хромосомний сегмент зчеплених генів позначається як гаплотип, і кожен індивід успадковує по одному гаплотипу кожного батька. На діаграмі представлені антигени А, В і С гаплотипів а та b для даного гіпотетичного індивіда; нижче розкрито позначення гаплотипів відповідно до тексту. Якщо чоловік з гаплотипом ab одружується з жінкою з гаплотипом cd, нащадки можуть лише чотирьох типів (з погляду HLA). Якщо в мейозі в одного з батьків відбувається рекомбінація (відзначена переривчастими лініями), це призводить до формування зміненого гап-лотна. Частота змінених гаплотипів у дітей служить мірою відстаней на генетичній карзі (1% частота рекомбінацій = 1 сМ; див. рис. 63-1) (з Г. В. Carpenter. Kidney International, Г)78. 14. 283).

Молекулярна генетика Кожен поліпептидний ланцюг молекул класів І та ІІ містить кілька поліморфних ділянок на додаток до «приватної» антигенної детермінанти, що визначається за допомогою антисироваток. У тесті клітинно-опосередкованого лімфолізу (CML) визначається специфічність кілерних Т-клітин (Тк), які виникають у процесі проліферації при MLR, шляхом тестування на клітинах-мішенях від донорів, які не служили джерелом стимулюючих клітин для MLR. Антигенні системи, що визначаються цим методом, виявляють тісну, але неповну кореляцію з «приватними» антигенами класу 1. Клонування циготоксичних клітин дозволило виявити набір поліморфних детермінант-мішеней на молекулах HLA, деякі з яких неможливо виявити за допомогою алоантисироваток і моноклональних антитіл, людські клітини. Деякі з цих реагентів можуть бути використані для ідентифікації «приватних» детермінантів HLA, тоді як інші спрямовані до більш «загальних» (іноді званих супертипованих) детермінантів. Одна така система «загальних» антигенів HLA-B має два алелі, Bw4 і Bw6. Більшість "приватних" HLA-B пов'язані або з Bw4, або з Bw6. Інші системи пов'язані з підгрупами антигенів HLA. Наприклад, HLA-B-позитивні важкі ланцюги містять додаткові ділянки, загальні для B7, B27, Bw22 і B40 або для B5, B15, B18 і Bw35. Існують і інші типи антигенних детермінант, що перекриваються, про що свідчить реакція моноклональних антитіл з ділянкою, загальним для важких ланцюгів HLA-A і HLA-B. Вивчення амінокислотної послідовності і псптидних карт деяких молекул HLA показало, що гіперваріабельні ділянки антигенів класу I зосереджені в зовнішньому домені 1-1 (див. рис. 63-2) і прилеглій ділянці 2 домену. Варіабельні послідовності молекул класу II різні для різних локусів. Чудово, що ?3-домен класу I, ?2-домен класу II та ?2-домен, а також частина мембранної молекули Т8 (Leu 2), що бере участь у міжклітинних взаємодіях (див. гл. 62), виявляють значну гомологію послідовності амінокислот із константними зонами імуноглобулінів. Це підтверджує гіпотезу про еволюційне формування сімейства генних продуктів, які несуть функції імунологічного розпізнавання. При дослідженні геномної ДНК HLA для молекул класів I та II були виявлені типові екзон-інтронні послідовності, причому екзони були ідентифіковані для сигнальних пептидів (5") кожного домену, трансмембранного гідрофобного сегмента і цитоплазматичного сегмента (З"). Є проби кДНК більшості ланцюгів HLA, а застосування ферментативних гідролізатів для оцінки стану поліморфізму рестрикційних фрагментів за довжиною (ПДРФ), дозволило отримати дані, які корелюють з результатами вивчення молекул класу 11 серологічними методами в MLR. Однак чисельність (20-30) генів класу 1 робить оцінку поліморфізму з ПДРФ скрутною. Багато цих генів не експресуються (псевдогени), хоча деякі можуть відповідати додатковим локусам класу I, які експресуються тільки на активованих Т-клітинах; функції їх невідомі. Розробка специфічних проб на локус HLA-A і HLA-B допоможе розібратися в цій досить складній проблемі.

Комплемент (клас ІІІ). Структурні гени трьох компонентів комплементу-С4, С2 і Bf присутні в зоні HLA-B-D (див. рис. 63-1). Це два локуси С4, що кодують С4А і С4В, спочатку описані як еритроцитарні антигени Rodgers і Chido відповідно. Ці антигени виявилися дійсно абсорбованими з плазми молекулами С4. Інші компоненти комплементу немає тісного зчеплення з HLA. Між генами С2, Bf та С4 кросинговера не описано. Всі вони кодуються ділянкою між HLA-B та HLA-DR довжиною близько 100кг. Існують два алелі С2, чотири Bf, сім С4А і три С4В, крім того, в кожному локусі є алеї QO, що мовчать. Виняткова поліморфність гістотипів комплементу (комплотипи) робить цю систему придатною для генетичних досліджень.

Таблиця 63-1. Найбільш поширені гаплотини HLA

У табл. 63-1 представлені чотири найбільш поширені гаплотипи, виявлені в осіб західноєвропейського походження. Результати MLR у людей, які не перебувають у спорідненості, відібраних за ознакою сумісності за цими гаплотипами, негативні, водночас реакція зазвичай має місце, якщо неспоріднені індивіди підібрані лише сумісність по HLA-DR і DQ. Такі ідентичні поширені гаплотипи, можливо, у незмінному вигляді походять від єдиного предка.

Інші гени 6-ї хромосоми. Недостатність стероїд 21-гідроксилази, аутосомно-рецесивна ознака, викликає синдром вродженої гіперплазії надниркових залоз (гл. 325 та 333). Ген цього ферменту локалізується дільниці HLA-B-D. Ген 21-гідроксилази, прилеглий до гена С4А, делетований в осіб, які страждають на згаданий синдром, разом з С4А (C4AQO), і ген HLA-B може трансформуватися з конверсією В 13 в рідкісний Bw47, що виявляється тільки в змінених гаплотипах. На відміну від дефіциту 21-гідроксилази, що пізно проявляється, зчепленого з HLA, вроджена гіперплазія надниркових залоз, пов'язана з дефіцитом 21-гідроксилази, не зчеплена з HLA. У кількох сімейних дослідженнях показано, що ідіопатичний гемохроматоз, аутосомно-рецесивне захворювання, зчеплене з HLA (див. гл. 310). Хоча патогенез розладів всмоктування заліза у шлунково-кишковому тракті невідомий, встановлено, що гени, що модулюють цей процес, знаходяться поблизу ділянки HLA-A.

Мал. 63-4. Схема відносної ролі HLA-A, HLA-B, HLA-C та HLA-D антигенів в ініціації алоімунної відповіді та у освіті ефекторних клітин та антитіл.

Два головні класи Т-лімфоцитів розпізнають антигени: Тк – попередники цитотоксичних «кілерних» клітин та Тх-хелперні клітини, що сприяють розвитку цитотоксичної відповіді. Тх також забезпечують допомогу В-лімфоцитів при розвитку зрілого IgG-відповіді. Важливо відзначити, що Тк зазвичай розпізнають антигени класу I, тоді як сигнал Тх створює переважно HLA-D, який тісно пов'язаний з антигенами класу II (з С. В. Carpenter. - Kidney International, 1978, 14, 283).

Гени імунної відповіді. При вивченні in vitro відповіді на синтетичні поліпептидні антигени, гемоціанін, колаген, правцевий токсоїд виявлено, що зона HLA-D аналогічна регіону Н-2. I у миші. Презентація антигенних фрагментів на поверхні макрофагів або інших клітин, що несуть молекули II класу, потребує пов'язаного розпізнавання комплексу «молекула II класу + антиген» Т-лімфоцитами, що несуть відповідний рецептор (и) (див. гл. 62). Стрижнем цієї гіпотези "своє-)-Х" або "змінене своє" полягає в тому, що Т-залежна імунна відповідь, дія Т-хелперів/індукторів (Тх) здійснюється тільки в тому випадку, якщо будуть синтезовані відповідні детермінанти класу II. Гени останніх і є Ir-гени. Оскільки алогенні детермінанти класу І розпізнаються як вже змінені, алогенна MLP є модель імунної системи, в якій присутність псевдоантигена необов'язкова (рис. 63-4). Ефективні фази імунітету вимагають розпізнавання псевдоантигену в комплексі з власними структурами. Останні в людини, як і в миші, є молекули антигенів гістосумісності I класу. Людські клітинні лінії, інфіковані вірусом грипу, лізуються імунними цитотоксичними Т-лімфоцитами (Тк) тільки в тому випадку, якщо клітини, що реагують, і клітини-мішені ідентичні за локусами HLA-A і HLA-B. Алогенна MLR служить моделлю і формування цитотоксичних Т-лімфоцитів, рестриктированных за класом I (див. рис. 63-4). Деталі рестрикції за різними молекулами класів І і ІІ та епітопів можуть бути вичленовані при використанні примованих клітин, що зазнали розмноження та клонування. Наприклад, на рівні антиген-презентуючих клітин даний Тх-клон розпізнає антигенний фрагмент, комплексований зі специфічною ділянкою молекули класу II, за допомогою рецептора Ti. Рестриктуючими елементами. Для деяких мікробних антигенів є алелі DR та Dw.

Супресія імунної відповіді (або низький рівень відповідальності) до пилку кедра, антигенів стрептококів та шистосом домінантна та зчеплена з HLA, що свідчить про існування генів імунної супресії (Is). Показано також наявність специфічних алельних асоціацій HLA з рівнем імунної відповіді, наприклад, для антигену рицини Ra5 - з DR2 і для колагену - з DR4.

Асоціації із хворобами. Якщо головний комплекс гістосумісності виконує важливу біологічну функцію, то яка ця функція? Одна з гіпотез полягає в тому, що він відіграє роль в імунному нагляді за неопластичними клітинами, що з'являються протягом життя індивіда. Велике значення цієї системи при вагітності, оскільки між матір'ю та плодом завжди існує тканинна несумісність. Високий ступінь поліморфізму може також сприяти виживанню видів у протистоянні величезній кількості мікробних агентів присутніх у навколишньому середовищі. Толерантність до «свого» (аутотолерантність) може перехрестя поширюватися на мікробні антигени, наслідком якої буде висока сприйнятливість, що призводить до виникнення смертельних інфекцій, в той час як поліморфізм за системою HLA сприяє тому, що частина популяції розпізнає небезпечні агенти як чуже. . Ці гіпотези пов'язують роль HLA з перевагами, завдяки яким система виживає в умовах тиску відбору. Кожна з цих гіпотез має певні підтвердження.

Важливим свідченням ролі комплексу HLA в імунобіології стало виявлення позитивної асоціації деяких патологічних процесів з антигенами HLA. Вивчення цих асоціацій стимулювало відкриття генів імунної відповіді, зчеплених з Н-2-комплексом, у мишеї. У табл. 63-3 сумовані найбільш значущі асоціації HLA та хвороб.

Встановлено, що частота народження HLA-B27 підвищується при деяких ревматичних захворюваннях, особливо при анкілозуючому спондиліті, захворюванні явно сімейного характеру. Антиген В27 є лише у 7% осіб західноєвропейського походження, але його виявляють у 80-90% хворих на анкілозуючий спондиліт. У перерахунку на відносний ризик це означає, що цей антиген відповідальний за сприйнятливість до розвитку анкілозуючого спондиліту, яка у 87 разів вища у його носіїв, ніж у загальній популяції. Аналогічно показаний високий ступінь асоціації з антигеном В27 гострого переднього увеїту, синдрому Рейтера та реактивних артритів принаймні при трьох бактеріальних інфекціях (ієрсиніозі, сальмонельозі та гонореї). Хоча звичайна форма ювенільного ревматоїдного артриту також асоційована з В27, тип захворювання із слабко вираженим суглобовим синдромом та іритом пов'язаний із В27. При псоріатичному артриті центрального типу найчастіше зустрічається В27, тоді як Bw38 асоційований як із центральним, так і з периферичним типами. Псоріаз асоційований із Cw6. У хворих з дегенеративним артритом або подагрою не виявляється будь-яких змін у частоті антигенів.

Більшість інших асоціацій з хворобами властиво антигенам HLA-D-зони Наприклад, глютенчутлива ентеропатія у дітей і дорослих асоційована з антигеном DR3 (відносний ризик 21) Дійсний відсоток хворих з цим антигеном варіює від 63 до 96% порівняно з 22-27% . Той самий антиген найчастіше виявляється у хворих з активним хронічним гепатитом і герпетиформним дерматитом, що страждають у той же час і на глютенчутливу ентеропатію. Ювенільний інсулінзалежний цукровий діабет (тип I) асоційований з DR3 і DR4 і негативно асоційований з DR2 У 17-25% хворих на діабет I типу виявлено рідкісний аллель Bf (М). Діабет із початком у дорослому періоді життя (типу II) не має асоціації з HLA. Гіпертиреоїдизм США асоційований з В8 і Dw3, тоді як у японської популяції - з Bw35. Більш широке обстеження здорових та хворих представників різних рас допоможе прояснити питання про універсальні HLA-маркери. Наприклад, антиген В27, рідкісний у здорових осіб японської національності, звичайний у хворих з анкілозуючим спондилітом. Так само DR4 - маркер для діабету I типу у представників усіх рас. Іноді HLA-маркер явно асоціюється лише з частиною симптомів усередині синдрому. Наприклад, міастенія значно сильніше асоційована з антигенами В8 та DR3 у хворих без тимоми, а розсіяний склероз - з антигеном DR2 у осіб з швидко прогресуючим перебігом хвороби. Синдром Гудпасчера, пов'язаний з аутоімунним ураженням клубочкових базальних мембран, ідіопатичний мембранозний гломерулонефрит, що відображає аутоімунні процеси з утворенням антитіл до антигенів клубочків, а також мембранозний нефрит, індукований золотом, значною мірою асоційовані з HLADR.

Таблиця 63-3. Захворювання, асоційовані з HLA-антигенами

Нерівноважне зчеплення. Хоча розподіл алелів HLA варіює в расових та етнічних популяціях, найбільш характерну особливість популяційної генетики антигенів HLA є наявність нерівноважного зчеплення для деяких антигенів А і В, В і С, В, D і локусів комплементу. Нерівноважність зчеплення означає, що антигени тісно зчеплених локусів виявляються разом частіше, ніж випливає з припущення випадкової асоціації. Класичним прикладом нерівноважного зчеплення є зв'язок антигену локусу AHLA-A1 з антигеном локусу У HLA-B8 в осіб західноєвропейського походження. Одночасне наявність А1 і В8, розраховане з урахуванням частот їх генів, має спостерігатися з частотою 0,17. 0,11, тобто приблизно 0,02. Тоді як частота їх співіснування, що спостерігається, становить 0,08, тобто в 4 рази більше, ніж очікувана, і різниця між цими величинами становить 0,06. Остання величина позначається дельта (?) і є мірою нерівноважності. Виявлено нерівноважне зчеплення та інших гаплотипів А- та В-локусів: A3 та В7, А2 та В 12, А29 та В 12, A11 та Bw35, Для деяких детермінант D-зони описано нерівноважне зчеплення з антигенами В-локусу (наприклад, DR3 та В 8); а також для антигенів В- та С-локусів. Антигени HLA, що серологічно виявляються, служать маркерами для генів цілого гаплотипу всередині сімейства і маркерами специфічних генів у популяції, але тільки за наявності нерівноважного зчеплення.

Значення нерівноважного зчеплення велике, оскільки такі генні асоціації можуть породжувати певні функції. Тиск відбору у процесі еволюції може бути основним фактором у збереженні деяких генних комбінацій у генотипах. Так, наприклад, існує теорія, згідно з якою А1 і В8, а також деякі детермінанти D та інших регіонів забезпечують селективну перевагу перед епідеміями таких хвороб, як чума або віспа. Однак можливо також, що нащадки людей, які вижили під час подібних епідемій, зберігають сприйнятливість до інших хвороб, оскільки їхній унікальний генний комплекс не забезпечує адекватної відповіді на інші фактори навколишнього середовища. Головна труднощі цієї гіпотези полягає в припущенні, що відбір діє на кілька генів одночасно і забезпечує тим самим виникнення спостерігаються значень Л, проте потреба в складних взаємодіях між продуктами різних локусів МНС-комплексу - лише початкова ланка для явищ, що спостерігаються, і селекція може посилити множинне нерівноважне зчеплення . Збереження деяких найпоширеніших гаплотипів, названих вище, підтримує цей погляд.

З іншого боку, гіпотеза відбору необов'язково має пояснювати нерівноважне зчеплення. Коли популяція, позбавлена ​​деяких антигенів, схрещується з іншого, на яку характерна висока частота цих антигенів, що у рівновазі, ? може виявитися через кілька поколінь. Наприклад, наростання? для А1 і В8, виявлене в популяціях у напрямку зі сходу на захід, від Індії до Західної Європи, можна пояснити на основі міграції та асиміляції населення. У малих групах нерівноважність може бути зумовлена ​​сумісністю, ефектом засновників та дрейфом генів. Нарешті, деякі випадки нерівноважного зчеплення є результатом невипадкового кросинговеру під час мейозу, оскільки хромосомні сегменти можуть бути більшою чи меншою мірою ламкими. Чи то тиск відбору чи обмеження кросинговера, нерівноважність зчеплення може зникати протягом кількох поколінь. Величезна кількість невипадкових асоціацій є в HLA-генному комплексі і визначення їх причин може забезпечити проникнення в механізми, що лежать в основі чутливості до хвороб.

Зчеплення та асоціації. У табл. 63-2 перераховані хвороби, які є прикладом зчеплення з HLA, коли спадкові ознаки маркуються в межах сім'ї відповідними гаплотипами. Наприклад, дефіцит С2, 21-гідроксилази, ідіопатичний гемохроматоз успадковуються за рецесивним типом з наявністю часового дефіциту у гетерозигот. Ці генетичні порушення також є HLA-асоційованими та обумовлюються надлишком деяких HLA-алелей у хворих людей, які не перебувають у спорідненості. Дефіцит С2 зазвичай зчеплений з гаплотипами HLA-Aw 25, 18, В55, D/DR2, а при ідіопатичному гемохроматозі проявляється як зчеплення, так і сильна асоціація між HLA-A3 і 14. Висока ступінь нерівноважного зчеплення в цьому випадку викликана особи, яка послужила його джерелом; крім того, недостатній був період часу, необхідний повернення пулу генів у стан рівноваги. З цього погляду HLA-гени – прості маркери зчеплених генів. З іншого боку, для прояву конкретного порушення може бути потрібна взаємодія зі специфічними HLA-алелями. Остання гіпотеза зажадала б визнання вищого темпу мутацій з експресією дефектних генів, що відбувається лише за умови зчеплення з деякими HLA-генами.

Хвороба Педжета та спинно-мозочкова атаксія є HLA-зчепленими аутосомно-домінантними спадковими захворюваннями; вони виявляються відразу в кількох членів сім'ї. Хвороба Ходжкіна є проявом HLA-зчепленого рецесивного спадкового дефекту. Жодних HLA-асоціацій не було виявлено при цих захворюваннях, що свідчить на користь вихідної множини «основоположників» цих хвороб із мутаціями, пов'язаними з різними алелями HLA.

Зчеплення з HLA легко визначається, коли домінантність і рецесивність ознак легко розмежувати, тобто коли висока експресивність і процес детермінується дефектом одиничних генів. При більшості асоціацій HLA-маркери відображають фактори ризику, що залучаються до реалізації та модуляції імунної відповіді під впливом багатьох генів. Прикладом полігенного імунного захворювання є атонічна алергія, при якій асоціація з HLA може бути очевидною лише у осіб з низьким генетично контрольованим (не у зв'язку з HLA) рівнем продукції IgE. Інший приклад такого роду – дефіцит IgA (див. табл. 63-3), асоційований з HLA-DR3.

Клінічне значення системи HLA. Клінічне значення типування HLA для діагностики обмежується визначенням В27 при діагностиці анкілозуючого спондиліту; проте і в цьому випадку спостерігається 10% хибнопозитивних та хибнонегативних результатів. Вивчення HLA має цінність також у практиці генетичних консультацій для раннього визначення хвороб у сім'ях з ідіопатичним гемохроматозом, уродженою гіперплазією надниркових залоз, пов'язаною з дефіцитом стероїдгідроксилази, особливо якщо HLA-типування здійснюється на клітинах, отриманих амніоцентезом. Високий рівень поліморфізму в системі HLA робить її цінним інструментом для тестування різних клітинних препаратів, особливо в судово-медичній практиці. Деякі хвороби, такі як цукровий діабет І типу та інші, для яких показані HLA-асоціації, вимагають додаткового вивчення ролі компонентів системи HLA у патогенезі цих захворювань

Генетика головного комплексу гістосумісності
У 20-ті роки XX століття в Джексоновській лабораторії (Бар Харбор, США) було проведено масштабну роботу з отримання генетично чистих ліній мишей шляхом тривалого інбридингу. У дослідах з міжлінійною пересадкою пухлин співробітники цієї лабораторії Дж.Д. Літтл (G.D. Little), Дж. Снелл (G. Snell) та інші американські дослідники встановили існування кількох десятків (понад 30) генетичних локусів, відмінність за якими зумовлює відторгнення тканин, що трансплантуються. Вони були позначені як локуси гістосумісності (Н-локуси, від англійської Histocompatibility). Одночасно подібне завдання вирішував англійський імунолог П. Горер (P. Gorer), вивчаючи групи крові мишей. У 1948 р. у спільній роботі Дж. Снелла та П. Горера було описано локус гістосумісності, що визначає найбільш сильну реакцію відторгнення. Він був названий Н-2, оскільки відповідав гену 2 групи крові мишей. Незабаром було встановлено складну структуру цього генетичного комплексу, що включає дуже багато генів. На той час вже було доведено імунологічна природа відторгнення трансплантата і було зрозуміло, що ефект несумісності по Н-локусам обумовлений відмінностями в антигенах, що кодуються генами цього локусу. Такі антигени стали називати алоантигенами, або антигенами гістосумісності.
У 60-ті роки ХХ століття французький імуногематолог Ж. Досс (J. Dausset) описав кілька антигенів лейкоцитів, аналогічних деяким алельним продуктам Н-2. Незабаром Ж. Досс разом із іншими фахівцями з генетики трансплантацій на основі аналізу накопичених на той час даних про алоантигенах людини постулював існування у людини генетичного комплексу, аналогічного локусу Н-2 мишей. Було виявлено приналежність до цього комплексу кількох алоантигенів, відкритих раніше завдяки використанню сироваток жінок, які багато разів народжували. У цих сироватках були антитіла до алоантигенів плодів. Відкритий генетичний комплекс був названий HLA (Human leukocyte antigens). Аналогічні комплекси були виявлені у всіх ссавців і птахів, що вивчалися. У зв'язку з цим було введено загальне позначення генетичних комплексів такого роду - MHC (від Major histocompatibility complex). Це позначення було перенесено на продукти генів - MHC-антигени.
Комплекс Н-2 локалізується у хромосомі 17 миші; комплекс HLA – у короткому плечі хромосоми 6 людини (6р). Структура локусу HLA людини схематично представлена ​​на рис. 3.28. Він займає дуже велике

Мал. 3.28. Карта генів головного комплексу гістосумісності (MHC) з прикладу комплексу лейкоцитарних антигенів людини (HLA). Ділянка хромосоми розділена на 4 відрізки, представлені на малюнку послідовно. Праворуч вказані номери 3'-нуклеотидів кожного відрізка

простір - 4 млн пар нуклеотидів і містить понад 200 генів. Виділяють 3 класи генів MHC - I, II та III. У відторгненні несумісних трансплантатів та презентації антигену Т-клітин беруть участь продукти генів класів I та II, розташовані відповідно у 3'- та 5'-частинах комплексу. Спочатку їх розділяли по індукції їх продуктами переважно гуморального (I клас) або клітинного (II клас, описаний трохи пізніше, ніж I) імунітету. Виділяють 2 групи генів І класу. Першу утворюють гени А, В і С, що відрізняються безпрецедентно високим поліморфізмом - відомо по кілька сотень їх алельних форм (наприклад, HLA-B - 830) - див. 3.7. Це класичні гени І класу. Іншу групу утворюють некласичні гени Е, F, G, H (гени з обмеженим поліморфізмом). Тільки продукти класичних генів I класу беруть участь у презентації антигену Т-лімфоцитів.
Таблиця 3.7. Поліморфізм генів лейкоцитарних антигенів людини (HLA)

Закінчення табл. 3.7

Клас	Локус	Число алелів, виявлених ДНК-типуванням
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
Усього		2478

Гени MHC класу II також включають декілька варіантів. У презентації антигену безпосередньо беруть участь продукти генів DR (а та в), DP (а та в) та DQ (а та в), що кодують відповідні поліпептидні ланцюги молекул. У всіх випадках для генів в-ланцюгів характерний значно вищий поліморфізм, ніж для генів а-ланцюгів. Пізніше виявлення цих генів пов'язане з труднощами ідентифікації їх продуктів: сироватки жінок, що багаторазово народжували, використані для виявлення продуктів MHC, містили антитіла до молекул MHC майже виключно I класу. З їх допомогою виявлено лише алоантигенні варіанти гена HLA-DRB. Для визначення молекул II класу застосовували змішану культуру лімфоцитів (тобто Т-клітинну реакцію), що надає значно менше можливостей виявлення тонкощів антигенних відмінностей. В даний час антигени обох класів визначають полімеразної ланцюгової реакції (тобто визначають саме гени, а не їх продукти, як раніше). До класу II відносять кілька генів з невисоким рівнем поліморфізму, продукти яких не презентують антиген, але беруть участь у його внутрішньоклітинній обробці - процесингу (гени ТАР, LMP) або сприяють вбудовуванню антигенного пептиду в молекули MHC-II (HLA-DM, HLA-DO) .
Гени MHC класу III, як уже згадувалося, не причетні до молекул гістосумісності та презентації, яку вони здійснюють. Вони кодують деякі компоненти комплементу, цитокіни сімейства некрозу фактора пухлини, білки теплового шоку.
Будова мишачого локусу Н-2 аналогічно описаній вище будові локусу HLA людини. Основна відмінність стосується локалізації генів класу I (К і D), які у мишей просторово роз'єднані, тоді як розташування генів класів II (A, E) та III відповідає такому в локус HLA людини.

Молекули MHC - поліморфні продукти головного комплексу гістосумісності класів І та ІІ.
При значній схожості загального плану будови молекул MHC класів I і II вони мають низку відмінностей. Схема доменної структури цих молекул представлена ​​рис. 3.29. Молекули обох типів утворені двома поліпептидними ланцюгами, що містять 1-3 домени (табл. 3.8). Кожен домен містить близько 90 залишків амінокислот. Молекули MHC класів І та ІІ мають подібну молекулярну масу - близько 60 кДа.

Мал. 3.29. Схема будови молекул MHC

Таблиця 3.8. Характеристика поліпептидних ланцюгів молекул HLA класів І та ІІ.

Молекула	Назва ланцюга	їй про Про їй S про А	Позаклітинні домени	1 Я О. g 1 | Ф Z, 2? * ^ Й в г-з н *	Число S-S-зв'язків	Число залишків у доменах
						1 Я Про Н Ф год ф в я 3 CQ Q	1 ю S ф S « « 3 їй ще Н о.	I* А н *^ м О та 2 про? н S я Й Я 2
HLA, клас I	«1	45	аЬ^а3	є	2	90-90-90	25	30
	в2-мікро- глоублін	12	в2-мікро- глобулін	ні	0	100	-	-
HLA, клас II	а	33-35	ai, а2	є	1	90-90	25	варіює
	в	29	Pi, в2	є	2	90-90	25	варіює

У молекулах класу I поліпептидні ланцюги дуже відрізняються один від одного. Ланцюг складається з трьох позаклітинних доменів, з яких 3-й (прилеглий до мембрани) належить суперродині імуноглобулінів, а 2 інших мають іншу будову, яку розглянемо нижче. а-Ланцюг заякорена в мембрані; крім трансмембранного, вона має коротку цитоплазматичну ділянку (30 залишків), яка не володіє ферментативною активністю і не пов'язана з ферментами. в-Ланцюг, звана також Р2-мікроглобуліном, відноситься до суперродини імуноглобулінів. Вона нековалентно пов'язана з а3-доменом а-ланцюга і не має ділянки трансмембрани. р2-мікроглобулін кодується геном, розташованим поза комплексом MHC (в хромосомі 15). Описана структура властива молекулам HLA-A, HLA-B та HLA-C людини, а також молекулам H-2K та H-2D миші та молекулам MHC-I всіх інших видів тварин.
Молекули MHC-II теж мають однакову будову для HLA-DP, HLA-DQ, HLA-DR людини, а також Н-2А та Н-2Е миші. До їх складу входять 2 ланцюги аналогічної будови - а та р. Обидва ланцюги пронизують мембрану, мають 2 домени у позаклітинній частині та коротку (12-15 залишків) цитоплазматическую ділянку. Домени а2 і р2, що належать до мембрани, належать до суперсімейства імуноглобулінів, а дистальні домени aj і Pj за своєю структурою подібні доменами а1 і а2 молекул MHC-I.
Таким чином, усі молекули MHC загалом містять 2 при- мембранні домени суперродини імуноглобулінів та 2 дистальні домени іншої (подібної між собою) структури. Дистальні домени в молекулах MHC-I утворені одним ланцюгом (а), а молекулах MHC-II - різними ланцюгами (а і р). Саме ці дистальні домени молекул MHC пов'язують антигенний пептид та відіграють ключову роль у формуванні ліганду TCR.
Схематична будова антигензв'язуючих порожнин (або жолобків, щілин – від англійської – groove) представлена ​​на рис. 3.30. Порожнини мають дно та стінки. Дно - плоска ділянка, вистелена р-шарової (N-кінцевою) частиною доменів поліпептидного ланцюга, тоді як стінки сформовані С-кінцевими а-спіралізованими ділянками доменів. У молекулах MHC-I вся ця структура утворена безперервним поліпептидним ланцюгом а1 і а2-доменів єдиного а-ланцюга, тоді як у молекулах MHC-II пептидзв'язувальна порожнина утворена доменами двох різних ланцюгів (а1- і Pj-доменами відповідних ланцюгів), що примикають один до одного в області структурованого дна жолобка.
Вище йшлося про надзвичайно високий поліморфізм класичних молекул MHC обох класів: існує кілька сотень алельних варіантів генів і, отже, їх білкових продуктів. Якщо накласти розташування амінокислотних залишків, що варіюють, на схему молекул MHC, виявляється, що, по-перше, вони розташовані в основному в дистальних доменах (а1 і а2 - в молекулах MHC-I, а1 і Pj - в молекулах MHC-II), по- по-друге, вони пов'язані майже виключно зі стінками антиген-зв'язуючої порожнини. У молекулах MHC-II варібельність переважає у тій частині стінок, яка утворена ргдоменом. Таким чином, ця порожнина має стандартну організацію, але в залежності від MHC-генотипу тонкі деталі її будови варіюють. Спорідненість різних пептидів до антигенів-

Мал. 3.30. Тривимірні моделі будови молекул головного комплексу гістосумісності. Просторові моделі молекул головного комплексу гістосумісності, представлені під різними кутами зору (Bjorkman et al, 1987)

клітки молекул MHC змінюється в широких межах. Досить високим вважається спорідненість близько 10-5 м.
Підкреслимо одну дуже важливу обставину щодо варіабельності ключових молекул імунної системи. Винятково високий рівень варіабельності властивий як антигенрозпізнаючих структур (антитілам, TCR), так і молекулам MHC, що беруть участь у побудові ліганду "TCR. Однак всі варіанти антитіл і TCR (порядку 106) присутні в одному організмі, будучи продуктами одночасно присутніх в ньому генів, тоді як варіабельність молекул МНС виявляється на

рівні популяцій людини і тварин, тоді як у кожному конкретному організмі може бути не більше 2 варіантів молекул - продуктів алельних генів. Якщо врахувати, що людина має 8 високополіморфних генів MHC (А, В, С, а також p-гени DP, DQ і DR і a-гени DP і DQ), то число варіантів поліпептидних ланцюгів MHC не може перевищувати 16.
Молекули MHC-I та MHC-II представлені на поверхні клітин, але суттєво різняться за тканинним розподілом. Молекули MHC-I присутні практично на всіх клітинах ядросодержащих організму і відсутні на еритроцитах і клітинах ворсинчастого трофобласта. Кожна клітина зазвичай містить близько 7000 молекул MHC-I. Щільність їхньої експресії може змінюватися під впливом різних факторів, зокрема цитокінів. Молекули MHC-II є на поверхні обмеженого числа клітинних типів. Вони експресуються насамперед на АПК - дендритних клітинах, В-лімфоцитах та активованих макрофагах. Зміст молекул лежить на поверхні цих клітин сильно варіює. В одній дендритної клітині зазвичай міститься близько 100 000 молекул MHC-II. За певних умов (наприклад при запаленні) вони можуть з'являтися на поверхні інших активованих клітин - епітеліальних, ендотеліальних і т.д. Класичний індуктор молекул MHC-II – IFNy. Особливість мембранних молекул MHC – їхній швидкий обмін на поверхні клітин, особливо характерний для MHC-I (час оновлення молекул – близько 6 год).
Особливу групу антигенпрезентуючих молекул утворюють гомологи продуктів MHC-I - молекули CD1 (CD1a, CD1b, CD1c і CD1d), що кодуються п'ятьма поліморфними генами (CD1 A-D), локалізованими у людини в хромосомі 1. За своєю структурою молекули CD1 подібні до MHC-I ( гомологія складає 20-25%). Вони мають подібну доменну структуру (домени aj, a2 і a3). CD1 - трансмембранні білки, пов'язані з молекулою р2-мікроглобуліну. Молекулярна маса білкової частини CDl-комплексу – 33 кДа. Домени aj і a2 утворюють антигензв'язувальну порожнину, закриту з обох кінців (як і молекулах MHC-I). Її місткість дещо більша, ніж у молекулах MHC-I. CD1 зв'язує бактеріальні та аутологічні ліпіди (діацилгліцерол, міколеву кислоту тощо) та ліпопептиди. Від інших CD1 молекул по ряду властивостей відрізняється CD1d. Ця молекула пов'язує аутологічні гліколіпіди. Її найбільш відомий ліганд - a-галакто-зилцерамід. Молекули CD1a, CD1b і CD1c експресуються на поверхні дендритних клітин, моноцитів і макрофагів, причому у людини CD1c служить маркером всієї популяції дендритних клітин, а CD - клітин Лангерганса. CD1d у малій кількості експресується на дендритних клітинах (крім клітин Лангерганса), моноцитах та макрофагах.