Копия Методичка по иммунологии. Методическое пособие Кафедра клинической иммунологии и аллергологии Национального медицинского универси тета 19961998
 Скачать 2.08 Mb.
|
|
Синдром быстрой утомляемости как вариант экологического иммунодефи- цита Клинические проявления: Повышенная утомляемость. Сонливость. Тревога(немотивированная). Гиперплазия щитовидной железы. Субфебрилитет Фарингиты,тонзиллиты. Herpes simplex Миалгия. Головная боль Понижение веса. Иммунологические проявления: У большинства этих больных снижены показатели иммунитета, хотя у части могут быть по- вышены. Синдром повышенной утомляемости — зона риска для практически здорового человека. При снижении функции иммунной системы у таких людей возникает инфекционное или онкологиче- ское заболевание, при повышении функции иммунной системы возникает риск развития аутоиммун- ных заболеваний. Эти состояния необходимо своевременно диагностировать, лечить и проводить иммунореабилитацию. АНТИГЕНЫ ГЛАВНОГО КОМПЛЕКСА ГИСТОСОВМЕ-СТИМОСТИ (HLA): СТРУКТУРА И ФУНКЦИЯ 1. Строение ГКГ. Общие вопросы. Главным свойством иммунной системы человека является способность различать "свое" от "чужого". Под "чужим" подразумевается любая генетически чужеродная информация, на которую в норме должен развиваться иммунный ответ. "Своими" являются собственные клетки и ткани орга- низма, к которым на определенном этапе онтогенеза формируется иммунологическая толерантность, т. е. иммунный ответ к ним не развивается. Этот принцип лежит в основе гомеостаза организма — его целостности. Механаизм сохранения гомеостаза, т. е. умение отличать "свое" от "чужого" осуще- ствляется системой генов, детерминирующих синтез клетками организма специальных молекул — гликопротеинов, которые специфичны для каждого индивидума. Эти молекулы были открыты в кон- це 50-х годов французской исследовательницей Джоан Доссе и в последствии названы антигенами гистосовместимости. Такое название они получили в связи с тем, что на них развивался активный иммунный ответ у реципиента при пересадке аллогенного органа. Поэтому данные антигены также называют трансплантационными антигенами. Бурное развитие трансплантации органов и тканей сти- мулировало активное изучение структуры и функции антигенов гистосовместимости. В настоящее время известно, что гены, кодирующие их синтез, размещены у человека на коротком плече шестой хромосомы, а участок, где они локализованы, называется главным комплексом гистосовместимости (ГКГ). Поскольку Джоан Доссе впервые обнаружила антигены гистосовместимости на лейкоцитах крови, система этих антигенов у человека объединяется под названием "лейкоцитарные антигены че- ловека", сокращенно — HLA (Human Leucocyte Antigens). Соответственный участок на 6-й хромосо- ме, где размещены гены, кодирующие данные антигены, получил название HLA-комплекса. Гены HLA-системы представлены 3-мя группами, которые получили название гены гистосовместимости класса I, класса II и класса III. Точно так же сгруппированы и молекулы (антигены) на клетках орга- низма, синтез которых кодируют эти гены. В группу генов HLA-класса I входят локусы В, С, Е, A, G, F; из них локусы А, В, С называют- ся "классическими" и кодируют хорошо изученные традиционные трансплантационные антигены гистосовместимости. Эти классические антигены HLA присутствуют на всех ядерных клетках орга- низма человека, причем их менше на миокардиоцитах, скелетных мышцах, костной ткани, эндотелии роговицы, а на нитях трофобласта они отсутствуют вообще. Роль антигенов (либо молекул) I класса, кодируемых локусами Е, G, и F, еще полностью не изучена. Однако, доказано, что на клетках тро- фобласта представлены продукты локуса G, которые играют важную роль во взаимоотношениях сис- темы мать-плод (см. соответствующее методическое пособие), защищая плод от иммунной системы матери. Аллельные варианти генов А, В, С-локусов кодируют около 40 специфичностей HLA- антигенов по локусу А, более 60 специфичностей по локусу В и около 20 — по локусу С. На практи- ке широкий полиморфизм и высокая специфичность молекул HLA-антигенов демонстрируется при трансплантации аллогенных органов развитием кризов отторжения в случае гистонесовместимости по системе HLA донора и реципиента. По химическому строению антигены гистосовместимости яв- ляются гликопротеинами. Молекула HLA класса I состоит из 2-х цепей: тяжелой а-полипептидной цепи и легкой Р-полипептидной цепи. а цепи содержат приблизительно 340 аминокислотных остат- ков, которые формируют 3 внеклеточных домена (а 1,2, 3), одну трансмембранную часть и внутрици- топлазматический "хвост", р-цепь — это р-2 микроглобулин, который представляет собой внеклеточ- ный домен, состоящий из 100 аминокислотных остатков. Бета-2-микроглобулин является неполи- морфным и кодируется геном, расположенным не на б, а на 15 хромосоме. Другая группа генов в со- ставе HLA-системы — это гены HLA класса II. Они составляют три "классических" локуса — DR, DP и DQ, которые кодируют синтез соответствующих молекул. Эти молекулы, в противоположность ан- тигенам I класса, представлены только на антигенпрезентирующих клетках — В-лимфоцитах, мак- рофагах и дендритных клетках. Гены класса II размещены вблизи центромеры 6-и хромосомы и кроме 3-х "классических" ло- кусов включают еще 2 новых — LMP и ТАР. Эти локусы наделены особыми функциями, о чем будет сказано ниже. Антигены II класса также достаточно полиморфны (кроме DP), особенно кодируемые локусом DR. В настоящее время серологически определено около 30 специфичностей DR-антигенов. По своей структуре молекулы HLA класса II состоят из двух цепей (а и (3), приблизительно равных по молекулярной массе. Каждая цепь включает около 230 аминокислотных остатков и формирует по 2 внеклеточных домена (сх1 и 2 и (31 и 2), трансмембранную часть и внутрицитоплазматический "хвост". Высоко полиморфной является только Р-цепь. Каждый из генов HLA-комплекса представлен на 6-й хромосоме тем либо иным аллельным вариантом, которые для некоторых локусов насчитываются десятками. В зависимости от аллеля ко- дируется определенная, строго специфичная для данного индивида молекула антигена гистосовме- стимости. Этим и обусловлено разнообразие (полиморфизм) трансплантационых антигенов гисто- совместимости. Специфичности молекул HLA по каждому локусу, согласно кодирующей аллели, от- личаются между собой благодаря различной последовательности аминокислотных остатков. Антигены II класса тесно связаны с характеристиками системного иммунитета. Несовмести- мость по этим молекулам существенно ухудшает результаты трансплантации аллогенных органов. Гены HLA класса III также находятся на коротком плече 6-й хромосомы. Соответствующие им локу- сы расположены между генами I и II классов. Они не кодируют молекулы антигенов гистосовмести- мости. Однако, кодируют синтез целого ряда важнейших биохимических структур. Так, ген CYR 21 "следит" за активностью энзима цитохрома Р450, дефицит которого приводит к развитию конгени- тальной адреналовой гиперплазии. Гены С4А и С4В кодируют 4-й компонент комплемента. Отсутст- вие гена С4А ("С4А нулевой аллель") у человека способствует предрасположенности к системной красной волчанке и другим аутоиммунньм заболеваниям. Ген В активирует В-фактор пропердина, который принимает участие в запуске альтернативного пути активации комплемента. Функция гена С2 важна в связи с тем, что дефицит С2-компонента является наиболее частой формой недостаточно- сти системы комплемента у человека. Такой дефицит обнаружен у 40% больных СКВ. Важны так называемые гены теплового шока — HSP 70. Они кодируют синтез веществ, оказывающих защитное влияние на клетку при клеточном стрессе, вызванном различными физическими и химическими фак- торами, Локус TNF состоит из генов А и В, которые кодируют TNFa и TNFp — фактор некроза опу- холи. Эти вещества несут важнейшую биологическую функцию, являясь цитокинами, которые ока- зывают цитотоксический эффект на раковые клетки, плеотропное влияние на различные популяции лимфоцитов, нейтрофилы и эндотелий сосудов, а также усиливают экспрессию на эндотелии сосудов антигенов HLA класса I. Последний факт свидетельствует об участии TNF в патогенезе аутоиммун- ных заболеваний и развитии кризов отторжения. Выраженность экспрессии HLA-антигенов на по- верхности клеток имеет важное значение. Она снижается при целом ряде отрицательных воздействий на организм. Повышение уровня экспрессии HLA может наблюдаться под действием TNF, интерфе- рона и других цитокинов. Кроме того, под влиянием у-интерферона экспрессиру ются молекулы HLA класса II на тех клетках, где они обычно не выражены — на Т-лимфоцитах, эндотелиальных и эпите- лиальных клетках. 2. Определение HLA-фенотипа На мембране клеток организма выражены продукты генов всех локусов, размещенных на обеих нитях 6-й хромосомы. Это означает, что HLA-гены наследуются по кодоминантному типу. Другими словами, одну нить хромосомы ребенок наследует от матери, а другую — от отца. Совокуп- ность генов, расположенных на одной хромосоме, составляет гаплотип. Таким образом, у человека 2 гаплотипа, и каждая клетка организма несет на себе диплоидный набор HLA-антигенов, один из ко- торых кодируется HLA-генами матери, а другой — отца. Исключение составляют половые клетки (яйцеклетка и сперматозоид), каждая из которых содержит в своем ядре только по одному гаплотипу. Антигены гистосовместимости, выявляемые на клетках конкретного человека, составляют HLA-фенотип. Для его определения необходимо произвести фенотипирование клеток индивида. Как правило "типируются" лимфоциты периферической крови. В данном случае не известно, какие имен- но HLA-антигены каким из двух гапло типов родителей кодируются. Чтобы это определить, необхо- димо произвести типирование родителей. Тогда можно установить гаплотипы обследуемого и, соот- ветственно, его генотип — последовательность расположения генов на хромосоме. На практике HLA-фенотип записывают, соблюдая числовой порядок HLA-антигенов, соглас- но номенклатуре. Например: HLA-фенотип субъекта — А1,2; В5,12; Cwl,3; DR2,5; DQ3,4. В данном случае можно предположить 100 вариантов гаплотипов родителей, 50 из которых принадлежат матери, а 50 — отцу. Определить их, как уже указывалось, можно только посредством типирования. Если в результате типирования определяется только один антиген по какому-либо локусу, то это является следствием гомозиготии индивида по данному гену. Следовательно, от отца и матери унаследована аллель одинаковой специфичности. До настоящего времени в большинстве лабораторий HLA-A, В и С антигены определяют при помощи серологических методов, в частности, лимфоцитотоксическим тестом. Этот метод основан на способности HLA-антител в присутствии комплемента разрушать лимфоциты, несущие соответст- вующие антигенные детерминанты. Гибель клеток демонстрируется при помощи добавления трипа- нового синего. При этом мертвые поврежденные клетки окрашиваются, и под микроскопом учитыва- ется их количество. Пауль Терасаки модифицировал этот тест в микрометод. Сейчас для его поста- новки используют всего лишь 1 мкл типирующих сывороток, а также небольшое количество клеток. Набор типирующих сывороток называется "панель". Микролимфоцитотоксиче ский тест является стандартным и используется во всех типирующих лабораториях мира. Типирующая панель создается в результате кропотливых исследований из образцов сывороток, содержащих анти- HLA антитела. Эти антитела могут индуцироваться во время беременности, при гемотрансфузиях, а также в резуль- тате пересадки аллотрансплантатов. Основными продуцентами типирующих сывороток являются многорожавшие женщины, которые иммунизируются HLA-продуктами мужа во время вынашивания плода. 3. Роль молекул HLA I и II класса в реализации иммунного ответа Главную свою функцию — сохранение гомеостаза посредством распознавания "чужого" и то- лерантности к "своему" ГКГ реализует через участие антигенов системы HLA в процессах иммуноло- гического распознавания. В настоящее время доказано, что информация об антигене в виде пептида подается на клеточную мемрану анти генпрезентирующей клетки в комплексе с экспрессированной молекулой HLA. Пептид представляет соой переработанный макрофагом антиген, состоящий из не- большого числа аминокислотных остатков. Так называемый "линейный" пептид, который подается молекулами HLA I класса, состоит всего из 4 — 9 аминокислотных остатков. Несколько больше (до 20) их содержат пептиды, которые представляются для распознавания молекулами класса II. Такой небольшой набор аминокислотных остатков, который содержит определенную информацию об анти- гене, представляет собой антигенную детерминанту — эпитоп. Множественная информация о слож- ном антигене (например, о дизентерийной палочке) может быть представлена сотней пептидов. В мо- лекуле HLA имеется определенное место, в котором пептид размещается и представляется Т- лимфоцитам для иммунологического распознавания. Это место получило название пептидсвязываю- щей бороздки, по автору "кармана Бьоркман". Он сформирован благодаря определенному взаимному расположению а-1 и а-2 доменов, вследствие чего образуется некий "желоб". Стены его составляют две а-спирали, а дно — антипаралельные р-складки. Определенная аминокислотная последователь- ность сформированной бороздки служит своеобразным якорем, который удерживает пептид. Установлено, что пептиды, представленные молекулами I класса, несут в себе информацию о всех цитозольных эндогенных белках, как нормальных, так и измененных либо в результате мутации, либо вследствие модификации вирусами, а также иными внутриклеточными паразитами. Поскольку "классические" антигены HLA представлены на всех клетках организма, а пептиды, которые они пре- зентуют, отличаются высокой специфичностью, возможно осуществление высокоспециализирован- ного цен зорного механизма, который осуществляет контроль за измененными клетками организма. Информация (в виде пептида), представленная молекулами HLA I класса, распознается Т- лимфоцитами киллерами/супрессорами -CD8+ клетками. Из вышеизложенного ясно, насколько важным является качественность формирования пеп- тида как информации об антигене. Эта "операция" осуществляется с помощью внутриклеточной мультикаталитической протеазной системы называемой протеасомой. Протеасома кодируется упо- мянутым выше локусом LMP, который входит в состав HLA-генов II класса; она способствует фор- мированию эндогенных пептидов, представляемых молекулами I класса и распознаваемых Т- лимфоцитами киллерами/супрессорами CD8+. Еще раз повторим, что к антигенам, подвергающимся воздействию протеасом, относятся, кроме цитозольных белков собственных клеток организма, про- дукты многих внутриклеточных вирусных, бактериальных или протозойных патогенов, которые ин- дуцируют развитие клеточного ответа и созревание CD8+ Т-лимфоцитов -киллеров. Большое значе- ние имеет качество доставки и "загрузки" эндогенных пептидов в пептидсвязывающую бороздку. Этот механизм осуществляется с помощью транспортных белков, синтез которых контролируется генами локу са ТАР, также входящего в состав генов HLA II класса (см. выше). Принципиально иной механизм формирования и "подачи" на поверхность антигенпрезентирующей клетки экзогенного пептида в комплексе с молекулой HLA II класса. Пептидсвязывающая бороздка в молекулах HLA класса II формируется взаимным расположением альфа-1 и бета-2 доменов. Пептиды, представлен- ные молекулами II класса, несут информацию о множестве экзогенных антигенов: вирусах, бактери- ях, химических, в том числе лекарственных, веществах и т.д. Эти пептиды формируются посредством поглощения чужеродных антигенов антигенпрезентирующими клетками, к которым, как уже упоми- налось, относятся В-лимфоциты, макрофаги и дендритные клетки. После эндоцитоза экзогенный ан- тиген подвергается деградации (протеолизу) в ранних и поздних лизосомах в эндоплазматическом ретикулуме, где и локализуется сформированный пептид до контакта с молекулой HLA II класса. Сборка молекул HLA класса II также происходит в эндоплазматическом ретикулуме клетки. Однако пептидсвя зывающая бороздка на данном этапе прикрыта т.н. "инвариантной" цепью. В таком виде молекула II класса траспортируется в эндосомальный участок клетки, где находится пептид. Здесь под влиянием катепсинов 'инвариантная" цепь разрушается, пептиды "загружаются" в открыв- шуюся пептидсвязывающую бороздку и в комплексе с молекулами HLA II класса подаются на по- верхность антигенпредставляющей клетки. Эта информация распознается Т- лимфоцитами- хелперами — CD4+ клетками. Распознавание антигена альфа- и бета-цепями Т-клеточного рецептора облегчается молекулами — маркерами CD4 и CD8. Они наделены адгезионными свойсва ми и "удерживают" атигенпрезентирующую клетку в процессе распознавания, взаимодействуя с неполи- морфными частями молекул HLA класса 1 (альфа-3 домен) и класса II (бета-2 домен). Безусловно, антигены HLA являются важнейшими передатчиками специфической информации, что приводит к стимуляции Т-лимфоцитов. Однако необходимо еще и дополнительное стимуляционное влияние на Т-клетку со стороны антигенпрезенти рующей клетки. Если не будет такой дополнительной стиму- ляции атигенраспознающей Т-клетки, не включится механизм активации. Это осуществляется меха- низмом Ко-стимуляции. Ко-стимуляционными молекулами являются, прежде всего, CD4 и CD8. Они соединяются с внутриклеточным белком р56, который способствует трансдукции сигнала внутрь Т- лимфоцита. Серия дополнительных белков на Т-клетке также способствуют ее взаимодействию с ан- тиген-презентирующей клеткой и усилению активации. Наиболее важным ко- стимуляци онным сиг- налом для активации Т-лимфоцита является взаимодейсвие его рецептора CD28 с белками на поверх- ности антигенпрезентирующей клетки, которые относятся к семейству В7. В процессе этого взаимо- действия инициируется развитие процесса передачи сигнала внутрь Т-лимфоцита, в результате чего возрастает темп синтеза цитокинов. Результаты, полученные прежде всего в практике трансплантациии аллогенных органов, сви- детельствуют о том, что в целом человеческая популяция по способности развивать иммунный ответ делится условно на три группы: респондеры, развивающие сильную иммуную реакцию, нонреспондеры — реагирующие на антиген слабо и, наконец, группа людей, реагирующих средне. Эти данные и позволили предполо- жить наличие у человека в пределах ГКГ гипотетического Ir-гена, расположеного якобы в пределах HLAII класса. Однако исследования последних лет позволили сформировать представление об Ir-гене у человека как о некой интегральной функции, включающей участие главных действующих лиц про- цесса распознования: чужеродного пептида, молекул HLA класса I и II, Т-клеточного антигенраспоз- нающего рецептора. Взаимодействие этих структур будет нормальным при следующих условиях: 1) необходимо, чтобы антигенпрезентирущая клетка могла сформировать оптимальное коли- чество пептидов (для полной предачи информации) из антигена, а ее пептидсвязывающие бороздки могли связать эти пептиды. Этот процесс назван селекцией антигенных детерминант; 2) необходимо, чтобы иммунная система индивида имела достаточный репертуар Т- лимфоцитов с антигенрас познающим рецептором, способным распозновать чужеродный пептид. Если же имеются пробелы ("дыры") в репертуаре Т -лимфоцитов, то иммунная система не может распознать некоторые антигены; 3) предлагается, что на конечном этапе распознавания с помощью пептида включаются раз- ные механизмы. В одном случае они приводят к индукции иммунного ответа, а в другом — к его супрессии. На практике это подтверждается доказательством существования 2-х субпопуляций Т-хелперов: 1-го и 11-го типов. Т-хелперы 1, продуцируя ИЛ-2, индуцируют клеточный ответ, реализуемый специфиче- скими Т-киллерами; Т-хелперы 2 индуцируют гуморальный ответ, интенсивность которого контролируется про- дуцируемым ими же противовоспалительным ИЛ-10, обладающим супрессорной активностью. Ука- занные особенности, которые, по всей вероятности, генетически детерминированы, и определяют т.н. основной характер иммунного реагирования. Еще раз следует упомянуть о том, что информацию об антигене, представляемую молекулами HLA класса I, "считывают" Т-лимфоциты киллеры CD8+, а информацию, представляемую молекула- ми HLA класса II — Т-лимфоциты хелперы CD4+. Эта закономерность составляет основное правило первичного иммунологического распознования. Оно основано на описанных выше структурных и функциональных особенностях антигенов HLA и Т-лимоцитов разных субпопуляций. Данное прави- ло иммуннологического распознования соблюдается очень жестко и называется феномен HLA- рест- рикции (т.е. ограничения функции CD8+T-mieTOK молекулами HLA класса I и функции CD4+ Т- клеток молекулами HLA класса II). Обычно иммунологи говорят об HLA-рестрикции по молекулам I либо II класса. Изложеный материал свидетельствует о важнейшей роли генов ГКГ в регуляции им- мунных процессов. |