Генетический контроль иммунного ответа
С помощью технологии отключения генов (knockout) показано, что для реализации иммунного ответа необходимо функционирование большого числа генов. Это не является неожиданностью, поскольку данный факт лишь отражает множественность генетически детерминируемых субстанций, которые вовлекаются в иммунный ответ. Генетический контроль иммунного ответа в более узком смысле подразумевает возможность варьирования выраженности иммунного ответа в его различных звеньях и даже клонах в зависимости от аллельных форм тех или иных генов. Наиболее известны две «линии» изучения генетического контроля иммунных процессов: анализ генетических основ иммунного ответа безотносительно к его специфичности и в зависимости от специфичности конкретных антигенов.
Основой первого направления явилось получение Biozzi линий мышей, оппозитных по иммунной отвечаемости, в результате инбридинга с селекцией на высокий и низкий уровни ответа на эритроциты барана и голубя. Такой отбор привел к созданию линий мышей, характеризующихся различной конституцией иммунной системы, которая обеспечивает высокий или низкий ответ на самые разнообразные антигены (включая тимуснезависимые, например, бактериальные эндотоксины) безотносительно к их специфичности. В формирование альтернативных типов конституции иммунной системы вовлечено несколько более 10 генов, в том числе С-гены иммуноглобулинов и гены, контролирующие активность макрофагов. С уровнем антителообразования полностью коррелирует концентрация сывороточных IgM и IgG и ее нарастание при иммунном ответе. Показано также соответствие интегрального уровня отвечаемости и интенсивности пролиферативного ответа В-лимфоцитов на антигенную и митогенную стимуляцию. В то же время не получено определенных сведений об особенностях популяции Т-лимфоцитов у высоко- и низкоотвечающих мышей.
Что касается функции макрофагов, то в этом отношении получены несколько неожиданные результаты: высокому уровню ответа соответствовала способность макрофагов ингибировать размножение внутри них листерий, но в то же время более низкая, чем у низкоотвечающих мышей, способность представлять антиген Т-хелперам. Возможно, в связи с этим устойчивость к ряду инфекций не коррелирует с уровнем гуморального ответа на эритроцитарные антигены. Так, резистентность к листериям и Salmonella typhimurium соответствует низкому уровню отвечаемости. Вероятно, для высокоотвечающих линий характерно преобладание развития Thl-зависимых форм ответа над ТЪ2-зависимыми, что вполне укладывается в описанную феноменологию.
Значительно более полно разработана вторая линия исследований — изучение генетических основ, определяющих уровень иммунного ответа на конкретные антигены. Главные результаты в этой области были получены при изучении ответа мышей и морских свинок различных линий на синтетические пептиды с известным строением эпитопов. Примером таких результатов могут служить данные о линейных различиях уровня ответа на два разветвленных синтетических полипептида (TG)-A-L и (HG)-A-L. Оказалось, что генетический контроль иммунного ответа конкретен, т.е. индивидуален для каждого антигена (или определенных групп антигенов). Установлено, что уровень ответа в данном случае контролируется одним геном, обозначенным как 1г-1. Аллель, детерминирующий высокую отвечаемость, является доминантным. Ген 1г-1 сцеплен с МНС (табл. 70).
Анализ сцепления Ir-1 с конкретными локусами Н-2 показал, что у мышей ген Ir-1 локализован в области H-2I, т.е. области, детерминирующей продукты МНС II класса. По-видимому, гены Ir-1 и I-A, а также их продукты идентичны. Действительно, мутация, затрагивающая экзон гена I-A, определяющий аминокислотную последовательность в вариабельной области молекулы I-A, приводит к смене высокой отвечаемости на низкую. Идентифицированы также гены, сцепленные с H-2I (обозначены как Is-гены), эффект которых реализуется через активацию супрес- сорных Т-лимфоцитов.
Особенно пристально обсуждался вопрос об уровне реализации действия генов Ir-1. Оказалось, что она связана с экспрессией продуктов МНС на антигенпрезентирующих клетках, действие гена Ir-1 осуществляется через презентацию антигенного пептида Т-хелперам. Действительно, под Ir-1-генным контролем находится только тимусзависимый иммунный ответ, точнее, все формы иммунного ответа, в которых участвуют СБ4+-Т-хелперы, взаимодействующие с макрофагами, дендритными клетками и В-лимфоцитами. По-видимому, основной механизм осуществления генетического эффекта Ir-1 состоит в том, что продукты различных аллелей генов II класса формируют неодинаковую конфигурацию антигенсвязывающей щели, которая в разной степени соответствует конфигурации многообразных антигенных пептидов. Для одних пептидов формируемая щель оказывается оптимальной (и это служит предпосылкой высокой отвечаемости на данный пептид), тогда как для других пептидов возникают сферические сложности при связывании с такой щелью, что не способствует развитию достаточно высокого ответа.
Однако известны и другие возможные механизмы реализации генетического контроля иммунного ответа со стороны генов МНС. Имеются сведения об Ir-генах, сцепленных с областями МНС I-B и I-C. Показана возможность взаимодействия генов, сцепленных с МНС, при детерминировании уровня иммунного ответа [например, ответа на (TG)-A-L]. Во всех этих случаях действие Ir-генов реализуется на уровне кооперации макрофаг — Т-хелпер или Т-хелпер — В-лимфоцит.
Выяснилось, что уровень иммунного ответа контролируют некоторые гены МНС I класса, ответственные за процессинг антигена. Так, аллельные варианты генов LMP (от англ. low molecular weight proteins) детерминируют тонкие отличия в специфичности протеиназ, участвующих в построении протеасом. Протеасомы — это структуры, в которых происходят расщепление белков цитозоля и формирование тех пептидов,1£А которые могут быть встроены в молекулы МНС. Аналогично возможны аллельные варианты белков системы ТАР, ответственных за транспорт антигенных пептидов в эндоплазматический ретикулум. Эти аллельные формы могут обладать различным сродством к пептидам и поэтому отличаться по эффективности транспорта указанных пептидов.
Не вызывает сомнений существование генетического контроля иммунного ответа, связанного с локусом HLA у человека. Именно сцеплением генов Ir и HLA обусловлены многие случаи ассоциации разнообразных проявлений иммунопатологии с определенными HLA-гаплотипами.
Вообще проблема «HLA и болезни», как оказалось, непосредственно связана с генетической детерминацией иммунных процессов, поскольку за редкими исключениями в патогенезе болезней, связанных с HLA-контролем, имеется иммунологическое звено. Известны многочисленные примеры связи заболеваемости с теми или иными HLA-аллелями или их комбинациями — гаплотипами; наиболее сильные связи приведены в табл. 71.
Мерой выраженности связей заболеваемости с HLA-аллелями служит относительный риск (RR) — отношение частоты развития заболевания в присутствии соответствующего аллеля и в его отсутствии. Связь бывает положительной или отрицательной. В табл. 71 приведены примеры очень высокой положительной связи между заболеваемостью и аллелями HLA с RR, превышающим 10. Величина относительного риска и само наличие связей существенно варьируют для различных этнических популяций.
Наиболее ярким примером взаимосвязи HLA — болезнь является более чем 80 % риск развития анкилозирующего остеохондроза (болезни Бехтерева) у носителей аллеля В27. Доказательством реальности этой связи явились результаты трансфекции (переноса путем внедрения в зиготу) мышам гена В27 человека: у животных развивались патологические изменения, сходные с симптомами болезни Бехтерева у человека. Однако и эта связь не является абсолютной: во-первых, у значительного числа носителей аллеля В27 болезнь не проявляется, во-вторых, указанная связь вообще не выявляется в некоторых этнических группах. Молекулярные основы ассоциаций HLA-болезни во многих случаях пока неясны. Исключение составляют те случаи, когда подобная связь может быть истолкована с позиций генетического контроля иммунного ответа со стороны генов МНС.
Так, в значительном числе случаев ассоциация аллелей HLA и болезней служит отражением генетического контроля иммунного ответа со стороны системы HLA. Предпочтительная презентация на конкретных аллельных продуктах HLA пептидных фрагментов некоторых возбудителей инфекционных заболеваний является предпосылкой отрицательной связи данного заболевания с аллелем. Так, пептиды вируса гриппа встраиваются в основном в молекулы В27 и А2, в результате носители соответствующих аллелей и особенно гаплотипа А2В27 характеризуются устойчивостью к гриппу. В то же время преимущественное встраивание в молекулы В8 и DR3 аутоантигенных пептидов из щитовидной и поджелудочной желез обусловливает наличие положительной ассоциации базедовой болезни, тиреоидита Хашимото и ювенильного сахарного диабета с этими аллелями. Чувствительность к инфицированию клебсиеллами носителей аллеля В27 объясняют антигенной мимикрией — сходством структуры эпитопов протеиннитрогеназы клебсиелл с эпитопами молекулы HLA-B27.
Разумеется, генный контроль иммунного ответа не ограничивается областью МНС. Даже при наличии связи с МНС она может реализоваться без участия генов, кодирующих молекулы HLA и связанные с ними структуры. Так, связь аутоиммунного синдрома новозеландских мышей линии BW1 с МНС реализуется через локус TNF. Существенная роль в контроле иммунного ответа принадлежит локусу Igh, детерминирующему не только структуру С-доменов иммуноглобулинов, но и некоторые перекрестно реагирующие идиотипы, связанные с синтезом антител определенной специфичности, т.е. направленных к конкретному эпитопу. С этим генетическим локусом связан также контроль уровня гуморального ответа на а(1—3)-декстран, а также IgE-ответа на некоторые аллергены.