Stort histokompatibilitetskompleks dets struktur og funksjoner. Stort histokompatibilitetskompleks, dets viktigste biologiske funksjoner. HLA klasse II

MNS er dannet av en stor gruppe gener lokalisert på den korte armen til kromosom 6. Basert på strukturelle og funksjonelle forskjeller er disse genene delt inn i tre klasser, hvorav to, klasse I og klasse II, er HLA-gener som opprinnelig ble oppdaget for sin betydning ved vevstransplantasjon mellom ubeslektede individer.

Gener klasse I og II koder for celleoverflateproteiner som spiller en avgjørende rolle i å initiere en immunrespons, spesielt ved "gjenkjenning" av et antigen av lymfocytter, som ikke kan reagere på antigenet med mindre det danner et kompleks med et HLA-molekyl på overflaten av cellen som inneholder antigenet. Mange hundre forskjellige HLA klasse I og I alleler er kjent, og nye alleler blir oppdaget hver dag, noe som gjør dem til de mest polymorfe lociene i det menneskelige genomet.

Klasse I gener(HLA-A, HLA-B og HLA-C) koder for proteiner som er en integrert del av plasmamembranen til alle kjerneceller. Klasse I-proteiner består av to polypeptidunderenheter: en variabel tung kjede, kodet i MHC, og et ikke-polymorft polypeptid, b2-mikroglobulin, kodet av et gen som ligger utenfor MHC og kartlagt til kromosom 15. Peptider avledet fra intracellulære proteiner er dannet ved proteolytisk spaltning av store multifunksjonelle proteaser; peptidene beveger seg deretter til celleoverflaten og fester seg til klasse I-molekyler, og danner et peptidantigen for cytotoksiske T-celler.

Region klasse II består av flere loci, som HLA-DP, HLA-DQ og HLA-DR, som koder for celleoverflateproteiner. Hvert klasse II-molekyl er en heterodimer dannet fra a- og b-underenhetene kodet i MHC. Klasse II-molekyler er peptider avledet fra ekstracellulære proteiner som tas opp av lysosomer og behandles til peptider som gjenkjennes av T-celler.

Innenfor MNS loci av andre gener er også til stede, men de er ikke funksjonelt relatert til HLA klasse I og II gener og bestemmer ikke histokompatibilitet eller immunresponser. Noen av disse genene er imidlertid assosiert med sykdommer, slik som medfødt binyrehyperplasi, forårsaket av 21-hydroksylase-mangel, og hemokromatose, en leversykdom forårsaket av jernakkumulering.

Major histocompatibility complex (HLA) alleler og haplotyper

System HLA kan virke forvirrende i begynnelsen, ettersom nomenklaturen som brukes til å definere og beskrive forskjellige HLA-alleler har gjennomgått grunnleggende endringer ettersom MHC DNA-sekvensering har blitt utbredt. I følge det eldre, tradisjonelle systemet med HLA-nomenklatur, ble forskjellige alleler skilt fra hverandre serologisk. Individuelle HLA-typer ble bestemt av hvordan et panel av forskjellige antisera eller sensitive lymfocytter reagerte på cellene.

Antisera og cellene ble hentet fra hundrevis av gravide kvinner som hadde utviklet en immunrespons mot type I og type II paternelle antigener uttrykt av fostrene under svangerskapet. Hvis celler fra to ubeslektede individer produserte samme respons når de ble lagt til et panel av antistoffer og celler, ble de ansett for å ha de samme HLA-typene og allelene, angitt med deres nummer, for eksempel B27 ved HLA-B klasse I-lokuset eller DR3 ved HLA-B locus DR klasse II.

Imidlertid etter identifikasjon og sekvensering av genene som er ansvarlige for koding av MHC klasse I- og klasse II-kjedene, individuelle opprinnelig serologisk definerte HLA-alleler, selv innenfor en enkelt serologisk allel, viste seg å bestå av tallrike alleler definert av forskjellige DNA-sekvensvarianter. De 100 serologisk definerte typene HLA-A, B, C, DR, DQ og DP inkluderer nå mer enn 1300 alleler definert på DNA-sekvensnivå.

For eksempel i HLA-B-genet, tidligere identifisert ved serologisk reaksjon som en enkelt B27-allel, ble mer enn 24 forskjellige nukleinsyresekvensvarianter oppdaget. De fleste, men ikke alle, DNA-varianter representerer en endring i triplettkodonet og derfor aminosyren i peptidet som kodes av den allelen. Hvert allel som endrer en aminosyre i HLA-B-peptidet får sitt eget tilleggssekvensnummer, for eksempel allel 1, 2, og så videre i gruppen av alleler som tilsvarer den tidligere enkeltallelen B27, og kalles nå HLA-B *2701, HLA-B*2702 og etc.

Sett HLA alleler ved forskjellige klasse I og II loci på et gitt kromosom danner en haplotype. Allelene er kodominante; hver forelder har to haplotyper og uttrykker dem begge. Disse lociene er lokalisert nært nok hverandre til at i en gitt familie kan haplotypen overføres til barnet som en enkelt blokk. Som et resultat deler foreldre og barn en felles haplotype, og sjansen for at to søsken vil arve samme HLA-haplotype er 25 %.

Fordi det transplantasjon av transplantert vev Generelt i samsvar med graden av likhet mellom HLA-haplotypene til giveren og mottakeren (og ABO-blodgruppen), er den beste benmargs- eller organdonoren en ABO-kompatibel og HLA-identisk søsken til mottakeren.

Uansett etnisitet gruppe av noen HLA-alleler finnes ofte, mens andre finnes sjelden eller aldri. På samme måte er noen haplotyper mer vanlige enn forventet, mens andre er ekstremt sjeldne eller ikke i det hele tatt. For eksempel forekommer de fleste av de 3x107 teoretisk mulige kombinasjonene av alleler i en haplotype aldri i den hvite befolkningen. Denne begrensningen i mangfoldet av haplotyper i en populasjon er sannsynligvis forårsaket av en situasjon som kalles koblingsuvekt og kan forklares av det komplekse samspillet mellom mange faktorer.

Disse faktorer inkludere lave forekomster av meiotisk rekombinasjon på grunn av den korte avstanden mellom HLA-loki; miljøpåvirkninger som gir positiv seleksjon for spesifikke kombinasjoner av HLA-alleler som danner en haplotype; og historiske faktorer, som hvor lenge siden befolkningen ble etablert, antall grunnleggere og intensiteten av immigrasjonen som skjedde (se senere i dette kapittelet).

Mellom populasjoner Det er også betydelige forskjeller i allel- og haplotypefrekvenser. Hva som er en vanlig allel eller haplotype i en populasjon kan være svært sjelden i en annen. Forskjeller i distribusjon og frekvens av alleler og haplotyper i MHC er et resultat av en kompleks interaksjon av genetiske, miljømessige og historiske faktorer i hver spesifikke populasjon.

Stort histokompatibilitetskompleks ………………………………………………… 3

Strukturen til det store histokompatibilitetskomplekset…………………………………6

Molekyler av det store histokompatibilitetskomplekset…………………………..8

Funksjoner til det store histokompatibilitetskomplekset………………………………..14

MHC-antigener: forskningens historie………………………………………………16

Liste over brukt litteratur………………………………………………………………...18

Stort histokompatibilitetskompleks.

Det viktigste histokompatibilitetskomplekset er en gruppe gener og celleoverflateantigener de koder for, som spiller en kritisk rolle i gjenkjennelsen av fremmede stoffer og utviklingen av immunresponsen.

Oppdagelsen av MHC skjedde under studiet av intraspesifikk vevstransplantasjon.

Deretter, først på en hypotetisk måte, basert på cellulær fenomenologi, og deretter i en eksperimentelt veldokumentert form ved bruk av molekylærbiologiske metoder, ble det fastslått at T-cellereseptoren gjenkjenner ikke selve det fremmede antigenet, men dets kompleks med molekyler kontrollert av genene til det store histokompatibilitetskomplekset. I dette tilfellet kommer både MHC-molekylet og antigenfragmentet i kontakt med T-cellereseptoren.

MHC koder for to sett med svært polymorfe cellulære proteiner kalt MHC klasse I og klasse II molekyler. Klasse I-molekyler er i stand til å binde peptider med 8-9 aminosyrerester, klasse II-molekyler er noe lengre.

Den høye polymorfismen til MHC-molekyler, samt evnen til hver antigenpresenterende celle (APC) til å uttrykke flere forskjellige MHC-molekyler, gir muligheten til å presentere et bredt utvalg av antigene peptider til T-celler.

Det skal bemerkes at selv om MHC-molekyler vanligvis kalles antigener, utviser de antigenisitet bare når de gjenkjennes av immunsystemet ikke av seg selv, men av en genetisk annerledes organisme, for eksempel under organallotransplantasjon.

Tilstedeværelsen av gener i MHC, hvorav de fleste koder for immunologisk signifikante polypeptider, antyder at dette komplekset utviklet seg og utviklet spesifikt for implementering av immune former for beskyttelse.

Det er også MHC klasse III molekyler, MHC klasse I molekyler og MHC klasse II molekyler, som er de viktigste i immunologisk forstand.

Det store histokompatibilitetskomplekset er preget av ekstremt uttalt polymorfisme. Ingen andre genetiske system i kroppen har så mange alleliske former som MHC-genene.

I lang tid forble den biologiske betydningen av en slik uttalt polymorfisme uklar, selv om en viss selektiv betydning av slik allel variabilitet var åpenbar. Deretter ble det bevist at slik polymorfisme er direkte relatert til prosessen med presentasjon av antigene determinanter til T-celler.

Fenomenet med genetisk kontroll av immunresponsen er assosiert med polymorfisme av MHC-antigener. I tilfeller der aminosyrerestene som danner den antigenbindende kløften i klasse II-molekyler ikke er i stand til å binde peptidfragmentet til et fremmed antigen, forblir T-hjelperceller aktive og deres assistanse til B-celler blir ikke realisert. Denne omstendigheten er årsaken til en genetisk betinget defekt i immunresponsen.

Hovedhendelsene som førte til dannelsen av MHC-gendiversitet under evolusjon er assosiert med tandemduplikasjoner, punktmutasjoner, rekombinasjoner og konvertering av genetisk materiale. Tandemduplikasjoner (prosessen med å gjenta det opprinnelige genet på samme kromosom) er velkjent for mange genetiske systemer som kontrollerer syntesen av proteiner, for eksempel immunglobuliner. Det var som et resultat av denne prosessen at flere polygene former for MHC-molekyler oppsto. Spontane substitusjoner av individuelle nukleotider under DNA-reduplikasjon (punktmutasjoner) er også velkjente; de fører til dannelsen av alleliske gener, som også bestemmer proteinpolymorfisme. Rekombinasjoner mellom individuelle seksjoner av homologe kromosomer under prosessen med meiose kan føre til utveksling av hele seksjoner av disse kromosomene, så vel som individuelle gener og til og med deler av gener. I det siste tilfellet kalles prosessen genkonvertering. Mutasjoner, rekombinasjoner og konvertering av gener skaper mangfoldet av deres alleliske former og bestemmer polymorfismen til MHC-antigener.

Denne høye graden av polymorfisme har potensiell verdi for artens overlevelse, og det er takket være den at hele arten ikke blir et offer for mikrobiell mimikk, der de uttrykker strukturer som ligner MHC-produkter i konformasjon. T-celler, som er i stand til å gjenkjenne den unike individuelle kombinasjonen av spesifisiteter til sin egen kropp, er i stand til å reagere på produktene av slik mimikk som om de var fremmede. I tillegg er det mulig at en så høy balansert polymorfisme av MHC-produkter gir et bredere utvalg av antigener gjenkjent av immunsystemet til en gitt art, så vel som heterose (hybrid vigor), siden heterozygoter har maksimal kombinatorikk av alleler. Søsken har én av fire sjanser til å være identiske i MHC-antigener.

MAIN HISTO COMPATIBILITY COMPLEX (MCH), et kompleks av gener som koder for proteiner som er ansvarlige for presentasjonen av antigener (se Antigen-presenterende celler) til T-lymfocytter under en immunrespons. Opprinnelig ble produktene til disse genene identifisert som antigener som bestemmer vevskompatibilitet, som bestemte navnet på komplekset (fra det engelske major histocompatibility complex). Hos mennesker kalles MHC-antigener (og selve komplekset) HLA (fra engelsk human leukocyte antigener), siden de opprinnelig ble funnet på leukocytter. HLA-komplekset er lokalisert på kromosom 6 og inkluderer mer enn 200 gener, delt inn i 3 klasser. Inndelingen i klasser skyldes de strukturelle egenskapene til proteinene de koder for og naturen til immunprosessene de forårsaker. Blant genene til de to første klassene er det såkalte klassiske gener, som er preget av ekstremt høy polymorfisme: hvert gen er representert av hundrevis av alleliske former. De klassiske humane MHC-genene inkluderer HLA-genene A, B, C (klasse I), DR, DP og DQ-gener (klasse II). MHC klasse III gener koder for proteiner som ikke er relatert til histokompatibilitet og antigenpresentasjon. De kontrollerer dannelsen av komplementsystemfaktorer, noen cytokiner og varmesjokkproteiner.

Sluttproduktene til MHC-genene er representert av glykoproteiner som er integrert i cellemembranen. Klasse I MHC-glykoproteiner er tilstede i cellemembranene til nesten alle kjerneholdige celler, og klasse II-glykoproteiner er kun tilstede i antigenpresenterende celler (dendrittiske celler, makrofager, B-lymfocytter, noen aktiverte celler). Under dannelsen av klasse I MHC-glykoproteiner blir fragmenter av intracellulære proteiner dannet under proteolyse inkorporert i deres sammensetning, og i tilfelle av klasse II, proteiner fra det intercellulære rommet absorbert av cellen. Blant dem kan være komponenter av patogene mikroorganismer. Som en del av MHC-glykoproteinene bringes de til celleoverflaten og gjenkjennes av T-lymfocytter. Denne prosessen kalles antigenpresentasjon: fremmede antigene peptider presenteres for cytotoksiske T-celler som en del av MHC klasse I glykoproteiner, og til T hjelpere - som en del av MHC klasse II glykoproteiner.

Produktene av forskjellige alleliske former av MHC-genene er forskjellige i deres affinitet for forskjellige peptider. Effektiviteten av beskyttelse mot et bestemt patogen avhenger av hvilke alleler av MHC-genene som finnes i en gitt organisme. Det bestemmes av bindingen av fremmede peptider til MHC klasse II glykoproteiner, siden deres presentasjon til T-hjelpeceller ligger til grunn for alle former for immunrespons. I denne forbindelse anses MHC klasse II-gener for å være immunresponsgener (Ir-gener).

I visse situasjoner kan en immunrespons være forårsaket av presentasjonen av peptidfragmenter av kroppens egne proteiner som en del av MHC klasse II-molekyler. Konsekvensen av dette kan være utvikling av autoimmune prosesser, som dermed også er under kontroll av MHC klasse II gener.

Bestemmelse av klassiske MHC-gener (DNA-typing) utføres ved bruk av polymerasekjedereaksjon under organ- og vevstransplantasjon (for å velge kompatible donor-mottakerpar), i rettsmedisinsk praksis (for å nekte farskap, identifisere kriminelle og ofre), samt i genogeografisk forskning (for å studere familiebånd og migrasjon av folk og etniske grupper). Se også Immunitet.

Lit.: Yarilin A. A. Fundamentals of immunology. M., 1999; Devitt N. O. Oppdager rollen til det store histokompatibilitetskomplekset i immunresponsen // Annual Review of Immunology. 2000. Vol. 18; Khaitov R. M., Alekseev L. P. Den fysiologiske rollen til det menneskelige hov// Immunologi. 2001. Nr. 3.

Charles B. Carpenter

Antigener som gir intraspesifikke forskjeller mellom individer betegnes som alloantigener, og når de inkluderes i prosessen med avvisning av allogene vevstransplantasjoner, får de navnet histokompatibilitetsantigener. Evolusjonen har fikset en enkelt region med nært koblede histokompatibilitetsgener, hvis produkter på celleoverflaten gir en sterk barriere for allotransplantasjon. Begrepene "major histocompatibility antigener" og "major histocompatibility gen complex" (MHC) refererer til henholdsvis genproduktene og genene i denne kromosomregionen. Tallrike mindre histokompatibilitetsantigener, tvert imot, er kodet av flere regioner av genomet. De tilsvarer svakere alloantigene forskjeller i molekyler som utfører ulike funksjoner. Strukturer som bærer MHC-determinanter spiller en betydelig rolle i immunitet og selvgjenkjenning under celle- og vevsdifferensiering. Informasjon om MHC-kontroll av immunresponsen ble oppnådd i dyreforsøk, da immunresponsgener ble kartlagt i MHC i mus (H-2), rotter (RT1) og marsvin (GPLA). Hos mennesker kalles MHC HLA. De enkelte bokstavene i forkortelsen HLA gis ulik betydning, og etter internasjonal avtale brukes HLA for å betegne det menneskelige MHC-komplekset.

Det kan gjøres flere generaliseringer angående MHC. For det første koder en liten region (mindre enn 2 centimorgan) av MHC for tre klasser av genprodukter. Klasse I-molekyler, uttrykt av praktisk talt alle celler, inneholder én tung og én lett polypeptidkjede og er produktene av tre reduplikerte loci - HLA-A, HLA-B og HLA-C. Klasse II-molekyler, hvis uttrykk er begrenset til B-lymfocytter, monocytter og aktiverte T-lymfocytter, inneholder to polypeptidkjeder (? og?) av ulik størrelse og er produktene av flere nært koblede gener, samlet betegnet som HLA-D-sonen . Klasse III-molekyler er komplementkomponentene C4, C2 og Bf. For det andre danner klasse I og II molekyler et kompleks med pseudoantigenet, eller histokompatibilitetsantigenet og pseudoantigenet gjenkjennes i fellesskap av T-lymfocytter som har den tilsvarende reseptoren for antigenet. Gjenkjennelse av selv og ikke-selv ved starten og i effektorfasen av immunresponsen styres direkte av molekyler av klasse I og II. For det tredje er klare restriksjoner på intercellulære interaksjoner der suppressor-T-lymfocytter deltar ikke blitt identifisert hos mennesker, men rollen til HLA-gener er ganske viktig for noen manifestasjoner av suppressor-T-celleaktivitet. For det fjerde er gener fra enzymsystemer som ikke er direkte relatert til immunitet, men som er viktige for vekst og skjelettutvikling, lokalisert i MHC-regionen. Kjente HLA-loci på den korte armen til kromosom 6 er vist i fig. 63-1.

Steder for HLA-systemet. Klasse I antigener HLA klasse I antigener bestemmes serologisk ved bruk av humane sera, hovedsakelig fra multiparøse kvinner, og i mindre grad ved bruk av monoklonale antistoffer. Klasse I-antigener er tilstede i varierende tettheter i mange vev i kroppen, inkludert B-celler, T-celler, blodplater, men ikke på modne røde blodceller. Antallet serologisk påvisbare spesifisiteter er stort, og HLA-systemet er det mest polymorfe av de kjente menneskelige genetiske systemene. Innenfor HLA-komplekset er tre loci klart definert for serologisk påvisbare HLA klasse I-antigener. Hvert klasse 1-antigen inneholder en β2-mikroglobulin-underenhet (molekylvekt 11 500) og en tung kjede (molvekt 44 000), som bærer antigenspesifisitet (fig. 63-2). Det er 70 veldefinerte A- og B-lokusspesifisiteter og åtte C-lokusspesifisiteter. HLA-betegnelsen er vanligvis tilstede i navngivningen av storegener, men kan utelates når konteksten tillater det. Antigener som ikke er definitivt klassifisert av WHO er betegnet med bokstaven w etter lokusnavnet. Nummeret etter lokusbetegnelsen fungerer som det riktige navnet på antigenet. HLA-antigener fra befolkningen i Afrika, Asia og Oseania er foreløpig ikke godt definert, selv om de inkluderer noen av de vanlige antigenene som er karakteristiske for mennesker av vesteuropeisk opprinnelse. Fordelingen av HLA-antigener er forskjellig i ulike rasegrupper, og de kan brukes som antropologiske markører i studiet av sykdommer og migrasjonsprosesser.

Ris. 63-1. Skjematisk fremstilling av kromosom 6.

Lokaliseringen av HLA-sonen i området 21 korte armer er vist. HLA-A, HLA-B og HLA-C loci koder for klasse I tunge kjeder (44 000), mens α2-mikroglobulin lett kjede (11 500) av klasse I molekyler er kodet av genet til kromosom 15. HLA-D sonen (klasse II) er lokalisert sentromerisk i forhold til loci A, B og C med nært koblede gener av komplementkomponentene C4A, C4B, Bf og C2 i B-D-regionen. Rekkefølgen på komplementgenene er ikke fastslått. Hvert klasse II D-område molekyl er dannet av α- og β-kjeder. De er tilstede på celleoverflaten i forskjellige regioner (DP, DQ og DR). Tallet foran skiltene? og?, betyr at det er forskjellige gener for kjeder av en gitt type, for eksempel for DR er det tre gener for?-kjeder, slik at molekylene som uttrykkes kan være 1??, 2?? eller 3??. Antigener DRw52(MT2) og DRw53(MT3) er lokalisert på 2β-kjeden, mens DR er i lβ-kjeden. DR er ikke-polymorf, og DQ-antigenmolekyler er polymorfe i både α- og β-kjedene (2?2?). Andre DQ-typer (1?1?) har begrenset polymorfisme. DP polymorfisme er assosiert med β-kjeder. Den totale lengden av HLA-regionen er ca. 3 cm.

Fordi kromosomene er sammenkoblet, har hvert individ opptil seks serologisk påvisbare antigener HLA-A, HLA-B og HLA-C, tre fra hver forelder. Hvert av disse settene er betegnet som en haplotype, og i henhold til enkel mendelsk arv har en fjerdedel av avkommet identiske haplotyper, halvparten deler noen av de samme haplotypene, og den resterende fjerdedelen er fullstendig inkompatible (Figur 63-3). Betydningen av rollen til dette genkomplekset i transplantasjonsresponsen bekreftes av det faktum at seleksjon av donor-mottaker-par blant avkom av en generasjon i henhold til haplotypen gir de beste resultatene ved nyretransplantasjon - ca. 85-90% av lang tid. -term overlevelse (se kapittel 221).

Klasse II antigener. HLA-D-sonen er tilstøtende klasse I loci på den korte armen til kromosom 6 (se fig. 63-1). Denne regionen koder for en serie klasse II-molekyler, som hver inneholder en α-kjede (mol. masse 29.000) og en α-kjede (mol. masse 34.000) (se fig. 63-2). Inkompatibilitet i denne regionen, spesielt i DR-antigener, bestemmer den proliferative responsen til lymfocytter in vitro. Den blandede lymfocyttreaksjonen (MLR) vurderes ut fra proliferasjonsnivået i den blandede lymfocyttkulturen (MLC) og kan være positiv selv om HLA-A-, HLA-B- og HLA-C-antigenene er identiske (se fig. 63-3) ). HLA-D-antigener påvises ved bruk av standard stimulerende lymfocytter som er homozygote for HLA-D og inaktivert av røntgenstråler eller mitomycin C for å gi en ensrettet respons. Det er 19 slike antigener (HLA-Dwl-19) oppdaget ved bruk av homozygot celletyping.

Forsøk på å oppdage HLA-D ved hjelp av serologiske metoder avslørte opprinnelig en serie D-koblede (DR) antigener uttrykt på klasse II-molekyler av B-celler, monocytter og aktiverte T-celler. Deretter ble andre nært knyttet antigene systemer beskrevet, som fikk forskjellige navn (MB, MT, DC, SB). Identiteten til individuelle grupper av klasse II-molekyler er nå etablert, og genene til de tilsvarende α- og β-kjedene er isolert og sekvensert. Klasse II-genkartet vist i fig. 63-1, gjenspeiler minimum antall gener og molekylære regioner. Selv om molekylmasse II kan inneholde DR? fra haplotypen til en av foreldrene, og DR? - til den andre (transkomplementering), er kombinatorikk utenfor hver av DP, DQ, DR-regionene sjelden, hvis mulig i det hele tatt. DR og til en viss grad DQ molekyler kan tjene som stimuli for primær MLR. Sekundær MLR er definert som en primet lymfocytttest (PLT) og gir resultater på 24-36 timer i stedet for 6-7 dager for en primær respons. DP-alloantigener ble oppdaget på grunn av deres evne til å forårsake PLT-stimulering, selv om de ikke gir opphav til primær MLR. Selv om B-celler og aktiverte T-celler uttrykker alle tre sett med klasse II-molekyler, uttrykkes ikke DQ-antigener på 60-90 % av DP- og DR-positive monocytter.

Ris. 63-2. Skjematisk fremstilling av klasse I og klasse II celleoverflatemolekyler.

Klasse I-molekyler består av to polypeptidkjeder. Tung kjetting med brygge. som veier 44 000 passerer gjennom plasmamembranen; dens ytre region består av tre domener (δ1, δ2 og δ3) dannet av disulfidbindinger. Lett kjede med mol. som veier 11500 (?2-mikroglobulin, ?2mu) er kodet av kromosom 15 og er ikke-kovalent assosiert med den tunge kjeden. Aminosyrehomologi mellom klasse I-molekyler er 80-85 %, og synker til 50 % i områdene β1 og β2, som sannsynligvis tilsvarer områder med alloantigen polymorfisme. Klasse II-molekyler dannes av to ikke-kovalent koblede polypsptidkjeder, en α-kjede med en mol. med en masse på 34 000 og en β-kjede med en molekylmasse på 29 000. Hver kjede inneholder to domener dannet av disulfidbindinger (fra S. B. Carpenter, E. L. Milford, Renal Transplantation: Immunobiology in the Kidnev/Eds. B. Brenner, F. Rektor, New York: Samiders, 1985).

Ris. 63-3. HLA-sone av kromosom 6: arv av HLA-haplotyper. Hvert kromosomalt segment av koblede gener er betegnet som en haplotype, og hvert individ arver en haplotype fra hver forelder. Diagrammet viser A, B og C antigenene til haplotype a og b for et gitt hypotetisk individ; Nedenfor er haplotypebetegnelsene i samsvar med teksten. Hvis en mann med ab-haplotypen gifter seg med en kvinne med cd-haplotypen, kan avkommet bare være av fire typer (i form av HLA). Hvis rekombinasjon skjer hos en av foreldrene under meiose (merket med stiplede linjer), fører dette til dannelsen av en endret haplotype. Frekvensen av endrede haplotyper hos barn tjener som et mål på avstander på den genetiske hagen (1 % rekombinasjonsfrekvens = 1 cM; se fig. 63-1) (fra G. V. Carpenter. Kidney International, G)78. 14.283).

Molekylær genetikk. Hver polypeptidkjede av klasse I og II molekyler inneholder flere polymorfe regioner i tillegg til en "privat" antigen determinant detektert av antisera. Den cellemedierte lymfolysetesten (CML) bestemmer spesifisiteten til drepende T-celler (T-celler) som oppstår under proliferasjonsprosessen i MLR ved å teste på målceller fra givere som ikke var kilden til de MLR-stimulerende cellene. Antigene systemer bestemt ved denne metoden viser en nær, men ufullstendig korrelasjon med "private" antigener av klasse 1. Kloning av cygotoksiske celler gjorde det mulig å oppdage et sett med polymorfe determinanter-mål på HLA-molekyler, hvorav noen ikke kan påvises ved bruk av alloantisera og monoklonal antistoffer oppnådd ved immunisering av mus humane celler. Noen av disse reagensene kan brukes til å identifisere "spesielle" HLA-determinanter, mens andre er rettet mot mer "generelle" (noen ganger kalt supertypebare) determinanter. Et slikt system av "vanlige" HLA-B-antigener har to alleler, Bw4 og Bw6. De fleste "private" HLA-B-er er assosiert med enten Bw4 eller Bw6. Andre systemer er assosiert med undergrupper av HLA-antigener. For eksempel inneholder HLA-B-positive tunge kjeder ytterligere regioner som er felles for B7, B27, Bw22 og B40 eller for B5, B15, B18 og Bw35. Det finnes andre typer overlappende antigene determinanter, noe som fremgår av reaksjonen av monoklonale antistoffer med en region som er felles for de tunge kjedene til HLA-A og HLA-B. En studie av aminosyresekvensen og pstidekartene til noen HLA-molekyler viste at de hypervariable regionene av klasse I-antigener er konsentrert i det ytre β1-domenet (se fig. 63-2) og den tilstøtende regionen til β2-domenet. De variable sekvensene til klasse II-molekyler er forskjellige for forskjellige loki. Det er bemerkelsesverdig at klasse I α3-domenet, klasse II β2-domenet og β2-domenet, samt en del av T8-membranmolekylet (Leu 2), som er involvert i celle-celle-interaksjoner (se kapittel 62), viser signifikant aminosyresekvenshomologi med konstante soner av immunglobuliner. Dette bekrefter hypotesen om den evolusjonære dannelsen av en familie av genprodukter som bærer immunologiske gjenkjenningsfunksjoner. Ved undersøkelse av HLA-genomisk DNA ble typiske ekson-intron-sekvenser funnet for klasse I og II molekyler, med eksoner identifisert for signalpeptidene (5") av hvert domene, det transmembrane hydrofobe segmentet og det cytoplasmatiske segmentet (3"). cDNA-prober er tilgjengelige for de fleste HLA-kjeder, og bruken av enzymatiske hydrolysater for å vurdere status for restri(RFLP) har produsert data som korrelerer med resultater fra serologiske studier av klasse 11-molekyler i MLR. Det store antallet (20-30) klasse 1-gener gjør imidlertid vurderingen av polymorfisme ved RFLP vanskelig. Mange av disse genene uttrykkes ikke (pseudogener), selv om noen kan tilsvare ytterligere klasse I loci som bare uttrykkes på aktiverte T-celler; deres funksjoner er ukjente. Utviklingen av spesifikke tester for HLA-A og HLA-B loci vil bidra til å forstå dette ganske komplekse problemet.

Komplement (klasse III). De strukturelle genene til de tre komplementkomponentene - C4, C2 og Bf - er tilstede i HLA-B-D-sonen (se fig. 63-1). Dette er to C4 loci som koder for C4A og C4B, opprinnelig beskrevet som henholdsvis Rodgers og Chido erytrocyttantigener. Disse antigenene viste seg å være faktisk C4-molekyler absorbert fra plasmaet. Andre komplementkomponenter binder ikke tett til HLA. Det er ikke beskrevet noen overgang mellom C2-, Bf- og C4-genene. Alle av dem er kodet av en region mellom HLA-B og HLA-DR, omtrent 100 kb lang. Det er to C2, fire Bf, syv C4A og tre C4B alleler, i tillegg er det stille QO alleler på hvert locus. Den eksepsjonelle polymorfismen til komplementhistotyper (komplotyper) gjør dette systemet egnet for genetisk forskning.

Tabell 63-1. De vanligste HLA-haplotinene

I tabellen 63-1 representerer de fire vanligste haplotypene som finnes hos individer av vesteuropeisk avstamning. MLR resulterer i at ubeslektede individer valgt for kompatibilitet på disse haplotypene er negative, mens en reaksjon vanligvis oppstår når ubeslektede individer matches kun for HLA-DR og DQ-kompatibilitet. Slike identiske vanlige haplotyper kommer sannsynligvis uendret ned fra en enkelt stamfar.

Andre gener på kromosom 6. Steroid 21-hydroksylase-mangel, en autosomal recessiv egenskap, forårsaker medfødt binyrehyperplasisyndrom (kapittel 325 og 333). Genet for dette enzymet er lokalisert i HLA-B-D-regionen. 21-hydroksylase-genet ved siden av C4A-genet slettes hos individer som lider av det nevnte syndromet, sammen med C4A (C4AQO), og HLA-B-genet kan transformeres med konvertering av B 13 til det sjeldne Bw47, som kun finnes i endrede haplotyper. I motsetning til sent oppstått HLA-koblet 21-hydroksylase-mangel, er medfødt binyrehyperplasi assosiert med 21-hydroksylase-mangel ikke HLA-koblet. Flere familiestudier har vist at idiopatisk hemokromatose, en autosomal recessiv lidelse, er HLA-koblet (se kapittel 310). Selv om patogenesen av jernabsorpsjonsforstyrrelser i mage-tarmkanalen er ukjent, har det blitt fastslått at gener som modulerer denne prosessen er lokalisert nær HLA-A-regionen.

Ris. 63-4. Skjema av de relative rollene til HLA-A, HLA-B, HLA-C og HLA-D antigener i initieringen av alloimmunresponsen og i dannelsen av effektorceller og antistoffer.

To hovedklasser av T-lymfocytter gjenkjenner antigener: T-celler, forløperne til cytotoksiske "killer"-celler, og Tx-hjelpeceller, som fremmer utviklingen av en cytotoksisk respons. Tx gir også hjelp til B-lymfocytter i å utvikle en "moden" IgG-respons. Det er viktig å merke seg at Tx vanligvis gjenkjenner klasse I-antigener, mens signalet for Tx hovedsakelig skapes av HLA-D, som er nært assosiert med klasse II-antigener (fra C. B. Carpenter. - Kidney International, 1978, 14, 283).

Immunresponsgener. Når man studerte in vitro-responsen på syntetiske polypeptidantigener, hemocyanin, kollagen, tetanustoksoid, ble det avslørt at HLA-D-sonen ligner H-2-regionen. Jeg i en mus. Presentasjonen av antigene fragmenter på overflaten av makrofager eller andre celler som bærer klasse II-molekyler krever koblet gjenkjennelse av klasse II-molekylet + antigenkomplekset av T-lymfocytter som bærer den eller de tilsvarende reseptorene (se kapittel 62). Kjernen i denne "selv-)-X" eller "modifiserte selv"-hypotesen er at den T-avhengige immunresponsen, virkningen av T-hjelper/induktorceller (Tx)-celler, oppstår bare hvis de tilsvarende klasse II-determinantene syntetiseres. Genene til sistnevnte er Ir-gener. Fordi allogene klasse I-determinanter er anerkjent som allerede endret, representerer allogen MLP en modell av immunsystemet der tilstedeværelsen av et pseudoantigen ikke er nødvendig (fig. 63-4). Effektorfasene av immunitet krever gjenkjennelse av pseudoantigenet i kombinasjon med dets egne strukturer. Sistnevnte hos mennesker, som hos mus, er molekyler av klasse I histokompatibilitetsantigener. Humane cellelinjer infisert med influensavirus lyseres av immune cytotoksiske T-lymfocytter (tlymfocytter) bare hvis de responderende cellene og målcellene er identiske på HLA-A- og HLA-B-loki. Allogen MLR fungerer også som en modell for dannelsen av klasse I-begrensede cytotoksiske T-lymfocytter (se fig. 63-4). Restriksjonsdetaljer for forskjellige klasse I og II molekyler og epitoper kan isoleres ved å bruke primede celler som har gjennomgått ekspansjon og kloning. For eksempel, på nivået av antigenpresenterende celler, gjenkjenner en gitt Tx-klon et antigent fragment kompleksdannet med en spesifikk region av et klasse II-molekyl ved å bruke Ti-reseptoren. Restriksjonselementer for noen mikrobielle antigener er DR- og Dw-allelene.

Undertrykkelse av immunresponsen (eller lavt responsnivå) mot sedertrepollen, streptokokk- og schistosomantigener er dominerende og HLA-koblet, noe som indikerer eksistensen av immunsuppresjonsgener (Is). Tilstedeværelsen av spesifikke HLA-alleliske assosiasjoner med nivået av immunrespons er også vist, for eksempel for ricinusbønneantigenet Ra5 - med DR2 og for kollagen - med DR4.

Assosiasjoner til sykdommer. Hvis det store histokompatibilitetskomplekset har en viktig biologisk funksjon, hva er den funksjonen? En hypotese er at det spiller en rolle i immunovervåkingen av neoplastiske celler som dukker opp i løpet av et individs liv. Dette systemet er av stor betydning under graviditet, siden vevsinkompatibilitet alltid eksisterer mellom mor og foster. En høy grad av polymorfisme kan også bidra til arters overlevelse mot det enorme antallet mikrobielle midler som finnes i miljøet. Toleranse for "selv" (autotoleranse) kan spre seg til mikrobielle antigener, noe som resulterer i høy mottakelighet som fører til dødelige infeksjoner, mens polymorfisme i HLA-systemet bidrar til at en del av befolkningen gjenkjenner farlige stoffer som fremmede og inkluderer en adekvat respons. Disse hypotesene knytter rollen til HLA til fordelene som gjør at systemet overlever under selektivt press. Hver av disse hypotesene har en viss støtte.

Viktig bevis for rollen til HLA-komplekset i immunbiologi var oppdagelsen av en positiv assosiasjon av noen patologiske prosesser med HLA-antigener. Studiet av disse assosiasjonene ble stimulert av oppdagelsen av immunresponsgener knyttet til H-2-komplekset hos mus. I tabellen 63-3 oppsummerer de viktigste HLA-sykdomsassosiasjonene.

Det er fastslått at forekomsten av HLA-B27 øker ved enkelte revmatiske sykdommer, spesielt ved ankyloserende spondylitt, en sykdom som tydeligvis er familiær. B27-antigenet er tilstede hos bare 7 % av personer med vesteuropeisk opprinnelse, men det finnes hos 80-90 % av pasientene med ankyloserende spondylitt. Når det gjelder relativ risiko, betyr dette at dette antigenet er ansvarlig for en mottakelighet for utvikling av ankyloserende spondylitt som er 87 ganger høyere hos bærere enn i befolkningen generelt. Tilsvarende er en høy grad av assosiasjon med B27-antigenet vist for akutt fremre uveitt, Reiters syndrom og reaktiv artritt ved minst tre bakterielle infeksjoner (yersiniose, salmonellose og gonoré). Selv om den vanlige formen for juvenil revmatoid artritt også er assosiert med B27, er en type sykdom med mild artikulært syndrom og iritt assosiert med B27. Ved sentral type psoriasisartritt er B27 mer vanlig, mens Bw38 er assosiert med både sentrale og perifere typer. Psoriasis er assosiert med Cw6. Pasienter med degenerativ leddgikt eller gikt viser ingen endringer i hyppigheten av forekomst av antigener.

De fleste andre assosiasjoner til sykdommer er karakteristiske for HLA-D soneantigener. For eksempel er glutensensitiv enteropati hos barn og voksne assosiert med DR3-antigenet (relativ risiko 21) Den faktiske prosentandelen av pasienter med dette antigenet varierer fra 63 til 96 % sammenlignet med 22-27 % i kontroller . Det samme antigenet finnes oftere hos pasienter med aktiv kronisk hepatitt og dermatitis herpetiformis, som samtidig lider av glutensensitiv enteropati. Juvenil insulinavhengig diabetes mellitus (type I) er assosiert med DR3 og DR4 og negativt assosiert med DR2. En sjelden allel Bf (M) ble funnet hos 17-25 % av pasientene med type I diabetes. Voksendiabetes (type II) har ingen HLA-assosiasjon. Hypertyreose i USA er assosiert med B8 og Dw3, mens det i den japanske befolkningen er assosiert med Bw35. Bredere undersøkelser av friske og syke representanter for forskjellige raser vil bidra til å avklare spørsmålet om universelle HLA-markører. For eksempel er B27-antigenet, sjelden hos friske japanske individer, vanlig hos pasienter med ankyloserende spondylitt. Tilsvarende er DR4 en bladlusmarkør for type I diabetes i alle raser. Noen ganger er en HLA-markør tydelig assosiert med bare en del av symptomene innenfor et syndrom. For eksempel er myasthenia gravis mye sterkere assosiert med B8- og DR3-antigenene hos pasienter uten tymom, og multippel sklerose er assosiert med DR2-antigenet hos individer med et raskt progredierende sykdomsforløp. Goodpastures syndrom, assosiert med autoimmun skade på de glomerulære basalmembranene, idiopatisk membranøs glomerulonefritt, som reflekterer autoimmune prosesser med dannelse av antistoffer mot glomerulære antigener, samt gullindusert membranøs nefritis, er signifikant assosiert med HLA-DR.

Tabell 63-3. Sykdommer assosiert med HLA-antigener

Ubalansert vedheft. Selv om fordelingen av HLA-alleler varierer blant rase- og etniske populasjoner, er det mest fremtredende trekk ved populasjonsgenetikken til HLA-antigener tilstedeværelsen av koblingsuvekt for noen A- og B-antigener, B- og C-antigener, B, D og komplement-loci. Koblingsulikevekt betyr at antigener fra nært koblede loci blir funnet sammen oftere enn det som forventes ut fra antakelsen om tilfeldig assosiasjon. Et klassisk eksempel på koblingsulikevekt er assosiasjonen av AHLA-A1-locusantigenet med HLA-B8-locus B-antigenet hos individer av vesteuropeisk avstamning. Den samtidige tilstedeværelsen av A1 og B8, beregnet basert på frekvensene til genene deres, bør observeres med en frekvens på 0,17. 0,11, dvs. omtrent 0,02. Mens den observerte frekvensen av deres sameksistens er 0,08, det vil si 4 ganger større enn forventet, og forskjellen mellom disse verdiene er 0,06. Den siste verdien er betegnet delta (?) og fungerer som et mål på ulikevekt. Koblingsulikevekt ble også funnet for andre haplotyper av A- og B-loci: A3 og B7, A2 og B 12, A29 og B 12, A11 og Bw35. For noen D-sone-determinanter var koblingsulikevekt med B-locus-antigener. beskrevet (for eksempel DR3 og AT 8); så vel som for antigener til B- og C-loci. Serologisk detekterbare HLA-antigener tjener som markører for gener av en hel haplotype innenfor en familie og som markører for spesifikke gener i en populasjon, men bare i nærvær av koblingsulikevekt.

Betydningen av koblingsulikevekt er stor fordi slike genassosiasjoner kan gi opphav til spesifikke funksjoner. Seleksjonstrykk under evolusjon kan være en viktig faktor i utholdenheten til visse genkombinasjoner i genotyper. For eksempel er det en teori om at A1 og B8, samt noen determinanter for D og andre regioner, gir en selektiv fordel i møte med epidemier av sykdommer som pest eller kopper. Imidlertid er det også mulig at etterkommere av mennesker som overlevde slike epidemier forblir mottakelige for andre sykdommer fordi deres unike genkompleks ikke gir en tilstrekkelig respons på andre miljøfaktorer. Hovedvanskeligheten med denne hypotesen er antagelsen om at seleksjon virker på flere gener samtidig og dermed sikrer forekomsten av de observerte verdiene av A, men behovet for komplekse interaksjoner mellom produktene til forskjellige loci av MHC-komplekset er bare den første koblingen for de observerte fenomenene og seleksjonen kan øke ulikevekten i flere koblinger. Bevaringen av noen av de vanlige haplotypene nevnt ovenfor støtter dette synet.

På den annen side forklarer ikke seleksjonshypotesen nødvendigvis koblingsuvekt. Når en populasjon som mangler noen antigener krysses med en annen, som er preget av en høy frekvens av disse antigenene i likevekt,? kan dukke opp etter flere generasjoner. For eksempel oppbygging? for A1 og B8, funnet i bestander i øst-vest retning, fra India til Vest-Europa, kan forklares ut fra migrasjon og assimilering av befolkningen. I små grupper kan ubalanse skyldes kompatibilitet, grunnleggereffekter og genetisk drift. Til slutt, noen tilfeller av koblingsuvekt skyldes ikke-tilfeldig kryssing under meiose, siden kromosomale segmenter kan være mer eller mindre skjøre. Enten på grunn av seleksjonspress eller kryssingsbegrensninger, kan koblingsulikevekt forsvinne i løpet av noen få generasjoner. Et stort antall ikke-tilfeldige assosiasjoner eksisterer i HLA-genkomplekset, og identifisering av årsakene deres kan gi innsikt i mekanismene som ligger til grunn for sykdomsfølsomhet.

Samhold og assosiasjoner. I tabellen 63-2 lister opp sykdommer som fungerer som et eksempel på kobling til HLA, når arvelige egenskaper er markert i familien av de tilsvarende haplotypene. For eksempel er mangel på C2, 21-hydroksylase og idiopatisk hemokromatose arvet på en recessiv måte med delvis mangel på heterozygoter. Disse genetiske lidelsene er også HLA-assosierte og er forårsaket av et overskudd av visse HLA-alleler hos ubeslektede berørte individer. C2-mangel er vanligvis knyttet til haplotypene HLA-Aw 25, B 18, B55, D/DR2, og ved idiopatisk hemokromatose manifesteres både kobling og sterk assosiasjon mellom HLA-A3 og B 14. En høy grad av koblingsulikevekt i denne tilfellet er forårsaket av mutasjoner i personen som fungerte som kilden; i tillegg var tidsperioden som tok for at genpoolen skulle komme tilbake til likevekt utilstrekkelig. Fra dette synspunktet er HLA-gener enkle markører for koblede gener. På den annen side kan interaksjon med spesifikke HLA-alleler være nødvendig for at en bestemt lidelse skal manifestere seg. Sistnevnte hypotese vil kreve anerkjennelse av en høyere mutasjonsrate med uttrykk for defekte gener, som bare forekommer under betingelse av kobling til visse HLA-gener.

Pagets sykdom og spinocerebellar ataksi er HLA-koblede autosomale dominante arvelige lidelser; de finnes i flere familiemedlemmer samtidig. Hodgkins sykdom er en manifestasjon av en HLA-koblet recessiv arvelig defekt. Ingen HLA-assosiasjoner ble funnet i disse sykdommene, noe som antyder en innledende mangfoldighet av "grunnleggere" av disse sykdommene med mutasjoner assosiert med forskjellige HLA-alleler.

Kobling til HLA er lett å bestemme når dominans og recessive egenskaper er enkle å skille, dvs. når ekspressiviteten er høy og prosessen bestemmes av en defekt i enkeltgener. I de fleste assosiasjoner reflekterer HLA-markører risikofaktorer involvert i implementering og modulering av immunresponsen under påvirkning av flere gener. Et eksempel på en polygen immunsykdom er atonisk allergi, der HLA-assosiasjon bare kan være tydelig hos individer med lave genetisk kontrollerte (ikke på grunn av HLA) nivåer av IgE-produksjon. Et annet eksempel av denne typen er IgA-mangel (se tabell 63-3) assosiert med HLA-DR3.

Klinisk betydning av HLA-systemet. Den kliniske verdien av HLA-typing for diagnose er begrenset til bestemmelse av B27 ved diagnostisering av ankyloserende spondylitt; i dette tilfellet observeres imidlertid 10 % av falske positive og falske negative resultater. Studiet av HLA er også verdifullt i utøvelse av genetiske konsultasjoner for tidlig påvisning av sykdommer i familier med idiopatisk hemokromatose, medfødt binyrehyperplasi assosiert med steroidhydroksylase-mangel, spesielt hvis HLA-typing utføres på celler oppnådd ved fostervannsprøve. Den høye graden av polymorfisme i HLA-systemet gjør det til et verdifullt verktøy for å teste ulike cellulære medikamenter, spesielt i rettsmedisinsk praksis. Noen sykdommer, som diabetes mellitus type I og andre, som HLA-assosiasjoner er indikert for, krever ytterligere studier av rollen til komponenter i HLA-systemet i patogenesen av disse sykdommene

Genetikk til det store histokompatibilitetskomplekset
På 20-tallet av 1900-tallet ble det utført storstilt arbeid ved Jackson Laboratory (Bar Harbor, USA) for å få genetisk rene linjer av mus gjennom langvarig innavl. I eksperimenter med interline tumortransplantasjon har ansatte ved dette laboratoriet J.D. G.D. Little, G. Snell og andre amerikanske forskere har fastslått eksistensen av flere dusin (mer enn 30) genetiske loci, hvor forskjellen forårsaker avvisning av transplantert vev. De ble utpekt som histocompatibility loci (H-loci, fra engelsk Histocompatibility). Samtidig løste den engelske immunologen P. Gorer et lignende problem ved å studere blodgruppene til mus. I 1948, i et felles verk av J. Snell og P. Gorer, ble histokompatibilitetsstedet beskrevet, som bestemmer den mest alvorlige avvisningsreaksjonen. Den ble kalt H-2 fordi den tilsvarte genet for den andre blodgruppen av mus. Den komplekse strukturen til dette genetiske komplekset, inkludert et veldig stort antall gener, ble snart etablert. På det tidspunktet var den immunologiske naturen til transplantasjonsavvisning allerede bevist, og det var klart at effekten av inkompatibilitet ved H-loci skyldtes forskjeller i antigenene kodet av genene til dette lokuset. Slike antigener ble kalt alloantigener, eller histokompatibilitetsantigener.
På 60-tallet av det tjuende århundre beskrev den franske immunhematologen J. Dausset flere leukocyttantigener som ligner på noen alleliske produkter av H-2. Snart postulerte J. Dosset, sammen med andre spesialister i transplantasjonsgenetikk, basert på en analyse av dataene akkumulert på den tiden på humane alloantigener, eksistensen hos mennesker av et genetisk kompleks som ligner H-2-lokuset til mus. Flere alloantigener, tidligere oppdaget ved bruk av sera fra kvinner som fødte flere ganger, ble identifisert som tilhørende dette komplekset. Disse seraene inneholdt antistoffer mot føtale alloantigener. Det oppdagede genetiske komplekset ble kalt HLA (for humane leukocyttantigener). Lignende komplekser ble funnet i alle pattedyr og fugler som ble studert. I denne forbindelse ble det introdusert en generell betegnelse for genetiske komplekser av denne typen - MHC (fra Major histocompatibility complex). Denne betegnelsen ble overført til genprodukter - MHC-antigener.
H-2-komplekset er lokalisert på musekromosom 17; HLA-kompleks - på den korte armen til humant kromosom 6 (6p). Strukturen til det menneskelige HLA-lokuset er vist skjematisk i fig. 3,28. Det tar mye

Ris. 3,28. Kart over gener for major histocompatibility complex (MHC) ved å bruke det humane leukocyttantigenet (HLA) komplekset som eksempel. Kromosomdelen er delt inn i 4 segmenter, presentert sekvensielt i figuren. Til høyre er tallene på 3'-nukleotidene til hvert segment.

space - 4 millioner nukleotidpar og inneholder mer enn 200 gener. Det er 3 klasser av MHC-gener - I, II og III. Produkter av klasse I- og II-gener, lokalisert i henholdsvis 3'- og 5'-delene av komplekset, er involvert i avvisningen av inkompatible transplantasjoner og presentasjonen av antigen til T-celler. Til å begynne med ble de delt i henhold til induksjonen av overveiende humoral (klasse I) eller cellulær (klasse II, beskrevet noe senere enn klasse I) immunitet av produktene deres. Det er 2 grupper av klasse I gener. Den første er dannet av gener A, B og C, preget av en enestående høy polymorfisme - flere hundre av deres alleliske former er kjent (for eksempel HLA-B - 830) - se tabell. 3.7. Dette er klassiske klasse I-gener. En annen gruppe dannes av ikke-klassiske gener E, F, G, H (gener med begrenset polymorfisme). Bare produkter av klassiske klasse I-gener er involvert i antigenpresentasjon til T-lymfocytter.
Tabell 3.7. Polymorfisme av gener for humant leukocyttantigen (HLA).

Slutt på tabellen. 3.7

Klasse	Locus	Antall alleler identifisert ved DNA-typing
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
Total		2478

MHC klasse II gener inkluderer også flere varianter. Produktene av DR (a og b), DP (a og b) og DQ (a og b) gener, som koder for de tilsvarende polypeptidkjedene av molekyler, er direkte involvert i antigenpresentasjon. I alle tilfeller er β-kjedegener preget av betydelig høyere polymorfisme enn α-kjedegener. Den senere oppdagelsen av disse genene er forbundet med vanskeligheter med å identifisere produktene deres: sera fra multiparøse kvinner som ble brukt til å identifisere MHC-produkter inneholdt antistoffer mot MHC-molekyler nesten utelukkende klasse I. Med deres hjelp ble bare alloantigene varianter av HLA-DRB-genet identifisert. For å identifisere klasse II-molekyler ble det brukt en blandet kultur av lymfocytter (dvs. en T-celle-reaksjon), noe som gir mye mindre mulighet til å oppdage finessene til antigene forskjeller. For tiden bestemmes antigener fra begge klasser av polymerasekjedereaksjon (dvs. gener bestemmes, og ikke deres produkter, som før). Klasse II inkluderer flere gener med et lavt nivå av polymorfisme, hvis produkter ikke presenterer antigenet, men er involvert i dets intracellulære prosessering (TAP, LMP-gener) eller bidrar til inkorporeringen av det antigene peptidet i MHC-II-molekyler ( HLA-DM, HLA-DO).
MHC klasse III gener, som allerede nevnt, er ikke involvert i histokompatibilitetsmolekyler og deres presentasjon. De koder for noen komplementkomponenter, cytokiner fra tumornekrosefaktorfamilien og varmesjokkproteiner.
Strukturen til muse H-2-lokuset er lik strukturen til det humane HLA-lokuset beskrevet ovenfor. Hovedforskjellen gjelder lokaliseringen av klasse I-gener (K og D), som er romlig adskilt i mus, mens plasseringen av klasse II (A, E) og III-gener tilsvarer det i det humane HLA-lokuset.

MHC-molekyler er polymorfe produkter av de viktigste histI og II
Til tross for den betydelige likheten i den generelle strukturen til MHC klasse I- og II-molekylene, har de en rekke forskjeller. Et diagram over domenestrukturen til disse molekylene er vist i fig. 3,29. Molekyler av begge typer dannes av to polypeptidkjeder som inneholder 1-3 domener (tabell 3.8). Hvert domene inneholder omtrent 90 aminosyrerester. MHC klasse I og II molekyler har lignende molekylvekter, omtrent 60 kDa.

Ris. 3,29. Skjema av strukturen til MHC-molekyler

Tabell 3.8. Karakteristikker av polypeptidkjeder av HLA klasse I og II molekyler

Molekyl	Kjedenavn	til henne O OM til henne S o A	Ekstracellulært domener	1 Jeg O. g 1 \| Ф Z, 2 ? ^j inn Mr. z n	Antall S-S tilkoblinger	Antall rester i domener
Molekyl	Kjedenavn	til henne O OM til henne S o A	Ekstracellulært domener	1 Jeg O. g 1 \| Ф Z, 2 ? ^j inn Mr. z n	Antall S-S tilkoblinger	1 Jeg OM N F h f inn I 3 CQ Q	1 Yu S f S « « 3 og jeg hun shch N om.	JEG* A n * ^ m O og 2 o? n S I Y I 2
HLA klasse I	"1	45	ab ^ a3	Det er	2	90-90-90	25	30
HLA klasse I	v2-mikro globlin	12	v2-mikro globulin	Nei	0	100	-	-
HLA klasse II	EN	33-35	ai, a2	Det er	1	90-90	25	varierer
HLA klasse II	V	29	Pi, v2	Det er	2	90-90	25	varierer

I klasse I-molekyler er polypeptidkjedene svært forskjellige fra hverandre. Kjede a består av tre ekstracellulære domener, hvorav det tredje (ved siden av membranen) tilhører immunoglobulin-superfamilien, og de to andre har en annen struktur, som vi skal vurdere nedenfor. a-kjede er forankret i membranen; i tillegg til den transmembrane regionen har den en kort cytoplasmatisk region (30 rester) som ikke har enzymatisk aktivitet og ikke er assosiert med enzymer. β-kjede, også kalt P2-mikroglobulin, tilhører immunglobulinsuperfamilien. Det er ikke-kovalent assosiert med a3-domenet til a-kjeden og har ikke en transmembranregion. p2-mikroglobulin er kodet av et gen som ligger utenfor MHC-komplekset (på kromosom 15). Den beskrevne strukturen er karakteristisk for humane HLA-A-, HLA-B- og HLA-C-molekyler, så vel som muse-H-2K- og H-2D-molekyler og MHC-I-molekyler fra alle andre dyrearter.
MHC-II-molekyler har også samme struktur for human HLA-DP, HLA-DQ, HLA-DR, samt mus H-2A og H-2E. De består av 2 kjeder med lignende struktur - a og p. Begge kjedene trenger gjennom membranen, har 2 domener i den ekstracellulære delen og en kort (12-15 rester) cytoplasmatisk region. a2- og p2-domenene ved siden av membranen tilhører immunoglobulin-superfamilien, og de distale domenene aj og Pj er strukturelt like a1- og a2-domenene til MHC-I-molekyler.
Dermed inneholder alle MHC-molekyler totalt 2 nærmembrandomener fra immunoglobulinsuperfamilien og 2 distale domener med en annen (liknende) struktur. Distale domener i MHC-I-molekyler dannes av én kjede (a), og i MHC-II-molekyler - av forskjellige kjeder (a og p). Det er disse distale domenene til MHC-molekyler som binder det antigene peptidet og spiller en nøkkelrolle i dannelsen av TCR-liganden.
Den skjematiske strukturen til antigenbindende hulrom (eller spor, slisser - fra engelsk - spor) er presentert i fig. 3.30. Hulrom har bunn og vegger. Bunnen er et flatt område foret med p-sheet (N-terminal) delen av domenene til polypeptidkjeden, mens veggene er dannet av de C-terminale α-heliske delene av domenene. I MHC-I-molekyler er hele denne strukturen dannet av en kontinuerlig polypeptidkjede av a1- og a2-domener av en enkelt a-kjede, mens i MHC-II-molekyler er det peptidbindende hulrommet dannet av domener av to forskjellige kjeder (a1- og Pj-domener av de korresponderende kjeder), ved siden av hverandre i området av den b-strukturerte sporbunnen.
Vi snakket ovenfor om den ekstremt høye polymorfismen til klassiske MHC-molekyler av begge klasser: det er flere hundre alleliske varianter av gener og følgelig deres proteinprodukter. Hvis vi overlapper plasseringen av varierende aminosyrerester på diagrammet av MHC-molekyler, viser det seg at de for det første hovedsakelig er lokalisert i de distale domenene (a1 og a2 - i MHC-I-molekyler, a1 og Pj - i MHC- II-molekyler), for det andre er de nesten utelukkende assosiert med veggene i det antigenbindende hulrommet. I MHC-II-molekyler dominerer variabilitet i den delen av veggene som dannes av r-domenet. Dermed har dette hulrommet en standardorganisasjon, men avhengig av MHC-genotypen varierer de fine detaljene i strukturen. Affiniteten til forskjellige peptider for antigenbinding

Ris. 3.30. Tredimensjonale modeller av strukturen til molekyler i det store histokompatibilitetskomplekset. Romlige modeller av MHC-molekyler presentert fra forskjellige vinkler (etter Bjorkman et al, 1987)

gapet mellom MHC-molekyler varierer over et bredt område. En affinitet på ca. 10-5 M anses som ganske høy.
La oss understreke en svært viktig omstendighet angående variasjonen til nøkkelmolekyler i immunsystemet. Et eksepsjonelt høyt nivå av variasjon er karakteristisk for både antigengjenkjennende strukturer (antistoffer, TCR) og MHC-molekyler som er involvert i konstruksjonen av TCR-liganden. Imidlertid er alle varianter av antistoffer og TCR (ca. 106) tilstede i én organisme, som er produkter av gener som er tilstede samtidig i den, mens variasjonen til MHC-molekyler manifesterer seg i

nivå av menneskelige og dyrepopulasjoner, mens det i hver spesifikke organisme ikke kan være mer enn 2 varianter av molekyler - produkter av alleliske gener. Hvis vi tar i betraktning at en person har 8 svært polymorfe MHC-gener (A, B, C, samt p-gener DP, DQ og DR og a-gener DP og DQ), kan antallet varianter av MHC-polypeptidkjeder ikke overstige 16.
MHC-I og MHC-II molekyler er tilstede på celleoverflaten, men skiller seg betydelig i vevsfordeling. MHC-I-molekyler er tilstede på nesten alle kjerneholdige celler i kroppen og er fraværende på erytrocytter og villøse trofoblastceller. Hver celle inneholder typisk ca. 7000 MHC-I-molekyler. Ekspresjonstettheten deres kan endres under påvirkning av forskjellige faktorer, spesielt cytokiner. MHC-II-molekyler er tilstede på overflaten av et begrenset antall celletyper. De uttrykkes primært på APC-er - dendrittiske celler, B-lymfocytter og aktiverte makrofager. Innholdet av molekyler på overflaten av disse cellene varierer sterkt. En dendrittisk celle inneholder typisk omtrent 100 000 MHC-II-molekyler. Under visse forhold (for eksempel under betennelse) kan de vises på overflaten av andre aktiverte celler - epitel, endotel, etc. Den klassiske induseren av MHC-II-molekyler er IFNy. Et trekk ved MHC-membranmolekyler er deres raske utveksling på celleoverflaten, spesielt karakteristisk for MHC-I (molekylfornyelsestid er ca. 6 timer).
En spesiell gruppe antigenpresenterende molekyler dannes av homologer av MHC-I-produkter - CD1-molekyler (CD1a, CD1b, CD1c og CD1d), kodet av fem polymorfe gener (CD1 A-D) lokalisert i mennesker på kromosom 1. I deres struktur, CD1-molekyler ligner på MHC-I (homologi er 20-25%). De har en lignende domenestruktur (domenene aj, a2 og a3). CD1 er transmembranproteiner assosiert med p2-mikroglobulinmolekylet. Molekylvekten til proteindelen av CDl-komplekset er 33 kDa. aj- og a2-domenene danner et antigenbindende hulrom, lukket i begge ender (som i MHC-I-molekyler). Kapasiteten er litt større enn MHC-I-molekylene. CD1 binder bakterielle og autologe lipider (diacylglycerol, mykolsyre, etc.) og lipopeptider. CD1d skiller seg fra andre CD1-molekyler i en rekke egenskaper. Dette molekylet binder autologe glykolipider. Dens mest kjente ligand er a-galaktosylceramid. Molekylene CD1a, CD1b og CD1c uttrykkes på overflaten av dendrittiske celler, monocytter og makrofager, og hos mennesker fungerer CD1c som en markør for hele populasjonen av dendrittiske celler, og CD^ - av Langerhans-celler. CD1d uttrykkes i lave mengder på dendrittiske celler (unntatt Langerhans-celler), monocytter og makrofager.