Реферат: Регуляция иммунного ответа
Corynebacteriutndiphtheriaeпозволили предположить, что резистентность или чувствительность к инфекции может быть наследуемым признаком. В пользу этого свидетельствуют и данные, полученные на морских свинках разных линий, неодинаково резистентных к дифтерии; различия были определены как генетически детерминированные. В 1943 г. Фьёрд-Шайбель в исследованиях по селекции линий морских свинок с высокой и низкой иммунореактивностью продемонстрировал, что продукцию дифтерийного антитоксина контролирует один ген и она наследуется как доминантный менделевский признак. В этом исследовании впервые был установлен также доминантный тип наследования высокой иммунореактивности. В потомстве первого поколения, полученном от скрещивания животных с высокой иммунореактивностью, 90% особей продуцировали антитоксин, тогда как при скрещивании низкореагирующих свинок лишь в пятом поколении удалось получить 90% животных с низкой иммунореактивностью.
Способность отвечать на антиген зависит от гаплотипа МНС
Получение инбредных, или чистых, линий мышей позволило более глубоко исследовать влияние генетических факторов и окончательно доказать их роль в иммунологической реактивности. Мыши с различными гаплотипами МНС различаются по способности к гуморальному ответу на специфические антигены. Эта функция зависит от МНС-молекул класса II и специфична для каждого антигена: линия с высоким уровнем ответа на один антиген может на другие отвечать слабо. Гены МНС, как было установлено, выполняют наиболее важную роль в регуляции ответа на инфекционные агенты.
Не сцепленные с МНС гены также влияют на иммунный ответ
Достигнутые в последние годы в иммунологии значительные успехи – выяснение структуры молекул МНС классов I и II, изучение полиморфизма аминокислотных последовательностей молекул МНС и его значения для связывания пептидов, разработка молекулярных методов контроля за формированием репертуара Т-клеточных рецепторов и технологии получения трансгенных мышей – внесли вклад в выяснение того, каким образом генетические факторы влияют на иммунный ответ. К числу этих факторов относятся не только гены, сцепленные с МНС. Например, тяжелый комбинированный иммунодефицит обусловлен отсутствием гена рекомбиназы, а недостаточность адгезии лейкоцитов возникает вследствие мутаций гена, кодирующего субъединицу р2 -интегрина, и вызванного ими нарушения экспрессии LFA-1, CR3 и CR4.
Иммунный ответ зависит от активации клонов лимфоцитов. Т-клетки распознают антиген только в том случае, если он презентирован им в виде комплекса антигенного пептида с антигенами МНС классов I или II. Поэтому, например, мышиные Тц-клет-ки CD8+ , специфичные к гликопротеину ВЛХМ, способны лизировать лишь такие инфицированные вирусом клетки-мишени, которые получены от мышей, совместимых по МНС-антигенам класса I с донорами клеток-эффекторов. Способность к такому распознаванию развивается в онтогенезе.
Формирование репертуара периферических Т-лимфоцитов зависит как от разнообразных ау-тоантигенов, так и от способности Т-клеток связываться с собственными антигенами МНС. Способность пептида к образованию комплекса с молекулой МНС определяется последовательностью аминокислотных остатков ее пептилсвязывающего участка. Теперь мы знаем, что большая часть полиморфных аминокислотных остатков молекулы МНС локализована в ее пептидсвязывающей полости. Поэтому высокий полиморфизм аминокислотных последовательностей МНС-антигенов очень важен для связывания пептидов и вследствие этого для активации Т-клеток. Как установлено, при развитии в тимусе Т-клетки подвергаются селекции двух типов.
• Положительная селекция основана на взаимодействии ТкР с молекулами МНС на поверхности эпителиальных клеток корковой зоны тимуса.
• Отрицательная селекция происходит в результате высокоаффинного взаимодействия между ТкР и комплексом МНС–пептид, презентированным на клетках костномозгового происхождения в мозговой зоне тимуса.
пользовать этих животных для демонстрации положительной селекции. Данный ТкР идентифицируют при помощи антител, специфичных к нв8.
Различные молекулы МНС по-разному влияют на образование зрелых Т-клеток CD8+ , экспрессирующих трансгенный ТкР. Положительная селекция Т-клеток CD8+ с трансгенным ТкР, содержащим \ф8-цепь, была зарегистрирована лишь у тех мышей, которые экспрессировали молекулу H-2Db . Таким образом, положительная селекция данного рецептора происходит только при экспрессии соответствующе-
Положительная селекция в тимусе означает отбор Т-клеток по способности распознавать антигены, презентированные в комплексе с собственными молекулами МНС
Первые исследования в этой области проводились по сложной схеме, включавшей тимэктомию, облучение, введение костного мозга и пересадку тимуса. Их результаты показали, что цитотоксические лимфоциты лизируют только клетки-мишени с такими же МНС-антигенами, какие экспрессируют клетки тимуса, в котором происходило развитие Т-клеток. Эти и другие данные позволяют предполагать, что созревающие Т-клетки «учатся» распознавать антигены только в контексте молекул МНС, с которыми они первоначально контактировали в тимусе.
Этот процесс прояснили эксперименты на трансгенных мышах, когда стало возможным получать таких трансгенных животных, у которых основная часть Т-клеток несет всего один антигенспецифичный рецептор. Соответствующий антиген также может экспрессироваться как продукт трансгена. Это значительно упрощает анализ, поскольку исследуемые Т-клетки составляют большую часть Т-клеточной популяции и их можно определить при помощи клонотипических, илинв-специфичных, антител. Так, можно получить трансгенных мышей, у которых Т-клетки в основном экспрессируют ТкР клона Тц CD8+ , распознающий гликопротеин ВЛХМ в комплексе с молекулой H-2Db класса I, и исго МНС-гаплотипа. Подобный отбор протекает на поверхности эпителиальных клеток корковой зоны тимуса. Предполагается, что пептидами, опосредующими положительную селекцию, служат в норме присутствующие в тимусе аутопептиды.
Т-клетки, распознающие аутоантигены, подвергаются отрицательной селекции
Отрицательная селекция путем клональной делеции продемонстрирована с использованием моноклональных антител, специфичных кнв-це-пям мышиных ТкР. Таким способом были идентифицированы и подсчитаны Т-клетки, несущие ТкР с даннойнв-цепью, и этот анализ показал, что у мышей, экспрессирующих 1-Е, Т-клетки \ф17а+ делетируются в тимусе. Присутствие Т-клеток Y4317a+ CD4+ CD8+ , но не зрелых Т-клетокнв173+ 004+ или vpi7a+ CD8.1+ , позволило предположить, что делеция происходит на стадии дважды положительных Т-клеток в процессе их созревания. При этом было установлено, что для делеции необходима экспрессия наряду с 1-Е и эндогенного лиганда, а не только одного 1-Е.
Суперантигены могут вызывать полную делецию отдельных серий Т-клеточных рецепторов
У мышей ряда линий в тимусе происходит делеция целых популяций Т-клеток, несущих определенные ТкР. Так, у мышей, экспрессирующих минорный, стимулирующий лимфоциты антиген Mls-la и некоторые МНС-молекулы класса II, делетируются Т-клеткинв6+ инв8.1+ . Способностью целых семейств Т-лимфоцитов распознавать антигены Mis объясняется интенсивный пролиферативный ответ, наблюдаемый при совместном культивировании несовместимых по Mis клеток. В ответе на некоторые антигены участвуют все Т-клетки, экспрессирующие определенныенв-цепи.
Вызывающие такой сильный ответ антигены, как экзогенные, так и эндогенные, названы суперантигенами. Они связываются не в пептид-связывающей полости антигенов МНС, а непосредственно с молекулами МНС класса I и II ив-цепями ТкР. Примером экзогенного суперантигена может служить стафилококковый энтеротоксин В. Pea-
гирующие на этот антиген Т-клетки мышей имеют ТкР, содержащийнв3-или \ф8-цепи. Mis-антигены относятся к классу эндогенных суперантигенов. Однако к настоящему времени установлено, что наличие Mis-антигенов в действительности определяется присутствием эндогенных вирусов опухоли молочной железы мыши, кодируемых длинным З'-терминальным повтором в геноме мышей данной линии. Существует множество различных МMTV, и мыши каждой линии имеют в геноме лишь некоторые из них. Эти эндогенные суперантигены, экспрессированные в тимусе, вызывают делецию Т-клеток, несущих ТкР с цепьюнв3, нв6илинв8.1. Для изучения того, каким образом селекция в тимусе на ранних стадиях развития организма может повлиять на способность взрослого животного формировать ответ, были использованы также трансгенные мыши, описанные в предыдущем разделе. При инфицировании ВЛХМ в неонаталь-ный период у мышей развивалась толерантность и они становились носителями вируса. Анализ созревающих Т-клеточных популяций у этих неона-тально инфицированных мышей показал значительное снижение числа Т-клеток CD4+ CD8+ – возможное последствие клональной делеции Т-клеток на ранней стадии онтогенеза. Таким образом, формирование репертуара периферических Т-лимфоцитов происходит в результате как положительной, так и отрицательной селекции. и соответственно оба эти типа отбора влияют на иммунореактивность.
Сцепленные с МНС гены регулируют ответ на инфекционные агенты
Определенную роль в развитии ответа на инфекционные агенты, а также на аутоантигены выполняют, как установлено, гены, сцепленные с МНС. В некоторых случаях эту функцию несут гены, входящие в МНС.
Чувствительность мышей к инвазии Trichinellaspiralisопределяется локусом 1-Е
Первое наблюдение, свидетельствующее о том, что гены, сцепленные с МНС, могут влиять на иммунный ответ против паразитарной инвазии, было сделано на модели трихинеллеза, вызываемого Trichinellaspiralis. При заражении Trichinellaspiralisмышей ряда рекомбинантных линий обнаружено, что резистентность или восприимчивость животных зависит от локуса 1-Е: мыши, экспрессируюшие 1-Е, восприимчивы к инвазии. На ответ влияет также один сцепленный с МНС ген. Он не входит в состав МНС, а находится в неравновесии по сцеплению с МНС. Этот ген, названный Ts-2, картирован вблизи гена ФНО.
Локус 1-Е влияет также на чувствительность к Leishmaniadonovani
Субрайон 1-Е влияет также на чувствительность мышей к Leishmaniadonovani. В исследованиях на мышах, конгенных по комплексу Н-2, установлено, что экспрессирующие 1-Е мыши не обладают резистентностью к висцеральной форме лейшманиоза. Прямое участие продукта 1-Е в определении чувствительности к данной инвазии обнаружено по действию антител анти-Й–Е, которые усиливали элиминацию паразитов из организма. Кроме того, перенос трансгена 1-Е мышам, лишенным этого локуса, делал животных неспособными уничтожать лейшманий, локализующихся в печени и селезенке, как это происходит у мышей исходной линии.
Некоторые HLA-гаплотипы обеспечивают защиту против Plasmodiumfalciparum
Изучение ассоциации HLA-гаплотипов с тяжелой формой анемии у больных малярией, показало, что распространенный среди населения Западной Африки и редко встречающийся в других расовых группах гаплотип DRB1*1302-DQB1*0501 обеспечивает защиту от летального исхода при малярии, вызываемой Plasmodiumfalciparum. Установлено, что молекулы DRBP1302 и DRB1*1301, различающиеся одним аминокислотным остатком в в-цепи, связывают разные пептиды и это различие, очевидно, влияет на иммунный ответ против этого возбудителя малярии.
Сцепленные с МНС гены существенно влияют на чувствительность к аутоиммунным заболеваниям Ассоциации с МНС-генами