Влияние фенотипа на активность генов. Аллельные детерминанты антител

Обновлено: 27.04.2024

Результаты активации В-лимфоцитов. Изменения В-клеток после активации

Результаты активации зависят исключительно от того, какие клетки способны в это время к активации, и от уровня дифференцировки клеток. Имеют значение частота митозов и продолжительность митотического цикла, уровень секреции антител и их класс, а также многое другое. Хотя иммуноглобулиновые рецепторы В-клеток и не участвуют прямо в генерации активирующего сигнала, они ответственны за специфичность иммунной реакции: избирательное присоединение к определенным В-клеткам антигена, содержащего в своей молекуле неспецифические митогенные детерминанты, способствует избирательной полиферации этих клеток.

Первым следствием действия антигена на В-клетки является перемещение иммуноглобулиновых рецепторов на их поверхности. В результате такого перемещения иммуноглобулиновые рецепторы, рассеянные более или менее равномерно на поверхности клеток, агрегируются, образуя «колпачки», или скопления (Vitteta, Uhr, 1975). Вслед за этим начинаются морфологические изменения (Фриденштейн, Чертков, 1969; Вернет, 1971).

Необходимо, однако, учитывать, что эти изменения, очевидно, не связаны прямо со способностью клеток образовывать антитела. Использование световой и сканирующей электронной микроскопии для изучения морфологии АОК, выявляемых методом локального гемолиза, показало, что антитело могут образовывать В-лимфоциты самой различной формы.

Так, например, через четыре дня после иммунизации мышей BALB/c эритроцитами барана в их селезенке было найдено восемь различающихся по морфологии типов АОК: плазмобласты (3%), плазматические клетки (10%), малые лимфоциты (38%), средние лимфоциты (16%), большие лимфоциты (9%), лимфобласты (10%), клетки с эксцентрическими темными или сегментированными ядрами (9%) и, наконец, двухъядерные клетки (5%). Наиболее активно синтезировали антитела двухъядерные клетки.

Активация лимфатических клеток приводит к изменениям буквально всех звеньев биохимического обмена в этих клетках. В первую очередь изменяется транспорт ионов (К+, Na+, Ca++), аминокислот, углеводов и нуклеозидов через поверхностную мембрану лимфатических клеток. В мембране изменяется обмен белков, липидов и углеводов (Wedner, Parker, 1976), уменьшается число конечных остатков сиаловой кислоты (Anteunis, 1974), и, наоборот, резко увеличивается (в 11 раз) число молекул трансплантационных антигенов (McCune е. а., 1975). Имеется много литературных данных по изменению обмена белков, углеводов, РНК и ДНК в цитоплазме и ядре лимфатических клеток после их активации (например, Wedner, Parker, 1976).

В последние годы особое значение придают происходящим при активации изменениям обмена циклических 3',5'-нуклеозид монофосфатов: циклического 3'-,5'-аденозинмонофосфата (цАМФ) и циклического 3'-,5'-гаунозинмонофосфата (цГМФ). Эти соединения регулируют многие биохимические процессы путем активации различных протеинкиназ.

Во многих случаях цАМФ и цГМФ выступают как антагонисты. Они привлекли внимание исследователей, изучающих активацию В-лимфоцитов, по двум причинам. Во-первых, ряд фактов указывает на то, что они (в первую очередь цАМФ) играют важную роль в регуляции клеточного деления. Во-вторых, оказалось, что через систему циклических 3',5'-нуклеозидмонофосфатов можно оказать глубокое влияние на внутриклеточный обмен без проникновения внутрь клетки, воздействуя на ее рецепторы. В частности, таким образом действуют многие гормоны.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Генетические факторы

Генетическая информация может быть поделена на три категории: семейный анамнез, фенотип и генотип. Все три типа информации важны для выявления пациентов, находящихся в группе высокого риска ИБС, которым могут быть показаны соответствующие вмешательства.

16.1. Семейный анамнез

Огромное значение семейного анамнеза как ФР ИБС установлено в большом числе исследований [223–225]. Он рассматривается как ФР в алгоритме PROCAM [226]. Риск развития ИБС повышается в 1,5–1,7 раза в случае ранней манифестации ИБС или ССЗ у родственников первой степени родства (у мужчин

Таким образом, детальный сбор семейного анамнеза является обязательным у всех пациентов, страдающих ИБС или другими болезнями атеросклеротического генеза, а также у лиц высокого риска развития этих заболеваний.

Риск ИБС тем выше, чем ближе степень родства. Он максимален при наличии отягощенного анамнеза у родственников первой степени родства (родители, дети, родные братья и сестры), и понижается у родственников второй степени родства (бабушки и дедушки, тети и дяди) и третьей степени родства (двоюродные братья и сестры). Риск ИБС повышается по мере увеличения количества больных ИБС в семье и при более раннем возрасте манифестации ИБС у родственников.

16.2. Фенотипы

Фенотип (от греческого слова phainotip – являю, обнаруживаю) – совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития. Фенотип формируется на основе генотипа, опосредованного рядом внешнесредовых факторов. Вклад генетических факторов достаточно сильный, степень их влияния оценивается с помощью “наследуемости”. Так, уровень апопротеинов и липидов на 40–60 % зависит от генетических характеристик [230], а уровень липопротеина (а) (Лп (а)) – на 90 % (т. е. ОЖ практически не влияет на уровень его уровень) [231]. В соответствии с последним консенсусным документом [232], у пациентов с умеренным и высоким риском ССЗ рекомендуется скрининговое определение Лп (а). Эксперты проанализировали целый ряд публикаций, основанных как на эпидемиологических, так и на генетических данных, что позволило сделать вывод о независимой роли Лп (а) как ФР ССЗ (его влияние по силе сопоставимо с эффектом от курения), а полиморфизм его гена является мощным генетическим ФР [233]. В настоящее время также получены данные, свидетельствующие о умеренной и высокой значимости “наследуемости” таких маркеров как интерлейкин-6, фосфолипаза А2, внутриклеточная молекула адгезии [234, 235]

16.3. Генотипы

В настоящее время наиболее широко распространена система взглядов на развитие ИБС как мультифакториального заболевания, обусловленного сложным взаимодействием различных генетических факторов и факторов окружающей среды. Длительный латентный период, сроки клинической манифестации, течение и прогноз такого заболевания во многом зависит как от средовых, так и от генетических факторов. Сложный механизм формирования клинического фенотипа заболевания обусловлен большим количеством генов, вовлеченных в патогенез. Из 40000 генов, представленных в геноме человека, более половины уникальных генов (>25000) экспрессируется в сердечно-сосудистой системе [236]. Исходя из современных представлений о патофизиологических механизмах ИБС, выделена группа генов, нарушения структуры и функционирования которых может вносить вклад в патогенез ИБС. Гены, детерминирующие физиологический признак и вследствие полиморфизма которых может возрасти риск заболевания, называют генами-кандидатами. Это гены ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС), ионных каналов, эндотелинов, каллекреинкининового пути, аполипопротеинов и ферментов метаболизма липидов и углеводов, молекул адгезии, факторов роста и гормонов, тромбоксанов, простагландинов и др.

В настоящее время широкое распространение получил ассоциативный метод исследования, основанный на формировании достаточно больших групп “случай” и “контроль” и сравнении распределения частоты аллельных вариантов полиморфных локусов у лиц с разными фенотипами.

Одним из наиболее изученных генов-кандидатов ИБС является ген ангиотензинпревращающего фермента (АПФ). В настоящее время описано более 10 полиморфных вариантов гена АПФ [237]. I/D полиморфизм стал использоваться как маркерный для изучения роли гена АПФ в детерминации риска мультифакториальных заболеваний. Отличительной чертой АПФ является то, что он играет ключевую роль в огромном количестве физиологических и патологических реакций, происходящих в организме человека. Установлены ассоциации полиморфизма гена АПФ с развитием гипертрофии миокарда при физических тренировках [237], рестенозированием после стентирования [238], с ремоделированием миокарда после ИМ [239], выживаемостью больных с застойной СН [240], с развитием диабетической нефропатии и ретинопатии [241] и с риском развития ИБС у курильщиков [242].

Списки потенциальных генов заболевания могут включать десятки и сотни наименований. Сложность проблемы состоит в отборе наиболее значимых, “главных” генов заболевания, но в настоящее время эта область очень интенсивно исследуется.

16.4. Наследственные синдромы

Существует ряд редко встречающихся тяжелых наследственных дислипидемий, ассоциированных с повышенным риском ИБС. Для выработки оптимальной диагностической и терапевтической стратегии необходима комплексная оценка фенотипических и генетических факторов.

Семейная гиперхолестеринемия – заболевание с аутосомно-доминантным типом наследования, обусловленное дефектом гена рецептора ХС-ЛНП [243]. Всего в мире описано более 700 мутаций этого гена, однако в пределах одной страны встречается значительно меньшее их количество [244, 245]. Заболевание диагностируется у 5–10 % лиц с ранней ИБС (до 55 лет) [246]. Поскольку диагностические уровни ХС у пациентов с семейной и несемейной гиперхолестеринемиями перекрещиваются, предполагается, что генетическое тестирование может играть важную диагностическую роль. В виду высокого риска ранней ИБС при выявлении семейной гиперхолестеринемии пациентам, начиная с молодого возраста, должна быть назначена агрессивная терапия статинами и рекомендованы меры по изменению ОЖ. Целесообразно выполнение каскадных генетических тестов у родственников.

Семейная комбинированная гиперлипидемия – это заболевание, имеющее полигенной характер наследования и встречающееся чаще, чем семейная гиперхолестеринемия [247]. В настоящее время нет убедительных данных в пользу каскадного генетического тестирования для выявления членов семьи с данной патологией. Пациентам с семейной комбинированной гиперлипидемией показаны ХС-снижающая терапия и коррекция ОЖ.

16.5. Фармакогенетика

В настоящее время получено недостаточно данных о перспективах использования знаний о генетических особенностях индивидуумов и применении лекарственных препаратов или профилактики их серьезных побочных эффектов. Наиболее значимые результаты были получены при изучении пациентов с низким ответом при приеме правастатина [250]. У лиц, несущих определенный гаплотип гена HMG CoA редуктазы (7 % населения), при приеме правастатина отмечается меньшее снижение уровня ХС (на 14 % против 19 %). Однако, эффект достигался простым повышением дозы статина, что, в целом, и не имело выраженного клинического значения. В настоящее время, самым ярким примером, позволяющим избегать тяжелых побочных эффектов лекарственных препаратов, является определение генотипа цитохрома CYP2C9 при назначении варфарина. Гетерозиготам по данному локусу (>20 % населения) для поддержания оптимального антикоагуляционного эффекта требуется меньшая доза варфарина, а у гомозигот (встречаются довольно редко) обычная доза варфарина может вызвать серьезное кровотечение [251]. В настоящее время активно изучаются генетические особенности пациентов при приеме клопидогреля.

Влияние фенотипа на активность генов. Аллельные детерминанты антител

Влияние фенотипа на тяжелые цепи антител. Ограничение V-генов

Использование флуоресцирующих антител показало, что часто на отдельных В-клетках обнаруживаются лишь иммуноглобулины одного класса и подкласса. Однако как те же самые, так и другие исследователи при помощи сходных методов выявляли присутствие на поверхности одной клетки иммуноглобулинов (например, u и у или u и б), контролируемых разными Сн-генами. Значительная часть лимфоцитов переферической крови людей синтезирует одновременно IgM- и IgD-рецепторы (Rowe е. а., 1973).

В лимфатических органах наряду с клетками, синтезирующими лишь один иммуноглобулин, всегда присутствует немного клеток, каждая из которых синтезирует продукты двух или даже трех Сн-генов.

Синтез одной клеткой продуктов различных Сн-генов наблюдался при изучении секреции антител одиночными клетками. Оказалось, что наряду с клетками, секретирующими антитела только IgM или только IgD, существуют и клетки (1,5% от всех антителообразующих), которые одновременно секретируют оба эти антитела (Nossal е. а., 1971).
Антитела IgG и IgM синтезировали одновременно 16% клонов АОК, образовавшихся в микрокультурах селезонок мыши.

Изучение синтеза иммуноглобулинов отдельными линиями нормальных и опухолевых В-клеток показало, что наряду с линиями, синтезирующими один Сн-продукт, существуют линии, синтезирующие продукты двух и даже трех Сн-генов (Tanigaki, 1966). Хотя приведенные факты указывают на возможность синтеза В-клеткой продуктов нескольких Сн-генов, на определенной стадии дифференцировки отдельные В-клетки обычно синтезируют лишь один из этих продуктов.

Многими авторами показано, что в процессе дифференцировки клона В-клеток они переключаются с синтеза одного Сн-продукта на синтез другого (Preud'homme, Clauvel, 1975). По-видимому, первым иммуноглобулином, который начинает синтезироваться В-клетками является тяжелая цепь, входящая в IgM, IgD. Затем появляются клетки, синтезирующие как эту цепь (сигма), так и цепь, входящую в состав IgM (мю-цепь), и, наконец, клетки, синтезирующие все остальные варианты иммуноглобулинов.

Обнаружение антигенных детерминант, локализованных в V-областях полипептидных цепей (идиотипические детерминанты), сильно расширило возможность изучения экспресии V-генов. Использование антител против идиотипическпх детерминантов, позволяющих идентифицировать V-области, в ряде случаев показало, что тяжелые цепи, синтезированные одной клеткой, могут различаться по С-области (например, быть гамма-и мю-цепями), но быть идентичными по V-области.

Так, на многих лимфоцитах присутствуют одновременно продукты С- и Сu-генов. Однако оба эти продукта идентичны по идиотипической специфичности, т. е. идентичны по V-области (Fu е. а., 1975).

Образование антифосфорилхолиновых антител, относящихся к разным классам (IgA, IgM и IgGl), но идентичных по идиотипу, было показано у мышей (Gearhart е. а., 1975).

Особо убедительны опыты, в которых экспрессия как аллельных, так и неаллельных V-генов изучалась генетическими методами. В результате этих исследований было выявлено наличие VH-генa, контролирующего у мышей C57BL/6 определенный идиотип (VHHO), обнаруживаемый в антителах против 4-окси-З-нитро-фенилуксусной кислоты (НФ). Этот ген отсутствует у мышей СВА. Если гибриды этих двух линий (C57BL/6xCBA)F иммунизировать НФ, то отдельные особи образуют либо антитела, несущие изучаемый идиотип (92% особей), либо антитела, лишенные его (8% особей). Лишь очень немногие мыши синтезировали антитела, несущие продукт обоих аллельных VH-генов (Julin е. а., 1976).

Еще более четко наличие жесткого фенотипического ограничения было доказано у кроликов. Генетический анализ показал, что у этих животных существует по меньшей мере три локуса (а, х, у), контролирующих основную структуру вариабельной области тяжелых цепей. У кроликов, гомозиготных по двум неаллельным генам (а1 и у33), иммунофлуоресцентным методом было изучено более 30 000 В-лимфоцитов. Ни на одном из них не удалось выявить одновременного присутствия продуктов обоих этих V-генов.

Еще больше различаются между собой V-области, среди которых вообще не удается обнаружить двух идентичных. Однако наличие сходных участков позволило объединить различные V-области в подгруппы, внутри каждой из которых сходство строения превышает 80%. У человека описано пять таких подгрупп, связанных с легкими цепями (VxI—VxV), три субгруппы, связанные с легкими цепями х (VJ—VXIII) и четыре подгруппы, связанные с тяжелыми цепями (VHI—VHIV). Сочетанием этих V- и С-областей у людей образуется 10 вариантов легких цепей А,, три варианта легких цепей х и 40 вариантов тяжелых цепей.

При сборке молекул иммуноглобулинов 13 вариантов легких цепей и 40 вариантов тяжелых цепей соединяются в различных сочетаниях, образуя в организме человека более 500 вариантов молекул иммуноглобулинов. На самом деле число присутствующих в крови человека молекул иммуноглобулинов значительно больше. Во-первых, большинство полипептидных цепей присутствует в виде двух вариантов (аллотипов), каждый из которых контролируется одним из аллельных генов. Во-вторых, на все это накладывается гетерогенность, связанная с наличием у отдельных молекул активности антитела. Активность антитела данной специфичности может быть связана с молекулами, различающимися не только по константным областям, но даже и по строению вариабельной области. И, наоборот, молекулы, относящиеся к одному варианту, как по константной области, так и по подгруппе вариабельной области могут различаться между собой по специфичности.

Следовательно, в организме человека и животных одновременно синтезируются сотни вариантов молекул иммуноглобулинов и антител. Впервые Бернет (Burnet, 1957) высказал весьма плодотворную идею о том, что, хотя в организме животного или человека синтезируется одновременно много различающихся по специфичности антител, в одной клетке (клоне клеток) синтезируется лишь антитело одной специфичности. Логическим развитием этой идеи, связанной с появлением данных о существовании многих вариантов иммуноглобулинов и большого набора генов, контролирующих их строение, явились представления о фенотипическом ограничении активности основной массы этих генов, в результате чего одна клетка (клон клеток) синтезирует лишь один вариант молекул иммуноглобулинов (Бернет, 1971).

В настоящий момент накопился огромный материал, подтверждающий правильность этой точки зрения во многих случаях. Вместе с тем появились и данные, не позволяющие свести наблюдаемые факты к упрощенной формуле: один вариант иммуноглобулина — один клон клеток.

В крови людей и животных, гетерозиготных в отношении генов, контролирующих строение иммуноглобулинов, обнаруживается продукт обоих аллельных генов. Аллельные детерминанты могут быть выявлены специфическими антисыворотками. Вопрос о том, сохраняют ли активность в каждой из лимфатических клеток оба аллельных гена или только один из них, изучался многими исследователями.

Прежде всего были сделаны попытки выявить наличие продуктов аллельных генов на поверхности лимфоцитов, используя для этого иммунофлуоресцентный метод. Хотя первые опыты, выполненные этим методом, выявили на поверхности лимфоцитов продукт обоих аллельных генов (Colberg, Dray, 1964), последующие опыты, проведенные с большими предосторожностями, привели к обратному выводу.

Группа крови человека и проблемы при ее определении

Группа крови — это генетически наследуемые признаки, не меняются в течение жизни в естественных условиях и описание индивидуальных антигенных характеристик эритроцитов, которые определяют с помощью методов идентификации специфических групп углеводов и белков, помещенных в мембраны эритроцитов человека или животного. Группа крови также характеризует системы эритроцитарных антигенов, или агглютиногенов (веществ, которые организм человека рассматривает как чужеродные, потенциально опасные, против которых начинает производить собственные антитела, см. агглютиноген), которые контролируются определенными локусами (конкретный участок в хромосоме), содержащие различное количество аллельных (варианты последовательности нуклеотидов ДНК в локусе) генов, таких, например., как A, B и 0 системе AB0. Наличие у людей разных Группа крови обусловлена генетическими факторами, которые содержатся в длинном плече 9-й хромосомы.

К началу 20-го века никто и не подозревал, что кровь может быть разной. Переворот в этой области знаний сделал австрийский врач Карл Ландштейнер, который обнаружил и исследовал три антигены А, В и С. В 1901 году он поставил необычный эксперимент: он принимал сыворотки крови одних людей и смешивал с эритроцитами других, а именно взяв кровь себе и пяти своих сотрудников, отделив сыворотку от эритроцитов с помощью центрифуги и смешал отдельные образцы эритроцитов с сывороткой крови разных лиц и собственной. Некоторые сыворотки склеивали эритроциты, а некоторые — нет. И в зависимости от наличия или отсутствия этой реакции (агглютинации) были обнаружены группы крови.

В совместной работе с Л. Янским по наличию или отсутствию агглютинации Ландштейнер разделил все образцы крови на три группы: А, В и 0. Два года спустя ученики Ландштейнера, А. Штурли и А. Декастелло, открыли четвертую группу крови — АВ. Общепринятым является буквенно-цифровое обозначение Группы крови: первая — 0 (I), вторая группа — А (II), третья группа — В (iii), четвертая группа — АВ (IV). В среднеевропейской популяции по системе AB0 около 43 % людей имеют первую группу крови, 42 % — вторую, 11 % — третьего и около 4 % — четвертую. Группа крови по системе АВ0 отличают по наличию антигенов (агглютиногенов) на эритроцитах и антител (агглютининов) в сыворотке крови (табл. 1).

Эритроцит может обладать только антигеном А (II группа крови), только антигеном В (III группы крови) или и А, и В одновременно (IV группа крови). Если же на поверхности эритроцитов нет ни одного из этих антигенов, значит, он относится к клеткам I (0) группы крови.

Кровь всегда готова к тому, что у нее могут попасть посторонние эритроциты. Если у человека есть антиген А (II группа крови), то в плазме обязательно присутствуют антитела бета. Как только в организм попадает эритроцит, что несет на себе антиген В, антитела тут же прилепятся чужака, как метка. Это передаст иммунной системе сигнал об опасности. У обладателей антигена В (III группы крови) функцию антитела играют альфа распознают эритроциты с А-антигеном.

Основные факторы, обусловливающие групповую принадлежность крови по системе АВ0

Читайте также: