Клеточный иммунный ответ

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, или нв-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-2D^b 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 к нв-це-пям мышиных ТкР. Таким способом были идентифицированы и подсчитаны Т-клетки, несущие ТкР с данной нв-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-клеток нв173⁺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-l^a и некоторые МНС-молекулы класса II, делетируются Т-клетки нв6⁺ и нв8.1⁺. 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 определенные нв-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 и в-цепями ТкР. Примером экзогенного суперантигена может служить стафилококковый энтеротоксин В. Pea-

гирующие на этот антиген Т-клетки мышей имеют ТкР, содержащий нв3- 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 М MTV, и мыши каждой линии имеют в геноме лишь некоторые из них. Эти эндогенные суперантигены, экспрессированные в тимусе, вызывают делецию Т-клеток, несущих ТкР с цепью нв3, нв6 или нв8.1. 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 Trichinella spiralis определяется 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 Trichinella spiralis. При заражении Trichinella spiralis мышей 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 Leishmania donovani

Субрайон 1-Е влияет также на чувствительность мышей к Leishmania donovani. 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 Plasmodium falciparum

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 Plasmodium falciparum. 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

Инсулин-зависимый сахарный диабет – аутоиммунное заболевание, при котором в-клет-ки поджелудочной железы разрушаются клетками иммунной системы, – ассоциирован с антигенами HLA-DR3 и HLA-DR4. Наибольший риск развития заболевания существует в случае гете-розиготности HLA-DR3/DR4. В действительности ИЗСД ассоциирован с генами DQ, хотя вследствие неравновесия по сцеплению первоначально была описана ассоциация с DR. С помощью молекулярно-генетических методов эту ассоциацию удалось изучить более детально, и оказалось, что у европеоидов заболевание первично ассоциировано с геном DQB 1*0302. Ревматоидный артрит в разных этнических группах ассоциирован главным образом с HLA-DR4 или HLA-DR1 и лишь в небольшом числе случаев с HLA-DQ. Механизмы, лежащие в основе повышенной чувствительности к указанным заболеваниям, пока неясны. Одной из возможных причин ее связи с гаплотипом может быть различие в репер-туарах генов класса II, возникающее как результат положительной и отрицательной селекции. Не исключено также, что вызывающие иммунный ответ эпитопы на поверхности бактерий или вирусов связываются преимущественно с теми или иными молекулами МНС. Подтверждением этой гипотезы могут служить данные, полученные при анализе аминокислотных последовательностей, образующих пептидсвязывающие полости молекул HLA-DR4 и HLA-DR1: ассоциированные с чувствительностью или резистентностью субтипы HLA-DR содержат различно заряженные аминокислотные остатки.

Ассоциации с МНС-областью

Другим примером неравновесия по сцеплению служит ассоциация аутоиммунного процесса у мышей F1 с гаплотипом H-2^Z родительской линии NZW. Четко установлено, что заболевание ассоциировано не с самими МНС-генами, а с геном ФНОа, тесно сцепленным с МНС. Аллель ФНОа у мышей линии NZW детерминирует низкий уровень продукции ФНОа. Если концентрация цитокина возрастает, животные приобретают устойчивость к волчаночному нефриту.

Ассоциации с генами, регулирующими процессинг антигенов

Недавно были идентифицированы и другие сцепленные с МНС гены, способные влиять на иммунный ответ. Эти гены имеют отношение к протеолитическому расщеплению антигенов с образованием антигенных фрагментов и к их транспорту. Данные гены отличаются полиморфизмом, имеющим функциональное значение. Так, например, у крысы различные аллельные формы локуса cim определяют эффективность образования комплексов молекул МНС класса I с пептидами, а она в свою очередь влияет на возможность распознавания МНС-молекул этого класса как аллоантигенов. Таким образом, возможно, что установленные ассоциации некоторых заболеваний с МНС обусловлены генами подобного типа, регулирующими протеолиз антигенов и транспорт антигенных пептидов к молекулам МНС, которые презентируют их клеткам иммунной системы.

Многие не-МНС-гены также модулируют иммунные ответы

Иммунный ответ регулируют также некоторые гены, расположенные вне области МНС. Однако в целом эти гены отличаются меньшим полиморфизмом по сравнению с МНС, в связи с чем их вклад в определение чувствительности к заболеваниям не столь велик, как генов МНС. Тем не менее не-МНС-гены могут играть определенную роль при аутоиммунных болезнях, аллергии и

• повышение экспрессии МНС-антигенов класса II.

Недавно проведенные исследования позволили идентифицировать ген Nramp, потенциально способный функционировать в качестве гена Beg у мыши. Поскольку Nramp кодирует мембранный белок, гомологичный известным транспортным белкам, было высказано предположение, что его экспрессия может влиять на транспорт NO2 в фаголизосомы и тем самым на уничтожение внутриклеточных микроорганизмов. Однако пока экспериментально не доказано, что этот ген кодирует продукт Beg, данное предположение остается чисто гипотетическим.

Путем направленного отбора получены две линии мышей Biozzi, различающиеся уровнем реактивности после иммунизации чужеродными эритроцитами. Одним из факторов, определяющих неодинаковую способность мышей этих линий отвечать на эритроцитарные антигены, служат генетически детерминированные различия в активности макрофагов. Иммунные реакции на паразитарные инвазии у мышей высоко- и низкоотвечающих линий также существенно различаются, и эти различия не обязательно коррелируют с количеством продуцируемых антител к эритроцитам барана.

Эозинофилы играют важную роль в реакции организма на паразитарные инвазии. Установлено, что степень эозинофилии, развивающейся при инвазии, генетически детерминирована, и у мы-

шей разных линий этот показатель значительно варьирует. Подобное же явление наблюдается у морской свинки и овны: найдена выраженная корреляция между резистентностью к инвазии, вызываемой нематодами, и интенсивностью эо-зинофилии.

Не сцепленные с МНС гены влияют на развитие аутоиммунных заболеваний

Крупным успехом в изучении генетических основ аутоиммунной патологии стало проведенное недавно картирование локусов, регулирующих предрасположенность к инсулин-зависимому сахарному диабету. Работа была проведена в основном на мышах линии NOD, у которых спонтанно развивается аутоиммунное заболевание, сходное с ИЗСД человека. У этих мышей картированы по меньшей мере 15 генетических локусов, и только один из них оказался сцепленным с МНС в хромосоме 17. Предполагается, что этот ген непосредственно кодирует молекулы МНС класса П. Другие гены картированы в разных хромосомах, однако их природа и роль в резистентности или предрасположенности к заболеванию пока неизвестны.

У мышей, несущих встроенный ген Ipr, возникает лимфопролиферативное заболевание с характерными клиническими признаками. Животные продуцируют антитела против ДНК и ревматоидный фактор; у них образуются циркулирующие иммунные комплексы и развивается гломеруло-нефрит. Наблюдается также лимфаденопатия с экспансией Т-клеток CD4~CD8~ на периферии. Эти Т-клетки не являются моноклональными, но имеют различную структуру ТкР. Первоначально для объяснения причин этого синдрома было высказано предположение о дефекте отрицательной селекции, однако трудно было представить, каким образом ген, подобный Ipr, может опосредовать такой эффект. Позднее выяснилось, что у мышей, несуших ген Ipr, имеется дефект молекулы CD95, или Fas, ген которой расположен в хромосоме 19. Fas представляет собой трансмембранную молекулу, принадлежащую к суперсемейству рецепторов ФНО; взаимодействуя со своим лигандом CD95L, или FasL, она индуцирует запрограммированную клеточную гибель – апоптоз. Молекула CD95L входит в семейство факторов некроза опухолей и роста нервов. Дефект Fas-антигена, возникающий вследствие мутации Ipr, приводит к отсутствию апоптоза. Однако этот дефект, по-видимому, не затрагивает процесс отрицательной селекции и формирование нормального репертуара зрелых моноположительных Т-клеток в тимусе. Очевидно, Fas служит лишь одним из лигандов, опосредующих апоптоз. В настоящее время предполагается, что этот дефект ведет к экспансии дважды отрицательных Т-клеток на периферии и ускорению аутоиммунного синдрома. Нарушение апоптоза происходит также у В-клеток, приводя к накоплению периферических аутореактивных В-лимфоцитов.

В других исследованиях было установлено, что ген gld, присутствие которого обусловливает возникновение аутоиммунного заболевания, сходного с наблюдаемым у мышей Ipr/lpr, кодирует дефектный FasL. Таким образом, у мышей gld/gld, т.е. не экспрессирующих функциональный лиганд, также наблюдается недостаточность апоптоза периферических В- и Т-клеток .

Список литературы

 

1. Битюков И. П., Лысов В. Ф., Сафонов Н. А. Практикум по физиологии сельскохозяйственных животных. — М.: Агропромиздат, 2002.— 256 с
2. Васильев А. П., Зеленевский Н. В., Логинова Л. К. Анатомия и физиология животных. – М.: Академия, 2005. – 464 с.
3. Георгиевский В. И. Физиология сельскохозяйственных животных.— М.: Агропромиздат, 2004. — 511 с.
4. Ипполитова Т.В. Этология животных. – М.: МГАВМиБ им. К.С. Скрябина,2000.-32с
5. Коган А.Б., Косицкий Г.И . Физиология человека и животных..и др. , 2004. - 648 с.
6. Лысов В.Ф., Максимов В.И. Основы физиологии и этологии животных. – М.: КолосС, 2004. – 248 с
7. Мак-Фарленд Д. Поведение животных: Психобиология, этология и эволюция; Пер. с англ. — М.: Мир, 2001. — 520 с.
8. Нормальная физиология / Под ред. Э.Г.Улумбекова. – М.: Издательство: ГЭОТАР – МЕД, 2006. - 687с
9. Физиология животных и этология / В.Г. Скопичев и др. – М.: КолосС, 2005. – 720 с.
10. Физиология сельскохозяйственных животных / А. Н. Голиков, и др.; Под. ред. А. Н. Голикова. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 2001. — 432 с.
11. Физиология сельскохозяйственных животных / Под ред. Н.А. Шманенкова. – Л.: Наука, 2008. -744 с.
12. Физиология сельскохозяйственных животных. / А.П. Костин, Ф.А. Мещеряков, А.А. Сысоев.  – М.: Колос, 2003. – 479 с.
13. Физиология сельскохозяйственных животных. / Под ред. А.Н. Голикова, Г.В. Паршутина. – М.: Колос, 2001. – 480 с.