Иммунитет и иммуногенетика человека

Иммунитет — это способность человека распознавать «я» молекулы, которые составляют его собственное тело, и отличать их от таких «я» молекул, которые обнаружены у инфекционных микроорганизмов и токсинов.

Этот процесс имеет заметный генетический компонент. Знание генетической и молекулярной основы иммунной системы млекопитающих расширилось параллельно с бурными достижениями в области соматических клеток и молекулярной генетики.

Компоненты иммунной системы

Существует два основных компонента иммунной системы, оба происходящие из одного и того же предшественника «стволовых» клеток. Компонент Бурса обеспечивает В-лимфоциты, класс белых клеток крови, которые при соответствующей стимуляции дифференцируются в плазматические клетки. Эти последние клетки продуцируют циркулирующие растворимые белки, называемые антителами или иммуноглобулинами.

Антитела вырабатываются в ответ на вещества, называемые антигенами, большинство из которых являются чужеродными белками или полисахаридами. Молекула антитела может распознавать определенный антиген, соединяться с ним и инициировать его разрушение. Этот так называемый гуморальный иммунитет достигается посредством сложной серии взаимодействий с другими молекулами и клетками. Некоторые из этих взаимодействий опосредованы другой группой лимфоцитов, Т-лимфоцитами, которые происходят из вилочковой железы.

Как только В-лимфоцит подвергается воздействию определенного антигена, он «запоминает» контакт, так что в будущем воздействие вызывает ускоренную и усиленную иммунную реакцию. Это проявление так называемой иммунологической памяти.

Тимусный компонент

Тимусный компонент иммунной системы сосредотачивается на Т-лимфоцитах, происходящих из тимуса. В дополнение к регулированию В-клеток при выработке гуморального иммунитета, Т-клетки также непосредственно атакуют клетки, которые демонстрируют чужеродные антигены.

Изображение Тимусный компонентЭтот процесс, называемый клеточным иммунитетом, имеет большое значение для защиты организма от различных вирусов, а также раковых клеток. Клеточный иммунитет также является основной причиной отказа от трансплантации органов. Т-лимфоциты обеспечивают сложную сеть, состоящую из ряда клеток-помощников (которые являются антиген-специфичными), клеток-усилителей, клеток-супрессоров и цитотоксических (киллеров) клеток, которые важны для иммунной регуляции.

Генетика образования антител

Одна из центральных проблем в понимании генетики иммунной системы заключается в объяснении генетической регуляции выработки антител.

Иммунобиологи продемонстрировали, что система может продуцировать более миллиона специфических антител, каждое из которых соответствует определенному антигену. Было бы трудно предположить, что каждое антитело кодируется отдельным геном; такое расположение потребовало бы непропорциональной доли всего человеческого генома.

Анализ рекомбинантной ДНК выявил механизмы, с помощью которых ограниченное количество генов иммуноглобулина может кодировать это огромное количество антител.

Каждая молекула антитела состоит из нескольких различных полипептидных цепей — легких цепей (L) и более длинных тяжелых цепей (H). Последние определяют, к какому из пяти различных классов (IgM, IgG, IgA, IgD или IgE) принадлежит иммуноглобулин. Обе цепи L и H уникальны среди белков тем, что содержат постоянные и переменные части.

Константные части имеют относительно идентичные аминокислотные последовательности в любом данном антителе. Вариабельные части, с другой стороны, имеют разные аминокислотные последовательности в каждой молекуле антитела. Именно вариабельные части определяют специфичность антитела.

Рекомбинантная ДНК

Исследования рекомбинантной ДНК генов иммуноглобулина у мышей показали, что гены легкой цепи кодируются в четырех отдельных частях ДНК зародышевой линии: лидерный сегмент (L), вариабельный сегмент (V), соединительный сегмент (J) и постоянный сегмент (С). Эти сегменты широко разделены в ДНК эмбриональной клетки, но в зрелых В-лимфоцитах они находятся в относительной близости (хотя и разделены интронами).

Изображение Генетика образования антителУ мыши имеется более 200 генов вариабельной области легкой цепи, только один из которых будет включен в проксимальную последовательность, которая кодирует продукцию антител в данном В-лимфоците. Эта система значительно расширяет разнообразие антител, так как сегменты V и J перестраиваются и случайным образом сортируются в каждой клетке-предшественнике В-лимфоцитов.

Механизмы, с помощью которых происходит эта перестройка ДНК, не ясны, но транспозоны, несомненно, участвуют. Подобные комбинаторные процессы происходят в генах, которые кодируют тяжелые цепи; кроме того, как гены легкой, так и тяжелой цепи могут подвергаться соматическим мутациям для создания новых кодирующих антител последовательностей.

Общий эффект этих комбинаторных и мутационных процессов позволяет кодировать миллионы специфических молекул антител из ограниченного числа генов. Следует подчеркнуть, что каждый B-лимфоцит может продуцировать только одно антитело. Это популяция В-лимфоцитов в целом, которая продуцирует огромное количество антител у людей и других млекопитающих.

Плазменно-клеточные опухоли (миеломы) позволили изучить отдельные антитела, поскольку эти опухоли, которые являются потомками одной плазматической клетки, продуцируют одно антитело в изобилии. Другим способом получения больших количеств специфического антитела является слияние В-лимфоцита с быстро растущей раковой клеткой.

Полученная гибридная клетка, известная как гибридома, быстро размножается в культуре. Поскольку антитела, полученные из гибридом, продуцируются клонами, полученными из одного лимфоцита, их называют моноклональными антителами.

Генетика клеточного иммунитета

Как уже было сказано, клеточный иммунитет опосредуется Т-лимфоцитами, которые могут распознавать инфицированные клетки организма, раковые клетки и клетки чужеродного трансплантата.

Изображение Генетика клеточного иммунитетаКонтроль клеточных иммунных реакций обеспечивается связанной группой генов, известной как главный комплекс гистосовместимости (MHC). Эти гены кодируют основные антигены гистосовместимости, которые находятся на поверхности почти всех ядросоматических клеток. Основные антигены гистосовместимости были впервые обнаружены на лейкоцитах и поэтому обычно называются антигенами HLA (лейкоцитарной группы человека).

Читайте также:

Жмите кнопку «Поделиться» в соцсетях, чтобы не потерять информацию

Комментарии
Загрузка...

Здравствуйте! Мы используем куки для наилучшего представления нашего сайта. Вы видите это сообщение во исполнение нами Федерального закона от 27.07.2006 N 152-ФЗ "О персональных данных". Закрыть Читать далее