Донсков С.И., Мороков В.А. Группы крови человека. Руководство по иммуносерологии

Антиген Xg a обнаружен у представителей всех исследованных популяций. Наибольшая частота гена Xg a констатирована у аборигенов Новой Гвинеи и Австралии, жителей о. Сардинии и бразильцев (табл. 14.3).

701

Свойства

Антиген Xg a не вполне развит к моменту рождения. Его экспрессия на эритроцитах новорожденных ниже, чем на эритроцитах взрослых (Mayr [65], Toivanen, Hirvonen [94]). Вещество Xg a формируется в относительно поздние сроки внутриутробного развития. Из 54 плодов от 6 до 20 недель развития только 19 были Xg(a + ), что существенно ниже частоты встречаемости этого антигена в популяции (Toivanen, Hirvonen [93]). Антиген Xg(a + ) появляется у плодов начиная с 12 недель развития. У 5–10 % мальчиков Xg(a + ) при рождении указанный антиген не удается выявить серологическими методами (Szabo и соавт. [90]). По мере взросления организма выраженность его на эритроцитах возрас-

тает (Campana и соавт. [15]).

Впроцессе эритропоэза in vitro антиген Xg a появлялся на клетках после гликофорина А и протеина полосы 3, но раньше Rh-протеина (Daniels, Green [20]).

Антиген Xg a не является сильным иммуногеном. На эритроцитах гетерозиготных мужчин и гомозиготных женщин он выражен одинаково. У женщин, гетерозиготных по гену Xg a, экспрессия антигена может быть снижена. До 10 % гетерозиготных женщин имеют слабовыраженный антиген Xg a (Race, Sanger [73]). Слабые варианты Xg a среди мужчин редки.

Количество антигенных участков Xg a на эритроците, по данным разных ав-

торов, варьирует от 159 (Foucher и соавт. [36]) до 9000 (Szabo и соавт. [90]).

В1974 г. Fellous и соавт. [34] обнаружили антиген Xg a на фибробластах

игибридомных клетках человек – мышь. Антиген выявлялся одновременно с другими продуктами Х-ассоциированных локусов. Тем самым было еще раз подтверждено, что антиген Xg a контролируется геном, расположенным на Х-хромосоме. При инактивации Х-хромосомы антиген Xg a на клетках человека не выявлялся (Hsu и соавт. [54]).

Антиген Xg a разрушается бромелином, фицином, папаином, проназой, трипсином и химотрипсином (Habibi и соавт. [49], Herron, Smith [53]), однако устойчив к воздействию сиалидазой.

Молекулярная основа

Herron и Smith [53] посредством иммунопреципитации субстрата антителами анти-Xg a установили, что антигенные эпитопы Xg a эритроцитарной мембраны относятся к сиалогликопротеинам. Установлена мол. масса вещества (22,5 –28 кДа). Обработка эритроцитов сиалидазой приводила к уменьшению мол. массы. Гликопротеин, определяющий специфичность Xg, тесно связан с белком CD99 (Petty, Tippett [71], Fouchet и соавт. [37]).

КодируемыйгеномXG протеинсостоитиз180аминокислот.Экстрацеллюлярный N-терминальный домен включает 142 аминокислоты, содержит 16 участков О-гликозилирования,нонеимеетучастковN-гликозилирования.ОстальнаячастьXg- протеина представлена трансмембранным и цитоплазматическим С-терминальным доменами(рис.14.1)(Ellisисоавт.[32]).

702

Рис. 14.1. Строение гликопротеинов Xg a и CD99.

Последовательность аминокислот Xg- и CD99-гликопротеинов расшифрова-

на (рис. 14.2 и 14.3).

Рис. 14.2. Аминокислотная последовательность Xg-гликопротеина.

Рис. 14.3. Аминокислотная последовательность CD99-гликопротеина.

Транскрипты гена XG, помимо эритроидных клеток и фибробластов, выявлены в скелетных мышцах, сердце, плаценте, клетках предстательной и щитовидной желез, позвоночнике и трахее (Fouchet и соавт. [37]). Некоторое количество транскриптов XG обнаружено в легких, почках, яичке, а также в тканях плода и

703

некоторых перевиваемых лимфоидных клеточных линиях (Fouchet и соавт. [37], Ellis и соавт. [31]).

Связь с антигеном CD99

В 1979 г. Levy и соавт. [60] путем иммунизации мышей лейкемическими Т-клетками человека получили моноклональные антитела анти-CD99, которые, как показали Goodfellow и Tippett [48], реагировали с антигеном Xg.

Антиген CD99, открываемый этими антителам, присутствовал практически во всех тканях человека (Goodfellow [41]), однако в отличие от других клеток эритроциты экспрессировали его в разных количествах. С помощью радиоиммунного антиглобулинового метода и проточной цитофлюориметрии выделены два типа людей: с высокой (high) и низкой (low) экспрессией антигена CD99 на эритроцитах (Goodfellow, Tippett [48], Foucher и соавт. [36]).

Установлено, что высокая экспрессия CD99 характерна для эритроцитов

Xg(a + ). У женщин Xg(a −) экспрессия CD99 низкая. У 68 % мужчин Xg(a −) вы-

явлена высокая экспрессия CD99, в 32 % – низкая.

На основании полученных данных Goodfellow и соавт. [45, 48], Tippett и соавт. [92] высказали предположение о существовании на Y-хромосоме локуса YG, который контролирует уровень экспрессии антигена CD99. По мнению авторов, ген YG представлен двумя аллелями: Yg a и Yg. Лица с высокой экспрессией CD99 имеют ген Xg a и Yg a, в то время как у людей со слабовыраженным антигеном CD99 присутствуют аллели Xg a и Yg. Далее указанные авторы усовершенствовали предложенную модель, предположив существование гена XGR, регулирующего одновременно экспрессию антигенов CD99 и Xg а и присутствующего как наY-, так и на Х-хромосоме.

Uchikawa и соавт. [95] нашли у 2 японских доноров антитела анти-CD99, подобные описанным выше, но несколько отличающиеся от них. Эти антитела реагировали с антигеном Xg а, получившим обозначение XG2.

Вещество CD99, так же как Xg a, относится к сиалогликопротеинам. Равным образом CD99 разрушается папаином, проназой, трипсином и химотрип-

сином (Goodfellow [41], Latron и соавт. [59], Daniels, Tippett [21]). Антиген

CD99 в основном устойчив к действию сиалидазы, однако некоторые образцы анти-CD99-подобных антител не реагировали с эритроцитами, обрабо-

танными сиалидазой (Goodfellow [41], Latron и соавт. [59], Daniels, Tippett [21]). Иммуноблоттинг с эритроцитами, лимфоцитами, различными клеточными линиями человека, гибридными клетками человек – мышь показал, что антиген CD99 ассоциирован с гликопротеином, имеющим мол. массу 32 кДа

(Petty, Tippett [71], Fouchet и соавт. [37], Latron и соавт. [59], Daniels, Tippett [21], Banting и соавт. [6], Anstee и соавт. [3]). Обработка эритроцитов сиалидазой приводила к снижению мол. массы CD99 (Petty, Tippett [71], Fouchet и соавт. [37], Latron и соавт. [59], Anstee и соавт. [3]). Иммуноблоттинг преципитатов, полученных с помощью антител анти-Xg a и анти-CD99, показал, что эти

704

антигены расположены на разных структурах (Fouchet и соавт. [37]). Частично очищенный гликопротеин CD99 ингибировал активность антител анти-CD99 и

анти-Xg a (Banting и соавт. [6]).

Petty и Tippett [71] установили, что аллогенные анти-Xg a-антитела преципитировали гликопротеины Xg a и CD99. Авторы пришли к заключению, что эти высокогомологичные структуры связаны между собой и представлены в эритроцитарной мембране в виде гетеродимера. При использовании моноклональных анти-Xg a-антител эти результаты воспроизвести не удалось (Fouchet

и соавт. [37]).

Клонирование гена MIC2 показало, что антиген CD99 локализован на протеине, состоящем из 186 аминокислот. Протеин включает N-терминальный сигнальный пептид из 20 или 21 аминокислоты (расщепляется после встраивания в мембрану эритроцита). Экстрацеллюлярная часть пептида включает 100 аминокислот, имеет гидрофобный трансмембранный домен и цитоплазматический фрагмент из 36 аминокислот (Goodfellow и соавт. [47], Banting и соавт. [5]). Различий между молекулами CD99, кодируемыми Х- и Y-хромосомами, не вы-

явлено (Banting и соавт. [6]).

Подсчитано, что один лимфоцит несет 27 тыс. эпитопов CD99. Для тромбоцитов этот показатель составил 4 тыс. На эритроцитах число антигенных участков, связывающих анти-CD99-антитела, существенно меньше: 1 тыс. для вариантов с высокой экспрессией CD99 и только 100 для вариантов с низкой экс-

прессией (Foucher и соавт. [36]).

Антитела анти-Xga

Антитела анти-Xg a выявлены Mann и соавт. [64] в сыворотке крови мужчины, которому многократно переливали кровь. Позднее найдены другие образцы антител указанной специфичности (Azar и соавт. [4], Cook и соавт. [17], Devenish и соавт. [27], Herron, Smith [53], Mak и соавт. [63], Metaxas, MetaxasBuhler [66], Nakajima и соавт. [67], Race, Sanger [73], Sausais и соавт. [82], Yokoyama и соавт. [99]).

Анти-Xg a-антитела встречаются редко: при исследовании 325 сывороток в Гонконге антитела анти-Xg a были идентифицированы в 4 случаях, один образец указанныхантителприходилсяна60 108обследованныхдоноров(Azarисоавт.[4]).

Относительно низкая частота встречаемости антигена Xg a среди мужчин дала основание полагать, что они в большей мере, чем женщины, подвержены аллоиммунизации антигеном Xg a. Действительно, из 14 сывороток антиXg a, найденных первыми, 12 образцов были получены от мужчин (Race, Sanger [73]), из 13 образцов анти-Xg a, выявленных у японцев, 11 принадлежали здоровым лицам – донорам мужчинам (Azar и соавт. [4]).

Анти-Xg a-антитела чаще встречаются у монголоидов, что, по-видимому, обусловлено еще более низкой распространенностью антигена Xg a среди представителей этой расы. Остается, однако, без объяснения тот факт, что антитела

705

анти-Xg a встречаются у мужчин значительно чаще, чем можно ожидать, исходя из частоты встречаемости этого антигена в популяции.

Антитела анти-Xg a присутствуют в сыворотках обычно в чистом виде, без примеси других антител. Они, как правило, естественного происхождения: их обнаруживают у здоровых лиц, не имевших беременностей и гемотрансфузий. В большинстве случаев они относятся к классу IgG, и лишь отдельные образцы проявляют агглютинирующую активность в солевой среде. Адекватный метод выявления анти-Xg a-антител – непрямая антиглобулиновая проба. Многие образцы указанных антител обладают способностью связывать комплемент. Посттрансфузионных осложнений и ГБН они не вызывают (Issitt, Anstee [56]). Описан больной, имевший анти-Xg a-антитела, которому были перелиты шесть доз эритроцитов Xg(a + ) без каких-либо реакций (Cook и соавт. и соавт. [17]). Тесты с эритроцитами, меченными Cr51, подтвердили заключение о том, что анти-Xg a-антитела не влияют на продолжительность циркуляции перелитых эритроцитов (Sausais и соавт. [82]).

У одной женщины во время беременности выявлены аутоиммунные анти- Xg a-антитела (Yokoyama и соавт. [99, 100]).

Ellis и соавт. [31] получили мышиные моноклональные анти-Xg a-реагенты. Мышей предварительно иммунизировали субстратом, содержащим фрагменты N-терминального участка Xg-гликопептида.

Инактивация Х-хромосомы

Нормальные клетки всех млекопитающих имеют две Х-хромосомы у особей женского пола и только одну Х-хромосому у особей мужского пола. Для развития зародышевой клетки достаточно одной Х-хромосомы. Одновременное функционирование в зиготе двух гомологичных Х-хромосом исключено благодаря яв- лению,получившемуназвание«инактивацияХ-хромосомы,илиэффектЛайона». В каждой соматической клетке женского организма (Х / Х) активной является только одна Х-хромосом, активность другой подавляется в раннем эмбриональном периоде (Lyon [61, 62]). Инактивация одной из двух Х-хромосом (отцовской или материнской) – событие случайное. Количество клеток с отцовской и материнской Х-хромосомами приблизительно одинаковое. Потомство клетки, в которой произошла инактивация одной из Х-хромосом, будет обладать точно такой же инактивированной хромосомой. Таким образом, женские особи химеричны по Х-хромосоме, поскольку в одних клетках активна отцовская Х-хромосома, в других – материнская. Инактивация генов Х-хромосомы происходит в позиции цис. На одной из Х-хромосом возникает центр инактивации, Xist, который образует большой иРНК-транскрипт, блокирующий Х-хромосому (Lyon [61]).

Сначала полагали, что нейтрализации подвергаются все без исключения гены инактивированной Х-хромосомы. Однако в дальнейшем стало очевидным, что ряд генов (не мене 20) в такой Х-хромосоме не инактивируется (Davies [61]). Одним из генов, не подвергающихся инактивации, является XG. Если бы

706

ген XG пребывал на одной Х-хромосоме в активном состоянии, а на другой – в неактивном, то женщины, гетерозиготные по гену Xg a (Xg a / Xg), должны были бы иметь в периферической крови смешанную популяцию эритроцитов, состоящую из клеток Xg(a + ) и Xg(a −). В действительности же этого не наблюдается

(Race, Sanger [73], Klinger и соавт. [58], Ducos и соавт. [29]).

Описаны случаи естественных и трансплантационных химер по Xg а, однако при этом было установлено, что эритроциты Xg(a + ) и Xg(a −) происходили из одних и тех же костномозговых предшественников (Sparkes и соавт. [88]).

Ген MIC2, контролирующий синтез антигена CD99, также не подвергается инактивации (Goodfellow и соавт. [46]). Гибридные клеточные линии, содержавшие инактивированные Х-хромосомы, продуцировали антиген CD99.

Имеютсяданные,свидетельствующиеотом,чтолокусXG нейтрализуетсяпри инактивации дефектных Х-хромосом с наличием делеций (Polani и соавт. [72]).

Локус XG картирован на коротком плече Х-хромосомы. Среди 20 женщин с делецией короткого плеча Х-хромосомы 13 имели фенотип Xg(a + ). Такая частота соответствует встречаемости антигена Xg a среди мужчин (Sanger и соавт. [79, 81]), поэтому есть все основания полагать, что у женщин с делецией короткого плеча на одной Х-хромосоме антиген Xg a вырабатывается за счет гена XG другой, нормальной, Х-хромосомы. Локус MIC2, контролирующий CD99, при инактивации дефектной Х-хромосомы нейтрализации не подвергается

(Goodfellow и соавт. [46]).

Псевдоаутосомы Xg

В процессе мейоза у мужчин Х- иY-хромосомы расходятся в разные сперматоциты. Подобно аутосомам, Х- иY-хромосомы в процессе мейотического деления спариваются. При спаривании и последующем разделении возможно перераспределение генного материала – рекомбинации. Такие участки получили название псевдоаутосомных, поскольку гены, находящиеся в этих участках, в том числе Xg, наследуются не как Х-сцепленные, и их ошибочно принимают за ау-

тосомные (Burgoyne [13, 14], Ellis, Goodfellow [30], Rappold и соавт. [75]).

Частота рекомбинаций в псевдоаутосомах в 20 раз выше, чем в других хромосомах. Некоторые гены псевдоаутосом, расположенные близко к теломере, претерпевают рекомбинации в 50 % случаев. При проведении посемейных исследований такие гены невозможно отличить от аутосомных. Ген MIC2, контролирующий антиген CD99, является псевдоаутосомным и также подвержен рекомбинациям между гомологичными участками Х- и Y-хромосом. Такие рекомбинации в процессе мейоза выявлены примерно у 2 % мужчин (Goodfellow и соавт. [44]). Псевдоаутосомные участки, располагающиеся на Х-хромосоме, после инактивации Х-хромосомы остаются активными.

Ген XG не относится к псевдоаутосомным, однако сцеплен с другими, обладающими такой характеристикой (Ellis и соавт. [32]). В очень редких случаях ген XG, по-видимому, вовлекается в рекомбинации с гомологичным участком

707

Y-хромосомы. Именно этим объясняют случаи рождения сыновей Xg(a + ) у

женщин Xg(a −) Sanger и соавт. [80], Chown и соавт. [16], Tippett, Ellis [91] и др.

Гены MIC2 и XG

Ген MIC2, как отмечалось выше, контролирует антиген CD99. При изучении гибридных клеток человек – мышь установлено, что локус MIC2 присутствует как на Х-, так и на Y-хромосоме (Goodfellow и соавт. [42, 43], Curry и соавт. [18]). По данным Goodfellow и соавт. [43], гибридные клетки экспрессировали CD99 и в тех случаях, когда содержали только одну (Х или Y) половую хромосому человека. Клонирование кДНК MIC2 показало идентичность локуса MIC2

на Х- иY-хромосомах (Goodfellow и соавт. [47], Darling и соавт. [22]).

Локус MIC2 картирован на концах короткого плеча Х- и Y-хромосом в пози-

циях X pter → X p22.32 иYpter →Yp11.2 (Buckle и соавт. [12]).

Выделение геномной ДНК, примыкающей к локусу MIC2, показало наличие генного вещества, связанного с псевдоаутосомными структурами (Smith и соавт. [86]). Ген MIC2 на Х- и Y-хромосоме состоит из 10 небольших экзонов (табл. 14.4). Экзон 1 кодирует лидер-пептид, экзоны 2–9, а также часть экзона

10 – протеин CD99.

* По Tippett, Ellis [93], Ellis и соавт. [32], Smith и соавт. [86].

1 Аминокислоты,кодируемыегенамиMIC2 иXG наэритроиднойформеXg-гликопротеина; 2 кДНКXG содержитдополнительнуювставкувеличиной3пн,кодирующуюсеринвпозиции86междуэкзонами5и6; 3 Экзон8Апредставлентольковфибробластах,вклеткахэритроидногорядаонотсутствует.

708

Гены MIC2 и XG характеризуются высокой степенью гомологии. Подобно гену MIC2 ген XG также включает 10 экзонов. Экзон 1 кодирует лидер-пептид, экзоны 2–10 – иммунодоминантный протеин. Дополнительный экзон XG, получивший обозначение 8А, представлен только в транскриптах из фибробластов

(Tippett, Ellis [91], Ellis и соавт. [32]).

Экзоны 1–3 гена XG Y-хромосомы менее активны по сравнению с экзонами 1–3 гена XG Х-хромосомы и образуют меньшее количество транскриптов

(Weller и соавт. [97]).

Одиночная трансфекция (только кДНК MIC2 или XG) и двойная трансфекция (кДНК MIC2 и XG одновременно) мышиных фибробластов показали, что антигенные эпитопы Xg и CD99 экспрессируются на мембране клеток независимо друг от друга (Fouchet и соавт. [37]).

Экзоны 1–3 гена XG Y-хромосомы менее активны по сравнению с экзонами 1–3 гена XG Х-хромосомы и образуют меньшее количество транскриптов

(Weller и соавт. [97]).

Одиночная трансфекция (только кДНК MIC2 или XG) и двойная трансфекция (кДНК MIC2 и XG одновременно) мышиных фибробластов показали, что антигенные эпитопы Xg и CD99 экспрессируются на мембране клеток независимо друг от друга (Fouchet и соавт. [37]).

Ген XGR

У людей Xg(а −) экспрессия антигена CD99 варьирует от низкой степени до высокой (Tippett и соавт. [92]). Для объяснения этого феномена Goodfellow и соавт. [45] предложили гипотезу о существовании XG-регуляторного локуса – XGR. В позиции цис ген XGR влияет на активность генов XG и MIC2 на Х-хромосоме, а также гена MIC2 наY-хромосоме. Ген XGR представлен двумя аллелями: XGR low и XGR high. АллельXGR low препятствуетэкспрессииCD99,втовремякакаллельXGR high ейспособствует. В соответствии с этой моделью женщины Xg(a −) имеют ген XGR low на обеих Х-хромосомах и экспрессия CD99 у них неизменно низкая. Мужчины Xg(a −) имеют ген XGR low на Х-хромосоме, но при этом наY-хромосоме может присутствоватькакXGR low,такиXGR high,иименноэтоопределяетуровеньэкспрессииCD99.

Ген XGR является псевдоаутосомным, поскольку образуется в результате X–Y-рекомбинации.

Модель, согласно которой экспрессия антигенов Xg a и CD99 регулируется одним и тем же геном XGR, позволяет объяснить, почему частота и выраженность антигеновXg a иCD99стольсвязаны.Онатакжепозволяетпонять,почемуматери Xg(a −) имеют сыновей Xg(a + ): сын наследует от матери ген Xg с Х-хромосомой, а от отца ген XGR high с Y-хромосомой, несущей рекомбинацию XG–XGR, кодирующую антиген Xg a.

Следует отметить, что модель, предложенная Goodfellow и соавт., остается гипотетической, однако она весьма конструктивна, поскольку позволяет объяснить имеющееся разнообразие фенотипов Xg и CD99 (табл. 14.5).

709

Таблица 14.5

Влияние аллелей High и Low гена XGR на выраженность антигенов Xga и CD99

Мужчины ХХ

Рекомбинации Х–Y затрагивают участки хромосом, получившие название «псевдоаутосомные». Участки Y-хромосомы, определяющие мужской пол, в том числетестисдетерминирующийгенSRY,врекомбинациях,какправило,неучаствуют. Однако встречаются исключения из этого правила: примерно один из 20 000 мужчинимеетхромосомныйнаборХХ,свойственныйженскомуорганизму.

Как полагает Fergusson-Smith [35], в результате рекомбинации генетического материала на концах короткого плеча Х- и Y-хромосом локус XG отцовской Х-хромосомы заменяется тестисдетерминирующим геном SRY изY-хромосомы. Образуется Х-хромосома, определяющая мужской пол. Такие индивиды страдают бесплодием, несмотря на нормально выраженные мужские половые призна-

ки (Davies [23], De la Chapelle [24, 25], Jacobs, Hassold [56]).

Антигены Xg и CD99 имеют отношение к феномену ХХ-дисомии (рис. 14.4): пробанд (III-2) Xg(a −) с высокой экспрессией антигена CD99 имел кариотип ХХ. Его отец (II-2) Xg(a + ) имел ген Yg a (XGR high), происходивший из Y-хромосомы. Брат отца (II-1) имел такую же Y-хромосому, его эритроциты Xg(a −) также содержали высокоэкспрессированный антиген CD99. Наиболее вероятное объяснение кариотипа ХХ: отец пробанда имел Х-хромосому, в которой локус XG был замещен фрагментом короткого плеча Y-хромосомы, содержащим ген SRY.

Присутствие Y-хромосомного материала у большинства мужчин, имеющих кариотип ХХ, было подтверждено результатами молекулярно-генетических исследований. Кариотип таких лиц получил обозначениеY( + )XX.

Petit и соавт. [69] выявили мужчин с кариотипом ХХ, у которыхY-генетический материалотсутствовал.

В редких случаях мужчины ХХ наследуют от отца ген Xg a. Это дает основания полагать, что рекомбинации Х- и Y-хромосом могут происходить без уча-

стия локуса XG (De la Chapelle и соавт. [25], Evans и соавт. [33]).

Evans и соавт. отметили, что у мужчин ХХ короткое плечо обеих Х-хромосом

710