HLA-генотипирование. Терминология:
Human Leucocyte Antigens (HLA): человеческие лейкоцитарные антигены; антигены тканевой совместимости; антигены гистосовместимости Major Histocompatibility Complex (MHC): главный комплекс тканевой совместимости; главный комплекс гистосовместимости
Основные положения трансплантологии были сформулированы в виде гипотез ещё в начале прошлого века, однако механизмы распознавания «свой-чужой» и их регуляция были неизвестны до 50-х годов. В 1952 г. при изучении взаимодействия аллогенных лейкоцитов был открыт сложный комплекс поверхностных антигенов, определяющий «узнавание» эффекторами иммунитета - лейкоцитами, чужеродных клеток. Этот комплекс у человека получил название HLA-системы (Human Leucocyte Antigens). Позже это название закрепилось за генетическим регионом, кодирующим поверхностные клеточные антигены, которые и реализуют все стороны иммунного ответа.
По современным представлениям система HLA обеспечивает регуляцию иммунного ответа, контролируя такие важнейшие физиологические функции, как взаимодействие иммунокомпетентных клеток организма, распознавание клеток, запуск и реализация иммунного ответа. Сходный генетический регион найден у всех позвоночных и получил название «главный комплекс гистосовместимости» - Major Histocompatibility Complex (MHC).
Итак, MHC (HLA-система) – обширный геномный регион (семейство генов), расположенный на коротком плече 6-й хромосомы человека. Эти гены имеют большое количество вариантов (аллелей), то есть обладают очень высоким полиморфизмом. Спектр аллелей каждого гена комплекса HLA уникален для каждого организма и определяет его биологическую индивидуальность. Существует более триллиона комбинаций, и практически невозможно найти людей, имеющих одинаковые сочетания HLA-антигенов (за исключением однояйцевых близнецов).
Гены HLA группируются в подсемейства (локусы): A, B и С кодируют антигены I класса, D - антигены II класса. Названия генов и антигенов HLA состоят из одной или нескольких букв и цифр, например A3, B45, DR15, DQ4. Буква обозначает ген (область и локус), а цифры - аллель этого гена (при этом цифровые обозначения присваиваются по мере открытия новых аллелей).
В соответствии с биохимическим строением и функцией HLA-антигены подразделяются на антигены класса I, антигены класса II и антигены класса III.
► HLA-антигены класса I кодируются генами локусов A, B и C и являются так называемыми трансплантационными антигенами. Они присутствуют на поверхности всех ядросодержащих клеток. HLA-антигены класса I необходимы для распознавания трансформированных клеток цитотоксическими Т-лимфоцитами.
► HLA-антигены класса II кодируются генами локусов DR, DP, DQ. Они располагаются в основном на мембранах B-лимфоцитов, активированных T-лимфоцитов, лейкоцитов, моноцитов, макрофагов и дендритных клеток. Гены этого класса контролируют силу иммунного ответа.
► HLA-антигены класса III являются компонентами системы комплемента и цитокинами; кодируются генами локусов С2, С4а, С4в и др. Они контролируют синтез молекул комплемента - неспецифического фактора иммунной защиты организма.
Аллельные варианты генов HLA-системы могут быть определены методом аллель-специфичной ПЦР. В зависимости от цели исследования, проводится либо полное HLA-типирование, либо типирование отдельных семейств генов. В случае выяснения предрасположенности пациента к одному из заболеваний, связанных с определёнными сочетаниями аллелей, возможно типирование только этих вариантов генов. Например, при исследовании аллелей ряда генов HLA обнаружена взаимосвязь в виде повышенного риска возникновения таких заболеваний как сахарный диабет I типа, ревматоидные заболевания, аутоиммунный тиреоидит, восприимчивость к инфекционным заболеваниям и других.
HLA-типирование используется в медицинской практике в трансплантологии. Подобрать донора, полностью совместимого с реципиентом по антигенам HLA, очень сложно, поскольку число комбинаций, составленных более чем из 100 антигенов этого семейства, чрезвычайно велико. Вероятность найти полностью совместимого донора составляет от 1:1000 до 1:1000000 в зависимости от распространенности того или иного антигена HLA. Вероятность подбора полностью совместимого донора среди родных братьев и сестер составляет 1:4.
Исследование антигенов HLA класса II имеет важное значение при обследовании супругов при бесплодии и невынашивании беременности.
Hla и беременность
Бесплодие в браке - актуальная и сложная медико-социальная проблема. В настоящее время увеличивается частота бесплодных браков - в России бесплодны 4-4,5 млн. супружеских пар.
Одной из причин бесплодия является наличие у супругов одинаковых вариантов (аллелей) генов главного комплекса гистосовместимости (этот вариант часто обозначается как «совпадение супругов по HLA-типированию», «сходство супругов по HLA-антигенам»).
Оплодотворённая яйцеклетка получает от родителей по половине их генетического набора. Таким образом, плод является частично «чужеродным» для матери. Эта «чужеродность» является нормальным и необходимым явлением. Только в случае «чужеродности плода» запускаются иммунологические реакции, направленные на его сохранение. С самых ранних сроков беременности начинают вырабатываться специальные защитные (блокирующие) антитела. Эти антитела блокируют HLA-антигены отца от эффекторных клеток иммунной системы матери, они защищают плод от материнских «естественных киллеров», NK-клеток, способствующих отторжению эмбриона. Таким образом, различие родителей по HLA-аллелям и, соответственно, отличие плода от материнского организма необходимы для сохранения и вынашивания беременности.
Если HLA-антигены матери и отца имеют большой процент сходства, то плод не будет достаточно «чужеродным». Это становится причиной недостаточной антигенной стимуляции иммунной системы матери и необходимые для сохранения беременности реакции не запускаются. Зародыш воспринимается организмом матери не как плод, а как изменённые клетки собственного организма («неправильные», вроде опухоли), против которых начинает работать система уничтожения. В результате происходит прерывание беременности.
Таким образом для диагностики иммунных форм бесплодия и невынашивания беременности необходимо генотипировать супругов по локусу HLA для антигенов класса II (HLA-типирование). Генотипирование проводится по HLA-DR и HLA-DQ антигенам, так как эти антигены представлены на клетке в несравненно большем количестве и являются наиболее иммуногенно активными.
HLA-типирование показано при бесплодии, привычном невынашивании беременности, нескольких неудачных попытках ЭКО.
Для проведения исследования у супругов берется кровь из вены (в пробирку с ЭДТА), из полученных образцов выделяют ДНК. HLA-генотип определяется методом полимеразной цепной реакции (ПЦР).
При наличии у супругов повышенного количества (более 3) общих HLA-антигенов (часто наблюдается при родственных браках) развивается невынашивание беременности.
Большой процент совпадений по HLA-аллелям у мужа и жены может расцениваться как абсолютная иммуногенетическая несовместимость – в таком случае даже зачатие невозможно.
Для преодоления проблемы сходства супругов по HLA-антигенам существует несколько видов терапии: иммунизация матери концентрированной культурой лимфоцитов мужа; иммунотерапия препаратами иммуноглобулинов человека и др. При абсолютной иммуногенетической несовместимости возможно использование донорской спермы.
Интересно отметить, что выбор оптимального партнёра для продолжения рода (то есть, партнёра, способного дать наиболее жизнеспособное потомство) производится у высших животных по запаху тела, который тоже в значительной мере определяется спектром аллелей HLA-системы. Чем меньше совпадающих аллелей у партнёра, тем более притягательным кажется его запах. Однако, если женщина принимает гормональные контрацептивы, её выбор изменяется на противоположный.