I клеткой тяжелых и легких I - -n/bJk I фенотип клетки — I а , d , d ,b,b — аллотипы иммуноглобулина кролика

огромное количество генов антител, передающихся из поколения в поколение?

Установлено, что разнообразие антител может быть обеспече­но следующими факторами:

1. наличием ограниченного числа гаметных генов;

2. сборкой и экспрессией генов в соматических клетках из ограниченного набора зародышевых сегментов;

3. неточностью аппарата сплайсинга РНК, когда соединяются сегменты V, D и J;

4. соматическими гипермутациями генов антител.

Вам уже известно (см. рис. 50), что набор зародышевых генов для к-, Х-цепей и тяжелой цепи не столь велик: от 2 до 300 V-сегментов, 4 J-сегмента, около 20 D-сегментов и 1—4 С-сег-мента.

Количество вариантов сборки гена иммуноглобулина, напри­мер, легкой к-цепи равно произведению чисел V- и J—сегментов. Соединение V-, D- и J-сегментов может произойти более 10 тыс. способами. Таким образом, число вариантов формирова­ния активного центра Ig (паратопа) участками легкой и тяжелой цепи превышает 10 млн.

Разнообразие антител может возникать вследствие нару­шения соединения V-, D- и J-сегментов, а также вклинивания лишних нуклеотидов уже не в ДНК, а при сплайсинге про-иРНК. В результате образуется несколько измененная иРНК и при трансляции изменяется последовательность ами­нокислот в иммуноглобулине.

Значительный источник разнообразия антител — это повы-

236

шенная частота соматических мутаций в вариабельных доменах, особенно в гипервариабельных районах. Показано, что в V-райо-не Ig происходит три мутации на 30 делений В-лимфоцитов, т. е. на несколько порядков превышает обычную частоту мутаций. Предполагают наличие в В-клетках специальных ферментов, усиливающих темп мутирования.

Таким образом, при наличии различных вариантов сборки / зародышевых генов, неточности соединения сегментов, вставок пар нуклеотидов и соматических мутаций может возникнуть более 1 млрд типов антител.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ИММУННОГО ОТВЕТА

Иммунный ответ, или иммунологическая ре­активность, — высокоспецифическая форма реакции организ­ма на чужеродные вещества (антигены). При иммунном ответе происходят распознавание чужеродного агента и его элиминация. При введении антигена возникает первичный иммунный ответ — приблизительно через 2 дня в крови образуются антите­ла, титр которых возрастает, достигает максимума (к 4—6-му дню), а затем падает. Вторичный иммунный ответ воз­никает на повторное введение того же антигена и характеризуется более высоким и быстрым нарастанием титра антител. Подобная реакция более усиленного образования антител на повторное вве­дение антигена, как вы знаете, называется иммунологичес­кой памятью, обусловлена наличием клеток иммунологичес­кой памяти и может сохраняться в течение многих месяцев и даже лет. Иммунный ответ зависит от генотипа организма:

Иммунный ответ на инфекцию в общем виде показан на ри­сунке 53. Сначала антиген захватывается (I) представляющей клеткой (макрофагом). Внутри макрофага антиген перерабатыва­ется (процессинг антигена) и попадает на его поверх­ность (2). Антиген на поверхности макрофага узнает активирован­ный Т-хелпер (3). Т-супрессоры при иммунном ответе взаимодей­ствуют с Т-хелперами и В-лимфоцитами. Т-хелпер активирует 1, В-лимфоцит, на поверхности которого находится процессирован-; ный антиген (4). В-лимфоциты на своей поверхности имеют ре-депторы-иммуноглобулины, которыми они узнают и связывают циркулирующий в организме антиген (5). Активированные В-лимфоциты пролиферируют и превращаются в клон плазматичес­ких клеток (б), а некоторые из их потомков становятся клетками памяти (7), обеспечивающими быстрый ответ на инфекцию в бу­дущем. Клон плазматических клеток продуцирует антитела, кото­рые связываются с антигеном, маркируют его (8), антигены узна­ются и уничтожаются макрофагами (9).

При вирусной инфекции ДНК или РНК вируса попадает в клетку, а вирусные белки остаются на клеточной мембране

237

Вирус

Зараженная клетка

А Вирусный антиген

(рис. 54). Цитотоксические Т-клетки (Т-киллеры) своими рецеп­торами специфически узнают вирусные антигены только в ком­бинации с белком -главного комплекса гйстосовместимости (МНС) класса I, которые имеются почти на всех клетках орга­низма. МНС класса I определяют иммунологическую индивиду­альность клетки. В отличие от антител Т-рецепторы не узнают и не связывают антиген, если тот не находится вместе с белком МНС. После узнавания антигенов цитотоксические Т-клетки убивают зараженные вирусом клетки.

Мутации любых локусов, обусловливающие разные звенья иммунной системы организма, в той или иной степени влияют на иммунный ответ. У кроликов, свиней, птицы, мышей и т. д. обнаружены индивидуальные и межлинейные различия по силе иммунного ответа.

Гены иммунного ответа (Ir-гены). При иммунизации инбред-ных мышей различными антигенами выявлены линии с сильным и слабым иммунным ответом. Гены, кодирующие иммунный ответ,<15ыли названы генами иммунного ответа (immune response).

Клеткп Активированный Активированный

Клон плазматических клеток

Антиген

ПроцессироВан-нып антиген

Иммуноглобулин* рецептор

у [

Еекретируемый иммуноглобулин

П Белок МНС (класс 11)

Рецептор г- хелпео

Клетка, пред-стабляшщая антиген (макрофаг) ~ (А - клетки)

Макрофаг

Рис. S3. Иммунный ответ на инфекцию (по Тонегава, 198S)

памяти В-лимфоцит _k Т-хелпер

238

Белок МНС класс!

Цитотоксическая Т-клетка (Т-киллер)

Рис. 54. Ответ на вирусную инфекцию (по Тонегава, 1985)

Высота иммунного ответа детерминирована многими генами иммунного ответа, обозначаемыми Ir-1, Ir-2 и т. д. У мышей из­вестно более 20 1г-генов. Ir-гены контролируют ответ на тимуеза-висимые антигены и реализуют свое действие на уровне Т-лимфо-цитов. Контроль иммунного ответа осуществляется 1г-генами путем контроля синтеза la-белков (продукты генов 1-района МНС). Эти белки на мембране макрофага вступают в ассоциацию с молекулами процессированного (переработанного в макрофаге) антигена.

В I-районе главного комплекса гйстосовместимости мышей Н-2 существует три локуса Ir (Ir-1A, Ir-1B, Ir-lC). Кроме того, известны Ir-гены, расположенные вне Н-2 комплекса. Это локу-сы Ir-2, Ir-4, а также локус Ir, сцепленный с полом. Общее количество Ir-генов неизвестно. Ir-гены контролируют также клеточные реакции иммунитета. Во многих случаях иммунный ответ против антигенов наследуется полигенно.

Иммунизация свиней различными антигенами позволила также открыть гены иммунного ответа, которые имеют сходство с Ir-генами мышей. Иммунный ответ носит количественный ха­рактер, а Ir-гены сцеплены с главным комплексом гйстосовмес­тимости свиней SLA.

Межлинейные и межпородные различия антителогенеза. Путем селекции можно усилить иммунный ответ на различные антиге-ны: При иммунизации лептоспирами мышей 12 инбредных линий и сублиний установлено, что титры антител у особей некоторых линий были в 2 раза выше, чем у других. При скре- Щивании контрастных линий обнаружено доминирование высо­кого иммунного ответа. Анализирующее скрещивание дало воз­можность сделать заключение о детерминации иммунного ответа более чем одной парой генов.

Обнаружены различия в титрах антител поросят разных Пород, вакцинированных модифицированной живой вирус-вак-Циной против псевдобешенства (табл. 36).

239