3.7.3. Система HLA и заболевания [888, 207а]

Как уже говорилось (разд. 3.5.5), локусы главного комплекса гистосовместимости (МНС) расположены в хромосоме 6 человека и гомологичны генам комплекса Н2 мыши [113]. Иммунизация инбредных линий мышей разными, явно неродственными антигенами (синтетическими полипептидами, сывороточными белками, антигенами клеточных поверхностей) индуцирует высокие уровни антител в одних линиях и низкие уровни (или отсутствие ответа) в других. Количество индуцированных антител контролируется локусами иммунного ответа (Ir), которые являются частью комплекса H2. Заражение мышей вирусом лейкемии вызывает рак, более легкий в одних линиях, чем в других [766]. Эти различия контролируются генами, которые, подобно генам Ir, относятся к комплексу H2 [741; 740; 765; 783]. Позже было продемонстрировано сцепление комплекса H2 с генетическими факторами предрасположения к аутоиммунному тиреоидиту мышей [859] и восприимчивости к лимфоцитарному вирусу хориоменингита.

В случаях устойчивости к лейкемогенезу и восприимчивости к инфекции вирусом хориоменингита не удалось обнаружить какие-либо специфические антитела. Однако иммунный ответ обнаружен в случае тиреоидита. Здесь удалось установить связь между конкретным типом антигена трансплантации, наличием специфических антитироглобулиновых антител и тяжестью болезни. Это было важным шагом на пути к выяснению механизма ассоциации. (Между прочим, можно упомянуть, что у человека была описана ассоциация между аутоиммунным тиреоидитом и антигеном HLA-B8.)

Эти результаты свидетельствовали о том, что у человека гены иммунного ответа могут быть тесно сцеплены с HLA-генами. Поскольку для хорошо изученных генов системы HLA у человека было продемонстрировано неравновесие по сцеплению, наличие этого же свойства можно предположить и для гипотетических генов иммунного ответа. Следовательно, ассоциации заболеваний с антигенами системы HLA, вообще говоря, можно было предвидеть.

Первой аномалией у человека, проанализированной с этой точки зрения, была болезнь Ходжкина - злокачественное новообразование лимфатической системы. Обследование 523 больных обнаружило значимую ассоциацию с HLA-1. Исследования при других злокачественных новообразованиях, в частности при острой лимфатической миелогенной лейкемии, дали противоречивые результаты. Более сильные ассоциации были найдены для ряда незлокачественных заболеваний, в частности для анкилозирующего спондилита, спру, болезни Рейтера, множественного склероза и псориаза (табл. 3.24). В некоторых случаях степень ассоциаций была огромной. Для анкилозирующего спондилита, например, коэффициент X (разд. 3.7.2) оказался равным 87, т. е. болезнь была в 87 раз вероятнее у носителей HLA-типа 327, чем в общей популяции.

Таблица 3.24. Ассоциации между HLA и некоторыми болезнями (ср. с Svejgaard et ai, 1983 [888])

Хотя почти все больные анкилозирующим спондилитом имели антиген HLA-B27, у большинства носителей этого антигена не было данного заболевания. Частота HLA-B27 в популяции белых в США составляет около 5%, а частота анкилозирующего спондилита - 1/2000. Однако тщательные клинические и рентгенологические исследования показали, что у 20% носителей B27 обнаруживаются незначительные клинические и рентгенографические признаки, свидетельствующие о наличии легкой формы анкилозирующего спондилита [48].

Сравнение ассоциаций аллелей системы антигенов HLA и групп крови ABO с теми или иными заболеваниями выявляет некоторые различия. HLA-ассоциации, как правило, намного сильнее. Для большинства ассоциаций с группами крови ABO характерно, что относительные частоты среди больных превышают частоты в контрольных группах не более чем вдвое, тогда как для HLA-ассоциаций эти частоты обычно намного выше. Однако очень высокая предрасположенность носителей антигена HLA-B27 к анкилозирующему спондилиту была исключением, для большинства ассоциаций эти частоты значительно ниже. Таким образом, имеющиеся данные свидетельствуют о том, что вклад HLA-антигенов в мультифакториальные системы, вызывающие указанные выше заболевания, значительнее, чем вклад антигенов ABO при тех заболеваниях, с которыми они обнаруживают ассоциацию. Следовательно, попытки вскрыть механизм HLA-ассоциаций имеют больше шансов на успех.

Существуют ли на самом деле HLA-сцепленные гены иммунного ответа у человека? И каков способ их действия? Важная роль, которая принадлежит HLA-антигенам в иммунном ответе (разд. 3.5.5, [623]), предполагает наличие генетической изменчивости иммунного ответа, зависящей от различных HLA-типов. Что касается истинной природы этой зависимости, то для ее объяснения можно предложить по крайней мере пять механизмов.

1. HLA-антигены на поверхности клетки могут действовать как рецептор для вируса или другого патогенного агента. Эту возможность следует проверить, особенно если ассоциация столь же сильная, как при анкилозирующем спондилите.
2. Вторая возможность - перекрестные реакции HLA-антигенов с вирусными или бактериальными антигенами, что приводит либо к более слабому иммунному ответу вследствие иммунологической толерантности, либо к более сильному ответу на чужеродный антиген. Эти механизмы обсуждались для ассоциаций между группами крови и инфекционными заболеваниями и будут описаны позже в контексте естественного отбора (разд. 6.2.1).
3. Ассоциация может возникать вследствие неравновесия по сцеплению с антигеном HLA из этого же или других HLA-локусов. Было показано, например, что ассоциации с аутоиммунными заболеваниями могут быть связаны главным образом (или исключительно) с локусом HLA-D/DR. Однако аллели этого локуса обнаруживают неравновесие по сцеплению с аллелями локуса В. Это может вызвать более слабую ассоциацию с антигенами локуса В. Например, была найдена ассоциация между юношеской формой сахарного диабета (аутоиммунная форма) и HLA-B8. Однако, когда дополнительно проанализировали локус D, аллель D3 обнаружил намного более сильную ассоциацию с диабетом того же типа и, кроме того, D3 ассоциировался с аллелем В8 вследствие неравновесия по сцеплению. Следовательно, ассоциация диабета с аллелем B8, очевидно, была вызвана ассоциацией диабета с аллелем D3 и неравновесием по сцеплению.
4. Ассоциация вследствие неравновесия по сцеплению может иметь место также и в том случае, если редкая мутация повреждает ген, тесно сцепленный с локусами МНС, но функционально с этой системой несвязанный.
5. Пятая и наиболее вероятная возможность - это гипотеза о том, что гены иммунного ответа (Ir) тесно сцеплены с генами комплекса HLA, причем между ними существует сильное неравновесие по сцеплению. Сильным аргументом в пользу этой концепции могут служить обсуждавшиеся выше аналогичные результаты у мыши.

Эта гипотеза вовсе не исключает идею о том, что HLA (или Ir) антигены на поверхности клетки могут действовать как рецепторы для патогенных агентов. Эту концепцию можно проверить непосредственно с помощью семейных исследований двух типов. Обнаружение одновременно заболевания и одинаковых HLA-антигенов у пораженных членов одной семьи совместимо с гипотезой о вирусных рецепторах и с гипотезой о кросс-реакциях с микробными антигенами, а также с гипотезой тесно сцепленных генов иммунного ответа. Комбинация Ir-аллелей в транс-положении с HLA-аллелями, которые обычно ассоциируют с ними вследствие неравновесия по сцеплению, означала бы наличие семей, в которых ни один из заболевших не обнаружил бы гаплотипов с антигеном, обычно ассоциирующим с болезнью. Такие семьи и в самом деле наблюдались. Однако при неравновесии по сцеплению в большинстве семей с пораженными маркерный ген системы HLA и ген болезни будут находиться в цис-положении, а в меньшей части семей - в транс-положении. Следовательно, для семей, несущих этот ген в транс-положении, предсказание на основе гипотезы Ir-локуса противоречило бы предсказаниям на основе других гипотез.

Если ассоциация Ir-антигенов с болезнью является следствием тесного сцепления с Ir-генами, то возможно также, что в одной популяции последние сцеплены предпочтительно с одним из аллелей HLA-системы, а в других популяциях-с иными аллелями этой системы. Следовательно, исследования HLA-ассоциаций с заболеваниями, особенно если они проводятся в разных расовых популяциях, могут привести к противоположным результатам.

Ассоциация определенной болезни аллелями системы HLA, может пролить свет на патогенез этой болезни. Например, при множественном склерозе иммунологические исследования причин HLA-ассоциаций обнаружили специфически сниженный клеточный иммунитет к кори и другим парамиксовирусам [662, 689]. Множественный склероз ассоциирует с HLA-B7. Этот же антиген обнаруживает ассоциацию с лепроматозной проказой (тип проказной инфекции с особенно слабым ответом T-лимфоцитов и, следовательно, слабым клеточным иммунитетом [668]). Полученные результаты привели к заключению, что носители антигена B7 могли быть "слабыми ответчиками", т. е. их T-лимфоцитам требуется больше времени, чтобы ответить клеточной пролиферацией на определенные антигенные стимулы. Это может помочь раскрытию механизмов HLA-ассоциаций с заболеваниями.

Предварительный вывод таков: множественный склероз может вызываться медленной вирусной инфекцией, первично поражающей лиц, предрасположенных к ней вследствие (сцепленного с HLA) аномального иммунного ответа. Тот факт, что юношеская форма диабета обнаруживает ассоциацию с HLA-антигенами, а взрослая - нет, подтверждает точку зрения относительно разной этиологии этих форм диабета, а также то, что юношеский диабет может иметь аутоиммунную или вирусную этиологию. Об этом же свидетельствует намного меньшая конкордантность идентичных близнецов в случае юношеского диабета по сравнению с близнецовыми данными при взрослой форме диабета [906] (разд. 3.8.14).

Результаты совсем недавних исследований позволяют говорить о двух типах юношеского сахарного диабета: один тип ассоциирует с HLA-D3 (или B8) и развивается, по-видимому, по аутоиммунному механизму, а другой ассоциирует с D4, причем больные этой формой часто отвечают на введение экзогенного инсулина выработкой антител. Следовательно, анализ HLA-ассоциаций может способствовать важным уточнениям нозологической классификации в пределах группы сходных заболеваний и, кроме того, может помочь в выявлении генетической гетерогенности в этой группе.

Некоторые гипотезы, касающиеся функциональной значимости всего МНС района в хромосоме 6, обсуждались в разд. 3.5.5. Этот хромосомный район содержит крупный кластер тесно сцепленных генов - все с близкородственными функциями. Изучение ассоциаций этих генов с заболеваниями поможет пролить свет не только на этиологию определенных болезней, но и на механизмы ряда важных функций в норме.

Сцепление и ассоциация. Необходимо тщательно разграничивать сцепление и ассоциации. Сцепление относится к двум генам, расположенным в одной хромосоме на определенном (и определяемом) расстоянии друг от друга. Термин "ассоциация" часто используется в том случае, когда при конкретном заболевании (или при наличии какого-то признака) наблюдается более высокая частота определенного гена-маркера. Ассоциация не подразумевает, что ген болезни и маркерный ген расположены в одной хромосоме. При обсуждении частот HLA-аллелей при разных заболеваниях могут возникнуть недоразумения, касающиеся этих понятий [809]. Мы уже упоминали, что комплекс локализован в хромосоме 6. Тесно сцеплен с этим комплексом ген недостаточности 21-гидроксилазы [633], который в гомозиготном состоянии приводит к врожденной гиперплазии надпочечников (20910). Аналогично с HLA-локусами сцеплен ген одной из форм спиноцеребелярной атаксии (16440) [725]. Имеющиеся данные по гемохроматозу [болезнь накопления железа (14160), которая наследуется предпочтительно как аутосомно-рецессивный признак, причем иногда с проявлением у гетерозигот] можно интерпретировать так, что ген этой болезни также сцеплен с HLA-комплексом [872а, 8726, 745]. Все перечисленные болезни являются моногенными, соответствующие гены расположены на определенном, вполне измеримом расстоянии от HLA-комплекса в хромосоме 6. Однако нет оснований считать, что эти заболевания и HLA-комплекс физиологически как-то связаны.

С другой стороны, болезни, с которыми ассоциируют аллели HLA-комплекса, не являются моногенными признаками, а имеют обычно мультифакториальную природу. Для ряда таких заболеваний (хронический гепатит, миастения гравис, ревматоидный артрит, болезнь Аддисона, тиреотоксикоз, юношеская форма сахарного диабета, детская спру и множественный склероз) установленные ассоциации касались D/DR-антигенов HLA-системы [623]. Общей характерной чертой при этих заболеваниях является наличие аутоантител, в связи с чем они были классифицированы как аутоиммунные заболевания или по крайней мере как иммуноассоциированные болезни. Семейные исследования показали значимое накопление случаев заболевания среди родственников пробандов, хотя четкое менделевское наследование отсутствовало. Однако относительный риск для носителей DR-антигенов проявить то или иное заболевание в целом невысокий и примерно в 2-8 раз превышает частоту в контрольной популяции (кроме детской формы спру, наблюдавшейся среди этих носителей в 65 раз чаще, чем в контрольной популяции [582]). И здесь уместно использовать объяснения, излагавшиеся выше в случае ассоциаций ряда болезней с другими аллелями HLA-комплекса. Например, можно считать, что ассоциации обусловлены генами иммунного ответа (Ir), тесно сцепленными с D/DR-аллелями, либо эти последние непосредственно вовлечены в механизмы иммунного ответа (через макрофаги T-клеточной системы). Можно предположить, что на механизм ассоциаций так или иначе влияет вся клеточная поверхность, особенности которой определяются HLA-D/DR- и Ir-аллелями (а также, вероятно, другими тесно сцепленными генами) [818].

Органоспецифические аутоантитела определяют проявление различных аутоиммунных болезней. Неизвестно, однако, участвуют ли в этом дополнительные гены в других хромосомах. В продукцию аутоантител вовлечены, вероятно, и определенные средовые стимулы, часто вирусного происхождения, как это предполагается, например, в случае диабета, гепатита и множественного склероза. Индивиды с определенными D/DR-аллелями HLA-комплекса в большей степени восприимчивы к формированию антител, чем те, у которых такие гены отсутствуют. Это по крайней мере частично объясняет генетическую восприимчивость к аутоиммунным болезням. Таким образом, будучи ассоциированными, D/DR-гены HLA-комплекса и гены аутоиммунных заболеваний не являются сцепленными.