Тканевая совместимость (histocompatibility) - Сходство тканей донора и реципиента, благодаря которому после пересадки клеток, тканей или органов отсутствует реакция отторжения трансплантата. Тканевая совместимость обусловлена генетически детерминированной адекватностью антигенных свойств клеток донора и реципиента. Система HLA (human leukocyte antigens) - группа тканевых антигенов, являющихся продуктами генов МНС. HLA- антигены найдены на всех ядерных клетках человека в различном количестве. Иммунный ответ на этот антиген является главной причиной реакции "трансплантат-хозяин". HLA - антигены контролируются генами главного комплекса гистосовместимости, который располагается в коротком плече 6- ой хромосомы. Гены или локусы системы HLA входят в три региона, каждый из которых имеет характерные генные продукты и функции. Эти регионы носят название "классы" - класс I, класс II и класс III. Продуктами генов класса I являются гликопротеиновые молекулы, экспрессированные на мембране почти всех ядросодержащих клеток. Регион класса II (D- область) состоит из субрегионов. Гены DP-, DQ- и DR- субрегионов кодируют HLA- молекулы с выраженным антигенным полиморфизмом. Регион класса III содержит гены, которые непосредственно вовлечены в иммунную функцию.
Тканевая несовместимость (histoincompatibility) - Отсутствие сходства между тканями донора и реципиента, приводящее к отторжению (с участием иммунной системы реципиента) клеток, тканей или органов донора после трансплантации. Как и тканевая совместимость, тканевая несовместимость определяется антигенами гистосовместимости клеток двух особей.
Иммуногенетика, комплексная научная дисциплина, сочетающая методы иммунологии, молекулярной биологии и генетики для изучения наследственных факторов иммунитета, внутривидового разнообразия и наследования тканевых антигенов, генетических и популяционных аспектов взаимоотношений макрои микроорганизма и тканевой несовместимости.
Индивидуальная и видовая устойчивость растений и животных к бактериальным и вирусным инфекциям обеспечивается сложной многоступенчатой системой защитных сил организма. В борьбе между защитными силами и инфекционными агентами «преимущество» часто остаётся на стороне последних, так как микроорганизмы быстро размножаются, образуя многомиллионные популяции, в которых рано или поздно возникают мутантные формы с более агрессивными свойствами, чем у исходного штамма. Вероятно, как ответное защитное средство на определённом этапе эволюции позвоночных животных возникла система адаптивного иммунитета (антителообразование) — наиболее мощная линия обороны организма, особенно при повторных контактах с инфекционными агентами. Способность (или неспособность) вырабатывать антитела — наследственный признак. Генетическая регуляция биосинтеза антител имеет характерные особенности. Так, образование одной полипептидной цепи молекулы антитела контролируется двумя разными генами. Один из них контролирует образование части цепи, участвующей в построении активного центра; строение этой части различно у антител разной специфичности. Другой ген контролирует образование части цепи, строение которой одинаково у антител, относящихся к данному классу иммуноглобулинов.
Помимо групповых антигенов, существуют наследуемые их варианты, специфичные для отдельных типов клеток, например для лейкоцитов. Различия в строении лейкоцитарных антигенов у донора и реципиента — одна из причин несовместимости при пересадке органов и тканей. Наследственные внутривидовые различия в строении многих белков сыворотки крови (альбумины, трансферрины и др.) контролируются, как правило, аллельными генами, причём частота каждой аллели в популяции высока (20% и выше), что указывает на «давление» естественного отбора. Одна из важнейших задач Иммуногенетика — установление факторов, обусловливающих распространение в популяциях новых аллелей. Таким фактором может служить сходство в строении антигенов у болезнетворных микроорганизмов и макроорганизма. Животные в норме не вырабатывают антител к собственным антигенам, поэтому сходство в антигенном строении между каким-либо компонентом микробной клетки и той или иной молекулой макроорганизма приведёт к тому, что последний не сможет синтезировать антитела, обезвреживающие данный вид микроба. В связи с этим снижаются защитные силы макроорганизма. Поэтому отбор будет подхватывать появление видоизменённых молекул белков (или полисахаридов), повышая тем самым иммунную устойчивость организма. Распространение в популяции новых аллелей может происходить также и в тех случаях, когда в результате мутации соответствующего гена молекула макроорганизма изменяется так, что ферментативные системы микроба уже не могут её использовать в качестве субстрата. Иногда для этого достаточно замены одной аминокислоты в полипептидной цепи, как это имеет место у некоторых мутантных форм гемоглобина. В ряде случаев распространяются мутации, которые изменяют биохимию клетки или органа в целом и тем самым нарушают приспособленность паразита. По-видимому, существуют и другие механизмы наследственного иммунитета, благодаря которым достигается наследственная гетерогенность вида-хозяина, препятствующая распространению паразитического штамма микроорганизма. Таким образом, степень естественной устойчивости к заболеванию животных данного вида определяется многими факторами, суммарно отражая особенности конституции и животного, и возбудителя заболевания. Процент особей, выживших после инфекции, зависит как от наследственной устойчивости организма к возбудителю заболевания, так и от вирулентности последнего.
Перенесение генетических представлений в область иммунологии позволило советскому учёному В. П. Эфроимсону сформулировать эволюционно-генетическую концепцию иммуногенеза, объясняющую внутривидовое антигенное разнообразие и гетерогенность антител по специфичности. Каждая здоровая зрелая в иммунологическом отношении особь способна к иммунному ответу на тканевые антигены особи с другим генотипом. Таким образом, тканевая несовместимость — универсальная биологическая закономерность. Лишь однояйцевые близнецы и животные одной чистой линии не разделены барьером тканевой несовместимости, выраженность которой зависит от степени несходства генотипов донора и реципиента. Для успешных пересадок органов и тканей, переливаний крови и клеток костного мозга очень важно снизить до минимума величину этого несходства путём подбора совместимого донора. Изучение клеточных антигенов, их наследования и разнообразия, их обнаружение (типирование) — это те разделы Иммуногенетика, которые особенно важны для трансплантологии, трансфузиологии, иммуногематологии и клинической иммунологии.
Онкогены. Онкобелки.
В пользу генетической природы злокачественности свидетельствовали два факта: 1. Корреляции между существованием наследуемых опухолей и наличием специфических хромосомных транслокаций в клетках опухоли.2. Стабильность качественных свойств в трансформированных клетках и их передача из одного клеточного поколения в другое также свидетельствуют в пользу генетической природы наследственности. Наиболее прямые доказательства генетического контроля образования злокачественных опухолей были получены при изучении температурочувствительных мутаций у вирусов. В начале 1970-х годов были получены температурочувствительные мутанты вируса саркомы, которые трансформировали нормальные клетки в раковые только при определенной температуре. Это значит, что при этой температуре экспрессируется мутация только одного гена, и этого достаточно для того, чтобы вызвать опухолевую трансформацию и поддерживать ее. Инактивация этой мутации при другой температуре возвращала клетку в нормальное состояние. Таким образом в вирусе саркомы содержится один ген, вызывающий и поддерживающий злокачественность. Он был назван онкогеном. В конце 1970-х годов был выделен первый онкоген из вируса саркомы курицы и был назван src. LTR вирусов содержат многие из регуляторных сигналов транскрипции: сайты инициации транскрипции, полиаденилирования Вскоре было показано, что искусственное введение гена src в генетический аппарат клетки трансформирует ее и без вируса.
После этого были открыты и другие вирусные онкогены: туе, ras, abl и многие другие. Стало ясно, что опухолевые вирусы вызывают опухоли не сами по себе, а потому, что вносят онкоген в генетический аппарат клетки и закрепляют его там. Если удалить онкоген из генетического аппарата вируса, то он, не лишаясь способности размножаться и интегрироваться в геном клетки, утратит возможность вызывать формирование злокачественных опухолей.
Геномы нормальных клеток позвоночных содержат последовательности, которые похожи, но не полностью идентичны гену src, входящему в состав вируса саркомы Рауса. Поэтому их называют несколько по разному: v-src вирусный (онкоген), c-src -клеточный (протоонкоген). Эти гены регулируют нормальное поведение клетки - ее ответы на ростовые факторы, на гормоны, нормальный темп и "расписание" ее делений. Протоонкогены находятся под контролем других генов. Мутации протоонкогенов выводят их из-под воздействия контролирующих генов и в результате чего они становятся автономными. Как правило, опухолеродное действие различных канцерогенных факторов приводит к постоянной активности протоонкогена. Так, хромосомные транслокации могут перенести протоонкоген в новое положение - под контроль постоянно активного промотора.
В результате этого переноса протоонкоген начинает работать непрерывно, не давая клетке выйти из цикла делений (туе), или посылая непрерывные сигналы с мембраны в ядро (ras), или приводя к синтезу ростовых факторов. Некоторые опухолевые вирусы сами по себе не содержат онкогена, но, встраиваясь в хромосому рядом с протоонкогеном, активируют его, вызывая непрерывную активность ("вставочный" канцерогенез) Канцерогенные вещества и облучение обладают высокой мутагенной активностью, вызывая мутации в различных генах, в том числе и в протоонкогенах. Эти мутации могут вести либо к нарушению регуляции протоонкогена, и тогда он выходит из-под контроля, либо к изменению свойств белка, кодируемого этим онкогеном.