MHC I и MHC II: роль главного комплекса гистосовместимости

Главный комплекс гистосовместимости (MHC) представляет собой группу генов, кодирующих белки, которые играют критически важную роль в распознавании «своего» и «чужого» иммунной системой. Эти молекулы являются своеобразными «удостоверениями личности» для клеток организма. Существуют два основных класса этих молекул: MHC I и MHC II, которые выполняют различные, но взаимодополняющие функции в иммунном ответе. Понимание их работы необходимо для осознания того, как организм борется с инфекциями, почему возникают аутоиммунные заболевания и как происходит отторжение пересаженных органов.

Что такое главный комплекс гистосовместимости и его основные классы

Главный комплекс гистосовместимости — это крупный генетический регион, отвечающий за синтез белков, презентирующих антигены клеткам иммунной системы. Основная задача этих белков — показать Т-лимфоцитам, что происходит внутри клетки и вокруг нее. Различают два принципиально разных класса этих молекул, которые представлены на разных типах клеток и представляют антигены разного происхождения.

Молекулы MHC I присутствуют на поверхности практически всех ядерных клеток организма. Их главная функция — демонстрировать фрагменты белков, синтезированных внутри самой клетки. Это позволяет иммунной системе постоянно мониторить внутреннее состояние клетки. Если клетка инфицирована вирусом или превратилась в раковую, на ее поверхности появятся фрагменты вирусных или опухолевых белков, что послужит сигналом для уничтожения такой клетки цитотоксическими Т-лимфоцитами.

Молекулы MHC II, в отличие от первого класса, экспрессируются преимущественно на профессиональных антигенпрезентирующих клетках: макрофагах, дендритных клетках и В-лимфоцитах. Эти молекулы специализируются на презентации фрагментов белков, которые были поглощены клеткой извне (экзогенные антигены). Такой механизм позволяет запускать другой тип иммунного ответа с участием Т-хелперов, которые координируют дальнейшие действия иммунной системы.

Ключевые различия между молекулами MHC I и MHC II

Хотя оба класса молекул главного комплекса гистосовместимости выполняют функцию презентации антигенов, они существенно различаются по структуре, клеточному распределению и механизмам работы. Понимание этих различий помогает осознать, как иммунная система параллельно решает разные задачи: уничтожение зараженных собственных клеток и борьбу с внешними патогенами.

Структурные различия определяют, какие именно антигены будут связываться с молекулой. MHC I состоит из одной длинной α-цепи и небольшого β2-микроглобулина, образуя карман для связывания пептидов длиной 8–10 аминокислот. MHC II состоит из двух примерно равных цепей (α и β), формирующих более открытый карман, который может связывать более длинные пептиды (13–25 аминокислот).

Для наглядного сравнения основных характеристик:

Функциональная роль MHC в иммунном ответе

Молекулы главного комплекса гистосовместимости являются центральным элементом адаптивного иммунитета, обеспечивая его специфичность и эффективность. Без их способности представлять антигены Т-лимфоцитам иммунная система не могла бы целенаправленно атаковать патогены или поврежденные клетки, полагаясь только на общие, менее эффективные механизмы врожденного иммунитета.

MHC I обеспечивает постоянный иммунный надзор за внутренним содержимым клеток. Этот механизм особенно важен для:

• Выявления вирусных инфекций, когда вирусы используют клеточные механизмы для репликации.
• Обнаружения опухолевых клеток с измененным белковым составом.
• Контроля за внутриклеточными бактериями, такими как микобактерии туберкулеза.

MHC II активирует совершенно другой аспект иммунной защиты. Когда макрофаг поглощает бактерию или дендритная клетка захватывает фрагмент патогена, они перерабатывают эти белки и представляют их фрагменты на своей поверхности в комплексе с MHC II. Это служит сигналом для Т-хелперов, которые, в свою очередь, активируют:

• В-лимфоциты для производства специфических антител.
• Другие иммунные клетки для усиления воспалительного ответа.
• Формирование иммунной памяти для быстрого ответа при повторной встрече с патогеном.

Клиническое значение полиморфизма главного комплекса гистосовместимости

Гены главного комплекса гистосовместимости являются наиболее полиморфными в человеческом геноме, что означает существование сотен различных вариантов (аллелей) этих генов в популяции. Этот генетический полиморфизм имеет огромное значение для индивидуальной восприимчивости к заболеваниям, успешности трансплантации и разработки персонализированных подходов в медицине.

Разнообразие аллелей MHC объясняет, почему разные люди по-разному реагируют на одни и те же инфекции. Наличие определенных вариантов генов может обеспечивать повышенную устойчивость к некоторым патогенам, в то время как другие аллели могут увеличивать риск развития заболеваний. Например, конкретные варианты HLA-B27 тесно ассоциированы с развитием анкилозирующего спондилита, а определенные аллели HLA-DQ являются установленными факторами риска развития сахарного диабета 1-го типа.

В трансплантологии совместимость по генам главного комплекса гистосовместимости (у человека их называют HLA — человеческие лейкоцитарные антигены) является определяющим фактором успеха пересадки органов и тканей. Иммунная система реципиента распознает донорские молекулы MHC как чужеродные и запускает реакцию отторжения. Поэтому перед трансплантацией проводится тщательное типирование HLA и подбор максимально совместимого донора, что значительно повышает шансы на приживление трансплантата.

Список литературы

1. Ярилин А. А. Иммунология. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. — 752 с.
2. Хаитов Р. М. Иммунология: структура и функции иммунной системы. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013. — 280 с.
3. Абрамов М. Г. Основы иммунологии для практических врачей. — М.: Медицина, 2006. — 416 с.
4. Janeway's Immunobiology, 9th Edition. — Garland Science, 2016.
5. ВОЗ. Руководство по трансплантации органов и тканей. — Женева, 2018.
6. Национальные клинические рекомендации по трансплантологии. — М.: Минздрав России, 2021.