Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора медицинских наук

HLA (класс II) и естественный отбор. «Функциональный» генотип, гипотеза преимущества «функциональной» гетерозиготности

14.00.36 - аллергология и иммунология

Болдырева М.Н.

Москва, 2007 г.

Работа выполнена в ГНЦ «Институт иммунологии ФМБА России»

Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор,

Алексеев Л.П.;

Официальные оппоненты: академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор

В ходе работы были обследованы 2525 здоровых (не имеющих тяжелых хронических заболеваний и жалоб на момент обследования), взрослых, не связанных кровным родством представители двадцати этно-территориальных групп, проживающих в различных регионах России, Украины, Белоруссии и Казахстана. Исследования проводились сотрудниками отдела иммуногенетики в период 1994 -2004 годов.

Биологический материал, который использовался для выполнения исследования, был получен из разных источников. Биоматериал от русских из Смоленской области (n=156), белорусов из Витебской (n=70), Брестской (n=105), Гомельской (n=100) областей, украинцев из Хмельницкой (n=138) и Львовской (102) областей, марийцев (202) из республики Марий Эл, гагаузов (n=225) из республики Молдова, полученный в результате этнографических и медико-генетических экспедиций, предоставила лаборатория генетической эпидемиологии (Балановская Е.В.); биоматериал, от большеземельских ненцев (n=92 - Ненецкий Автономный Округ), кольских саамов (n=107, п.Ловозеро, Мурманская область), русских из Архангельской области (n=81), полученный в ходе медико-генетических экспедиций, предоставлен кафедрой медицинской генетики (Евсеева И.В.) Архангельской государственной медакадемии, биоматериал от удмуртов (n=202), собранный в различных районах республики Удмуртия предоставил Ижевский государственный медуниверситет (Поздеева О.С., Ганичева Л.Л.); биоматериал от русских из Костромской области (n=126) предоставлен Костромской областной больницей (Целинская И.Н.); биоматериал от русских из Вологодской области (n=121) предоставлен Вологодской областной больницей (Кашинин М.Н.); биоматериал от татар (потомков переселенных в годы отечественной войны из Казани, n=87) был собран в Кировской области Кировским Институтом переливания крови (Зайцева Л.Н.); биоматериал от тувинцев (n=164) из разных районов республика Тыва предоставлен Институтом медицинских проблем Севера СО РАМН (Осокина И.В.).

Сотрудниками Института иммунологии ФМБА России был собран биоматериал от казахов (Актюбинская область республики Казахстан, n=141), бурят (Гусино-Озерского района Бурятии, n=87), калмыков (из разных районов республики Калмыкия, n=136) и армян (республика Армения, n=83).

В рамках исследований по направлению «HLA и репродукция» были обследованы 240 супружеских пар с повторными прерываниями беременности и неудачными ЭКО (экстракорпоральное оплодотворение), проходившими обследование в Центре иммунологии репродукции (98 пар) и лаборатории клинической цитогенетики Медико-генетического научного центра РАМН (142 пары). Контролем служили 74 пары, имеющие детей, обратившиеся в Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии РАМН по поводу установления отцовства, которое было подтверждено, и 300 здоровых доноров крови (97 женщин и 203 мужчин) из г. Москвы.

Совместно с сотрудниками Эндокринологического научного центра РАМН были обследованы 11 популяционных групп больных сахарным диабетом 1 типа и соответствующие им контрольные группы, представлявшие собой случайным образом отобранных, здоровых на момент исследования, лиц различной расовой принадлежности: к европеоидам относятся русские из г.Москвы (79 больных СД1/ 300 контроль), русские из Архангельской области (48/81), русские из Вологодской области (69/121), русские из Удмуртии (54/159), татары (96/87), мари (28/202), удмурты (52/101); монголоидам - тувинцы (15/164), калмыки (13/136) и буряты (25/87) узбеки (69/109) принадлежат к смешанному евро-монголоидному типу.

Геномную ДНК выделяли из периферической крови методом высаливания по стандартной процедуре [Miller S.A. et al., 1988]. HLA генотипирование образцов ДНК проводили методом мультипраймерной ПЦР [Трофимов Д.Ю., 1996]. Для типирования генов HLA класса II (DRB1, DQA1, DQB1) использовали наборы HLA-ДНК-Тех (фирма «НПФ ДНК-Технология», Россия). Амплификацию проводили на многоканальном термоциклере "МС2" («НПФ ДНК-Технология", Москва).

Статистическая обработка данных включала: определение частот гена DRB1 и гаплотипов DRB1-DQA1-DQB1 методом максимального правдоподобия (maximum-liekelihood). Для расчетов использовали компьютерную программу «Арлекин»[Schneider S. et al., 1966], версия 2.1 (URL:http://anthro.unige.ch/arlequin). Расчет генетических расстояний [Nei M., 1972] на основании генных частот проводили при помощи компьютерной программы «DJgenetic», версия 0.03 (Серегин Ю.А., Балановская Е.В.). Графически результаты кластерного анализа представлены в виде дендрограмм и графиков многомерного шкалирования по двум осям [Дерябин В.Е., 1971], построение которых проводили с помощью компьютерной программы «Статистика» (версия 6.0).

Тестирование на нейтральность отбора по Ewens-Watterson для локуса DRB1 было проведено при помощи компьютерной программы «Арлекин»

Относительный риск (ОР) развития/устойчивости к сахарному диабету 1 типа вычисляли по формуле B.Woolf [Певницкий Л.А., 1998]. Этот показатель означает, во сколько раз чаще встречается заболевание при наличии в генотипе индивидуумов какого-либо варианта HLA генов по сравнению с частотой заболевания у индивидуумов без этого HLA варианта. Значения ОР большие, чем 1, свидетельствуют о том, что конкретный вариант DRB1 гена ассоциирован с развитием заболевания, причем, чем больше величина относительного риска, тем ассоциация более выражена. Значения ОР, меньшие, чем 1, свидетельствуют об ассоциации вариантов HLA генов с устойчивостью к развитию заболевания, причем, чем меньше величина относительного риска, тем ассоциация того или иного варианта гена DRB1 с устойчивостью к развитию заболевания более выражена. Значениия ОР, близкие к 1, свидетельствует об отсутствии ассоциаций.

Статистическую достоверность значений ОР определяли по точному двустороннему критерию Фишера без корректировки на количество аллелей [Певницкий Л.А., 1998].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Полиморфизм HLA II и популяционные исследования

Исследование генетического родства 20 популяций России и стран СНГ на основании полиморфизма гена HLA II DRB1 и гаплотипов DRB1-DQA1-DQB1. Вычисленные частоты гена DRB1 и трехлокусных гаплотипов DRB1-DQA1-DQB1 были использованы для расчета генетических расстояний между популяциями. Результаты кластерного анализа представлены на рисунках 1, 2, 3, в виде денрограмм и двухмерных графиков многомерного шкалирования. Для определения, что лучше отражает генетическое родство исследованных популяций было проведено сравнение данных, полученных на основании частот одного гена DRB1 (рис 1) и трехлокусных гаплотипов трех генов - DRB1, DQA1 и DQB1 (рис 2).

Дендрограммы, представленные на рис.1 и 2, демонстрируют, что при использовании для построения матриц генетических расстояний частот гена DRB1 также, как и частот DRB1-DQA1-DQB1 гаплотипов, все исследованные популяционные группы образуют три кластера. В один кластер вошли генетически близкие друг другу популяции, живущие на территориях, относящихся к центральной и южной частям Восточной Европы: три группы белорусов из Гомельской, Брестской и Витебской областей, две группы украинцев из Львовской и Хмельницкой областей и русские из Смоленской области. Белорусы из Витебской области (север Белоруссии) отличались от генетически более близких друг другу белорусов из Брестской и Гомельской областей.

Рис.1. Дендрограмма генетических расстояний, построенная на основании частот гена DRB1- для 20 популяций России и стран СНГ. РАр - русские из Архангельской обл., РКо - русские из Костромской обл., РСм - русские из Смоленской обл., РВо - русские из Вологодской обл., БеВ - белорусы из Витебской обл., БеБ - белорусы из Брестской обл., БеГ - белорусы из Гомельской обл., УкЛ - украинцы из Львовской обл., УкХ - украинцы их Хмельницкой обл., Мар - марийцы, Удм - удмурты, Тат - татары, Гаг - гагаузы, Арм - армяне, Нен - ненцы, Саа - саамы, Каз - казахи, Кал - калмыки, Тув - тувинцы, Бур - буряты.

Если на дендрограмме, построенной на основе частот гаплотипов DRB1-DQA1-DQB1, белорусы из Витебской области образуют с белорусами из южных районов республикик единый «белорусский» кластер, тем не менее отличаясь от двух, очень генетически близких друг другу групп белорусов из южных районов республики, то на дендрограмме, построенной на основе частот гена DRB1 белорусы с севера республики уже примыкают к кластеру, состоящему из украинцев, белорусов из Брестской и Гомельской областей и русских из Смоленской области. Положение украинцев из Хмельницкой и Львовской областей и русских из Смоленской области не различаются на обеих дендрограммах.

Рис.2 Дендрограмма генетических расстояний, построенная на основании частот DRB1-DQA1-DQB1 гаплотипов для 20 популяций России и стран СНГ. РАр - русские из Архангельской обл., РКо - русские из Костромской обл., РСм - русские из Смоленской обл., РВо - русские из Вологодской обл., БеВ - белорусы из Витебской обл., БеБ - белорусы из Брестской обл., БеГ - белорусы из Гомельской обл., УкЛ - украинцы из Львовской обл., УкХ - украинцы их Хмельницкой обл., Мар - марийцы, Удм - удмурты, Тат - татары, Гаг - гагаузы, Арм - армяне, Нен - ненцы, Саа - саамы, Каз - казахи, Кал - калмыки, Тув - тувинцы, Бур - буряты.

На обеих дендрограммах белорусы из южных областей республики (Гомельской и Брестской областей), а также украинцы из центральной (Хмельницкая область) и западной части (Львовская область) страны оказались попарно близки между собой. Русские из Смоленской области были генетически ближе к украинскому кластеру, чем к белорусскому. В этот же кластер вошли гагаузы и армяне, генетически сильно отличающиеся от славянских популяций. Но, если на дендрограмме, построенной на основе частот гена DRB1 (рис.1) эти две популяционные группы образуют отдельный кластер, то на дендрограмме на основе частот DRB1-DQA1-DQB1 гаплотипов (рис.2) гагаузы и армяне последовательно примыкают к кластеру «славянских» популяций. Следующий кластер образовали популяции, проживающие в северном и северо-западном регионах европейской части России. Однако дендрограммы, построенные на основе частот гена DRB1 (рис.1) и DRB1-DQA1-DQB1 гаплотипов (рис.2) несколько различны. В обоих случаях русские из Костромской и Вологодской областей являются наиболее близкими друг другу популяционными группами. Однако, если на дендрограмме, построенной на основе частот гена DRB1 (рис.1) этим двум группам русских наиболее близкими яляются русские из Архангельской области, а затем уже марийцы, то на дендрограмме, построенной на основе частот гаплотипов DRB1-DQA1-DQB1 (рис.2) наоборот, генетически более близкими русским из Костромской и Вологодской областей являются марийцы, а затем уже русские из Архангельской области. Еще одно отличие двух дендрограмм касается удмуртов и татар, образовавших отдельный кластер. Если на дендрограмме гена DRB1 (рис 1.) этот кластер примыкает к популяциям, северо-западных областей России, то на дендрограмме гаплотипа DRB1-DQA1-DQB1 (рис 2) этот кластер уже примыкает к популяциям с азиатской генетической основой. Однако в обоих случаях кластер удмуртов и татар довольно сильно отличается от большинства популяций, входящих с ними в более крупный кластер. Это может, вероятно, свидетельствовать о том, что удмурты и татары занимают промежуточное положение между европейским и азиатским генофондом. Следует отметить также, что и различия между ними весьма существенны. Ненцы и саамы, наоборот, на дендрограмме гена DRB1(рис 1) примыкают к «азиатскому» кластеру, в то же время сильно от них отличаясь (особенно саамы), в то время как на дендрограмме гаплотипа DRB1-DQA1-DQB1 (рис 2) примыкают к европеоидным популяциям севера, северо-запада восточной Европы, тем не менее также сильно от них отличаясь, что также говорит о наличиии в их генофонде как северо-европейских, так и азиатских генов.

На дендрограмме гена DRB1 все популяции с азиатской генетической основой или имеющие смешанное евро-азиатское происхождение. образовали кластер, в который вошли попарно более близкие друг другу казахи и калмыки, а также буряты и тувинцы. К ним примыкают ненцы, и затем генетически более далекие от этих групп - саамы. На дендрограмме гаплотипов DRB1-DQA1-DQB1 (рис.2) в один кластер также вошли попарно генетически близие казахи и калмыки, и тувинцы и буряты. Но, в отличие от дендрограммы гена DRB1, к указанной группе примыкают не ненцы и саамы, а близкие друг гругу удмурты и татары.

Взаиморасположение исследованных популяций, на двухмерных графиках многомерного шкалирования, построенных на основании частот гена DRB1 (рис.1) и DRB1-DQA1-DQB1 принципиально не отличалось от соответствующих дендрограмм.

Таким образом, взаиморасположение изученных популяций на графиках многомерного шкалирования и дендрограммах, построенных и на основе частот гена DRB1 и DRB1-DQA1-DQB1 гаплотипов в целом соответствовует их этногенезу и географическому взаиморасположению, что подтверждает возможность использования как отдельных генов HLA класса II, в частности наиболее полиморфного гена DRB1, так и гаплотипов нескольких генов, в частности DRB1-DQA1-DQB1, для изучения генетической истории формирования различных народов. Основные генетические различия между исследованными популяциями улавливаются уже при использовании только гена DRB1, хотя исследование DRB1-DQA1-DQB1 гаплотипов, позволяет выявить более тонкие различия между популяционными группами, то есть более предпочтительно для генетического анализа. Такой вывод совпадает с мнением Begovich AB с соавт. [2001], который считает, что гаплотипы генов HLA являются «подразделением» аллелей, что еще более увеличивает полиморфизм HLA.

Исследование генетического родства 20 исследованных популяций и популяций из разных стран мира на основании полиморфизма гена HLA II DRB1. Из доступных литературных источников были выбраны частотные данные популяций, представляющих, насколько это возможно, коренное население различных стран Европы, Азии, Австралии, Новой Зеландии и Америки. Европейское население представлено жителями Норвегии [Капустин С.И.,1998], Оркнейских островов. Уэльса, Северной Ирландии, Англии, Дании, Финляндии, северной Германии, Швеции, Бельгии, Австрии, юго-восточной Франции, Швейцарии, Чехии, Венгрии, Хорватии, Болгарии, Италии, о.Сардиния, Греции [Terasaki P.I.., Gjertson D.W., 1997]. Кроме того, были использованы данные по HLA типированию евреев из Израиля, жителей Японии, Кореи, Южного Китая, Тайваня, Таиланда, а также аборигенов Австралии, маори, коренных жителей Новой Зеландии, индейцев из Аргентины, Бразилии, Мексики, эскимосов Гренландии [Terasaki P.I.., Gjertson D.W., 1997]. Результаты этого анализа в виде графика многомерного шкалирования представлены на рисунке 3. Плотное «ядро», состоящее из большинства взятых в анализ европейских популяций, вытянуто с юга на север. К этому «европейскому ядру» с одной стороны примыкают удмурты, татары и мари - европеоиды с примесью уралоидного компонента, причем у марийцев в большей мере, чем у удмуртов и татар, проявляется присутствие «северо-европейских» генов.

Рис 3. Расположение 20 исследованных популяций России, стран СНГ и ряда стран Евразии, Австралии, Новой Зеландии, Америки в рамках многомерного шкалирования на основе генетических расстояний по частотам гена DRB1. РАр - русские из Архангельской обл., РКо - русские из Костромской обл., РСм - русские из Смоленской обл., РВо - русские из Вологодской обл., БеВ - белорусы из Витебской обл., БеБ - белорусы из Брестской обл., БеГ - белорусы из Гомельской обл., УкЛ - украинцы из Львовской обл., УкХ - украинцы их Хмельницкой обл., Мар - марийцы, Удм - удмурты, Тат - татары, Гаг - гагаузы, Арм - армяне, Нен - ненцы, Саа - саамы, Каз - казахи, Кал - калмыки, Тув - тувинцы, Бур - буряты, Сар - жители о.Сардиния, Гре - греки, Бол - болгары, Ита - итальянцы, Гаг - гагаузы, Евр - евреи, Нор - норвежцы, Орк - оркнейцы, Уэл - уэльсцы, СИр - североирландцы, Анг - англичане, Фин - финны, Нем - немцы, Дат - датчане, Чех - чехи, Блг - бельгийцы, Авс - австрийцы, Фра - французы, Шве - шведы, Швц - швейцарцы, Вен - венгры, Хор - хорваты, Таил - таиландцы, Тайв - китайцы из Тайваня, ЮКит - китайцы из южного Китая, Кор - корейцы, Япо - японцы, ИнА - индейцы из Аргентины, ИнМ - индейцы из Мексики, ИнБ - индейцы из Бразилии, Эск - эскимосы Гренландии, Авл - аборигены Австралии, Мао - маори из Новой Зеландии.

Из исследованных азиатских популяций России и стран СНГ ближе всего к европейцам оказались казахи и калмыки. Основу генофонда тувинцев и, особенно, бурят составляют гены центральноазиатского происхождения. Особенно удивительно, что саамы, живущие на Кольском полуострове, по составу HLA генов класса II ближе всего оказались к индейцам из Аргентины и бурятам. Положение ненцев на графике многомерного шкалирования с одной стороны свидетельствует о своеобразии указанной популяционной группы, сочетающей «северо-европейские» гены с уралоидными и сильной примесью генов азиатского происхождения, а с другой - о недостаточности сведений об HLA генетическом профиле различных популяционных групп, в том числе и нашей страны. Эти пробелы могут искажать взаиморасположение популяций и не позволяют более определенно судить о происхождении и их генетическом родстве.

Таким образом, взаимоположение популяций на графиках, полученных на основании расчета генетических расстояний генов HLA класса II (гена DRB1 и гаплотипов DRB1-DQA1-DQB1), адекватно отражают географическое положение и генетические связи различных популяционных групп, в том числе и 20 популяционных групп из России и стран, граничащих с Россией, что совпадает с современными представлениями о том, что полиморфизм генов HLA, в частности генов II класса, предоставляет почти уникальные возможности для исследований в области популяционной геномики [Erlich H.A. et al.,.2006]. Особенно большие возможности предоставляет еще более выраженный, чем аллельный, гаплотипический полиморфизм генов HLA, который позволяет определять более тонкие различия между популяциями, что также совпадает с представлениями сегодняшнего дня [Begovich A.B. et al., 2001].

Есть ли селекция гена DRB1 в обследованных группах? Данные теста на нейтральность отбора [Ewens W.J., 1972; Watterson G.A., 1978] свидетельствуют о том, что в подавляющем большинстве исследованных популяций наблюдаемая гомозиготность по специфичностям гена DRB1 существенно ниже, чем ожидаемая, что свидетельствует в пользу балансирующей селекции по гену DRB1 и совпадает с большим количеством исследований [Klitz W; et al.,1986; Salamon H, et al., 1999; Tiercy J.M. et al., 1992; Mack S.J. et al., 2000 Tsai Y. et al.,2006 Luo M. et al.,2006]. Только у саамов и татар значения ожидаемой и наблюдаемой гомозиготности достоверно не различались, что говорит скорее о нейтральности отбора в отношении указанных групп. Подобные результаты также получены исследователями относительно разных популяций [Tsai Y. et al.,2006 Luo M. et al,2006].

Заключение. На основании проведенного анализа данных типирования исследованных популяционных групп по генам HLA класса II можно заключить что ген DRB1, и, особенно, трехлокусные гаплотипы DRB1-DQA1-DQB1 адекватно отражают этногеографическое соотношение исследованных популяций и поэтому пригодны для использования их в качестве инструмента популяционной генетики и географии для изучения генетического родства популяций. Кроме того, практически все исследованные популяционные группы находятся под влиянием балансирующей селекции, которая приводит к снижению количества гомозигот, в частности по гену DRB1 и, соответственно по всем сцепленным с ним генам II класса HLA.

Механизмы селекции могут осуществляться через функцию генов HLA, как генов иммунного ответа. Проверка этой гипотезы предстоит в последующих разделах.

2. Естественный отбор и HLA II

Выше были представлены данные, подтверждающие возможность использования полиморфных генов HLA класса II для исследования генетического родства различных популяций. С другой стороны гены HLA класса II - это гены иммунного ответа, непосредственно участвующие в его развитии, прежде всего на инфекционные агенты. Известно также, что гены II класса имеют выраженную ассоциацию с развитием аутоиммунных заболеваний и имеют отношение к развитию ряда патологий, приводящих к нарушению репродукции. Эти факты говорят о том, что гены HLA II класса должны непосредственно подвергаться действию естественного отбора

Инфекции. Открытие Цинкернагелем и Догерти [Zinkernagel R.M. and Doherty P.C., 1974] иммунного распознавания вирусных антигенов Т-лимфоцитами «в контексте» белков главного комплекса тканевой совместимости хозяина, за которое они получили Нобелевскую премию, позволило им предположить, что генетические различия индивидуумов в локусе, кодирующем MHC белки, могут влиять на интенсивность и эффективность ответа хозяина на инфекцию [Lipsitch M. et al, 2003], определяя, тем самым, результат этого взаимодействия. Таким образом, гены HLA II класса, являясь генами иммунного ответа, представляющими чужеродные пептиды клеткам иммунной системы должны находиться под давлением естественного отбора. Усилия многих лабораторий были направлены в сторону изучения возможных точек приложения естественного отбора, касающегося действия инфекционного окружения.

В ряде исследований содержатся результаты об ассоциациях генов HLA с исходом разных инфекций противоречащие друг другу [Lockett S.F., et al., 2001; Ng M.N. et al., 2004; Roe D.L. et al., 2000; Thursz M. et al., 1999]. Это свидетельствует как о сложности предмета исследований, так и недостаточности наших знаний о процессах, которые могут происходить в результате действия инфекционных агентов. В таблице 1 приведены данные о вариантах гена DRB1, ассоциированных с развитием и устойчивостью (или самостоятельным клиренсом) к некоторым инфекциям. Подобные данные есть и в отношении ассоциации вариантов гена DRB1 с эффективным и неэффективным ответом на вакцинацию [Hayney M.S., 1996, Caillat-Zucman S., 1998, Hopkins W.J., 1999, Nardin E.H., 2000, Vidan-Jeras B., 2000, Poland G.A., 2001, Qian Y., 2002, Thio C.L., 2003, Wang C. et al , 2004].

Таблица 1. DR маркеры чувствительности и устойчивости к разным инфекционным заболеваниям.

Репродукция. Сексуальное предпочтение. Значение генов MHC в выборе сексуального партнера у млекопитающих было обнаружено в 70-х годах [Yamazaki K., et al,1975]. И в последующем, основная масса работ, посвященных поиску доказательств неслучайного выбора полового партнера, была выполнена на животных. Так, в работе Hedrick P.W. было установлено, что самки мышей предпочитают самцов, отличающихся от них по MHC, что фактически приводит к уменьшению пропорции гомозигот, усиливая генетический полиморфизм [Hedrick P.W., 1992]. Это связано с тем, что у животных MHC является источником уникального индивидуального запаха, который и влияет на индивидуальное распознавание, выбор партнера, «гнездовое» поведение и селективный блок беременности. [Jacob S., et al, 2002]. У домашних мышей и, возможно, у большинства млекопитающих, продукты генов MHC влияют и на иммунное распознавание и на индивидуальный запах аллель-специфическим образом. Сексуальный выбор на основе генов MHC приводит к получению в потомстве преимущественно MHC гетерозигот, что может не только усиливать резистентность к инфекциям, но также и препятствовать инбридингу в целом. Именно избежание имбридинга может быть наиболее важной функцией MHC-ассоциированного выбора партнера и основной селективной силой для сохранения разнообразия MHC генов у видов с подобными возможностями. [Potts W.K., et al, 1994]. У «нечистолинейных» людей трудно изучать механизмы отбора, связанные с сексуальным предпочтением, кроме того, влияние социально-культурной среды на процесс выбора полового партнера затрудняет исследования биологической роли системы HLA в процессах воспроизведения. Тем не менее, существует ряд исследований, посвященных этой теме. Так, в работе Jacob S. с соавт. (2002) было показано, что женщины могут определять различия запахов мужчин, отличающихся друг от друга только по одному аллелю HLA. Подтверждением неслучайного выбора партнеров служит также серия работ выполненных на племенах южноамериканских индейцев [Hedrick P.W., Black F.L., 1997] и в религиозной секте хатеритов (европеоиды). Оказалось, что количество гомозиготных по генам HLA индивидуальностей было ниже математически ожидаемого в соответствии с менделевским распределением [Kostyu D.D., et al, 1993; Robertson A., et al, 1999]. В то же время количество гомозиготных по трем другим, не-HLA локусам микросателитов, расположенных на 13 хромосоме, в отличие от локусов HLA, расположенных на 6 хромосоме, соответствовало расчетному. Было установлено также, что беременность у женщин из секты хатеритов, совпадавших с партнером по генам DRB1 наступала через более длительные интервалы времени по сравнению с парами, не совпадавшими по гену DRB1 [Ober C., et al, 1992], и в таких семьях было, соответственно, меньшее количество детей [Ober C., et al, 1988].

HLA гомозиготность и репродуктивный результат среди пар с невынашиванием беременности неясного генеза. Для исследования возможного значения HLA гомозиготности для репродуктивного результата было выполнено HLA типирование по гену DRB1 240 супружеских пар с повторными прерываниями беременности и неудачными ЭКО (экстракорпоральное оплодотворение). Проведенное исследование позволило сделать вывод о разном значении гомозиготности по HLA генам у мужчин и женщин для успешного развития беременности. У женщин с невынашиванием беременности неясного генеза (НБНГ) ни общее количество гомозигот, ни количество гомозигот разной DRB1 специфичности не отличались от таковых в обеих контрольных группах (женщины из пар, имеющих детей и здоровые доноры-женщины). У мужчин из пар, имеющих детей, общее количество гомозигот было в три раза меньше, чем у мужчин из пар с НБНГ и контрольной группой, что свидетельствует о том, что гомозиготность по гену HLA DRB1 является неблагоприятным фактором для репродуктивного успеха, хотя и не единственным. Так, например, из 74 пар, имеющих детей, 1 мужчина был гомозиготен по DRB1*02 и трое - по DRB1*07, то есть гомозиготность по генам HLA II у мужчин не является абсолютным препятствием для репродукции, и скорее всего, контролируется не только генами MHC. Представленные данные согласуются с мнением Black F.L. and Hedrick P.W. (1997), которые делают заключение, что взаимоотношения мать-плод является важной составляющй в сильной селекции против гомозигот (нет дефицита гомозигот, когда мать гомозиготна и отец гетерозиготен и большой дефицит, когда мать гетерозиготна и отец гомозиготен). [Black F.L., Hedrick P.W. 1997].

Невынашивание беременности и бесплодие неясного генеза.. Исследования, свидетельствующие о том, что HLA антигены могут влиять на развитие плода и последующий исход беременности были начаты в 60-х годах. В течение 60-70х годов были получены данные о том, что зародыши, несущие отцовские HLA антигены, отличавшиеся от материнских антигенов (гистонесовместимая беременность) могут иметь селективное преимущество в выживании по сравнению с зародышами, унаследовавшими отцовские HLA антигены, не отличавшиеся от материнских антигенов (гистосовместимая беременность) [Billington W.D., 1964; Clarke B., Kirby D.R.S., 1966; Kirby D.R., 1970; Beer A.E. and Billingham R.E., 1976; Алексеев Л.П. и Федорова О.Е., 1981; Алексеев Л.П. и соавт.1986]. Предполагалось, что гистосовместимая беременность не распознается материнской иммунной системой или материнский иммунный ответ не соответствует физиологическому, что может приводить к потере плода. Таким образом, было сделано предположение, что гистонесовместимая беременность является необходимым условием для успешной имплантации и роста плода, а повторные аборты могут быть связаны с избыточной HLA похожестью партнеров [Christiansen O.B., 1996].

Однако, в большинстве более поздних работ, в которых были использованы методы ДНК типирования, уже не было обнаружено увеличения совпадений по генам HLA-DR и/или -DQ среди пар с повторными выкидышами [Christiansen O.B. et al., 1989; Ito K. et al., 1992; Takakuwa K. et al., 1992; Laitinen T. et al. 1993; Wagenknecht D.R. et al., 1997]. Только Ober C. et al. (1993) сообщали о значительном увеличении совпадений по HLA-DQ локусу среди пар с повторными выкидышами по сравнению с контролем при использовании ДНК типирования.

Другие исследования были посвящены HLA совпадению среди пар с необъяснимым бесплодием [Ober C. and van der Ven, 1997], которое, по мнению авторов исследований, может быть результатом пери-имплантационных потерь плода [Collins J.A. et al, 1983; Wilcox A.J. et al., 1988], что может быть следствием увеличенного HLA подобия между партнерами [Coulam C.B. et al., 1987; Creus M. et al., 1998]. Однако ряд исследователей не обнаружили значительных различий в HLA совпадениях партнеров между парами с необъяснимым бесплодием и фертильными парами [Nordlander C. et al., 1983; Persitz E. et al., 1985].

Совпадения по гену DRB1 среди пар с невынашиванием беременности неясного генеза. Пары с невынашиванием беременности неясного генеза (НБНГ) были проанализированы с точки зрения совпадения супругов по специфичностям гена HLA-DRB1 по сравнению с контрольными семьями, имеющими детей. Полученные данные свидетельствуют о том, что среди пар с НБНГ не было отмечено достоверного увеличения количества совпадающих по специфичностям гена HLA-DRB1 пар по сравнению с контрольными парами, имеющими детей.

HLA II и нарушение репродукции в результате инфекций. Хотя в различных популяциях факторы, приводящие к бесплодию, различаются, в общем считается, что 20-30% случаев бесплодия может быть связано с воспалительными заболеваниями тазовых органов, в результате чего может нарушаться нормальный транспорт и оплодотворение ооцита [Templeton A., et al., 1991]. В большинстве случаев эти заболевания вызывают инфекции, передающиеся половым путем (ИППП), так что воспалительные заболевания тазовых органов представляют связь между ИППП и бесплодием. Незначительное число работ посвящено изучению ассоциаций генов HLA и бесплодием, вызванным инфекциями. Так, ряд авторов исследовали связь генетических факторов хозяина и трубный фактор бесплодия, связанный с C.trachomatis. Оказалось, что DQA1*0102 и DQB1*0602 вместе с IL-10 -1082AA генотипом были значительно более частыми у пацинтов с трубным бесплодием по сравнению с контролем (0.18 и 0,02, p<0,005) [Kinnunen A.H. et al., 2002]. DQB1*06 был ассоциирован с хламидийной инфекцией (49% против 34%) [Geisler W.M. et al., 2004].

Репродукция, аутоиммунные заболевания и HLA.. К настоящему моменту накопилось много фактов о роли аутоиммунных процессов, имеющих непосредственную связь с генами MHC, в нарушении репродуктивной функции.

Анализ работ, выполненных в 1965-96гг позволил Geva E. c соавт. заключить, что аутоиммунные процессы могут лежать в основе многих болезней человека и может быть ассоциировано с нарушениями репродукции. В то же время, нарушение репродуктивной функции может быть первым признаком аутоиммунных расстройств.[Geva E., et al, 1997]. Существенный дефицит фертильности был обнаружен у больных системной красной волчанкой (СКВ) [Gleicher N.б 1999; Hardy C.T. et al, 1999], ревматоидным артритом [Nelson J.L., et al, 1993], склеродермии [Silman A.J., Black C., 1998]. Снижение фертильности было отмечено и при других аутоиммунных заболеваниях, таких как тиреоидные болезни, сахарный диабет 1 типа (СД1), эндометриоз [Gleicher N., et al, 1993, Poppe K., et al, 2002]. Косвенным доказательством, что нарушенная аутоиммунная функция влияет на репродуктивную способность являются сведения о том, что супрессия ненормальной аутоиммунной функции кортикостероидами может улучшать фертильность [Dmowski W.P., et al, 1995; El-Roeiy A., et al, 1998].

У женщин с нарушенной репродуктивной функцией значительно чаще, чем у фертильных, обнаруживали различные ауто-АТ, прежде всего направленные против мишеневых АГ репродуктивной и эндокринной систем. Анти-овариальные АТ значительно чаще, чем остальные, встречались при ранней менопаузе и необъяснимом бесплодии [Fenichel P., et al, 1997; Luborsky J., et al, 1999]. Мишенями аутоантител могут быть стероидогенные ферменты, гонадотропины и их рецепторы, желтое тело, зона пеллюцида и ооцит.[Forges T, et al, 2004]. Аутоиммунный ответ на стероидные гормоны и стероидные клетки яичника могут служить причиной нарушения его функции [Kauffman R.P., et al, 2003].

Впервые связь между аутоантителами и прерыванием беременности была обнаружена в начале 80-х годов. [Cowchock S., et al, 1984]. Около 1% женшин с наступившей беременностью имеют повторные выкидыши. У женщин с повышенной частотой повторных выкидышей было обнаружено увеличение уровня многих аутоантител. [Christiansen O.B., et al, 1997]. Установлено, что из 60% известных причин спонтанных абортов на долю аутоиммунного фактора приходится 20%. [Stephenson M.D., 1996]. Аутоиммунные болезни (артриты, тиреоидиты, СД1) более часто встречались в семьях женщин с необъяснимыми спонтанными абортами. [Shelton A.J., et al,1994]. За последние десятилетия клиницистами было установлено, что при аутоиммунных заболеваниях, таких как СКВ, наблюдается значительно более высокий уровень невынашивания, чем в общей популяции - около 50% у больных с активной болезнью. [Ramsey-Goldman R, et al, 1992]. В течение 80-х годов исследователи сосредоточились на потере зародыша у женщин с антифосфолипидными АТ, был охарактеризован антифофолипидный синдром. [Hill J.A., Choi B.C., 2000]. Потом появилась серия сообщений о потере зародыша у женщин со повышенными уровнями кардиолипиновых АТ [Trabace S., et al, 1991; Mueller-Eckhardt G., et al, 1994].

В 90-х годах группа датских исследователей во главе с Christiansen O.B. исследовала взаимосвязь вариантов антигенов HLA класса II c репродуктивными потерями. Так, в 1992 году они сообщили о том, что DRw17,DQw2 ассоциирован с чувствительностью к повторным потерям плода [Christiansen O.B., et al, 1992], затем в 1993 году - что антигены DR1, DR3 и DR10 были увеличены у пациентов с 4 и более выкидышами [Christiansen O.B., et al, 1993,1995]. Далее было обнаружено, что среди пациентов с анти-кардиолипиновыми АТ и повторными прерываниями беременности было значительно больше женщин с фенотипом DR3 и меньше - с фенотипом DR2 [Christiansen O.B., et al, 1998]. Sasaki T. С соавт. (1997) также обнаружил значительное увеличение DR4 у женщин с тремя и более повторными выкидышами

DRB1 среди пар с невынашиванием беременности неясного генеза. Исследование роли различных вариантов гена DRB1 на уровне групп аллелей отдельно для мужчин и женщин были проведены среди пар с необъяснимыми повторными выкидышами (НБНГ) по сравнению с контрольными парами. Полученные данные свидетельствуют о том, что для мужчин и женщин из «проблемных» пар разные генотипы DRB1 имеют разное значение. У женщин из «проблемных» пар отмечено существенное увеличение числа генотипов, в которые входила специфичность DRB1*04, ассоциированная с развитием аутоиммунных заболеваний, таких как сахарный диабет 1 типа [Schipper R.F., et al. 2001], ревматоидный артрит [Zanelli E., et al. 2000], аутоиммунный тиреоидит [Petrone A., et al. 2001] и небольшое снижение числа генотипов, в который входила специфичность DRB1*07, которая относится к числу маркеров устойчивости к развитию, например, аутоиммунного сахарного диабета [Schipper R.F.и соавт.. 2001]. У мужчин из «проблемных» пар отмечено выраженное снижение числа генотипов в которые входила специфичность DRB1*01, ассоциированная с устойчивостью к гепатиту С [Barrett S. et al., 1999, 2001; Fanning L.J. et al., 2000] и HIV [MacDonald K.S. et al., 2000; Motta P. et al., 2002]. Также у них наблюдается небольшое снижение числа генотипов с DRB1*06. Подобный сексуальный диморфизм, когда естественный отбор среди представителей разных полов ведется по разным признакам, вероятно, имеет определенный смысл с точки зрения дополнительной устойчивости вида в целом. Заключение. Заключение. Настоящий раздел был посвящен рассмотрению вопросов роли генов HLA класса II в вопросах действия факторов естественного отбора на индивидуальном уровне. Процесс отбора действует на каждом жизненном этапе индивидуума. Каждый организм должен дожить до того момента, когда он сможет оставить потомство в условиях инфекционного и паразитарного окружения. Инфекционные воспалительные процессы репродуктивных органов также могут привести к невозможности оставить потомство. В разделе были представлены данные литературы о том, что определенные варианты генов HLA класса II ассоциированы с развитием и устойчивостью к развитию ряда тяжелых инфекций, то есть они должны, таким образом, участвовать в процессе естественного отбора. Гены HLA имеют значение для выбора сексуального партнера с целью снижения возможности инбридинга и рождения потомства с гомозиготностью по генам HLA, которая может снижать разнообразие иммунного ответа на постоянно изменяющееся сообщество микроорганизмов. На репродуктивной стадии естественного отбора обнаруживается сексуальный диморфизм, при котором только гетерозиготные самцы имеют преимущество перед гомозиготными. Этот диморфизм наблюдается как у животных, так и у человека. Многочисленные данные литературы, приведенные в разделе, убеждают, что аутоиммунные нарушения (в основном у женщин) могут быть серьезной причиной репродуктивных неудач и сокращения репродуктивного периода, начиная с привычного невынашивания беременности, необъяснимого бесплодия и кончая ранним прекращением функции яичников. Показано важное значение конкретных вариантов генов HLA класса II, ассоциированых с аутоиммунными заболеваниями, также и в репродуктивных неудачах. Также прослеживается сексуальные различия в значении вариантов гена DRB1 для развития невынашивания беременности неясного генеза. Таким образом, гены HLA класса II на индивидуальном уровне находятся под действием естественного отбора.

3. Аутоиммунные заболевания как возможный механизм действия отбора на HLA II.

В предыдущем разделе были приведены сведения о важном значении аутоиммунных заболеваний как причины репродуктивных неудач и вариантах генов HLA класса II, ассоциированных с репродуктивными проблемами у женщин. В настоящем разделе будут более подробно рассмотрено значение генов HLA класса II в развитии аутоиммунных заболеваний.

Аутоиммунные заболевания - заболевания с выраженной генетической основой, носят системный характер и поражают самые разные системы организма, причем, чем раньше возникает заболевание, тем более варажена его генетическая составляющая. Одними из главных генов, для которых установлена выраженная связь с развитием аутоиммунной патологии, являются гены иммунного ответа - HLA класса II.

Ассоциации генов HLA класса II и аутоиммунных заболеваний. В результате усилий ученых из разных стран мира получены данные о значении генов HLA для развития аутоиммунных заболеваний в разных популяционных группах. Установлены как положительно (см. табл.2), так и отрицательно ассоциированные с развитием заболеваний варианты генов HLA класса II (см. табл.3).