ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ АУТОИММУННОГО ОТВЕТА В ПАТОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА

М. Е. Вартанян (1974)

За последние годы накопилось достаточно данных о том, что наследственные факторы контролируют развитие иммунопатологических процессов в организме человека.

В области клинической медицины в этом отношении наиболее иллюстративной является группа так называемых аутоиммунных болезней, к которым принято относить системную эритематозную волчанку, болезнь Хашимото, miastenia gravis и др. Кроме того, аутоиммунный ответ удалось зарегистрировать при целом ряде таких хронически протекающих заболеваний, как ревматоидный артрит, шизофрения, гломерулонефриты и многие другие. Следует, однако, подчеркнуть, что, несмотря на ряд существенных достижений в познании природы аутоиммунного ответа, патогенетическая роль иммунопатологических феноменов в развитии большинства заболеваний этой группы остается пока еще недостаточно ясной. В настоящем сообщении мы касаемся некоторых наследственных закономерностей развития иммунного ответа у человека на антигены собственных тканей.

Традиционно в клинической генетике доказательство роли наследственных факторов оценивалось по двум основным критериям. Первый из них связан с семейным накоплением изучаемого признака, т. е. повышенной частотой его встречаемости среди родственников больного. Второй критерий-это повышенная степень конкордантности в парах однояйцевых близнецов (ОБ) по сравнению с двуяйцевыми (ДБ). Известно, что ОБ генотипически идентичны, в то время как ДБ могут генетически и фенотипиче-ски существенно отличаться. Анализ случаев заболеваний с аутоиммунным компонентом по этим критериям показал существенное повышение частоты случаев болезни среди родственников больных, а также повышенную конкордантность у ОБ по сравнению с ДБ для некоторых форм заболеваний. В табл. 1 приведена частота заболеваемости среди родственников больных системной эритематозной волчанкой, ревматоидным артритом, miastenia gravis, болезнью Хашимото и шизофренией. Была установлена также повышенная частота различных серологических реакций в тех же популяциях родственников больных (см. табл. 1). Эта группа фактов, несомненно, свидетельствует о существенной роли наследственного предрасположения в развитии аутоиммунного ответа. Однако природа и характер этого предрасположения до настоящего времени недостаточно ясны.

Попытки клинико-генетического анализа аутоиммунного ответа показали, что он контролируется не каким-то одним конкретным геном. Установлено, что наследование большинства аутоиммунных состояний не подчиняется основным менделевским правилам и, очевидно, детерминируется не одним геном. Более того, клинико-генеалогический анализ этой группы заболеваний свидетельствует в пользу мультифакториальной природы их наследования, при которой генетическое предрасположение к развитию аутоиммунных феноменов определяется целым рядом аддитивно действующих наследственных детерминант. Мультифакториальная природа наследственного предрасположения к аутоиммунным заболеваниям может быть проверена при изучении генетического контроля различных этапов аутоиммуногенеза. Некоторые закономерности наследственного контроля аутоиммунных процессов могут быть проиллюстрированы на примере заболеваний нервно-психической сферы. Нервная ткань занимает особое положение в организме. Это положение определяется прежде всего значительной изолированностью нервной ткани от лимфоидной, а также поздней дифференцировкой ее антигенной структуры в онтогенезе (постнатальный период). В недавних исследованиях было показано также присутствие в мозговой ткани Q-антигена, свойственного поверхностям тимоцитов. Это делает иммуногенные свойства нервной ткани уникальными, поэтому не случайно, очевидно, что первая модель аутоиммунного заболевания в эксперименте на обезьянах, созданная Риверсом еще в 1935 году, была получена при использовании именно нервной ткани. Все это определяет интерес иммунологов к изучению аутоиммунных процессов, связанных с патологией нервной системы.

Таблица 1. Частота случаев болезни и содержание противотканевых антител у родственников больных с некоторыми аутоиммунными заболеваниями

Заболевание

Частота случаев болезни среди родственников первой степени родства (в %)

Частота обнаружения противотканевых антител (в %)

у родственников первой степени родства

в популяции здоровых лиц

Системная эритематозная волчанка

0,001

12,0

1,9

Miastenia gravis

3-5

23,5

3,8

Ревматоидный артрит

4-4,5

20,0

7,0

Болезнь Хашимото

-

35,0

8,0

Шизофрения

13-15

21,4

3,6

Ниже приводятся результаты исследований, проведенных в Институте психиатрии АМН СССР.

1 — я серия экспериментов состояла в изучении степени генетического контроля иммунного ответа на стимуляцию антигенами нервной ткани. С этой целью при помощи реакции связывания изучали содержание антигенов мозга в биологических жидкостях некоторых групп психически больных. Получены данные, свидетельствующие о существенном накоплении растворимых антигенов нервной ткани не только у самих больных, но и у их родственников первой степени родства. В табл. 2 мы приводим соответствующие результаты исследования родственников больных эпилепсией и шизофренией.

Попадание в кровоток тканевых антигенов может свидетельствовать либо о процессах деструкции ткани соответствующего органа, либо о существенном повышении проницаемости клеточных мембран. При заболеваниях, о которых идет речь, не обнаружено специфических и достаточно выраженных морфологических изменений в головном мозге. В свете современных данных предпочтительнее предполагать повышение мембранной проницаемости клеток, результатом чего является выход в кровяное русло ряда внутриклеточных факторов, в том

Таблица 2. Частота обнаружения антигенов тканей мозга в сыворотке родственников больных эпилепсией и шизофренией

Заболевание пробанда

Число обследованных родственников

Частота обнаружения антигенов у родственников первой степени родства (в %)

Р (по отношению к здоровым)

Эпилепсия

103

20,3

<0,001

Шизофрения

36

38,8

<0,001

Контрольная группа (психически здоровые)

150

2,5

числе и антигенной природы. Косвенно о повышении мембранной проницаемости может свидетельствовать, в частности, увеличение содержания одного из сывороточных ферментов - лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и различных молекулярных форм его (изоферментов), имеющих относительную тканевую специфичность.

Дополнительный анализ выборки ОБ и ДБ достоверно показал более высокую степень конкордантности по содержанию ЛДГ в сыворотке у ОБ. Диагностику зиготности исследованной выборки близнецов проводили с использованием генетических маркеров по группам крови, сывороточным белкам, дерматоглифике, наборам антропометрических тестов, а также с использованием специального интегративного показателя зиготности.

В табл. 3 приведены результаты проведенного близнецового анализа, из которой видно, что внутрипарные различия по ЛДГ в парах больных близнецов дают весьма существенные отличия между двумя выборками ОБ и ДБ. Эти результаты также свидетельствуют, что степень проницаемости клеточных мембран в организме находится под генетическим контролем, причем с довольно высоким коэффициентом наследуемости, равным 65 %.

Таким образом, в формировании аутоиммунного ответа при некоторых заболеваниях генетические факторы принимают участие уже на этапе антигенной стимуляции.

Аналогичные исследования были проведены по изучению частоты обнаружения гуморальных антител против антигенов нервной ткани. В табл. 4 представлены результаты этого анализа, из которой видно, что частота обнаружения антител против тканей мозга в общей популяции составляет 3,5 %, в то время как у родственников больных шизофренией первой степени родства эта частота достигает 21,9 %, а у самих больных-27,6 %.

Для доказательства роли наследственного предрасположения этого вида аутоиммунного ответа все пробанды были дополнительно разделены на две группы: 1) больные, у которых обнаруживаются антитела; 2) больные, у которых они отсутствуют.

Из табл. 5 видно, что у членов семей пробандов, у которых имелись антитела, частота обнаружения этих же антител достигала 46 %, а у родственников пробанда, не имевшего антител, эта частота составляла 3,2 % и не отличалась от таковой в общей популяции.

Разработанные в последние годы методы количественной оценки вклада наследственных факторов в формирование различных признаков человека позволяют определить также степень наследственного предрасположения к возникновению аутоиммунного ответа.

На рис. 1 приведена так называемая номограмма Фолкнера, на основе которой можно вычислить количественный вклад наследственных факторов. По горизонтальной оси отложена частота данного признака в общей популяции, по вертикальной оси — частота того же признака среди родственников первой степени родства. Точка в месте, где перекрещиваются эти две линии, отражает коэффициент наследуемости анализируемого признака и для антител против мозга составляет 0,8. Это достаточно высокий коэффициент наследуемости, свидетельствующий о жесткой степени генетического контроля образования противотканевых антител.

Таблица 3. Генетический контроль активности ЛДГ у пар близнецов и сибсов

Внутрипарные различия (в ед/мин/мл)

Монозиготные близнецы (п=8)

дизиготные близнецы (п =25)

Сибсы (n=14)

абс

%

абс

%

абс

%

3,0

22,0

6,6

39,2

6,4

39,4

0x01 graphic

Таблица 4. Частота обнаружения антител против тканей мозга в крови различных групп исследуемых

Группа обследованных

Частота обнаружения антител (в %)

Р

Психически здоровые

3,5±1,9

-

Больные шизофренией

27,6±3,8

<0,001

Родственники больных шизофренией

21,4±2,3

<0,001

Таблица 5. Частота обнаружения противомозговых антител у родственников в зависимости от наличия или отсутствия их в крови пробандов

Пробанды

Число пробандов

Частота обнаружений антител у родственников (в %)

Я

С наличием антител Без антител

28 31

46,6±13,3 3,2±3,2

<0,01

Таблица 6. Антитимическое действие гуморальных антител больных шизофренией

Группа обследованных

Число обследованных

Цитотоксический индекс (М±т)

Достоверность различий

тимус

костный мозг

t

P

Здоровые

60

0,099±0,00

0,159±0,09

0,2

>0,1

Больные

36

0,611 ±0,03

0,059 ±0,00

3,1

<0,01

Достоверность различий

t=5,12P<0,001

t=0,34P>0, l

В приведенной группе фактов существенным является обнаружение соответствующих антител у фенотипически здоровых родственников. Этот факт ставит вопрос об истинном патогенетическом значении противотканевых антител. Предположение, что гуморальные антитела свидетельствуют о латентном или субклиническом уровне патологического процесса, требует специального доказательства. Очевидно, для клинической манифестации болезни требуются еще и другие дополнительные факторы. Несомненно одно, что противотканевые антитела с успехом могут быть использованы как маркеры, при генетическом анализе явлений аутоиммунитета, а популяция родственников с положительными серологическими показателями может рассматриваться как популяция с высоким риском заболеваемости аутоиммунными нарушениями. Кроме того, полученные результаты ставят перед клиницистами и патологами важную проблему взаимоотношений между биологическими механизмами болезни и ее развитием, ее внешними проявлениями.

0x01 graphic

Рис. 1. Номограмма семейного предрасположения у человека (по Д. Фолкнеру). На оси ординат — частота признака в популяции родственников больного (в %); на оси абсцисс — частота признака в общей популяции (в %). Объяснение в тексте.

0x01 graphic

Рис. 2. Ответ лимфоцитов периферической крови здоровых и больных шизофренией на действие ФГА. На оси ординат — число клеток, синтезирующих ДНК; на оси абсцисс — время культивирования лимфоцитов с ФГА (в сутках). Кривые с белыми кружками — здоровые; кривые с черными кружками — больные.

Выше уже упоминалось об обнаружении в мозге нормальных людей и животных Q-антигена, свойственного поверхностям клеток тимуса. Можно было предположить, что при аутоиммунном ответе, связанном антигенами нервной системы, в крови больных этой группы могут быть обнаружены антитела к Q-антигену. Было показано, что в крови больных шизофренией присутствуют антитела, способные вызывать цитотоксический эффект клеток тимуса (совместные исследования сотрудников Института эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи и Института психиатрии АМН СССР).

В табл. 6 приведены данные, свидетельствующие о существенной цитотоксической активности упомянутых антител. Иммунологическая природа этого феномена была доказана в специальной серии контрольных экспериментов.

Существование описанного феномена при аутоиммунном ответе позволяет сформулировать ряд предположений относительно судьбы клеток лимфоидного ряда и, в частности, тимусзависимых лимфоцитов в организме больных. Если упомянутый цитотоксический эффект развивается в организме больных, то следует ожидать повреждения системы тимусзависимых лимфоцитов либо в виде уменьшения их количества, либо в нарушении их функций.

В специальной серии экспериментов было показано, что при культивировании лимфоцитов периферической крови больных шизофренией с аутоиммунными сдвигами удается зарегистрировать значительно более слабый ответ на действие митогенов. На рис. 2 представлены кривые, показывающие ответные реакции лимфоцитов периферической крови на действие ФГА. Ответ лимфоцитов регистрировался по включению меченного тритием тимидина и цитоспектрофотометрическим определением содержания ДНК ядер лимфоцитов. В группе здоровых лиц метку включало свыше 70 % исследованных клеток. Увеличение содержания ДНК отмечалось приблизительно в таком же проценте клеток. Что касается больных, то ответ по тем же критериям дало всего лишь около 30 % клеток всей исследованной популяции.

0x01 graphic

Рис. 3. Спонтанная активация ДНК лимфоцитов больных шизофренией и здоровых (по данным микрофлюориметрии). На оси абсцисс и ординат — интенсивность флюоресценции клеток (ф) при длинах волн 530 и 640м км.

Приведенные данные дают основание полагать, что приблизительно половина тимусзависимых клеток либо не реакционноспособна, либо вообще отсутствует. Эта ситуация может иметь весьма трагические последствия для функций всей иммунной системы организма, резко влияя на степень иммунологического гомеостаза на уровне как клеточного, так и гуморального ответа.

В соответствии с современными представлениями развитие некоторых клеточных реакций аутоиммунного ответа связывается с функцией тимусзависимых лимфоцитов.

Ранее сотрудниками Института психиатрии АМН СССР было изучено поведение лимфоцитов периферической крови больных шизофренией. Было установлено, что наиболее характерным для поведения лимфоидных клеток является повышенное спонтанное образование бласттрансформированных клеток, аналогичное тому, которое имеет место при других заболеваниях аутоиммунной природы. Самые начальные этапы этой реакции удается описать с помощью микроспектрофлюориметрического метода при окраске клеток акридином оранжевым. На рис. 3 приведены результаты количественного анализа степени флюоресценции. Видно, что ее возрастание характерно для клеток больных шизофренией (по сравнению с клетками здоровых).

Следует отметить, что эта активация интерфазного хроматина является неспецифическим феноменом и может возникать как начальная стадия кооперативного взаимодействия поверхностей клеток в ответ на совершенно разнообразные активирующие агенты, в том числе и антигенные стимулы. Аналогичная активация описана и при других аутоиммунных состояниях, таких, например, как красная волчанка и др. Физиологическая активация периферических лимфоцитов при шизофрении была подтверждена также при электронномикроскопическом исследовании лимфоцитов и при изучении включения меченого уридина в культурах лимфоцитов больных. В последнем случае речь идет о 10-12 % всей популяции лимфоцитов периферической крови.

Образование этой группы клеток с последующей бласттрансформацией было исследовано в парах ОБ и ДБ, как здоровых, так и больных (табл. 7). Анализ внутрипарных различий по признакам бластообразования и количеству митозов в ответ на воздействие ФГА показал следующее. Внутрипарные различия у здоровых близнецов не дали существенных отличий у однояйцевых пар по сравнению с двуяйцевыми. В то же время анализ по тем же критериям в парах больных близнецов показал весьма существенное, высокодостоверное различие между ОБ и ДБ. Аналогичная зависимость была обнаружена и для признака активности ЛДГ сыворотки. Эта закономерность представляется нам принципиальной и может претендовать на определенную универсальность. Она свидетельствует о том, что для целого ряда признаков, слабо выраженных в норме, наследственные различия практически

не определяют их вариабельности. В случаях, когда абсолютное значение данного признака возрастает, в частности при патологических состояниях аутоиммунной природы у человека, существенно повышается роль наследственных различий по этим признакам.

Интерпретация полученных данных позволяет заключить, что развитию иммунопатологического процесса в организме больных сопутствует активация генетических детерминант, контролирующих возникновение этих механизмов. Очевидно, формирование аутоиммунного механизма сопровождается активацией добавочных локусов, контролирующих различные стадии развития аутоиммунного процесса в диапазоне от антигенной стимуляции до синтеза антител.

Задачей будущих исследований в этом направлении является описание конкретных групп генетических факторов и механизмов их действия и взаимодействия, которые лежат в основе аутоиммунного ответа в патологии человека. Развитие этого направления исследований позволит в будущем понять, почему из десятков тысяч больных, страдающих различными соматическими и инфекционными заболеваниями, лишь какая-то часть обнаруживает аутоиммунные феномены.

Таблица 7. Внутрипарные различия свойств лимфоцитов (в %) у 42 пар близнецов

Близнецы

Монозиготные

Дизиготные

Р

Здоровые

Бласты— 34,9

Бласты— 33.5

>0,1

Митозы-38,9

Митозы-32,8

>0,1

Больные шизофренией

Бласты— 23,3

Бласты— 66,5

<0,001

Митозы-33,9

Митозы— 51,8

<0,001