Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИММУНОГЛОБУЛИНПОДОБНЫХ РЕЦЕПТОРОВ КИЛЛЕРНЫХ КЛЕТОК И ИХ HLA-ЛИГАНДОВ В РУССКОЙ ПОПУЛЯЦИИ

Соколова Ю.В. 1 Бубнова Л.Н. 1 Павлова И.Е. 1 Бессмельцев С.С. 1
1 Российский научно-исследовательский институт гематологии и трансфузиологии, Санкт-Петербург
Проведен сопоставительный анализ частот встречаемости KIR-генов, групп HLA-лигандов и KIR/HLA комбинаций в русской популяции Северо-Западного региона Российской Федерации и в других кавказоидных популяциях. Нами было обнаружено преобладание С1/С2 (59 %) гетерозиготности над С1 (34 %) и С2 (7 %) гомозиготностью. Имея сходные черты с другими кавказоидными популяциями в распределении KIR-генов, русская популяция существенно отличается от большинства из них по распределению групп HLA-лигандов для этих рецепторов, что приводит к различиям в частоте встречаемости отдельных пар KIR/HLA, в частности, более высокой частоте встречаемости функционально активных пар KIR2DL2/3 + HLA-C1 по сравнению с другими кавказоидными популяциями.
иммуноглобулинподобные рецепторы киллерных клеток
лиганд
KIR/HLA комбинация
частота встречаемости
русская популяция
1. Receptor-ligand analyses define minimal killer cell Ig-like receptor (KIR) in humans / Z. Du, D.W. Gjertson, E.F. Reed, R. Rajalingam // Immunogenetics. – 2007. – Vol. 59. – P. 1–15.
2. Report from the killer immunoglobulin-like receptor (KIR) anthropology component of the 15th International Histocompatibility Workshop: worldwide variation in the KIR loci and further evidence for the co-evolution of KIR and HLA / J.A. Hollenbach, A. Meenagh, C. Sleator, C. Alaez, et al. // Tissue Antigens. – 2010. – Vol. 76. – P. 9–17.
3. Epistatic interaction between KIR3DS1 and HLA-B delays the progression to AIDS / M.P. Martin, X. Gao, J.H. Lee et al. // Nature Genetics. – 2002. – Vol.31. – P. 429–434.
4. Middleton D., Gonzalez F. The extensive polymorphism of KIR genes // Immunology. – 2009. – Vol. 129. – P. 8–19.
5. Parham P. MHC class I molecules and KIRs in human history, health and survival // Nature Reviews. Immunology. – 2005. – Vol.5. – P. 201–214.
6. Distribution of KIR genes in the Czech population / Y. Pavlova, L. Kolesar, I. Striz et al. // International Journal of Immunogenetics. – 2008. – Vol. 35. – P. 57–61.
7. Global diversity and evidence for coevolution of KIR and HLA / R.M. Single, M.P. Martin, X. Gao et al. // Nature Genetics. – 2007. – Vol.39, №9. – P. 1114–1119.
8. KIR genes in Russian population from Northwest region / I.V. Sokolova, L.N. Bubnova, I.E. Pavlova, S.S. Bessmeltsev // In: 2011 KIR Workshop. – Tammsvik, Sweden. – June 15-17, 2011, Abstracts B6, P. 20.
9. Recognition of peptide-MHC class I complexes by activating killer immunoglobulin-like receptors / C.A. Stewart, F. Laugier-Anfossi, F. Vely et al. //Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. – 2005. – Vol. 102, №37. – P. 13224–13229.
10. Vilches C., Parham P. KIR: diverse, rapidly evolving receptors of innate and adaptive immunity // Annual Reviews of Immunology. – 2002. – Vol. 20. – P. 217–251.

Иммуноглобулинподобные рецепторы киллерных клеток (KIR) взаимодействуя со своими лигандами - антигенами главного комплекса гистосовместимости (HLA) I класса, играют ключевую роль в регуляции функциональной активности натуральных киллерных клеток (NK), которые, являясь важнейшим компонентом врожденного иммуннитета, обеспечивают быструю элиминацию трансформированных и инфицированных клеток, сохраняя при этом толерантность к неповрежденным клеткам организма [10]. Связывание HLA-лигандов с ингибирующими KIR-рецепторами (iKIR) приводит к подавлению функциональной активности NK-клеток, а с активирующими (аKIR) - к ее усилению.

Так же, как и система HLA, система KIR-генов обладает чрезвычайно высоким уровнем полиморфизма [4]. Полиморфизм KIR-генов и сочетания KIR-HLA являются важным иммуногенетическим фактором, играющим существенную роль в предрасположенности и/или резистентности к инфекционным, аутоиммунным и онкологическим заболеваниям. Поскольку KIR-локус расположен на хромосоме 19, а HLA-локус - на хромосоме 6, наследование генов, кодирующих рецепторы и их лиганды, происходит независимо друг от друга, что приводит к большому разнообразию комбинаций KIR/HLA у отдельных лиц. В то же время ряд исследований подтверждает наличие корреляции между частотой встречаемости KIR-генов и соответствующих HLA-лигандов, что свидетельствует о возможной коэволюции этих не связанных между собой локусов [7, 2]. Существуют достаточно выраженные межпопуляционные различия в частоте встречаемости как KIR-генов и их HLA-лигандов, так и функционально значимых комбинаций KIR/HLA, сформировавшиеся, по всей видимости, под действием разнообразных факторов отбора в определенных климатогеографических условиях.

Целью настоящего исследования явилось изучение распределения KIR-генов, HLA-лигандов и KIR/HLA комбинаций в русской популяции Северо-Западного региона Российской Федерации.

Материалы и методы исследования

Для изучения распределения KIR-генов и HLA-лигандов в русской популяции было проведено обследование 100 потенциальных доноров Республиканского Регистра доноров костного мозга/гемопоэтических стволовых клеток (Санкт-Петербург) в возрасте от 20 до 60 лет.

Геномную ДНК для проведения молекулярного типирования выделяли из лейкоцитов периферической крови с помощью коммерческого набора реагентов фирмы «Protrans» (Германия). Концентрация выделенной ДНК составляла 50-100 нг/мкл.

Генотипирование осуществляли методом полимеразной цепной реакции с сиквенс-специфическими праймерами (PCR-SSP). Для определения количества и состава KIR-генов использовали наборы «KIR Genotyping SSP Kit» (Invitrogen). Группы HLA-лигандов: HLA-C1, -C2 и -Вw4 +  определяли при помощи наборов «KIR HLA ligand kit» (Olerup-SSP). Для определения HLA-A3/A11 и специфичностей HLA-B и -C дополнительно проводили молекулярное типирование с использованием наборов «PROTRANS HLA-A*/B*/Cw*» (Protrans).

Визуализацию продуктов, полученных в результате полимеразной цепной реакции, проводили посредством электрофореза в горизонтальном 2 %-м агарозном геле. Интерпретацию полученных результатов осуществляли с помощью таблиц, прилагаемых к набору праймеров.

Частоту встречаемости KIR-генов, HLA-лигандов и комбинаций KIR/HLA (2DL1 + C2, 2DS1 + C2, 2DL2/3 + C1, 2DS2 + C1, 3DL1 + Bw4, 3DS1 + Bw4, 3DL2 + A*03/*11) определяли метом прямого подсчета. Статистическую значимость различий в частоте встречаемости оценивали с использованием критерия χ2 с поправкой по Бонферрони.

Результаты исследования и их обсуждение

Все обследованные нами доноры имели по меньшей мере одну пару iKIR/HLA, что свидетельствует об исключительной значимости рестриктированного по антигенам HLA I класса ингибиторного сигнала для регуляции функциональной активности NK-клеток. В то же время 36 % лиц в русской популяции не имели пар aKIR/HLA, а у 23 % вообще отсутствовали экспрессируемые активирующие KIR-рецепторы.

Двухдоменные молекулы KIR связываются с антигенами HLA I класса локуса С. Лигандами для KIR2DL1-рецепторов являются аллотипы HLA-C, несущие в позиции 80 остаток лизина (HLA-C2). KIR2DL2 и KIR2DL3, которые сегрегируют как аллельные варианты одного гена, кодируют молекулы, взаимодействующие с аллотипами HLA-C, имеющими остаток аспарагина в позиции 80 (HLA-C1) [5]. Активирующие двухдоменные KIR-рецепторы имеют последовательность внеклеточных доменов, сходную с их ингибирующими аналогами, и могут связываться с теми же самыми лигандами, что было подтверждено многочисленными исследованиями. KIR2DS1 связывается с HLA-C2, а KIR2DS2 - с HLA-C1 антигенами [9]. Частота встречаемости функционально значимых пар 2DKIR/HLA в русской популяции Северо-Западного региона Российской Федерации представлена в табл. 1.

В соответствии с результатами генотипирования групп HLA-лигандов для двухдоменных KIR-рецепторов все обследованные доноры были разделены на три группы: С1/С2 гетерозиготы - 59 %, С1 гомозиготы - 34 % и С2 гомозиготы - 7 %. Обращает на себя внимание более высокая частота гетерозиготных лиц, по сравнению с другими европейскими популяциями, и более низкая - гомозиготных, особенно по аллелям HLA группы С2 [6].

Таблица 1

Частота встречаемости активирующих и ингибирующих двухдоменных KIR-рецепторов, их HLA-лигандов и KIR/HLA комбинаций

KIR-гены

2DL1

2DS1

2DL2/3

2DL2

2DL3

2DS2

F( %)

96,0

40,0

100,0

47,0

85,0

47,0

HLA-лиганды

HLA-C2

HLA-C1

F( %)

66,0

93,0

KIR + HLA

2DL1 + HLA-C2

2DS1 + HLA-C2

2DL2/3 + HLA-C1

2DL2 + HLA-C1

2DL3 + HLA-C1

2DS2 + HLA-C1

F( %)

63,0

30,0

93,0

44,0

78,0

43,0

В русской популяции наиболее часто встречающейся комбинацией iKIR/HLA было сочетание KIR2DL2/3 + HLA-C1 (93 %), что несколько выше частоты данной пары в других кавказоидных популяциях (около 80 %). KIR2DL2 и KIR2DL3 представляют собой группы аллельных вариантов гена KIR2DL2/3, из которых для KIR2DL2-рецепторов характерна более высокая сила связывания со своими лигандами. Частота встречаемости пары KIR2DL2 + HLA-C1 в русской популяции составила 44 %, а пары KIR2DL3 + HLA-C1 - 78 %. Причем у 15 % лиц присутствовала только комбинация KIR2DL2 + HLA-C1, у 49 % - KIR2DL3 + HLA-C1, а 29 % имели обе пары лиганд-рецептор.

Из 96 практически здоровых лиц обследованной группы, имеющих в своем генотипе ингибирующий ген KIR2DL1, 33 человека не имели лиганда для этого рецептора. В то же время из 66 лиц, имеющих аллели HLA I класса локуса С, входящих в группу HLA-C2, у 3 человек не было соответствующего рецептора. Таким образом, частота встречаемости функционально активного рецептора KIR2DL1 в русской популяции составила 63 %, что соответствует другим кавказоидным популяциям (около 60 %) [1, 6].

Частота встречаемости функционально значимых пар активирующих двухдоменных KIR-рецепторов со своими HLA-лигандами была существенно ниже, чем для ингибирующих и составила 30 % для KIR2DS1 + HLA-C2 и 43 % для KIR2DS2 + HLA-C1.

Трехдоменный ингибирующий рецептор KIR3DL1 взаимодействует с аллелями HLA-B, которые содержат эпитоп Bw4. Эти аллели подразделяются на две группы: HLA-Bw4Т80, несущие в позиции 80 остаток треонина, и HLA-Bw4I80, имеющие в данной позиции остаток изолейцина. Причем антигены HLA-Bw4I80 имеют более высокую силу связывания с рецептором, чем HLA-Bw4Т80 [5]. Активирующий рецептор KIR3DS1 имеет выраженное сходство с KIR3DL1 в строении экстрацеллюлярных доменов и, по всей видимости, взаимодействует с HLA-Bw4I80 [3]. Лигандами для структурного ингибирующего рецептора KIR3DL2 являются антигены HLA-A3 и HLA-A11.

Частота встречаемости функционально значимых пар 3DKIR/HLA в обследованной нами русской популяции Северо-Западного региона Российской Федерации представлена в табл. 2.

Таблица 2

Частота встречаемости активирующих и ингибирующих трехдоменных KIR-рецепторов, их HLA-лигандов и KIR/HLA комбинаций в русской популяции

KIR-гены

 

3DL1

   

3DS1

   

3DL2

 

F( %)

 

96

   

35

   

100,0

 

HLA-лиганды

HLA-Bw4

HLA-Bw4

Т80

HLA-Bw4

I80

HLA-Bw4

HLA-Bw4

T80

HLA-Bw4

I80

HLA-A*03/11

HLA-A*03

HLA-A*11

F( %)

61,0

35,0

31,0

61,0

35,0

31,0

35,0

24,0

12,0

KIR + HLA

3DL1 + HLA-Bw4

3DL1 + HLA-Bw4

Т80

3DL1 + HLA-Bw4

I80

3DS1 + HLA-Bw4

3DS1 + HLA-Bw4

Т80

3DS1 + HLA-Bw4

I80

3DL2 + HLA-A*03/11

3DL2 + HLA-A*03

3DL2 + HLA-A*11

F( %)

60,0

35,0

30,0

22,0

17,0

8,0

35,0

24,0

12,0

Трехдоменный ингибирующий рецептор KIR3DL1 был обнаружен у 96 % обследованных, но при этом его лиганды присутствовали только у 61 % лиц в популяции, и общая частота встречаемости функционально активного рецептора составила всего 60 %. Среди них KIR/HLA комбинации, содержащие аллели двух подгрупп данной группы лигандов: HLA-Bw4I80 и HLA-Bw4Т80, которые отличаются по силе взаимодействия с рецептором, распределялись приблизительно поровну - 30 и 35 % соответственно. При этом две функционально активные пары: KIR3DL1 + HLA-Bw4I80 и KIR3DL1 + HLA-Bw4Т80 имелись только у 5 % лиц в популяции. У 36 % лиц с наличием данного рецептора не было соответствующего лиганда и у одного индивидуума отсутствовал рецептор при наличии лиганда.

Частота встречаемости активирующего трехдоменного рецептора KIR3DS1 в русской популяции составила 35 %, его предполагаемого лиганда HLA-Bw4I80 - 31 %. Из числа обследованных лиц 42 % не имели ни данного рецептора, ни его лиганда, а 8 % лиц имели и лиганд, и рецептор. Таким образом, только 8 % лиц в русской популяции имели функционально активный KIR3DS1-рецептор.

Несмотря на то, что ингибирующий ген KIR3DL2 является структурным и присутствует во всех гаплотипах, HLA-лиганды для этого рецептора были определены у 35 % обследуемых. Из них 18 % имели один HLA-A*03, 10 % - один HLA-A*11 и 7 % имели два лиганда. Следовательно, только у трети популяции KIR3DL2 рецептор является функционально активным.

Нами был проведен сравнительный анализ распределения частоты встречаемости KIR-генов, HLA-лигандов и KIR/HLA комбинаций в русской популяции Северо-Западного региона Российской Федерации с аналогичными показателями других кавказоидных популяций (табл. 3, 4). В качестве групп сравнения были использованы данные совместных многоцентровых исследований [1, 2, 7].

Таблица 3

Распределение KIR-генов в различных популяциях кавказоидов [1, 2, 7]

Популяции

KIR-гены

2DL1

2DS1

2DL2

2DL3

2DS2

3DL1

3DS1

Россия (n = 100)

96,0

40,0

47,0

85,0

47,0

96,0

35,0

Чехия (n = 125)

95,0

44,6

58,7

85,1

57,0

93,4

38,8

Португалия (n = 38)

100,0

31,6

57,9

94,7

57,9

89,5

31,6

Италия (n = 50)

100,0

42,0

50,0

94,0

50,0

94,0

46,0

Норвегия (n = 363)

97,5

40,5

41,6

92,8

42,4

95,9

41,6

США (кавказоиды) (n = 255)

95,3

41,2

53,3

87,1

53,7

94,9

38,8

Испания (n = 100)

94,0

39,0

57,0

85,0

58,0

91,0

39,0

Северная Ирландия (n = 223)

97,3

39,5

51,1

90,1

52,0

97,8

39,5

Англия (n = 99)

99,0

40,4

47,5

88,9

53,5

96,0

36,4

Дания (n = 50)

98,0

36,7

52,0

96,0

52,0

98,0

38,0

Финляндия (n = 35)

100,0

54,5

39,4

97,0

39,4

90,9

53,1*

Примечание: * - различия в сравнении с русской популяцией статистически значимы (p < 0,05).

Таблица 4

Распределение HLA-лигандов в различных популяциях кавказоидов [1, 2, 7]

Популяции

HLA-лиганды

HLA-C1

HLA-C2

HLA-Bw4

Россия (n = 100)

93,0

66,0

61,0

Чехия (n = 125)

63,2**

36,8**

66,9

Португалия (n = 38)

48,7**

51,3

68,4

Италия (n = 50)

50,0**

50,0

72,0

Норвегия (n = 363)

65,8**

34,2**

54,4

США (кавказоиды) (n = 255)

59,8**

40,2**

57,6

Испания (n = 100)

60,0**

40,0*

58,0

Северная Ирландия (n = 223)

68,9**

31,1**

50,8

Англия (n = 99)

58,6**

41,4*

66,7

Дания (n = 50)

82,0

62,0

50,0

Финляндия (n = 35)

77,1

62,9

51,4

Примечания:

* - различия в сравнении с русской популяцией статистически значимы (pс < 0,001);

** - различия в сравнении с русской популяцией статистически значимы (pс < 0,0001).

Как видно из представленной таблицы, распределение ингибирующих KIR-генов в русской популяции соответствует таковому в других популяциях кавказоидов (см. табл. 3). То же было показано нами при сравнении с другими популяциями [8].

Анализ частот встречаемости групп HLA-лигандов для двухдоменных KIR-рецепторов выявил значительные отличия русской от других кавказоидных популяций. В обследованной нами группе была обнаружена более высокая частота встречаемости аллелей группы HLA-С1, по сравнению с другими представленными популяциями, за исключением Дании и Финляндии (рис. 1). Имеющиеся в нашем распоряжении данные о распределении сочетаний KIR2DL2/3 + HLA-C1 показали различия с популяциями Чехии (χ2 = 4,90; p < 0,05) и кавказоидов США (χ2 = 8,49; p < 0,01).

Кроме того, была выявлена более высокая, по сравнению с большинством кавказоидных популяций, частота встречаемости аллелей, входящих в группу HLA-C2, которые несут в позиции 80 остаток лизина и служат лигандами для KIR2DL1 и KIR2DS1 (рис. 2). HLA-лиганды этой группы также имеют высокую частоту встречаемости в популяциях Дании и Финляндии. У жителей Италии и Португалии они встречаются несколько реже, чем в русской популяции, но это различие не достигает статистической значимости.

 

Рис. 1. Сопоставление частот встречаемости генов KIR2DL2/3, KIR2DS2 и HLA-C1 в русской и других кавказоидных популяциях [1, 2, 7]

 
 Рис. 2. Сопоставление частот встречаемости генов KIR2DL1, KIR2DS1 и HLA-C2 в русской и других кавказоидных популяциях [1, 2, 7]

Не было выявлено статистически значимых отличий в распределении HLA-Bw4 по сравнению с большинством других кавказоидных популяций (рис. 3).

 

Рис. 3. Сопоставление частот встречаемости генов KIR3DL1, KIR3DS1 и HLA-Bw4 в русской и других кавказоидных популяциях [1, 2, 7]

Заключение

Полученные нами данные позволили выявить следующие особенности распределения иммуноглобулинподобных рецепторов киллерных клеток и их HLA-лигандов в русской популяции:

1. Частоты встречаемости KIR-генов и пар KIR-рецептор/HLA-лиганд могут существенно различаться друг от друга. Так, частота гена KIR2DL1 составляет 96 %, а пары KIR2DL1 + HLA-C2 - 63 % (χ2 = 33,41; pс < 0,0001); гена KIR3DL1 - 96 %, а комбинации KIR3DL1 + HLA-Bw4 - 60 % (χ2 = 37,76; pс < 0,0001); гена KIR3DL2 - 100 %, а сочетания KIR3DL2 + HLA-А3/11 - 35 % (χ2 = 96,30; pс < 0,0001). Таким образом, встречаемость функционально активного KIR-рецептора может быть значительно ниже, чем кодирующего его гена, что необходимо учитывать при оценке вклада KIR-системы в развитие иммунного ответа, определении предрасположенности или резистентности к ряду заболеваний.

2. Сопоставление полученных нами результатов с литературными данными показало, что распределение ингибирующих двухдоменных KIR-рецепторов в русской популяции, в целом, сходно с таковым в других популяциях кавказоидов. Однако обращает на себя внимание обнаруженная нами значительно более высокая, по сравнению с большинством европейских популяций, частота лиц, гетерозиготных по группам лигандов для этих рецепторов, и, особенно, более высокая частота аллотипов группы HLA-C1, что приводит к повышению частоты встречаемости функционально активных пар KIR2DL2/3 + HLA-C1. Эти данные необходимо учитывать при оценке генетически детерминированных особенностей цитолитической активности естественных киллеров в русской популяции и изучении ассоциативных связей KIR-генов с различными заболеваниями.

Рецензенты:

Капустин С.И., д.б.н., руководитель лаборатории биохимии ФГУ «Российский НИИ гематологии и трансфузиологии» ФМБА, г. Санкт-Петербург;

Калинина Н.М., д.м.н., профессор, главный научный сотрудник, начальник НИО клинической иммунологии Всероссийского центра экстренной радиационной медицины им. А.М. Никифорова МЧС России, г. Санкт-Петербург.

Работа поступила в редакцию 23.11.2011.


Библиографическая ссылка

Соколова Ю.В., Бубнова Л.Н., Павлова И.Е., Бессмельцев С.С. ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИММУНОГЛОБУЛИНПОДОБНЫХ РЕЦЕПТОРОВ КИЛЛЕРНЫХ КЛЕТОК И ИХ HLA-ЛИГАНДОВ В РУССКОЙ ПОПУЛЯЦИИ // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 1. – С. 115-120;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=29309 (дата обращения: 28.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074