Экспрессия «неклассических» молекул главного комплекса гистосовместимости при бронхиальной астме и атопическом дерматите

Полный текст

Введение

На сегодняшний день количество пациентов с атопическими заболеваниями увеличивается, в том числе с бронхиальной астмой (БА) и атопическим дерматитом (АтД). БА характеризуется сужением бронхов, гиперреактивностью дыхательных путей, вазодилатацией, отеком дыхательных путей, что приводит к одышке, хрипам, стеснению в груди и кашлю. По оценкам, во всем мире заболеваемость астмой составляет 260 миллионов человек [7]. Несмотря на данные, показывающие, что уровень смертности от астмы снижается в период с 2001 по 2015 год, астма по-прежнему является причиной приблизительно 420 000 смертей в год [7]. Другое аллергические заболевание, которое часто проявляется вместе с БА – атопический дерматит (АтД). АтД-мультифакториальное хроническое воспалительное заболевание кожных покровов, которое наблюдается примерно у 10-30% детей и 2-10% взрослых в развитых странах. Заболеваемость АтД значительно выросла в два-три раза за последнее десятилетие. Кроме того, наличие данного заболевания связано с риском прогрессирования атопии и поэтапного изменения клинических проявлений: развитию аллергического ринита и бронхиальной астмы [13], что увеличивает процент инвалидизации в популяции. Согласно литературным данным, АтД это заболевание, которое связано с активацией иммунной системы по Th2-типу и повышенной продукцией соответствующих цитокинов, таких как IL-4 и IL-13, в связи с чем для лечения пациентов используют моноклональные препараты, которые блокируют IL-4 и IL-13. Препараты, которые блокируют Th2, не всегда эффективны, так как в патогенез вовлечены и иные механизмы иммунного ответа. Вне зависимости от типа иммунного ответа, на первоначальном этапе требуется презентация антигена в комплексе с молекулами главного комплекса гистосовместимости (human leuсocyte antigen, HLA) [2]. В последнее время появляется все больше исследований в отношении компонентов данного комплекса, в частности «неклассических» молекул HLA. Одним из малоизученных представителей является молекула HLA-E, ген которой расположен в главном комплексе гистосовместимости на коротком плече 6 хромосомы между генами HLA-A и HLA-C.

Известно, что гены данной группы отличаются более ограниченным полиморфизмом в сравнении с «классическими» HLA. Так, в мировой популяции доминируют только две разные изоформы, совокупная частота аллелей которых превышает 99%: HLA-E*01:01 и HLA-E*01:03. Вышеупомянутые аллели различаются лишь по одной аминокислоте, положение которой не влияет на связывание с антигенным пептидом. Следовательно, в отличие от множества аллельных вариантов классических молекул HLA, представляющих разнообразные антигены, в случае HLA-Е будут презентироваться однотипные пептиды [9]. В норме в пептидсвязывающей бороздке HLA-E представляются высококонсервативные пептиды, происходящие из лидерных последовательностей других молекул HLA-I (HLA-A/B/C и G), например VMAPRTLIL, VMAPRTLVL, VMAPRTLLL, VMAPRALLL и VMAPRTLFL [9]. Данные пептиды стабилизируют молекулы HLA-E и определяют экспрессию HLA-E на поверхности клеток [5]. HLA-E является лигандом для суперсемейства лектиноподобных рецепторов NKG2, при этом основной эффект основан на взаимодействии с ингибирующим рецептором NKG2A, в результате чего подавляется лизис, который опосредован NK-клетками. Помимо NKG2A, HLA-E также связывается с NKG2C, что приводит к активации не только NK-клеток, но и Т-клеток. Аффинность рецепторов различается, в белке NKG2C по сравнению с NKG2A имеются некоторые аминокислотные различия, что приводит к 6-кратному снижению сродства к HLA-E [15].

Транскрипция HLA-E была обнаружена почти во всех типах клеток. В основном экспрессия HLA-E представлена на поверхности лимфоидных (Т- и В-лимфоциты, моноциты и макрофаги) и эндотелиальных клеток. Интересно, что в то время, как клетки иммунной системы экспрессируют HLA-E на более высоком уровне, эндотелиальные клетки, наоборот, в меньшей доле экспрессируют HLA-E на своей поверхности. Следует также отметить, что провоспалительные цитокины, такие как фактор некроза опухоли (TNF), IL-1β и IFNγ, стимулируют экспрессию HLA-E на поверхности эндотелиальных клеток [4] и, кроме того, способствуют секреции растворимой формы HLA-E (sHLA-E) [10]. Повышенный уровень экспрессии отмечается и на поверхности клеток трофобласта во время беременности, после трансплантации органов, вирусной инфекции, воспалительных процессов, при аутоиммунных заболеваниях [10]. В настоящее время многие работы направлены на изучение влияния взаимодействия молекул HLA-E с ингибирующими рецепторами (NKG2A/CD94) при иммуноопосредованных заболеваниях. Исследования, проведенные на мышиной модели, показывают, что введение антитела против CD94/NKG2A позволяет лизировать патогенные фолликулярные клетки Th и Th17 и способствовать развитию ремиссии РА [11]. У пациентов с ювенильным ревматоидном артритом (ЮИА) было показано, что уровень сывороточного HLA-G был снижен по сравнению с контрольной группой. Напротив, экспрессия HLA-E была выше в инфильтрирующих синовиальных клетках (в основном на В-клетках и моноцитах), чем в периферической крови на этих же клетках. Концентрация HLA-E в синовиальной жидкости коррелировала с тяжестью заболевания, что позволяет предположить, что эта молекула может представлять собой маркер активации клеток [14]. Неклассические молекулы HLA, такие как HLA-G и HLA-H, могут играть роль в патогенезе аллергических заболеваний. Исследования, проводимые Federico Carlini и соавт., направленные на изучение экспрессии неклассических молекул гистосовместимости HLA-G в бронхиальном эпителии, подтверждают гипотезу об участии этих молекул в ремоделировании ткани бронхов при бронхиальной астме [12]. Было показано, что при БА в легочной ткани экспрессируются те изоформы HLA-G, которые, предположительно, менее способны оказывать ингибирующее действие, что, в свою очередь, приводит к инициированию иммунного ответа и развитию воспаления [3]. HLA-H также вносит свой вклад в развитие БА и может обладать толерогенной активностью либо в виде трансмембранной молекулы, либо посредством мобилизации HLA-E на поверхность клетки. Отмечается, что на клетках респираторного эпителия HLA-H выполняет толерогенную роль, аналогичную HLA-G [8]. В то же время роль HLA-E при аллергических заболеваниях практически не изучалась.

На сегодняшний день продолжается изучение группы «неклассических» молекул гистосовместимости, в частности HLA-E, которые могут играть важную роль в развитии иммунопатологий. Следовательно, представляется актуальным роль данных молекул и при аллергических заболеваниях, в том числе БА и АтД. В данном исследовании нами проведена оценка уровня экспрессии HLA-E на иммунокомпетентных клетках у пациентов с БА и АтД и условно здоровых доноров.

Материалы и методы

В качестве материала для исследования использовались мононуклеарные клетки периферической крови (МНК ПК) пациентов с аллергическими заболеваниями, находившихся на лечении в клинике иммунопатологии НИИФКИ, и соматически здоровых доноров, после подписания указанными лицами информированного согласия. МНК ПК с БА (n = 19) и АтД (n = 7) и условно здоровых доноров (n = 16) выделяли из периферической крови в градиенте плотности фиколл-урографина (1,077 г/мл). Затем клетки окрашивали моноклональными антителами, конъюгированными с флюорохромами: анти-CD3-APC, анти-CD4-APC-Cy7, анти-CD-14-FITC и анти-HLA-E-PerCP/Cy5. Фенотип клеток анализировали на проточном цитофлуориметре FACS Canto II (BD Biosciences, США). Анализ проводился с помощью GraphPad Prism 9.3.1, с использованием критерия Краскела–Уоллиса. Значение p (p < 0,05) считалось минимальным критерием для статистической значимости.

В данном исследовании участвовало 26 пациентов с иммунопатологиями, такими как АтД (n = 7) и БА (n = 19). Среди исследуемых пациентов в группе АтД 4 пациента женского пола, 3 мужского, среди БА 9 женщин и 10 мужского пола, среди группы доноров 9:7 женского и мужского пола соответственно. В группе БА пациенты имели тяжелое (9) и среднетяжелое (10) течение. По результатам опросника АСТ ≤ 15 баллов (недостаточный контроль). Группа пациентов с АтД по индексу SCORAD у 6/7 участников ≥ 67 баллов (тяжелое течение), у 1/7 участников 46,3 баллов (среднетяжелое течение). Средний возраст доноров = 26,3 ± 2,5, средний возраст пациентов с БА = 50,1 ± 4,2, средний возраст пациентов с АтД = 33,4 ± 3,7.

Результаты и обсуждение

Нами было показано, что при аллергопатологии наблюдается снижение доли Т-хелперов, несущих на своей поверхности HLA-E, по сравнению со здоровыми донорами. При этом уровень экспрессии HLA-E достоверно ниже у пациентов с АтД по сравнению с пациентами с БА (рис. 1). Вероятно, это связано с нарушением взаимодействия между рецепторами NKG2 A-C и NK-клетками. Согласно другому исследованию, данное изменение в конечном итоге может приводить к более высокому связыванию с ингибирующим рецептором NKG2-A, нарушению лизиса аутореактивных клеток и развитию воспаления. Например, у пациентов с псориазом была обнаружена связь с дефицитом рецептора NKG2C и увеличением частоты аллеля HLA-E*01:01 [6]. Более низкая поверхностная экспрессия аллеля HLA-E*01:01 при псориазе приводит наиболее сильному связываю CD94/NKG2A, в результате чего нарушается лизис NK-клетками аутореактивных Т-лимфоцитов. Таким образом, дефицит NKG2C приводит не только к увеличению аутоагрессивных Т-клеток, но и к нарушению лизиса кератиноцитов, так как, согласно Chen Y.L. и соавт., NK-клетки, которые экспрессируют NKG2C, могут лизировать кератиноциты, которые несут на себе HLA-E. Нарушение взаимодействия HLA-E с NKG2C и NKG2A может подобным образом приводить к развитию других воспалительных заболеваний кожи, таких как АтД [6].

 

Рисунок 1. Экспрессия молекул HLA-E на CD4⁺Т-клетках у условно здоровых доноров и пациентов с бронхиальной астмой и при атопическом дерматите

Примечание. * – достоверные различия по сравнению с донорами.

Figure 1. Expression of HLA-E molecules on CD4⁺T cells in healthy donors and patients with bronchial asthma and atopic dermatitis

Note. *, significant differences compared with donors.

 

При оценке уровня экспрессии HLA-E на CD14⁺ (рис. 2) и CD8⁺Т-клетках (рис. 3) было получено, что в периферической крови экспрессия была достоверно ниже у пациентов в группе с БА по сравнению с группой доноров, в то время как статистически значимых различий между группой с АтД и донорской группой не наблюдалось. Таким образом, при исследуемых аллергопатологиях наблюдается снижение относительного количества иммунных клеток периферической крови, несущих на своей поверхности HLA-E. При этом в случае АтД статистически значимое снижение экспрессии происходит только среди субпопуляции Т-хелперов, и данное снижение достоверно более выраженно при АтД по сравнению с БА. В то время как при БА происходит снижение доли HLA-E экспрессирующих клеток среди всех исследуемых клеток иммунной системы. Возможно, подобные различия связаны с различием в патогенезе данных заболеваний и могут быть интересны в контексте «атопического марша».

 

Рисунок 2. Экспрессия молекул HLA-E на CD14⁺Т-клетках у условно здоровых доноров и пациентов с бронхиальной астмой и при атопическом дерматите

Примечание. * – достоверные различия по сравнению с донорами.

Figure 2. Expression of HLA-E molecules on CD14⁺T cells in healthy donors and patients with bronchial asthma and atopic dermatitis

Note. *, significant differences compared with donors.

 

Рисунок 3. Экспрессия молекул HLA-E на CD8⁺Т клетках у условно здоровых доноров и пациентов с бронхиальной астмой и при атопическом дерматите

Примечание. * – достоверные различия по сравнению с донорами.

Figure 3. Expression of HLA-E molecules on CD8⁺T cells in healthy donors and patients with bronchial asthma and atopic dermatitis

Note. *, significant differences compared with donors.

 

В предыдущем исследовании нами было показано, что уровень экспрессии HLA-E был значительно ниже у пациентов с БА по сравнению с группой с РА. Исходя из полученных нами данных и сведений из литературных источников, можно предположить, что, несмотря на схожесть аллергопатологий и аутоиммунных заболеваний, заключающуюся в активации воспаления и развитии иммунного ответа на антиген, уровень экспрессии HLA-E при данных заболеваниях различен: при аутоиммунных повышен, а при аллергических заболеваниях, напротив, снижен. Вероятно, молекула HLA-E играет различную патофизиологическую роль при разных иммунопатологиях [1].

В заключение можно предположить, что неклассические молекулы гистосовместимости при иммунопатологиях могут быть либо протективными, либо, наоборот, способствовать развитию и поддержанию воспаления, но точный механизм их действия еще не полностью известен и требует дальнейшего изучения.

Выводы

Уровень экспрессии HLA-E на иммунокомпетентных клетках в группе доноров и в группе пациентов с Th2-заболеваниями различается. Достоверное снижение экспрессии данной молекулы у пациентов с БА и АтД на иммунокомпетентных клетках может свидетельствовать о возможной роли данной молекулы в патогенезе заболеваний.

Об авторах

О. С. Боева

Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: starchenkova97@gmail.com

лаборант-исследователь лаборатории клинической иммунопатологии

Россия, Новосибирск

В. И. Борисевич

Новосибирский государственный медицинский университет

Email: starchenkova97@gmail.com

студент

Россия, Новосибирск

В. С. Аббасова

Новосибирский государственный медицинский университет

Email: starchenkova97@gmail.com

студентка

Россия, Новосибирск

В. А. Козлов

Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии

Email: starchenkova97@gmail.com

д.м.н., профессор, академик РАН, заведующий лабораторией клинической иммунопатологии, научный руководитель

Россия, Новосибирск

Д. В. Демина

Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии

Email: starchenkova97@gmail.com

к.м.н., врач-аллерголог, заведующая отделением аллергологии

Россия, Новосибирск

Е. А. Пашкина

Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии

Email: starchenkova97@gmail.com

к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории клинической иммунопатологии

Россия, Новосибирск

Список литературы

Дополнительные файлы