Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

DISTRIBUTION OF THE HLA-C ALLELES AND HLA-C1, -C2 LIGAND GROUPS FOR KIR IN POTENTIAL BONE MARROW DONORS

Kuzminova E.P. 1 Chapova R.S. 1 Khamaganova E.G. 1
1 National Research Center for Hematology
1330 KB
Killer cell immunoglobulin-like receptors (KIR) through interaction with their ligands – major histocompatibility complex antigens (HLA) play a key role in regulating activity of natural killer (NK). In this work, we analyzed the frequency of allelic variants of HLA-C locus, and the distribution of HLA-C1 and -C2 groups as main ligands for KIR, among the eight hundred and sixty-five potential bone marrow donors from National Research Center for Hematology, Moscow. It has been found that the most frequent allelic variant of HLA-C locus is HLA-C*07:02 (13.2 % found among donors). HLA-ligands for KIR in our group distributed in the predominance of HLA-C1 allele group (59.7 %) and prevalence of the C1/C2 heterozygote (49.3 %) over C1/C1 (35 %) and C2/C2 (15.7 %) homozygotes. These results should be consider in the study of the role of KIR and HLA-ligands in predisposition to diseases, and problems related to the balance between the immune system and human reproduction.
immunoglobulin-like killer cell receptor (KIR)
HLA-C
HLA-ligands
allele frequencies

Способность врожденного иммунитета обеспечивать элиминацию инфицированных и измененных клеток, сохраняя при этом толерантность к своим собственным неповрежденным тканям, во многом определяется наличием в его арсенале естественных киллерных клеток (Natural Killer – NK). Помимо поддержания гомеостаза NK играют немаловажную роль в репродукции человека, обеспечивая контроль ремоделирования материнских кровеносных сосудов трофобластом в процессе формирования плаценты [10].

Одну из ключевых ролей в регуляции активности NK-клеток организма играют взаимодействия между иммуноглобулинподобными рецепторами этих клеток (KIR) и их HLA лигандами – некоторыми антигенами главного комплекса гистосовместимости I класса (HLA). Связывание HLA-лигандов с ингибирующими KIR-рецепторами (iKIR, имеют длинные интрацитоплазматические концы – L) приводит к подавлению функциональной активности NK-клеток. Взаимодействие с активирующими KIR-рецепторами (aKIR, имеют короткие интрацитоплазматические концы – S) усиливает функциональную активность NK. HLA-лиганды для двухдоменных KIR-рецепторов включают в себя аллели локуса HLA-C. Два взаимоисключающих HLA-C эпитопа, различающиеся позицией 80 альфа-1 домена тяжелой цепи, взаимодействуют с разными KIR-рецепторами. Молекулы HLA-C с лизином в позиции 80 и аспарагином в позиции 77 (группа HLA-C2), распознаются KIR2DL1 и KIR2DS1. Остальные молекулы HLA-C содержат аспарагин в позиции 80 и серин в позиции 77 (группа HLA-C1) и распознаются KIR2DL2 и KIR2DL3 [1]. Существуют убедительные доказательства, что KIR и HLA системы эволюционировали совместно, и репертуар KIR оказывает давление на баланс HLA-гаплотипов [6].

За последнее десятилетие большое число исследований было посвящено ассоциации полиморфизма KIR-рецепторов с развитием заболеваний, тяжестью их течения и исходом, однако распределению HLA-лигандов для KIR уделялось гораздо меньше внимания. Особенно это касается российских популяций, сообщений по которым насчитываются единицы [2, 3].

Цель исследования: Оценить особенности распределения аллелей гена HLA-C, а также HLA-C1 и -C2 групп лигандов для KIR среди доноров костного мозга регистра ФГБУ «Гематологический научный центр» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ ГНЦ МЗ РФ), самоопределившихся как русские.

Материалы и методы исследования

В исследование вошли 865 человек, рекрутированных в качестве доноров костного мозга регистра ФГБУ ГНЦ МЗ РФ. Все включенные в исследование идентифицировали себя как русские. в качестве материала для исследования использовали венозную кровь, взятую в пробирки с 0,5 % раствором ЭДТА. Выделение ДНК проводили на приборе NorDiag Arrow с использованием соответствующих наборов Blood DNA 200 и 500 Extraction Kit (NorDiag, Норвегия). Высокоразрешающее HLA-типирование локуса HLA-C проводили методом PCR-SSO (polymerase chain reaction using sequence-specific oligonucleotides) на платформе Luminex с использованием набора Lifecodes HLA-C eRES SSO Typing Kit (Immucor, США). в случае неоднозначных результатов, полученных на Luminex, типирование дополнялось методом PCR-SSP (polymerase chain reaction using sequence-specific primers) с праймерами Olerup (Швеция) для типирования вариантов гена HLA-С с высоким разрешением. Частоты аллелей локуса HLA-C, лигандов HLA-C1 и -C2 групп определялись прямым подсчетом. Статистическую значимость различий в частоте встречаемости оценивали с помощью критерия Х2.

Результаты исследования и их обсуждение

У доноров регистра костного мозга ФГБУ ГНЦ МЗ РФ, идентифицирующих себя как русские, были выявлены следующие частоты аллельных вариантов гена HLA-C. Самыми распространенными аллелями оказались C*07:02 (13 % от общей выборки), С*04:01 и *07:01 (12,5 % и 12,4 % соответственно), *06:02 (11,9 %), *12:03 (11,6 %), см. табл. 1. Примерно с такой же частотой данные варианты HLA-C встречаются в основных европейских популяциях. Однако исследуемая группа имела некоторые особенности. Наиболее частотным в нашем исследовании оказался аллель C*07:02, что характерно и для доноров из Германии. Среди доноров Польши и Австрии чаще всего встречались аллели C*07:01 и C*04:01, которые у наших доноров занимали по частоте второе и третье место. в группе доноров Регистра ПСПбГМУ (Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет) имени акад. И.П. Павлова, первое место по частоте встречаемости занимал вариант C*06:02 (вместе с аллелями C*07:02 и C*04:01), который в нашем исследовании оказался лишь четвертым. Частота аллеля HLA-C*07:02 в нашем исследовании схожа с таковой у доноров из Японии, несмотря на характерные особенности распределения у них HLA-C-аллелей, как представителей азиатской популяции. Также отличительной чертой доноров ГНЦ являлась высокая частота аллеля HLA-C*12:03 по сравнению с другими европейскими популяциями, особенно с донорами Германии (P<0.05). Наиболее редкими среди доноров ГНЦ оказались следующие аллельные варианты: HLA-C*01:07, *04:03, *04:04, *15:06, *16:04. Данные варианты встретились в нашем исследовании всего по одному разу, указывая на их низкую частотность (0,06 %), что так же вполне характерно для европейских популяций. в целом, не смотря на свои особенности, распределение аллелей локуса HLA-C у доноров ГНЦ соответствовало таковому у других европейских популяций, в частности у немцев, австрийцев и поляков.

Все выявленные варианты гена HLA-C были отнесены в ту или иную группу в соответствии с их строением и функциональной активностью в качестве лигандов для KIR-рецепторов: группа HLA-C1 – HLA-C*01/03/07/08/12/14/15:07/16:01, и группа HLA-C2 – C*02/03:07/04/05/07:07/07:09/ 06/12:04/12:05/15/16:02/17 [1].

Анализ распределения групп HLA-лигандов у доноров ГНЦ выявил следующие особенности – лиганды HLA-C1 имели более высокую частоту по сравнению с HLA-С2 (59,7 % и 40,3 %, соответственно). Схожие значения наблюдаются у чехов (см. табл. 2). Преобладание в той или иной степени HLA-C1 группы наблюдается во многих мировых популяциях. Результаты, полученные у московских доноров, отличались от таковых у доноров Северо-Западного региона России. у них также наблюдалось преобладание аллелей HLA-C1, однако их частота была почти в 1,5 раза выше, по сравнению с нашими данными. Для доноров ГНЦ характерно преобладание гетерозиготных генотипов С1/С2 (49,3 %), и более высокая частота гомозиготных генотипов С1/С1 (35 %) по сравнению с С2/С2 (15,7 %). Преобладание гетерозигот над гомозиготами присуще европейским популяциям и не свойственно азиатским, отличительной чертой которых является повышенная частота гомозигот по аллелям группы HLA-С1 (тайцы, монголы) [6]. в целом частота C1/C1 и C1/C2 генотипов в нашем исследовании имела схожие значения с донорами Северо-Западного региона России. Однако обращает на себя внимание, что частота C2/C2 генотипов у московских доноров оказалась в два раза выше по сравнению с донорами Северо-Запада России (данные статистически достоверны).

Таблица 1

Частоты аллельных вариантов локуса HLA-C в некоторых популяциях [2, 4, 5, 7, 8]

Аллели

Доноры ГНЦ, Москва

2n=1730

Доноры ПСПбГМУ,

Санкт-Петербург, 2n=400 [2]

Доноры Польши,

2n=41306

[8]

Доноры

Германии,

2n=17808 [5]

Доноры

Австрии,

2n=308 [7]

Доноры

Японии,

2n=9000 [4]

01:02

3,29

2,3

4,31

3,521

3,24

17,6

01:07

0,06

-

-

-

-

-

02:02

6,41

5,7

7,6

5,385

5,844

0,026

03:02

2,02

-

0,41

0,376

 

0,56

03:03

4,22

3,7

4,155

6,183

3,24

13,05

03:04

3,93

4,0

5,38

8,041

9,09

12,39

04:01

12,49

12,3

12,52

11,68

11,03

4,4*

04:03

0,06

-

0,005

0,011

-

-

04:04

0,06

-

0,007

0,011

-

-

05:01

3,81

-

4,32

7,328

9,74

0,38

06:02

11,85

12,3

11,78

9,383*

11,68

0,808*

07:01

12,37

10,9

14,32*

14,94*

8,44

0,073*

07:02

13,12

12,3

11,87

15,229*

9,09

12,7

07:04

1,85

-

2,5

1,993

1,95

0,98

08:01

0,23

-

0,03

0,039

-

7,35

08:02

2,25

-

1,73

2,207

-

0,026

08:03

0,29

-

0,13

0,039

-

1,36

12:02

2,54

-

1,46

0,752

-

11,18

12:03

11,56

9,1

10,38

5,183*

9,091

0,083*

14:02

1,1

-

0,93

1,219

-

6,87

14:03

0,12

-

0,015

0,006

-

6,68

15:02

2,49

-

1,86

2,342

-

3,081

15:05

0,23

-

0,32

0,32

-

0,016

15:06

0,06

-

0,024

0,017

-

-

16:01

0,64

-

1,36

2,19

-

-

16:02

0,52

-

0,43

0,326

-

-

16:04

0,06

-

0,13

0,168

-

0,005

17:01

2,37

3,7

1,71

0,764

-

0,01

*P<0.05 в сравнении с донорами ФГБУ ГНЦ МЗ РФ, Москва.

Таблица 2

Распределение HLA-лигандов в различных популяциях [3, 6]

HLA-лиганды

Москва, n=865

СЗ РФ,

n=100 [3]

Чехия, n=125 [3]

Италия, n=270 [6]

Таиланд,

n=500 [6]

Монголия, n=160 [6]

С1

59,7

93

63

52,5

96,8

90,6

С2

40,3

66

37

47,5

34

47,5

С1/С1

35

34

41

-

66*

52,5*

С1/С2

49,3

59

43

-

30,8*

38,1*

С2/С2

15,7

7*

16

-

3,2*

9,4*

СЗ РФ – Северо-Западный регион РФ, г. Санкт-Петербург; *P<0.05 в сравнении с донорами ФГБУ ГНЦ МЗРФ, Москва.

Знать особенности распределения HLA-лигандов в популяции имеет определенный смысл. Анализ литературы указывает на ассоциацию некоторых заболеваний с носительством той или иной групп HLA-лигандов, в частности, между носительством HLA-C2 и развитием острого лимфобластного лейкоза у детей [9]. Другой не менее важной причиной является тот факт, что HLA-лиганды принимают участие в репродуктивной функции человека. Известно, что такие осложнения беременности, как преэклампсия и слишком маленький вес новорожденных, ассоциированы с наличием у матери KIR-генотипа АА и HLA-C2 лиганда у плода, который он унаследовал от отца. Риск преэклампсии значительно возрастает, если у матери отсутствуют аллели HLA-C2 группы, и она гомозиготна по HLA-C1. Скорее всего это связано с тем, что С2–лиганды способны специфически связываться с сильным ингибиторным рецептором KIR2DL1, характерным для KIR А-гаплотипов, и тем самым оказывать выраженный ингибиторный эффект на NK-клетки слизистой матки, что в свою очередь ведет к недостаточной плацентации и дальнейшим осложнениям беременности. Напротив, присутствие у матери гена KIR2DS1, входящего в некоторые KIR В-гаплотипы, при носительстве ребенком HLA-C2 молекулы, унаследованной от отца, ассоциируются с рождением детей избыточного веса – другим потенциально опасным осложнением беременности [10].

Заключение

Распределение аллелей гена HLA-С у доноров костного мозга регистра ФГБУ ГНЦ МЗ РФ, самоопределившихся как русские, соответствуют таковому в большинстве европейских популяций, имея при этом свои особенности. Наиболее частотным в группе московских доноров является аллель HLA-C*07:02. Частоты HLA-лигандов характеризуются преобладанием гетерозигот C1/C2. Полученные данные имеют значение при оценке генетически детерминированной функциональной активности NK (посредством взаимодействия с HLA-лигандами) при исследовании их ассоциаций с заболеваниями и в вопросах, касающихся взаимодействия между иммунной системой и репродукцией.