Existenta antigenelor de histocompatibilitate a fost dedusa din faptul ca alogrefele tegumentare sau de organe, nu sunt viabile in organismul receptor. Dupa 7-10 zile, tesutul transplantat se inflameaza si curand dupa aceea, grefa este respinsa. u5z6zk
Respingerea grefei este de natura imunitara: sistemul imunitar al receptorului de grefa recunoaste ca nonself, anumite molecule ale celulelor grefei si se activeaza. Moleculele de suprafata ale celulelor grefate, recunoscute ca nonself, sunt denumite antigene de histocompatibilitate. Ele confera individualitate biochimica fiecarui individ.
Antigenele de histocompatibilitate se definesc ca molecule ale suprafetei celulare si care, datorita diferentelor biochimice individuale sunt recunoscute de sistemul imunitar al unui organism cu un alotip diferit (cu o alta combinatie de gene alele la situsul codificator).
Diversitatea biochimica la nivel individual a acestor molecule, sta la baza unicitatii biochimice a fiecarui individ uman si este determinata de o diversitate genetica corespunzatoare.
Deoarece se comporta ca antigene majore in organismul receptor de grefa, antigenele CMH se numesc si antigene de transplantare.
in functie de capacitatea lor de a stimula raspunsul imun de respingere a grefei, antigenele CMH sunt tari si slabe.
Antigenele CMH tari reprezinta principala bariera in calea transplantului de tesuturi si organe. La soarece, moleculele CMH tari apartin sistemului H-2. Grefele de tesuturi si organe intre organisme care difera prin antigenele complexului H-2 ale suprafetei celulare sunt invariabil respinse in 10-14 zile. Antigenele tari apartin claselor I si II.
Antigenele slabe (usoare) sunt codificate de sistemul minor de histo-compatibilitate si determina respingerea lenta a grefei de piele, in circa 200 de zile.
La om, corespondentul sistemului molecular antigenic H-2 de la soarece este complexul antigenic al sistemului HLA (/-/uman /.eucocyte /\ntigen). Denumirea semnifica faptul ca moleculele sistemului au fost detectate initial (J. Dausset, 1958), pe suprafata leucocitelor.
Antigenele complexelor H-2 si HLA au o varietate antigenica individuala si de aceea natura lor chimica se poate studia numai in populatii genetic pure (inbred) de soarece, obtinute prin imperecheri multiple intre indivizii aceleiasi descendente.
Structura moleculara a antigenelor CMH clasa I
Antigenele codificate de genele CMH clasa I sunt glicoproteine de membrana, a caror regiune C-terminala se gaseste in citopiasma, iar cea N-terminala este expusa extracelular.
O molecula CMH clasa I este alcatuita dintr-un lant H (Heavy) polipeptidic glicozilat (45 kD), in asociatie stransa, necovalenta, cu p-2 microglobulina (12 kD), un polipeptid care se gaseste si in ser.
Catena H este alcatuita din 339 aminoacizi, distribuiti in urmatoarele 5 domenii:
- trei domenii extracelulare, in regiunea N-terminala, notate cu a-l, a-2, a-3, fiecare cu cate 90 de aminoacizi. Sub actiunea papainei, pot fi clivate de restul moleculei. Domeniile a-2 si a-3 prezinta legaturi S-S intracatenare si formeaza bucle de 63 si respectiv 86 aminoacizi;
- domeniul transmembranar contine 25 resturi de aminoacizi hidrofobi, care traverseaza membrana. Imediat deasupra acestui domeniu se gasesc 5 aminoacizi bazici (Arg, Leu), tipici pentru proteinele legate de membrana, cu rolul de a ancora lantul polipeptidic in membrana;
- domeniul hidrofil cito-plasmatic (30 de aminoacizi la om, 40 la soarece), contine in special serina, unele resturi fiind fosforilate, este implicat in transmiterea semnalului de la domeniile extracelulare, la mediatorii citoplasmatici. Acest domeniu contine resturi de cisteina cu rol in legarea prin intermediul puntilor S-S, de alte catene H sau de proteine citoplasmatice.
Componenta glucidica este alcatuita din doua grupari, fiecare fiind formata din 12-15 resturi de zaharuri, atasate de domeniile a-1 si a-2. Sunt oligozaharide care contin manoza, de care se leaga catene laterale de glucozamina si acid sialic.
Catena H are o regiune variabila in jumatatea N-terminala, cu doua subzone hipervariabile, care difera prin mai mult de 60% din aminoacizi, de la un organism la altul, localizate in domeniile a-1 si a-2. Studiile prin difractie cu raze X ale domeniilor extracelulare, cristalizate dupa clivarea cu papaina arata ca domeniile a-1 si a-2 sunt foarte asemanatoare ca secventa de amino-acizi si prin pliere formeaza impreuna o cavitate moleculara, presupusa a fi situsul de legare stabila a epitopului antigenic. Cavitatea, sustinuta de secvente p-pliate ale acelorasi domenii a-1 si a-2, este ocupata de o molecula lineara, care este un peptid ce cristalizeaza concomitent cu catena H. Situsul cavitar, dupa ce leaga antigenul, formeaza un complex recunoscut de limfocitele TCD8- Restul catenei H corespunde regiunii constante. p-2 microglobulina (p-2 m) (o globulina mica, ce migreaza la electroforeza in regiunea p-2) a fost descoperita in 1968, in urina pacientilor cu disfunctie renala provocata de intoxicatia cronica cu cadmiu. Este sintetizata de majoritatea celulelor din organism. Contine circa 100 aminoacizi, cu usoare variatii numerice. Nu prezinta variabilitate detectabila pe cale chimica sau imunologica si nu este glicozilata.
Ca si domeniul a-3 al catenei H, p-2 m prezinta omologie a secventei de aminoacizi cu domeniile constante ale moleculei de Ig.
Secventa de aminoacizi a p-2 m formeaza un singur domeniu stabilizat printr-o punte S-S, intre doua resturi de cisteina. p-2 m se asociaza necovalent cu lantul H al moleculei CMH clasa I, prin interactiunea cu domeniul a-3, dar studiile recente de cristalografie cu raze X, sugereaza un contact extins cu toate cele trei domenii. Moleculele de p-2 m legate, se afla in echilibru cantitativ cu cele din plasma.
Asocierea celor doua catene se face dupa terminarea sintezei lor si este o conditie obligatorie pentru transportul moleculelor CMH I de la reticulul endoplasmic la membrana citoplasmatica si pentru ancorarea lor in membrana. Celulele liniei Daudi (derivata din limfomul Burkitt), desi sintetizeaza catena H, nu exprima molecule CMH I, deoarece nu sintetizeaza p-2 m.
Moleculele CMH I au un turnover constant. Cele vechi se elibereaza si trec in circulatie sau sunt endocitate si se sintetizeaza altele noi. Stabilitatea lor este conditionata de rata disocierii peptidului si p-2 m. Catenele H libere se denatureaza si sunt degradate.
Moleculele CMH clasa I sunt adevarate "certificate de identitate" biochimica si genetica, pentru fiecare organism, datorita polimorfismului lor biochimic foarte accentuat. Ele vegheaza la pastrarea homeostaziei biochimice a organismului si devin tinta sistemului imunitar in urmatoarele situatii:
-dupa grefarea tesuturilor si organelor care poarta molecule incompatibile;
-dupa ce se asociaza cu antigenele virale, tumorale sau cu cele induse de agentii chimici;
-dupa modificarea biochimica printr-un proces mutational.
Structura moleculara a antigenelor CMH clasa II
Antigenele CMH clasa ll-a sunt glicoproteine heterodimere de membrana, formate din doua catene diferite, notate cu a si p.
Prin solubilizare cu detergent, aceste molecule se elibereaza intregi. Lantul a are 30-34 kD, iar lantul p are 26-29 kD.
Fiecare catena este formata din 4 domenii:
-doua extracelulare, alcatuite din circa 90 de aminoacizi fiecare, notate cu a-1, a-2, respectiv p-1, p-2;
-un domeniu transmembranar (circa 30 de aminoacizi);
-un domeniu citoplasmatic (10-15 aminoacizi).
Domeniile a-1 si p-1 au o variabilitate accentuata a secventei de aminoacizi. Ele se asociaza pentru a forma o structura ce delimiteaza o cavitate in care este legat peptidul antigenic.
Domeniile a-2 si p-2 pre-zinta omologie a secventei de aminoacizi, cu domeniile mole-culei de Ig.
Domeniile a-2, p-1 si p-2 sunt stabilizate prin legaturi S-S, iar domeniile a-1, a-2 si p-2 sunt gli-cozilate. Gruparea glucidica contine manoza, galactoza, fucoza, glu-cozamina. Diferentele greutatii mo-leculare a celor doua catene se dato-reaza nivelului diferit de glicozilare.
Determinismul genetic al moleculelor CMH
Moleculele CMH sunt codificate de genele complexului major de histocompatibilitate. Calificativul "complex" este justificat de numarul mare de gene componente, iar cel de "major" semnifica importanta deosebita a moleculelor codificate de aceste gene, in realizarea unor functii imunitare importante:
-elaborarea raspunsului imun
-respingerea grefelor de tesuturi si organe.
in raport cu tipul de proteine pe care le codifica, genele CMH apartin clasei I si clasei a ll-a.
La soarece, genele CMH codificatoare ale moleculelor complexului antigenic H-2 sunt localizate pe cromosomul 17, intr-un fragment de 2000-4000 kb perechi, suficient de mare pentru a codifica circa 200 de proteine de dimensiuni medii. In acest complex se gasesc 3 tipuri de gene descoperite independent:
-primul grup de gene (descoperit in anii '40) codifica antigenele "tari" de transplantare, care induc respingerea rapida a grefelor de tegument si de organe, intre indivizi neidentici genetic (apartin unor alotipuri diferite). Acestea sunt genele CMH clasa I, care codifica moleculele CMH clasa I;
-al ll-lea grup, denumite genele raspunsului imun (IR) codifica sinteza unor molecule care conditioneaza intensitatea raspunsului imun al organismului, slab sau puternic, fata de un antigen. Genele IR codifica proteinele clasei a ll-a de molecule CMH, denumite si molecule la(\ associated);
-al Ill-lea set de gene ale complexului CMH codifica sinteza unor componente ale complementului.
La soarece, moleculele CMH I sunt codificate de gene situate la extremitatile complexului genic H-2, notate K si D. Gena K are circa 55 de variante alelice. Fiecare varianta codifica proteine distincte.
La om, moleculele CMH clasa I sunt codificate de genele HLA, iar moleculele CMH II, de regiunea cromosomala D, localizate pe cromosomul 6.
Moleculele CMH I sunt codificate de trei gene: HLA-A, HLA-B, HLA-C. S-au descris genele HLA-E, -F, -G, -H si -J, dar acestea sunt considerate gene neclasice pentru ca produsele lor de sinteza se deosebesc structural si functional de ale genelor HLA-A, -B si -C.
Moleculele CMH II sunt codificate de regiunea cromosomala HLA-D, ce apartine genelor clasei a ll-a.
Genele clasei a lll-a codifica sinteza acelorasi proteine plasmatice (C4, C2, Bf).
Numarul alelelor este in continua crestere pe masura ce se identifica noi variante. Polimorfismul genic este consecinta existentei a cel putin doua alele pentru un locus. Pe fiecare din cei doi cromosomi pereche, un individ prezinta 3 gene CMH diferite (HLA-A, HLA-B, HLA-C). Celulele umane prezinta 6 variante diferite de gene clasa I, cate trei de la fiecare parinte. Genele CMH I sunt codominante, astfel ca pe suprafata fiecarei celule se exprima produsele de sinteza ale ambelor alele parentale. Se sintetizeaza astfel 6 variante biochimice de molecule CMH I.
intr-o populatie umana, moleculele CMH I si CMH II sunt foarte diferite din punct de vedere biochimic, ca o expresie a polimorfismului genic al indivizilor umani.
Antigenele HLA-A, B si C sunt antigenele majore recunoscute de sistemul imunitar al gazdei, in reactia de respingere a grefei. Cantitativ, moleculele HLA-C sunt inferioare fata de HLA-A si HLA-B. Toate sunt capabile sa prezinte antigenul. Moleculele CMH neclasice (E, F, G) nu prezinta antigenul.
Polimorfismul biochimic al moleculelor CMH I este limitat la domeniile a 1 si a 2, la nivelul secventelor ce formeaza cavitatea moleculara
Genele CMH II sunt localizate in regiunea HLA-D. Regiunea genica HLA-D controleaza raspunsul limfocitelor in amestec. Specificitatile alelice ale genelor CMH II au fost definite prin tipizare limfocitara si apartin locusurilor Dw si HLA-DP sau prin tipizare serologica si apartin locusurilor HLA-DP, DQ, DR.
Regiunea D este divizata in trei subregiuni functionale majore, care codifica moleculele DR, DQ si DP. In subregiunile DQ si DP se gaseste o pereche de gene functionale DQA-| si DQB-|, respectiv DPA-| si DPBi, care codifica cele doua catene (a si p) ale moleculei CMH II.
Subregiunea DR este mai complexa. Ea contine o singura gena pentru sinteza catenei a, DRAi si una sau doua gene pentru sinteza catenei p (DRB-|, DRB3, DRB4 sau DRB5).

Ca si genele codificatoare ale moleculelor CMH I, genele codificatoare ale moleculelor CMH II sunt codominante. Se sintetizeaza astfel 8 variante biochimice de molecule CMH II (deoarece sunt doua gene codificatoare ale genei p pentru mlecula HLA-DR).
Combinarea aleatorie a numarului mare de alele explica polimorfismul extensiv al moleculelor CMH intr-o populatie umana. Numarul combinatiilor genice posibile intre aceste alele este evaluat la circa 10^0, un numar cu mult mai mare decat al indivizilor umani care coexista la un moment dat. In contextul existentei unui numar mare de gene alele codificatoare, posibilitatea ca doi indivizi neinruditi sa aiba proteine identice ale moleculelor CMH clasele I si II este mica. Nu exista doi indivizi identici pentru toate cele 6 variante de molecule CMH I si pentru cele 8 variante de molecule CMH II.
Moleculele CMH I si II au rolul de a lega peptidele antigenice. O varianta moleculara poate sa lege un numar limitat de peptide antigenice(de ordinul milioanelor), dar probabilitatea unei potriviri spatiale creste mult prin existenta a 6 variante de molecule CMH I si a 8 variante de molecule CMH II.
Peptidul antigenic este legat deosebit de stabil in situsul cavitar al moleculelor CMH I si II.
Evaluarea diferentelor antigenice ale moleculelor CMH
Fiecare organism are o specificitate antigenica proprie conferita de moleculele CMH clasa I. Diferentele antigenice dintre indivizii alotipici ai unei specii, dependente de moleculele CMH I se evalueaza serologic. Serul imun specific anti-molecule CMH se obtine prin injectarea unei suspensii de leucocite, la un organism al aceleiasi specii, diferit din punct de vedere genetic, adica un organism cu o alta combinatie de gene alele codificatoare ale moleculelor CMH I. Organismul receptor sintetizeaza anticorpi fata de antigenele HLA ale leucocitelor donorului, care se deosebesc de propriile sale molecule.
Specificitatea antigenica a unui organism poate sa conste in prezenta unei molecule antigenice pe sau in celulele sale, care nu exista pe sau in celulele altor organisme sau se datoreaza unor diferente structurale fine ale moleculelor de histocompatibilitate, prezente la toate organismele speciei, in variante genetice distincte.
Anticorpii anti-HLA se gasesc in serul femeilor multipare si se sintetizeaza ca rezultat al stimularilor antigenice HLA de origine paterna, exprimate pe celulele fatului, dar absente pe suprafata celulelor organismului matern. Leucocitele fatului care strabat bariera placentara trec in circulatia materna si induc sinteza IgG, cu persistenta indelungata in circulatie.
O alta sursa de ser imun anti-HLA o constituie pacientii politransfuzati. Astfel ei se imunizeaza fata de antigenele HLA alotipice de pe suprafata leucocitelor donorilor de sange.
Antiserurile HLA se pot obtine prin imunizarea voluntarilor.
Diferentele antigenice dintre doi indivizi, determinate de moleculele CMH clasa ll-a se evalueaza prin capacitatea lor de a initia reactia limfocitara mixta (RLM). Limfocitele de la doi indivizi ce poarta alele diferite la locusul HLA-D sunt co-cultivate in vitro. Conditia reactivitatii limfocitare este diferenta unei singure alele la locusul ce codifica aceste molecule.
Indivizii care au molecule CMH I identice nu reactioneaza serologic, dar daca celulele lor difera prin moleculele CMH II, codificate de alele diferite ale locusului HLA-D produc un raspuns intens in RLM.
intr-un amestec de celule limfoide homozigote aa si bb se activeaza ambele populatii de limfocite, deoarece limfocitele aa reactioneaza fata de antigenul b, iar limfocitele bb se activeaza fata de antigenul a. Intr-un amestec de limfocite homozigote aa, cu populatia de limfocite heterozigote ab, raspund numai limfocitele aa. Raspunsul bidirectional apare si in amestecul limfocitelor ac si ab.
De obicei se evalueaza capacitatea limfocitelor receptorului de grefa de a se activa fata de antigenele donorului si pentru a induce un raspuns unidirectional, populatia de limfocite a donorului este tratata cu mitomicina C (un inhibitor al sintezei ADN) sau este iradiata. Tratamentul nu modifica imunogenitatea celulelor. Functia stimulatoare a celulelor limfoide este restransa la celulele specializate prezentatoare de antigen, radiorezistente si care nu se divid in vitro. Raspunsul celulelor in RLM este orientat exclusiv fata de moleculele CMH I si II. Moleculele CMH II constituie un stimul primar esential pentru RLM.
Moleculele CMH clasa I si II au rol esential in elaborarea raspunsului imun, iar din punct de vedere antigenic, determina respingerea alogrefelor (grefe intre indivizi ai aceleiasi specii, dar apartinand unor alotipuri diferite).
Distributia tisulara a moleculelor CMH I si II si semnificatia lor evolutiva
Moleculele CMH I se gasesc pe suprafata majoritatii tesuturilor, pe celulele endoteliale ale capilarelor, iar leucocitele exprima cea mai inalta densitate a moleculelor CMH I: 1% din moleculele de suprafata ale membranei leucocitare sunt molecule HLA.
Moleculele CMH I au o densitate mai mica pe suprafata celulelor hepatice, din plaman, rinichi si sunt foarte diluate pe suprafata celulelor musculare si a celor mai multe glande endocrine (cu exceptia suprarenalelor).
Moleculele CMH II sunt exprimate predominant, pe suprafata limfocitelor B si pe celulele specializate pentru prelucrarea si prezentarea antigenelor: celulele seriei monocit-macrofag, celulele endoteliale ale capilarelor sanguine si limfatice, celulele Kupffer, celulele dendritice, eozinofile, microglia SNC.
Moleculele CMH lipsesc pe eritrocite, pe celulele endoteliului corneean, pe componenta exocrina a pancreasului, pe celulele acinare ale glandelor parotide, pe neuronii SNC, pe celulele endoteliale ale capilarelor SNC, pe tesutul placentar.
in conditii normale, o forma solubila de molecule HLA se gaseste in plasma. Nivelul ei creste marcat in timpul infectiei virale, probabil datorita cresterii ratei sintezei moleculelor HLA, stimulata de interferon si de alte citochine.
Intensitatea exprimarii noleculelor CMH II este variabila, fiind controlata de diferiti factori: interferonul y si IL-2, sintetizati de limfocitele T, amplifica nivelul de exprimare a moleculelor CMH II, iar PGE2, glucocorticoizii, a-fetoproteina, LPS din bacteriile Gram negative, diminua densitatea acestor molecule, avand astfel rol imunosupresor.
Limfocitele B si celulele tumorale secreta molecule CMH II.
Privita in perspectiva evolutiei, existenta moleculelor CMH nu semnifica respingerea grefelor de tesuturi si organe, deoarece acestea nu se realizeaza in mod natural, ci au fost introduse in practica medicala a ultimelor decenii. In sens evolutiv, existenta moleculelor CMH ar putea fi atribuita necesitatii organismelor de a semnaliza rapid, celulele care prezinta molecule antigenice pe suprafata lor: celulele infectate cu virusuri sau cele transformate malign. In acest context, moleculele CMH au o semnificatie deosebita: pentru supravietuirea organismului, liza celulelor purtatoare de molecule nonself trebuie sa fie rapida, inainte ca virusul sa se multiplice si respectiv, inainte ca celula maligna sa se divida si sa formeze o microtumora.
Pentru ca interventia limfocitelor Te sa fie eficienta, este necesar ca moleculele CMH sa fie prezente pe oricare celula ce poate fi infectata de un virus sau poate sa fie transformata malign. Pe de alta parte, moleculele CMH, al caror rol esential este acela de a prezenta epitopii nonself, trebuie sa permita actiunea eficienta si rapida a limfocitelor Te.
Moleculele CMH indeplinesc si functii neimune. Moleculele CMH I sunt componente ale receptorilor de hormoni. De exemplu, linia celulara stabilizata Daudi nu exprima moleculele CMH I si nu are nici receptor pentru insulina, deoarece nu sintetizeaza p 2-microglobulina.