Почему мы не похожи друг на друга

Очерки о биологической индивидуальности

Белки тканевой несовместимости отличают каждого из нас от окружающих и от всех живущих на планете людей. Чем же мы отличаемся друг от друга, в чем причина этой несхожести?

Этот сайт рассказывает о новейших исследованиях и намечающихся перспективах в расшифровке многих секретов биологической индивидуальности организмов.

 

Локус Н-2

Нельзя сказать, что после описанных опытов развитие проблемы трансплантации полностью прекратилось. Но все же практическая хирургия вынуждена была занять выжидательную позицию. Несколько отчаянных попыток спасти обреченных людей, пересадив им донорскую почку, не прибавили оптимизма. Так, первую в мире трансплантацию почки произвел в 1934 году киевский хирург Ю. Ю. Вороной. Девушке 26 лет с группой крови 0 с почечной недостаточностью на фоне отравления ртутью на бедро была пересажена почка от трупа с группой крови В. Больная умерла через 48 ч, но причина этого так и осталась неясна: гибель трансплантата или переливание ей несовместимой крови группы А. Такую же операцию «отчаяния» выполнили в Градец-Кралове чешские хирурги в 40-х гг., пытаясь спасти больную туберкулезом почки.

Метод пересадки взяли на вооружение и физиологи для изучения функций внутренних органов. Возникло даже предположение, что чужой орган лучше приживается в организме, остро в нем нуждающемся. Так, собственная пересаженная почка дольше выделяла мочу, если при этом вторая почка изолировалась от тока крови (метод «функциональной нагрузки» Ру). По все более очевидным становилось, что эти исследования проходят по периферии проблемы.

В 1936 г. в «Британском журнале экспериментальной патологии» была опубликована статья 29-летнего английского исследователя Питера Горера, работавшего В Лондонском институте профилактической медицины. В ней впервые был поставлен вопрос о наличии у животных системы белков, определяющих явления тканевой совместимости, - Н-белков (от англ. «гисто» - совместимость). Горер работал на мышах, у которых к этому времени были получены первые инбредные линии, отличающиеся между собой по белкам ТС и восприимчивости к опухолям. Секрет и трудности получения «чистых» линий состоял в длительном межродственном скрещивании животных - инбридинге. Естественно, что все животные одной линии являлись генетически тождественными, пересадка кожи между ними сопровождалась стойким приживлением трансплантата. Феномен, который служил моделью для изучения Горером, - отторжение опухоли, пересаживаемой от одной линии мышей другой линии этих же животных.

Примечательно, что история открытия белков ТС была стимулирована онкологическими исследованиями. Казалось бы, случайная связь: судьбу трансплантата было технически легко проследить, приживление его убивало мышь, отторжение опухоли не влияло на здоровье животного. Но такая связь стала первой нитью, приведшей к мысли о тесном родстве между онкологией и иммунологией. В ходе первых же экспериментов стало ясным уже то, что рак - болезнь не заразная. Опухоль никогда не приживляется в другом организме, если ТС белки ее и организма различны. Все попытки пересадить опухолевые клетки от животных высокораковой линии, внутри которой у всех мышей развивался рак, животным других линий кончались отторжением трансплантата. В основе этого явления, связанного с разными белками ТС, должны были лежать генетические закономерности, исследовать которые и взялся Горер.

Горер изучал у мышей красную кровь. Группы крови у этих животных не были изучены. Но еще в 1900 г. П. Эрлих и Д. Мергенрот показали, что теоретически эти группы должны существовать у всех животных. Уильямсон прекратил эксперименты по пересадке почки у собак именно из-за того, что не было сведений об их группах крови. Но ко времени, когда Горер взялся за свои исследования, группы крови были описаны уже у собак и кошек, кур и голубей, кроликов и свиней, коз, лошадей и обезьян. В некоторых случаях даже были идентифицированы гены, ответственные за эти групповые белки.

Следует сказать, что незадолго до работы Горера в 1933 г. другой автор в журнале «Сайенс» уже высказал предположение, что белки нормальных и раковых тканей при пересадке их в чужой организм вызывают образование антител, а потому и могут с помощью этих антител быть идентифицированы. Вообще термины «антиген» и «антитело» были тогда наиболее употребимыми в обиходе биологов, в памяти ученых еще были свежи триумфальные успехи первых борцов с бактериальными инфекциями. Термин «антитело» впервые в 1948 г. ввел в практику ученик Р. Коха Рихард Пфейфер, изучавший возбудителей холеры. Концепцию антигенов как белков, вызывающих образование антител, сформулировали в тех же 90-х гг. немецкие и французские бактериологи. Антигенами могут быть микробы, их токсины, растительные яды. В этом убелили ученый мир опыты Пьера Ру в Париже и Пауля Эрлиха в Берлине.

«Случай посещает подготовленные умы» - верное объяснение удачливости в науке. Позже, когда были изучены белки ТС многих животных, оказалось, что они не связаны с группами крови (о том же говорили клинические наблюдения Э. Холмена). Начни Горер работать с морскими свинками или кроликами, если бы к тому времени были выведены инбредные линии этих животных, и его открытия не состоялись бы. Но Горер работал с мышами, а у этих животных связь белка ТС с группами крови оказалась тесной. Поэтому, пользуясь предложенной еще Ландштейнером реакцией гемагглютинации - склеивания эритроцитов чужеродной сывороткой, Горер открыл группы крови и группы Н-белков у мышей.

Нормальная мышиная сыворотка крови не содержит антител к эритроцитам других мышей, эти тела появляются в незначительном количестве при введении мышам под кожу чужих эритроцитов, но особенно они возрастают после пересадки чужой ткани - нормальной и опухолевой.

Горер был ювелирным методистом, на протяжении многих лет он совершенствовал реакцию гемагглютинации, сделав из нее тончайший инструмент исследования. Когда ему казалось, что склеивание чужих эритроцитов не так очевидно, Горер добавлял к сыворотке крови мышей другие биологические примеси: вязкие растворы, сыворотку иных животных или человека. В пробирке удалось наблюдать склеивание и белых кровяных телец. А некоторые антитела даже убивали лимфоциты донора, чью ткань использовали для пересадки. Антитела вырабатывались лишь к тем донорским белкам, которые отсутствовали у реципиента. Такой методический подход позволил логически оценить разные генетические модели с пересадкой опухолевых тканей у мышей разных линий.

Горер показал, что потомки или гибриды первого поколения, которые обозначаются термином Р1, могут принимать трансплантаты от особей любой из родительских линий, но трансплантаты от Р1 у родителей гибнут. Это легко иллюстрируется формулой: гибриды от линии А и В будут АВ, поэтому у них приживается кожа от А и В доноров (нет лишнего белка ТС), а трансплантаты АВ у реципиентов А и В выжить не могут именно из-за дополнительного белка ТС. В следующем потомстве Р2, полученном от гибридов Р1, одиночные изученные белки ТС распределялись как в классическом правиле Менделя 1:2:1. В результате генетически выверенных пересадок Горер доказал, что разрушение донорских тканей определяется несколькими независимыми генами, причем одни и те же гены контролируют отторжение нормальной и опухолевой ткани. В словаре специалистов появился новый термин «трансплантационные антигены».

Если хромосомы сравнить с городом, а отдельные гены с домами, то определенные комбинации генов с точно заданной последовательностью можно уподобить улицам. Такими улицами являются локусы, причем они могут состоять из нескольких или множества домов по обеим сторонам. Горер описал лишь несколько домов этой улицы, но он увидел главное: определенный сегмент хромосомы мышей, Н-локус, определяет синтез белков ТС у мышей.

Вместе с Горером работала плеяда талантливых исследователей: Д. Бэтчелор, Е. Бойз, П. ОТорман, З. Микульска, Н. Каллис. Их общими трудами была основана иммуногенетика трансплантации тканей. Огромный вклад в эту проблему внес американский биолог Джордж Снелл, выведший специальные конгенные линии мышей с идентичной генетической основой, но отличающиеся только одним или несколькими белками ТС. Было показано, что у мышей имеется множество Н-локусов: Н-1, Н-2, Н-3 и т. д. Но постепенно выяснилось, что наиболее сильные белки ТС контролируются локусом Н-2, в состав которого входят гены разного назначения. Локус Н-2 из «улицы» превратился в «Н-2 проспект», определяющий важнейшие свойства организма.

Многолетнее исследование локуса Н-2, входящего в состав 17-й хромосомы мышей, показало, что молекулы несовместимости имеют ряд особенностей, отличающих их от других молекул. Это универсальные молекулы для всех клеток данного организма, один и тот же их набор находится на клетках кожи, внутренних органов, мозга. Отличия бывают лишь в количественном отношении: так, плотность молекул белков ТС на клетках кожи и лимфоцитах крови достигает 105 на одну клетку, а в жировой и костной ткани плотность этих молекул меньше. Уже на основании этих наблюдений в дальнейшем были сделаны важные заключения. Лимфоциты крови, основные участники всех иммунологических реакций, благодаря молекулам белков ТС обладают способностью распознавать «свое» и «чужое», как бы прикладывая «лекало» к встречающимся им биологическим объектам.

Питер Горер умер в возрасте 54 лет от рака легкого. После его смерти в 1961 г. был основан международный «Клуб Н-2», членами которого стали люди, обогатившие генетику белков ТС непосредственным личным вкладом. Исследования Горера блестяще подтвердились в опытах на других животных, система белков ТС была открыта у крыс, кроликов, кошек, птиц, собак, обезьян. Выяснилось, что этот локус, который даже стали называть «супергеном», играет ключевую роль не только в явлениях тканевой несовместимости, по и в развитии иммунных реакций вообще, в чувствительности к разным заболеваниям, он определяет генетические отличия реактивности организма. Подобный локус у человека, сокращенно называемый НБА (от первых букв - англ. - человеческие лейкоцитарные антигены), надолго приковал к себе внимание не только иммунологов, но и специалистов самых разных медико-биологических дисциплин.