Особенности распределения иммуноглобулинподобных рецепторов киллерных клеток и их HLA-лигандов в азербайджанской популяии

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Особенности распределения иммуноглобулинподобных рецепторов киллерных клеток и их HLA-лигандов в азербайджанской популяии

А.А.Азимова, М.К.Мамедов, Р.К.Таги-заде

НИИ гематологи и трансфузиологии им. Б.А.Эйвазова, г.Баку

Иммуноглобулинподобные рецепторы киллерных клеток - KIR (от killer cell immunoglobu-lin-like receptor) играют важную роль в регуляции функциональной активности естественных киллеров (NK). KIR-рецепторы - трансмембранные гликопротеины c двумя или тремя внеклеточными иммуноглобулинподобными доменами (KIR2D и KIR3D) и длинным (L) или коротким (S) цитоп-лазматическим участком. KIR-рецепторы, взаимодействуя с антигенами HLA I класса и проводя активирующий или ингибирующий сигнал, участвуют в регуляции функциональной активности естественных киллеров. Эти лимфоциты способны непосредственно распознавать патологические клетки и генерировать быстрый ответ, сохраняя при этом толерантность к неповрежденным клеткам организма. Семейства KIR включают как активирующие, так и ингибирующие рецепторы. Ведущую роль в регуляции функциональной активности эффекторных NK-лимфоци-тов играют две системы, обладающие чрезвычайно высоким уровнем полиморфизма, - KIR и HLA. Поскольку локусы KIR и HLA расположены на разных хромосомах, наследование генов, кодирующих рецепторы и их лиганды, не зависят друг от друга.

Целью настоящего исследования явилось изучение распределения KIR-генов, HLA-лиган-дов и KIR/HLA комбинаций в азербайджанской популяции.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Нами было обследо-ванно 109 лиц на частоту встречаемости КИР генов в возрасте 25-50 лет. В качестве материала исследования использовали геномную ДНК, которую выделяли из мононуклеаров периферической крови. Типирование генов KIR-системы осуществляли методом полиме-разной цепной реакции с сиквенс-специфическими праймерами, c использованием наборов "KIR Genotyping SSP Kit" (Invitrogen). Данные наборы поз-

воляют определять наличие или отсутствие всех известных на настоящее время KIR-генов: 2DL1, 2DL2, 2DL3, 2DL4, 2DL5А, 2DL5В, 2DS1, 2DS2, 2DS3, 2DS4, 2DS5, 3DL1, 3DL2, 3DL3, 3DS1, 2DP1, 3DP1, а также полные и делетированные аллельные варианты 2DS4 и 3DP1.

РЕЗУЛЬТАТЫ И 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 38% лиц в азербайджанской популяции не имели пар aKIR/HLA, а у 20% 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. KIR2DL2 и KIR2DL3, которые сегрегируют как аллельные варианты одного гена, кодируют молекулы, взаимодействующие с аллотипами HLA-C. 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 . Частота встречаемости функционально значимых пар 2DKIR/HLA в азербайджанской популяции представлена в табл. 1.

В соответствии с результатами генотипиро-вания групп HLA-лигандов для двухдоменных KIR-рецепторов все обследованные доноры были разделены на три группы: С1/С2 гетерозиготы -58%, С1 гомозиготы - 34% и С2 гомозиготы - 9%. Обращает на себя внимание более высокая частота гетерозиготных лиц, по сравнению с другими

Таблица 1. Частота встречаемости активирующих и ингибирующих двухдоменных KIR-рецепторов, их HLA-лигандов и KIR/HLA комбинаций

КЖ-гены 2Б1Л 2Б81 2БЬ2/3 2БЬ2 2БЬЗ 2Б82

Р(%) 95,75 41,0 100,0 43,3 87,9 47,5

НЬА-лиганды НЬА-С2 Н1А-С1

Р(%) 66,5 93,0

КЖ + НЬА ты + 2Б81 + 2БЬ2/3 + 2БЬ2 + 2БЬЗ + 2Б82 +

НЬА-С2 НЬА-С2 НЬА-С1 НЬА-С1 НЬА-С1 НЬА-С1

Р(%) 64,5 32,0 92,0 44,0 77,5 44,0

Таблица 2. Частота встречаемости активирующих и ингибирующих трехдоменных KIR-рецепторов, их HLA-лигандов и KIR/HLA комбинаций в азербайджанской популяции

ЗБЫ 3081 ЗБЬ2

КЖ-гены

Р(%) 96 39,3 100,0

НЬА- НЬА- НЬА- НЬА- НЬА- НЬА- НЬА- НЬА- НЬА- НЬА-

лиганды Bw4 Bw4 В-\у4 В-\у4 Bw4 Bw4 А*03/11 А*03 А*11

Т80 Т80 Т80 Т80

Р(%) 61,0 35,0 31,0 61,0 35,0 31,0 35,0 24,0 12,0

КЖ + НЬА ЗБ1Л + ЗБ1Л + ЗБЫ + ЗБ81 + ЗБ81 + ЗБ81 + ЗБЬ2 + ЗБЬ2 + ЗБЬ2 +

НЬА- НЬА- НЬА- НЬА- НЬА- НЬА- НЬА- НЬА- НЬА-

В\у4 Bw4 В\\4 Bw4 В\у4 В\у4 А*03/11 А*03 А*11

Т80 180 Т80 180

60,0 34,0 31,0 22,0 17,0 8,0 35,0 24,0 12,0

европейскими популяциями, и более низкая - гомозиготных, особенно по аллелям HLA группы С2. В русской популяции наиболее часто встречающейся комбинацией iKIR/HLA было сочетание KIR2DL2/3 + HLA-C1 (92%), что несколько выше частоты данной пары в других кавказоид-ных популяциях (около 80%). Частота встречаемости пары KIR2DL2 + HLA-C1 в азербайджанской популяции составило 44,0%. Причем у 15% лиц присутствовала только комбинация KIR2DL2 + HLA-C1, у 77,5% - KIR2DL3 + HLA-C1, а 29% имели обе пары лиганд-рецептор. Из 109 практически здоровых лиц обследованной группы, имеющих в своем генотипе ингибирующий ген KIR2DL1, 40 человек 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 азербайджанской популяции составила 95,75%, что соответствует другим кавказоидным популяциям (около 60%) .

Частота встречаемости функционально значимых пар активирующих двух-доменных KIR-рецепторов со своими HLA-лигандами была существенно ниже, чем для ингибирующих и составила 32% для KIR2DS1 + HLA-C2 и 44% для

KIR2DS2 + HLA-C1. Лигандами для структурного ингибирующего рецептора KIR3DL2 являются антигены HLA-A3 и HLA-A11. Частота встречаемости функционально значимых пар 3DKIR/HLA в обследованной нами азербайджанской популяции представлена в табл. 2. Трехдоменный ингибиру-ющий рецептор KIR3DL1 был обнаружен у 96,0% 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 - 31 и 34% соответственно. При этом две функционально активные пары: KIR3DL1 + HLA-Bw4I80 и KIR3DL1 + HLA-Bw4Т80 имелись только у 4% 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 азербайджанской популяции составила 39,3%, его предполагаемого лиганда HLA-Bw4I80 - 30%.

Из числа обследованных лиц 41% не имели ни данного рецептора, ни его лиганда, а 9% лиц

Таблица 3. Распределение ингибирующих KIR-генов в различных популяциях

Популяции КЖ-гены

N 2DL1 2DL2 2DL3 2DL5 3DL1

Азербайджан 109 25,0 25,0 79,0 58,5 25,0

Россия 100 96,0 47,0 85,0 52,0 96,0

Чехия 125 95,0 58,7 85,1 48,0 93,4

Португалия 38 100 57,9 94,7 55,4 89,5

Италия 50 100 50 94,0 60,0 94,0

Норвегия 363 97,5 41,6 92,8 - 95,9

США (кавказоиды) 255 95,3 53,3 87,1 54,9 94,9

Испания 100 94 57 85,0 - 91,0

Франция 102 97,1 58,8 89,2 57,8 93,1

Северная Ирландия 223 97,3 51,1 90,1 - 97,8

Англия 99 99,0 47,5 88,9 55,5 96,0

Дания 50 88,0 52,0 96,0 - 98,0

Финляндия 35 100 39,4 97,0 - 90,9

Япония(Токио) 239 92,9 11,7 92,9 43,5 89,5

Япония (популяция 2) 41 100 14,6 100 39,0 97,6

Япония (популяция 3) 132 100 11,4 100 35,6 99,2

Южная Корея 154 99,4 14,3 99,4 38,3 94,2

Таиланд 100 97,0 36,0 95,0 44,0 96,0

Китай 1044 99,0 17,3 99,0 34,6 94,2

имели и лиганд, и рецептор. Таким образом, только 9% лиц в азербайджанской популяции имели функционально активный KIR3DS1-ре-цептор. 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. Почти у всех лиц в обследованной группе присутствовали ингибирующие гены KIR. С наибольшей частотой встречаются: KIR2DL1 (95,75%) KIR3DL1 (96,0%), KIR2DL3 (87,9%), KIR2DS2 (47,5%) KIR2DL2 (100,0%), KIR2DS1 (41,0%),

KIR3DS1 (39,3%).

Анализ частоты встречаемости KIR генов в обследуемой группе здоровых лиц показал, что частота встречаемости ингибирующих KIR-ге-нов в обследованной нами популяции выше, чем активирующих и выявил выраженное сходство частоты встречаемости ингибирующих KIR-ге-нов в исследованнойгруппе с европеоидными популяциями Европы, Северной и Южной Америки. Наиболее значимые различия в сравнении с европеоидными популяциями обнаружены в распределении активирующих KIR-генов. Установлена более сниженная - KIR2DS5, KIR2DS3. Гораздо более выраженные отличия обнаружены при сравнении изученной нами группы с популяциями Aвстралии и Монголии, более высокая

Рис. 1. Частота встречаемости КИР генов среди здоровых лиц азербайджанской популяции

Таблица 4. Распределение активирующих KIR-генов в различных популяциях

Популяции KIR-гены

N 2DS1 2DS2 2DS3 2DS5 3DS 1

Азербайджан 109 25,0 25,0 25,0 25,0 4,0

Россия 100 40,0 47,0 39,0 23,0 35,0

Чехия 125 44,6 56,8 35,2 24,8 38,8

Португалия 66 33,8 60,0 33,8 27,7 33,8

Италия 50 42 50,0 40,0 30,0 46,0

Норвегия 363 40,5 - - - 41,6

США (кавказоиды) 255 41,2 53,3 29,4 34,5 38,8

Испания 100 39,0 - - - 39,0

Франция 102 45,1 57,8 32,4 36,3 45,1

Северная Ирландия 223 39,5 - - - 39,5

Англия 584 44,4 53,6 29,5 36,6 44,3

Дания 50 36,7 - - - 38,0

Финляндия 35 54,5 - - - 53,1

Япония(Токио) 239 41,8 11,7 14,2 28,9 42,3

Япония (популяция 2) 41 34,1 14,6 14,6 24,4 29,3

Япония (популяция 3) 132 33,3 11,4 13,6 22,0 31,8

Южная Корея 154 37,7 16,9 16,2 26,6 36,4

Таиланд 100 36,0 35,0 24,0 29,0 32,0

Китай 104 33,7 17,3 12,5 23,1 32,7

частота гаплотипа В и ассоциированных с ним генов. Частота ассоциированных с этим гаплоти-пом ингибирующего (KIR2DL2) и активирующих (KIR2DS2, KIR2DS3) генов была значительно выше, чем в популяциях Японии и Южной Кореи. Почти у всех лиц в обследованной группе присутствовали ингибирующие гены KIR. С наибольшей частотой встречаются: KIR2DL3 (79%), KIR3DL3 (62,5%). Более, чем у половины индивидуумов обнаружены: KIR2DL4, KIR2DL5, KIR3DL2 (58,8%), псевдогены KIR3DP1, KIR3DP1*Full (58,8%), в 25% случаев все остальные КИР гены. Наименьшая частота встречаемости была характерна для гена активирующий ген KIR3DS1 только у 4% азербайджанцев.

Наряду с этим нами был проведен сравнительный анализ частот встречаемости ингибиру-ющих и активирующих KIR-генов в азербайджанской популяции и других европеоидных и монголоидных популяциях с использованием данных Allele Frequencies KIR Database.

Сравнительный анализ распределения инги-бирующих KIR-генов у азербайджанской популяции выявил отсутствие статистически значимых различий с другими европеоидными . Обнаруженная нами более высокая по сравнению с монголоидными популяциями частота встречаемости генов KIR2DL2 и KIR2DL5 характерна для ев-

ропеоидов в целом.

Распределение активирующих KIR-генов у обследованных нами лиц также имеет общие с другими популяциями европеоидов черты - более высокую в сравнении с монголоидными популяциями частоту генов KIR2DS2 и KIR2DS3. В то же время для гена KIR3DS1 характерна более низкая частота встречаемости по сравнению со всеми проанализированными нами европеоидными популяциями.

ЛИТЕРАТУРА

1. Receptor-ligand analyses defi ne minimal killer cell Iglike 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.

SUMMARY

Distribution of killer cell immunoglobulin-like receptors and their HLA ligand in the Azerbaijan population

A.Azimova, M.Mamedov, R.Tagi-zadeh

B.Eyvazov's Scientific Research Institute of Hematology and Transfusiology, Baku

The aim of this study was to compare the frequencies of KIR, their known HLA ligands and KIR/HLA combinations in the Azerbaijan population and other European populations. HLA-C typing demonstrated prevalence of the C1/C2 heterozygosity (59%) over the C1 homozygosity (34%) and C2 homozygosity (7%). The frequency of KIR genes in our population shares several general features with other Caucasoid populations, but there are some differences in the distribution of the their HLA-ligand, that result in KIR/HLA combinations diversity. Particularly, the frequency of the functional KIR2DL2/3 + HLA-C1 pare were signifi cantly higher as compared to other Caucasoid populations.

Поступила 17.10.2013