Микрохимеризм

Размещено на http://www.allbest.ru/

Микрохимеризм

Представления о микрохимеризме (как о явлении обычном для человека) стали складываться относительно недавно и еще не до конца сформулированы. Еще несколько лет назад в научном сообществе не без скептицизма относились к сообщениям отдельных авторов о возможности длительного существования чужеродных клеток в организме человека за исключением случаев после трансплантации (внешнего воздействия - трансплантация органов и стволовых клеток, массивные гемотрансфузии). Но в течение последних лет стало очевидным, что микрохимеризм приобретенный естественным путем так же возможен у человека.

Под термином микрохимеризм понимают присутствие в одном организме или органе (например костном мозге) малой популяции клеток отличных генетически и по происхождению от клеток организма хозяина. [1, 2]. Если говорить о количественных характеристиках - в трансплантологии, вычисляя процентное соотношение клеток донора и реципиента в периферической крови, предлагают относить к микрохимеризму случаи, когда чужеродные клетки составляют не более 1% от всех клеток индивидуума [3]. Термин макрохимеризм применяют, когда более чем 1%, или по другим данным 5% клеток, обнаруживаемых у реципиента, происходят от донора [3, 4].

В настоящее время предполагается, что появление чужеродных клеток возможно несколькими путями:

- трансплантация органов или костного мозга

- при экстренных массивных гемотрансфузиях (более 10 единиц по данным Michel Busch,

University of California) [5]

- а так же с недавнего времени говорят о возможности персистенции в организме клеток полученных женщиной и ее ребенком путем трансфузии через плаценту при беременности. Последний случай как раз и следует отнести к проявлению микрохимеризма, приобретенного естественным путем (naturally-acquired).

История вопроса

микрохимеризм чужеродная клетка организм хозяин

Согласно традиционным представлениям плацента являет собой некий барьер, который разделяет генетически различные ткани матери и плода, предотвращая отторжение плода организмом матери [2, 6], хотя о возможности трансплацентарного обмена клетками между матерью и плодом стало известно еще в конце XIX века когда в 1893 г. немецкими патологоанатомами были обнаружены признаки переноса клеток от плода к матери в легких беременной женщины, умершей от гипертензии. Случай передачи клеток плода здоровой матери был зафиксирован только в 1979 г. Леонардом Херценбергом (Leonard A. Herzenberg) из Медицинской школы Стэнфордского университета, который вместе со своими коллегами нашел мужские клетки (XY) в крови беременной женщины, у которой должен был родиться мальчик. [7] О передаче клеток матери ее плоду, стало известно почти 60 лет назад. Авторы одной из публикаций описали случай проникновения через плаценту раковых клеток кожи матери и передачи их ребенку, а к началу 1960-х гг. биологи уже не сомневались, что и нормальные материнские клетки крови тоже находят путь к плоду. [7]

Таким образом к началу 1990-х гг. уже не было никаких сомнений в существовании двухстороннего переноса клеток матери и плода. Но изначально считалось, что частота переноса материнских клеток в кровоток плода невелика и составляет всего около 1% от всех проб пуповинной крови. В при проведении последующих исследований в 1995 г. Hall и др. обнаружили материнские клетки в 22% образцов пуповинной крови, а в 1996 г. с помощью технологии, основанной на применении ПЦР удалось увеличить частоту обнаружения этих клеток до 40%. [8].

В 2000 г. Lo Y. M. и коллеги опубликовали результаты своего исследования, в котором они провели количественный анализ и сравнили уровни переноса клеток и ДНК плазмы от матери к плоду и обратно у женщин беременных плодами мужского пола. Согласно их данным материнская ДНК была выявлена в клеточной фракции в 24% случаев и плазменной фракции пуповинной крови в 30% случаев, в средней концентрации в каждой из фракций 2, 6*10 (-4) и 3*10 (-4) соответственно. А ДНК плода в крови матери была выявлена в клеточной фракции у 26% женщин и в плазме у 100%, со средней концентрацией 3, 2*10 (-4) и 3, 0*10 (-4). [9]

В настоящее время по данным различных исследователей перенос фетальных клеток, включая стволовые клетки, к матери возможен уже на ранних сроках гестации (по даным Lee с соавт. и O'Donogue уже вскоре после имплантации), и нарастает по мере увеличения срока гестации. [10, 11, 12].

После родов количество фетальных клеток в крови матери снижается, но их возможно обнаружить и спустя годы [10, 12]. Уже в 1996 году Diana Bianchi с соавторами описали у женщин феномен длительного существования фетальных клеток-предшественников (стволовых клеток) в организме человека, по аналогии с описанным ранее феноменом микрохимеризма у мышей) [13] Подобные случаи с проникновением и циркуляцией в крови материнских клеток были зафиксированы еще целым рядом исследователей сначала у детей с тяжелым комбинированным иммунодефицитом (Pollack и соавт. в 1980-1982, Bastian и др. в 1984, Wirt и др. в 1989, Knobloch и соавт. и Vaidya и соавт. в 1991). [8] Однако, Jeff Hall из лаборатории CellPro в 1994 г. отметил, а в 1999 г. результаты своего исследования опубликовали J. Lee Nelson и ее коллеги. По результатам этого исследования стало очевидным, что материнские клетки могут персистировать в организме ее взрослых потомков, в том числе здоровых и, обладающих нормальным иммунитетом [2, 8] В 2006 г. эти данные были подтверждены Loubiere и соавт., которые исследовали микрохимеризм в клетках миелоидного и лимфоидного ростка в периферической крови взрослых здоровых женщин. [14]

Хотя персистенция материнских клеток у плода и клеток плода у его матери уже не вызывает сомнений, остаются неясными механизмы с помощью которых они не элиминируются иммунной системой хозяина. [15] В случае с материнским микрохимеризмом рядом авторов отмечено снижение реактивности T-клеток и NC-клеток по отношению к материнским антигенам. [7, 15] В настоящее время предпочтение отдается версии о формировании толерантности к материнским клеткам в результате их взаимодействия с развивающейся иммунной системой плода. [8, 11, 15] Однако при развитии толерантности к фетальным клеткам, вероятно механизмы будут иными, хотя и роль длительного представления аллелей HLA, унаследованных ребенком от отца, в процессе беременности так же не исключена. [8] Так как во время беременности, благодаря действию различных механизмов иммунная система матери не реагирует на фетальные клетки, несущие отцовские антигены. [16] Еще один возможный путь для развития толерантности к чужеродным клеткам описан трансплантологами, и заключается в том, что дендритные клетки донора проникают в ткань тимуса реципиента и таким образом участвуют в отрицательной селекции клонов аллореактивных тимоцитов. [15]

Виды и источники естественного микрохимеризма

В зависимости от происхождения естественного микрохимеризма его можно подразделить на следующие виды:

Фетальный микрохимеризм, представляющий собой длительное существование малого количества аллогенных клеток плода у матери [17, 18, 19]

Материнский микрохимеризм - присутствие материнских клеток в организме детей [7]

Полученный при многоплодной беременности путем переноса клеток от одного близнеца к другому внутриматочно. [15, 17, 20] По данным van Dijk и соавт. при беременности двумя плодами трансфузии между близнецами происходят в 8% случаев, а среди троен в 21% случаев. Описаны случаи, когда клетки одного близнеца полностью вытесняют клетки кроветворной системы другого. [15]

Кроме того, теоретически микрохимеризм может возникать и в случае если беременность была прервана (невынашивание, аборт), так как перенос фетальных клеток к матери возможен уже на ранних сроках гестации, или путем проникновения клеток старших детей к детям от последующих беременностей через материнский кровоток [8, 15, 16] Первую гипотезу подтвердили Bianchi и ее помощники [21], а затем Wilcox и чуть позже Macklon объявили, что частота возникновения химеризма при выкидыше еще до наступления задержки менструации составляет около 22-30%. [16]

Еще одна гипотеза возникновения микрохимеризма была проверена в опытах с мышами, но труднодоказуема для человека. Авторы исследования выявили два независимых пути попадания материнских клеток к плоду, трансплацентарно и через желудочно-кишечный тракт при грудном вскармливании. В последнем случае чужеродные клетки преимущественно локализуются в печени. [22]

Микрохимеризм и здоровье человека (влияние микрохимеризма на здоровье человека)

Практически одновременно с обнаружением микрохимеризма ученые обратили внимание на клиническую схожесть некоторых аутоиммунных заболеваний (в частности системной склеродермии) и наблюдаемой при трансплантации хронической реакции трансплантат против хозяина (РТПХ). Это наблюдение вкупе с данными о предрасположенности женщин, особенно пострепродуктивного возраста, к заболеваниям, в основе которых предположительно лежат аутоиммунные процессы, а так же с данными о взаимодействии между генами системы HLA, определяющим развитие хронической РТПХ, и роли HLA II класса в возникновении аутоиммунной патологии [11, 17, 23, 24], привело к тому, что в 1996 г. учеными из лаборатории Lee Nelson было сделано предположение о том, что чужеродные клетки, полученные женщиной во время беременности, и их гены системы HLA могут каким-то образом участвовать в патогенезе этих заболеваний. [11, 17, 23, 25]

Данное предположение положило начало целому ряду исследований учеными из разных стран о роли фетального микрохимеризма в развитии таких заболеваний как системная склеродермия, системная красная волчанка, миозиты, синдром Шегрена, ревматоидный артрит, первичный билиарный склероз, рассеянный склероз, заболевания щитовидной железы (тиреоидит Хашимото, болезнь Грейвса и др.) у женщин [23, 26] Однако достоверные данные указывающие на существенные различия в уровне фетального микрохимеризма в крови и тканях получены только для склеродермии [11, 17] Для остальных аутоиммунных заболеваний получены противоречивые данные. Например, при заболеваниях щитовидной железы в одном исследовании отмечено повышение частоты микрохимеризма у пациентов по сравнению с контрольной группой, но в последующих химерные клетки были обнаружены и у женщин с изменениями в щитовидной железе, не имеющими иммунного генеза. В случае с первичным билиарным циррозом предположения о том, что фетальный микрохимеризм является фактором риска развития заболевания не подтвердились. [11, 17], а для синдрома Шегрена разницы в уровне чужеродной ДНК между больными и контрольной группой не выявлено [11]

Кроме того, J Lee Nelson предполагает, что и некоторые осложнения беременности, такие как преэклампсия, привычное невынашивание так же могут быть связаны с высокими уровнями микрохимеризма, [23], а Aractangi c соавт. обнаружили фетальную ДНК в коже женщин с полиморфным дерматозом беременных. [8] При этом и для аутоиммунных процессов и при осложнениях беременности многими учеными отмечена связь с высокой совместимостью по аллелям HLA II класса между матерью и ребенком [2, 17] (и соответственно с отцом ребенка). В качестве возможной причины предполагается, что при значимом отличии по генам HLA у матери и плода, фетальные клетки попадая в кровоток матери легко распознаются ее и разрушаются, а при высоком уровне совместимости по HLA (но не полной идентичности) эти клетки труднее обнаружить, и они могут нарушить нормальную работу иммунной системы [2, 6] и в том числе распознавание клеток по принципу свой-чужой.

В случае же ревматоидного артрита результаты наблюдений были противоположны изначальной гипотезе, так как течение заболевания у многих пациенток заметно улучшилось на фоне беременности вплоть до полного исчезновения симптомов и выздоровления. И уровни микрохимеризма по данным J. Lee Nelson значимо коррелировали c индуцированным беременностью смягчением симптомов ревматоидного артрита. [11, 23] При рассеянном склерозе, еще одном заболевании, при котором состояние больных по данным Runmaaker и др. на фоне беременности улучшается, в качестве одного из защитных механизмов так же указывается влияние микрохимеризма. [11]

Еще ряд исследований связан с попытками выяснить роль фетального микрохимеризма в развитии неопластических процессов. Результаты большинства исследований свидетельствуют в пользу положительного влияния микрохимеризма, когда чужеродные клетки, наполовину идентичные клеткам хозяина (haploidentical cells), выполняют роль некоего «иммунологически активного наблюдателя» (immunological survelliance). [18, 27] Наиболее ярко эту гипотезу подтвердили V. K. Gadi и J. L. Nelson для рака груди, отметив более высокие уровни фетального микрохимеризма в контрольной группе по сравнению с пациентками, имеющими рак груди. [18, 27] Возможно, в данном случае имеет место реакция по типу «трансплантат против опухоли», наблюдаемая при пересадке костного мозга или стволовых клеток. [23]

Похожие данные были получены для папиллярного рака щитовидной железы [28], а так же учитывая предрасположенность к развитию рака мочевого пузыря и яичников у небеременевших женщин и женщин в постменопаузе, можно предположить, что наличие фетального микрохимеризма снижает риск и этих заболеваний. [29]

Однако, отмечено, что попадая в условия с определенным микроокружением фетальные клетки могут сами становиться источником развития опухоли. Так, например, D.H. Cha и D.W. Bianchi с соавторами в 2003 году описали трансформацию фетальных клеток при раке шейки матки у 9 женщин, а J. Sawicki в опытах с мышами удалось описать внедрение фетальных клеток в легочную ткань с последующим развитием из них опухолей легких. [29]

Исследование влияния на здоровье материнского микрохимеризма и микрохимеризма, связанного с обменом клетками между близнецами, продвигаются несколько менее активно, возможно отчасти в связи с большей трудоемкостью в выявлении данного феномена (оптимальным является использование двойного подхода с идентификацией материнских ненаследуемых HLA при помощи ПЦР в сочетании с определением женских клеток у пациентов мужского пола методом FISH). [11, 17] Либо исследования проводятся только в группе пациентов мужского пола. Тем не менее существуют данные о пациентах с системной склеродермией, ювенильным дерматомиозитом, системной красной волчанкой [15, 17], атрезией желчного протока. [30] и питириазом, у которых были обнаружены химерные клетки [7, 15] И для дерматомиозита и для склеродермии отмечено повышение частоты микрохимеризма у больных по сравнению с контрольной группой и со здоровыми братьями и сестрами. [11, 17] В случае склеродермии результаты исследования возможно объясняют возникновение последней у мужчин и небеременевших женщин. [11] В клинической картине системной красной волчанки, так же как и склеродермии отмечен целый ряд симптомов, которые могут появляться и при хронической РТПХ, включая наличие аутоантител нейтропению и тромбоцитопению. [11] Однако роль микрохимеризма в развитии заболевания еще до конца не ясна.

Кроме того, для материнского микрохимеризма как и для фетального существуют и гипотезы о возможности его положительного влияния на организм. Так, например, при сахарном диабете I типа описана трансформация материнских клеток в инсулин-продуцирующие, которые предположительно заменили собой погибшие клетки поджелудочной железы. [23, 31, 32] Это предположение обусловлено тем, что, эти, полученные от матери при беременности, клетки могут обладать большим потенциалом к трансформации, и поэтому могут превращаться в функционирующие В-клетки поджелудочной железы, [31] а так же клетки других тканей - гепатоциты, миоциты, и возможно нервные клетки. [11]. Так материнские клетки трансформировавшиеся кератиноциты были найдены в образцах кожи при питириазе, [7, 15] а при волчаночном синдроме новорожденных до 86% обнаруженных при аутопсии в тканях сердца материнских клеток по данным Ann Stevens являлись кардиомиоцитами, и лишь малая часть клеток несла на поверхности маркер стволовых клеток CD45. [15] Однако, необходимы дальнейшие исследования в этой области.

Микрохимеризм и здоровье новорожденных

Особое место занимают проблемы связанные с влиянием материнского микрохимеризма на возникновение патологии в период новорожденности.

Как уже было сказано, впервые случаи с проникновением и циркуляцией в крови материнских клеток были зафиксированы целым рядом исследователей у детей с тяжелым комбинированным иммунодефицитом (Pollack и соавт. в 1980-1982, и др. в 1984, Wirt и др. в 1989). [8] Среди детей с данной патологией материнский микрохимеризм был выявлен в 40% случаев. [33] При этом Knobloch и соавт показали, что для Т-лимфоцитов, которые внедрялись в организм плода, была характерна низкая вариабельность фрагментов T-клеточных рецепторов. По их мнению это не давало им возможности развить как достаточный иммунный ответ для защиты организма хозяина при инфекциях, так и неспособность индуцировать полиорганную реакцию по типу РТПХ с летальным исходом. [34] Однако, в одном случае Bastian с соавт. у женщины после семи беременностей наблюдали возникновение изоиммунизации к антигенам тромбоцитов и лимфоцитов, что и стало причиной лимфо- и тромбоцитопени с развитием тяжелого комбинированного иммунодефицита у двух последних ее детей, и тяжелой РТПХ с летальным исходом у младшего из них. [35] А в 2001 группа ученых из Германии показала, что у детей с тяжелым комбинированным иммунодефицитом, у которых в крови были обнаружены материнские T-лимфоциты, и симптомы РТПХ были мало выражены или отсутствовали, преобладали CD8+ клетки. А среди детей с более выраженными проявлениями РТПХ преобладали CD4+ T-лимфоциты, которые к тому же хорошо отвечали на стимуляцию митогенами. [33] Возможно, это объясняет столь высокую гетерогенность симптомов при тяжелом комбинированном иммунодефиците.

Хотя у пациентов с тяжелым комбинированным иммунодефицитом материнские клетки преобладают в популяции лимфоцитов дальнейшая судьба и количество персистирующих клеток у пациентов данной группы не известны, так как в связи с высокой летальностью в настоящее время большинству пациентов производится пересадка стволовых клеток. [15]

По данным более поздних исследований стало известно, что материнские клетки могут присутствовать и в организме младенцев без иммунодефицита, хотя уровни микрохимеризма у них были меньше [15, 19], и у взрослых индивидуумов. [8, 14] Более того, по данным аутопсии четырех новорожденных материнские клетки были обнаружены в тканях различных типов. [36]

Волчаночный синдром новорожденных или неонатальный люпус-синдром еще одно заболевание, с которым связывают материнский микрохимеризм. Первоначально развитие волчанки новорожденных связывали с наличием у матери антител к ядерным рибонуклеотидам (anti-Ro) и к ядерным белкам (anti-La), которые проникая к плоду внутриутробно вызывают у него развитие симптомокомплекса, включая врожденные дерматит, гепатит и самое серьезное осложнение - поражение атриовентрикулярного узла с возникновением поперечной блокады, а так же характеризуется гематологическими нарушениями, включая тромбоцитопению и нейтропению. [15, 20] Однако было замечено, что это заболевание развивается лишь у 1% новорожденных от матерей имеющих в крови антитела, [15] и даже однояйцевые близнецы по разному отвечают на присутствие одних и тех же материнских антител. [20] Отсюда был сделан вывод, что только присутствия антител недостаточно для развития неонатального люпус-синдрома. [15, 20] Вскоре после этого Ann Stevens и др. в тканях сердца умерших младенцев были обнаружены материнские клетки, причем их количество в пораженных тканях (от 0. 25% до2. 2% от всех клеток) было отчетливо выше по сравнению с контрольными образцами (менее 0. 1%). [24] Полученные данные дали повод предположить, что они играют какую-то роль в патогенезе заболевания. Однако, согласно результатам того же исследования, а так же по результатам наблюдений J. Lee Nelson оказалось, что большая часть материнских клеток (по данным Ann Stevens до 86%), найденных в тканях сердца пациентов с неонатальной волчанкой фенотипически являются кардиомиоцитами, и лишь малая часть из них представляла собой стволовые клетки. [11, 24] Это дало основание выдвинуть новые гипотезы, согласно которым не материнские клетки являются повреждающим звеном, а наоборот поселяясь в ткани сердца хозяина становятся мишенью для иммунокомпетентных клеток, либо они занимают место погибших в результате аутоиммунного процесса кардиомиоцитов, выполняя репаративную функцию. [16, 20]

В подтверждение последних данных в более позднем исследовании среди детей (двойня и тройня) от матерей, в крови которых были выявлены anti-Ro и anti-La Ann Stevens показала, что присутствие в крови материнских клеток не всегда ассоциировано с возникновением неонатальной волчанки и не коррелирует с тяжестью симптомов. Так микрохимеризм крови был обнаружен у всех детей, однако в тройне полная поперечная блокада была выявлена у одного ребенка, у второго - АВ-блокада I степени, переходящая во II степень, а у третьего ребенка нарушений по ЭКГ выявлено не было, и отмечалось лишь повышение уровня трансаминаз. В двойне у одного из плодов АВ-блокада была выявлена на 20 неделе беременности и сопровождалась гидроперикардом, а второй ребенок родился здоровым. Кроме того, в анамнезе у женщины была беременность, осложнившаяся врожденной сердечной блокадой и антенатальной гибелью плода. [20] Таким образом на основании полученных данных Ann Stevens делает вывод, что хотя микрохимеризм крови или тканей и является важным патогенетическим звеном в возникновении неонатального люпус-синдрома и врожденной блокады сердца, но, вероятно, существуют и другие факторы, которые требуют дальнейшего изучения. [20]

Кроме того, существуют предположения о возможной роли материнского микрохимеризма в патогенезе атрезии желчного протока. Предварительные исследования в этой области выявили наличие женских клеток в печени у пациентов мужского пола и антител к материнским HLA I в желчных протоках больных женского пола, и их отсутствие в контрольных группах. Авторы предполагают, что, по сути, атрезия желчных протоков представляет собой разновидность РТПХ, маскирующуюся под аутоиммунное заболевание. Однако для подтверждения этой гипотезы необходимы дальнейшие исследования [30]

Таким образом, хотя биологическая цель материнского микрохимеризма не ясна, однако известно, что клетки материнского происхождения присутствуют и у взрослых здоровых индивидуумов. Поэтому ученые во главе с J Lee Nelson считают, что это явление в целом должно оказывать положительное влияние на организм, [23] или по крайней мере не обязательно является причиной патологических процессов, т. е. химерные клетки существуют как «невинные наблюдатели» и не оказывают влияния на иммунную систему хозяина. [16] Однако в некоторых случаях в силу определенных обстоятельств присутствие чужеродных клеток приводит в организме-хозяине к потере толерантности к собственным антигенам и становится причиной патологического процесса. [15]

Существуют 3 гипотезы о роли химеризма в развитии патологических процессов. Первые две отсылают к наблюдаемым при трансплантации взаимоотношениям между организмом хозяина и клетками донора, а третья рассматривает возможности участия химерных клеток в репаративных процессах.

Пути взаимодействия чужеродных клеток в организме хозяина

Первая гипотеза связана с предположением, что химерные T-клетки индуцируют процесс схожий с реакцией «трансплантат против хозяина» (по аналогии с трансплантацией костного мозга). [16] подтверждением этому служат наблюдаемая многими авторами схожесть некоторых клинических симптомов РТПХ и процессов, в которых предположительно участвуют химерные клетки. Для развития РТПХ-подобной реакции требуется соблюдение трех условий: во-первых чужеродные клетки должны прижиться в организме хозяина, во-вторых среди них должны быть иммунокомпетентные T-лимфоциты, и в-третьих они должны воспринимать клетки хозяина как чужеродные. Все эти условия по наблюдениям многих авторов в случае микрохимеризма выполняются. [16] Хотя некоторые исследователи ставят эту возможность под сомнение, считая, что того количества, в котором химерные клетки присутствуют в организме, недостаточно для развития патологического процесса. [5]

Вторая гипотеза говорит о том что наоборот по аналогии с трансплантацией целого органа химерные клетки первоначально становятся мишенью для иммунной системы хозяина (хозяин против трансплантата). [16] Известно, что и клетки плода попадая в организм матери и клетки матери в организме плода мигрируют в различные ткани. [36]

Далее ситуация может развиваться по двум сценариям. Согласно первому клетки-пришельцы в тканях хозяина непосредственно становятся мишенями. Если результате взаимодействия химерные клетки полностью элиминируются, клинически это проявляется локальными симптомами, например, короткими локальными атаками при системной красной волчанке. Но если в силу каких либо причин ответ иммунной системы будет неадекватным, и процесс останется незавершенным, сохранившиеся химерные клетки будут постоянным источником стимуляции для иммунной системы, поддерживая в организме аутоиммунно-подобную реакцию. [16]

Второй сценарий предполагает возникновение молекулярной мимикрии между антигенами хозяина и химерными клетками. Здесь либо, как и в первом случае, клетки-пришельцы подвергаются прямому воздействию иммунной системы, однако после ее завершения антиген-презентирующие клетки выставляют на своей поверхности антигены химерных клеток, которые в силу наличия родства между матерью и ребенком имеют схожие эпитопы, и таким образом сенсибилизируют наивные T-лимфоциты к собсвенным антигенам. Либо благодаря наличию похожих эпитопов на поверхности чужерожных химерных клеток с клетками хозяина они посредством T-хелперов стимулируют собственные аутореактивные B-лимфоциты. [16]

Согласно третьей гипотезе химерные клетки не играют непосредственной роли в патогенезе аутоиммунных заболеваний. Напротив их присутствие в тканях является результатом участия в восстановлении тканей после повреждения (в том числе после повреждения органов при аутоиммунных заболеваниях), так как часть химерных клеток являются клетками-предшественниками. [16] В пользу этой находки могут свидетельствовать данные различных авторов об обнаружении тканевого химеризима при неонатальном волчаночном синдроме [24], сахарном диабете I типа [32], при питириазе. [15] Кроме того, в последнее время большое внимание уделяется участию химерных клеток в репарации тканей после неаутоиммунных повреждений. [16] Так как по некоторым данным уровни и частота микрохимеризма у здоровых людей в контрольной группе были сравнимы с пациентами с аутоиммунной патологией. [11, 17]

Какой из этих гипотез отдать предпочтение пока неясно, вероятно только их сочетание сможет объяснить пути вовлечения химерных клеток в патологических процесс. Так например, даже если первоначально они не инициируют воспалительный процесс, но участвуют в обновлении и репарации тканей, впоследствии иммунная система хозяина может дать сбой, и присутствующие в тканях химерные клетки станут объектом ее разрушилельного воздействия, как предполагает вторая гипотеза. [16]

Одним из факторов, которые могут повлиять на то, по какому пути пойдет взаимодействии клеток-пришельцев и иммунной системы хозяина, считают особенности взаимодействия между антигенами главного комплекса гистосовместимости ребенка и его матери. J. Lee Nelson и Ann Stevens, и их коллеги показали, что к развитию аутоиммунных процессов предрасполагает высокая степень совместимости по антигенам HLA II класса, особенно при совместимости по локусам DRB1 и DQA1, которые ассоциируются с высоким риском аутоиммунных процессов. Предполагается, что присутствие этих локусов HLA позволяет материнским клеткам сохранить популяцию достаточную для активации T-лимфоцитов хозяина, либо приводит к перекрестной презентации минорных антигенов. [11, 15] Так же определенная роль отводится факторам окружающей среды, которые могут стимулировать пролиферацию материнских клеток, приводя к попаданию их в кровоток и ткани. При превышении определенного порога толерантности это приводит к активации иммунной системы хозяина. [15]

Выявление микрохимеризма

Как уже было отмечено, микрохимеризм представляет собой явление, при котором одна значительно меньшая популяция клеток отличная по происхождению внедряется и поселяется в организме-хозяине. Число клеток-пришельцев должно составлять не более 1% от всех клеток в организме. Существует так же понятие нанохимеризма, когда в силу своей малочисленности химерные клетки могут быть обнаружены, но их количество оценить невозможно. [3]

Кроме того, в отличие от трансплантации органов и костного мозга, при естественном микрохимеризме локализация клеток-пришельцев известна лишь предположительно, особенно если речь идет о здоровых индивидуумах.

Поэтому, хотя и в большинстве случаев способы выявления и оценки микрохимеризма одинаковы для всех случаев независимо от происхождения, работа с естественным микрохимеризмом имеет свои нюансы.

Практически все исследователи, за исключением небольшой группы, изучая микрохимеризм, для демонстрации его используют выявление мужской ДНК или мужских клеток в организме женщин [11, 17]. Этот подход продиктован в большей степени практическими соображениями, так как всего одно исследование можно использовать для нескольких индивидуумов. Результат позволяет наглядно показать наличие фетального микрохимеризма у женщин, ранее беременных мальчиками [17] так как обнаружить мужские клетки среди женских относительно легко. [7]

Для выявления мужской ДНК используется методика полимеразной цепной реакции с амплификацией специфической последовательности Y-хромосомы. А для выявления мужских клеток применяется метод флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) с использованием маркеров для Y-хромосом (зеленое свечение) и Х-хромосом (красное свечение). Методика FISH так же позволяет выявить материнский микрохимеризм у мужчин [17]

При проведении многих исследований была применена технология неколичественной (качественной) ПЦР, которая позволяет выявить частоту встречаемости микрохимеризма (положительных результатов) в исследуемой группе по сравнению с контрольной. [17]. Именно этот способ использовали D. Bianchi и J. Lee Nelson, в своих ранних исследованиях для выявления микрохимеризма.

Более продвинутым является подход с применением количественной методики ПЦР, позволяющих оценить уровень микрохимеризма. [17]. Учет обнаруженной «донорской» ДНК производится в геномных эквивалентах (или геномных единицах) (genome equivalent (gEq)), и отображает количество химерных клеток на 100000 (10⁵) клеток «реципиента». [14] При этом один геномный эквивалент (т. е. одна химерная клетка на 100000 клеток хозяина) является минимальной дозой генетического материала «донора», который можно оценить количественно. Таким образом, данный метод позволяет выявить и определить количество химерных клеток вплоть до нижней границы 0. 001% (т. е. соотношение клеток «донора» и «реципиента» составляет 1: 10⁵ DPRC (donor per recepient cells)), при более низкой концентрации химерных клеток их можно выявить только с помощью качественной ПЦР. [3]

Еще один подход, с которым связываются большие надежды, и целью которого является исследование индивидуальных генетических полиморфизмов (nonshared genetic polymorphisms). Этот метод, так же основанный на применении технологии ПЦР, позволяет наиболее достоверно выявить и наличие микрохимеризма и его источники. [11, 17]

В 2008 г Pujal и Gallardo опубликовали данные своих исследований в процессе которых они проанализировали различные методики ПЦР и оценили их специфичность, чувствительность и возможности при выявления микрохимеризма в образцах крови испытуемых (были использованы образцы цельной крови, а так же фракции мононуклеаров и гранулоцитов). [3] Их исследования показали, что:

При анализе полиморфизмов с короткими тандемными повторами и варьирующими по числу тандемными повторами, в зависимости от используемого маркера, позволяет выявить наличие микрохимеризма на уровне от 0. 1% до 0. 05%, и по мнению авторов хорошо подходят для проведения качественной и полуколичественной оценки. [3]

При исследовании неразделенных (nonshared) HLA-A и -B аллелей с помощью методики RSCA (reference strand conformation analysis) позволяет выявить химерные клетки, если соотношение между ними и клетками хозяина составляют более 1%, т. е. для выявления микрохимеризма чувствительности данного метода не достаточно. Лучшие результаты отмечены при анализе полиморфизма HLA-DRB1-локуса с помощью классических методик ПЦР. При этом наибольшая чувствительность показана для «вложенной» ПЦР, однако из-за высокой вероятности контаминации образцов и необходимость привлечения большого количества контрольных образцов ограничивают ее использование в пользу невложенной SSP (sequence-specific primer) -ПЦР. [3]

Для количественной оценки по мнению исследователей оптимальной методикой является количественная SSP-ПЦР в реальном времени для выявления SRY (sex-determine-region) -последовательности. А так же, после предварительного типирования каждой пары «донор-реципиент», похожих результатов позволяет добиться применение SSP-ПЦР с HLA-DRB1-локусами в классической вариации или в реальном времени. Эти методики, обладая высокой чувствительностью, позволяют выявить присутствие в образце химерных клеток до уровня в 1 геномный эквивалент, и в целом охватывают большинство случаев микрохимеризма. [3]

Следует отметить, что интерпретация результатов исследования требует уверенности в выбранной методике, так как микрохимеризм - это явление, встречающееся с малой частотой. [17] В случае с применением ПЦР для выявления специфических последовательностей Y-хромосом следует отметить, что последовательности с одним повтором (такие как SRY- sex-determining region-y gene) легче адаптируются для количественного анализа, но последовательности с большим количеством повторов позволяют сделать тесты более чувствительными.

На результаты исследования с применением ПЦР могут повлиять и количество исследуемых образцов и число проведенных исследований, возможна контаминация парафиновых палеток для исследований материалом от предыдущих образцов. Более точными считается изучение тканей с помощью методики FISH, с учетом только клеток, содержащих 2 маркера внутри четко ограниченного ядра, для исключения наложения клеток. Так же результаты исследования могут варьировать в зависимости от вида исследуемого образца (мононуклеары периферической крови, плазма, сыворотка, цельная кровь). [11] Наибольшей чувствительности в выявлении «донорских» клеток позволяет достичь анализ фракций клеток (мононуклеаров и гранулоцитов). [3] Кроме того, следует отметить, что в настоящее время не выработана четкая стандартизация для применяемых методов. Так же важны правильный дизайн исследования и, в случае использования методик выявления мужской ДНК, учет истории беременностей женщины. [11, 17]

Естественно приобретенный микрохимеризм является результатом тонкого взаимодействия в системе мать-плацента-плод, и вероятно, он каким-то образом способствует правильному течению беременности и, возможно, участвует в становлении иммунной системы ребенка.

Ввиду противоречивости данных исследований, касающихся роли микрохимеризма в развитии тех или иных патологических процессов первооткрыватели данного явления во главе с J Lee Nelson считают, что сам по себе он не является источником их развития. Однако, близко затрагивая взаимоотношения такой сложноорганизованной системы как иммунная, микрохимеризм, видимо, представляет собой балансировку на грани между здоровьем и болезнью и в случае малейшего сбоя может нарушать нормальное развитие таких реакций как воспаление, лихорадка, иммунный ответ и, как следствие, привести к развитию и прогрессированию патологического процесса. Одним из факторов который может повлиять на то, каким будет результат влияния чужеродных клеток на организм хозяина (положительное, отрицательное или нейтральное) является присутствие специфических аллелей HLA, взаимодействие между аллелями HLA-системы разных групп клеток. Однако в целом механизмы, благодаря которым химерные клетки сохраняются в организме, и которые объясняют их взаимодействие с окружающими тканями остаются неизвестными и требуют проведения дальнейших исследований.

Таким образом формирование представлений о микрохимеризме как о явлении обычном для человека формирует новые горизонты в развитии традиционных представлений о течении и осложнениях беременности, об ауто- и аллоиммунных процессах, открывает новые пути для исследований в области злокачественных новообразований, в том числе касающихся их профилактики, лечения и прогноза. Не менее важно понимание явления микрохимеризма для специалистов в трансплантологии, так как минорные популяции клеток могут стать причиной развития осложнений.

Список литературы:

1) Dorland's Medical Dictionary by Saunders [электронный ресурс The Free Dictionary] // Режим доступа: http: //encyclopedia. thefreedictionary. com/Microchimerism (или Dorland's Medical Dictionary for Health Consumers. © 2007 by Saunders, an imprint of Elsevier, Inc. 3 ed. - 2007.) ()

2) Microchimerism Website [электронный ресурс] // Режим доступа: www. microchimerism. org ()

3) Pujal J.M., Gallardo D. PCR-Based Methodology for Molecular Microchimerism Detection and Quantification // Exp. Biol. Med. - 2008. - Vol. 233, N. 9. - p. 1161-1170

4) Кремер Б.К. Ф., Фендрих Ф., Рунке М. Патент №RU2370535 Индуцирующие воспринимаемость трансплантата клетки моноцитарного происхождения. - 2003. // http: //partkom. com/patent/ru2370535/ ()

5) Barinaga M. Cells Exchanged During Pregnancy Live On // Science. - 2002. - Vol. 296 (5). - p. 2169-2172

6) Алешкин В.А., Ложкина А.Н., Загородняя Э.Д. Иммунология репродукции: Пособие для врачей, ординаторов и научных работников. - Чита. - 2004. - 79 с.

7) Нельсон Дж.Л. Твои клетки - Мои клетки (пер. с англ.) // В Мире Науки. - 2008. - №5. - с. 55-61

8) Maloney S., Smith S., Furst D.E., Myerson D., Rupert K., Evans P.C., Nelson J.L. Microchimerism of maternal origin persists into adult life // J. Clin. Invest. - 1999. - Vol. 104. - p. 44-47

9) Lo Y.M., Lau T.K., Chan L.Y., Leung T.N., Chang A.M., Quantitative analysis of the bidirectional fetomaternal transfer of nucleated cells and plasma DNA // Clin. Chem. - -2000. - Vol. 46. - p. 1301-1309

10) Lee E.S. M., Bou-Gharios G., Seppanen E., Khosrotehrani K., Fisk N.M. Fetal stem cell microchimerism: natural-born healers or killers? // MHR: Basic science of reprod. Medicine. - 2010. - Vol. 16. - p. 869-878

11) Nelson J.L. Pregnancy and microchimerism in autoimmune disease: Protector or insurgent? // Arthritis Rheum. - 2002. - Vol. 46. - p. 291-297

12) O'Donoghue K. Fetal microchimerism and maternal health during and after pregnancy // Obstet. Med. - 2008. - Vol. 1, N. 2. - p. 56-64

13) Bianchi D.W., Zickwolf G.K., Weil G.J., Sylvester S., DeMaria M.A. Male fetal progenitor cells persist in maternal blood for as long as 27 years postpartum // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1996. - Vol. 93. - p. 705-708

14) Loubiere L.S., Lambert N., Flinn L.J., Erickson T.D., Zhen Y., Guthrie K.A., Vickers K.T., Nelson J. L. Maternal microchimerism in healthy adults in lymphocytes, monocytes, macrophages and NK cells // Lab. Invest. - 2006. - Vol. 86. - p. 1185-1192

15) Stevens A.M. Do maternal cells trigger or perpetuate autoimmune diseases in children? // Pediatric Rheumatology. - 2007. - Vol. 5: 9

16) Kremer Hovinga I. C. L., Koopmans M., de Heer E., Bruijn J.A., Bajema I. M. Chimerism in systemic lupus erythematosus-three hypotheses // Rheumatology (Oxford). - 2007. - Vol. 46. - p. 200-208

17) Adams K.M., Nelson J.L. Microchimerism an investigative frontier in autoimmunity and transplantation // JAMA. - 2004. - Vol. 291. - p. 1127-1131

18) Gadi V.K., Nelson J.L. Fetal Microchimerism in Women with Breast Cancer // Cancer Res. - 2007. Vol. 67. - p. 9035-9038

19) Verneris M. Fetal microchimerism - what our children leave behind // Blood. - 2003. - Vol. 102. - p. 3465-3466

20) Stevens A.M., Hermes H.M., Lambert N.C., Nelson J.L., Meroni P.L., Cimas R. Maternal and sibling microchimerism in twins and triplets discordant for neonatal lupus syndrome-congenital heart block // Rheumatology (Oxford). - 2005. - Vol. 44. - p. 187-191

21) Khosrotehrani K., Johnson K. L., Lau J., Dupuy A., Cha D.H., Bianchi D.W. The influence of fetal loss on the presence of fetal cell microchimerism: A systematic review // Arthritis Rheum. - 2003. - Vol. 48. - p. 3237-3241

22) Zhou L., Yoshimura Y., Huang Y.Y., Suzuki R., Yokoyama M., Okabe M., Shimamura M., Two independent pathways of maternal cell transmission to offspring: through placenta during pregnancy and by breast-feeding after birth // Immunology. - 2000. - Vol. 101. - p. 570-580

23) Lee Nelson laboratory - Universiy of Washington // http: //labs. fhcrc. org/lnelson/ ()

24) Stevens A.M., Hermes H.M., Rutledge J.C., Buyon J.P., Nelson J.L. Maternal microchimerism has myocardial tissue-specific phenotype in neonatal lupus congenital heart block // Lancet. - 2003. - Vol. 362. - p. 1617-1623

25) Lambert N.C. Microchimeric cells: guardians or actors of immunity in scleroderma? // Rheumatology (Oxford). - 2002. - Vol. 46. - P. 382-383

26) Stevens A.M., Nelson J.L. Maternal and Fetal Microchimerism: Implications for Human Diseases // NeoReviews. - 2002. - Vol. 3. - p. 11-19

27) Gadi V. K., Malone K. E., Guthrie K. A., Porter P. L., Nelson J. L. Case-Control Study of Fetal Microchimerism and Breast Cancer // Cancer Res. - 2007. - Vol. 67. - p. 9035-9038

28) Cirello V., Recalcati M. P., Muzza M., Rossi S., Perrino M., Vicentini L., Beck-Peccoz P., Finelli P., Fugazzola L. Fetal Cell Microchimerism in Papillary Thyroid Cancer: A Possible Role in Tumor Damage and Tissue Repair // Cancer Res. - 2008. - Vol. 68. - p. 8482-8488

29) Sawicki J.A. Fetal Microchimerism and Cancer // Cancer Res. - 2008. - Vol. 68. - p. 9567-9569

30) Kobayashia H., Tamatanib T., Tamuraa T., Kusafukaa J., Yamatakaa A., Lanea G.J., Kawasakic S., Ishizakic Y., Mizutad K., Kawarasakid H., Gittese G. K. Maternal microchimerism in biliary atresia?// J. Pediatr. Surg. - 2007. - Vol. 42. - p. 987-991

31) Gillespie K.M., van Zyl B., Foulis A.K., de Krijger R.R., Nelson J.L., Gale E. A. M. P072 Maternal microchimerism in the human pancreas // материалы конференции Pancreatic ?-cell: birth, life and death. - King's College London School of Medicine, St Thomas' Hospital Campus, London UK, 3-4 December 2007. - http: //www. biochemistry. org/Conferences/AllConferences/tabid/379/View/Posters/MeetingNo/sa080/MeetingID/2238/Default. aspx ()

32) Nelson J.L., Gillespie K.M., Lambert N.C., Stevens A.M., Loubiere L.S., Rutledge J.C., Leisenring W.M., Erickson T.D., Zhen Y., Mullarkey M.E., Boespflug N.D., Bingley P.J., Gale E. A.M., Maternal microchimerism in peripheral blood in type 1 diabetes and pancreatic islet в cell microchimerism // Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. - 2007. - Vol. 104 (5). - p. 1637-1642

33) Mьller S.M., Ege M., Pottharst A., Schulz A.S., Schwarz K., Friedrich W. Transplacentally acquired maternal T lymphocytes in severe combined immunodeficiency: a study of 121 patients // Blood. - 2001. - Vol. 98. - p. 1847-1851

34) Knobloch C., Goldmann S. F., Friedrich W. Limited T cell receptor diversity of transplacentally acquired maternal T cells in severe combined immunodeficiency // J. Immunol. - 1991. - Vol. 146. - p. 4157-4164

35) Bastian J.F., Williams R.A., Ornelas W., Tani P., Thompson L. F. Maternal isoimmunisation resulting in combined immunodeficiency and fatal graft-versus-host disease in an infant // Lancet. - 1984. - Vol. 1. - p. 1435-1437

36) Srivatsa B., Srivatsa S., Johnson K. L., Bianchi D. W., Maternal cell microchimerism in newborn tissues // J. Pediatr. - 2003. - Vol. 142. - p. 31-35

Размещено на Allbest.ru