CC BY
105
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 616.155.194.17-092:612.017.1]-092.9
А.С. Корепанов, Л.В. Бедулева, И.В. Меньшиков, А.В. Князев
ИДИОТИПИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ РАЗВИТИЯ АУТОИММУННОЙ РЕАКЦИИ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МОДЕЛИ АУТОИММУННОЙ ГЕМОЛИТИЧЕСКОЙ АНЕМИИ У МЫШЕЙ
Индукция аутореактивных лимфоцитов в модели аутоиммунной гемолитической анемии у мышей осуществляется опосредованно через идиотип-антиидиотипические взаимодействия с лимфоцитами, специфичными к эритроцитам крыс. Учитывая, что идиотипические взаимодействия являются регуляторными, можно предполагать, что лимфоциты против эритроцитов крыс в данной модели осуществляют антиидиотипический супрессорный контроль аутореактивных лимфоцитов. С целью выяснения механизмов идиотипической регуляции аутореактивности была исследована кинетика антител против эритроцитов крыс и антител против эритроцитов мышей в ответ на избирательную активацию лимфоцитов против эритроцитов крыс и аутореактивных анти-эритроцитарных лимфоцитов. Также была изучена роль ревматоидного фактора в индукции и идиотипической регуляции аутоиммунной гемолитической анемии у мышей. Обнаружено, что иммунизация аутоэритроцитами не вызывает развития анемии, тогда как иммунизация чужеродными эритроцитами (эритроцитами крыс или аллогенными эритроцитами) приводит к развитию аутоиммунной реакции, сопровождающейся ярко выраженной анемией. Асимметрия в реакции лимфоцитов против чужеродных эритроцитов и аутореактивных лимфоцитов при их избирательной активации указывает на наличие негативного контроля над аутореактивными анти-эритроцитарными лимфоцитами, который осуществляется антиидиотипическими лимфоцитами против чужеродных эритроцитов. Обратная зависимость продукции антиэритроцитарных антител и степени снижения эритроцитов от интенсивности ответа ревматоидного фактора указывает на участие последнего в регуляции аутоиммунной реакции в модели аутоиммунной гемолитической анемии у мышей.
Ключевые слова: аутоиммунная гемолитическая анемия, идиотип-антиидиотипические взаимодействия, ревматоидный фактор.
Модель аутоиммунной гемолитической анемии (АГА) у мышей, вызванной введением эритроцитов крыс, является классической экспериментальной моделью аутоиммунной гемолитической анемии. Ранее нами было показано, что индукция аутореактивных антиэритроцитарных лимфоцитов, ведущая к развитию аутоиммунной реакции в данной модели, осуществляется опосредованно через идиотип-антиидиотипические (ИАИ) взаимодействия с лимфоцитами, специфичными к эритроцитам крыс [1]. Учитывая, что ИАИ взаимодействия носят регуляторный характер, можно предполагать, что лимфоциты против эритроцитов крыс в данной модели осуществляют антиидиотипический супрессорный контроль аутореактивных лимфоцитов. Наличие такого контроля может проявиться в особенностях кинетики иммунного ответа при избирательной стимуляции аутоклонов и клонов, их контролирующих. Поэтому с целью выяснения механизмов идиотипической регуляции аутореактивности была исследована кинетика антител против эритроцитов крыс (ЭК) и антител против эритроцитов мышей (ЭМ), связанных в идиотип-антиидиотипических взаимодействиях в ходе иммунного ответа у мышей в ответ на избирательную активацию лимфоцитов против ЭК и аутореактивных лимфоцитов. Для избирательной активации лимфоцитов против ЭК мышей иммунизировали ЭК, для активации аутореактивных антиэритроцитарных лимфоцитов мышей иммунизировали аутоэритроцитами. Также использовали иммунизацию аллогенными ЭМ в качестве иммуногена, который несет одновременно как чужеродные, так и аутоантигены.
Важную роль в идиотипической регуляции аутоиммунных реакций может играть ревматоидный фактор (РФ). В частности, на экспериментальных моделях коллаген-индуцированного артрита у крыс, аутоиммунного энцефаломиелита у мышей показана роль ревматоидного фактора в регуляции продукции аутоантител [2; 3]. Неизвестно, участвует ли ревматоидный фактор в индукции и регуляции аутоиммунной гемолитической анемии.
Материалы и методика исследования
Исследование включало две серии экспериментов. В 1-й серии экспериментов исследовали кинетику антител против эритроцитов крысы и кинетику антиэритроцитарных аутоантител у мышей в
ответ на иммунизацию эритроцитами крыс, аллогенными эритроцитами мыши и аутоэритроцитами. Для этого использовалось 3 группы белых нелинейных мышей по 21-24 мыши в каждой. Одну группу мышей иммунизировали эритроцитами крыс в дозе 4,5 * 108 , вторую группу - аллогенными эритроцитами мыши, третью группу - эритроцитами мышей в тех же дозах. Иммунизация проводилась однократно, внутрибрюшинно. Забор крови осуществляли каждые 5 дней с ЭДТА методом декапитации в течение 30-35 дней. Плазму замораживали. Определяли количество эритроцитов в крови, титр антител против эритроцитов крысы методом прямой гемагглютинации, титр антител к эритроцитам мыши в непрямом тесте Кумбса, титр ревматоидного фактора в тесте агглютинации танизированных, нагруженных IgG мыши (Имтек, Россия), эритроцитов.
Во 2-й серии исследовали роль ревматоидного фактора в развитии АГА у мышей, вызванной ЭК и ЭМ. ЭК вводили внутрибрюшинно однократно в дозе 2,5*108 клеток, ЭМ - в дозе 3,8* 108. Забор крови и определение уровня антител проводили как указано выше. Для оценки суммарной продукции антител в ходе иммунного ответа за весь период наблюдения рассчитывали площадь фигуры под кривой изменения уровня антител и выражали в условных единицах. Также рассчитывали показатель, отражающий степень снижения эритроцитов в крови у мышей в ходе иммунного ответа, который выражали в условных единицах и рассчитывали как площадь фигуры над кривой количества эритроцитов в крови за период наблюдения.
Результаты и их обсуждение
Кинетика антител против ЭК, аутоантител к эритроцитам и уровень эритроцитов в крови мышей, иммунизированных ЭК, аллогенными ЭМ и аутоэритроцитами, представлены на рис. 1а, 1б, 1в соответственно.
Иммунизация мышей аутоэритроцитами вызывает незначительное повышение уровня аутоантител к эритроцитам с максимумом на 15-й день после иммунизации, за которым следует появление антител к ЭК с максимумом на 25-й день после иммунизации (рис. 1в). Появление антител к ЭК при иммунизации аутоэритроцитами и несовпадение максимума этих антител в крови с максимальным уровнем антител к ЭМ служит еще одним фактом в пользу наличия ИАИ взаимодействий между лимфоцитами против ЭК и аутореактивными лимфоцитами против эритроцитов, выявленных нами ранее [1]. Несмотря на то что у мышей, иммунизированных аутоэритроцитами, уровень аутоантител несколько повышается, анемии за период наблюдения не выявлено.
При иммунизации мышей аллогенными эритроцитами кинетика антиэритроцитарных антител (рис. 1б) имеет сходный характер с кинетикой антител в ответ на иммунизацию эритроцитами крысы (рис. 1а). Как в ответ на иммунизацию ЭК, так и аллогенными эритроцитами мыши сначала появляются антитела к ЭК с максимумом в крови на 5-й день после иммунизации, за которым следует появление аутоантител к эритроцитам с максимумом на 25-й день. Анемия при этом развивается на 25-30-й день после иммунизации. В то же время при сходстве кинетики антител уровень определяемых антител в ходе иммунного ответа, вызванного аллогенными эритроцитами, был ниже, чем в ответ на иммунизацию ЭК. Отсутствие различий в кинетике иммунного ответа, вызванного ЭК и ЭМ, позволяет предполагать, что аллогенные эритроциты мыши и ЭК несут сходные антигенные детерминанты, которые у мышей активируют лимфоциты, перекрестно реагирующие с аллогенными эритроцитами и эритроцитами крыс. Индукция антиэритроцитарных аутоклонов при аллогенной иммунизации эритроцитами происходит опосредованно через идиотипические взаимодействия аутоклонов с лимфоцитами, перекрестно реагирующими с ЭК и аллогенными эритроцитами, так же как при иммунизации ЭК, исследованной нами ранее [1]. Таким образом, несмотря на то что появление аутоантител наблюдается как при иммунизации ЭК, аллогенными эритроцитами, так и аутоэритроцитами, только иммунизация чужеродными эритроцитами - ЭК и аллогенными ЭМ вызывает развитие аутоиммунной реакции, сопровождающейся ярко выраженной анемией. Прямая активация аутореактивных антиэритроцитарных лимфоцитов аутоантигеном не вызывает развития анемии. Существует асимметрия в реакции лимфоцитов против чужеродных эритроцитов и аутореактивных лимфоцитов, связанных в ИАИ взаимодействиях при их избирательной активации. Факт асимметрии указывает на наличие негативного контроля над аутореактивными антиэритроцитарными лимфоцитами, который осуществляется антиидиотипически-ми лимфоцитами против чужеродных эритроцитов. Существование антиидиотипического контроля над аутореактивными антиэритроцитарными лимфоцитами было показано в работах C. Calkins [5]. Наличие идиотипического негативного контроля объясняет, почему для индукции аутоиммунных заболеваний
используют иммунизацию гетеро- или аллоантигенами. Активация аутоклонов возможна, если гетеро-или аллоантигены активируют лимфоциты, контролирующие аутореактивные лимфоциты, ослабляя негативный контроль.
Рис. 1. Кинетика образования антител к эритроцитам крыс, аутоантител к эритроцитам и изменение количества эритроцитов в крови у мышей в ответ на иммунизацию эритроцитами крыс (а, слева), аллогенными эритроцитами (б, слева) и аутоэритроцитами (в, слева). Схема, показывающая избирательную стимуляцию лимфоцитов, связанных в идиотип-антиидиотипических взаимодействиях, при
иммунизации эритроцитами крыс (а, справа), аллогенными эритроцитами (б, справа) и аутоэритроцитами (в, справа)
При изучении роли ревматоидного фактора в развитии аутоиммунной реакции в модели АГ А у мышей для индукции АГА использовали иммунизацию относительно малыми дозами эритроцитов. АГА у мышей, вызванная малыми дозами ЭК, сопровождается феноменом раннего появления аутоантител, опережающего появление антител к ЭК, что было выявлено нами ранее [1; 4]. На рис. 2 показаны три серии экспериментов, в двух из которых АГА вызывали ЭК (рис. 2а, б), в одном АГА вызывали аллогенными эритроцитами (рис. 2в). При иммунизации мышей как аллогенными ЭМ, так и
ЭК изменяется уровень ревматоидного фактора (рис. 2). Суммарная продукция ревматоидного фактора, антител к ЭК, аутоантител к эритроцитам и степень снижения количества эритроцитов в крови (Ап) за период наблюдения в трех сериях экспериментов представлены на рис. 2 справа
Рис. 2. Кинетика образования ревматоидного фактора, антиэритроцитарных антител и изменение количества эритроцитов в крови иммунизированных мышей (слева). Суммарная продукция ревматоидного фактора, антител к ЭК, аутоантител к эритроцитам, степень снижения количества эритроцитов в крови (An) за период наблюдения (справа); а, б - иммунизации эритроцитами крыс, в - иммунизация аллогенными эритроцитами
Сравнительный анализ этих данных свидетельствует о наличии обратной зависимости уровня продукции антител против ЭМ, антител против ЭК, а также степени снижения эритроцитов (An) от уровня продукции ревматоидного фактора. Данный факт указывает на то, что ревматоидный фактор регулирует иммунный ответ против эритроцитов крысы и аутоиммунную реакции против эритроцитов в модели АГА у мышей.
Известно, что РФ может взаимодействовать с БаЬ-фрагментами иммуноглобулинов [6], вступать в идиотип-антиидиотипические взаимодействия с антителами разной специфичности [7-9]. В то же время есть данные, что многие аутоантитела, в том числе антиэритроцитарные аутоантитела, антитела к ацетилхолиновому рецептору, антитела к чужеродным антигенам, несут сходные идиотопы [10]. Поэтому можно предполагать, что на антителах против ЭК и антителах против ЭМ присутствуют сходные идиотопы, которые узнает ревматоидный фактор. На рис. 3 представлена гипотетическая схема взаимодействия ревматоидного фактора с лимфоцитами против ЭК и лимфоцитами против ЭМ, связанных в идиотип-антиидиотипических взаимодействиях.
лимфоцит против эритроцитов крыс
ауторе активный лимфоцит против эритроцитов мыши
ж
лимфоцит, продуцирующий ревматоидный фактор
Рис. 3. Гипотетическая схема идиотип-антиидиотипических взаимодействий между лимфоцитами против эритроцитов крысы, аутореактивными антиэритроцитарными лимфоцитами и лимфоцитами,
продуцирующими ревматоидный фактор у мышей
Эта схема позволяет объяснить выявленную зависимость иммунного ответа против эритроцитов в модели АГ А от ревматоидного фактора. Согласно данной схеме ревматоидный фактор модулирует активность антиэритроцитарных лимфоцитов через идиотип-антиидиотипические взаимодействия с ними.
Выводы
Аутоиммунная реакция у мышей, сопровождающаяся анемией, может быть вызвана введением чужеродных эритроцитов - аллогенных или крысиных эритроцитов. Иммунизация мышей аутоэритроцитами не приводит к развитию у них аутоиммунной реакции против эритроцитов. Данный факт свидетельствует о наличии негативного контроля над аутореактивными антиэритроцитарными лимфоцитами, который осуществляется антиидиотипическими лимфоцитами, специфичными к чужеродным эритроцитам. Выявлена обратная зависимость уровня продукции антиэритроцитарных антител, степени снижения эритроцитов в крови от интенсивности ответа ревматоидного фактора в модели аутоиммунной гемолитической анемии у мышей, что предполагает участие ревматоидного фактора в негативной регуляции иммунного ответа против эритроцитов в данной экспериментальной модели.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Menshikov I. Evidence in favor of a role of idiotypic network in autoimmune hemolytic anemia induction: theoretical and experimental studies // Int. Immunol. 2008. № 2. С. 193-198.
2. Beduleva L., Menshikov I. Role of idiotype-anti-idiotype interactions in the induction of collagen-induced arthritis in rats // Immunobiology. 2010. № 12. С. 963-970.
3. Меньшиков И.В., Бедулева Л.В. Применение Fc-фрагментов иммуноглобулина класса G в качестве антигена для лечения ревматоидного артрита, средство и способ лечения: пат. № 2385164. Рос. Федерация.
4. Абишева Н.Н., Бедулева Л.В., Меньшиков И.В., Иванов В.В. Исследование механизмов идиотипической регуляции иммунного ответа на экспериментальной модели аутоиммунной гемолитической анемии у мышей // Иммунология. 2010. № 5. С.235-238.
5. Calkins C.E., Cochran S.A., Miller R.D. Evidence for regulation of the autoimmune anti-erythrocyte response by idiotype-specific suppressor T cells in NZB mice // Int Immunol. 1990. Т. 2. С. 127-133.
6. Hunt Gerardo S., Persselin J.E., Stevens R.H. Human IgG anti-F(ab')2 antibodies possess rheumatoid factor activity // Clin Exp Immunol. 1990. № 2. С. 293-300.
7. Oppliger I.R., Nardella F.A., Stone G.C., Mannik M. Human rheumatoid factors bear the internal image of the Fc binding region of staphylococcal protein A // J. Exp Med. 1987. №3. С. 702-710.
8. Nardella F.A., Oppliger I.R., Stone G.C., Sasso E.H., Mannik M., Sjoquist J., Schroder A.K., Christensen P., Johansson P.J., Bjorck L. Fc epitopes for human rheumatoid factors and the relationships of rheumatoid factors to the Fc binding proteins of microorganisms // Scand. J. Rheumatol. Suppl. 1988. Т. 75. С. 190-198.
9. Kojima K., Yamada T., Ohgaki S., Tanaka H. Crossreaction of monoclonal antiidiotypic antibodies specific for human antithyroglobulin antibody with the Fc portion of human IgG // J. Rheumatol. 1988. №4. С. 587-592.
10. Male D.K. Idiotypes and autoimmunity // Clin. Exp. Immunol. 1986. №1. С. 1-9.
Поступила в редакцию 07.02.12
A.S. Korepanov, L. V. Beduleva, I. V. Menshikov, A. V. Knyazev
Idiotypic regulation of autoimmune reaction development in experimental model of autoimmune hemolytic
anemia in mice
Autoimmune reaction accompanied by anemia in mice can be caused by immunization of foreign erythrocytes, but not
auto-erythrocytes, that indicates the presence of negative idiotypic control of autoreactive anti-erythrocyte lymphocytes.
The dependence of anti-erythrocyte antibody production on intensity of rheumatoid factor response indicates the participation of rheumatoid factor in the regulation of autoimmune response in hemolytic anemia in mice.
Keywords: autoimmune hemolytic anemia, idiotype-anti-idiotypic interactions, rheumatoid factor.
Корепанов Алексей Сергеевич, магистрант E-mail: korepanov. aleksey@gmail. com
Бедулева Любовь Викторовна, доктор биологических наук, профессор E-mail: blv76@mail.ru
Меньшиков Игорь Викторович, доктор биологических наук, профессор E-mail: miv140560@yandex.ru
Князев Андрей Вячеславович, студент
ФГБОУ ВПО «Удмуртский государственный университет» 426034, Россия, г. Ижевск, ул. Университетская, 1 (корп. 1)
Korepanov A.S., postgraduate student E-mail: korepanov. aleksey@gmail. com
Beduleva L.V., doctor of biology, professor E-mail: blv76@mail.ru
Menshikov I.V., doctor of biology, professor E-mail: miv140560@yandex.ru
Knyazev A.V., student Udmurt State University
426034, Russia, Izhevsk, Universitetskaya st., 1/1
