Nis 01 2022
Kapalı

HLA Antijenleri

Alıntılandığı kaynak: Akdeniz A, Akbaş F. HLA Antijenleri. İn (eds). Özkocaman V, Özkalemkaş F. Klinik Pratikte Hematolojik Hastalıklara Yaklaşım. Bursa Tabip Odası Sürekli Tıp Eğitimi Kitabı. Bursa Tabip Odası Yayınları, Bursa 2021;81-87

www.bto.org.tr/yayınlarımız

 

Dr. Aydan Akdeniz

Mersin Üniversitesi Tıp Fakültesi, Hematoloji Bilim Dalı

Dr. Fatma Akbaş

Mersin Üniversitesi Tıp Fakültesi, Hematoloji Bilim Dalı

Anahtar Kelimeler: HLA, HLA antijenleri.

İmmun sistemin sağlıklı çalışması, ancak doğal ve adaptif (edinsel) immünite mekanizmalarının iyi işlemesi ile mümkündür. Doğal immünite enfeksiyonlara karşı ilk savunmayı oluştururken edinsel immünite; geç ve daha yavaş başlar ancak enfeksiyonlara karşı daha etkili savunma sağlar. Edinsel immünite; hücresel ve hümoral immünite olmak üzere 2 tiptir, antijene özgündür ve T ve B lenfositler görev alır. B lenfositler, özgün immunglobulinlerin (Ig) üretimi ile, T lenfositler de özgün T hücre reseptörleri (TCR) ve MHC molekülleri ile immün yanıtı oluştururlar.

Benacerraf, Dausset ve Snell; MHC antijenlerinin keşfi, immun yanıttaki rolleri ve fare immünolojisi ile ilgili çalışmalarından dolayı 1980 de Nobel ödülü almışlardır. (1) Ayrıca 1970’li yıllarda Rolf M. Zinkernagel ve Peter C Doherty, MHC moleküllerinin antijenler ile bağlanarak bunları T-hücrelerine sunduklarını göstermişler ve bu alandaki çalışmaları ile Nobel ödülü almışlardır. (2)

Büyük doku uyumu kompleksi (Major histocompatibility complex-MHC); vücutta immun sisteme yabancı dokuların ayrımı için gerekli olan, doku antijenlerini kodlayan gen bölgesidir. İnsanda 6. kromozomun kısa kolu üzerinde ilk olarak lökositler üzerinde tanımlanmış ve adına da ‘’Human Leukocyte Antigens-HLA” bölgesi denmiştir. Sınıf I, II, III olmak üzere farklı proteinlerin kodlandığı 3 alt bölgesi vardır. (3,4)  Sınıf I MHC bölgesi: MHC nin telomerik ucundadır. Klasik (HLA -A, -B, -C) ve klasik olmayan (HLA -E, -F, -G) antijenleri kodlayan gen lokuslarının yanısıra, HLA -H, -J, -K, -X gibi psödogenleri ve gen segmentlerini içerir. Sınıf 1 antijenler neredeyse tüm hücrelerde eksprese olurlar. Sınıf II MHC bölgesi: MHC nin sentromerine yakın bölgede yer alır. HLA -DRA, -DRB, -DQA, -DQB, -DPA, -DPB, -DNA, -DMA, -DOB gen lokusları, LMP1, LMP2, LMP7, TAP1, TAP2 gibi antijen işlenmesinde rol alan genler ve psödogenler bu bölgerde yer almaktadır. LMP2 ve LMP7 tam olarak HLA molekülü oluşturmasa da sitoplazmik proteinleri peptidlere ayrıştıran proteazom üretimini kodlayarak antijen sunumuna katkıda bulunurlar. (5) Sınıf III MHC bölgesi: HLA DRB ile HLA B bölgeleri arasında yer alan gen bölgesidir. Bu genler HLA geni olmayıp özellikle kompleman sistemde görev alan ve bağışıklıkta önemli rolleri olan proteinlerin sentezinden sorumludurlar. C4B, C4A, Bleferidin, C2, HSP-70, TNF-a, TNF-b bu bölgede kodlanır. Bu bölgedeki gen polimorfizmlerinin bazı otoimmun hatalıklarla ilişkisi olduğu gösterilmiştir. (6-8) HLA tiplendirmede kullanılan bir çok allel bu gen lokuslarında kodlanır, ve oldukça çeşitlilik (polimorfizm) gösterir. Adaptif (kazanılmış-edinsel) immun yanıtın oluşmasında bu polimorfizmin rolü vardır.

HLA genlerini etkileyen faktörler:

  1. Çok sayıda farklı lokus birlikte görülebilir. Sınıf I genlerde psödogenler ve klasik olmayan genler ve sınıf II genlerde DR alt bölgesindeki genler bu farklılıkta rol oynar.
  2. HLA genleri farklı dizilimler sayesinde farklı aleller oluştururlar.

HLA molekülleri:

HLA Sınıf 1 molekülleri: Oldukça polimorfiktir. Uzun bir α ve kısa bir β zinciri (β2- mikroglobulin) olmak üzere 2 adet polipeptid zincirinden oluşur. Alfa zincir sentezi MHC’nin telomerik ucunda, β2-mikroglobulin (β2m) sentezi 15. kromozomda kodlanır. Alfa1ve β2 zincirleri, birbirleri ile membran boyunca karşılıklı yerleşerek, özgün antijenlerin yerleşeceği boşluklar oluştururlar. β2m HLA molekülünün yapısının stabilizasyonundan sorumludur. CD8 (+) sitotoksik T lenfositlere ve doğal öldürücü (Natural killer-NK) hücrelere antijen sunar. Tüm çekirdekli hücrelerin yüzeyinde bulunabilirler. Hücre içinden kaynaklanan otolog proteinlere ait endojen peptidler ve viral antijenlere ait peptid yapıların sunumunda görevlidirler. HLA Sınıf II moleküller: Bir α ve 1 β polipeptid zincirlerinden oluşur. Alfa ve β zincirleri ikişer adet domain yapı içerir. β2 domain yapısı CD4 ile bağlanmadan sorumludur. α1 ve β1 zincirler de sınıf 1 HLA molekülünde olduğu gibi karşılıklı dizilerek antijen yerleşme bölgeleri oluştururlar ancak bunlar nispeten dahabüyük, hücre dışında sentezlenen proteinlerden kaynaklanan (eksojen) peptidlerin sunumunda görevlidir. CD4 (+) T lenfositlere antijen sunar. B lenfositlerde, antijen sunan hücrelerde (antigen presenting cell-APC) monosit, makrofaj, dentritik hücrelerin yüzeyinde bulunmaktadır. HLA Sınıf III moleküller: Kompleman sisteminde görevli proteinler oluştururlar.

HLA antijenlerinin görevleri

B lenfositler antikor üretimi yapar ve humoral immuniteden sorumludur. T lenfositler ise hücresel immuniteden sorumlu olup gecikmiş tip aşırı duyarlılık reaksiyonlarında, B lenfositlerin fonksiyonunu desteklemekte, ve viral enfeksiyonlarla mücadelede görev almaktdır. Lökositlerde bulunan MHC molekülleri ile yabancı proteinler kuvvetli bir şekilde bağlanır ve bu şekilde T lenfositlerine sunulurlar. T lenfositlerin, sunulan peptidi tanımaları için kendisine peptid sunumu yapan hücre ile aynı MHC molekülüne sahip olması gerekir. Yine T hücre reseptörleri (T cell receptor-TCR) de bu spesifik bağlanmada rol almaktadır. HLA alelleri ne kadar çeşitlilik gösterirse ve T hücrelerinde ne kadar fazla gen reaarengment (yeniden düzenlenme) olursa o kadar fazla çeşitlilikte antijen sunumu gerçekleşir. HLA antijenleri organ nakillerinde önemli bir yer tutar. Nakil yapılacak organa göre HLA alt grup uyumlarının önemi değişebilmektedir. Örneğin böbrek pankreas, kalp nakillerinde HLA-DR uyumu önemli iken, kornea nakillerinde HLA-A, HLA-B uyumu daha ön planda tutulmaktadır. Hematopoetik kök hücre nakillerinde ise günümüzde en iyi sonucun tüm HLA gruplarının uyumu ile mümkün olduğu bilinmektedir. (9)

HLA antijenlerinin hastalık oluşumundaki rolleri

HLA antijenleri ayrıca birçok hastalığın patogenezi ile de ilişkilendirilmiştir. Yüzden fazla hastalık; MHC gen bölgesinde yer alan HLA genleri ve HLA dışı genler ile ilişkilendirilmiştir. (10) Aynı HLA allele sahip insanlarda aynı otoimmun hastalıkların görülmesi üzerine otoimmun hastalıkların çoğunun (Örn:romatiod artrit ve insulin bağımlı diabetes mellitus) HLA ile ilişkisi olduğu düşünülmektedir. Ancak tabii ki hastalığı klinik olarak ortaya çıkmasında başka etkenler de rol oynamaktadır. (11,12) İlaç ilişkili hipersensitivitede de HLA nın rolü olduğu bilinmektedir. (13) Özellikle karbamazepin kullanımı ile gelişen Steven Johnson sendromu, toksik epidermal nekroliz tablolarında HLA-B*15:02 alel varlığının, abacavir duyarlılık reaksiyonunda HLA-B*57:01 alel varlığının önemli olduğu bilinmektedir.(14,15)

HLA antijenleri bir hastalığa yatkınlığa nasıl yol açar?

  1. Maturasyon sürecinde T hücrelerin nüfusunu ve karakterlerini belirleyerek
  2. Periferik T hücrelerin nüfusunu ve karakterlerini belirleyerek
  3. Hangi antijenik peptidin sunulup immun sistemi çalıştırmaya başlayacağını belirleyerek
  4. Hangi antijenin yabancı ya da kendi antijeni olarak sunulacağına karar vererek
  5. HLA molekülünün tanıdığı peptidler ile vücudun kendi antijenleri (selfantijen) arasında benzerlik oluşturarak
  6. Enfeksiyonlarla, eksojen ajanlarla, ya da moleküler benzerlik kazandırma yolu ile sessiz T hücrelerini immun yanıt oluşturacak biçimde aktifleyerek
  7. Çeşitli nedenler (viral enfeksiyonlar, somatik mutasyonlar vs.) ile HLA gen ekspresyon kaybı yolu ile kanser gelişimine ve immunsupresyonun bozulmasına neden olarak
  8. Antijen işleme ve sunumunu bozarak

HLA tiplerinin tayini nasıl yapılır?

Seroloji: HLA tiplendirmesi yapılacak olan hücreler çeşitli antikorlarla karşılaştırılır. Hücreler sahip oldukları antijene spesifik antikor ile karşılaştıklarında antikora bağlanır. Daha sonra ortama kompleman eklendiğinde bu antijen-antikor kompleksine kompleman da bağlanır ve hücre ölümüne neden olur. Ardından eklenen boyalar ile ölü hücreler ayırdedilir. Aynı teknik tersten de yapılabilir. Yani bir plakta farklı antijen içeren kuyucuklara hasta serumu eklenir ve yine antijenantikor-kompleman kompleksi oluşumu ve ardından hücre ölümü gerçekleşmesi beklenir. Bu şekilde hasta HLA tiplendirmesi serolojik tekniklerle yapılmış olur. Bu yöntemde maliyet düşük hızlı ancak çözünürlüğü düşüktür ve tiplendirmede hatalar olabilmektedir. (16,9)

DNA temeline dayanan (moleküler) yöntemler: Diğer yöntemlerden en önemli üstünlükleri spesifik olmaları, istenen duyarlıkta çalışılabilmesi, canlı hücre gerektirmemesi, hastalık ya da tedavi durumundan etkilenmemesi, eş zamanlı olarak çok sayıda örneğin çalışılabilmesi, HLA genlerindeki tüm çeşitliliklerin gösterilebilmesi, serolojik olarak tanımlanamayan alellerin tanınabilmesidir. (9) Herhangi bir hücreden elde edilen DNA örneğinde çalışılır, genellikle kandaki lökositler tercih edilir. HLA alellerinin tam olarak tespit edebilmek için öncelikle ilgili alele ait gen bölgesi belirlenir ve daha sonra DNA Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR) ile çoğaltılır. İlgili lokusun tamamı ya da sadece belli bir alel bölgesi çoğaltılabilir.

Moleküler yöntemlerden bazıları şunlardır:

  • Sekans spesifik oligonukleotid probları kullanarak dizileme (SSOP): Hedef sekans ile uyumlu olan prob hibridize olur ve florokrom ile işaretli problar pozitif sinyaller oluşturur. Ne kadar çok prob kullanılırsa çözünürlük o kadar yüksek olur.
  • Sanger sekanslama yöntemi ile dizileme: Altın standart metoddur. Hata oranı 1/1000 baz olup, eğer beraberinde tersine (reverse) tiplendirme de yapılırsa bu oran 1/1000000’a iner.
  • Yeni nesil dizileme: HLA genlerinin tamamına PCR uygulanır ve derin sekaslama yapılır. Bu şekilde tüm genom incelenebilir. Hızlı, özel ekipman ve elde edilen verileri doğru değerlendirebilmek için deneyimli araştırmacı gerektirir.
  • Genotip microarray: Tüm genomda kromozom ya da kromozom bölgelerinde gözle görülemeyen eksilme ve eklemelerin tespiti için , ve rutin bir tetkik olmayıp genellikle klinik araştırma amaçlı kullanılır.

Hücresel yöntemler: Oldukça zor bir teknik olduğundan diğer yöntemlere göre oldukça nadiren kullanılır. Hasta lenfositlerini temsilen homozigot tiplendirme hücreleri-Karışık Lenfosit kültürü (Mixed Lymphocyte Culture-MLC) kullanılır. Genellikle HLA-D bölge uyumunu saptayan standart bir test olarak kabul edilir.

HLA tiplendirmesinde duyarlılık

1-Düşük çözünürlüklü ve belirsiz tiplendirme: Seroloik tiplendirme buna örnektir

2-İntermediate(Orta dereceli ) çözünürlüklü tiplendirme: SSOP buna örnektir

3-Yüksek çözünürlüklü tiplendirme: Belirli bir lokustaki tüm alellerin tanımlanması ile olan tiplendirmedir.

KAYNAKLAR

1-Raju TN. The Nobel chronicles. 1980: George Davis Snell (1903-96); Jean Baptiste Dausset (b 1916); Baruj Benacerraf (b 1920). Lancet. 1999 Nov 13;354(9191):1738. doi: 10.1016/s0140-6736(05)76734-9. PMID: 10568613. )

2- Doherty PC. Challenged by complexity: my twentieth century in immunology. Annu Rev Immunol. 2007;25:1-19. doi:10.1146/annurev. immunol.25.022106.141644. PMID: 17007586.

3- Dalva K, Her Yerde Karşımda; Nedir Bu HLA Tiplendirimi?, XXXI. Ulusal Hematoloji Kongresi IV. Hematoloji İlk Basamak Kursu, sayfa: 42-52, 2004 Eylül 23-28, Antalya

4- Tumer G, Simpson B, Roberts TK. Genetics, Human Major Histocompatibility Complex (MHC). 2020 Sep 2. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2021 Jan–. PMID: 30855806.

5- Belich MP, Trowsdale J. Proteasome and class I antigen processing and presentation. Mol Biol Rep 1995; 21:53.)

6- Christiansen FT, Zhang WJ, Griffiths M, et al. Major histocompatibility complex (MHC) complement deficiency, ancestral haplotypes and systemic lupus erythematosus (SLE): C4 deficiency explains some but not all of the influence of the MHC. J Rheumatol 1991; 18:1350.

7- Tomita Y, Hashimoto S, Yamagami K, et al. Restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis in the TNF genes of patients with systemic lupus erythematosus (SLE). Clin Exp Rheumatol 1993; 11:533.

8- Auger I, Escola JM, Gorvel JP,et al. HLA-DR4 and HLA-DR10 motifs that carry susceptibility to rheumatoid arthritis bind-kD heat shock proteins. Nat Med 1996; 2:306.

9- Edgerly CH, Weimer ET. The Past, Present, and Future of HLA Typing in Transplantation. Methods Mol Biol 2018; 1802:1.

10- Robinson J, Halliwell JA, Hayhurst JD, et al. The IPD and IMGT/HLA database: allele variant databases. Nucleic Acids Res 2015; 43:D423.

11- Citro M, Gadaleta G, Gamba Ansaldi S, et al. Sistema HLA e diabete insulinadipendente. Rassegna e indagini personali [The HLA system and insulin-dependent diabetes mellitus. A review and personal studies]. Ann Osp Maria Vittoria Torino. 1983 Jan-Jun;26(1-6):108-42. Italian. PMID: 6388459.

12- van Heemst J, van der Woude D, Huizinga TW, et al. HLA and rheumatoid arthritis: how do they connect? Ann Med. 2014 Aug;46(5):304-10. doi: 10.3109/07853890.2014.907097. Epub 2014 May 9. PMID: 24813459.)

13- Karlin E, Phillips E. Genotyping for severe drug hypersensitivity. Curr Allergy Asthma Rep 2014; 14:418.

14- Locharernkul C, Loplumlert J, Limotai C, et al. Carbamazepine and phenytoin induced Stevens-Johnson syndrome is associated with HLA-B*1502 allele in Thai population. Epilepsia 2008; 49:2087.)

15- Norcross MA, Luo S, Lu L, et al. Abacavir induces loading of novel selfpeptides into HLA-B*57: 01: an autoimmune model for HLA-associated drug hypersensitivity. AIDS 2012; 26:F21.

16- Marsh SGE; WHO Nomenclature Committee for Factors of the HLA System. Nomenclature for fac tors of the HLA system, update July 2018. HLA. 2018 Nov;92(5):328-340. doi: 10.1111/tan.13408. PMID: 30468017