A csontvelõ-átültetés után kialakuló B-sejt-készlet – a korlátozott ellenanyag-sokféleség molekuláris alapjai Vas Virág, Pálóczi Katalin dr. és Uher Ferenc dr. Országos Haematológiai és Immunológiai Intézet, Budapest (főigazgató: Petrányi Győző dr.)
A B-sejtek száma és az immunglobulinok szérumkoncentrációja általában egy év alatt normalizálódik a csontvelõtranszplantált betegekben. Ennek ellenére sok betegben tartós – gyakran többéves – humorális immundeficiencia alakul ki az õssejtátültetés után. Ezt sokan azzal magyarázzák, hogy az õssejtátültetés után kialakuló ellenanyagrepertoár a perinatális repertoárhoz hasonlóan beszûkült és csak hosszabb idõ után normalizálódik, tehát az õssejt-transzplantáció utáni B-sejt-regeneráció lényegében az ontogenezis korai szakaszának a megismétlõdése. Nincs azonban egyértelmû bizonyíték arra, hogy az immunglobulin-génátrendezõdés során bármelyik nehézlánc variábilis gén nagyobb gyakorisággal kerülne felhasználásra a csontvelõ-transzplantált betegek B-sejtjeiben, mint az egészséges felnõttekbõl izolált B-lymphocytákban. Ráadásul a transzplantált betegek immunglobulin-nehézláncainak harmadik hipervariábilis régiója átlagosan 15-aminosav hosszúságú és végsõ szekvenciájának kialakításában nagy szerepet játszanak a templát nélkül, véletlenszerûen beépített nukleotidok. Ez szintén a felnõttek immunglobulin-képzésére jellemzõ és nem az ontogenezis korai szakaszára. Az õssejtátültetés utáni B-sejt-regeneráció tehát nem lehet az egyedfejlõdés korai szakaszának a megismétlõdése. A recipiensekben megfigyelhetõ tartós humorális immundeficiencia más okokra vezethetõ vissza: egyrészt a B-sejt-repertoár oligoklonalitására, ami egészséges emberekben csak nagyon idõs korban fordul elõ, másrészt a graftból kialakuló új Blymphocyták viszonylagos éretlenségére, ami a szomatikus mutációk – és így az affinitásérés – szinte teljes hiányával jár.
B-cell repertoire after bone marrow transplantation – molecular basis of the limited antibody diversity. Despite B-cell counts and serum immunoglobulin levels usually normalized by one year, humoral immunity and the incidence of bacterial infections continue to be abnormal even after years following bone marrow transplantation. This immunodeficiency could be partially caused by B-cell repertoire restriction similar to that observed early in ontogeny. Immune reconstitution after haematopoietic stem cell transplantation really follows many established ontogenetic patterns relating to the appearance of particular membrane markers, immunoglobulin classes and subclasses, and onset of antigen receptor rearrangements. The sequence of events that occur during successful bone marrow transplantation can be regarded as a blueprint for immune reconstitution in other clinical settings as well. However, the repertoire does not resemble a fetal one, because it displays adultsize IgH CDR3s, adult-type immunoglobulin gene utilization and no evidence of bias towards any particular VH-gen family. Therefore, in the description and interpretation of these events, it is important to realize that immune reconstitution does not appear to recapitulate human fetal ontogeny. In terms of B lymhocyte diversity, the inadequacy of the recovering immune system is more likely to be explained by a combination of other factors – such as clonal dominance and the delayed occurrence of somatic hypermutation.
Kulcsszavak: csontvelõ-átültetés, ellenanyag-repertoár, génátrendezõdés, VH-gének
Key words: antibody repertoire, bone marrow transplantation, gene rearrangement, VH-genes
A csontvelő-transzplantált betegekben megfigyelhető tartós humorális immundeficiencia több, részben közvetett okra vezethető vissza. Elégtelen T-sejt-segítség, fokozott T-sejt-szuppresszor aktivitás, a graft versus host betegség megelőzése és terápiája során alkalmazott immunszuppresszív gyógyszerek stb., mind-mind hozzájárulnak ahhoz, hogy a recipiensek immunrendszere sokszor még évekkel az őssejtátültetés után sem képes hatékony antigénspecifikus ellenanyagválaszra. Magának a B-sejt-kész-
letnek a számszerű regenerációja is időigényes folyamat a transzplantáció után, kedvező esetben azonban 2–9 hónap alatt végbemegy, a beteg mégis tartósan immundeficiens marad (ld. a párhuzamos összefoglalónkat [27] és 12, 18, 20, 21). Az új B-sejt-készletnek tehát valamilyen belső hibája is van, ami akadályozza a rendszer hatékony működését. Ez a belső hiba a megfelelő ellenanyag-sokféleség (diverzitás) hiánya. Az antitestek sokfélesége, illetve e sokféleség hiánya a molekulák antigénkötő helyeinek az aminosav-sorrendjében jut kifejezésre (1. ábra) (14, 16). Összefoglalónkban, azt szeretnénk bemutatni, hogy mi a molekuláris alapja az ellenanyag-sokféleség csontvelő-transzplantált betegekben megfigyelhető csökkenésének. Végső soron ugyanis ez a beszűkült antitest- (illetve B-sejt)-repertoár a hatékony antigénspecifikus ellenanyag-
Rövidítések: CDR = komplementaritást meghatározó régió; D = diverzitásszekvencia; FR = váz (framework) -szekvencia; Ig = immunglobulin; IgH = immunglobulin-nehézlánc; J = egyesítő, kapcsoló (joining) szekvencia; RSS = rekombinációs szignálszekvencia; TdT = terminális dezoxiribonukleotidil-transzferáz enzim; VH-gének = a nehézláncgéncsaládba tartozó variábilis gének
Orvosi Hetilap 2001, 142 (4), 163–167.
163
1. ábra: Egy immunglobulin-molekula sematikus ábrázolása
Az immunglobulinok négy – két azonos nehéz (H) és két azonos könnyû (L) – polipeptidláncból álló heterodimerek. A láncokat egymással diszulfidhidak és nem kovalens kötések kapcsolják össze. Szerkezetükre jellemzõ, hogy a láncok ~110 aminosavból álló globuláris egységekbe (ún. doménekbe) vannak feltekeredve, amiket egy-egy láncon belüli diszulfidhíd stabilizál. Az antigénkötõ helyeket kialakító variábilis domének a láncok N-terminális végein találhatók. A variábilis doméneken belül három rendkívüli változatosságot mutató hipervariábilis szekvencia és négy, viszonylag konstans aminosav-sorrendû vázszekvencia (FR = framework = váz) különböztethetõ meg. A hipervariábilis régiókat komplementaritást meghatározó régiónak (CDR) is nevezik, mivel ezek alakítják ki az antigénkötõ „zsebet”, tehát ezek kerülnek közvetlen érintkezésbe az antigénnel. A viszonylag konzervatív vázszekvenciák – a láncokon belüli diszulfidhidakkal együtt – a doménszerkezet állandóságát és stabilitását biztosítják
válasz legfőbb akadálya a betegekben. A jelenség megértéséhez azonban nélkülözhetetlen az immunglobulingének átrendeződésének és a B-lymphocyta-készlet kialakulásának ismerete.
ládokban pedig 40 Vκ, illetve 31 Vλ szekvencia található. (Mindhárom géncsalád számos további pszeudogént is tartalmaz.) A V génektől 3’ irányban találhatók a konstans gének. Az emberi κ-lánc-géncsaládban egy, a λ-lánc-géncsaládban pedig hat C gén található. A H láncok C génjei a fajra jellemző tandem elrendeződést mutatnak: Cµ, Cδ Cγ3, Cγ1, Cα1, Cγ2, Cγ4, Cε és Cα2 sorrendben követik egymást. Minden C régió gén a majdani fehérjeláncban található konstans doméneknek megfelelő számú, körülbelül 300 bp méretű exont tartalmaz. Emellett minden nehézlánc C gén 3’ végének közelében egy kisebb, a lánc karboxi-terminális részét (a transzmembrán és a citoplazmatikus szakaszokat) kódoló exon is kimutatható. A V és C régió között további, kisebb-nagyobb intronokkal elválasztott, 30–50 bp hosszúságú J (joining = egyesítő, kapcsoló) és D (diversity = sokféleség) génszegmensek is találhatók. Az utóbbi, D szegmensek azonban csak a nehézlánc-géncsaládban fordulnak elő (4, 16, 17).
A pro-B-sejtek Ig-génjei ebben a germ-line konfigurációban találhatók. A pre-BI-es fejlődési stádiumba való átlépésük jele, hogy a nehézlánc-géncsaládon belül megkezdődik az átrendeződés, egy D és egy J régiónak megfelelő DNS-szakasz véletlenszerűen egymás mellé kerül, a közbeeső DNS-szekvencia pedig kiesik (deléció). Hasonló folyamat zajlik le, amikor egy pre-BI-es sejtből pre-BII-es sejt lesz. Ilyenkor valamelyik VH szekvencia egyesül a korábban már kialakult DJ komplexszel. A pre-BII-es sejtekben tehát létrejön az a VDJH (variábilis) nukleotidszekvencia, amely a µ-lánc konstans régiójával és a köztük lévő DNS-szakasszal együtt pre-mRNS-re, majd a megfelelő RNS-feldolgozás után fehérjére is átírható és így egyértelműen meghatározza a pre-BII-es sejtek citoplazmájában megjelenő µ-lánc (cµ) aminosav-sorrendjét (2. ábra). Ha egy pre-BII-es sejt egyik 14-es kromoszómáján sikeresen lezajlott a nehézlánc-génátrendeződés, pontosabban a sejt citoplazmájában megjelent a teljes (transzmembrán és citoplazmatikus domént is tar-
Az immunglobulin-génektõl az ellenanyag-molekulákig A fejlődő B-lymphocytákban (pro-B-, pre-BI-, pre-BII-, éretlen B- és érett B-sejt) az immunglobulin (Ig) -gének átrendeződése szigorúan meghatározott sorrendben és módon történik. A sejt csak így képes létrehozni az őrá és csakis őrá, valamint közvetlen utódaira, tehát az adott klón tagjaira jellemző variábilis szekvenciát tartalmazó immunglobulin-molekulá(ka)t. Az átrendeződés előtt, a germ-line (csíravonal) Ig-gének minden eddig vizsgált emlős fajban három – egy nehéz- és két könnyűlánc – géncsaládba tömörülnek. A H (heavy = nehéz), valamint a κ-, illetve λ-típusú L (light = könnyű) géncsaládok más-más kromoszómán (emberben a 14., 2. és 22., egérben a 12., 6. és 16.) találhatók. Az egyes családokon belül a variábilis (V) és a konstans (C) géneket intronok (nem kódoló DNS-szakaszok) választják el egymástól. Az 5’ végeken elhelyezkedő V régió exonok hossza kb. 300 bázispár (bp). Minden V régió elején egy-egy, körülbelül 90 bp hosszúságú, 20–30 aminosavat kódoló, ún. L (leader = szignál) szekvencia mutatható ki, amelynek csak a majdani fehérjelánc sejten belüli transzportjában van szerepe. Az Ig-molekulák expressziója előtt a szignálszekvenciák lebomlanak. A variábilis szakaszokat kódoló régiók (illetve V gének) száma lánconként változó. Az emberi nehézlánc-géncsaládban 51 működőképes – azaz fehérjére átírható – VH, a κ- és a λ-géncsa-
164
2. ábra: Az immunglobulin-nehézlánc gének átrendezõdése és a harmadik hipervariábilis régió kialakulása
A csíravonalban (germ-line) kódolt VH, DH, JH és CH szegmensek átrendezõdésének elsõ lépése egy DH és egy JH szekvencia kapcsolódása. Ezt követi egy VH gén és az elõzõ lépésben létrejött DH– JH DNS-szakasz rekombinációja. Ha a folyamat közben a TdT enzim is mûködik, akkor a kapcsolódási pontok közé N-nukleotidok épülnek be. Az így kialakult – az adott B-sejt-klónra jellemzõ – variábilis (VH DH JH) szekvencia a továbbiakban bármelyik konstans szekvenciához kapcsolódhat. Az átrendezõdött génrõl készült mRNS átirat transzlációja során egy olyan nehézlánc-fehérje keletkezik, amelynek az elsõ és második hipervariábilis régióját (CDR1 és CDR2) a rekombinációban résztvevõ VH gén kódolja, a harmadik hipervariábilis régió (CDR3) aminosav-szekvenciáját azonban a rekombinációban érintett három DNS-szakasz (a VH gén 3’-vége, a DH szegmens, és a JH szegmens egy része), valamint a beépült N-nukleotidok együttesen határozzák meg. A CDR3 régio variabilitása így messze fölülmúlja a CDR1-es és CDR2-es régiókét
talmazó!) µ-lánc fehérje, ez a homológ kromoszómán is megakadályoz minden további IgH génátrendeződést. A jelenséget allél-exklúziónak nevezzük. Legfontosabb következménye, hogy az adott B-lymphocyta és leánysejtjei – a klón tagjai – egész további életük során csak ezt, az elsőként létrejött, egyetlen nehézlánc variábilis szekvenciát képesek expresszálni. A következő, pre-BII/éretlen Bsejt átmenet lényege a génátrendeződés folytatódása a könnyűlánc géncsalád(ok)on belül. A κ-, vagy a λ-géncsaládba tartozó VL és JL szekvenciák közül kettő egyesül, majd a megfelelő CL génnel együtt pre-mRNS-re íródik át. A pre-mRNS minta alapján, a szükséges RNS feldolgozás után κ, vagy λ-típusú könnyűláncok szintetizálódnak. Minden egyes B-lymphocytában csak egy izotípusú (κ vagy λ) és egyetlen VL szekvenciát tartalmazó könnyűlánc jöhet létre. Tehát az IgL géncsaládokon belül az allél-exklúzió mellett egy izotípus-exklúzió is érvényesül. A könnyűlánc-fehérje megjelenése a sejtek citoplazmájában még egy fontos következménnyel jár. A „magányos” nehézlánc ugyanis önmagában nem képes kijutni a sejtek felszínére, könnyűlánccal komplexet alkotva viszont igen. Így az éretlen B-sejtek felszínén két azonos nehéz (például µ) és két azonos könnyűláncból (κ vagy λ) álló, µ2κ2 vagy µ2λ2 összetételű IgM molekulák (sIgM) expresszálódnak. Ezzel az Ig-génátrendeződés lezárul. Az érett B-lymphocytákban már csak a transzkripció szintjén történik változás. Egy óriási, a VDJH, Cµ, Cδ, valamint a köztük levő DNS-szekvenciákat egyaránt magában foglaló nehézlánc pre-mRNS szintetizálódik, amelyből alternatív hasítás révén akár a Cµ, akár a Cδ konstans szekvenciák kieshetnek. Tehát a kétféleképpen hasított mRNS molekulák transzlációjakor azonos variábilis (VDJH), de eltérő, Cµ, vagy Cδ konstans régiót tartalmazó nehézláncok keletkeznek.
Az eredmény kétféle, IgM és IgD izotípusú, de azonos variábilis doménnel rendelkező – tehát azonos specificitású – antigénfelismerő receptor (sIgM és sIgD) egyidejű expressziója a B-sejtek felszínén. Egy-egy érett B-lymphocytán közel százezer sIg-molekula található. Többségükön tízszer annyi sIgD, mint sIgM (6, 15).
A potenciális, a megjelenõ, a rendelkezésre álló és az aktuális B-sejt-repertoár A genomban germ-line konfigurációban található Ig-gének sokfélesége, valamint az egyedülálló génátrendeződési folyamat(ok) együttesen szinte felmérhetetlen mennyiségű, különböző specificitású B-sejt-klón keletkezését tennék lehetővé. E potenciális B-sejt-repertoár mérete, a legóvatosabb becslések szerint is, legalább 1012 nagyságrendű. Adódik ez abból, hogy a V(D)J génszegmensek véletlenszerűen kapcsolódhatnak egymáshoz, a keletkező H és L-láncok pedig ugyancsak szabadon rekombinálódhatnak. Mivel a VH és VL gének a megfelelő nehéz-, vagy könnyűláncoknak mindössze az első 97, illetve 95 aminosavát kódolják, ez a szekvencia csak az első két hipervariábilis (más néven: CDR = complementarity-determining regions = komplementaritást meghatározó régiók) régiót tartalmazza. A harmadik hipervariábilis (CDR3-as) régió a V(D)J szegmensek csatlakozásakor alakul ki, aminosavait jórészt a DJH, illetve JL nukleotidok kódolják (2. ábra). A CDR3-as régió változatosságát tovább fokozza, hogy a génátrendeződés során a rekombináz enzimkomplex nem mindig egy meghatározott bázis mellett hasítja el a DNS-t a szegmensek között, így még azonos VH, DH és JH (illetve VL és JL)
szegmensek felhasználásakor sem feltétlenül születnek azonos mRNS-ek. Ráadásul, ha az átrendeződéskor jelen van a terminális dezoxinukleotidil-transzferáz (TdT) enzim, akkor közreműködésével a DH és JH, illetve a VH és DH–JH részek közé további, úgynevezett N (non-templated) nukleotidok épülhetnek be. Az ellenanyagok sokféleségének egyik meghatározója tehát a CDR3-as régió végleges nukleotidszekvenciája (1, 5, 6).
A csontvelőben keletkező új, érett B-lymphocyták összessége, a megjelenő B-sejt-repertoár a potenciálisnak természetesen csak egy töredékét tükrözi. Még kisebb a szekunder nyirokszervekben egy adott pillanatban található, összes nyugvó B-lymphocytából álló, ún. rendelkezésre álló B-sejt-repertoár. Ennek számos oka van: 1. az ember immunrendszere néhányszor 1012 lymphocytából áll, tehát nincs is benne „hely” az összes potenciális B-sejtklón számára; 2. az Ig-gének átrendeződése – tekintettel a folyamat bonyolultságára – nagy hibaszázalékkal, következésképpen hatalmas sejtpusztulással jár és 3. óriási szelekciós nyomás nehezedik mind a fejlődő B-sejtekre a csontvelőben, mind az érett B-lymphocytákra a csontvelőn kívül. A „nyomásgyakorlás” eszközei kezdetben főként az egyes saját struktúrák (domináns autoantigének), majd egyre inkább az immunrendszer számára idegen (nem saját) anyagok (antigének). Antigénstimulusra természetesen csak a megfelelő specificitású receptort, azaz sIg-molekulát hordozó B-sejtek képesek válaszolni. Tehát az antigénszelekciónak kitett első B-lymphocyta-populációt valószínűleg az sIgM+, de sIgD-, éretlen B-sejtek alkotják. Így alakul ki – feltehetően – a megjelenő, valamint a rendelkezésre álló B-sejt-repertoár. Az allél-exklúzió funkcionális jelentősége éppen az, hogy biztosítja: egy B-sejt normális körülmények között csak egyféle specificitású sIg-t expresszáljon, így megfelelő „alanya” legyen a fent vázolt szelekciós folyamatnak. Hiszen egy kétféle, különböző specificitású antigénfelismerő receptort hordozó sejt a kiválasztódás bármely lépése során egymásnak ellentmondó jelzéseket is kaphatna, tehát az egész szelekciós folyamat értelmét vesztené. Végül, a szervezetben egyidejűleg előforduló aktivált B-sejtekből és ellenanyag-szekretáló plazmasejtekből álló, aktuális Bsejt-repertoár mindössze néhányszor 106 sejtből áll (3, 4, 6, 13, 15).
Géncsaládok születése – egy kis evolúciós kitekintés A VH gének osztályozása a kevésbé változatos vázszekvenciák (FR1, FR2 és FR3) rokonsága alapján történik. Először meghatározzák az immunglobulin-nehézláncok variábilis régióit kódoló gének nukleotid szekvenciáját, majd a vázszekvenciáknak megfelelő DNS-szakaszokat génpáronként egymáshoz rendelik és hasonlósági fokuk alapján (attól függően, hogy hány bázispárban térnek el egymástól) csoportosítják őket. Azokat a VH géneket, amelyeknek a vázszekvenciái között a homológia eléri vagy meghaladja a 80%-ot, egy géncsaládba sorolják. Emberben így hét, egérben 14 VH géncsaládot különböztethetünk meg (1. táblázat). Az összehasonlító elemzést más gerincesek – cápa, karmosbéka, csirke és nyúl – ismert VH génjeire is kiterjesztve többé-kevésbé sikerült tisztázni e gének leszármazási viszonyait is. Kiderült, hogy az evolúció során valószínűleg egyetlen ősi VH-génből három nagyobb géncsoport (klán), majd ezekből számos géncsalád jött létre. A különböző gerincesek VH-géncsaládjai egymással is nagyfokú (70–75%-os) homológiát mutatnak. A legmegdöbbentőbb azonban, hogy a humán VH 3-as és az egér VH 7183-as (egy, a VHIII-as klánba tartozó) géncsalád tagjai között 85–90%-os homológia van, ami jóval
165
1. táblázat: Az emberi és az egér nehézlánc variábilis géncsaládok és VH- gén-repertoár
Ember Csoport (klán)
család
családba tartozó gének száma
I
VH1 VH5 VH7
II
III
Egér család
családba tartozó gének száma**
11 2 1
VH2 (VHQ52) VH3 (VH36-60) VH8 (VH3609) VH12 (VHCH27)
15 5-8 7-10 1
VH2 VH4 VH6
3 11 1
VH1 (VHJ558) VH9 (VHGAM3-8) VH14 (VHSM7)*
60-1000 5-7 3-4
VH3
22
VH4 (VHX-24) VH5 (VH7183) VH6 (VHQJ606) VH7 (VHS107) VH10 (VHMRL-DNA4) VH11 (VHCP3) VH13 (VH3609N)*
2 18 10-12 2-4 2-5 1-6 1
**
E két család létezése, illetve besorolása kérdéses Az egyes egér VH- géncsaládokba tartozó gének száma csak becsült érték **
nagyobb, mint amekkora hasonlóság az egyes humán VH-géncsaládok között előfordul. Ráadásul legalább egy, a VHIII-as klánba tartozó VH-géncsalád minden vizsgált gerinces osztályban előfordul, tehát a feltételezett ősi VH gén VH3-as típusú lehetett (4, 16, 17, 23).
be a DH és JH, valamint a VH és DJH génszegmensek homológ szakaszai közé, amelyek így túl távol kerülve egymástól, már nem tudják befolyásolni a génátrendeződést. Feltételezhetően közrejátszanak a környezettől függő szelekciós tényezők is, amelyek az újszülöttekben pozitív, a felnőttekben negatív irányban befolyásolják az egyes gének kifejeződését és megjelenését a repertoárban (1, 2, 5, 15).
A csontvelő-transzplantáció után keletkező új B-lymphocyták VH gén felhasználásának in situ hibridizációs módszerrel történt vizsgálata, azt mutatta, hogy a legnépesebb (l. előbb) – VH3-as – géncsalád tagjai a vártnál kisebb, a VH6-os géncsalád egyetlen tagja viszont a vártnál nagyobb mértékben (egyes betegekben akár 10%-os arányban) vesz részt a megjelenő és a rendelkezésre álló B-sejt-repertoár kialakításában. Az őssejt-átültetés után kialakuló ellenanyag-repertoár tehát a perinatalis repertoárhoz hasonlóan „eltolódott” és csak hosszabb idő után, fokozatosan normalizálódik, vagyis az őssejt-transzplantáció utáni B-sejt-regeneráció lényegében az ontogenezis megismétlődése (7, 24, 25).
Ezeket az eredményeket azonban nem minden munkacsoportnak sikerült megerősítenie. Sőt, egészen más következtetésre jutottak azok, akik az immunglobulin molekulák harmadik hipervariábilis régiójának (CDR3) a hosszát és összetételét vizsgálták. A CDR3-as régió a foetalis µ-láncokban jóval rövidebb (∼10 aminosav hosszúságú), mint a felnőttkori nehézláncokban (∼15 aminosav hosszúságú). A foetalis µ-láncok harmadik hipervariábilis régiójának kialakításában ugyanis leggyakrabban (a láncok 40%-ában) a DHQ52 – a legrövidebb D szegmens –, valamint a JH3 és JH4 – két, szintén igen rövid J szegmens – vesz részt. N-nukleotidok betoldása nagyon ritka, mivel a TdT enzim expressziója in utero igen alacsony. A transzplantált betegek B-lymphocytáiban viszont nincs preferenciális DH vagy JH gén-felhasználás és jelentős mértékű az N-nukleotidok inszerciója is (3. ábra).
A foetalis, a felnõttkori és az õssejt-átültetés után kialakuló ellenanyag-repertoár A felnőttkori Ig-repertoár kialakulása során a VH gének felhasználása random módon történik. A foetusban és az újszülöttekben azonban egyes, a D-szegmensekhez közeli géncsaládok (emberben a VH6-os, egérben a VH 7183-as és VHQ52-es géncsaládok tagjai) feltűnően nagy gyakorisággal vesznek részt az antitest-molekulák variábilis régiójának kialakításában. Más szóval, a felnőtt Igkészletet a több gént tartalmazó VH-géncsaládok (emberben a VH3-as, egérben pedig a VHJ558-as), míg a foetalis és újszülöttkori antitest-repertoárt – az őket alkotó gének kis száma ellenére – a D-szegmensekhez közeli VH-géncsaládok uralják.
E „féloldalas” vagy „eltolódott” foetalis/újszülöttkori Ig-repertoár kialakulása feltehetően több okra vezethető vissza. Egyrészt a rekombináz enzimkomplex számára 3’ → 5’ irányban fokozatosan válnak hozzáférhetővé az egyes VH-gének. Így lehetséges, hogy a D-szegmensekhez közeli VH-géncsaládok (például a humán VH6-os és az egér VH7183-as, valamint VHQ52-es) – méretükhöz képest – nagy szerepet játszanak a perinatális és újszülöttkori antitest-molekulák variábilis régióinak kialakításában. Másrészt a germ-line VH, DH és JH szegmentumokban egyaránt előfordulnak rövid, homológ nukleotid szekvenciák, amelyek elősegítik a megfelelő DNS-szakaszok rekombinációját. A homológia irányította rekombinációk valószínűleg kulcsszerepet játszanak az újszülöttkori ellenanyag-repertoár kialakításában, felnőttkorban viszont már csak elenyésző szerepük lehet. A TdT enzim expressziójával ugyanis N-nukleotidok épülnek
166
3. ábra: Az immunglobulin-nehézláncok harmadik hipervariábilis régiójának (IgH CDR3) hossza foetalis májból, valamint egészséges felnõttek és csontvelõ-transzplantált betegek vérébõl izolált B-lymphocytákban
Az IgH CDR3-as régió sajátságai tehát egyáltalán nem utalnak az ontogenezis korai szakaszára, illetve annak őssejt-átültetés utáni megismétlődésére. Ugyanakkor az IgH CDR3-as régiók teljes nukleotid szekvenciájának meghatározása számos transzplantált beteg B-sejtjeiben egyértelműen arra utal, hogy a megjelenő és a rendelkezésre álló B-lymphocyta-repertoár rövidebb-hosszabb ideig minden betegben oligoklonális eredetű (8–11, 19, 22). Az
oligoklonalitás arra is magyarázatot ad, miért expreszszálódhatnak egyes VH-géncsaládok (például a VH6-os) – teljesen véletlenszerűen –, de a méretük alapján várhatót messze meghaladó arányban a regenerálódó B-sejtkészletben. A rendelkezésre álló és főként az aktuális B-sejt-repertoár további beszűküléséhez vezet, hogy a transzplantált betegek B-lymphocytáinak Ig-génjeiből szinte teljesen hiányoznak a spontán szomatikus mutációk (26). Ez nyilvánvalóan összefügg a nyiroktüszőknek és a csíraközpontoknak (centrum germinativumoknak) a tartós (esetleg többéves) hiányával, ami szinte minden csontvelő-transzplantált beteg lépében és nyirokcsomóiban megfigyelhető (12, 25). E hiány funkcionális következménye a humorális immunválasz érésének és az osztályváltásnak az elmaradása, illetve jelentős késése. Összefoglalásként tehát elmondhatjuk, hogy: Nincs egyértelmű bizonyíték arra, hogy az immunglobulin-génátrendeződés során bármelyik VH gén nagyobb gyakorisággal kerülne felhasználásra a csontvelő-transzplantált betegek B-sejtjeiben, mint az egészséges felnőttekből izolált B-lymphocytákban. A transzplantált betegek immunglobulin-molekuláinak IgH CDR3-as régiója átlagosan mintegy 15 aminosav hosszúságú és végső szekvenciájának kialakításában nagy szerepet játszanak az N-nukleotidok. Az őssejt-átültetés utáni B-sejt-regeneráció tehát nem az egyedfejlődés korai szakaszának a megismétlődése. A recipiensekben megfigyelhető, tartós humorális immundeficiencia más okokra vezethető vissza: A megjelenő, a rendelkezésre álló és az aktuális Bsejt-repertoár oligoklonalitására, ami egészséges emberekben csak nagyon idős korban fordul elő. A graftból kialakuló új B-lymphocyták viszonylagos éretlenségére, ami a szomatikus mutációk – és így az affinitásérés – szinte teljes hiányával jár (lásd a centrum germinativumok tartós hiányát). Köszönetnyilvánítás: Ezt a munkát az OTKA (T030205) és az ETT (092/1998) támogatta. IRODALOM: 1. Carlsson, L., Holmberg, D.: Genetic basis of the neonatal antibody repertoire: germ-line V-gene expression and limited N-region diversity. Int. Immun., 1990, 2, 639–643. – 2. Carlsson, L., Övermo, C., Holmberg, D.: Selection against N-region diversity in immunoglobulin heavy chain variable regios during the development of pre-immune B cell repertoires. Int. Immun., 1992, 4, 549–553. – 3. Chen, Z. J., Wheeler, C. J., Shi, W. és mtsai: Polyreactive antigen-binding B cells are the predominant cell type in the newborn B cell repertoire. Eur. J. Immun., 1998, 28, 989–994. – 4. Cook, G. P., Tomlinson, I. M.: The human immunoglobulin VH repertoire. Immun. Today, 1995, 16, 237–242. – 5. Delassus, S., Darche, S., Kourilsky, P. és mtsa: Ontogeny of the heavy chain immunoglobulin repertoire in fetal liver and bone marrow. J. Immun., 1998, 160, 3274–3280. – 6. Feeney, A. J., Victor, D. V., Vu, K. és mtsai: Influence of the
V(D)J recombination mechanism on the formation of the primary T and B cell repertoires. Semin. Immun., 1994, 6, 155–163. – 7. Fumoux, F., Guigou, V., Blaise, D. és mtsai: Reconstitution of human immunoglobulin VH repertoire after bone marrow transplantation mimics B cell ontogeny. Blood, 1993, 81, 3153–3157. – 8. Gerritsen, E. J. A., van Tol, M. J. D., Ballieux, P. és mtsai: Search for the antigen-specifity of homogeneous IgG components (H–IgG) after allogenic bone marrow transplantation. Bone Marrow Transpl., 1996, 17, 825–833. – 9. Glas, A. M., Hufnagle, W. O., Suzuki, I.: Anomalous diversification of the antibody repertoire following bone marrow transplantation. Ann. N. Y. Acad. Sci., 1995, 764, 312–314. – 10. Glas, A. M., Nottenburg, C., Milner, E. C.: Analysis of rearranged immunoglobulin heavy chain variable region genes optained from a bone marrow transplant (BMT) recipient. Clin. Exp. Immun., 1997, 107, 372–380. – 11. Gokmen, E., Raaphorst, F. M., Boldt, D. H. és mtsa: Ig heavy chain third complementarity determining regions (H CDR3s) after stem cell transplantation do not resemble the developing human fetal H CDR3s in size distribution and Ig gene utilization. Blood, 1998, 92, 2802–2814. – 12. Guillaume, T., Rubinstein, D. B., Symann, M.: Immune reconstitution and immunotherapy after autologous hematopoietic stem cell transplantation. Blood, 1998, 92, 1471–1490. – 13. Hardy, R. R., Li, Y. S., Hayakawa, K.: Distinctive developmental origins and specificities of the CD5+ B cell subset. Semin. Immun., 1996, 8, 37–44. – 14. Huetz, F., Carlsson, L., Tornberg, U. és mtsa: V-region directed selection in differentiating B lymphocytes. EMBO J., 1993, 12, 1819–1826. – 15. Kantor, A. B.: V-Gene usage and N-region insertions in B-1a, B-1b and conventional B cells. Semin. Immun., 1996, 8, 29–35. – 16. Kirkham, P. M., Schroeder, Jr. H. W.: Antibody structure and the evolution of immunoglobulin V gene segments. Semin. Immun., 1994, 6, 347–360. – 17. Kofler, R., Geley, S., Kofler, H. és mtsai: Mouse variable-region gene families: complexity, polymorphism and use in non-autoimmune responses. Immun. Rev., 1992, 128, 5–21. – 18. Lum, L. G.: The kinetics of immune reconstitution after human marrow transplantation. Blood, 1987, 69, 369–380. – 19. Näsman-Björk, I., Lundkvist, I.: Oligoclonal dominance of immunoglobulin VH3 rearrangements following allogeneic bone marrow transplantation. Bone Marrow Transpl., 1998, 21, 1223–1230. – 20. Pálóczi, K.: Clinical applications of immunophenotypic analysis. Biomedical Publishers, R. G. Landes Company, Austin, USA, 1994. – 21. Pálóczi K.: Csontvelő-átültetés. In Klinikai Immunológia. Szerk.: Szegedi Gy. és mtsai. (Háziorvosi könyvek) Springer, Budapest, 1999. 287–292. old. – 22. Raaphorst, F. M.: Reconstitution of the B cell repertoire after bone marrow transplantation does not recapitulate human fetal development. Bone Marrow Transpl., 1999, 24, 1267–1272. – 23. Schroeder, Jr. H. W., Hillson, J. L., Perlmutter, R. M.: Structure and evolution of mammalian VH families. Int. Immun., 1990, 2, 41–50. – 24. Storek, J., King, L., Ferrara, S. és mtsai: Abundance of a restricted fetal B cell repertoire in marrow transplant recipients. Bone Marrow Transpl., 1994, 14, 783–790. – 25. Storek, J., Saxon, A.: Reconstitution of B cell immunity following bone marrow transplantation. Bone Marrow Transpl., 1992, 9, 395–408. – 26. Suzuki, I., Milner, E. C., Glas, A. M. és mtsai: Immunoglobulin heavy chain variable region gene usage in bone marrow transplant recipients: lack of somatic mutation indicates a maturation arrest Blood, 1996, 87, 1873–1880. – 27. Uher F., Puskás É., Torbágyi É. és mtsai: Az immunrendszer regenerációja csontvelő-átültetés után. Orv. Hetil., 2001, 142, 59-65. (Vas Virág, Budapest, Pf. 424. 1519)
Helyreigazítás Az Orvosi Hetilap 2000. 141 (49), 2639–2647. oldalán megjelent tanulmány magyar nyelvű összefoglalójából kimaradt egy szó. Az érintett mondat helyesen: „A legfontosabb szakmai ajánlások mellőzését jelentő, nem célzott, felesleges és egyben túl széles spektrumú kezelések minden bizonnyal a rezisztenciakeltést növelték.” A hibáért az olvasók szíves elnézését kérjük a Szerkesztőség
167
