ГРУППОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

ГРУППОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА (син. группоспецифические вещества крови)— специфические углеводсодержащие соединения, определяющие групповую принадлежность крови, различных секретов и тканей организма человека и животных. Г. в. обнаружены также у некоторых растений и микроорганизмов. Однако по своему хим. строению они меньше сходны с Г. в. крови человека, чем Г. в., полученные из источников животного происхождения.

Г. в. были открыты К. Ландштейнером в начале 20 в. при исследовании взаимодействия эритроцитов и сыворотки крови здоровых людей. Наблюдая агглютинацию при смешивании сыворотки крови и эритроцитов от разных индивидуумов, К. Ландштейнер предположил, что на поверхности эритроцитов могут находиться два вида рецепторов, которые были условно обозначены им как А и В. Как оказалось, эритроциты, полученные от разных лиц, могут иметь рецепторы А (группа А), рецепторы В (группа В), оба рецептора (группа АВ) или вообще не содержать рецепторов А и В (группа 0). Позднее было обнаружено, что при группе 0 на поверхности эритроцитов имеется рецептор Н. Поэтому последняя группа часто обозначается как 0 (Н). В дальнейшем рецепторы получили название антигенов А, В и Н, в отличие от присутствующих в сыворотке крови антител — изогемагглютининов (анти-A, анти-B и анти-H), способных вступать в реакцию с соответствующими антигенами и агглютинировать эритроциты. Естественно, что антигены и изогемагглютинины одного типа не могут сосуществовать в крови.

Различные комбинации указанных выше антигенов и антител образуют четыре классические группы крови (см.), которые объединены в групповую систему AB0. Со времени открытия К. Ландштейнером системы AB0 было обнаружено еще четырнадцать самостоятельных систем групп крови — системы Lewis, P, MNSs, Rh и др., включающих более 60 различных антигенов.

Изучение природы антигенов показало, что они являются углеводсодержащими соединениями и обнаруживаются не только на поверхности эритроцитов и клеток различных тканей, но и в ряде биол, жидкостей — в слезах, молоке, сперме, слюне, меконии, желудочном соке, в жидкости кисты яичника. По данным Бойда (W. С. Boyd), Г. в., в частности А и В, не обнаруживаются в цереброспинальной жидкости, в яичке, хрусталике, хорионе, плаценте, плотных костях, хряще, эпителиальных клетках, коже и ногтях.

Несмотря на широкое распространение Г. в., встречаются индивидуумы, у которых в секретах отсутствуют А-, В- и Н-антигены. По этому признаку людей можно подразделить на две четко разграниченные группы. У представителей одной из них, так наз. секреторов, слюна и другие секреты обладают специфичностью А, В или Н, тогда как у представителей второй группы — так наз. несекреторов — эти Г. в. отсутствуют. 76% европейцев являются секреторами и 24% — несекреторами. Секреторный статус любого индивидуума постоянен и детерминирован генетически.

Антигенная специфичность одноименных антигенов эритроцитов и перечисленных биол. жидкостей идентична, несмотря на то, что антигены мембран эритроцитов и клеток тканей представляют собой водонерастворимые гликолипиды (см.), прочно связанные со стромой эритроцитов и клеточными мембранами, а антигены жидкостей являются водорастворимыми гликопротеидами (см.).

Большинство работ, посвященных выяснению хим. природы Г. в., было проведено на водорастворимых Г. в., к-рыми наиболее богаты слюна, желудочный сок, меконий и в особенности жидкость кисты яичника. В отдельных случаях из жидкости одной кисты, развивавшейся длительное время в организме, удается получить несколько граммов очищенного и активного Г. в. В слюне, наиболее доступном источнике, содержится 10—130 мг Г. в. на 1 л.

Г. в., выделенные из секретов, получены в очищенном состоянии и представляют собой гликопротеиды с мол. весом (массой) 2•10⁵ — 2•10⁶. Колебания в мол. весе объясняются, по-видимому, полидисперсностью молекул Г. в., к-рая наблюдается в препаратах, полученных даже из секретов одного индивидуума. Молекулярная структура Е. в. еще не ясна во всех деталях, однако имеющиеся данные свидетельствуют о том, что растворимые Г. в. построены из большого числа коротких олигосахаридных цепей, ковалентно присоединенных к полипептидному остову. Основным типом углевод-пептидных связей в растворимых Г. в. являются O-гликозидные связи (см. Гликозиды) N-ацетил галактозамина с остатками L-серина и L-треонина. Вопрос о количестве углеводных цепей в Г. в. и о числе мономерных звеньев в цепи до конца еще не решен.

Углеводный компонент составляет ок. 85% молекулы Г. в., а пептидный — ок. 15%. Вследствие этого Г. в. долгое время рассматривали как соединения, характеризующиеся свойствами полисахаридов (см.), и называли группоспецифическими полисахаридами крови, группоспецифическими мукоидами, полисахаридами групп крови и т. д. Теперь эти названия устарели.

Высокоочищенные препараты группоспецифических веществ А, В, H и Lea, полученные из жидкости кисты яичника человека, имеют один и тот же качественный состав. Углеводный компонент каждого из них содержит 5 сахаров: L-фукозу, D-галактозу, N-ацетил-D-глюкозамин, N-ацетил-D-галактозамин и N-ацетилнейраминовую к-ту. В пептидный компонент Г. в. входит не менее пятнадцати аминокислот, из которых примерно 2/3 составляют четыре аминокислоты — треонин (см.), серин (см.), пролин (см.) и аланин (см.). Остальные аминокислоты представлены аспарагиновой к-той, глутаминовой к-той, глицином, валином, изолейцином, лейцином, тирозином, фенилаланином, лизином, гистидином и аргинином. В очень небольшом количестве в Г. в. находятся серусодержащие и ароматические аминокислоты. Количественный состав Г. в. независимо от их специфичности очень сходен, и различия в качестве какого-либо компонента не выходят за пределы изменений, характерных для различных препаратов одной специфичности.

Антигенная специфичность Г. в. определяется последовательностью всего нескольких сахаров, располагающихся на концах углеводных цепей молекул Г. в. Роль полипептидного остова, который по своей структуре сходен у разных Г. в., заключается, по-видимому, в поддержании определенной конформации углеводных цепей (см. Конформация), несущих в составе своих концевых групп детерминанты антигенной специфичности. Полная серол, реактивность возможна только при сохранении целостности всей молекулы Г. в.

Последовательность сахаров в олигосахаридных цепях Г. в. была установлена различными методами. Существуют три основных направления исследований, с помощью которых можно установить, какие именно сахара ответственны за специфичность Г. в. Первое направление — это использование «непрямых методов» торможения реакции преципитации и гемагглютинации простыми сахарами и олигосахаридами известной структуры (см. Олигосахариды), близкими по строению детерминантной группе Г. в. или идентичными ей. При использовании таких иммунол. приемов было, напр., показано, что реакция антигена H с анти-H сывороткой специфически подавляется L-фукозой, реакция антигена А с анти-А сывороткой — N-ацетилгалактозамином, а реакция антигена В с анти-B сывороткой подавляется D-галактозой. Второй экспериментальный подход, применяющийся для установления последовательности сахаров в Г. в.,— использование специфических ферментов, последовательно отщепляющих моносахаридные остатки от углеводных цепей Г, в. Наконец, третий подход — химический, при к-ром выделяют и идентифицируют серологически активные фрагменты, полученные после частичного кислотного или щелочного гидролиза нативных Г. в.

Концевые последовательности остатков сахаров, которые определяют групповую специфичность антигенов системы ABO (Н) и системы Lewis, изучены подробно. В основе всех этих структур лежит углеводный фрагмент, состоящий из четырех последовательно связанных сахаров— D-галактозы, N-ацетилглюкозамина, D-галактозы и N-ацетилгалактозамина. Олигосахарид с такой последовательностью остатков сахаров, присоединенный к полипептидному остову, получил название вещества-предшественника; в эритроцитах он имеет гликолипидную природу, а в биол, жидкостях — гликопротеидную природу.

Углеводные цепи вещества-предшественника могут быть двух типов. В цепях типа I концевая галактоза связана с N-ацетилглюкозамином бета-1,3-связью, в цепях типа II — бета-1,4-связью.

Антигены со специфичностью Н, А, В, Lea и Leb отличаются от вещества-предшественника наличием в их углеводных цепях дополнительных сахаров, которые и придают молекуле Г. в. определенную антигенную специфичность. Для вещества H — это фукоза (см.), присоединенная к концевой галактозе (см.), для вещества А — фукоза и N-ацетилгалактозамин, определяющий А-специфичность, для вещества В — фукоза и концевая галактоза, определяющая В-специфичность.

Углеводные цепи антигенов системы Lewis отличаются от вещества-предшественника наличием одного остатка фукозы, связанного с субтерминальным N-ацетилглюкозамином альфа-1,4-связью (антиген Lea), или двух остатков фукозы, из которых один присоединен альфа-1,2-связью к концевой галактозе, а другой — альфа-1,4-связью к субтерминальному N-ацетилглюкозамину (антиген Leb).

Т. о., различия в специфичности углеводных цепей Г. в. могут достигаться присоединением к веществу-предшественнику фукозы, N- ацетил галактозамина или галактозы. При этом структура вещества H входит в структуру вещества А и В, и, следовательно, вещество H может рассматриваться как предшественник группоспецифических веществ А и В.

Генетический контроль и биосинтез группоспецифических веществ. Наиболее четкие представления относительно биосинтеза и генетического контроля относятся гл. обр. к Г. в. системы AB0 (Н) и Lewis. Биосинтез этих Г. в. контролируется тремя независимыми генетическими локусами AB0, Lele и Hh.

Гены этих локусов (см.) контролируют биосинтез той или иной гликозилтрансферазы, к-рая катализирует присоединение углеводных остатков к веществу-предшественнику с образованием Г. в. определенной специфичности. Как происходит биосинтез вещества-предшественника, пока не ясно, однако предполагается, что его биосинтез контролируется целым рядом генных локусов, определяющих синтез различных ферментов, участвующих в сборке углеводных цепей. Несомненно, имеется по крайней мере еще один локус для детерминации последовательности аминокислот в полипептидном остове молекулы Г. в. Однако конкретные сведения об этих предполагаемых локусах пока отсутствуют, поскольку не обнаружено каких-либо генетических различий, касающихся вещества-предшественника у разных индивидуумов, у которых оно было выявлено. Локусы AB0, Lele и Hh, очевидно, связаны только с последними стадиями биосинтеза соответствующих Г. в. и начинают действовать, по-видимому, лишь после того, как синтез предшественника уже завершен.

В локусе Hh ген H контролирует образование специфической фукозилтрансферазы, к-рая катализирует присоединение фукозы альфа-1,2-связью к концевой галактозе в углеводной цепи предшественника с образованием Н-антигена. Ген h в этом локусе неактивен.

Локус AB0 контролирует образование двух ферментов. Под действием гена А образуется a-N-ацетил-галактозаминилтрансфераза, присоединяющая альфа-1,3-связью N-ацетилгалактозамин к концевой галактозе Н-антигена. Ген В контролирует образование альфа-1,3-галактозилтрансферазы, катализирующей присоединение галактозы к Н-антигену, в результате к-рой появляется В-специфичность. N-ацетилгалактозаминилтрансфераза и альфа-галактозилтрансфераза также переносят соответствующие углеводные остатки только на Н-антиген после его образования из вещества-предшественника. Поэтому антигены А и В можно фактически рассматривать как продукты взаимодействия генов А и H и В и H соответственно.

При генотипе АВ (см. Генотип) в тканях были обнаружены обе гликозилтрансферазы, между к-рыми происходит конкуренция за акцептор — Н-антиген, превращающийся под действием этих ферментов либо в антиген А, либо в антиген В. Кроме того, в этом случае могут синтезироваться молекулы-гибриды, обладающие одновременно антигенной специфичностью А и В.

Если антиген Н, являющийся при биосинтезе Г. в. предшественником антигенов А и В, не образуется, то последние также образовываться не будут даже при наличии соответствующих трансфераз. Это было подтверждено при обнаружении у некоторых людей, уроженцев Бомбея, очень редкой группы крови «Бомбей». Индивидуумы с этой группой крови оказались гомозиготны (см. Менделя законы) по гену h, аллельному гену H (см. Аллели) и у них отсутствовала альфа-1,2-фукозилтрансфераза, под действием к-фой из вещества-предшественника образуется Н-антиген. Эритроциты людей с таким фенотипом (см. Генотип), обозначенным 0h, не агглютинируются антисыворотками против Г. в. с А-, В- и H-активностями, а в сыворотке их крови содержатся в высоком титре не только анти-A и анти-B, но также и анти-H антитела. В то же время в слюне этих людей ни А-, ни В-, ни H-специфичность не обнаруживается, хотя необходимые гликозилтрансферазы для биосинтеза первых двух антигенов могут быть активны. Обработка эритроцитов «Бомбей» в опытах in vitro экзогенной альфа-1,2-фукозилтрансферазой приводила к появлению на их поверхности Н-антигена, а дальнейшая обработка N-ацетилгалакто-заминилтрансферазой — А-антигена.

Ген 0 является неактивным геном-аморфом, т. е. геном, не оказывающим явного фенотипического действия. Поэтому ген 0 — чисто формальное понятие, введенное для удобства анализа Г. в.

Локус Lewis (Lele) содержит ген Le, который контролирует образование специфической фукозилтрансферазы, присоединяющей альфа-1,4-связью остаток фукозы к субтерминальному N-ацетилглюкозамину в цепях типа I вещества-предшественника. В результате образуется Lea-антиген. Ген Le в локусе Lele неактивен. Активный Leb образуется при взаимодействии двух генов — H и Le, которые контролируют биосинтез двух различных фукозилтрансфераз, присоединяющих остаток фукозы альфа-1,2- и альфа-1,4-связью соответственно к галактозе и N-ацетилглюкозамину углеводных ветвей типа I вещества-предшественника. Антигены Lea и Leb являются водорастворимыми гликопротеидами, встречающимися в слюне и в других слизистых секретах. Они обладают способностью адсорбироваться из плазмы крови, где циркулируют вместе с липопротеидами, на эритроцитах.

Оказалось, что локус Lewis взаимодействует еще с одним независимым генетическим локусом Secretor, который включает в себя пару аллельных генов Se и se. Носители аллеля Se являются секреторами независимо от того, гомозиготны они (генотип SeSe) или гетерозиготны (генотип Sese). Несекреторы являются всегда гомозиготными по аллелю sese. Аллели локуса Secretor влияют только на синтез водорастворимых Г. в. Их действие никак не сказывается на синтезе спирторастворимых Г. в. Вследствие этого групповая специфичность А-, В- и Н-эритроцитов проявляется у несекреторов обычным образом. Аллель Se необходим для образования в секретах вещества с H-специфичностью. В отсутствие этого аллеля (у гомозигот по гену se) не образуется H-вещество из-за отсутствия в органах специфической альфа-1,2-фукозилтрансферазы, присоединяющей остаток фукозы к веществу-предшественнику. Отсутствие у несекреторов вещества H делает невозможным образование последующих продуктов его гликозилирования — веществ А и В.

Т. о., для проявления Н-специфичности в секретах необходим как аллель Н, так и аллель Se, который, как уже указывалось, не влияет на образование H-вещества в эритроцитах. Вещества с Н-специфичностью будут, следовательно, образовываться в секретах индивидуумов с генотипом НН или Hh, а также SeSe или Sese. Эти антигены не будут синтезироваться у людей с генотипом hh или sese.

В чем же выражается взаимодействие между локусами Lewis и Secretor? Оказалось, что у несекреторов (генотип sese), обладающих геном Le, Lea-активность значительно выше, чем у секреторов — носителей этого же гена. Кроме того, было обнаружено, что все индивидуумы, у которых Lea-активность обнаруживается в эритроцитах, являются несекреторами. Объясняется это следующим образом. У несекреторов (генотип sese) Н-реактивные группировки не образуются. Поэтому у них имеются многочисленные углеводные цепи вещества-предшественника, к к-рым в присутствии гена Le (альфа-1,4-фукозилтрансфераза) могут присоединяться остатки фукозы, в результате чего образуется вещество Lea. У секреторов же (генотип SeSe или Sese) происходит конкуренция за цепи вещества-предшественника между гликозилтрансферазами, образующими водорастворимые Г. в. с различной специфичностью. Среди них Lea-антигены будут составлять лишь небольшой процент. Т. о., между локусами Secretor и Lewis явно существует взаимодействие, к-рое выражается в том, что у несекреторов, обладающих геном Le, Lea-активность значительно выше, чем у секреторов — также носителей гена Le.

Вероятно, в биосинтезе гликолипидных Г. в. эритроцитов ген Le непосредственно не участвует. Это следует из того, что Lea-реактивность эритроцитов, проявляющаяся в норме только у несекреторов (sese), в значительной мере (если не полностью) зависит от адсорбции на эритроцитах Lea-активных веществ, образующихся в каких-то других клетках организма, причем у несекреторов — в значительно больших количествах.

С помощью серол, методов удалось выявить также ряд других генных локусов (Rh, MNS, Xg и др.), аллели которых определяют наследуемые различия в Г. в., локализованных на поверхности эритроцитов. Однако пока недостаточно данных для обсуждения вопросов генетического контроля и биосинтеза этих еще малоисследованных Г. в. Роль Г. в. в практике службы переливания крови, в клин., лабораторной и суд.-мед. практике — см. Группы крови.

Библиография: Бойд У. Основы иммунологии, пер. с англ., с. 226, М., 1969; В и-дершайн Г. Я. Углеводсодержащие соединения, их биосинтез и роль в животной клетке, Молек. биол., т. 10, JVe 5, с. 957, 1976, библиогр.; Гликопротеины, под ред. А. Готтшалка, пер. с англ., т. 2, с. 167, М., 1969, библиогр.; Д e p e в и ц-к а я В. А. О структуре группоспецифических веществ крови, Усп. биол, хим., т. 14, с. 202, 1973, библиогр.; Ф ыо д e н-берг X. и др. Введение в иммуногёне-тику, пер. с англ., с. 171, М., 1975; Харрис Г. Основы биохимической генетики человека, пер. с англ., с. 200, М., 1973.

Г. Я. Видершайн.