Todas las especies de mamíferos tienen un grupo de genes estrechamente ligados y muy polimórficos, que fue descubierto por su implicación en el rechazo o aceptación de transplantes o injertos de tejidos u órganos. Se denominan el complejo mayor de histocompatibilidad (MHC, del inglés Major Histocompatibility Complex) a una región del genoma que codifica para los Ags de histocompatibilidad (HLA).
Las moléculas codificadas por el MHC intervienen de un modo central en el desarrollo de las respuestas inmunes específicas, tanto la humoral como la celular. Las moléculas del MHC juegan un papel esencial en:
– El reconocimiento del antígeno por parte de los linfocitos T (tanto los coadyuvantes, TH, como los citotóxicos, Tc).
– Los genes del MHC de cada individuo (determinado por el conjunto de alelos de los genes MHC que posee) influyen sobre el repertorio de epitopos que pueden reconocer sus linfocitos TCc y TH. Por ello, la capacidad de respuesta frente a los patógenos (es decir, la mayor o menor susceptibilidad a la enfermedad infecciosa) y los fenómenos de autoinmunidad dependen parcialmente de esa dotación concreta de alelos del complejo MHC.
1. LOCALIZACIÓN Y FUNCIÓN DE LAS REGIONES MHC.
El MHC es un conjunto de genes alineados en una región grande y continua del genoma que se localiza en:
– En el ratón, en el cromosoma 17, y recibe el nombre de región H-2;
– En la especie humana se sitúa en el cromosoma 6, y se conoce como región HLA.
El complejo MHC es bastante grande: ocupa unos 2- 3 cm, es decir, unos 4 millones de pares de bases (un 0.8% del genoma). La región HLA-I cubre unos 2.000 kb, mientras que la HLA-II supone unos 900 kb.
| Clase MHC | MHC-II | MHC-II | MHC-II | MHC-III | MHC-I | MHC-I | MHC-I |
| Región | DP | DQ | DR | C4, C2, BF, etc. | B | C | A |
| Productos génicos | DP (ab) | DQ (ab) | DR (ab) | proteínas del complemento, TNFa , TNFb | HLA-B | HLA-C | HLA-A |
| Ubicación | hacia centrómero | hacia centrómero | hacia centrómero | brazo corto cromosoma 6 | hacia telómero | hacia telómero | hacia telómero |
Dentro de esta región se hallan codificados cuatro grandes grupos de moléculas:
1.1. GENES DEL MHC-I (se expresan en todas las células nucleadas).
Los genes que contiene son HLA A, B y C que participan en el reconocimiento inmunológico, y los HLA-E, F, G, H y J. El HLA A y B humano equivalen al K y D del ratón. Ocupa una región de 1500 Kb. Los genes del MHC I contienen siete exones interrumpidos por intrones. El HLA A y B está involucrado en la exposición de Ags víricos a los LT CD8+ y en la reacción contra injertos extraños.
1.1.1. GENES DEL MHC-II (se expresan en células que pueden presentar Ags a las LT CD4+).
Los genes que contiene son los HLA DP, DQ y DR; cada uno de los cuales contiene como mínimo un gen A y otro B que al traducirse genera una cadena alfa y otra beta. Hay otros genes (DO/DN y DM) que no se han detectado sus productos y se cree que son pseudogenes. Ocupa una zona de 1000 Kb. Los genes de las cadena alfa tienen cinco exones y los de la beta seis exones. En el ratón equivale al A y E.
a) Subregión HLA-Dw (w=work). Los determinantes activadores de linfocitos (LAD) pertenecen a una serie segregada de forma independiente conocida como HLA-D(Dw)
b) Subregión HLA-DR. Hay un sólo gen para una cadena alfa de clase II, que no es polimórfica, y de cuatro genes para la cena beta, que si son polimórficas. HLA-DR activa a los LTh y son críticos en:
– La reacción injerto contra huésped.
– En el trasplante de médula ósea.
– Ciertas enfermedades autoinmunes como la diabetes mellitus (DR3/DR4).
c) Subregión HLA-DQ. Contiene dos genes para alfa y otros dos para beta; si bien, sólo un par A/B codifica las especificidades DQ. Estos genes están implicados en:
– El control de ciertos sistemas supresores.
– Inducción de LT CD4+ potencialmente citotóxicos.
d) Subregión HLA-DP. Hay un gen A1 y B1 funcionales y otros dos pseudogenes (A2 y B2). Se descubrió a través de la tipificación con linfocitos sensibilizados (PLT).
e) Genes que codifican para otras proteínas.
– Genes sin relación aparente con el sistema inmunitario, como el gen RING-3 que se cree que controla la esterilidad de las hembras.
– Genes que codifican para proteínas involucradas en el procesamiento de los antígenos (LMP2, LMP7) o en el transporte de peptidos hacia el RE (TAP1, TAP2).
– El gen del colágeno tipo 12A2.
1.1.2. GENES DEL MHC-III.
Comprende una región de 800 Kb que codifica para unos 36 genes.
– Los genes de algunos de los componentes del complemento como C2, Bf, C4a y C4b; dos genes para la 21-hidroxilasa (citocromo P450).
– Los genes para el TNF a y b.
– Genes para proteínas de shock térmico (hsp70).
1.1.3. GENES DEL MHC-IV.
Codifican moléculas muy similares a las del MHC-I, pero de distribución restringida. Se cree que actúan como Ags de diferenciación durante la embriogénesis.
2. HAPLOTIPOS DEL MHC.
Los distintos loci del complejo MHC están estrechamente ligados: ello se refleja en el hecho de que p. ej., en el H-2 de ratón sólo se detecte un 0.5% de recombinación interna.
En cada especie de mamífero los distintos loci del MHC son muy polimórficos; de hecho poseen la mayor variabilidad genética intraespecífica detectada en la Genética de Poblaciones. Es decir, cada locus concreto del complejo MHC posee multitud de variantes alélicas dentro de las poblaciones naturales de cada especie.
Cada individuo hereda un juego de MHC del padre y otro juego de la madre, cada uno con sus distintos alelos. Cada juego completo de alelos heredado de un progenitor se denomina haplotipo. En una población natural panmíctica (es decir, en la que los cruces son al azar) los individuos de cada generación descendientes de los parentales suelen ser heterozigotos en múltiples loci del MHC. Una población normal tendrá también un número muy elevado de haplotipos y alotipos (producto proteico de un alelo).
Los dos alelos de cada locus son de expresión codominante: esto significa que un individuo heterozigoto para los distintos loci del MHC expresará en sus células al mismo tiempo los dos tipos de variantes alélicas de cada locus.
2.1. HERENCIA DE LOS GENES.
La frecuencia de recombinación en el hombre es del 1%, lo que indica que ocupa 1/3000 partes en el cromosoma 6, y el 0.8% del genoma humano. Se suelen heredar como una unidad y de forma mendeliana. Hay una diferencia sustancial, entre la frecuencia de los principales alelos en cada uno de los loci HLA. El HLA-A2 esta presente en el 27% de la población y el HLA-A1 y A3 no aparece en la población japonesa.
3. CEPAS CONGENICAS DE RATONES.
Se definen como congénicas aquellas razas que son genéticamente idénticas en todos los loci de su genoma, excepto en un locus o complejo génico particular.
En una población exogámica normal, el cromosoma procedente de la madre difiere del cromosoma del mismo número, del padre. Se pueden producir animales consanguíneos con un método de procreación endogámico repetido. Serán necesarios unos 12 cruces endogámicos sucesivos para que se produzcan animales idénticos con respecto a sus autosomas.
4. VARIACIÓN ESTRUCTURAL DE LOS ANTÍGENOS MHC.
4.1. ESPECIFICIDADES PÚBLICAS Y PRIVADAS.
Sí se examinan los Ags de una determinada región del MHC, de cepas diferentes; se encuentran estructuras básicas similares, pero la estructura fina de los Ags difiere en cada alotipo. Se ha establecido un cuadro estándar de antisueros específicos para cada alotipo, con el que se pueden comparar y definir las especificidades publicas (comunes a varios Ags) y privadas (específicas de un Ag).
4.2. TIPIFICACIÓN DE TEJIDOS.
Se usa para determinar la idoneidad de los tejidos que van a ser trasplantados.
4.2.1. PRUEBA DE MICROLINFOTOXICIDAD PARA ANTÍGENOS HLA-I y II.
Las células mononucleares son obtenidas por centrifugación en gradiente de Ficoll-Hypaque en sangre heparinizada. Después se separan los LT de los LB y macrófagos en una microcolumna de lana de nylon que retiene LB y macrófagos. Los LT se enfrentan a un panel de Ac anti-HLA-I (Ac tipificados para la clasificación de tejidos); los LB y macrófagos a Ac anti-HLA-II. Por ultimo se añade complemento para que produzca la lisis en caso de que la reacción antigénica sea positiva. Las células dañadas permitirán la entrada de un colorante (eosina o azul de tripan) y aparecen coloreadas en el microscopio de contraste de fases.
4.2.2. TIPIFICACIÓN DEL HLA-D POR MEDIO DE CULTIVO MIXTO DE LINFOCITOS (MLR).
Se añaden e incuban células mononucleares (separadas en gradiente de concentración de Fycoll-Hypaque) a un panel de células homocigóticas tipificadas tratadas con mitomicina (HTC) que no pueden proliferar. Las células T que reconocen como extraña las HTC son estimuladas y proliferan, detectándose por la incorporación de timidina tritiada.
Los dos tipos de células enfrentadas deben diferir en la región HLA D para que se produzca reacción. Esta técnica se usa para determinar HLA-DP.
5. TIPIFICACIÓN DEL DNA.
5.1. POLIMORFISMO DE LA LONGITUD DEL FRAGMENTO DE RESTRICCIÓN (RFLP).
Los DNA de dos individuos que contienen un gen de interés son digeridos por una enzima de restricción (endonucleasa Taq I). Después se hacen correr en un gel de agarosa (se separan según el peso molecular). Para visualizarlo, se transfiere a filtros de nylon y se híbrida con una sonda radiactiva.
Un polimorfo es cuando tienen distinto número de sitios de corte para la enzima de restricción. Esta técnica es especialmente útil para tipificar HLA-DR y -DQ.
5.2. REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA (PCR).
La PCR se emplea para determinar el HLA-II. Es una técnica poderosa que permite la rápida amplificación de segmentos específicos del genoma. Cuando se combina con la secuenciación del DNA, el análisis RFLP o la hibridación de oligonucleotidos específicos del exon-2 para los diferentes alelos, esta técnica es muy útil para la identificación de los tipos de HLA.
5.3. SECUENCIACIÓN DEL EXON-2 COMPLETO DEL GEN HLA-II EN ESTUDIO y comparar con las secuencias conocidas.
6. ESPECIFICIDADES HLA CONOCIDAS Y DESEQUILIBRIO DE LIGAMIENTO.
En cada locus génico de la población se pueden detectar muchas especificidades diferentes, puesto que los loci A, B, C y D se pueden mezclar libremente y dar un número alto de haplotipos; y con dos cromosomas no idénticos, la cantidad posible de genotipos es enorme.
En condiciones ideales (ley de H-W), la frecuencia con la que dos especificidades aparecen juntas viene dada por el producto de las frecuencias génicas de cada una. En el caso de HLA-B8, la frecuencia es de 0.1 y para HLA-A1 es de 0.16;
| A1 x B8 = 0.1 x 0.16 = 0.016 o 1.6% |
Pero se ha visto que ciertas combinaciones de A y B, como la anterior, son más frecuentes de lo esperado, que tiene 8.8%. Estas especificidades así apareadas, están en desequilibrio de unión o ligamiento. El desequilibrio de ligamiento se puede medir como la diferencia entre las frecuencias observadas y esperadas.
La explicación a este fenómeno se cree que es debida a:
a) El origen de una especificidad es relativamente reciente y el tiempo transcurrido no ha sido el suficiente para que tuvieran lugar los fenómenos de recombinación necesarios para distribuir las nuevas especificidades al azar entre los cromosomas de la población.
b) La existencia de un mecanismo evolutivo que favorece la asociación de esa pareja de genes.