Immunogenetyka zajmuje się genetycznymi uwarunkowaniami zjawisk odpornościowych. Dzięki postępowi, jaki dokonał się w technikach biologii molekularnej poszerzono znacznie wiedzę o cząsteczkach głównego układu zgodności tkankowej, co pozwoliło na rozwój transplantologii i zrozumienie wielu zjawisk odpornościowych, a także odkrycie powiązań pomiędzy tym układem i występowaniem określonych schorzeń. Hepatologia jest jedną z dziedzin, która w znacznym stopniu korzysta z osiągnięć biologii molekularnej, a patogenezę wielu przewlekłych chorób wątroby próbuje się obecnie tłumaczyć na poziomie genetycznym.

Aby móc omówić niektóre genetyczne uwarunkowania chorób wątroby, należy pokrótce przedstawić kilka podstawowych pojęć.

Rola systemu immunologicznego polega w największym uproszczeniu na zdolności rozróżniania własnych antygenów od obcych. Dzięki temu możliwe jest zwalczanie szeregu zakażeń, niszczenie komórek zmienionych nowotworowo i tolerancja własnych antygenów. Broń ta działa obosiecznie, albowiem uniemożliwia akceptację allogenicznych przeszczepów, stwarzając tym samym podstawowy problem w transplantologii. „Postrzeganie” obcych antygenów przez układ immunologiczny, a dokładnie przez komórki efektorowe, którymi są limfocyty T, odbywa się przy współudziale antygenów HLA (HLA – human leukocyte antigens), które są produktami genów głównego układu zgodności tkankowej (MHC – major histocompatibility complex). Immunogenetyka zajmuje się teoretycznie wszystkimi elementami przejawiającymi funkcję immunologiczną, ale największe znaczenie w procesie przetwarzania antygenu i najlepiej poznane są produkty genów należących do tzw. nadrodziny genów immunoglobulinopodobnych. Są to geny kodujące immunoglobuliny (Ig), znajdujące się na chromosomie 14, geny dla receptora T (TCR – T cell receptor), obecne na chromosomach 7 i 14, oraz geny MCH, znajdujące się na ramieniu krótszym chromosomu 6 w regionie 6p21.3 (5). Wszystkie wymienione układy genów cechują się wybitnym polimorfizmem, ale o ile w przypadku genów dla TCR i Ig źródłem polimorfizmu są mutacje punktowe, rekombinacje, czy crossing over, to w przypadku genów MCH polimorfizm wynika głównie z konwersji genów. Zaburzenia zdolności rozróżniania antygenów własnych od obcych prowadzą do szeregu chorób autoimmunologicznych, których istotą jest atak na własne antygeny. W rozważaniach nad patogenezą chorób autoimmunologicznych i infekcyjnych wątroby, zwłaszcza zakażeń wirusami hepatotropowymi, niezwykły polimorfizm genów MCH ma być jedną z przyczyn skłonności bądź oporności na dane schorzenie (15).

Organizacja ludzkiego MCH jest dość skomplikowana. Region 6p21.3 dzieli się na trzy grupy genów: geny kodujące antygeny HLA klasy I (HLA-I), geny dla HLA klasy II (HLA-II) i geny dla HLA klasy III (HLA-III), znajdujące się pomiędzy genami grupy I i II (5).

Region dla HLA-I, składający się z ponad stu genów lub sekwencji genowych, koduje klasyczne antygeny A, B i C, a ponadto antygeny E, F i G oraz antygeny bliżej nieznane. Niektóre sekwencje genowe tego regionu nie mają swoich produktów, stąd nazywane są pseudogenami. Geny dla HLA-I A, B i C cechują się wybitnym polimorfizmem. Opisano 84 allele, czyli warianty tego samego genu w danym locus, dla HLA-I A, 186 alleli dla HLA-I B i 49 wariantów genowych dla HLA-I C (4). Produktami genów A, B i C są łańcuchy polipeptydowe a, które tworzą wraz z b2-mikroglobuliną cząsteczkę HLA klasy I. Gen dla b2-mikroglobuliny jest obecny na chromosomie 15 i nie jest polimorficzny. Zadaniem cząsteczek klasy I jest prezentacja antygenów pochodzących z cytoplazmy komórkowej, czyli endogennych, limfocytom CD8+. Cząsteczki te obecne są na wszystkich komórkach, posiadających jądro, aczkolwiek na hepatocytach ekspresja HLA-I jest znikoma (3).

Region dla antygenów HLA klasy II zawiera ok. 30 genów, kodujących tzw. klasyczne antygeny transplantacyjne (HLA DR, DQ i DP), geny kodujące wewnątrzkomórkowe białka TAP, LPM i DM, ponadto gen dla kolagenu i szereg pseudogenów (5). Układ genów w tym regionie jest niezwykle skomplikowany, co zwłaszcza dotyczy podregionu DR. Składa się on ze stałego genu DRA, kodującego łańcuch a cząsteczki HLA klasy II oraz z dziewięciu wybitnie polimorficznych genów DRB dla łańcucha b. Do chwili obecnej opisano ponad 220 alleli tych genów. Łańcuchy b kodowane są przez DRB1, DRB3, DRB4 i DRB5, a pozostałe geny są pseudogenami. W podregionach DQ i DP znajdują się funkcjonalne geny A i B, jedne i drugie cechujące się daleko idącym polimorfizmem. Oznaczono 18 alleli DQA, 31 alleli DQB, 10 alleli DPA i 77 alleli DPB (4). Molekuły DR, DQ i DP znajdują się na wyspecjalizowanych komórkach prezentujących antygen, komórkach B, monocytach, makrofagach tkankowych, komórkach dendrytycznych i do pewnego stopnia na komórkach endotelium oraz komórkach epitelialnych przewodów żółciowych, ale nie występują na samych hepatocytach. Ich zadaniem jest prezentacja antygenów zewnątrzkomórkowych, egzogennych, w obecności cząsteczki CD4+.

Fakt słabej ekspresji cząsteczek HLA-I i brak cząsteczek HLA-II na hepatocytach powoduje, że przy przeszczepach wątroby niekonieczna jest identyfikacja antygenów HLA dawcy i biorcy (11).

Produkty genów TAP, LPM i DM są białkami o wewnątrzkomórkowej ekspresji, wymaganymi do przetworzenia i prezentacji antygenu. Geny te są zlokalizowane pomiędzy podregionami DQ i DP. Geny LPM i DM jako niepolimorficzne, budzą małe zainteresowanie immunogenetyków, ale opisano pięć alleli genu TAP1 i cztery allele genu TAP2.

Region dla antygenów HLA klasy III zawiera ponad 70 genów, których produktami jest szereg białek o aktywności immunologicznej, m.in. białka klasycznej drogi dopełniacza C2, C4 (A i B), czynnik B (Bf, B factor), czynnik martwicy nowotworu a (TNF-a, tumor necrosis factor), limfotoksyna a i b (LT-a i LT-b), białka szoku termicznego (HSP, heat shock proteins) oraz wiele enzymów. Region ten zawiera również szereg pseudogenów. Zaburzenia funkcji dopełniacza opisywane są w przewlekłych schorzeniach wątroby, ale nie ma jasności, czy jakąś rolę pełni tu polimorfizm genów dla tych białek, czy dysfunkcja dopełniacza jest wtórna do uszkodzenia miąższu wątroby. Wiadomo jedynie, że osoby bez ekspresji genów dla C2 i C4 częściej rozwijają schorzenia toczniopodobne. TNF, istotny mediator alkoholowego lub polekowego zapalenia wątroby, jest produktem regionu w znacznym stopniu polimorficznego, choć nie wszystkie allele mają znaczenie funkcjonalne. Na uwagę zasługują allele TNF208 i TNF308 (1, 25).

Istnieje cały szereg genów innych niż MCH, których produkty przejawiają funkcje immunologiczne, jednakże w patogenezie chorób wątroby jak dotąd znaczenie przypisuje się jeszcze genom dla TCR, cytokin i immunoglobulin. TCR połączony jest wiązaniem niekowalentnym z cząsteczką CD3+ limfocytów T. Stabilizuje to receptor i pozwala na transdukcję sygnału. Zmienność TCR generowana jest przez mutacje somatyczne i rekombinacje, a udział polimorfizmu genów ma niewielkie znaczenie. Struktura receptora, a tym samym organizacja regionu kodującego, jest złożona (8). Każdy łańcuch peptydowy TCR składa się z podjednostek kontrolowanych przez odmienne regiony genomu, określane jako region zmienny (V, variable), stały (C, constant), łączący (J, joining) i zróżnicowany (D, diverse). Początkowo interesowano się zmiennością genu V w patogenezie autoimmunologicznego zapalenia wątroby (AIH, autoimmune hepatitis), ale wyniki nie były zachęcające. Ostatnio opisano związek polimorfizmu genu C TCR z takimi chorobami jak cukrzyca insulinozależna, stwardnienie rozsiane, reumatoidalne zapalenie stawów czy AIH.

Różnorodność i zmienność cząsteczek Ig są, podobnie jak w przypadku TCR, wynikiem mutacji somatycznych i rekombinacji. W szczególności na uwagę zasługuje udział genu dla stałego regionu łańcucha ciężkiego Ig (Gm) w patogenezie AIH. Gen ten znajduje się w chromosomie 14 i dziedziczy się w połączeniu z genami dla fragmentów zmiennych łańcuchów ciężkich.

Duże zainteresowanie wzbudzają badania nad związkiem zmienności genów dla cytokin i wrażliwością na pewne choroby. Kluczową rolę odgrywają tu: cytokina prozapalna IL-1 i przeciwzapalna IL-10 limfocytów T_H2. Rodzina genów dla IL-1 znajduje się na ramieniu dłuższym chromosomu 2 i obejmuje geny kodujące dwie agonistyczne formy IL-1 – IL-1A dla IL-1a oraz IL-1B dla IL-1b i antagonisty receptora IL-1 (IL1-ra) (16). Geny dla IL-1 cechują się ograniczonym polimorfizmem. Jak dotąd opisano dwa allele IL-1A, dwa allele IL-1B i pięć alleli IL1-ra. Wydaje się, że istnieje związek pomiędzy allelem IL-1B2 i IL1-ra2 a wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego (16). Rodzina genów dla IL10 zlokalizowana jest na chromosomie 1. Najnowsze badania wykazały trzy substytucje w pojedynczych parach zasad genu promocyjnego dla IL10 (22).

Dzięki postępom genetyki molekularnej powstały warunki do bezpośredniej identyfikacji genów z wykorzystaniem stosownych sond molekularnych. Stwierdzony polimorfizm genów MCH narzucił konieczność wprowadzenia porządku do nazewnictwa. Nowa nomenklatura, oparta na sekwencji DNA, została zaproponowana przez Bodmera i wsp., i przyjęta przez WHO (4). Pierwsze cztery znaki przed gwiazdką, tj. trzy litery i cyfra, oznaczają locus HLA (np. DRB1, DQA1, itd.), dwie pierwsze cyfry po gwiazdce podają grupę alleli, będącą ekwiwalentem starego nazewnictwa, bazującego na serologii (np. DRB1*03 = DR3), a następne cyfry reprezentują konkretne allele, określone na podstawie sekwencji DNA (np. DRB1*03011) (tab. 1).

Dla pełniejszego zrozumienia roli HLA w patogenezie chorób należy wyjaśnić pojęcie tzw. niezrównoważenia sprzężeń (linkage disequilibrium). Oznacza ono nieprzypadkowy związek dwóch lub więcej alleli różnych genów, znajdujących się w odmiennych loci, które dziedziczą się en bloc i występują w danej populacji częściej, niż to wynika z częstości występowania danego allelu z osobna. Związek dwóch lub więcej alleli nazywa się haplotypem. Dobrym przykładem niezrównoważenia sprzężeń są antygeny HLA, których allele dziedziczą się w określonych haplotypach. W populacji europejskiej aż 12-16% ludzi ma haplotyp HLA A1-B8-DR3 przy częstości występowania każdego allelu z osobna nie przekraczającej 2-3%. Określone haplotypy są zwykle swoiste dla danej grupy rasowej. W Japonii DR8 dziedziczy się zwykle z DQB1*0301 i DPB1*0501, a w Europie z DQB1*0402 i często z DPB1*0301 (9). W Polsce najczęstszy haplotyp w zakresie HLA-II to DRB1*0101-DQA1*0101-DQB1*0501 (16%) (13).

Antygeny HLA DR3 i DR4 zostały zidentyfikowane jako czynniki ryzyka w autoimmunologicznych chorobach wątroby. Co najmniej jeden z tych antygenów znajdowany jest u ponad 80% chorych z AIH. Stwierdzono ponadto związek fenotypu DR z wiekiem, w którym dochodzi do manifestacji klinicznej choroby. Fenotyp DR3 ma być odpowiedzialny za pojawienie się AIH w młodym wieku i większą oporność na leczenie, natomiast antygeny DR4 związane są z zachorowaniem u osób starszych i częstszą manifestacją pozawątrobową. Potwierdzają to badania w populacji japońskiej, gdzie antygeny DR3 są rzadkością, stąd ponad 90% chorych z AIH ma fenotyp DR4 jak również późną manifestację kliniczną choroby (10).