1、第八章 主要组织相容性复 合体及其编码分子,20世纪初就发现，在不同种属或者同种不同系的动物个体间进行正常组织或肿瘤移植会出现排斥，这是供者与受者组织不相容的反映。后来证明，排斥反应本质上是一种免疫反应，它是由细胞表面的同种异型抗原诱导的。这种代表个体特异性的同种抗原称为组织相容性抗原。机体内与排斥反应有关的抗原系统多达20种以上，其中能够引起强而迅速排斥反应的称为主要组织相容性抗原，其编码基因是一组紧密连锁的基因群，称为主要组织相容性复合体。,组织相容性抗原(histocompatibility antigen)：通过移植鉴定与组织相容性有关的抗原。 主要组织相容性抗原系统(major hi
2、stocompatibility antigen system, MHS)：能引起较强移植排斥反应的抗原。 主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex, MHC)：编码主要组织相容性抗原系统的紧密连锁的基因群。 人类白细胞抗原(human leukocyte antigen, HLA)： 人类主要组织相容性抗原。,不同种属的哺乳动物其MHC及编码的抗原系统有不同的命名，小鼠为H-2系统，人们则为白细胞抗原系统（Human leukocyto antigen HLA）但它们的组成结构，分布和功能等却很相似。小鼠由于具有繁殖快，易于饲养等特点成为进行MH
3、C研究最重要的动物，迄今对人类MHC的认识在很大程度上也来自对小鼠MHC即H-2复合体的研究。,第一节 MHC结构及其多基因特性,组成MHC的基因传统上分为类、类、类。MHC 类和类基因的产物具有抗原提呈功能，直接涉及T细胞的激活和分化，参与和调控特异性免疫应答。传统的类基因，以及新近确认的多种免疫功能相关基因，一般不具备激活T细胞的功能。,MHC多基因性表现在MHC是由一组位置相邻的基因座位组成，各自的产物具有相同或相似的功能。,根据编码分子不同分成三类： 类基因：K、D、L位点 -编码类分子的链 类基因：I位点 I-A亚区 - 编码类分子A和A链I-E亚区 - 编码类分子E和E链 类基因：
4、S区（I区与D区之间）- 编码C4、C2、B因子等血清补体成分,一、小鼠H-2基因复合体,定位：第6号染色体短臂（6p21,3）分成三类基因区：类基因：经典：B、C、A位点类基因：经典：DP、DQ、DR位点类基因： C4、C2、TNF、HSP70等,二、人类HLA基因复合体,第二节 HLA分子结构与功能一、HLA-类分子的分布、结构和功能1. 分布：有核细胞(含血小板和网织红细胞)表面。 存在形式：膜结合：不同的组织细胞表达类分子量不同，如：淋巴细胞(最多)，肾、肝脏及心脏(其次)，神经 组织(很少) 。可溶性：存在于血清、乳汁、尿液、唾液和精液等体液中。,2. 结构：二条多肽链 (非共价键连
5、接的糖蛋白, Ig超家族成员)： 链（重链）：340个氨基酸残基，分子量44kDa，MHC-类基因编码，具有高度多态性。胞外区- 1、2功能区，抗原结合部位； 3功能区，CD8分子结合部位；跨膜区胞内区2-微球蛋白（ 2m ）：分子量12kDa，由15号染色体基因编码。,3. 生物学功能：（1）参与内源性抗原的递呈（诱导对病毒感染细胞 和肿瘤细胞的杀伤和溶解）；（2）作为CD8+T细胞的识别分子（CD8的配体）；（3）参与胸腺内T 细胞的分化、发育；（4）参与NK 细胞的活化或抑制；（5）诱导同种移植排斥反应。,二、 HLA-类分子的分布、结构和功能1. 分布 ：淋巴样组织中的各种细胞表面（1
6、）APC - B细胞、单核/巨噬细胞、树突状细 胞；（2）激活的T细胞，内皮细胞。,2. 结构：两条异质多肽链(非共价键连接的糖蛋白，Ig超家族成员)： 链：1和 2功能区链：1和 2功能区1和1 -抗原肽结合部位，决定类分子 的多态性；2 - TH细胞CD4分子结合部位。,3. 生物学功能：（1）参与外源性抗原的递呈； （2）作为CD4+T细胞的识别分子（CD4的配体）；（3）参与胸腺内T 细胞的分化、发育；（4）参与免疫应答调节 - Ir基因产物调节；（5）诱导同种移植排斥反应。,肽结合区,Ig样区,N,1,1,1,2,3,2,2,2m,HLA I 类分子,HLA II 类分子,跨膜区,胞
7、浆区,三、免疫功能相关基因,构成MHC复合体的免疫功能相关基因，通常不显示或仅显示有限的多态性，一般也不和抗原肽形成复合物，不参与抗原提呈，但它们在固有免疫应答和免疫调节中发挥重要作用。,免疫功能相关基因,血清补体成分编码基因 C4B、C4A、C2、Bf 抗原加工提呈相关基因 非经典I类基因HLA I b 炎症相关基因,人类MHC（HLA）胚系基因图,（一）血清补体成分编码基因,此类基因属于经典的HLA类基因，在HLA复合体中它们位于中部的S区。所表达的产物为C4B、C4A、Bf和C2。,（二）抗原加工提呈相关基因,低分子量多肽基因LMP：（ low molecular mass polype
8、ptide or large multifunctional protease），包括LMP2、LMP7座位，编码胞质溶胶中蛋白酶体相关成分，蛋白酶体在抗原提呈细胞中参与内源性抗原的酶解。,（二）抗原加工提呈相关基因,抗原加工相关转运体基因TAP:包括TAP1、TAP2座位，编码产物TAP（transporter of antigenic peptides）位于内质网膜上，参与对内源性抗原的转运，使其进入内质网腔。,（二）抗原加工提呈相关基因,HLA-DM基因：包括DMA、DMB座位，产物参与APC对外源性抗原的加工提呈，帮助溶酶体中的抗原片段进入MHC II类分子的抗原结合槽。 HLA-DO
9、基因：包括DOA、DOB座位，编码的DO分子是DM功能的负向调节蛋白。,（二）抗原加工提呈相关基因,TAP相关蛋白基因：产物为tapasin,即TAP相关蛋白，对I类分子在内质网中的装配起关键作用，参与内源性抗原的加工和提呈。,（三）非经典I类基因HLA I b,HLA-E分子: 由链与2微球蛋白组成，表达于各种组织细胞，在羊膜和滋养层细胞表面高表达；其抗原结合槽可结合HLA-Ia和HLA-G分子；产物向NK和部分CTL的C型凝集素型抑制性CD94/NKG2A受体提呈自身抗原肽，抑制NK细胞活性。 HLA-G分子: 由链与2微球蛋白组成，分布于母胎界面绒毛外滋养层细胞，与NK细胞等杀伤细胞抑制
10、性受体KIR或白细胞免疫球蛋白样受体LIR结合，发挥抑制活性。,（四）炎症相关基因,TNF 基因家族： 转录调节基因或类转录因子基因家族：包括类I-B基因，参与调节DNA结合蛋白NF-B的活性 MHC I类相关基因（MIC）家族 热休克蛋白基因家族,第三节 MHC的多态性,一、多态性的基本概念,多态性polymorphism:指一个基因座位上存在多个等位基因。MHC多态性是一个群体概念，指群体中不同个体在等位基因拥有状态上存在差别。HLA-B（0个）、HLA-DRB1（315个）,HLA系统基因命名原则,星号*前为基因座位，星号后为等位基因：HLA-DRB1*1102，代表类基因DRB1座位第
11、1102号等位基因。11为主型，02为等位基因序号。,二、连锁不平衡和单元型,连锁不平衡:分属两个或两个以上基因座位的等位基因，同时出现在一条染色体上的几率高于随机出现的频率。 单元型haplotype:染色体上MHC不同座位等位基因的特定组合。 汉族：A2-B46-Cw3-DR9-DQ9-Dw23和A33-B17-Cw2-DR3-DQ2-Dw3,I类分子凹槽两端封闭，接纳的 抗原肽长度有限，为8-10AA，II类分子凹槽两端开放，进入槽内的抗原肽长度变化较大，为13-17AA,第四节 MHC分子和抗原肽的相互作用,抗原肽和MHC分子作用的分子基础,锚定位：MHC抗原结合槽中结合的抗原肽，带有
12、两个或两个以上的和MHC分子凹槽相结合的特定部位。 锚定残基：锚定位的氨基酸残基。 共同基序：HLA分子所接纳的抗原肽有一个显示互相作用特点的序列。,抗原肽和MHC分子相互作用的特点,个体差异性：特定的MHC分子可以凭借所需要的共同基序选择性地结合抗原肽，导致不同MHC基因产物提呈同一抗原分子的不同表位，造成不同个体对同一抗原的应答在强度上出现差异。 包容性：一类MHC分子识别一群带有特定共同基序的肽段。组成共同基序的X氨基酸的可变性 一种MHC 分子结合多种抗原肽，活化多个抗原特异T细胞克隆 不同MHC分子结合的抗原肽，可拥有相似的共同基序,第五节 HLA在医学上的意义一. 器官移植移植成败
13、的关键是供受者间主要组织相容性抗原的相容程度。HLA配型：组织相容性试验对供、受者HLA进行鉴定。,二、HLA分子的异常表达和临床疾病,所有的有核细胞表面表达HLA-类分子，但是肿瘤细胞类分子的表达往往减弱甚至缺失，导致不能有效的激活CD8+CTL，造成肿瘤逃脱免疫监视。与此相反，某些自身免疫病中，原先不表达HLA-类分子的上皮细胞，可以诱导表达HLA-类分子，从而激发免疫系统产生针对自身正常组织细胞的体液免疫应答。,HLA与肿瘤的关系恶性肿瘤细胞 - HLA-类分子表达减少或缺乏，肿瘤细胞逃逸免疫监视。实际应用：INF- 促进肿瘤细胞HLA-类分子表达 增强CD8+CTL细胞的特异性杀伤。,
14、三、 HLA和疾病的关联R.R (relative risk，相对危险性)=P+具有某种抗原的病人数； C-为不带有此抗原的对照组人数 P-不带此抗原的病人数； C+为具有此抗原的对照组人数 RR表示带有某种HLA抗原的人与无此种抗原的人在患某种疾病的危险性上的比值。,P+C-,P-C+,RR=1时，两者无关联；如果RR4，则认为此病与某种HLA抗原肯定有关联；RR值越大，表示带此抗原的人患某病的危险性越大。反之，若RR1，表示带有此抗原对某病有抵抗性。,举例：（1）强直性脊柱炎与HLA-B27抗原 （RR100）（2）胰岛素依赖性糖尿病（RR=20）（IDDM）与DR3、DR4某些基因的存在
15、反映了个体易感或抵抗某些疾病的倾向，而这些基因不一定是直接引起疾病的遗传因素。,糖 尿 病,四、HLA检测在法医学上的应用在基因和所编码产物二个水平同时检测HLA基因型，可进行亲子关系及死亡者身份等方面的法医学鉴定。五、HLA分型在人类学研究方面的应用HLA基因遗传的连锁不平衡，导致不同人种、民族或不同地域的人群的HLA单元型基因表达特点不同。如：中国人和日本人中A1极少; 白种人极多；黑种人独具AW43，却无A11及B27 。,第六节 MHC的生物学功能,作为抗原提呈分子参与适应性免疫应答,抗原肽-MHC-TCR复合体启动免疫应答 MHC是协同刺激分子：免疫应答中的双识别作用 MHC限制性： TH细胞识别类分子提呈的外源性抗原，CTL细胞识别类分子提呈的内源性抗原 MHC是疾病易感性个体差异的主要决定者 MHC参与构成种群基因结构的异质性不同MHC分子加工递呈的抗原肽往往不同，这样就赋予不同个体抗病能力的差异。,参与T细胞的分化过程,阳性选择过程： 阴性选择过程：,诱导同种免疫应答,HLA在同种移植免疫反应中既是免疫原， 又是靶抗原,作为调节分子参与固有免疫应答,补体基因的作用 非经典MHC I类基因的作用 炎症相关基因的作用,
