1、1第 8 章 主要组织相容幸复合体排斥反应的本质是免疫应答。20 世纪初发现，在不同种属或同种不同系别的个体间进行正常组织或肿瘤移植, 会出现排斥反应，这是受者与供者组织不相容的反映。研究证明，同种异体间的排斥现象本质上是一种免疫应答，它是由细胞表面的同种异型抗原诱导的。代表个体特异性的同种抗原(移植排斥反应的抗原 )称为移植抗原（ transplantation antigen）机体参与排斥反应的抗原系统很多，其中能引起强而迅速排斥反应的抗原被称为主要组织相容性抗原。 20 世纪 40 年代已确定，小鼠近交系之间皮肤移植物的排斥由分布在不同染色体上的多个基因决定。基本概念：组织相容性抗原（h
2、istocompatibility antigen):代表个体特异性的引起排斥反应的同种异型抗原，叫，也称移植抗原。主要组织相容性抗原（major histocompatibility antigen):在众多的组织相容性抗原中，能引起强烈而迅速排斥反应的抗原，称为，也叫主要组织相容性系统（major histocompatibility system,MHS)。主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex,MHC):编码 MHS 的基因在同一染色体上呈一组紧密连锁的基因群，将这一连锁群统称为。基本特点： MHS 广泛分布于脊椎动物所有有核细胞的表面，
3、化学成分是脂蛋白或糖蛋白； MHS 不仅参与移植排斥反应，而且在机体免疫应答过程中具有重要的调节作用； MHS 在不同物种动物中的名称不同，其中小鼠的 MHS 称为 H-2 抗原，人的 MHS 称为人类白细胞抗原（human leucocyte antigen,HLA)。 MHC 位于同一染色体上，具有控制同种移植排斥反应、免疫应答和免疫调节等功能。 MHC 在不同物种中所处的染色体位置不同，其中小鼠的 MHC 又称 H-2 复合体，位于 17 号染色体上，而人类的 HLA 则位于第 6 号染色体上。 MHC 是由一群 紧密连锁的基因群组成，定位于动物或人某对染色体的特定区域，呈高度多态性。其
4、编码的分子表达于不同细胞表面，参与抗原递呈、制约细胞间相互识别及诱导免疫应答。 小鼠的 MHC 称为 H-2 复合体。小鼠 MHC H-2 复合体 编码 H-2 抗原； 人类的 MHC 通常称为 HLA 基因或 HLA 复合体。其编码的分子表达于白细胞上，称为人类白细胞抗原（human leucocyte antigen， HLA） 。为和基因区分常称为 HLA 分子或 HLA 抗原。人类 MHC HLA 复合体 编码 HLA 抗原；1、MHC 的基因组成： MHC 结构十分复杂，表现为多基因性 。各基因传统上分为：、类基因；也可以分为：经典的类基因和经典的类基因以及免疫功能相关基因；（一）小
5、鼠的 MHC 基因（H-2 复合体）1.定位 第 17 号染色体2.分区 分为、类基因区类基因区有 K、D、L 3 个座位。类基因区有 4 个座位，组成 I-A 和 I-E 亚区。类基因区编码血清补体成分。（二）人类 MHC 基因（HLA 复合体）1.定位 第 6 号染色体的短臂2.分区 分、类基因区类基因区中 B、C 、A 基因座为经典类基因，编码 HLA类分子的 链； HLA类分子的 链为 15 号染色体上 2 微球蛋白基因的编码产物，二者通过共价键结合后，成为 HLA-类抗原。HLA-I 类基因及产物结构：经典的 HLA-I 类基因集中在远离着丝点的一端，包括 B、C、A 三个基因座位（
6、下图） 。HLA-I 的基因产物称 HLA-I 类分子或 HLA-I 类抗原分布：各组织的有核细胞表面，以淋巴细胞上的密度最大。结构：有一条重链 a 和一条轻链 2-m 组成多肽链。 a 链胞外区从 N 末端依次为 a1 a2 a 3 三个结构域，a1 a2 为可变区是抗原2结合部位，也是 T 细胞抗原受体的识别部位， a 3 为 T 细胞分化 Ag CD8 的识别部位，即 T 细胞 CD8 是 I 类抗原的受体，对CTL 的识别限制。提呈内源性抗原。HLA-II 类基因产物称 HLA-II 类分子或 HLA-II 类抗原：HLA-II 类基因在复合体中位于近着丝点一端，结构最为复杂，由 DP
7、、DQ、DR 三个亚区组成，每个亚区又包含两个或两个以上的功能基因座位，分别编码分子量相近的 a、 链。(三) 免疫功能相关基因包含传统的类基因区。在抗原的加工和胞内运转、免疫应答和免疫调节中发挥重要作用。1 编码补体成分的基因2抗原加工递呈相关基因 蛋白酶体 亚单位（PSMB ）基因 抗原肽转运体（TAP ）基因HLA-DM、HLA-DO 基因 非经典类基因 TAP 相关蛋白(tapasin)基因3非经典类基因 又称 Ib 基因 包括 HLA-E、-F、-G 、-H 等。 HLA-E 基因 (HLA-C、-A 座位之间) 编码 HLA-E 分子（结构与经典 I 类分子相似） 。HLA-E 分
8、子作用： 与维持母胎界面稳定有关；逃避免疫监视（病毒感染细胞、肿瘤细胞） HLA-G 基因 (HLA-H 和 HLA-F 座位之间) 编码 HLA-G 分子（结构与经典 I 类分子相似） 。HLA-G 分子生物学功能：1.保护胚胎 2.可能参与妊娠期血管生成。3.可能参与胸腺细胞选择的某些过程。4.一定条件下有调控 HLA-E 表达的作用。4炎症相关基因肿瘤坏死因子基因家族 热休克蛋白基因家族 MHC 类相关基因家族 转录调节基因或类转录基因家族2、MHC （HLA）的遗传特征： MHC 的多态性；单元型遗传；连锁不平衡。对同一个体而言，染色体上任一基因座位只能有两个等位基因，分别来自父、母同
9、源染色体，但在随机婚配的群体中，同一基因座位可能存在两个以上等位基因，此现象称为多态性。多态性：是指在一随机分配的群体中，染色体同一基因座位有两种以上基因型，即可能编码两种以上的产物。多态性可导致群体中不同个体所拥有的等位基因的差别。HLA 复合体是人体多态性最为明显的基因系统。位于一对同源染色体上对应位置的一对基因称为等位基因。复等位基因（multiple allele）：在不同群体中位于同一位点的不同特异性基因系列即为复等位基因，HLA 复合体的多个基因座位均为复等位基因，此是形成 HLA 多态性的根本原因。共显性表达：共显性即两条染色体同一基因座位每一等位基因均为显性基因，均能编码特异性
10、抗原，表达于细胞膜上。共显性表达极大的增加了 MHC 抗原系统的复杂性，此为 MHC 表型多态性的重要机制。MHC 多态性意义：1、赋予种群适应多变的环境条件：MHC 多态性是长期自然选择的结果，使种群具有极大的基因储备，造就了对特定抗原如病原体应答能力不同的个体，保证在群体水平能应付多变的环境条件及各种病原体的侵袭，从而有利于种群的生存和延续。2、实现对机体免疫应答的遗传控制：MHC 基因多态性使其编码产物分子结构（主要是抗原结合槽）各异，从而决定其与特定抗原结合的选择及亲和力。3、使 MHC 成为个体的终身遗传标志：由于 MHC 的高度多态性， 无亲缘关系的个体间出现 MHC 型别完全相同
11、者的几率极低，故 MHC 型别可视为个体的终身标志。这一特征被用于疾病研究和法医学的个体识别。4、增加了寻找合适同种器官移植供者的难度：由于 MHC 基因型和表型均具有极为复杂的多态性，故在无血缘关系的人群中一般难以找到 MHC 型别完全相同的个体，从而极大的增加了临床上寻找合适器官供者的难度。为此，目前国内外均着手建立造血干细胞捐献者资料库，以有助于在人群中筛选出 MHC 完全相同的无关供者。（2）单元型遗传3HLA 是一组紧密连锁的基因群，很少发生同源染色体之间的交换，构成一个单元型(hapltype) 。所以单元型是指同一条染色体上 HLA 不同基因座位等位基因特定的基因组合。在遗传过程
12、中 HLA 作为一个完整的单位遗传给子代，称之为单元型遗传。粗略估计，人群中的单元型数目超过 5108，而由两个单元型所决定的表型更是不计其数。人类细胞内的两个同源染色体分别来自父母，故比较两个同胞间单元型型别，存在三种可能性：两个单元型均相同，几率为 25%；两个单元型均不同，几率为 25%；有一个单元型相同几率为 50%。此遗传规律在器官移植供者的选择及法医亲子鉴定中得到应用。单元型 haplotype：同一条染色体上不同 HLA 座位等位基因的组合。基因型 genotype： HLA 基因在体细胞两条染色体上的组合.表型 phenotype：基因型的表达产物构成该个体 HLA 抗原的特异
13、性型别；（3）连锁不平衡由于 HLA 复合体的各座位是紧密连锁的，若各座位的等位基因随机组合构成单元型，则某一单元型别的出现频率应等于组成该单元各基因频率的乘积。基因频率：是指群体中携带某一等位基因的个体数目与携带该基因座位各等位基因个体数目总和的比例。但是某些基因比其他基因能更多或更少地连锁在一起，从而出现连锁不平衡。MHC 分子的结构与功能：1. MHC 类分子 链和 2m 非共价结合的异二聚体分子。1 链由胞外区、跨膜区和胞内区组成。胞外区：1、2 封闭的肽结合槽 、非共价结合 2m 、 （容纳 812 个 aa） 、多态性的基础和 3 结合 CD8 分子（Tc ） 跨膜区、胞内区：穿胞
14、膜入胞内，锚定类分子具体可分为 4 个区(1)肽结合区：结合抗原肽，多态性区域 (2)Ig 样区：与 CD8 分子结合的部位(3)跨膜区：将 HLA 分子锚定在胞膜上 (4)胞浆区：与信息转导有关22m 无种属特异性，有助于维持类分子天然构象的稳定性。2. MHC 类分子 异二聚体分子（ 链和 链） 。均由胞外区、跨膜区和胞内区组成。1 胞外区：1、1 开放的肽结合槽、Ig 超家族、容纳 1317 个 aa） 、多态性的基础、槽外侧可结合超抗原和 2、2 结合CD4 分子（Th） 2 跨膜区 、胞内区：作用似类分子。具体可分为 4 个区：与 CD4 结合，其他与 I 类相似。HLA-类和类抗原
15、的分子结构：1、肽结合区：结合多肽 2、免疫球蛋白样区：结合 CD4 或 CD83、跨膜区：锚定在细胞膜上 4、胞内区：信号传递。分 子 结 构 HLA-I类 分 子 HLA-I类 分 子肽 结 合 区 1+ 1+ （ 多 态 区 ） 封 闭 槽 开 放 槽 （ 容 纳 8-2） （ 容 纳 3-7）Ig样 区 3+ m 2 + 组 织 分 布 有 核 C（ 淋 巴 ） B、 M 、 DC等 AP（ 细 胞 膜 ） 除 神 经 、 腺 上 皮 、 活 化 T 滋 养 层 外 血 管 内 皮 、功 能 识 别 内 源 性 抗 原 肽 识 别 外 源 性 抗 原 肽（ 辅 助 受 体 ） CD8-
16、 3 CD4- 2 限 制 TL的 识 别 * 限 制 TH的 识 别 *4二、MHC 分子的生物学功能1、参与处理抗原、呈递抗原，2、参与 T 细胞限制性识别（MHC 限制性）3、参与 T 细胞在胸腺的分化、发育4、参与调节 NK 细胞活性5、参与免疫应答的遗传控制抗原提呈：MHC 分子的抗原结合凹槽选择性结合抗原肽 形成 MHC 分子- 抗原肽复合物 以 MHC 限制性的方式供 T 细胞识别启动特异性免疫应答。* CD4+T 细胞识别抗原肽 /MHC-II 复合物* CD8+T 细胞识别抗原肽 /MHC-I 复合物MHC 分子 -抗原肽复合物的特征：MHC 分子抗原结合凹槽与抗原肽结合的特
17、点； 与 MHC 结合成复合物的抗原肽往往带有两个或两个以上专门与 MHC 分子肽结合槽相结合的氨基酸残基，称为锚定残基(anchor residue)。该部位称为锚定位。 （pochet ）MHC分 子 与 抗 原 肽 相 互 作 用 的 分 子 基 础 锚 定 位 （ 锚 定 残 基 ） 和 小 袋 任 一 抗 原 肽与 同 一 型 别 MHC分 子 相 结 合 的 不 同 抗 原 肽 ，其 锚 定 位 和 锚 定 残 基 往 往 相 同 或 相 似 。C / 类 分 子 小 袋（ 多 态 性 残 基 构 成 ）锚 定 位（ 锚 定 残 基 ） 结 合小袋与相应的锚定残基侧链互补结合，将抗
18、原肽锚定在/类分子的肽结合槽内，部分非锚定残基可向上拱起，其侧链供 T 细胞识别。（二）MHC 限制性TCR（T 细胞抗原受体）在识别抗原肽的同时，必需识别自身 MHC 分子，此即 MHC 限制性。参与 T 细胞限制性识别（MHC 限制性）:抗原 X 特异性的 TCR 与 APC 之间 MHC 型别相同 识别；抗原相同，但 MHC 型别不同 不识别；MHC 型别相同，但抗原不同 不识别。（三）参与 T 细胞分化发育（四）参与调节 NK 细胞活性NK 细胞表面表达杀伤细胞抑制性受体（KIR） ，其与自身 MHC I 类分子结合，可启动抑制性信号，抑制 NK 细胞活性，故正常自身细胞得以免遭杀伤。
19、（五）参与免疫应答的遗传控制人群中不同个体对抗原的应答能力存在差别，与 MHC 高度多态性密切相关。5第 4 节 HLA 与医学 一、HLA 与疾病的关系（一）HLA 与疾病的相关性用关联进行研究。关联是指两个遗传学性状在群体中同时出现呈非随机分布，以相对危险率来评估。HLA 与疾病相关的程度可用相对危险性 (relative risk,RR)表示,RR 数值越大,与疾病的相关性越强。迄今已经发现 50 余种人类疾病（多为免疫相关性疾病）与 HLA 关联，即携带某型 HLA 的个体比不携带此型 HLA 的个体易患（或不易患）特定疾病。典型的例子是：约 90%强直性脊柱炎（ AS）患者携带 HL
20、A-B27，而正常人群仅为 9%。 上述资料表明,同一座位上 HLA 等位基因的差别可导致个体对某些疾病具有易感性.与 HLA 关联的疾病多为自身免疫性疾病,提示 HLA 等位基因的差别可导致免疫应答 类型与效应的不同.HLA 与疾病的关联机制目前尚未完全阐明,多数证据提示与 HLA分子递呈致病性抗原肽或影响 T 细胞识别有关。如在多发性硬化症研究中,关联性 HLA-DR 分子所结合并提呈的自身抗原肽是髓鞘碱性蛋白中的 84-102 位和 143-278 位抗原片段。(二)HLA 分子的异常表达与疾病1、HLA-I 类分子表达降低与恶性肿瘤：肿瘤所表达的 HLA-I 类分子在 CD8 CTL
21、应答中具有重要作用。目前已发现，许多恶性肿瘤细胞其 HLA-I 类分子表达减弱或缺失，导致 CD8+T 细胞的 MHC 限制性识别发生障碍，使肿瘤逃避免疫监视。实验研究证明，增强肿瘤细胞 HLA-I 类分子表达，可促进 CTL 细胞的杀瘤作用。2、HLA-II 类分子的异常表达与自身免疫性疾病：HLA-II 类分子主要表达于抗原提呈细胞。已发现某些自身免疫性疾病靶器官的组织细胞可异常表达 HLA-II 类分子，从而有可能将自身抗原提呈给免疫细胞，使之激活产生异常的免疫应答，导致自身免疫性疾病。如乳糜泻中的肠道细胞、胰岛素依赖性糖尿病中的 细胞。二、HLA 与同种器官移植 同种异体间器官移植的成
22、败在很大程度上取决于供、受者之间 HLA 型别的差异，即组织相容程度。因此移植术前进行HLA 配型成为寻找合适供者的主要依据。近年发现，HLA 类分子的配合比 类分子更为重要。三、HLA 与输血反应的关系多次接受输血的病人可发生非溶血性输血反应，主要表现为发热、白细胞减少与荨麻疹等。这类输血反应大多是由于病人血液中存在抗白细胞和抗血小板 HLA 分子的抗体所致。四、HLA 与母胎关系成熟的胎盘滋养层细胞不表达经典的 HLA类分子，使母体 T 细胞不能识别胎儿组织中来自父方的 HLA 分子，从而保护胚胎。滋养层细胞表达非经典的类分子 HLA-G、HLA-E，可与子宫蜕膜的 NK 细胞、CTL 细
23、胞的抑制性受体结合，形成母体对胎儿的耐受。五、HLA 在法医学上的应用由于 HLA 具有极为复杂的多态性且 HLA 复合体中所有的基因均为共显性表达并以单元型形式遗传，从而奠定了其应用于法医学中的理论基础。1、无亲缘关系的个体间，其 HLA 等位基因完全相同的几率极低；2、HLA 是伴随个体终生的遗传标志。所以 HLA 分型技术已成功应用于法医学领域的亲子鉴定和个体识别。要求掌握概念：MHC、 HLA 、MHC 限制性、 MHC 多态性 、连锁不平衡 掌握经典 HLA-类、类基因定位和分区掌握经典 HLA-类、HLA- 类分子 结构、分布、功能特点熟悉 HLA 与临床的关系、MHC 分子生物学功能了解 MHC 分子和抗原肽结合的特点
