第八章主要组织相容性复合体

第八章主要组织相容性复合体(majorhistocompati-bilitycomplex,MHC)不同近交系的小鼠之间进行皮肤移植，移植物的排斥由多基因决定，这些基因分布在不同的染色体上，分别称为H-1,H-2,H-3…。其中H-2在排斥中起主要作用，是移植物不相容的主要决定者，由此H-2称为主要组织相容性复合体。(majorhistocompati-bilitycomplex,MHC)各种动物都有MHC,人的MHC称为HLA（humanlenkocyteantigen）基因复合体。抗原免疫系统抗原肽－MHCⅡ/Ⅰ分子复合物免疫应答CD4+/CD8+T细胞（细胞免疫、体液免疫）抗原性异物排除◆MHC分子为T细胞分化发育所必需◆MHC分子为免疫应答的启动和调节所必需◆主要组织相容性复合体(majorhistocompatibilitycomplex,MHC)：位于脊椎动物某一对染色体的特定区域、编码主要组织相容性抗原（分子）的一组具有高度多肽性的、紧密连锁的基因群。其基因产物参与免疫应答和免疫调节。◆主要组织相容性抗原(majorhistocompatibilityantigen)：MHC分子或MHC抗原，为MHC的编码产物（移植抗原）。◆人类白细胞抗原(humanleukocyteantigen,HLA)：人类主要组织相容性抗原。第一节MHC结构及其多基因特性一.基因结构（一）小鼠H-2复合体定位：第17号染色体1500bp构成：K、I、S、D/L等位基因根据编码分子不同分成三类：Ⅰ类基因：K、D/L位点---编码Ⅰ类分子的α链Ⅱ类基因：I位点I-A亚区---编码Ⅱ类分子Aα和Aβ链I-E亚区---编码Ⅱ类分子Eα和Eβ链III类基因：S区（I区与D区之间）---编码C4、C2、B因子及TNF（二）.人类HLA复合体定位：第6号染色体短臂（6p21,3）3600kb构成：A、C、B、D、(R、Q、P)等位基因根据编码分子分三类基因区：Ⅰ类基因：经典：B、C、A位点编码Ⅰ类分子的α链非典型：E、F、G位点等Ⅱ类基因：经典：DP、DQ、DR位点DP亚区---编码Ⅱ类分子DPα和DPβ链DQ亚区---编码Ⅱ类分子DQα和DQβ链DR亚区---编码Ⅱ类分子DRα和DRβ链非典型：DN、DM、DO位点等Ⅲ类基因：C4、C2、B因子、TNF、HSP70等二、Ⅰ、Ⅱ类基因产物－HLA分子（一）HLA-Ⅰ类分子的分布、结构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Ⅰ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、初乳和尿液等体液中。2.结构：二条多肽链(非共价键连接的糖蛋白,Ig超家族成员)：◆链（重链）：340个氨基酸残基，分子量44kDa，MHC-Ⅰ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。链（重链）：MHC-Ⅰ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；2-微球蛋白（2m）：由15号染色体基因编码。3.功能：识别和提呈内源性抗原肽，与CD8结合，对CTL的识别起限制作用。（二）HLA-Ⅱ类分子的分布、结构1.分布：（1）APC---B细胞、单核/巨噬细胞、树突状细胞；（2）激活的T细胞，精子和血管内皮细胞。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Ⅱ类分子的多态性；2---CD4分子结合部位。1和1---抗原肽结合部位，决定Ⅱ类分子的多态性；2---CD4分子结合部位3.功能：识别和提呈外源性抗原肽，与CD4结合，对Th的识别起限制作用。三、免疫功能相关基因血清补体成分编码基因HLA编码基因抗原加工提呈相关基因：低分子量多肽（LMP）基因抗原加工相关转运体（TAP）基因HLA-DM基因HLA-DO基因TAP相关蛋白基因产物tapasin非经典Ⅰ类基因：HLA-E、HLA-F、HLA-G炎症相关基因：肿瘤坏死因子基因家族转录调节基因或类转录因子基因家族MHCⅠ类相关基因（MIC）家族热休克蛋白基因家族HLA结构特点：1.免疫功能相关基因最集中、最多的一个区域，128基因中39.8％基因产物均具有免疫功能；2.基因密度最高的一个区域，平均每1.6kb就有一个基因；3.多态性最丰富的一个区域；4.与疾病关联最为密切的一个区域。第二节MHC的多态性多态性：指随机婚配的群体中存在两种以上的等位编码基因，在群体中可以编码多种抗原分子。一.复等位基因等位基因(alleles)：位于同源染色体对应位置的一对基因。复等位基因(multiplealleles)：在群体中位于同一基因位点而具有不同编码特性的基因系列。是群体的基因概念。复等位基因同源染色体等位基因（HLA复合体的每一座存在为数众多的复等位基因，由于各个座位基因是随机组合的，故人群中的基因型可达108之多。A2A10B40B16A1A2B8B35A（6#）B（6#）二.共显性表达(co-dominant)每一对等位基因位点的两个基因均为显性基因，其编码分子可同时表达于细胞膜表面。可检出(群体)：A基因---约27种；B基因---约50种；C基因---约10种；DR基因---约23种；DQ基因---约9种；DP基因---约6种。A2A10B40B16A1A2B8B35HLA分子：A1，A2，B8，B35A个体AB个体BHLA分子：A2，A10，B40，B16人群中的HLA表型的多样性，达到107数量级。因此除了同卵双生者外，无关个体间HLA型别完全相同的可能性极小。三.单元型遗传HLA复合体是一组紧密连锁的基因群。这些连锁在一条染色体上的等位基因很少发生同源染色体间的交换。单元型(haplotype)：连锁在一条染色体上的MHC不同等位基因的特定组合。HLA基因型(genotype)：由分别来源于父和母的两个同源单元型构成。表现型（phenotype）：HLA基因型的编码产物。在遗传过程中，单倍型作为一个完整的单位由亲代传给子代。故子代的两个HLA单倍型一个来自父方一个来自母方。A1A2B8B35A2A10B40B16父母×abcdA2B35A2B40A1B8A10B16A1B8A2B35A2B40A10B16adbdcbca1234四.HLA遗传连锁不平衡(linkagedisequilibrium)指某两个基因在同一单元型上存在的频率与理论预期值存在差异的现象。如:北欧白人---A1-B8（单元型）；汉族人（华北）---B17-CW2、B46-CW1、A32-CW2等；汉族人（华南）---B17-CW2、A33-B17、B46-CW1等。DRB1*0301B6B8ABDRB5B8B3DRB4CB2B11DRB7DRB1*0301DRB69%12%9%12%=0.0108=1%7%紧密连锁第三节MHC分子和抗原肽的相互作用一、抗原肽和HLA分子相互作用的分子基础锚定位：抗原肽有两个或两个以上与MHC分子凹槽相结合的特定部位。该位置的氨基酸残基称为锚定残基。二、抗原肽和MHC分子相互作用的特点MHC分子与抗原肽的结合具有相对的专一性：1.抗原肽中锚定残基外的氨基酸的顺序和结构可变2.同一MHC分子所要求的锚定残基不止一种。3.不同的MHC分子可接纳带有相同相似锚定残基的抗原肽。第四节HLA与临床医学一.HLA与器官移植移植成败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。例：肾移植---HLA－DR、B、A。二、HLA分子的异常表达和临床疾病HLAⅠ降低－－－肿瘤的免疫逃逸HLAⅡ过高－－－自身免疫病：糖尿病、乳靡泻、萎缩性胃炎三.HLA与疾病的关系HLA与疾病的关联，是指带有某些特定HLA型别的个体易患某一疾病(阳性关联)或对该疾病有较强的抵抗力(阴性关联)，其关联程度用相对风险(RR)表示。R.R值越大相关性越强。举例：（1）强直性脊柱炎与B27（2）胰岛素依赖性糖尿病（IDDM）与DR3、DR4某些基因的存在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。四.HLA与肿瘤的关系恶性肿瘤细胞---HLA-Ⅰ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-Ⅰ类分子表达增强CD8+CTL细胞的特异性杀伤。五.HLA检测在法医学上的应用可进行亲子关系及死亡者身份等方面的法医学鉴定。六.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。第五节MHC的生物学功能1.参与抗原的加工与递呈：内源性抗原：细胞内合成的抗原；外源性抗原：来源于细胞外的抗原。二、限制T细胞识别抗原肽三、参与胸腺内T细胞的分化、发育；四、诱导同种移植排斥反应；五、参与NK细胞的活化或抑制。六、调节免疫应答第五节HLA分型分型方法：血清学、细胞学、分子生物学方法1.血清学分型法---补体介导的微量细胞毒试验原理：抗体(HLA分型)+淋巴细胞(受者)+补体淋巴细胞受损判定结果（细胞死亡百分率）主要应用：检测HLA-A、B、C抗原2.细胞学分型法---混合淋巴细胞培养法（MLC)分为：单向法和双向法原理：单向法：淋巴细胞(供者，X线或丝裂霉素处理)+淋巴细胞(受者)培养淋巴母细胞(判定结果)；双向法：淋巴细胞(供者)+淋巴细胞(受者)培养淋巴母细胞(判定结果)。主要应用：检测DR抗原3.基因分型法---分子生物学技术原理：比较供、受者编码HLA抗原基因的DNA序列，判定供、受者间的相似程度。主要方法：(1)RFLP(限制性片段长度多态性)法(2)PCR-RFLP法(3)PCR-SSO(顺序特异性寡核苷酸)法(4)PCR-SSCP(单链构象多态性）法本章提要在组织细胞表面存在引起移植排斥反应的抗原。其中引起较强移植排斥反应的抗原称为主要组织相容性抗原系统(majorhistocompatibilityantigensystem,MHS)；主要组织相容性复合体(majorhistocompatibilitycomplex,MHC)：位于脊椎动物某一对染色体的特定区域、紧密连锁的基因群。根据HLA的分子结构和生物学功能，将HLA分为Ⅰ类和Ⅱ类分子。HLA－I类分子：HLA－A、B、C编码的分子产物，由一条α链和一条β2m以非共价键形式结合而成，链有胞外区、跨膜区和胞内区三部分组成，呈现高度多态性；广泛分布于体内各种有核细胞表面；具有提呈内源性抗原的作用；是CD8分子识别的标记；为诱导同种移植排斥反应的主要抗原。HLA－II类分子：HLA－DR、DQ、DP编码的分子产物，由两条非共价键连接的异源多肽链α链和β链组成；主要表达在抗原提呈细胞以及激活的T细胞表面；参与外来抗原提呈过程；是CD4分子识别的标志；可诱导同种移植排斥反应，包括宿主抗移植物与移植物抗宿主反应的主要抗原。本章学习要点：1．MHC、HLA的概念；2．HLA基因复合体的定位﹑结构及其编码的产物；3．HLA-I﹑II类抗原的分子结构﹑分布和主要功能；4．HLA的医学意义。思考题：1何谓HLA基因复合体的多基因性和多态性？2比较HLAI类何二类分子在结构、组织分布何与抗原肽相互作用等方面的特点。3为什么MHC的主要生物学功能体现在结合与提呈抗原肽？HLA与临床医学有什么关系？