免疫学 主要组织相容性复合物

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 主要组织相容性复合物,（,major histocompatibility complex,MHC,）,特异性,记忆性,The MHC was found to be important in graft survival,主要组织相容性抗原复合物（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MHC。,组织相容性抗原,（histicompatibility 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系统,（major histocompatibility antigen):在众多的组织相容性抗原系统中，能引起,强烈而迅速,排斥反应的抗原系统，称为，也叫主要组织相容性系统（major histocompatibility system, MHS)。,MHS广泛分布于脊椎动物所有,有核细胞,的表面，化学成分是糖蛋白或脂蛋白；,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系统,，人的MHS称为,人类白细胞抗原,（human leucocyte antigen, HLA)。,基本特点,第一节 主要组织相容性抗原的结构和功能,主要组织相容性抗原是指由,MHC,编码的一类膜蛋白分子，在蛋白质抗原信号传递中起重要作用。,由于,MHC,分子结构和功能的不同分为,MHC-,，和,MHC-,两类。,MHC-,类分子表达于,所有有核细胞表面,，由重链（,链）和,2,组成，,MHC-,APC,(B,细胞、巨噬细胞、,DC,细胞,),和活化,T,细胞等，由,链和,链组成，,MHC-,类和,类抗原的分子结构,1)、肽结合区：结合多肽,2)、免疫球蛋白样区：结合CD4或CD8,3)、跨膜区：锚定在细胞膜上,4)、胞内区：信号传递,一、,MHC,分子的结构,由,链,(367AA),和,2(99AA),微球蛋白（,2m,）非共价结合的异二聚体。,胞外区 肽结合区：,1,、,2,跨膜区,IgSF,区：,3,、,2m,胞内区,HLA,类分子结构示意图,肽结合区,(,约,90AA),Ig,样区,（约,100AA,）,跨膜区,(25),胞内区,(30),木瓜蛋白酶剪切位点（约,90,）,MHC-I,类,链：,4,3,KDa,链：12,KDa,3,与,CD8,分子结合的部位,9-11aa,HLA-,类分子,的三维空间构型图,MHC,分子结合抗原肽结构示意图,HLA-,类分子抗原结合区的三维图,9-11 amino acids,二,.MHC,类分子,由,链,(230aa),和,链,(230aa),非共价键结合的异二聚体分子。,胞外区 肽结合区：,1,、,1,跨膜区,IgSF,区：,2,、,2,胞内区,肽结合区（,90,）,IgSF,区（,90,）,跨膜区（,25,）,胞内区（不等）,HLA,类分子结构示意图,MHC-II,类分子结构,链：34,KDa,链：29,KDa,2,与,CD4,分子结合的部位,MHC,分子结合抗原肽结构示意图,三、,MHC,两类分子的比较,1,、分子结构,MHC-I,类分子凹槽接纳,9-11,个氨基酸残基，,MHC-II,凹槽接纳,13-18,个氨基酸残基,形成,HLA,分子,-,抗原肽复合物。,抗原肽,MHC-,I,/,II,类分子复合物的三维图像,组织,MHC I,类分子,MHC II,类分子,T,细胞,B,细胞,巨噬细胞,其他抗原提呈细胞,胸腺上皮细胞,中性粒细胞,肝细胞,肾脏细胞,脑细胞,红细胞,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,+/-,+,+,+,+,-,-,-,-,-,2,、,HLA-,、,类抗原的分布,HLA-,、,类抗原的分布,MHS,化学成分是脂蛋白或糖蛋白；,MHC-,类分子：,分布于所有有核细胞表面。也以分泌型（可溶性）的形式出现在体液中。,MHC-,类分子：,分布于淋巴样组织中的各种细胞表面。,3,、,HLA-,、,类抗原的主要功能,1,）引起移植排斥反应：,HLA,抗原本身就是激发机体对移植物产生强烈和快速排斥反应的主要相容性抗原系统。,2,）抗原呈递作用：,外来抗原被抗原呈递细胞摄取和处理后，必须与,MHC- ,、,类分子的肽结合区结合形成抗原肽,MHC,分子复合体，该复合体经转运表达于抗原呈递细胞的表面，才能被相应的淋巴细胞识别，从而启动免疫应答反应。,3,）胸腺内,T,细胞的发育 （自身免疫耐受）,胸腺内巨噬细胞和树突状细胞表达的自身抗原肽,MHC- /,类分子复合物结合形成自身耐受细胞。其中没有形成自身耐受的,T,细胞才能分化成熟为对非己抗原产生应答的免疫,T,细胞。,MHC,类分子提呈内源性抗原激活,CD8,+,T cells,MHC,类分子提呈外源性抗原激活,CD4,+,T cells,4,）,制约免疫细胞间的相互作用,MHC,限制性,只有当表达有抗原肽,MHC,复合物的,APC,，与起识别和反应作用的,T,细胞表面所表达的,MHC,分子相同时，二者才能彼此作用而启动免疫应答过程。,T,细胞表面的,TCR,在识别抗原肽的过程中，其表面的,CD4/CD8,分子必须同时识别,APC,上的,MHC- /,类分子的,Ig,样区。,CD4,分子结合,MHC II,类分子,CD8,分子结合,MHC I,类分子,第二节 主要组织相容性抗原基因结构及遗传,一、,MHC,基因结构,HLA,复合体位于人第,6,号染色体短臂,其分布范围大约,36004000 kb,，,有,224,个基因座,(locus),，从,着丝点一侧起依次为,类基因、,类基因和,类基因,。,人,HLA,复合体基因在染色体上的分布,类基因区包含,A,、,B,、,C,、,E,、,F,、,G,、,H,等位点；编码化学结构相似但抗原特异性不同的,HLA-A,、,B,、,C,肽链，作为,HLA-,类分子的重链，与,15,号染色体上,2,微球蛋白基因编码产物，通过共价键结合后，成为,HLA-,类抗原。,类基因区包含,HLA-DP,、,DQ,、,DR,等亚区，每个亚区中又包含多个基因位点。每个亚区中的每个位点可以编码不同的产物，这些产物两两之间呈非共价键结合后共同组成,HLA-,类抗原。,如：,DPA1,和,DPA2,编码,链，,DPB1,和,DPB2,编码,链。,链由,4,个外显子组成，,链由,6,个外显子组成。,HLA-,基因具有高度的多态性，是由第二个外显子编码的（,1,或,1,）氨基酸序列差异性所决定。,类基因区内含众多编码血清补体成分和其它血清蛋白的基因，参与免疫应答的不同阶段。,如：,C2,、,C4,、,Bf,、肿瘤坏死因子（,TNF,）基因、淋巴毒素（,LT,）、,21-,羟化酶基因和热休克蛋白,70,基因。,二、,MHC,的遗传及多态性,1,、单元型遗传方式,由于,MHC,基因位于同一条染色体上，其多基因座位上的基因型组合相对稳定，很少发生同源染色体间交换，这就构成了以单元型为特征的遗传。,单元型：这些在同一条染色体上有紧密连锁的一系列等位基因的特殊组合，称为单元型。,通常以一个完整的遗传单位由亲代传给子代。,可用于选择移植供者和亲子鉴定。,The inheritance of MHC genes,2,、连锁不平衡及单元型遗传,HLA,各基因并非完全随机的组成单元型，某些基因紧密的连锁在一起，而另一些基因则不常在一起，这就呈现连锁不平衡（,linkage disequilibrium,）。,Crossing overresults in new haplotypes,（单倍型）,3,、基因的多态性,多态性：是指在一随机婚配的群体中，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。,等位基因：位于一对同源染色体上对应位置的一对基因。,由于群体中的突变，同一座位所可能出现的基因系列称为复等位基因，这是,HLA,高度多态性的最主要原因。,一般认为，,HLA,复合体通过基因突变、基因重组、基因转换等机制可导致其基因结构发生变异，这是,HLA,多态性产生的基础。,人类共发现2429个HLA等位基因序列,HLA-,类,HLA-,类,这种高度多态性的基因群的形成是在长期进化过程中,基因突变,和环境中,多样性抗原的选择压力,下形成的。,发现人的,HLA,的某些基因型与一些疾病的易感性有关，而另一些基因型与某些疾病的抗性有关。,例如，,HLA-,类的,DRB1*0401,基因与类风湿性关节炎易感性呈正相关，该基因携带者明显易患类风湿性关节炎，但是,DRB1*0410,基因携带者却对该病有抗性。,第三节,MHC,的检测原理及应用,MHC,的检测包括表型检测和基因型检测。对,MHC,及其表达产物的检测无论是对临床分析和实际应用，还是免疫遗传学研究都具有重要价值。,八十年代前：血清学和细胞学方法为基础的检测,之后：,DNA,水平上的基因定型方法，准确性和重复性较好。,一、,HLA-,类抗原的检测,二、,HLA-,类抗原的检测,三、,HLA,基因定型法,一、,HLA-,类抗原的检测,HLA-,类抗原（,ABC,）的检测，国际上常规使用补体依赖的微量淋巴细胞毒试验（,complement dependent cytotoxicity test, CDC,）。它是依据型特异性抗体介导的补体系统对靶细胞溶解的原理进行的。,HLA-,类抗原的检测,待检淋巴细胞,HLA+,分型血清抗体,抗体分子空间构像改变暴露补体结合部位,加入补体（兔补体）被活化，使淋巴细胞膜上形成孔道而导致细胞死亡。,加入细胞染液，如伊红或台盼蓝，受损或死亡的细胞可被染色，为细胞毒阳性，如果细胞未受损，活得细胞不被染色，则为阴性。,存在问题：标准血清来源困难及血清是否标准的问题。这些血清通常至多次经产妇或接受标准,HLA,抗原免疫的志愿者血清。,二、,HLA-,类抗原的检测,HLA-,类抗原的,DR,、,DQ,分型方法与,类基本相同。不同的是,HLA-,抗原主要表达于,B,淋巴细胞及各种抗原呈递细胞，因此在检测时首先要分离这些细胞，一般都用分离的,B,细胞。,B,细胞还有,抗原，所以检测时所用的标准的,HLA-,类,DR,、,DQ,分型血清，必须先用多个个体血小板混合物吸收除去,HLA-,类抗体。,对,DP,和,Dw,特异性检测要用细胞学方法分型。原理基于混合淋巴细胞反应（,mixed lymphocyte reaction,MLR,）。同种异体淋巴细胞的,HLA-DP,、,Dw,抗原不同时，将两种淋巴细胞混合培养，将会刺激对方细胞发生分裂增殖反应，通过检测淋巴细胞增殖的程度来了解两者抗原同源性的程度。实际操作常采用单向,MLR,方法和致敏淋巴细胞分型法。,1.,单向,MLR,标准定型细胞（分裂霉素处理或,X,线照射处理），失去增殖能力，但具完整的细胞形态和抗原性,处理过的细胞与待检细胞混合培养,5-6d,，在终止前加,3,H-TdR,，收集细胞，测定同位素掺入情况。,以处理过的标准细胞与其自身细胞做同样的细胞混合实验为对照，计算出刺激指数,SI,SI=,实验组,cpm,对照组,cpm,SI2,时为阴性，表明二者,HLA-Dw,或,DP,型相同。同胞,SI25,，两个单元型完全不一致。,2,、预致敏淋巴细胞分裂法（,PLT,）,标准细胞,HTC,与不相关个体淋巴细胞做单向,MLR,培养,9-14d,，反应细胞的分裂增殖逐渐停止，出现形态上静止的小淋巴记忆细胞。为预致敏淋巴细胞，可冻存。,这种细胞再次与第一次培养时相同的抗原细胞共培养时，则迅速出现二次反应。在,24,小时可快速增殖。,结果分析也用,3H-TdR,掺入法，阳性结果定位与,HTC,型别相同。,又被称为“阳性分型法”,三、,HLA,基因定型法,1,、限制性内切酶的酶解片段长度多态性检测,不同的,HLA,基因型的,DNA,碱基序列是不同的，这些不同的序列可能被不同的限制性内切酶识别，则形成不同长度的酶切片段。在酶切后电泳并以相应的基因探针杂交，与标准基因型对照，即可得知检测的结果。,2,、,PCR-ASO,（或,PCR-SSO,）,PCR-ASO,法是以,PCR,方法与等位基因特异性寡核苷酸（,allele specific oligonucleoitde,ASO,）探针或顺序特异性寡核苷酸（,sequence specific oligonucleotide,SSO,）探针的杂交法。,反向杂交法，将各种不同的探针固定于同一张膜上，再将,PCR,产物标记，以,PCR,产物反过来与探针杂交，即可完成多个等位基因分析。,3,、,PCR-DNA,测序,以,PCR,扩增所要分析的基因片段，然后，直接对,DNA,进行序列分析，可以直接得到基因型别。,供受体间,HLA,的相似性越强，器官移植的成活率越高。通常最佳的移植物配对关系顺序为：同卵双生,同胞兄妹,近亲,远亲,无亲缘者。,1,、,HLA,与器官移植,四、,HLA,的应用,2,、,HLA,与输血反应的关系：,多次接收输血者会发生非溶血性输血反应，与受者血液中存在的抗白细胞和抗血小板,HLA,抗原的抗体有关，因此需多次接收输血者应选择成分输血。,3,、,HLA,与疾病的相关性：,群体分子流行病学调查显示，某些疾病的发生与一种或几种,HLA,抗原的表达相关，因此,HLA,作为一种疾病发生的遗传标志可用于疾病的辅助诊断、预测、分类及预后判断。,带有某种,HLA,型别不代表一定会患病,。,HLA,异常表达与疾病的关系：,HLA-,类分子的表达降低与肿瘤的发生有关；,HLA-,类分子表达异常与自身免疫病的发生有关。,90%,以上的强制性脊椎炎患者与,HLA-27,抗原有关，正常人为,6%,，患者为,47%,。,60,多种疾病与,HLA,有关联，这些病大多数病因和机制不清楚。,RR=,P,+,C,-,P,-,C,+,RR:,相对危险性,P,+,代表具有某种抗原的患者数，,C,-,为不带此抗原的正常对照组人数,P,-,代表不带此抗原的患者数,C,+,为携带此抗原的正常对照组人数,RR=1,，二者无关联,RR4,，该病与这种,HLA,型肯定相关,RR,越大，该抗原携带者患某种病的危险性也越大,R1,，表明该基因型对这种病有抗性,4,、,HLA,与亲子鉴定和法医学,HLA,的等位基因的多态性是个体的终生遗传标记，无血缘关系的人群中,HLA,完全相同的极为罕见，在同一家族中,HLA,以单倍型方式遗传。据此做亲子鉴定和法医鉴定。尚可对极少量陈旧样本进行检测，在法医学上可用于凶犯身份鉴定和死者身份鉴定。,需要掌握的重点,1,、器官移植过程中发生排斥反应的原因,2,、,MHC,的基本概念,3,、,MHC-I,和,II,类抗原分子的结构和功能,