第八章主要组织相容幸复合体

1第八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（transplantationantigen）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（histocompatibilityantigen):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（majorhistocompatibilityantigen):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（majorhistocompatibilitysystem,MHS)。主要组织相容性复合体（majorhistocompatibilitycomplex,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，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（humanleucocyteantigen,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（humanleucocyteantigen，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；一、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：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类基因；也可以分为：经典的Ⅰ类基因和经典的Ⅱ类基因以及免疫功能相关基因；（一）小鼠的MHC基因（H-2复合体）1.定位第17号染色体2.分区分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类基因区Ⅰ类基因区有K、D、L3个座位。Ⅱ类基因区有4个座位，组成I-A和I-E亚区。Ⅲ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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类基因区Ⅰ类基因区中B、C、A基因座为经典Ⅰ类基因，编码HLAⅠ类分子的α链；HLAⅠ类分子的β链为15号染色体上β2微球蛋白基因的编码产物，二者通过共价键结合后，成为HLA-Ⅰ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（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ß2-m组成多肽链。a链胞外区从N末端依次为a1a2a3三个结构域，a1a2为可变区是抗原结2合部位，也是T细胞抗原受体的识别部位，a3为T细胞分化AgCD8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、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、ß链。(三)免疫功能相关基因包含传统的Ⅲ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①蛋白酶体β亚单位（PSMB）基因②抗原肽转运体（TAP）基因③HLA-DM、HLA-DO基因非经典Ⅱ类基因④TAP相关蛋白(tapasin)基因[3]非经典Ⅰ类基因又称Ib基因包括HLA-E、-F、-G、-H等。①HLA-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）②HLA-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①肿瘤坏死因子基因家族②热休克蛋白基因家族③MHCⅠ类相关基因家族④转录调节基因或类转录基因家族二、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（multipleallele）：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。（二）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5×108，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抗原的特异性型别；（三）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.MHCⅠ类分子α链和β2m非共价结合的异二聚体分子。[1]α链由胞外区、跨膜区和胞内区组成。胞外区：α1、α2封闭的肽结合槽、非共价结合β2m、（容纳8~12个aa）、多态性的基础和α3结合CD8分子（Tc）跨膜区、胞内区：穿胞膜入胞内，锚定Ⅰ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[2]β2m无种属特异性，有助于维持Ⅰ类分子天然构象的稳定性。2.MHCⅡ类分子异二聚体分子（α链和β链）。均由胞外区、跨膜区和胞内区组成。[1]胞外区：α1、β1开放的肽结合槽、Ig超家族、容纳13～17个aa）、多态性的基础、槽外侧可结合超抗原和α2、β2结合CD4分子（Th）[2]跨膜区、胞内区：作用似Ⅰ类分子。具体可分为4个区：与CD4结合，其他与I类相似。HLA-Ⅰ类和Ⅱ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-II类分子肽结合区α1+α2α1+β1（多态区）封闭槽开放槽（容纳8-12AA）（容纳13-17AA）Ig样区α3+β2mα2+β2组织分布有核C（淋巴C）B、Mφ、DC等APC（细胞膜）除神经C、腺上皮C、活化T滋养层C外血管内皮C、功能识别内源性抗原肽识别外源性抗原肽（辅助受体）CD8-α3CD4-β2限制CTL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(anchorresidue)。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。MHCⅠ/Ⅱ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，将抗原肽锚定在Ⅰ/Ⅱ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MHCI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。（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第四节HLA与医学一、HLA与疾病的关系