醫(yī)學(xué)免疫學(xué)第八章講義

醫(yī)學(xué)免疫學(xué)第八章講義第一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五1.組織相容性抗原（histocompatibilityantigen）：導(dǎo)致移植排斥反應(yīng)的抗原，稱～。即移植抗原。引起移植排斥反應(yīng)，代表個(gè)體特異性的同種抗原。2.主要組織相容性抗原：majorhistocompati-bilityantigen，其中凡能引起強(qiáng)烈的排斥反應(yīng)的抗原，稱～，是由多個(gè)系列組成的復(fù)雜抗原系統(tǒng)（MHS，majorhistocompatibilityantigensystem）。3.次要組織相容性抗原：引起較弱的排斥反應(yīng)的抗原，稱～。概念第二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五是編碼移植抗原（MHS或MHC抗原），控制調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答、免疫識(shí)別和支配免疫細(xì)胞各亞群的協(xié)同作用的一個(gè)基因復(fù)合體。目前已知MHC是由常染色體上功能、結(jié)構(gòu)相異的三類基因組成，緊密連鎖并作為一個(gè)遺傳單位從親代遺傳給后代。Ⅰ、Ⅱ類基因編碼的抗原分布于不同的細(xì)胞表面，作為細(xì)胞間的免疫識(shí)別標(biāo)記并調(diào)節(jié)細(xì)胞間的相互作用。Ⅲ類基因編碼血清中的某些蛋白成分（如補(bǔ)體等）。小鼠的主要組織相容性復(fù)合體稱為H-2復(fù)合體。人的主要組織相容性復(fù)合體則稱為人類白細(xì)胞抗原復(fù)合體（humanleucocyteantigen，HLA）。主要組織相容性復(fù)合體（MHC，majorhistocompatibilitycomplex）第三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五一.小鼠H-2復(fù)合體二.人類HLA復(fù)合體MHC的基因構(gòu)成第四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)MHC的基因構(gòu)成MHC通常代表基因，而MHC分子或主要組織相容性抗原是基因編碼產(chǎn)物。但專指某一動(dòng)物時(shí)，MHC可同時(shí)代表基因和抗原，如小鼠MHC又稱為H-2，既可代表鼠的MHC，也可指其編碼分子。一.小鼠H-2復(fù)合體小鼠的MHC定位于第17號(hào)染色體，稱為H-2復(fù)合體，是一組緊密連鎖的基因群，包括K、I、S、D/L等基因。根據(jù)各基因編碼分子的不同特性又將其分成三類基因組：1.Ⅰ類基因位點(diǎn)：K、D、L位點(diǎn)，編碼單一肽鏈構(gòu)成的Ⅰ類分子。第五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五2.Ⅱ類基因位點(diǎn)：即I區(qū)位點(diǎn)，可分為I-A、I-E亞區(qū)，編碼Aα/Aβ異源二聚體和Eα/Eβ異源二聚體構(gòu)成的Ⅱ類分子。近年發(fā)現(xiàn)的免疫應(yīng)答基因(immuneresponsegene，Ir)也位于Ⅰ區(qū)，Ir基因編碼產(chǎn)物稱I區(qū)相關(guān)抗原（Iregionassociatedantigen，Ia抗原）。3.III類基因位點(diǎn)：I區(qū)與D區(qū)之間為S區(qū)，屬III類基因位點(diǎn)所在部位，編碼補(bǔ)體C4、C2、B因子及腫瘤壞死因子（TNFα、TNFβ）等。第二節(jié)MHC的基因構(gòu)成第六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五著絲點(diǎn)Ⅰ類位點(diǎn)K2KⅠ類位點(diǎn)DLⅡ類位點(diǎn)I-AI-ESⅢ類位點(diǎn)圖1小鼠MHC（H-2）基因結(jié)構(gòu)示意圖補(bǔ)體細(xì)胞因子第七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二.人類HLA復(fù)合體人類MHC稱作HLA復(fù)合體，定位于第6號(hào)染色體短臂（6p21,3），大小約為4分摩（centimorgan，cm）/3600kb，其長(zhǎng)度約占人類基因組的1/3000。依據(jù)其編碼分子的不同特性而分成三類基因區(qū)。1.Ⅰ類基因：位于HLA基因復(fù)合體遠(yuǎn)離著絲點(diǎn)的一端，包括經(jīng)典的HLA-B、C、A基因位點(diǎn)和新近發(fā)現(xiàn)的非典型HLAⅠ類基因(non-classicalHLAclassⅠ)HLA-E、F、G位點(diǎn)等。2.Ⅱ類基因：位于HLA基因復(fù)合體近著絲點(diǎn)的一端，主要包括經(jīng)典的HLA-DP、DQ、DR以及非典型HLAⅡ類基因HLA-DN位點(diǎn)等。第八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五3.Ⅲ類基因：位于HLA基因復(fù)合體的中部，主要包括免疫相關(guān)基因。編碼補(bǔ)體C4、C2、B因子、腫瘤壞死因子（TNF、TNF）、熱休克蛋白(heatshockprotein70、HSP70)以及免疫非相關(guān)基因——類固醇21羥化酶基因等。第九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五著絲點(diǎn)

Ⅲ類位點(diǎn)DP～DRⅠ類位點(diǎn)BCⅡ類位點(diǎn)圖2人類MHC（HLA）基因結(jié)構(gòu)示意圖補(bǔ)體細(xì)胞因子A第十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)HLA分子結(jié)構(gòu)與功能一.HLAⅠ類分子的分布、結(jié)構(gòu)和功能HLAⅠ類分子是由經(jīng)典HLAⅠ類基因（HLA-A、B、C）編碼的分子產(chǎn)物，也稱Ⅰ類抗原，廣泛分布于體內(nèi)各種有核細(xì)胞膜表面，以及血小板和網(wǎng)織紅細(xì)胞，成熟紅細(xì)胞一般不表達(dá)Ⅰ類分子。不同的組織細(xì)胞表達(dá)Ⅰ類分子的情況不同，其中淋巴細(xì)胞表面表達(dá)的Ⅰ類抗原密度最大，其次是腎、肝臟及心臟，神經(jīng)組織和成熟的滋養(yǎng)細(xì)胞很少表達(dá)Ⅰ類分子。Ⅰ類分子除以膜結(jié)合形式存在以外，也以可溶形式出現(xiàn)在血清、初乳和尿液等體液內(nèi)。第十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五HLAⅠ類分子是由二條多肽鏈以非共價(jià)鍵連接的糖蛋白。一條重鏈稱鏈，分子量44kDa；另一條輕鏈?zhǔn)欠肿恿?2kDa的2-微球蛋白（2m）。2m并非HLA基因編碼產(chǎn)物，人類2m是由15號(hào)染色體基因編碼的產(chǎn)物，2m無同種異型抗原決定簇，僅有種屬特異性。2m與免疫球蛋白恒定區(qū)具有高度同源性，屬免疫球蛋白超家族成員，其作用在于穩(wěn)定HLAⅠ類分子結(jié)構(gòu)和表達(dá)。結(jié)構(gòu)第十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五HLAⅠ類分子鏈由340個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，分胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)三部分，具有高度多態(tài)性。胞外區(qū)根據(jù)分子內(nèi)S-S結(jié)合位置，形成三個(gè)各約90個(gè)氨基酸殘基組成的功能區(qū)(domain)，從氨基末端開始稱為1、2與3。1和2區(qū)決定了鏈多態(tài)性，共同構(gòu)成抗原結(jié)合部位。1和2各從其N端開始均先經(jīng)4次折疊，然后形成一條螺旋。這二條螺旋構(gòu)成Ⅰ類分子抗原結(jié)合槽的兩個(gè)側(cè)面，8條折疊肽段構(gòu)成抗原結(jié)合部位的底面，Ⅰ類分子抗原結(jié)合槽可容納8～10個(gè)氨基酸長(zhǎng)度的抗原肽片段。第十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五圖3人類HLAⅠ類分子化學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖α鏈第十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五圖4人類HLAⅠ類分子立體結(jié)構(gòu)示意圖第十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五功能HLAⅠ類分子的生物學(xué)功能主要包括：①誘導(dǎo)同種移植排斥反應(yīng)（詳見移植免疫）②作為殺傷性CD8+T（Tc）細(xì)胞的識(shí)別標(biāo)志之一，參與內(nèi)源性抗原的呈遞（參見免疫應(yīng)答），誘導(dǎo)對(duì)病毒感染細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的殺傷和溶解。近年來新發(fā)現(xiàn)兩種蛋白參與MHCⅠ類分子對(duì)細(xì)胞內(nèi)抗原的提呈，即巨大多功能蛋白酶體（或稱低相對(duì)分子量多肽LMP)和抗原肽轉(zhuǎn)運(yùn)物(TAP)。第十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五這兩種蛋白的編碼基因均位于MHCⅡ類基因區(qū)。LMP存在于胞漿中，由許多低分子蛋白聚合而成，具有蛋白水解酶的性質(zhì)，能參與各種蛋白質(zhì)的降解。LMP分子團(tuán)中有多個(gè)催化位點(diǎn)，可使同一基質(zhì)蛋白同步產(chǎn)生多種適合MHCⅠ類分子結(jié)合的肽段。TAP是存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的異源性二聚體，其功能是將胞漿中LMP加工過的抗原片段轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，并在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中組裝免疫原性多肽—MHCⅠ類分子復(fù)合體。LMP及TAP均具多態(tài)性，在不同個(gè)體中LMP蛋白結(jié)合催化水解蛋白的部位不同，產(chǎn)生的肽段及抗原決定簇亦不同。因此，不同個(gè)體的MHCⅠ類分子對(duì)同一抗原提呈的抗原片段可不同，從而使不同機(jī)體對(duì)同一抗原的免疫應(yīng)答可表現(xiàn)出個(gè)體差異，或產(chǎn)生免疫應(yīng)答，或產(chǎn)生免疫耐受，或有自身免疫傾向，或表現(xiàn)出MHC相關(guān)疾病。第十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二.HLAⅡ類分子的分布、結(jié)構(gòu)和功能HLAⅡ類分子是由經(jīng)典HLAⅡ類基因HLA-DR、DQ、DP位點(diǎn)編碼的分子產(chǎn)物，也稱Ⅱ類抗原。主要表達(dá)在某些免疫細(xì)胞表面，如B細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、激活的T細(xì)胞，在精子和血管內(nèi)皮細(xì)胞表面也有一定水平的表達(dá)。第十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五結(jié)構(gòu)HLAⅡ類分子是兩條非共價(jià)鍵連接的異源多肽鏈即鏈與鏈組成的糖蛋白。鏈分子量約25～34kDa，鏈分子量約24～29kDa。Ⅱ類分子二條鏈的細(xì)胞膜外側(cè)部分含有二個(gè)功能區(qū)即1、2和1、2。1和1共同決定了Ⅱ類分子的多態(tài)性，構(gòu)成抗原肽結(jié)合部位。Ⅱ類分子抗原結(jié)合槽不像Ⅰ類分子抗原結(jié)合槽的兩端有封閉氨基酸殘基，這種非封閉式結(jié)構(gòu)使得Ⅱ類分子可結(jié)合較長(zhǎng)的抗原肽段，約為14～15個(gè)氨基酸。Ⅱ類分子的1因其更具多態(tài)性，所以在抗原提呈中更為重要。第十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五圖5人類HLAⅡ類分子化學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖α鏈β鏈胞外區(qū)跨膜區(qū)胞漿區(qū)第二十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五圖6人類HLAⅡ類分子立體結(jié)構(gòu)示意圖第二十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五功能HLAⅡ類分子的功能主要包括：①誘導(dǎo)同種移植排斥反應(yīng)，包括宿主抗移植物與移植物抗宿主反應(yīng)（詳見移植免疫）。②作為輔助性CD4+T細(xì)胞（Th細(xì)胞）的識(shí)別標(biāo)志之一，參與外源性抗原的遞呈（參見免疫應(yīng)答），但在一定條件下也能提呈某些內(nèi)源性抗原。③參與免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)。第二十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五表1HLAⅠ、Ⅱ類分子的特性比較第二十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三.非經(jīng)典HLA分子非經(jīng)典HLAⅠ類抗原又稱HLAⅠb，主要有HLA-E、HLA-F以及HLA-G等抗原分子組成。HLA-G是非經(jīng)典HLAⅠ類抗原中最先證實(shí)存在于細(xì)胞膜表面的蛋白分子，HLA-G的分子結(jié)構(gòu)與經(jīng)典HLA類似，但分子量小于HLA-A、B、C，約37-39kD，等電點(diǎn)4.5-5.5，其中37kD的同種型不表達(dá)在細(xì)胞膜表面，只以可溶性形式存在。HLA-G與典型MHCⅠ類分子不同：①缺乏多態(tài)性，至今只發(fā)現(xiàn)4種基因型，以兩種表達(dá)形式：膜結(jié)合形式和溶解形式存在。②HLA-G表達(dá)具有組織特異性，主要存在于HLA-A、B、C等典型基因不存在的滋養(yǎng)層細(xì)胞上。第二十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五四.HLA分子的表達(dá)的特點(diǎn)①作為組織細(xì)胞表面標(biāo)志，存在于不同分化、成熟階段的免疫細(xì)胞表面。HLAⅡ類分子僅存在于激活的T細(xì)胞表面，而處于靜止期的T細(xì)胞表面不表達(dá)HLA-Ⅱ類分子。②某些疾病，如傳染性疾病、免疫性疾病以及腫瘤等均可影響細(xì)胞表達(dá)HLA分子。在AIDS患者的單核細(xì)胞表面HLA-Ⅱ類分子表達(dá)明顯減少，某些腫瘤細(xì)胞表面HLA-Ⅰ類分子表達(dá)缺失或減少也較常見。③受生物活性物質(zhì)的誘導(dǎo)。如細(xì)胞因子TNF和INF等均可增強(qiáng)HLA-Ⅰ類分子表達(dá)，而INF-、IL-6以及GM-CSF等具有誘導(dǎo)HLA-Ⅱ類分子表達(dá)能力。第二十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)HLA多態(tài)性的遺傳基礎(chǔ)HLA是人類最豐富的多態(tài)性基因系統(tǒng)。多態(tài)性（polymorphism）：是指群體中不同個(gè)體HLA基因型（表型）存在差別。在隨機(jī)婚配的群體中，存在兩種以上的等位基因，在群體中可以編碼多種抗原分子，因此群體中不同個(gè)體在等位基因擁有狀態(tài)上存在差別。群體中HLA表型具多樣性，在人群中HLA表型可達(dá)到107數(shù)量級(jí)。在無關(guān)人群中，HLA表現(xiàn)型完全相同的可能性極小。HLA分子的多態(tài)性由其編碼基因的遺傳特點(diǎn)所決定。第二十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五1.等位基因（allele）：位于同源染色體上對(duì)應(yīng)位置的一對(duì)基因，稱等位基因。2.復(fù)等位基因：在群體中，位于同一位點(diǎn)的基因系列，稱復(fù)等位基因。各編碼產(chǎn)物名稱首位字母為抗原編碼基因位點(diǎn)。HLA等位基因總數(shù)已達(dá)554個(gè)（1996年）。一.復(fù)等位基因第二十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五DPW68～DQ916～DR53137～CW1040～B77148～A7471DPW5DQ4DR3CW4B8A3DPW3DPW4DQ3DR2CW3B703A210DPW2DQ2DR103CW2B7A2DPW1DQ1DR1CW1B5A1DPDQDRCBA表2人類HLAⅠ、Ⅱ類基因位點(diǎn)第二十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二.共顯性表達(dá)共顯性遺傳是決定HLA分子多態(tài)性的一個(gè)重要的遺傳基礎(chǔ)，即每一對(duì)等位基因位點(diǎn)的兩個(gè)基因同是顯性，其各自編碼的特異性抗原分子可同時(shí)表達(dá)于細(xì)胞膜表面，稱為共顯性遺傳。

HLA復(fù)合體中每一個(gè)等位基因均為共顯性。第二十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五單元型（haplotype）：即單倍型，連鎖在一條染色體上的HLA各位點(diǎn)的基因組合，稱～。即HLA基因在一條染色體上的組合。分別來源于親代父和母的兩個(gè)同源單元型構(gòu)成一個(gè)HLA基因型(genotype)，其編碼產(chǎn)物稱表現(xiàn)型（phenotype）。三.單元型遺傳第三十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五圖7HLA的表型、基因型與單體型第三十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五圖8HLA單體型遺傳示意圖abcd第三十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五四.連鎖不平衡連鎖不平衡（linkagedisequilibrium）：在群體中，某些等位基因組合呈現(xiàn)比期望值高得多或低得多的頻率，稱～。即某兩個(gè)或兩個(gè)以上的等位基因同時(shí)在一條染色體上出現(xiàn)的幾率高于隨機(jī)出現(xiàn)的頻率。我國(guó)較常見的HLA基因連鎖不平衡的單元型，華北漢族群體為B17-CW2、B46-CW1、A32-CW2等第三十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第五節(jié)HLA分型HLA分型是研究HLA基因及其編碼產(chǎn)物的分布、功能及其生物學(xué)、醫(yī)學(xué)意義的必要手段。主要包括經(jīng)典的血清學(xué)方法、細(xì)胞學(xué)方法及近年發(fā)展較為迅速的分子生物學(xué)方法。第三十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第六節(jié)HLA在醫(yī)學(xué)上的意義一、器官移植二、免疫應(yīng)答1.抗原提呈與MHC的限制性無論外源還是內(nèi)源性抗原都需經(jīng)細(xì)胞加工處理后形成抗原肽段，再與HLAⅠ、Ⅱ類分子結(jié)合，HLA-抗原肽段復(fù)合物共同表達(dá)于細(xì)胞膜表面，才能被CD8+T細(xì)胞或CD4+T細(xì)胞所識(shí)別。特定T細(xì)胞識(shí)別特定類別的自身MHC分子而發(fā)揮免疫學(xué)效應(yīng)的現(xiàn)象稱為MHC限制性或稱限制性識(shí)別。第三十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五2.決定免疫應(yīng)答能力針對(duì)各種自然抗原的免疫應(yīng)答能力與