普通免疫學基本定義

器官移植的成??？異體移植排斥反應？免疫應答？主要組織相容性復合物1、MHC的概念。2、比較MHC分子的結構及分布特點3、簡述人類HLA基因結構。4、闡明MHC分子的功能。5、分析HLA的醫(yī)學意義。組織相容性(移植)抗原

[Histocompatibility(transplantation)antigen]

兩個遺傳不同的個體之間進行移植(grafted)時，存在于組織或細胞上的決定排斥反應(rejection)的抗原。主要組織相容性抗原

(majorhistocompartibilityantigen)在排斥反應中是最重要的。

主要組織相容性復合體(Majorhistocompatibilitycomplex,MHC)

表達與脊椎動物有核細胞表面的一類具有高度多態(tài)性、含有多個基因座位、并緊密連鎖的基因群，這些基因表達的蛋白就是主要組織相容性抗原。是存在于脊椎動物某一染色體上編碼主要組織相容性抗原的一組緊密連鎖的基因群，與免疫應答、免疫調節(jié)和移植排斥等有關。如何發(fā)現的？《列子》記載扁鵲為人換心臟治療疾病

戰(zhàn)國時期魯國的公扈和趙國的齊嬰兩人有病，一起去找名醫(yī)扁鵲醫(yī)治。

治好了以后，扁鵲卻對他們兩個人說，“剛剛給你們治好的病是從體外侵入內臟的，用藥物和針石就治愈了。但你們體內還有一種不好治的病。它生而有之，并且和身體一起長。你們想不想讓我給治治呢?”

兩個人說：“希望先聽聽先生對這個病的診斷。”

扁鵲對公扈說：“你的心志剛強而氣血柔弱，表現為計謀雖多，卻缺乏決斷;齊嬰心志柔弱而氣血堅強，他的表現則是缺乏計謀且又過于專斷。如果你們二人的心交換一下，你們都能好了?！?/p>

于是扁鵲就給他們兩個喝了藥酒，讓他們昏迷了三天。而后剖開他們的胸膛，取出他們的心臟，分別植入對方的體內。扁鵲配了一種神奇的藥，喂給他們以后，兩人就醒了，和從前一樣健康。

于是二人告別扁鵲回去了。奇怪得是公扈去了齊嬰的家，見了齊嬰的妻子兒女，可是大家都不認識他。齊嬰卻去了公扈的家，見了公扈的妻子兒女，人家也都不認識他。

兩家人因此打起了官司，很自然就找來了扁鵲。扁鵲就把前前后后的情況跟兩家作了交代，并分析了此事發(fā)生的原因，官司才解決。

16世紀有牙齒移植的記載18世紀開始出現學者做器官移植的動物實驗20世紀初就已經發(fā)現組織不相容現象ListerInstitute(JennerInstitute)foundedin1891

本世紀30年代，Gorer在小鼠移植瘤研究中，鑒定近交系小鼠血型抗原時發(fā)現4組紅細胞抗原，命名為抗原Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。其中抗原Ⅱ只存在于某些品系而不存在于另一些品系小鼠中。

抗原Ⅱ與移植瘤移植排斥反應有關,該抗原稱為H-2抗原。美國緬因州Jackson實驗室,establishedin1929inMaine,USA最聞名的是什么?1948年，G.C.Snell發(fā)明了人工培育同類系小鼠(Cogneicmice)的方法，并用同類系小鼠確定了小鼠MHC基因座在染色體上的位置。同類系小鼠是除MHC不同而其他遺傳背景完全相同的純系小鼠，用于研究MHC各基因及其編碼產物的功能。不久，Gorer來到Jackson實驗室，利用Jackson實驗室提供的近交系小鼠(Inbredmice)確定了H-2基因座在染色體上的位置。Snell意外地發(fā)現，小鼠MHC基因座與H-2抗原的基因座竟然是一樣的。以后，相繼證明H-2抗原在屬于不同近交系的小鼠之間進行皮膚移植排斥中起主要作用，是移植物不相容的主要決定者。編碼H-2抗原的基因定位于小鼠第17對染色體上，并證明是由多基因座組成，故稱此基因群為主要組織相容性基因復合體由此把小鼠的H-2稱為主要組織相容性復合體。

隨后發(fā)現，各種動物特別是哺乳動物都有MHC。1958年，J.Dausset在人白細胞上發(fā)現了與小鼠H-2具有同樣功能的人類的白細胞抗原，并命名人MHC為人白細胞抗原(Humanleucocyteantigen,HLA)。

由于人的MHC首先在白細胞表面被發(fā)現且含量最高，故稱人體MHC為HLA基因或HLA基因復合體；將其編碼產物稱為HLA分子或HLA抗原。Snell，DaussetandBenacerraf獲1980年NobelPrizeMHC是在組織器官移植的研究中發(fā)現的，但是組織器官移植是一種非自然現象，那么，MHC的生理功能究竟是什么呢？MHC基因復合體在適應性免疫應答中起重要作用,是以其產物提呈抗原肽進而激活T淋巴細胞。因而MHC在啟動特異性免疫應答中起重要作用。

MHC遞呈抗原肽激活T細胞的證據，最初來自于B.Benacerraf的研究。1963年，Benacerraf發(fā)現了免疫應答的基因(Immuneresponsegenes,Irgenes)。Ir基因與MHC基因座緊密連鎖，并編碼II類H-2分子的a和b鏈。進一步研究發(fā)現Ir基因參與向輔助性T細胞遞呈抗原，并在輔助性T-B細胞相互作用中發(fā)揮重要的作用。

解析了抗原提呈的機制此外，發(fā)現了MHC對細胞毒性T細胞(cytotoxicTlymphocyte,CTL)的抗原識別功能起限制性作用，稱為MHC自身限制性。那么MHC自身限制性是如何發(fā)現的呢？1996年度諾貝爾生理學醫(yī)學獎“發(fā)現細胞介導的免疫防御特性”

R.M.Zinkernage羅夫·辛克納吉

P.C.Doherty彼得·杜赫提

1974年，兩位博士后研究員R.M.Zinkernagel和P.C.Doherty在澳大利亞國立大學Curtin醫(yī)學院邂逅相遇,趣味相投，決定合作研究T細胞對病毒的特異性。他們發(fā)現腦膜炎病毒感染小鼠后，激活的CTL不能殺傷對未感染或不同病毒感染的小鼠。此外還意外發(fā)現CTL只能殺傷帶有相同H-2單體型的病毒感染細胞，而不能殺死感染同一種病毒感但帶有不同H-2單體型的靶細胞。這是由于H-2基因型控制了T細胞的抗原特異性。

約束免疫細胞相互作用MHC限制性：是指具有相同MHC分子的免疫細胞才能有效地相互作用。免疫細胞間相互作用時，除細胞受體識別相應抗原決定簇外，細胞間還必須識別相應的MHC分子。

抗原提呈的機制是什么?抗原提呈：指轉移至細胞表面的抗原肽與MHC分子結合的復合物被提呈給T淋巴細胞，并與T細胞表面的TCR結合為TCR－抗原肽－MHC三元體，活化T細胞的全過程。在T細胞表面抗原受體(TCR)特異性識別APC提呈的抗原肽過程中，必須同時識別與抗原肽結合成復合物的MHC分子，才能產生T細胞激活的信號；形成MHC-抗原肽-TCR復合物，啟動免疫應答.抗原提呈細胞（APC）：是一類能攝取和處理抗原，并把抗原信息傳遞給淋巴細胞而使淋巴細胞活化的細胞（單核－巨噬細胞、樹突狀細胞、B淋巴細胞等表達MHCII類分子的細胞）。樹突狀細胞:位于潛在微生物的入口處(皮膚、口腔黏膜等處)及其他一些組織和器官充當哨兵的角色).

感知威脅未成熟樹突狀細胞>成熟樹突狀細胞外源性抗原：來源于細胞外的抗原，如被吞噬細胞吞噬的細菌細胞、蛋白質抗原等。需經APC攝取至細胞內才能被加工、處理，并以抗原肽－MHCII類復合物的方式提呈給CD4＋T細胞。抗原肽內源性抗原：細胞內合成的抗原為內源性抗原，如被病毒感染細胞合成的病毒蛋白和腫瘤細胞內合成的蛋白。內源性抗原在細胞內合成后直接被細胞加工、處理并以抗原肽－MHCI類復合物的形式提呈給CD8＋T細胞?？乖娜绾斡涀D4/CD8MHC限制性?CD4XpMHCII類=8CD8XpMHCI類=8抗原提呈細胞如何參與抗原提呈細胞(APC)對外源性或內源性抗原的處理和加工?MHC類分子的抗原呈遞

活化Th細胞CD4＋外源性抗原的處理和加工II恒定鏈巨噬細胞細胞內吞，形成囊泡活化CD4+Th細胞，啟動一系列的免疫應答過程:產生使巨噬細胞(Mф)和B細胞活化的細胞因子，B細胞分化成抗體分泌細胞，產生特異性的抗體，引起一系列的免疫效應。MHC類分子的抗原提呈活化T細胞CD8＋

內源性抗原的處理和加工I

內源性多肽lowmolecularmasspolypeptide

在細胞內合成的抗原，如病毒抗原、腫瘤抗原、自身抗原，在內質網上合成后，在胞質中被多蛋白酶復合體水解成長度8－11肽。LMP-2，LMP-7抗原肽載體膜移動MHC基因編碼低分子多肽Tc與病毒感染的靶細胞間相互作用受MHC-I類抗原約束

Tc與靶細胞通過膜緊密接觸時，Tc細胞內的裂解顆粒在微管組織中心的取向作用下，其細胞毒素顆粒定向釋放至靶細胞，顆粒內最重要的成分是穿孔素。T細胞介導的免疫殺傷機理可以通過穿空素途徑和誘導細胞凋亡途徑。Tc細胞的TCR識別病毒抗原肽-MHC-I類分子,Tc的CD8分子識別I類分子,產生殺靶細胞效應。對帶有相同病毒和不同類型I類抗原分子靶細胞,或I類抗原分子相同,但帶有不同MHC的靶細胞,則Tc細胞均不發(fā)揮殺傷作用。MHC的限制性兩種抗原處理與遞呈途徑的比較抗原的主要來源蛋白處理酶抗原處理細胞MHC抗原肽結合部位MHC分子遞呈對象吞噬的外來或自身抗原，在循環(huán)的膜表面自身抗原溶酶體中的溶酶體酶專業(yè)APC吞噬溶酶體II類CD4+T細胞細胞內合成的自身抗原或微生物抗原胞漿中的蛋白酶體所有的有核細胞粗面內質網I類CD8+T細胞II類MHC分子I類MHC分子遞呈途徑遞呈途徑

在移植排斥反應中起作用HLA是同種異體抗原,在進行同種異基因移植或輸血時,它可在受者體內誘導產生相應的抗體和特異的Tc細胞,從而攻擊移植物細胞而發(fā)生排斥反應。

主要組織相容性抗原的結構MHC結構十分復雜，其多樣性由多基因性和多態(tài)性兩方面構成。多基因性指復合體由多個位置相鄰的基因座位所組成，編碼產物具有相同或相似的功能。那么，MHC的特異性是如何決定的呢?根據結構分:組成MHC的基因傳統(tǒng)上分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類。根據功能分:一經典的MHCⅠ類和Ⅱ類基因，它們的產物具有抗原提呈功能，并顯示極為豐富的多態(tài)性，直接參與T細胞的激活和分化，調控特異性免疫應答。二是免疫功能相關基因，包括傳統(tǒng)的Ⅲ類基因，以及除經典的Ⅰ類和Ⅱ類基因之外的新近確認的多種基因，它們主要參與調控固有免疫應答，不顯示或僅顯示有限的多態(tài)性。MHC分子的基本結構MHC分子的基本結構MHC-IMHC-IIa2a3a1b1b2b2ma1a2肽結合單位Ig樣單位跨膜單位一、I類MHC分子表達于所有有核細胞表面的膜蛋白分子基本結構

α鏈（重鏈）：MHC編碼

鏈（2m微球蛋白）：非MHC編碼，由人第15號染色體、小鼠2染色體編碼α鏈：核心多肽+1（人）or2（小鼠）個N-寡糖基組成。胞外區(qū)

3/4位于膜外介中,分為α1、α2、α3功能區(qū)

α1和α2組成抗原肽結合區(qū)呈溝槽

α3為T細胞CD8分子的識別部位,與鏈以非共價鍵連接

跨膜區(qū)（transmembraneregion）約25個疏水氨基酸殘基，形成α螺旋（α-helix）作用：MHC-I分子錨定在膜上。

胞質區(qū)（胞漿內區(qū)）（cytoplasmicregion）

α鏈-COOH端近30個aa殘基，含許多磷酸化位點，可能與胞內運輸有關。

空間結構僅一種構象，α1、α2區(qū)形成結合槽裂隙25x1.0x1.1(nm),可結合9~10aa。8條反平行的折疊片層（-pleatedsheet），支撐著2個平行的αhelix。

4條片層和1個α螺旋由α1區(qū)aa形成，其余為α2aa。片層組成Ag結合溝槽的底，2個α-helix為壁。a1a2b2Ma3像什么?

裂縫容積小，MHC-I分子不能結合完整的球蛋白。蛋白質抗原需加工成小片段才可！抗原肽與MHC-I分子結合，進而被T細胞受體TCR）識別，結合槽的αhelix與TCR結合。

α3片段含CD8（與細胞毒性T細胞或殺傷性T細胞的TCR的共受體）結合位點，與細胞毒性T細胞或殺傷性T細胞（cytolyticTlymphocyte）的CD8結合。

α3、2m折疊成Ig類似的結構域，I類MHC分子也屬于Ig球蛋白超基因家族。MHCII類分子2條非共價結合的多肽鏈，整體結構上相似。

α鏈略重于鏈，α鏈糖基化程度>鏈，鏈2/3于胞外

α、鏈由不同基因編碼多肽結合區(qū)

α、鏈胞外部分成2個約90aa殘基(α1,α2;1,2)。

α1,1

共同構成多肽結合區(qū)，其折疊結構同I類分子免疫球蛋白類似區(qū)

α2,2構成，有T細胞表面CD4(TCR的共受體，輔助性T細胞（Th）特征性表面標記分子）結合位點，也有木瓜蛋白酶水解位點跨膜區(qū)和胞質區(qū)基本同MHC-I分子

COOHCOOHa1a2b1b2NH2NH2由于末端是開放的,結合槽故可容納較長的多肽(12~20個aa),該槽與多肽結合的特點基本與I類抗原相似IIMHC分子的組織分布人HLA-I

與HLA-II

分子的組成與結構HLA-IHLA-2肽鏈A(重鏈）b2mab分子量（kDa

）4411.531-3426-29分子式a/b2m（a/b）2胞外區(qū)結構域a1、a2、a3b2ma1、a2b1、b2肽結合單位a1/a2a1/b1CD4/CD8結合部位a3b2HLA編碼基因座A、B、CDRA、DPA、DQADRB、DPB、DQB組織分布所有有核細胞巨噬細胞、樹突細胞、胸腺上皮細胞、B細胞和活化T細胞特異免疫應答細胞—T細胞（Tlymphocyte）T細胞的表面分子及其作用:CD(clusterofdifferentiation)抗原:

血細胞在分化成熟為不同譜系、分化的不同階段以及活化過程中,出現或消失的細胞表面標記分子。來自不同實驗室的單克隆抗體識別的同一分化抗原稱CD.

根據CD分子不同：

1.CD4+T細胞：主要是Th細胞，識別抗原受自身MHCII類分子的限制2.CD8+T細胞主要是Tc細胞和Ts細胞，識別抗原受自身MHCI類分子的限制1.T細胞抗原受體(TCR)/CD3復合物

TCRabTCRγδ:(1)T細胞特有的表面標志（2）TCR特異性識別MHC分子提呈的抗原肽（MHC-抗原肽復合物）（3）TCR的特異性取決于V區(qū)；V區(qū)（Vα、Vβ）又各有三個高變區(qū)CDR1、CDR2、CDR3，其中以CDR3變異最大，直接決定了TCR的抗原結合特異性。在TCR識別MHC-抗原肽復合體時，CDR1，CDR2識別和結合MHC分子抗原結合槽的側壁，而CDR3直接與抗原肽相結合。abTCRCD8抗原肽HLA-ICD4abTCR

抗原肽HLA-IITCRCo-receptor---CD4和CD8抗原遞呈細胞細胞毒T細胞（殺傷性T細胞，CTL，Ts）3212mb112b2輔助性T細胞（Th）MHC分子識別MHC分子：抗原肽的“受體”，作用：胞內捕捉相應抗原肽，以肽和MHC分子復合物形式轉送到細胞表面，供TCR識別。這種識別和結合：

Ⅱ類分子：細胞內的溶酶體樣結構

Ⅰ類分子：內質網腔深入研究：一類MHC分子可識別一群帶有特定共同基序的肽段

三、肽與MHC分子結合的結構基礎MHC以其產物結合并提呈抗原肽供T細胞受體TCR識別，Ⅰ類分子凹槽兩端封閉，接納肽長度為8～10個aa殘基；

Ⅱ類分子凹槽兩端開放，進入槽內的肽長度變化較大，13～17個aa殘基甚至更多結合特征：

1）一種可飽和、低親和力的相互作用（解離常數Kd=10-6M）親和力較Ag-Ab低得多(Kd=10-7~10-11M）

2）結合慢（15~30min），解離更慢

3）不同肽可在不同時間結合相同的MHC分子

4）MHCI、II類分子結合的肽有實質性的差異

MHCI（內源性多肽），MHCII（外源性多肽）Thea1anda2domainsasviewedfromtop,showingthepeptide-bindingcleftconsistingofabaseofantiparallelbstrandsandsidesofhelices.ThiscleftinClassImoleculescanaccommodatepeptidescontaining8-10residues.Peptide-bindingcleftBoundpeptideNH3＋－R－G－Y－V－Y－Q－Q－L－COO－NH3＋－S－I－I－N－F－E－K－L－COO－NH3＋－A－P－G－N－Y－P－A－L－COO－MHC－IaNH3＋－T－Y－Q－R－T－R－A－L－V－COO－NH3＋－S－Y－F－P－E－I－T－H－I－COO－NH3＋－K－Y－Q－A－V－T－T－T－L－COO－MHC－Ib1、組成共同性基序的“x”氨基酸，其順序和結構可變；2、同一MHC分子（特別是Ⅱ類分子）所要求的與抗原肽段上相互作用的aa(錨定殘基)往往不止一種氨基酸，結果是,“符合”某特定共同基序的肽鏈數量可以相當地多；3、不同MHC分子接納的抗原肽，可擁有相似的共同基序。表現在人類HLA基因結構（一）定位第6號染色體短臂（6p21,3）（二）分成三類基因區(qū)

1.Ⅰ類基因經典：A、B、C位點非典型：E、F、G位點等

2.Ⅱ類基因經典：DP、DQ、DR位點非典型：DN、DM、DO位點等

3.Ⅲ類基因C4、C2、B因子、TNF、HSP70等

多態(tài)性的基本概念多態(tài)性(polymorphism)指一個基因座位上存在多個等位基因(allele)。對某一個基因座位，一個個體最多只能有兩個等位基因，分別出現在來自父母方的同源染色體上。因而MHC的多態(tài)性是一個群體概念，指群體中不同個體在等位基因擁有狀態(tài)上存在差別。多態(tài)性和前面提到的多基因現象，是從不同水平對MHC的多樣性進行描述：多基因性著重于同一個個體中MHC基因座位的變化；而多態(tài)性指群體中各座位等位基因的變化。呈現多態(tài)性的HLA基因座位及已獲正式命名的等位基因數（2002年7月）經典I類基因經典II類基因免疫功能相關基因

ABCDRADRB1DRB3DQA1DQB1DPA1DPB1EGMICATAP基因數250490119331538225320996155410其它*合計621556*包括DRB4～DRB7，以及DOA/DOB、DMA/DMB等

HLA在醫(yī)學上的意義1.器官移植配型

同種異體器官移植時，供體和受體之間HLA不同，則會產生排斥反應。因而要在人群中通過HLA配型來選擇供體。同卵雙生的同胞，在家庭內選擇，兩者會有一個單元型相同，排斥反應較無親緣關系的供體弱。移植排斥反應及機制

移植排斥反應過程很復雜，既有細胞介導的又有的抗體介導的免疫反應參與作用。

引起移植排斥反應的抗原稱為移植抗原或組織相容性抗原。同一種屬不同個體間，凡是由等位基因差異而形成的多態(tài)性產物，即為同種異型抗原，均有可能作為組織相容性抗原而介導排斥反應。目前已知，哺乳動物體內有40多個基因座位編碼組織相容性抗原。

主要組織相容性抗原

能引起強烈排斥反應的移植抗原稱為主要組織相容性抗原(MHC抗原)，在人類最重要者為HLA抗原。