1、第四章 主要組織相容性復(fù)合體 及其分子,教學(xué)內(nèi)容,第一節(jié) 主要組織相容性復(fù)合體 第二節(jié) MHC編碼的分子 第三節(jié) HLA與醫(yī)學(xué),教學(xué)目標(biāo) 掌握主要組織相容性復(fù)合體（MHC）的概念與功能 熟悉MHC-I和MHC-II的分布與功能,組織相容性：器官或組織移植時(shí)供者與受者之間相互接受、容納的程度。 移植成功與否是由供者與受者細(xì)胞表面組織抗原和特異性決定的。 組織相容性（移植）抗原 : 位于個(gè)體細(xì)胞表面，代表個(gè)體特異性，能引起移植排斥反應(yīng)的抗原。,第一節(jié) 概 述,組織相容性抗原系統(tǒng),主要組織相容性抗原（MHA）,次要組織相容性抗原,引起強(qiáng)烈而迅速 排斥反應(yīng),引起弱而慢的排 斥反應(yīng),第一節(jié) 概 述,主要

2、組織相容性復(fù)合體（MHC）： 編碼主要組織相容性抗原的基因群。 由其編碼的細(xì)胞表面抗原決定了機(jī)體的組織相容性，并與免疫應(yīng)答反應(yīng)、免疫調(diào)節(jié)有關(guān)。,人類MHA又稱為人類白細(xì)胞抗原（HLA)。 HLA復(fù)合體：編碼人類白細(xì)胞抗原或HLA抗原的基因群。,H-2 抗原：小鼠的MHC抗原,注意 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。,第一節(jié) 主要組織相容性復(fù)合體,人類MHC又稱HLA復(fù)合體，是一組緊密連鎖的 基因群。結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。 在染色體上的定位： 位于人第6號(hào)染色體

3、短臂，全長約為3600kb，共224個(gè)基因座位。 H-2復(fù)合體位于小鼠第17號(hào)染色體。 基因分類：三類,一）MHC-I類基因 集中在遠(yuǎn)離著絲點(diǎn)的 一端，由近-遠(yuǎn)依次為B、C、A 三個(gè)座位，其產(chǎn)物稱MHC-I類抗原（分子）。,一、MHC的基因結(jié)構(gòu),二）MHC-II類基因 位于近著絲點(diǎn)一端， 由近-遠(yuǎn)依次為DP、DQ、DR三個(gè)亞區(qū)，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，其產(chǎn)物稱MHC-II類抗原（分子）。,三）MHC-類基因 位于MHC-I類與II類基因之間，主要包括編碼補(bǔ)體成分（C4、C2、B因子）、抗原加工提呈相關(guān)分子及炎癥相關(guān)分子（腫瘤壞死因子、熱休克蛋白）等免疫分子的基因。,二、MHC的遺傳特征,一）高度多態(tài)性 多

4、態(tài)性：指MHC存在多個(gè)基因座，每個(gè)基因座上存在多個(gè)等位基因。對個(gè)體，染色體上任一基因座位最多只能有兩個(gè)等位基因，它們分別來自父、母雙方的同源染色體。而在隨機(jī)婚配的群體中，同一基因座位可存在多個(gè)等位基因，編碼多種基因產(chǎn)物的現(xiàn)象。 多態(tài)性反映了群體中不同個(gè)體同一基因座位上基因存在的差別。,1、多態(tài)性的產(chǎn)生 主要是多基因座、復(fù)等位基因的存在和基因共顯性表達(dá)的結(jié)果。 （1）多基因座 基因座位 指各個(gè)基因在染色體上所占的位置。 等位基因 位于一對同源染色體上對應(yīng)位置的一對基因。 經(jīng)典的MHC-類基因有A、B、C三個(gè)座位；經(jīng)典MHC-類基因有DP、DQ、 DR三個(gè)亞區(qū)。,1、多態(tài)性的產(chǎn)生 （1）多基因座

5、（2）復(fù)等位基因 在群體中，位于同一基因座的不同基因系列。 MHC的每一基因座位均存在眾多的復(fù)等位基因，是形成MHC基因多態(tài)性的根本原因。 （3）共顯性 一對等位基因均顯性表達(dá)。 HLA復(fù)合體上每一對等位基因均為共顯性基因，均能編碼表達(dá)特異性HLA抗原分子。 共顯性表達(dá)極大地增加了人群中 HLA表達(dá)的多樣性，此為HLA表型 多態(tài)性的重要原因。,多態(tài)性現(xiàn)象,復(fù)等位基因,同源染色體 等位基因,A （6#）,B （6#）,共顯性表達(dá),除了同卵雙生者外，無關(guān)個(gè)體間HLA型別完全相同的可能性極小。,A1,A2,B8,B35,HLA 分子：A1， A2， B8，B35,A,個(gè)體A,B,個(gè)體B,HLA 分子

6、：A2， A10， B40，B16,2、多態(tài)性的意義 （1）賦予種群適應(yīng)多變環(huán)境的能力。 （2）調(diào)控機(jī)體免疫應(yīng)答的能力。（使不同個(gè)體對特定抗原的應(yīng)答能力存在差異） （3）個(gè)體的終身遺傳標(biāo)志。（個(gè)體識(shí)別及親緣鑒定） （4）尋找同種器官移植供體的依據(jù)。 依據(jù)HLA配型結(jié)果篩選適宜供體，是尋找器官移植供體的唯一方法。 在中國人群中，非血緣關(guān)系HLA配型的概率是1/400 1/10，000，在較為罕見的HLA型中，配型的概率只有幾萬甚至幾十萬分之一。,二）單元型遺傳 單元型： HLA基因在一條染色體上的組合 。單元型遺傳：在遺傳過程中，HLA復(fù)合體是以單元型作為一個(gè)完整的遺傳單位由親代傳給子代。 子女

7、的HLA單元型一條來自父親，一條來自母親。 因此，親代與子代之間必有一個(gè)單元型相同，也只能有一個(gè)單元型相同。,二）單元型遺傳 同胞之間HLA單元型的型別存在3種可能：兩個(gè)單元型完全相同的幾率為25%； 兩個(gè)單元型完全不同的幾率為25%； 有一個(gè)單元型相同的幾率為50%。 基因型：由兩個(gè)同源單元型組成，其編碼產(chǎn)物為表型 。,三）連鎖不平衡,指兩個(gè)基因座位上的某些等位基因，同時(shí)出現(xiàn)在一條染色體上的實(shí)際頻率與隨機(jī)出現(xiàn)的頻率之間的差異。 HLA復(fù)合體各等位基因在群體遺傳中都有各自的基因頻率。 基因頻率：群體中某一特定等位基因與該基因座中全部基因總和的比例。 單元型基因并非隨機(jī)組合，而是某些基因總是較多

8、地一起出現(xiàn)，而某些基因又較少在一起出現(xiàn)，表現(xiàn)出連鎖不平衡。,第二節(jié) MHC編碼的分子,由MHC編碼的蛋白分子稱為MHC分子或MHC抗原，在人類也稱為人類白細(xì)胞抗原（HLA）,一、MHC分子的分布 MHC-I類分子：分布于體內(nèi)所有有核細(xì)胞（含血小板、網(wǎng)織紅細(xì)胞）表面。 淋巴細(xì)胞表面I類分子的密度最大，其次是腎、肝及心臟，密度最低的是肌肉和神經(jīng)組織。 成熟的紅細(xì)胞一般不表達(dá)。,一、MHC分子的分布 MHC-II類分子：主要分布于抗原呈遞細(xì)胞（單核-巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、B細(xì)胞）、活化T細(xì)胞表面。 MHC-類分子主要是一些存在于血清及其他體液中的可溶性分子。包括補(bǔ)體成分（如C2、C4、B因子）、腫瘤

9、壞死因子（TNF）、熱休克蛋白（HSP）等。,MHC分子的分布,MHC-I表達(dá)于： 所有有核細(xì)胞 血小板 網(wǎng)織紅細(xì)胞 不表達(dá)于： 神經(jīng)細(xì)胞 成熟的紅細(xì)胞 滋養(yǎng)層細(xì)胞,MHC-II表達(dá)于： 免疫細(xì)胞，包括 B細(xì)胞 巨噬細(xì)胞 樹突狀細(xì)胞 胸腺上皮細(xì)胞 血管內(nèi)皮細(xì)胞 活化的T細(xì)胞,二、 MHC分子的結(jié)構(gòu),二、 MHC分子的結(jié)構(gòu),一、HLA的結(jié)構(gòu) 一）HLA-I類抗原（分子） 由重鏈（）和輕鏈（）組 成的異源二聚體。 鏈由HLA-I類基因區(qū)編碼。 鏈由第15號(hào)染色體的基因編碼，又稱2微球蛋白（ 2 m）。 鏈以非共價(jià)鍵與鏈結(jié)合，對于 HLA-I類抗原上的穩(wěn)定表達(dá)十分 重要。 重鏈（）共形成5個(gè)結(jié)構(gòu)域，

10、即 3個(gè)細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域（1、2、3）1個(gè)跨膜區(qū)和1個(gè)胞內(nèi)區(qū)。,HLA-I類抗原分為4個(gè)功能區(qū)： 1）肽結(jié)合區(qū)：由遠(yuǎn)端的1、2功能區(qū)構(gòu)成，呈槽狀結(jié)構(gòu)，其氨基酸序列的變化大。溝槽內(nèi)可容納8-12個(gè)氨基酸殘基組成的抗原短肽。 2）免疫球蛋白樣區(qū)：由3與2 m共同組成，3與免疫球蛋白恒定區(qū)具有同源性，與T細(xì)胞的CD8分子識(shí)別結(jié)合。 3）跨膜區(qū)：約含25個(gè)氨基酸殘基，組成螺旋穿過脂質(zhì)雙分子層。 4）胞內(nèi)區(qū)：參與細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)傳遞。,（二） HLA-II類抗原（分子）,由、鏈以非共價(jià)鍵構(gòu)成的異二聚體。 鏈由HLA-類基因A座位編碼；鏈由HLA-類基因B座位編碼。 HLA-類抗原的鏈和鏈各自均有4個(gè)結(jié)構(gòu)域，即位

11、于細(xì)胞膜外的2個(gè)功能區(qū)（1，2和1，2）、1個(gè)跨膜區(qū)和1個(gè)胞內(nèi)區(qū)。,HLA-類抗原可分為4個(gè)功能區(qū)： 1）肽結(jié)合區(qū)：由遠(yuǎn)端的1、1功能區(qū)構(gòu)成，呈槽狀結(jié)構(gòu)，其氨基酸序列主變化大。由于兩條鏈的末端是開放的，故溝槽內(nèi)可容納 (13-18個(gè)）的氨基酸殘基組成的抗原肽。 2）免疫球蛋白樣區(qū)：由2、2共同組成，兩者均與免疫球蛋白恒定區(qū)具有同源性，與T細(xì)胞的CD4分子識(shí)別結(jié)合。 3）跨膜區(qū)：兩條鏈借此結(jié)構(gòu)將HLA-類抗原結(jié)合錨定在細(xì)胞膜上。 4）胞內(nèi)區(qū)：參與細(xì)胞內(nèi)、外信號(hào)的傳遞。,三、MHC分子的免疫功能 （一）參與加工呈遞抗原 MHC-I類分子參與對內(nèi)源性抗原的處理與提呈。 內(nèi)源性抗原肽與靶細(xì)胞內(nèi)的MHC

12、-I類分子結(jié)合，形成內(nèi)源性抗原肽- MHC-I分子復(fù)合物，表達(dá)于靶細(xì)胞表面，提呈給CD8+T細(xì)胞。 MHC- II類分子參與外源性抗原的處理與提呈。 外源性抗原與APC內(nèi)MHC- II類分子結(jié)合，形成外源性抗原肽- MHC- II類分子復(fù)合物，表達(dá)于APC表面，提呈給CD4+T細(xì)胞。,1、,合成,進(jìn)入,分泌小泡,抗原肽-MHC類分子復(fù)合物,轉(zhuǎn)運(yùn)體,加工、修飾,抗原肽-MHCI類分子復(fù)合物,分泌小泡,HLA-I類和II類分子在結(jié)構(gòu)、組織分布和功能上各有特點(diǎn)。,（二）參與T細(xì)胞限制性識(shí)別 1、MHC限制性：T細(xì)胞抗原受體（TCR）在識(shí)別抗原肽的同時(shí)，還需識(shí)別抗原肽結(jié)合的同基因型MHC分子的現(xiàn)象。

13、即具有同一MHC表型的免疫細(xì)胞才能有效地相互作用。 CD8+T細(xì)胞在識(shí)別抗原肽同時(shí)，需識(shí)別MHC-I分子，稱為MHC-I類限制性； CD4+T細(xì)胞在識(shí)別抗原肽同時(shí)，需識(shí)別MHC-分子，稱為MHC-類限制性。,（二）參與免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié) 1、MHC分子、抗原肽、TCR 在呈遞細(xì)胞或靶細(xì)胞與T細(xì)胞表面之間形成三元體結(jié)構(gòu)，MHC-I、 II類分子分別識(shí)別并結(jié)合表面的CD8、CD4分子，以穩(wěn)定此三元體結(jié)構(gòu)，使免疫應(yīng)答能夠啟動(dòng)。 2、 MHC限制性：免疫細(xì)胞相互作用時(shí)，只有當(dāng)雙方的MHC分子一致時(shí)，免疫過程才能發(fā)生的現(xiàn)象。 Tc-靶細(xì)胞 Th-B細(xì)胞,2、約束免疫細(xì)胞之間的相互作用MHC限制性,（三）參與

14、T細(xì)胞分化及自身耐受的建立 T細(xì)胞必須在胸腺中經(jīng)過陽性選擇和陰性選擇才能發(fā)育為成熟的T細(xì)胞，MHC分子參與這兩種選擇。 1、陽性選擇：CD4+CD8+雙陽性T細(xì)胞與胸腺上皮細(xì)胞表面MHC-II 或MHC-I類分子結(jié)合，才能繼續(xù)分化為只表達(dá)CD4+或CD8+的單陽性細(xì)胞，此為陽性選擇。 T細(xì)胞通過陽性選擇獲得MHC限制性。,（三）參與T細(xì)胞分化及自身耐受的建立 2、陰性選擇：經(jīng)陽性選擇的T細(xì)胞與APC表面的自身抗原肽-MHC分子復(fù)合物結(jié)合，被激活后發(fā)生凋亡或失能；未與自身抗原肽-MHC分子復(fù)合物結(jié)合的單陽性細(xì)胞才能繼續(xù)發(fā)育為成熟的T細(xì)胞，此為陰性選擇。 T細(xì)胞通過陰性選擇獲得對自身抗原的耐受性。

15、,（四）參與免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié) MHC通過抗原提呈、MHC的限制性、參與T細(xì)胞分化發(fā)育和活化、建立自身耐受等諸多環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)、影響免疫應(yīng)答。,第三節(jié) HLA與醫(yī)學(xué),一、 HLA與器官移植 同種異體器官移植成敗很大程度上取決于供者和受者之間HLA的型別的匹配程度。即組織相容的程度。HLA是誘導(dǎo)移植排斥反應(yīng)的主要抗原。 通常移植物存活率由高到低的順序是： 同卵雙胞胎同胞親屬無血緣關(guān)系個(gè)體,在腎臟移植中，各HLA基因座位配合的重要性依次為HLA-DR、HLA-B、HLA-A。 在骨髓移植中，為了預(yù)防移植物抗宿主病，保證移植的成功，一般選擇HLA完全相同者作為供者。 目前，腎、肝、心臟移植的一年成活率分別達(dá)到

16、90100%、7075%、8090%，5年成活率已達(dá)到8090%、6065%、5060%。 建立擴(kuò)大骨髓庫和臍血庫，可擴(kuò)大在無親緣人群個(gè)體間尋找合適供體的配型范圍，提高適配率。,二、HLA異常表達(dá)和臨床疾病 1、HLA-I類分子異常表達(dá) 許多腫瘤細(xì)胞表面HLA-I類分子表達(dá)減弱或缺失，以致不能有效激活CD8+Tc細(xì)胞，使腫瘤細(xì)胞容易逃避免疫監(jiān)視。,2、HLA- II類分子異常表達(dá) 某些自身免疫病的靶細(xì)胞，可異常表達(dá)HLA- II類分子，將自身抗原提呈給免疫細(xì)胞，從而出現(xiàn)異常的自身免疫應(yīng)答，導(dǎo)致自身免疫病。 如I型糖尿病患者的胰島細(xì)胞有HLA- II類分子異常表達(dá)。,三、HLA與疾病的關(guān)聯(lián) HL

17、A基因是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)與疾病有明確關(guān)系的遺傳系統(tǒng)。已發(fā)現(xiàn)50多種人類疾病與HLA相關(guān)。如強(qiáng)直性脊柱炎患者90以上攜帶HLA-B27基因。而正常人群攜帶者僅約9%。 25%胰島素依賴性糖尿病患者攜帶HLA-DR3/DR4. 分析HLA有助于某些疾病的診斷和發(fā)病機(jī)制的研究。 帶有某種HLA型別不代表一定會(huì)患病。,ankylosing spondylitis (B27),強(qiáng)直性脊柱炎,Dermatitis Herpetiformis: Mouth Mucosa(DR3),四、HLA與法醫(yī)學(xué) 由于HLA復(fù)合體具有高度多態(tài)性，所以在無血緣關(guān)系的人群中，HLA表型完全相同的幾率幾乎為零。 每個(gè)人的HLA基因

18、型和表型出生后即已確立，并伴隨終生。 HLA分型技術(shù)已成為法醫(yī)學(xué)識(shí)別個(gè)體特異性遺傳標(biāo)志的重要手段。 HLA分型可作為親子鑒定和個(gè)體識(shí)別的依據(jù)。,二倍體（diploid）,生物的每一個(gè)細(xì)胞均有兩個(gè)同源染色體組成，分別來自父母雙方。故子女的HLA單倍型也是一個(gè)來自父方，一個(gè)來自母方。這一遺傳特點(diǎn)在器官移植供者的選擇和法醫(yī)的親子鑒定中得到了應(yīng)用。,a d b d c b c a,1 2 3 4,五、HLA與輸血反應(yīng) 非溶血性輸血反應(yīng)：臨床發(fā)現(xiàn)多次接受輸血的患者可發(fā)生發(fā)熱、白細(xì)胞減少、蕁麻疹等。 原因：患者在多次接受輸血后，體內(nèi)產(chǎn)生抗白細(xì)胞和抗血小板HLA的抗體，從而發(fā)生因白細(xì)胞或血小板受到破壞而引起的輸血反應(yīng)。供者血液中含有高效價(jià)的此類抗體，也可引起輸血反應(yīng)。 因此，對多次接受輸血的患者應(yīng)盡量選擇HLA相同的供血者或不含HLA抗體的血液，以免發(fā)生此類輸血反應(yīng)。,1MHCI類分子的