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第六章免疫細胞膜分子 第一部分主要組織相容性抗原 組織相容性抗原 在不同種屬或同種不同的動物個體間進行正常組織或腫瘤移植會出現(xiàn)排斥 排斥反應本質(zhì)上是一種免疫反應 它是由細胞表面的同種異型抗原誘導 這種代表個體特異性的同種抗原稱為組織相容性抗原 histocompatibilityantigen 或移植抗原 transplantationantigen 主要組織相容性復合體 機體內(nèi)與排斥反應有關(guān)的抗原系統(tǒng)多達20種以上 其中能引起強而迅速排斥反應者稱為主要組織相容抗原 其編碼基因是一組緊密連鎖的基因群 稱為主要組織相容性復合體 majorhistocompatibilitycomplex MHC 控制機體免疫應答能力與調(diào)節(jié)功能的基因 immuneresponsegene Irgene 也存在于MHC內(nèi) 因此MHC不僅與移植排斥反應有關(guān) 也參與免疫應答的誘導與調(diào)節(jié) 主要組織相容抗原 小鼠的主要組織相容抗原稱為 H 2系統(tǒng) histocompatibilityantigen 2 H 2 人的則稱為人白細胞抗原系統(tǒng) humanleucocyteantigen HLA 第一節(jié)MHC基因結(jié)構(gòu) 一 小鼠H 2基因復合體 H 2 histocompatibilityantigen 2 H 2 的基因定位于小鼠第17對染色體上 并證明是由4個遺傳區(qū)域 region 組成 即K區(qū) I區(qū) S區(qū) D區(qū) 其中I區(qū)又可分為二個亞區(qū) I A和I B 每個區(qū)或亞區(qū)內(nèi)至少包括一個基因座 K區(qū)基因稱為H 2K座 D區(qū)分為H 2D座和H 2L座 H 2基因復合體 I A亞區(qū)有A 和A 二個座 I B亞區(qū)含B 和B 二個座 S區(qū)含有6個座 K和D區(qū)基因可編碼H 2抗原系I區(qū)基因編碼I區(qū)相關(guān)抗原或Ia抗原 I regionassociatedantigen Ia S區(qū)基因可分別編碼補體成分 C4和B因子等 性限制蛋白 sex limitedprotein Slp 以及TNF 二 H 2復合體的功能 1981年Klein按其功能將MHC基因座分為4類 I類基因 I類分子 即K D和L分子 H 2K H 2D基因 在不同的品系中K和D分子可能具有不同的抗原特異性稱之為特有抗原 privateantigen 在K和D分子之間也存在一些共同的抗原特異性稱之為共有抗原 publicantigen II類基因 免疫應答基因 即Ia基因I regionassociatedantigen III類基因 系指H 2S區(qū)基因 包括血清因子 補體分子及TNF等 VI類基因位于D座右側(cè) 尚不十分明白 二 人類HLA基因復合體 HLA復合體位于人第6號染色體的短臂上 共有數(shù)十個座 按其產(chǎn)物的結(jié)構(gòu) 表達方式 組織分布與功能可將這些基因座分為三類 HLA基因復合體 HLA I類基因 HLA A HLA B HLA C 經(jīng)典的I類基因HLA II類基因 II類基因一般指DR DP DQ 其中某些基因的產(chǎn)物與內(nèi)源性抗原的處理與呈遞有關(guān) HLA III類基因 編碼相應的補體成分 乙羥化酶基因 腫瘤壞死因子 熱休克蛋白等 三 人白細胞抗原復合體的遺傳特點 1 單倍型遺傳2 高度的多態(tài)性3 邊鎖不平衡性 單倍型遺傳 HLA復合體是緊密連鎖的 連鎖在一條染色體上的等位基因稱為一個單倍型 haplotype 而其表達的抗原產(chǎn)物為表現(xiàn)型 phenotype 又可簡稱為表型 每一基因都是顯性基因 都編碼相應抗原 因此 子代個體的細胞表面有兩個單倍型表達的抗原 當親代的遺傳信息傳給子代的時候 HLA單倍型作為一個單位遺傳下去 子女的HLA染色體中 其中一個單倍型與父親相同 另一個與母親相同 單倍型遺傳 高度的多態(tài)性 多態(tài)性 Ploymorphism 是指處于隨機婚配的群體中 同一基因座位可存在兩種以上的基因產(chǎn)物 有些可多達幾十種 即存在兩種或兩種以上的基因型 根據(jù)目前已知的各座位上等位基因總數(shù) 7個座位共有148個 來估算單倍型可以在群體中表達高于3 8 108個 個體表現(xiàn)型和基因型則更多 遠遠超過全世界總?cè)丝跀?shù) 很難找到一個單倍型完全相同的人 HLA的高度多態(tài)不僅對維持種群的生存具有重要的生物學意義 同時也對器官移植帶來很大困難 邊鎖不平衡性 HLA復合體上各復等位基因都有各自的基因頻率 四 HLA分布 結(jié)構(gòu)和功能 I類抗原 I類抗原是由HLA A B C座位上的基因編碼的抗原 I類抗原是一種膜糖蛋白 存在于所有核細胞的膜上 以淋巴細胞上的密度最多 也分布于血清 尿液 初乳等體液中 分布十分廣泛 II類抗原 II類抗原是由HLA D區(qū) DR DQ DP 座位所編碼的抗原 II類抗原是由兩條糖基化的跨膜多肽鏈構(gòu)成 主要表達在某些細胞表面 如B細胞 巨噬細胞和其他抗原細胞 不如I類抗原分布廣泛 II類抗原與免疫應答及免疫調(diào)節(jié)有關(guān) II類抗原的存在是T細胞活化的必需信號 III類抗原 補體系統(tǒng)中的一些成分 如 C2 C4 B因子等由III類基因編碼 它們均分于血清中 五 HLA抗原的表達與調(diào)控 在各種類型細胞表面HLA分子表達與否以及表達的密度 可以受不同的因素調(diào)節(jié) 一般認為 調(diào)控HLA分子表達的主要環(huán)節(jié)是轉(zhuǎn)錄速率 可能影響HLA表達的因素有 組織細胞分化階段 成熟的不同階段 其表達可有改變 某些疾病狀態(tài) 傳染性疾病 免疫性疾病 造血系統(tǒng)疾病及腫瘤 生物活性物質(zhì) 如某些細胞因子 IFN TNF等可增強不同類型細胞HLA I類抗原表達 六 MHC分子功能 MHC分子作為代表個體特異性的主要組織抗原 在排斥反應中起重要作用 主要組織抗原的作用 參與對抗原處理 外源性抗原在APC內(nèi)被降解成免疫原性多肽 并與MHC II類分子結(jié)合成穩(wěn)定的復合物 從而保證了多肽不被進一步降解為氨基酸 約束免疫細胞間的相互作用 具有同一MHC類型的免疫細胞才能有效地相互作用 又稱為MHC限制性 MHCrestriction 主要組織抗原的作用 參與對免疫應答的遺傳控制機體對某種抗原物質(zhì)是否產(chǎn)生應答以及應答的強弱是受遺傳控制的 控制免疫應答的基因稱為Ir基因 一般認為位于HLA II類基因區(qū)內(nèi) 誘導自身或同種淋巴細胞反應 參與T細胞分化過程 第二節(jié)HLA的醫(yī)學意義 一 HLA與疾病相關(guān)性 不同個體對疾病易感性的差異在很大程度上是由遺傳因素所決定的 在群體調(diào)查中比較患者與正常人某些特定等位基因及其產(chǎn)物的頻率 這是研究遺傳決定的對疾病易感性的主要方法 疾病與特定的HLA型呈非隨機分布關(guān)聯(lián) 60年代末發(fā)現(xiàn)了某些疾病與特定的HLA型呈非隨機分布 其中91 以上的北美白人強直性脊柱炎患者帶有HLA B27抗原 這種二個遺傳學性狀在群體中同時出現(xiàn)呈非隨機分布 稱為關(guān)聯(lián) association 危險性指數(shù) 特定疾病與某種HLA型別的相關(guān)性可通過相對危險性 relativerisk RR 來評估 其公式為 P C RR P C P 為具有某種抗原的病人數(shù) C 為不帶此抗原的對照組人數(shù) P 為不帶此抗原的病人數(shù) C 為具有此抗原的對照組人數(shù) 疾病與某種HLA型別的相關(guān)性 二 HLA表達異常與疾病的關(guān)系 HLA I類抗原表達異常在小鼠及許多人類腫瘤或腫瘤衍生的細胞株均已發(fā)現(xiàn)MHC I類抗原表達缺失或密度降低 HLA II類抗原表達異常器官特異性自身免疫疾病的靶細胞可異常表達HLA II類抗原 如 I型糖尿病患者的胰島 細胞 原發(fā)性膽管肝硬化患者的膽管上皮細胞 三 HLA與排斥反應 移植物存活率很大程度上取決于供者和受者之間HLA型別相合的程度 四 HLA與法醫(yī) 由于HLA復合體的高度多態(tài)性 在無關(guān)個體間HLA表型全相同的機率極低 故HLA復合體被看作是伴隨個體終生的特異性遺傳標記 被應用在法醫(yī)上的個體識別和鑒定親子關(guān)系上 第三節(jié)HLA分型技術(shù) 一 血清學分型技術(shù) HLA I類抗原檢測 微量淋巴細胞毒試驗 補體依賴的細胞毒試驗 原理為取已知HLA抗血清加入待測外周的血淋巴細胞 作用后加入兔補體 充分作用后加入染料 觀察細胞死亡 HLA DR DQ抗原檢測待測細胞為B細胞 抗血清先用血小板吸收以除去對I類抗原的抗體后使用同上述 二 細胞學分型技術(shù) 判斷淋巴細胞在識別HLA抗原決定簇后發(fā)生的反應 純合子分型細胞 homozygotetypingcell HTC 預致敏淋巴細胞實驗 primedlymphocytetest PLT 三 HLA的DNA分型技術(shù) 一 限制性片段長度多態(tài)性檢測技術(shù) 個體間抗原特異性來自氨基酸順序的差別 后者由編碼基因的堿基順序不同所決定 這種堿基順序的差別造成限制性內(nèi)切酶 識別位置及酶切位點數(shù)目的不同 從而產(chǎn)生的數(shù)量和長度不一的DNA酶切片段 用特異性探針以整個基因組DNA酶切片段進行雜交 即可分析限制性長度片段多態(tài)性 restrictionfragmentlengthpolymorphism RFLP 二 PCR SSO技術(shù) 用人工合成HLA特異的寡核苷酸 sequencespecificoligonucleotide SSO 作為探針 與待檢細胞經(jīng)PCR擴增的HLA基因片段雜交 從而確定HLA型別 三 PCR SSP技術(shù) 目前常規(guī)的HLA DNA分型技術(shù) PCR RFLP PCR SSO 最終均需用標記的特異性探針與擴增產(chǎn)物進行雜交 再分析結(jié)果 PCR SSP方法乃設計出一整套等位基因組特異性引物 sequencespecificprimer SSP 借助PCR技術(shù)獲得HLA型別特異的擴增產(chǎn)物 可通過電泳直接分析帶型決定HLA型別 從而大大簡化了實驗步驟 第二部分白細胞分化抗原 細胞間的相互作用 機體免疫系統(tǒng)是由中樞淋巴器官 外周淋巴器官 免疫細胞和免疫分子所組成 免疫應答過程有賴于免疫系統(tǒng)中細胞間的相互作用 包括細胞間直接接觸和通過釋放細胞因子或其它介質(zhì)間接的作用 細胞間相互識別 免疫細胞間或介質(zhì)與細胞間相互識別的物質(zhì)基礎是免疫細胞膜分子 包括細胞表面的多種抗原 受體和其它分子 細胞膜分子通常也稱為細胞表面標記 Cellsurfacemarker 免疫細胞膜分子的研究對于深入了解免疫應答的本質(zhì)以及臨床某些疾病的診斷 預防和治療具有十分重要的意義 免疫細胞膜分子的種類 免疫細胞膜分子的種類相當繁多 主要有T細胞抗原識別受體 TCR B細胞抗原識別受體 BCR 主要組織相容性抗原 白細胞分化抗原 粘附分子 促分裂原受體 細胞因子受體 免疫球蛋白的Fc段受體 以及其它受體和分子 一 白細胞分化抗原 白細胞分化抗原是白細胞 還包括血小板 血管內(nèi)皮細胞 在正常分化成熟不同譜系 lineage 和不同階段以及活化過程中 出現(xiàn)或消失的細胞表面標記 它們大都是穿膜的蛋白或糖蛋白 含胞膜外區(qū) 穿膜區(qū)和胞漿區(qū) 白細胞分化抗原參與機體重要的生理和病理過程 免疫應答過程中免疫細胞的相互識別 免疫細胞抗原識別 活化 增殖和分化 免疫效應功能的發(fā)揮 造血細胞的分化和造血過程的調(diào)控炎癥發(fā)生細胞的遷移 二 粘附分子 粘附分子 adhesionmolecules AM 是指介導細胞與細胞間或細胞與基質(zhì)間相互接觸和結(jié)合的一類分子 大都為糖蛋白 分布于細胞表面或細胞外基質(zhì) extracellularmatrix ECX 中 粘附分子的作用 粘附分子以配體 受體相對應的形式發(fā)揮作用 導致細胞與細胞間 細胞與基質(zhì)間或細胞 基質(zhì) 細胞之間的粘附 參與細胞的信號傳導與活化 細胞的伸展和移動 細胞的生長及分化 腫瘤轉(zhuǎn)移 創(chuàng)傷愈合等一系列主要生理和病理過程 粘附分子的分類 按粘附分子的結(jié)構(gòu)特點 可將其分為粘合素超家族的粘附分子 免疫球蛋白超家族的粘附分子 選擇凝集素家族粘附分 鈣離子依賴的細胞粘附素家族粘附分子及其它未歸類的粘附分子 三 促有絲分裂原受體 有絲分裂原 mitogen 來自植物的糖蛋白或細菌產(chǎn)物 它能與多種細胞膜糖類及寡糖基分子結(jié)合 后者為促有絲分裂原受體 結(jié)合后能促使細胞活化和誘導細胞分裂 有絲分裂原受體 由于細胞膜含有不同糖基 因之結(jié)合的分裂原亦不相同 分裂原以非特異方式刺激眾多細胞膜分裂增殖 無特異性 故可以認為是多克隆活化劑 它與抗原特異性的克隆活化是不同的 四 IgFc受體 Ig分為IgM IgG IgA IgD和IgE五類 各類Ig的不同功能主要與其結(jié)構(gòu)有關(guān) 機體內(nèi)許多細胞表面具有不同類 IgFc的受體 通過Fc受體與IgFc的結(jié)合 參與Ig介導的生理功能或病理損傷過程 目前已鑒定明確的Fc受體有Fc R Fc R和Fc R 五 細胞因子受體 免疫細胞表面表達多種細胞因子受體 cytokinereceptor 不同免疫細胞表達細胞因子受體和種類 密度和親和力有所差別 六 羊紅細胞受體 人T細胞表面有能與綿羊紅細胞結(jié)合的受體 稱為E受體 E受體在體外可與綿羊紅細胞表面的配體在一定條件下結(jié)合 可在T細胞表面形成花環(huán)狀 稱為E花環(huán) E花環(huán) 用這個方法可以檢測人外周血液T細胞的相對百分數(shù) 可作為判斷人T細胞免疫功能指標之一 Ereceptor ER T細胞可以同羊紅血球混合后 形成花環(huán) 稱為E環(huán) 可區(qū)別于B細胞 七 補體受體 60年代Uhr等人發(fā)現(xiàn)由抗原抗體與補體分子形成免疫復合物能與部分豚鼠淋巴細胞結(jié)合 如從復合物中除去補體 則復合物與細胞的結(jié)合明顯減少 證明了細胞表面有補體受體 Complementreceptor CR 的存在 EAC花環(huán) 其后應用抗綿羊紅細胞抗體 A 和補體 C 致敏的綿羊紅細胞 E