第六章免疫細(xì)胞膜分子

1、第六章 免疫細(xì)胞膜分子第一部分 主要組織相容性抗原在不同種屬或同種不同的動(dòng)物個(gè)體間進(jìn)行正常組織或腫瘤移植會(huì)出現(xiàn)排斥，排斥反應(yīng)本質(zhì)上是一種免疫反應(yīng)，它是由細(xì)胞表面的同種異型抗原誘導(dǎo)，這種代表個(gè)體特異性的同種抗原稱為組織相容性抗原（histocompatibility antigen）或移植抗原（transplantation antigen）。機(jī)體內(nèi)與排斥反應(yīng)有關(guān)的抗原系統(tǒng)多達(dá)20種以上，其中能引起強(qiáng)而迅速排斥反應(yīng)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(fù)合體（major histocompatibility complex, MHC）?？刂茩C(jī)體免疫應(yīng)答能力與

2、調(diào)節(jié)功能的基因（immune response gene, Ir gene）也存在于MHC內(nèi)。因此MHC不僅與移植排斥反應(yīng)有關(guān)，也參與免疫應(yīng)答的誘導(dǎo)與調(diào)節(jié)。小鼠的主要組織相容抗原稱為，H-2系統(tǒng)（histocompatibility antigen-2, H-2）。人的則稱為人白細(xì)胞抗原系統(tǒng)，(human leucocyte antigen, HLA)。第一節(jié) MHC基因結(jié)構(gòu)一、小鼠H-2基因復(fù)合體H-2（histocompatibility antigen-2, H-2）的基因定位于小鼠第17對(duì)染色體上，并證明是由4個(gè)遺傳區(qū)域（region）組成，即K區(qū)，I區(qū)，S區(qū)，4D區(qū)。其中I區(qū)又可分為

3、二個(gè)亞區(qū)，I-A和I-B，每個(gè)區(qū)或亞區(qū)內(nèi)至少包括一個(gè)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。* I-A亞區(qū)有A和A二個(gè)座，I-亞區(qū)含E和E二個(gè)座，S區(qū)含有6個(gè)座。K和D區(qū)基因可編碼H-2抗原系I區(qū)基區(qū)編碼 I區(qū)相關(guān)抗原或Ia抗原 (I-region associated antigen, Ia)S區(qū)基因可分別編碼補(bǔ)體成分（C4和B因子等）性限制蛋白 (sex-limited protein, Slp)以及TNF。（二）H-2復(fù)合體的功能 1981年Klein按其功能將MHC基因座分為4類(lèi)。1. I類(lèi)基因（I類(lèi)分子）即K，D1和L分子（H-2K，H-2D基因）在不同的品系

4、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（private antigen）。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（public antigen）。2. II類(lèi)基因（免疫應(yīng)答基因，即Ia基因I-region associated antigen）。3. III類(lèi)基因（系指H-2S區(qū)基因，包括血清因子, 補(bǔ)體分子及TNF等）。4. VI類(lèi)基因位于D座右側(cè)（尚不十分明白）。二、人類(lèi)HLA基因復(fù)合體 HLA復(fù)合體位于人第6號(hào)染色體的短臂上, 共有數(shù)十個(gè)座, 按其產(chǎn)物的結(jié)構(gòu), 表達(dá)方式, 組織分布與功能可將這些基因座分為三類(lèi)：1 HLA-I類(lèi)基因，（HLA-A，HLA-B，

5、HLA-C）經(jīng)典的I類(lèi)基因2 HLA-II類(lèi)基因（II類(lèi)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)）。3 HLA-III類(lèi)基因（編碼相應(yīng)的補(bǔ)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(xì)胞抗原復(fù)合體的遺傳特點(diǎn)（一）單倍型遺傳 HLA復(fù)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(gè)單倍型（haplotype），而其表達(dá)的抗原產(chǎn)物為表現(xiàn)型（phenotype），又可簡(jiǎn)稱為表型。每一基因都是顯性基因，都編碼相應(yīng)抗原，因此，子代個(gè)體的細(xì)胞表面有兩個(gè)單倍型表達(dá)的抗原，當(dāng)親代的遺傳信息傳給子代的時(shí)候，HLA單倍型作為一個(gè)單位遺傳下去，子女的HLA染色

6、體中，其中一個(gè)單倍型與父親相同，另一個(gè)與母親相同。（二）高度的多態(tài)性多態(tài)性（Ploymorphism）是指處于隨機(jī)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(dá)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(gè)座位共有148個(gè)）來(lái)估算單倍型可以在群體中表達(dá)高于3.8×108個(gè)，個(gè)體表現(xiàn)型和基因型則更多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)全世界總?cè)丝跀?shù)，很難找到一個(gè)單倍型完全相同的人。HLA的高度多態(tài)不僅對(duì)維持種群的生存具有重要的生物學(xué)意義，同時(shí)也對(duì)器官移植帶來(lái)很大困難。（三）邊鎖不平衡性 HLA復(fù)合體上各復(fù)等位基因都有各自的基因頻率。四、HLA分布、結(jié)構(gòu)和功能（一）

7、I類(lèi)抗原（由HLA-A、B、C座位上的基因編碼的抗原）I類(lèi)抗原是一種膜糖蛋白，存在于所有核細(xì)胞的膜上，以淋巴細(xì)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。I類(lèi)抗原在移植排斥反應(yīng)中起重要作用。（二）II類(lèi)抗原II類(lèi)抗原是由HLA-D區(qū)（DR，DQ，DP）座位所編碼的抗原。II類(lèi)抗原是由兩條糖基化的跨膜多肽鏈構(gòu)成，主要表達(dá)在某些細(xì)胞表面，如B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和其他抗原細(xì)胞，不如I類(lèi)抗原分布廣泛。II類(lèi)抗原與免疫應(yīng)答及免疫調(diào)節(jié)有關(guān)，II類(lèi)抗原的存在是T細(xì)胞活化的必需信號(hào)。（三）III類(lèi)抗原 補(bǔ)體系統(tǒng)中的一些成分，如：C2、C4、B因子等由III類(lèi)基因編碼，它們均分于血清中。五、HL

8、A抗原的表達(dá)與調(diào)控在各種類(lèi)型細(xì)胞表面HLA分子表達(dá)與否以及表達(dá)的密度,可以受不同的因素調(diào)節(jié),一般認(rèn)為,調(diào)控HLA分子表達(dá)的主要環(huán)節(jié)是轉(zhuǎn)錄速率?？赡苡绊慔LA表達(dá)的因素有：（1） 組織細(xì)胞分化階段，成熟的不同階段，其表達(dá)可有改變。（2） 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）。（3） 生物活性物質(zhì)，如某些細(xì)胞因子、IFN、TNF等可增強(qiáng)不同類(lèi)型細(xì)胞HLA-I類(lèi)抗原表達(dá)。六、MHC分子功能 MHC分子作為代表個(gè)體特異性的主要組織抗原，在排斥反應(yīng)中起重要作用。（1）參與對(duì)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(lèi)分子結(jié)合成穩(wěn)定的復(fù)合物，從而保證了多肽

9、不被進(jìn)一步降解為氨基酸。（2）約束免疫細(xì)胞間的相互作用具有同一MHC類(lèi)型的免疫細(xì)胞才能有效地相互作用，又稱為MHC限制性（MHC restriction）（3）參與對(duì)免疫應(yīng)答的遺傳控制 機(jī)體對(duì)某種抗原物質(zhì)是否產(chǎn)生應(yīng)答以及應(yīng)答的強(qiáng)弱是受遺傳控制的?？刂泼庖邞?yīng)答的基因稱為Ir基因，一般認(rèn)為位于HLA-II類(lèi)基因區(qū)內(nèi)。（4） 誘導(dǎo)自身或同種淋巴細(xì)胞反應(yīng)。（5） 參與T細(xì)胞分化過(guò)程。第二節(jié) HLA的醫(yī)學(xué)意義一、HLA與疾病相關(guān)性不同個(gè)體對(duì)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(duì)疾病易感性的主要方法。60年代末發(fā)現(xiàn)

10、了某些疾病與特定的HLA型呈非隨機(jī)分布，其中91%以上的北美白人強(qiáng)直性脊柱炎患者帶有HLA-B27抗原，這種二個(gè)遺傳學(xué)性狀在群體中同時(shí)出現(xiàn)呈非隨機(jī)分布，稱為關(guān)聯(lián)（association），特定疾病與某種HLA型別的相關(guān)性可通過(guò)相對(duì)危險(xiǎn)性（relative risk，RR）來(lái)評(píng)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(duì)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(duì)照組人數(shù)。疾病HLA抗原相對(duì)危險(xiǎn)性RR強(qiáng)直性脊柱炎青少年類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎R(shí)eiter病牛皮癬性關(guān)節(jié)炎Bechat綜合癥I類(lèi)B27B27B27B17C

11、W6B51>1002430-506910-15發(fā)作性睡眠尋常天皰瘡I型糖尿病多發(fā)性硬化癥II類(lèi)DR2DR4DR3/DR4DR22024204全身性紅斑狼瘡全身性硬化癥III類(lèi)C4AQOC4BQOC4AQO6119二、HLA表達(dá)異常與疾病的關(guān)系（一）HLA-I類(lèi)抗原表達(dá)異常在小鼠及許多人類(lèi)腫瘤或腫瘤衍生的細(xì)胞株均已發(fā)現(xiàn)MHC-I類(lèi)抗原表達(dá)缺失或密度降低。（二）HLA-II類(lèi)抗原表達(dá)異常 器官特異性自身免疫疾病的靶細(xì)胞可異常表達(dá)HLA-II類(lèi)抗原。如：I型糖尿病患者的胰島細(xì)胞、原發(fā)性膽管肝硬化患者的膽管上皮細(xì)胞。三、HLA與排斥反應(yīng)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

12、度。四、HLA與法醫(yī)由于HLA復(fù)合體的高度多態(tài)性，在無(wú)關(guān)個(gè)體間HLA表型全相同的機(jī)率極低，故HLA復(fù)合體被看作是伴隨個(gè)體終生的特異性遺傳標(biāo)記。被應(yīng)用在法上的個(gè)體識(shí)別和鑒定親子關(guān)系上。第三節(jié) HLA分型技術(shù)一、血清學(xué)分型技術(shù)（一） HLA-I類(lèi)抗原檢測(cè)（微量淋巴細(xì)胞毒試驗(yàn)，補(bǔ)體依賴的細(xì)胞毒試驗(yàn)）。原理為取已知HLA抗血清加入待測(cè)外周的血淋巴細(xì)胞，作用后加入兔補(bǔ)體，充分作用后加入染料，觀察細(xì)胞死亡。（二） HLA-DR、DQ抗原檢測(cè)待測(cè)細(xì)胞為B細(xì)胞，抗血清先用血小板吸收以除去對(duì)I類(lèi)抗原的抗體后使用同上述。二、細(xì)胞學(xué)分型技術(shù)判斷淋巴細(xì)胞在識(shí)別HLA抗原決定簇后發(fā)生的反應(yīng)。純合子分型細(xì)胞 (homoz

13、ygote typing cell, HTC)預(yù)致敏淋巴細(xì)胞實(shí)驗(yàn) (primed lymphocyte test, PLT)三、HLA的DNA分型技術(shù)（一）限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性檢測(cè)技術(shù)個(gè)體間抗原特異性來(lái)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(shí)別位置及酶切位點(diǎn)數(shù)目的不同，從而產(chǎn)生的數(shù)量和長(zhǎng)度不一的DNA酶切片段。用特異性探針以整個(gè)基因組DNA酶切片段進(jìn)行雜交，即可分析限制性長(zhǎng)度片段多態(tài)性（restriction fragment length polymorphism, RFLP）。（二）PCR/SSO技術(shù)用人工合成HLA特異的寡核苷酸（se

14、quence specific oligonucleotide, SSO）作為探針，與待檢細(xì)胞經(jīng)PCR擴(kuò)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(biāo)記的特異性探針與擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行雜交，再分析結(jié)果。PCR/SSP方法乃設(shè)計(jì)出一整套等位基因組特異性引物（sequence specific primer, SSP），借助PCR技術(shù)獲得HLA型別特異的擴(kuò)增產(chǎn)物，可通過(guò)電泳直接分析帶型決定HLA型別，從而大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟。第二部分 白細(xì)胞分化抗原機(jī)體免疫系統(tǒng)是由中樞淋巴器官、外周淋巴器官、免疫細(xì)胞和

15、免疫分子所組成。免疫應(yīng)答過(guò)程有賴于免疫系統(tǒng)中細(xì)胞間的相互作用，包括細(xì)胞間直接接觸和通過(guò)釋放細(xì)胞因子或其它介質(zhì)間接的作用。免疫細(xì)胞間或介質(zhì)與細(xì)胞間相互識(shí)別的物質(zhì)基礎(chǔ)是免疫細(xì)胞膜分子，包括細(xì)胞表面的多種抗原、受體和其它分子，細(xì)胞膜分子通常也稱為細(xì)胞表面標(biāo)記（Cell surface marker），免疫細(xì)胞膜分子的研究對(duì)于深入了解免疫應(yīng)答的本質(zhì)以及臨床某些疾病的診斷、預(yù)防和治療具有十分重要的意義。免疫細(xì)胞膜分子的種類(lèi)相當(dāng)繁多，主要有T細(xì)胞抗原識(shí)別受體（TCR），B細(xì)胞抗原識(shí)別受體（BCR），主要組織相容性抗原，白細(xì)胞分化抗原，粘附分子，促分裂原受體，細(xì)胞因子受體，免疫球蛋白的Fc段受體，以及其它受

16、體和分子。一、白細(xì)胞分化抗原白細(xì)胞分化抗原是白細(xì)胞（還包括血小板、血管內(nèi)皮細(xì)胞）在正常分化成熟不同譜系（lineage）和不同階段以及活化過(guò)程中，出現(xiàn)或消失的細(xì)胞表面標(biāo)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(xì)胞分化抗原參與機(jī)體重要的生理和病理過(guò)程：（1） 免疫應(yīng)答過(guò)程中免疫細(xì)胞的相互識(shí)別，免疫細(xì)胞抗原識(shí)別，活化，增殖和分化，免疫效應(yīng)功能的發(fā)揮（2） 造血細(xì)胞的分化和造血過(guò)程的調(diào)控（3） 炎癥發(fā)生（4） 細(xì)胞的遷移二、粘附分子粘附分子（adhesion molecules, AM）是指介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞間或細(xì)胞與基質(zhì)間相互接觸和結(jié)合的一類(lèi)分子，大都為糖蛋白，分布于細(xì)胞表面或

17、細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix, ECX）中。粘附分子以配體受體相對(duì)應(yīng)的形式發(fā)揮作用，導(dǎo)致細(xì)胞與細(xì)胞間、細(xì)胞與基質(zhì)間或細(xì)胞基質(zhì)細(xì)胞之間的粘附。參與細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)與活化，細(xì)胞的伸展和移動(dòng)，細(xì)胞的生長(zhǎng)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(guò)程。按粘附分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(xì)胞粘附素家族粘附分子及其它未歸類(lèi)的粘附分子。三、促有絲分裂原受體有絲分裂原（mitogen）來(lái)自植物的糖蛋白或細(xì)菌產(chǎn)物，它能與多種細(xì)胞膜糖類(lèi)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(xì)胞活化和誘導(dǎo)

18、細(xì)胞分裂。由于細(xì)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(xì)胞膜分裂增殖，無(wú)特異性，故可以認(rèn)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、Ig Fc受體Ig分為IgM、IgG、IgA、IgD和IgE五類(lèi)，各類(lèi)Ig的不同功能主要與其結(jié)構(gòu)有關(guān)。機(jī)體內(nèi)許多細(xì)胞表面具有不同類(lèi)，Ig Fc的受體，通過(guò)Fc受體與Ig Fc的結(jié)合，參與Ig介導(dǎo)的生理功能或病理?yè)p傷過(guò)程。目前已鑒定明確的Fc受體有FcR、FcR和FcR。五、細(xì)胞因子受體免疫細(xì)胞表面表達(dá)多種細(xì)胞因子受體（cytokine receptor），不同免疫細(xì)胞表達(dá)細(xì)胞因子受體和種類(lèi)、密度和親和力有所差別。1 T細(xì)

19、胞表面細(xì)胞因子受體，可調(diào)節(jié)T細(xì)胞的功能。2 B細(xì)胞表面的細(xì)胞因子受體B細(xì)胞的活化，增殖和分化是通過(guò)與B細(xì)胞表面相應(yīng)的細(xì)胞因子受體結(jié)合而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的。3 單核巨噬細(xì)胞表面的細(xì)胞因子受體，可調(diào)節(jié)吞噬、細(xì)胞毒等作用。六、羊紅細(xì)胞受體人T細(xì)胞表面有能與綿羊紅細(xì)胞結(jié)合的受體，稱為E受體，E受體在體外可與綿羊紅細(xì)胞表面的配體在一定條件下結(jié)合，可在T細(xì)胞表面形成花環(huán)狀，稱為E花環(huán)。用這個(gè)方法可以檢測(cè)人外周血液T細(xì)胞的相對(duì)百分?jǐn)?shù)，可作為判斷人T細(xì)胞免疫功能指標(biāo)之一。七、補(bǔ)體受體60年代Uhr等人發(fā)現(xiàn)由抗原抗體與補(bǔ)體分子形成免疫復(fù)合物能與部分豚鼠淋巴細(xì)胞結(jié)合，如從復(fù)合物中除去補(bǔ)體，則復(fù)合物與細(xì)胞的結(jié)合明顯減少，證明了細(xì)胞表面有補(bǔ)體受體（Complement receptor，CR）的存在。其后應(yīng)用抗綿羊紅細(xì)胞抗體（A）和補(bǔ)體（C）致