醫(yī)學(xué)免疫學(xué)MHC

1、新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院理論課教案課程名稱：醫(yī)學(xué)免疫學(xué) 一、題目主要組織相容性復(fù)合體及其編碼分子，固有免疫的細(xì)胞二、對(duì)象2006級(jí)本科 三、課時(shí)目標(biāo)與 課時(shí)分配1MHC結(jié)構(gòu)及其多基因特性（20分鐘）2MHC的多肽性（40分鐘）3MHC分子和抗原肽的相互作用及其與臨床的關(guān)系（30分鐘）4固有免疫的組成細(xì)胞（30）共計(jì)120分鐘四、授課重點(diǎn)MHC的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。MHC的多態(tài)性MHC在免疫應(yīng)答中的作用五、授課難點(diǎn)MHC在免疫應(yīng)答中的作用巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞對(duì)病原體的識(shí)別和殺傷機(jī)制六、授課形式大班理論課七、授課方法與 課前準(zhǔn)備啟發(fā)示教學(xué)與講授相結(jié)合，課堂討論與提問(wèn)相結(jié)合。收集相關(guān)文獻(xiàn)、材料，制作PPT。八、參考書(shū)醫(yī)學(xué)

2、免疫學(xué)第三版，陳慰峰主編。細(xì)胞和分子免疫學(xué)金伯泉醫(yī)學(xué)免疫學(xué)龔非力九、思考題MHC在免疫應(yīng)答中的作用巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞對(duì)病原體的識(shí)別和殺傷機(jī)制自身免疫病的相關(guān)致病因素有哪些？十、教研室審查意見(jiàn)主任簽字新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)免疫學(xué) 教研室 2007年9 月基本內(nèi)容教學(xué)手段和教學(xué)組織 第八章 主要組織相容性復(fù)合體 概述 主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatibility complex，MHC）在免疫應(yīng)答的發(fā)生與調(diào)節(jié)中均有十分重要的作用。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在同系小鼠間進(jìn)行皮膚組織移植，不排斥，即組織相容；在不同近交系小鼠間進(jìn)行皮膚組織移植，則發(fā)生排斥。 用同類系小鼠（兩個(gè)品系之間僅有一個(gè)或一群基

3、因不同）的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，第17號(hào)染色體編碼小鼠血型抗原的基因與移植排斥有關(guān)，該基因命名為組織相容性-2（histocompatibility-2，H-2）。與H-2緊密連鎖的幾個(gè)基因均與組織相容性有關(guān)，共同命名為主要組織相容性復(fù)合體，即MHC。小鼠的MHC稱為H-2復(fù)合體。人類的MHC通常稱為HLA基因或HLA復(fù)合體，存在于第6號(hào)染色體上。其編碼的分子表達(dá)于白細(xì)胞上，稱為人類白細(xì)胞抗原（human leucocyte antigen，HLA）。為和基因區(qū)分常稱為HLA分子或HLA抗原?，F(xiàn)在認(rèn)為，MHC是由一群緊密連鎖的基因群組成，定位于動(dòng)物或人某對(duì)染色體的特定區(qū)域，呈高度多態(tài)性。其編碼的分子表達(dá)于

4、不同細(xì)胞表面，參與抗原遞呈、制約細(xì)胞間相互識(shí)別及誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。 第一節(jié) MHC的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 一、MHC的基因組成 MHC結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，表現(xiàn)為多基因性和多態(tài)性。 （一） 小鼠的MHC基因（H-2復(fù)合體） 1.定位 第17號(hào)染色體，2.分區(qū) 分為、類基因區(qū)。類基因區(qū)有K、D、L 3個(gè)座位，類基因區(qū)（即Ir基因）有4個(gè)座位，分別編碼A、A、E和E四條肽鏈，組成I-A和 I-E等類分子。類基因區(qū)編碼血清補(bǔ)體成分。（二） 人類MHC基因（.HLA復(fù)合體） 1.定位 第6號(hào)染色體的短臂2.分區(qū) 分、類基因區(qū)。類基因區(qū)中A、B、C基因座為經(jīng)典類基因，余為非經(jīng)典基因；類基因區(qū)包括3個(gè)經(jīng)典類基因，余為非經(jīng)典基因

5、及某些免疫功能相關(guān)基因；類基因區(qū)包括編碼補(bǔ)體C4、C2、B因子的基因及某些炎癥相關(guān)的基因。經(jīng)典MHC基因具有高度多態(tài)性，決定個(gè)體組織特異性，其編碼的分子直接參與抗原遞呈。 3.組成 （1）.經(jīng)典MHC基因 1經(jīng)典MHC類基因（Ia基因） 包括A、B、C 3個(gè)座位。編碼HLA-類分子。5端有1個(gè)編碼信號(hào)肽的外顯子，其下游的3個(gè)外顯子，分別編碼重鏈（鏈）胞外區(qū)的1、2和3結(jié)構(gòu)域，其后的數(shù)個(gè)外顯子分別編碼跨膜區(qū)和胞漿內(nèi)區(qū)。類基因編碼的鏈與第15號(hào)染色體編碼的2微球蛋白（2-microglobulin，2m）非共價(jià)結(jié)合而成類分子。2經(jīng)典MHC類基因 包括HLA-DP、-DQ、-DR 3個(gè)亞區(qū)。編碼HL

6、A-類分子。每個(gè)基因有67個(gè)外顯子，分別編碼類分子鏈或鏈的相應(yīng)結(jié)構(gòu)域，組成DP-DP、DQ-Dq和DR-DR 3種異二聚體分子。（2）免疫功能相關(guān)基因此類基因通常不顯示或僅顯示有限的多態(tài)性，其基因產(chǎn)物不直接遞呈抗原，但在抗原的加工和胞內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)、免疫應(yīng)答和免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。1 編碼補(bǔ)體成分的基因2 抗原加工遞呈相關(guān)基因 位于類基因區(qū)。低分子量多肽基因（LMP） 包括LMP2和LMP7兩個(gè)座位，編碼胞質(zhì)中蛋白酶體的亞單位，參與對(duì)內(nèi)源性抗原的酶解?？乖霓D(zhuǎn)運(yùn)體基因（TAP） 包括TAP1和TAP2兩個(gè)座位，其編碼分子TAP是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的異二聚體分子，參與內(nèi)源性抗原肽的轉(zhuǎn)運(yùn)，使經(jīng)蛋白酶體降解的抗原肽

7、從胞質(zhì)中進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，與新合成的MHC類分子結(jié)合。HLA-DM、HLA-DO基因 為非經(jīng)典基因。DM包括DMA和DMB兩個(gè)座位，其編碼的分子HLA-DM參與外源性抗原肽與MHC類分子結(jié)合的過(guò)程。DO基因有DOA和DOB兩個(gè)座位，其編碼分子HLA-DO是HLA-DM功能的負(fù)調(diào)節(jié)因子。TAP相關(guān)蛋白基因 其產(chǎn)物TAP參與內(nèi)源性抗原的加工和遞呈。 （3）非經(jīng)典類基因* 又稱Ib基因，在HLA復(fù)合體中包括HLA-E、-F、-G、-H等。目前研究較多的為HLA-E和HLA-G基因。1 HLA-E基因 位于HLA-C、-B座位之間，已發(fā)現(xiàn)有5個(gè)等位基因。編碼HLA-E分子。HLA-E分子的結(jié)構(gòu)與經(jīng)典I類分

8、子相似，也與2M非共價(jià)結(jié)合而成。HLA-E分子與維持母胎界面穩(wěn)定有關(guān)，病毒感染細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞可通過(guò)表達(dá)HLA-E分子逃避免疫監(jiān)視。2HLA-G基因位于HLA-H和HLA-F座位之間，已發(fā)現(xiàn)16個(gè)等位基因。編碼HLA-G分子。HLA-G分子的結(jié)構(gòu)與經(jīng)典I類分子相似。生物學(xué)功能：膜性和可溶性HLA-G分子均可與子宮蛻膜NK細(xì)胞的抑制性受體結(jié)合，誘導(dǎo)免疫抑制活性而保護(hù)胚胎?？赡軈⑴c妊娠期血管生成?？赡軈⑴c胸腺細(xì)胞選擇的某些過(guò)程。一定條件，對(duì)HLA-E的表達(dá)有調(diào)控作用。（4）炎癥相關(guān)基因*1腫瘤壞死因子基因家族 其產(chǎn)物參與炎癥、抗病毒和抗腫瘤免疫應(yīng)答。2熱休克蛋白基因家族 其基因產(chǎn)物（如HSP70）參

9、與炎癥和應(yīng)激反應(yīng)，并作為分子伴侶在內(nèi)源性抗原的加工、遞呈中發(fā)揮作用。3MHC類相關(guān)基因家族 其產(chǎn)物與HSP的作用密切相關(guān)。4 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)基因或類轉(zhuǎn)錄因子基因家族（KB樣基因、B144基因、鋅指基因ZNF173和ZNF178）等，參與調(diào)節(jié)DNA結(jié)合因子NF-KB的活性。 二、MHC的遺傳特點(diǎn) （一）單元型遺傳 HLA單元型是指同一條染色體上不同HLA座位等位基因的組合。通常以一個(gè)完整的遺傳單位由親代傳給子代。稱之為單元型遺傳。個(gè)體中的兩個(gè)HLA單元型（分別來(lái)自父親和母親）組成HLA基因型?；蛐捅磉_(dá)產(chǎn)物構(gòu)成該個(gè)體HLA抗原的特異性型別，稱為HLA表型。 （二）多態(tài)性 一個(gè)個(gè)體，染色體某一基因座位最

10、多只能有兩個(gè)等位基因，分別出現(xiàn)在來(lái)自父母雙方的同源染色體上。在隨機(jī)婚配的群體中，染色體同一基因座位上存在多個(gè)等位基因，這就是多態(tài)性。多態(tài)性可導(dǎo)致群體中不同個(gè)體所擁有的等位基因的差別。多態(tài)性和前面提及的多基因性是從不同水平對(duì)MHC的多樣性進(jìn)行描述，多基因性著重于同一個(gè)個(gè)體中MHC基因座位的變化，而多態(tài)性是指群體中各座位等位基因的變化?，F(xiàn)知HLA復(fù)合體是人體多態(tài)性最為明顯的基因系統(tǒng)。HLA多態(tài)性形成的原因主要有：一是HLA基因結(jié)構(gòu)變異，二是復(fù)等位基因，三是共顯性表達(dá)。HLA復(fù)合體的高度多態(tài)性具有重要的生物學(xué)意義：1. 賦予種群適應(yīng)多變的環(huán)境條件2. 實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)體免疫應(yīng)答的遺傳控制 個(gè)體的遺傳背景決定

11、了其對(duì)特定抗原是否產(chǎn)生應(yīng)答，以及應(yīng)答水平的強(qiáng)弱。3. 使MHC成為個(gè)體的終身遺傳標(biāo)志4. 增加了尋找合適同種器官移植供者的難度。（三）連鎖不平衡HLA復(fù)合體等位基因在人群中有各自的基因頻率?；蝾l率是指群體中攜帶某一等位基因的個(gè)體數(shù)目與攜帶該基因座位各等位基因個(gè)體數(shù)目總和的比例。由于HLA復(fù)合體各座位的等位基因緊密連鎖，使得實(shí)際上各基因并非隨機(jī)地組成單元型，某些等位基因經(jīng)常（或很少）連鎖在一起，從而出現(xiàn)連鎖不平衡。連鎖不平衡的存在告訴人們?cè)趯ふ艺{(diào)控免疫應(yīng)答或決定疾病易感性基因的時(shí)候，不要被假象所迷惑，應(yīng)根據(jù)連鎖分析，找出疾病關(guān)聯(lián)的主要、次要成分。 第二節(jié) MHC分子的結(jié)構(gòu)與功能 一、MHC分子

12、的結(jié)構(gòu)與分布 （一）MHC分子的結(jié)構(gòu) 1. MHC類分子 鏈和2m非共價(jià)結(jié)合的異二聚體分子。1鏈由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)組成。胞外區(qū)：折疊成1、2和3三個(gè)結(jié)構(gòu)域，各有90個(gè)氨基酸殘基。1和2結(jié)構(gòu)域組成肽結(jié)合槽，片層為槽底，兩側(cè)為螺旋，槽兩端封閉，可容納812個(gè)氨基酸殘基組成的抗原肽。組成槽的氨基酸變化大，是類分子多態(tài)性的基礎(chǔ)。3的序列高度保守，與Ig的C區(qū)同源，屬免疫球蛋白超家族。3結(jié)構(gòu)域與2m非共價(jià)結(jié)合，各自形成反向平行的片層。3能與T細(xì)胞表達(dá)的CD8分子相互作用，參與誘導(dǎo)T細(xì)胞的活化?？缒^(qū)以螺旋狀穿過(guò)胞膜脂質(zhì)雙層，其后的30個(gè)氨基酸位于胞漿中，將類分子錨于細(xì)胞膜。22m無(wú)種屬特異性，通過(guò)

13、與鏈的相互作用，對(duì)類分子的表達(dá)和維持類分子鏈天然構(gòu)象的穩(wěn)定性有重要意義。 2. MHC類分子 鏈和鏈非共價(jià)結(jié)合的異二聚體分子。兩條肽鏈均由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)組成。 1 胞外區(qū) 各含兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，即1、2和1和2。1和1組成肽結(jié)合槽，片層為槽底，兩側(cè)為螺旋，槽兩端開(kāi)放，可容納1317個(gè)甚至更多氨基酸殘基組成的抗原肽。槽外側(cè)可結(jié)合超抗原。組成槽的氨基酸變化大，是類分子多態(tài)性的基礎(chǔ)。2和2結(jié)構(gòu)域無(wú)多態(tài)性，屬免疫球蛋白超家族。2結(jié)構(gòu)域能結(jié)合T細(xì)胞表達(dá)的CD4分子。 2 跨膜區(qū) 、胞內(nèi)區(qū) 作用似類分子。 （二）MHC分子的分布與調(diào)節(jié)1. 經(jīng)典MHC類分子廣泛分布于所有有核細(xì)胞表面，包括血小板和網(wǎng)織紅細(xì)

14、胞。各種細(xì)胞表達(dá)密度不同，以淋巴細(xì)胞密度最高。少數(shù)細(xì)胞如分化某一階段的滋養(yǎng)層細(xì)胞、神經(jīng)原和精細(xì)胞不表達(dá)類分子。2. 經(jīng)典MHC類分子主要分布于單核/巨噬細(xì)胞（Mon/M）、樹(shù)突狀細(xì)胞（DC）和B細(xì)胞等抗原遞呈細(xì)胞（APC）表面。其表達(dá)水平與細(xì)胞分化及抗原刺激有關(guān)，如DC和成熟B細(xì)胞高表達(dá)，前B細(xì)胞不表達(dá)等。某些情況下，活化的T細(xì)胞、胸腺上皮細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等也表達(dá)。MHC、類分子主要以跨膜分子形式分布于細(xì)胞表面，也可出現(xiàn)于體液中（可溶性MHC、類分子）。參見(jiàn)MHC、類分子的分子結(jié)構(gòu)、分布、功能比較表。二、MHC分子的生物學(xué)功能 （一）MHC分子是抗原遞呈分子引起T細(xì)胞應(yīng)答的內(nèi)源性抗原或外源性

15、抗原，都需經(jīng)APC處理成抗原肽，并與MHC分子結(jié)合成MHC-肽復(fù)合體，表達(dá)于胞膜，才能被T細(xì)胞識(shí)別，引起各種免疫應(yīng)答。1. MHC分子與抗原肽相互作用的分子基礎(chǔ) 能誘導(dǎo)T細(xì)胞免疫應(yīng)答的任一抗原肽必需含有某些能與MHC分子肽結(jié)合槽相結(jié)合的氨基酸殘基和另一些被T細(xì)胞識(shí)別的殘基。分析發(fā)現(xiàn)，與MHC類分子結(jié)合的抗原肽往往帶有2個(gè)或2個(gè)以上專司與肽結(jié)合槽相結(jié)合的部位，稱為錨定位。該處的氨基酸殘基稱為錨定殘基。與同一型別MHC類分子相結(jié)合的不同抗原肽，其錨定位和錨定殘基往往相同或相似。MHC類分子肽結(jié)合槽的底部有數(shù)個(gè)接納抗原肽錨定殘基的相應(yīng)結(jié)構(gòu)，稱為小袋（由多態(tài)性殘基構(gòu)成）。小袋與相應(yīng)的錨定殘基側(cè)鏈互補(bǔ)結(jié)

16、合，將抗原肽錨定在類分子的肽結(jié)合槽內(nèi)，部分非錨定殘基可向上拱起，其側(cè)鏈供T細(xì)胞識(shí)別。 見(jiàn)圖抗原肽 MHC分子錨定殘基 小袋（錨定位） 2. MHC分子與抗原肽相互作用的特點(diǎn)與意義（1） MHC接納與遞呈抗原肽有一定的選擇性小袋可選擇性結(jié)合不同的抗原肽。這種選擇性可導(dǎo)致不同個(gè)體對(duì)同一抗原出現(xiàn)免疫應(yīng)答強(qiáng)弱的差異。（2） MHC分子接納和遞呈抗原肽具有相當(dāng)?shù)撵`活性MHC分子對(duì)抗原肽的識(shí)別并無(wú)嚴(yán)格的專一性，而是一種MHC分子可以識(shí)別并結(jié)合帶有特征性共同基序一群肽段，由此顯示兩者相互作用的靈活性。 見(jiàn)圖 這種靈活性可導(dǎo)致某一個(gè)體對(duì)不同抗原均出現(xiàn)免疫應(yīng)答。 （3） MHC分子與抗原肽結(jié)合具有低親和性 二者

17、結(jié)合與解離均很緩慢，一旦結(jié)合，可維持?jǐn)?shù)小時(shí)甚至數(shù)天，這將確保被T細(xì)胞識(shí)別。（二）參與T細(xì)胞分化及中樞性免疫耐受的建立 （三）MHC限制性TCR在識(shí)別抗原肽的同時(shí)，必需識(shí)別自身MHC分子，此即MHC限制性?，F(xiàn)知MHC分子肽結(jié)合槽螺旋的多態(tài)性殘基正是TCR的識(shí)別配體。TCR必須同時(shí)識(shí)別相應(yīng)的抗原肽和相應(yīng)的MHC分子肽結(jié)合槽螺旋的多態(tài)性殘基，才能誘導(dǎo)T細(xì)胞活化；如果抗原肽不同或MHC分子肽結(jié)合槽螺旋的多態(tài)性殘基不同，TCR就不能識(shí)別。 第四節(jié) HLA等位基因分型技術(shù)簡(jiǎn)介 MHC表型的檢測(cè)： 血清學(xué)分型技術(shù)和細(xì)胞學(xué)分型技術(shù)目前對(duì)HLA類分子的檢測(cè)仍可用血清學(xué)分型技術(shù)。細(xì)胞學(xué)分型技術(shù)已基本淘汰。HLA等

18、位基因分型技術(shù)：1. 多聚酶鏈反應(yīng)-限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（PCR-RFLP）技術(shù)2. 多聚酶鏈反應(yīng)-序列特異性寡核苷酸探針（PCR-SSOR）技術(shù)3. 聚合酶鏈反應(yīng)-序列特異性引物（PCR-SSP）技術(shù)4. 多聚酶鏈反應(yīng)-單鏈構(gòu)象多態(tài)性（PCR-SSCP）技術(shù)5. 多聚酶鏈反應(yīng)-指紋圖譜（PCR-fingerprinting）技術(shù) 第五節(jié) HLA與醫(yī)學(xué) HLA與疾病的關(guān)系（一） HLA與疾病的相關(guān)性 （二） 通常用關(guān)聯(lián)進(jìn)行研究。關(guān)聯(lián)是指兩個(gè)遺傳學(xué)性狀在群體中同時(shí)出現(xiàn)呈非隨機(jī)分布，以相對(duì)危險(xiǎn)率來(lái)評(píng)估（見(jiàn)P54表5-3）。（三） HLA表達(dá)異常與某些疾病的關(guān)系 1. HLA類分子表達(dá)異常 腫瘤細(xì)胞表面表達(dá)HLA類分子缺失或密度降低，或HLA型別變異，使Tc不能對(duì)其識(shí)別。 2. HLA類分子表達(dá)異常 裸淋巴細(xì)胞綜合征患者的B細(xì)胞及其他APC細(xì)胞表面，HLA類分子表達(dá)缺陷，APC抗原遞呈功能障礙；某些器官特異性自身免疫病的靶細(xì)胞可異常表達(dá)HLA類分子，就可能以組織特異性方式將自身抗原