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1、第八章 主要组织相容性复合体 Major Histocompatibility Complex（MHC）,1、为什么会发生排斥反应？ 2、这种排斥反应的发生是否与遗传背景有关？ 3、导致排斥反应发生的物质是什么？,排斥反应的本质是免疫应答,记忆性 特异性,MHC的发现,1930s开始研究，20世纪40-50年代确定小鼠近交系之间皮肤移植物的排斥主要由定位在17号染色体上的H-2基因决定 H-2基因特点：在移植排斥中起主要作用；本身含多个功能相近的基因座位，形成一复合体，引入“主要组织相容性复合体”的概念。 人体MHC: HLA（Human Leukocyte Antigen, HLA)基因 或
2、基因复合体 编码产物为HLA分子或HLA抗原,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1980,概念 组织相容：组织的抗原性相似 组织相容性抗原（histicompatibility antigen): 代表个体特异性的引起排斥反应的同种异型抗原，叫组织相容性抗原，也称移植抗原。 主要组织相容性抗原（major histocompatibility antigen): 在众多的组织相容性抗原系统中，能引起强烈而迅速排斥反应的抗原系统，称为，也叫主要组织相容性系统（major histocompatibility system,MHS)。,主要组织相容
3、性复合体 （Major Histocompatibility Complex,MHC): 一组决定移植组织是否相容、与免疫应答密切相关、紧密连锁的基因群。 MHC是受遗传控制的，代表个体特异性的主要组织抗原系 统，参与器官移植排斥，免疫应答调控 。,MHC 基因,人MHCHLA（Human leukocyte antigen） 位于第6号染色体短臂，共3400 kb 99年10月28日在Nature杂志报道了HLA全基因序列 此区域有约224个基因，分为3个区：第I区，第区，第区 小鼠MHC H2，位于第17号染色体 狗MHC DLA 兔MHC RLA,(人 2 微球蛋白基因在15号染色体,
4、小鼠2微球蛋白基因在2号染色体),HLA 基因,第 I 区 经典的HLA I 类基因，包括HLA-A,-B,-C 特点：具有明显的多态性 非经典的HLA I类基因，包括HLA-E,-F,-G, 多态性有限 第 区 经典HLA 类基因，HLA-DP、-DQ、-DR 三个基因家族 特点：具有明显的多态性 抗原加工相关基因： HLA-DM,-DO,TAP,LMP,等 第 区 血清补体成分编码基因 C2、C4A、C4B、Bf 炎症相关基因：TNF,LTB,MICA,MICB,HSP70等,1 2,免疫功能相关基因： 血清补体成分的编码基因：C4B, C4A, Bf, C2 抗原加工相关基因：蛋白酶体亚
5、单位, TAP, HLA-DM基 因, HLA-DO基因，TAP相关蛋白基因 非经典I 类基因： HLA-E, HLA-F, HLA-G 炎症相关基因： 肿瘤坏死因子基因家族：TNF, LTA, LTB 转录调节基因 MHC I 类链相关分子（MIC）基因家族 热休克蛋白基因家族,15,经典I类基因 经典II类基因 免疫功能相关基因 其他 合计 A B C DRA DRB1 DRB3 DQA1 DQB1 DPA1 DPB1 E G MICA TAP 2132 2798 1672 7 1196 58 49 179 36 158 11 50 84 40 242 8712,MHC多态性（Polymo
6、rphism),多态性：是群体中单一基因座位存在两个以上不同等位基因的 现象。,截至2012年10月统计: HLA复合体等位基因总数已达到8712个 MHC多态性是高等脊椎动物基因组中多态性程度最高的基因系统。多态性使得不同个体表达不同的HLA I和II类分子。,MHC的遗传特点-,Location of Allelic Variation of the MHC,17,HLA等位基因及其产物结构上的差异-抗原 结合槽的氨基酸残基在组成和序列上不同,这种差异就决定了对不同病原微生物的抵抗力上,这种不同又体现在了与抗原肽结合的差异上，亲和力和特异性,这种多态性能防止快速进化的病原微生物针对宿主的攻
7、击，保护生物群体的生存,单体型（haplotypes）遗传 ： 连锁在一条染色体上的各基因位点组合称为单体型,MHC的遗传特点-,共显性表达： 一对等位基因的两个成员在杂合体中都表达的遗传现象 等位基因的非随机性表达： DRB1*0901: 0.1% 15.6%; DRB1*0701： 0.6% 21.9% 连锁不平衡：,HLA连锁不平衡,DRB1*0901 DQB1*0701：3.4% 11.3%,MHC 抗原结构,MHC I 类抗原： 异源双聚体 重链（链） 轻链（2m）,MHC I 类分子结构：,1、2：肽结合区域 3：与CD8分子结合,功能：,（2m 缺失重链不能表达在细胞膜上）,MH
8、C I 类分子结构,MHC II 类抗原：异源双聚体 链 链,MHC II 类分子结构,1、1：肽结合区域 2：CD4分子结合,功能：,MHC II 类分子结构示意图,MHC 结合的分子,MHC I 类抗原： 结合抗原多肽（8-10个氨基酸）、TCR、 CD8分子、 杀伤细胞抑制性受体 MHC II 类抗原： 结合抗原多肽（13-18个氨基酸）、TCR、 CD4 分子,MHC分子与抗原肽的相互作用,锚定位：抗原肽上能与HLA分子凹槽相结合的特定部位。 锚定残基：锚定位上的氨基酸残基。,抗原多肽与MHC I类分子的结合,HLA I类分子：两端封闭；容纳的抗原肽为8-10aa；,V,与MHC I
9、类分子结合的肽的构象,抗原多肽与MHC II类分子的结合,MHC II类分子：两端开放；容纳的抗原肽为13-17aa,Class I MHC,Class II MHC,生理状态下，peptide-MHC分子结合非常稳定 (Kd 10-6),抗原竞争T细胞,HLA 分子的细胞分布,I 类抗原：分布于所有有核细胞 II 类抗原：分布于B细胞、单核巨噬细胞、树突状细胞、胸腺上皮细胞、活化的T细胞,MHC 分子的组成和结构,HLA分子的功能,一、作为抗原提呈分子参与适应性免疫应答 MHC限制性（MHC restriction）,指T细胞对抗原肽和自身MHC分子进行双重识别，即T细胞只能识别自身MHC分
10、子提呈的抗原肽。,Zinkernagel,Doherty,(1996, Nobel Prize),41,CD8+ 细胞,CD4+ 细胞,MHC 抗原介导内源性和外源性抗原的提呈,内源性抗原的加工提呈过程,外源性抗原的加工提呈过程,抗原被内吞 水解成多肽 MHCII与Ii结合 水解形成MHCII-CLIP复合物,MHCII类分子与抗原多肽形成复合物,Ii（Ia-associated Invariant chain）： 非多态性的分子伴侣（Chaperone），与MHC II类抗原形 成复合物，参与MHC II类抗原的装配和转运。 防止II类分子复合物到达内体前，肽与肽结合槽结合 引导II类分子复
11、合物进入内体 抑制蛋白酶水解 CLIP（Class II associated invariant chain peptide）： 结合MHC II类抗原的活性片段。 HLA-DM：非多态性的MHC样蛋白，催化CLIP分子与MHC II类分子解离，利于抗原多肽与MHC II类分子形成复合物。 非典型MHCII类分子 位于内体/溶酶体,MHC与肽直接结合,T-CELL ACTIVATION,阳性选择 阴性选择,介导T细胞在胸腺的分化,阳性选择,与上皮细胞表面MHC-肽有效结合的双阳性细胞继续发育为单阳性细胞：CD4+或CD8+ 未与上皮细胞表面MHC-肽有效结合的双阳性细胞发生程序性细胞死亡（大
12、部分） 阳性选择保证T细胞获得在识别中的自身MHC限制性,阴性选择,与胸腺巨噬细胞、树突状细胞表面MHC-自身肽高亲和力结合的细胞：克隆清除、克隆无能 与胸腺巨噬细胞、树突状细胞表面MHC-肽中、低亲和力结合及不结合的细胞成熟T细胞 阴性选择保证了T细胞对自身抗原的耐受性,决定疾病易感性的个体差异 构成种群基因结构的异质性,非洲猎豹 cheetah,MHC多态性有限，易感染各种病毒,二、作为免疫调节分子参与固有免疫应答 编码炎症相关基因和补体：参与炎症反应，病原体杀伤 调控NK细胞功能,MHC I 类样分子,非 MHC复合体编码 CD1分子：CD1a，CD1b，CD1c，CD1d，CD1e 参
13、与非多肽类抗原的提呈：脂类 糖脂类抗原,CD1家族在结构上与MHC I 类分子相似,HLA与临床医学,器官移植 HLA分子的异常表达与临床疾病 肿瘤细胞 HLA I类分子表达下调 胰岛素依赖性糖尿病-胰岛细胞表达HLA II类分子 HLA与疾病关联,MHC与疾病的关联,亲子鉴定 检测自身反应性T细胞（ MHC+抗原多肽） MHC基因转染肿瘤细胞 肿瘤疫苗,61,MHC检测方法 血清学分型技术(Serological tissue typing) 微量细胞毒实验（HLA I类，类的DR、DQ）,62,细胞学分型技术 混合淋巴细胞培养（Mixed lymphocyte reaction，MLR） (MHC类的DP),63,DNA分型技术 RFLP（restriction fragment length polymorphism, 限制性片段长度多态性） PCR/SSO（sequence specific oligonucleotide, 序列特异的寡核苷酸）: PCR+oligo probe hybridization PCR/SSP（sequence specific primer, 序列特异引物）：特异、简便 PCR-SSCP（single-strand conformation polymorphrism, 单链构象多态性）,