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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 或基因复合体 编码
2、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)。,主要组织相容性复合体（Major
3、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 kb99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,小鼠2微球蛋白基因在2号染色体),HLA
4、 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：蛋白酶体亚单位,TAP,HLA-DM基 因,HLA-DO基因，TAP相
5、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（Polymorphism),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。
6、,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
7、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）,MHC 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：C
8、D4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 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
9、 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分子提呈的抗原肽。,Zinkernagel,Doherty,(1996,Nobel Prize),41,CD8+细胞,CD4+细胞,M
10、HC 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类分子复合物进入内体 抑制蛋白酶水解CLIP（Class II associated invariant chain peptide）：结合MHC I
11、I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
12、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 HL
13、A 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 hybridizationPCR/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）,
