第八章主要組織相容性復(fù)合體ppt課件

1、第八章主要組織相容性復(fù)合體major histocompatibility complex, MHC超強(qiáng)抗原識(shí)別“自我與“非我的關(guān)鍵分子了解免疫應(yīng)對(duì)、本身耐受、移植排斥的鑰匙主要內(nèi)容概述MHC復(fù)合體的基因構(gòu)造MHC復(fù)合體的遺傳特點(diǎn)MHC分子構(gòu)造及其分布MHC分子與抗原肽的相互作用MHC的生物學(xué)功能MHC與醫(yī)學(xué)第一節(jié) MHC的發(fā)現(xiàn)與概述1901年Landsteiner 發(fā)現(xiàn)ABO血型系統(tǒng)1930年獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎(jiǎng)AOBOABAOBO OO 誰能給誰輸血呢？一、由血型研討到尋覓移植排斥抗原引發(fā)的思索： 移植排斥的本質(zhì)是什么？1、排斥反響的本質(zhì)是什么？2、導(dǎo)致排斥反響發(fā)生的物質(zhì)是什么？3、排

2、斥反響與遺傳背景多態(tài)性的關(guān)系？一、由血型研討到尋覓移植排斥抗原血液凝集的本質(zhì)：抗原抗體反響血型不同凝血反響的抗原：ABO抗原一、由血型研討到尋覓移植排斥抗原血型抗原與抗體1.天然抗體：ABO血型1出生后2-8個(gè)月開場產(chǎn)生，8-10歲時(shí)達(dá)頂峰。食物或消化道微生物誘導(dǎo)產(chǎn)生2IgM抗體，分子量大，不能經(jīng)過胎盤2.免疫抗體：Rh血型1機(jī)體接受非本身紅細(xì)胞抗原的刺激后產(chǎn)生2IgG抗體，分子量小，可以經(jīng)過胎盤一、由血型研討到尋覓移植排斥抗原Question：移植抗原多態(tài)性多態(tài)性低：ABO血型抗原4種，不同血型輸血產(chǎn)生凝集反響。同型血可以方便的輸血多態(tài)性高：器官移植為何很難找到與受體配型完全一樣的供體MHC

3、分子，實(shí)際上除同卵雙生，每個(gè)人都不一樣一、由血型研討到尋覓移植排斥抗原實(shí)驗(yàn)?zāi)I移植異種移植：失敗1909年Unger將猴腎移植到人，臨床腎移植同種異型移植：不斷失敗1936年Voronoy進(jìn)展尸腎移植首例勝利的腎移植同種同型移植：1954年Murry初次勝利完成同卵雙生子間的腎移植，獲1990年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)We are TWINSWe are ideal for tissue exchange二、移植排斥與發(fā)現(xiàn)MHC自體移植同種同型移植同種異型移植異種移植同種異型移植 最有適用價(jià)值同一種屬不同個(gè)體所攜帶的基因有99.9%一致性，因此絕大多數(shù)組織抗原是一樣的。其他差別的抗原稱為多態(tài)性抗原。

4、宿主的免疫系統(tǒng)將他人特異性的組織抗原作為外來抗原進(jìn)展識(shí)別，導(dǎo)致移植排斥。二、移植排斥與發(fā)現(xiàn)MHCGorer實(shí)驗(yàn)：鑒定純系小鼠血型抗原時(shí)曾發(fā)現(xiàn)4組紅細(xì)胞抗原，I，II，III，IV。Snell實(shí)驗(yàn)-1：抗原IIH-2陽性小鼠的腫瘤只在陽性小鼠體內(nèi)生長, 而在陰性小鼠那么被排斥； H-2某型陽性小鼠的皮膚只在陽性小鼠體內(nèi)生長, 而在H-2陰性小鼠那么被排斥。結(jié)論：H-2抗原與移植排斥相關(guān)。二、移植排斥與發(fā)現(xiàn)MHC實(shí)驗(yàn)?zāi)康模韩@得這樣一種小鼠, 其H-2基因來源于A近交系, 其他基因來源于B近交系. 然后以這種小鼠作為器官移植中的受體, 分別接受兩個(gè)近交系來源的皮片. 察看其移植排斥反響.如何獲得：近

5、交系小鼠(inbredmice)：又稱純系小鼠，經(jīng)過延續(xù)20代以上同胞兄弟姊妹交配而育成，同一系內(nèi)各個(gè)體的遺傳背景完全一樣。同類系小鼠(congenicmice)：運(yùn)用兩純系小鼠不斷雜交和回交挑選而育成，同一系內(nèi)各個(gè)體的MHC構(gòu)造有所不同，其他遺傳背景完全一致。Snell實(shí)驗(yàn)-2實(shí)驗(yàn)步驟：近交A系小鼠(MHC基因型：a/a)與B系 (b/b)進(jìn)展交配， F1子代全是a/b雜合狀子 F1代(a/b)與親本A系(a/a) 回交，其F2子代一半為a/a，另一半為a/b。經(jīng)過皮片移植排斥反響的方法鑒定出F2(a/b)，將其與A系(a/a)回交延續(xù)20代后，a/b雜合子b等位基因依然保管，但原B品系小鼠

6、中其它的遺傳座位都消逝了將F20(a/b)近交，得到b/b純合子小鼠其他遺傳背景為A系。命名A(b/b)Snell實(shí)驗(yàn)-2延續(xù)20次原理：延續(xù)稀釋，F(xiàn)1小鼠保管了B品系基因的50%，回交后子代保管了25%，這樣經(jīng)過20次回交后除了保管B品系的MHC等位基因b以外，其他B品系的基因非MHC基因都消逝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果A(b/b)與A (a/a)相互移植皮片，排斥A(b/b)與B(b/b)相互移植皮片，不排斥排斥減弱Snell實(shí)驗(yàn)-2實(shí)驗(yàn)結(jié)論：H-2配型不合是發(fā)生排斥反響的關(guān)鍵性要素，即小鼠的主要組織相容性抗原。小鼠 MHC = H-2 人 MHC = HLA Baruj Benacerraf Jean

7、Dausset George D. SnellJoint Nobel Prize winner in 1980 “for their discoveries concerning genetically determined structures on the cell surface that regulate immunological reactions.二、移植排斥與發(fā)現(xiàn)MHC組織相容性histocompatibility：是指進(jìn)展同種異體組織器官移植時(shí)，受體和供體雙方相互接受的程度。組織相容性抗原h(huán)istocompatibility antigen：代表個(gè)體特異性的引起排斥反響的同種

8、異型抗原，是決議組織相容性的物質(zhì)根底，也稱移植抗原。主要組織相容性抗原major histocompatibility antigen: 引起強(qiáng)而迅速排斥反響，在移植排斥反響中起決議性作用的抗原。三、MHC概述移植抗原組織相容性抗原引起的排斥反響快、強(qiáng)引起的排斥反響慢、弱主要組織相容性抗原次要組織相容性抗原其他抗原，如ABO血型抗原三、MHC概述主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex, MHC):染色體上的一組嚴(yán)密連鎖的基因群，編碼主要組織相容性抗原，并與免疫應(yīng)對(duì)、免疫調(diào)理有關(guān)。各種脊椎動(dòng)物都擁有構(gòu)造和功能類似的MHC小鼠的MHC稱為H-2人的M

9、HC稱為人類白細(xì)胞抗原Human Leukocyte Antigen, HLA 概念的區(qū)別： 基因MHC基因/ MHC基因復(fù)合體 編碼產(chǎn)物MHC分子/ MHC抗原三、MHC概述需求留意的是：MHC的生物學(xué)功能并非主宰移植物排斥，主要是其產(chǎn)物提呈抗原肽而激活T細(xì)胞，在啟動(dòng)特異性免疫應(yīng)對(duì)中起重要作用。三、MHC概述第二節(jié) MHC的基因構(gòu)造及多基因特征HLA為例MHC構(gòu)造特點(diǎn)：多基因性、多態(tài)性多基因性：是指MHC由多個(gè)位置相鄰的基因座位組成，編碼產(chǎn)物具有一樣或類似的功能。組成MHC的基因傳統(tǒng)上分為、類。I和II類基因：編碼產(chǎn)物具有抗原提呈功能，直接涉及T細(xì)胞的激活和分化，參與調(diào)控特異性免疫應(yīng)對(duì)。 類

10、基因：編碼固有免疫相關(guān)基因，如補(bǔ)體分子和炎癥相關(guān)分子。HLA基因復(fù)合體位于6號(hào)染色體短臂6p21.31，全長3600kb。共有224個(gè)基因座位，128個(gè)功能性基因，96個(gè)假基因。從著絲粒一側(cè)起依次為II、I類基因區(qū)所在位置。HLA復(fù)合體的基因構(gòu)造經(jīng)典I類基因區(qū)：包括B、C、A三個(gè)座位，產(chǎn)物是HLA-I類分子的鏈。它們具有明顯的多態(tài)性，而且表達(dá)產(chǎn)物出現(xiàn)于幾乎一切有核細(xì)胞的外表。非經(jīng)典I 類基因區(qū)： HLA-F、G、H、EHLA-I 類基因區(qū)經(jīng)典II類基因區(qū)：包括DQ、DR、DP三個(gè)基因家族，每個(gè)家族包括 A 和 B 兩類基因座，分別編碼 HLA-II類分子 和 鏈。非經(jīng)典II類基因區(qū)：LMP、T

11、AP、HLA-DM、HLA-DO抗原加工提呈相關(guān)基因HLA-II 類基因區(qū)主要包括幾個(gè)與免疫功能相關(guān)的基因，如補(bǔ)體C4、C2和B因子以及TNF-a 和TNF-b淋巴毒素的基因等。HLA-類基因區(qū)了解了解類基因經(jīng)典HLA-AHLA-BHLA-C編碼分子HLA-A分子HLA-B分子HLA-C分子功能參與內(nèi)源性抗原遞呈和免疫調(diào)控非經(jīng)典HLA-EHLA-FHLA-G編碼分子HLA-E分子HLA-F分子HLA-G分子功能參與免疫調(diào)控了解類基因經(jīng)典HLA-DPHLA-DQHLA-DR編碼分子HLA-DP分子HLA-DQ分子HLA-DR分子功能參與外源性抗原遞呈和免疫調(diào)控抗原加工相關(guān)基因HLA-DMHLA-

12、DOTAP1TAP2LMP2LMP7編碼分子HLA-DMHLA-DO分子TAP1TAP2分子LMP2LMP7分子功能參與抗原加工遞呈了解第三節(jié) MHC復(fù)合體的遺傳特點(diǎn) HLA為例HLA復(fù)合體的遺傳特點(diǎn)高度多態(tài)性共顯性表達(dá)單元型遺傳連鎖不平衡重點(diǎn)多態(tài)性polymorphism：群體概念，指在一隨機(jī)婚配的群體中，染色體同一基因座位有兩種以上基因型，即能夠編碼二種以上的產(chǎn)物。緣由：1、復(fù)等位基因(multiple alleles)：MHC的每一個(gè)基因座位都存在為數(shù)眾多的復(fù)等位基因，由于各個(gè)基因座位組合是隨機(jī)的，因此MHC基因型高度多態(tài) ，這是MHC多態(tài)性的主要的緣由。2、共顯性表達(dá)：一對(duì)等位基因同為

13、顯性稱為共顯性，每個(gè)細(xì)胞表達(dá)父系和母系兩種HLA分子。留意：每個(gè)基因座都會(huì)表達(dá)3、其他要素：三類MHC分子，多基因座共表達(dá)一、高度多態(tài)性MHC是脊椎動(dòng)物多態(tài)性程度最高的基因系統(tǒng)等位基因allele和復(fù)等位基因 (multiple alleles ) 位于一對(duì)同源染色體上對(duì)應(yīng)位置的一對(duì)基因稱為 等位基因allele；由于群體中的突變，同一座的基因系列稱為復(fù)等位基因。A5A10B40B16A1A2B8B35甲 6#乙 6#在體細(xì)胞兩條染色體上的組合稱為基因型，其表達(dá)的HLA抗原特異性型別稱為表型。一、高度多態(tài)性略講I 類 II 類基因位點(diǎn)ABCDRADRBDQA1DQB1DPA1DPB1其他合計(jì)等

14、位基因數(shù)50685127635593481231261222581HLA-I類和II 類等位基因多態(tài)性統(tǒng)計(jì)截止2007年月一、高度多態(tài)性超強(qiáng)同種異型抗原：除了同卵雙生外，無關(guān)個(gè)體間HLA型別全一樣的能夠性極小。對(duì)比ABO血型共顯性表達(dá)：同源染色體上對(duì)應(yīng)座位上的兩個(gè)基因都表達(dá)以下圖顯示每個(gè)細(xì)胞表達(dá)6種HLA-1類分子，父母各一套一、高度多態(tài)性多態(tài)性是一個(gè)群體的概念，指一個(gè)基因座位存在兩種以上等位基因，在群體中可以編碼多種抗原分子。多態(tài)性主要為經(jīng)典的類基因和類基因，其產(chǎn)物主要與抗原提呈有關(guān)。多基因性是指 復(fù)合體由多個(gè)位置相鄰的基因座位所組成,編碼產(chǎn)物具有一樣或類似的功能。多態(tài)性和多基因性的區(qū)別：

15、多態(tài)性：著重于群體中各座位等位基因的變化 多基因性：著重于同一個(gè)體中MHC基因座位的變化。一、高度多態(tài)性對(duì)比ABO血型MHC多態(tài)性的產(chǎn)生是變異和自然選擇的共同結(jié)果。多態(tài)性的意義：賦于種群順應(yīng)多變環(huán)境的才干：抵御各種病原體侵襲的順應(yīng)性表現(xiàn)，維持種群的生存和延續(xù)。調(diào)控機(jī)體免疫應(yīng)對(duì)的才干：MHC控制機(jī)體對(duì)特定抗原能否應(yīng)對(duì)以及應(yīng)對(duì)的強(qiáng)度。個(gè)體的終身遺傳標(biāo)志：確保人類準(zhǔn)確地識(shí)別本人和非已，顯示了遺傳背景的多樣性。無親緣個(gè)體間出現(xiàn)MHC型別完全一樣的機(jī)率極低。尋覓同種器官移植供體的根據(jù)：根據(jù)HLA配型結(jié)果挑選適宜供體，是尋覓器官移植供體的獨(dú)一方法。一、高度多態(tài)性Why?了解了解單元型(haplotype)

16、：HLA復(fù)合體是一組嚴(yán)密連鎖的基因群。這些連鎖在一條染色體上的等位基因很少發(fā)生同源染色體間的交換，構(gòu)成了一個(gè)單體型。二、單元型遺傳方式HLA以單元型為單位遺傳。基因頻率：群體中某一特定等位基因在該基因座中一切等位基因總數(shù)中所占的比率。連鎖不平衡linkage disequilibrium ：分屬兩個(gè)或兩個(gè)以上基因座位的等位基因，同時(shí)出如今同一染色體上的幾率高于隨機(jī)出現(xiàn)的頻率。MHC的個(gè)基因中，某些嚴(yán)密連鎖，另一些不完全連鎖在一同。HLA-DRB1*0901基因頻率15.6%HLA-DQB1*0701基因頻率21.9%連鎖理論頻率3.4%（0.1560.219）連鎖實(shí)際頻率11.3%三、連鎖不平

17、衡單元型遺傳有利于在家庭成員或者近親家系中尋覓HLA型別匹配的器官移植供者連鎖不平衡的存在有助于從無血緣關(guān)系的人群中尋覓HLA匹配的器官移植供者第四節(jié) MHC分子構(gòu)造及其分布 HLA為例類分子分布： 廣泛分布于體內(nèi)各種有核細(xì)胞外表成熟紅細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、成熟的滋養(yǎng)層細(xì)胞不表達(dá) 類分子分布： 抗原提呈細(xì)胞APC：B細(xì)胞、單核/M 、樹突狀細(xì)胞等活化 T細(xì)胞血管內(nèi)皮細(xì)胞一、MHC分子的組織分布464646 MHC-IMHC- IIa2a3 a1 b1b2 b2ma1a2 抗原肽結(jié)合單位Ig樣單位跨膜單位I和II類MHC分子均由一條和一條鏈非共價(jià)結(jié)合而成。鏈均為跨膜蛋白，MHC-I的鏈?zhǔn)强扇苄缘?m(

18、2微球蛋白，15號(hào)染色體編碼)，II類分子的鏈為跨膜蛋白。從功能上可以將MHC分子分為抗原肽結(jié)合單位、Ig樣單位、跨膜單位和胞內(nèi)單位。二、MHC分子構(gòu)造1、HLA-類分子 同內(nèi)源性抗原肽結(jié)合 同T細(xì)胞外表CD8結(jié)合參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 有兩條肽鏈，一為鏈重鏈，另一為2微球蛋白，構(gòu)成異二聚體。2、HLA-類分子同外源性抗原肽結(jié)合與T細(xì)胞外表CD4結(jié)合參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)由鏈和鏈組成異二聚體。50HLA-分子與 HLA-分子的比較類別結(jié)構(gòu)肽結(jié)合槽組織分布功 能HLA- 鏈 2m 鏈1+2所有有核細(xì)胞表面識(shí)別和提呈內(nèi)源性抗原肽;與輔助受體CD8結(jié)合; (MHC限制)HLA-鏈 鏈 1+1APC和活化T細(xì)胞表面識(shí)別和

19、提呈外源性抗原肽;與輔助受體CD4結(jié)合; (MHC限制)三、總結(jié)重點(diǎn)MHC分子的根本功能是將抗原呈遞給T淋巴細(xì)胞Figure 2 MHC-1分子鏈不同部位氨基酸的大部分差別 variability主要見于1和2區(qū)域。最大的多態(tài)性發(fā)生在與肽結(jié)合的溝槽groove的外周wall和底部 floor的氨基酸 。ab TCR CD 8抗原肽MHC- I CD4ab TCR 抗原肽 MHC- IITCR Co-receptor - CD4 和 CD8 抗原遞呈細(xì)胞 T 細(xì)胞 3212mb1b2a1a2第五節(jié) MHC分子與抗原肽的相互作用 HLA為例一種MHC I類分子可與幾種多肽結(jié)合？一種MHC II類分

20、子可與幾種多肽結(jié)合？有限的MHC分子如何結(jié)合不計(jì)其數(shù)的抗原肽？1、抗原肽結(jié)合槽類分子：凹槽兩端封鎖，接納的Ag肽短,8-10aa；類分子：凹槽兩端開放，接納的Ag肽長，13-17個(gè)aa一、抗原肽和MHC分子結(jié)合的分子根底MHC I類分子結(jié)合的多肽長度約為8-10 氨基酸MHC I和MHC II類分子的抗原結(jié)合槽b2-Ma-chainPeptidea-chainb-chainPeptideMHC II類分子結(jié)合的多肽長度為13-17以上氨基酸2、錨定位與錨定殘基錨定位: 肽結(jié)合槽內(nèi)與抗原肽特定氨基酸殘基結(jié)合的部位。錨定殘基: 能與HLA分子肽結(jié)合槽內(nèi)錨定位結(jié)合的抗原肽特定氨基酸殘基。一、抗原肽和

21、MHC分子結(jié)合的分子根底不同的MHC分子的肽槽錨定位差別很大，不同抗原肽的錨定殘基的也不同，因此特定的MHC分子可以選擇結(jié)適宜宜的抗原肽。3、共同基序Consensus motifs共同基序：一種MHC分子所能結(jié)合的不同抗原肽，往往帶有一樣或類似的錨定位和錨定殘基，后者即為不同抗原肽的共同基序特異性：不同的MHC分子結(jié)合具不同特性的肽基序廣泛性：錨定殘基不一定一樣，但一定相關(guān)；錨定殘基之間的肽序列和長度可變一、抗原肽和MHC分子結(jié)合的分子根底PEIYSFHIAVTYKQTLPSAYSIKISIIFNEKLAPGYNPALRGYYVQQL相對(duì)特異性：MHC分子識(shí)別抗原肽的共同基序而非抗原表位。一

22、種MHC分子可以與具有共同基序的多種抗原肽結(jié)合。 包容性：一種MHC分子可識(shí)別并結(jié)合帶有特定共同基序的一群肽段，特異性不高。有限的MHC分子結(jié)合遞呈多樣性的抗原肽個(gè)體差別性：不同MHC分子可選擇性地結(jié)合具有不同錨定殘基和共同基序的肽段，呵斥不同個(gè)體對(duì)同一抗原的應(yīng)對(duì)在強(qiáng)度上出現(xiàn)差別，也即對(duì)疾病的易感性不同。二、抗原肽與MHC分子結(jié)合的特點(diǎn)意義一種MHC分子可結(jié)合多種抗原肽，活化多個(gè)抗原特異性T細(xì)胞。不同MHC分子所結(jié)合提呈同一抗原表位。不同個(gè)體對(duì)同一Ag的應(yīng)對(duì)強(qiáng)弱不等MHC多態(tài)性參與調(diào)控免疫應(yīng)對(duì)多肽疫苗，T細(xì)胞疫苗的重要實(shí)際根底二、抗原肽與MHC分子結(jié)合的特點(diǎn)第六節(jié) MHC的生物學(xué)功能HLA為例

23、2介導(dǎo)T細(xì)胞在胸腺中的分化、成熟；3個(gè)體疾病易感性的主要決議者；4參與構(gòu)成種群基因構(gòu)造的異質(zhì)性，調(diào)控機(jī)體免疫功能。一、提呈抗原，參與順應(yīng)性免疫應(yīng)對(duì)1提呈抗原供T細(xì)胞識(shí)別，啟動(dòng)特異性免疫應(yīng)對(duì)；CD4+Th-MHC類分子提呈的外源性抗原肽；CD8+CTL-MHC類分子提呈的內(nèi)源性抗原肽；構(gòu)成MHC 抗原肽-TCR免疫三分子復(fù)合體啟動(dòng)特異性免疫應(yīng)對(duì)MHC限制性MHC restriction：T細(xì)胞識(shí)別抗原肽的同時(shí)還要識(shí)別特定類別的本身MHC分子而發(fā)揚(yáng)免疫學(xué)效應(yīng)。MHC中免疫功能相關(guān)基因參與對(duì)非特異性免疫應(yīng)對(duì)的調(diào)控，主要表如今以下三方面：經(jīng)典的類基因編碼補(bǔ)體成分，參與補(bǔ)體反響和免疫性疾病的發(fā)生。非經(jīng)典

24、類基因產(chǎn)物調(diào)理NK細(xì)胞和殺傷性細(xì)胞的活性，參與母胎耐受等生物學(xué)活動(dòng)。炎癥相關(guān)基因參與炎癥反響和應(yīng)激反響。 二、作為調(diào)理分子參與固有免疫應(yīng)對(duì)滋養(yǎng)層細(xì)胞 高表達(dá)非經(jīng)典HLA-E、HLA-F、HLA-G分子 不表達(dá)經(jīng)典HLA-A、HLA-B I類分子及II類分子(DR、DQ、DP)了解BCAEFG舉例舉例BCAEFGHLA-E：在羊膜和滋養(yǎng)層細(xì)胞外表高表達(dá)；NK細(xì)胞C型凝集素受體家族CD94/NKG2)的專注性配體，使NK細(xì)胞處于抑制形狀；在病毒逃防止疫監(jiān)視和母胎耐受中起重要作用。 HLA-G：主要分布于母胎界面絨毛外滋養(yǎng)層細(xì)胞外表；受體為殺傷細(xì)胞外表抑制性受體；在母胎耐受中起重要作用。了解第七節(jié) MHC與醫(yī)學(xué)HLA為例了解一、HLA與器官移植供受體間HLA的類似性越強(qiáng)，器官移植的成活率越高。通常最正確的移植物配對(duì)關(guān)系順序?yàn)橥央p生同胞兄妹近親遠(yuǎn)親無親緣者。在腎移植中，各位點(diǎn)座位配合的重要性依次為HLA-DR、HLA-B、HLA-A10090807060504030201001年 2年同卵雙生子N=12HLA一致的同胞N=765尸體捐贈(zèng)者N=3974HLA不一致的同胞N=951移植物存活率目前公認(rèn)的規(guī)律： 供者與受者在HLA-A和HLA-B相配的位點(diǎn)數(shù)越多，移植物存活率越高， HLA-DR能否匹