第四章主要组织相容性复合体及其编码分子讲课课件.ppt
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- 第四 主要 组织 相容性 复合体 及其 编码 分子 讲课 课件
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1、第四章主要组织相容性复合体及其编码分子 教学目标教学目标 掌握主要组织相容性复合体掌握主要组织相容性复合体(MHC)的概念与功能)的概念与功能 熟悉熟悉MHCI和和MHCII的分布的分布与功能与功能组织相容性:器官或组织移植时供者与受组织相容性:器官或组织移植时供者与受者之间相互接受、容纳的程度。者之间相互接受、容纳的程度。移植成功与否是由供者与受者细胞表面移植成功与否是由供者与受者细胞表面组织抗原和特异性决定的。组织抗原和特异性决定的。组织相容性(移植)抗原组织相容性(移植)抗原:位于个体细胞位于个体细胞表面,代表个体特异性,能引起移植排斥表面,代表个体特异性,能引起移植排斥反应的抗原。反应
2、的抗原。第一节第一节 概概 述述第一节第一节 概概 述述主要组织相容性复合体(主要组织相容性复合体(MHCMHC):编码主要组织相容性抗原的基因群编码主要组织相容性抗原的基因群。人类人类MHAMHA又称为人类白细胞抗原(又称为人类白细胞抗原(HLA)HLA)。HLA复合体:复合体:编码人类白细胞抗原或编码人类白细胞抗原或HLAHLA抗原的抗原的基因群。基因群。H-2 H-2 抗原:小鼠的抗原:小鼠的MHCMHC抗原抗原 注意注意 MHC通常代表基因,而通常代表基因,而MHC分子或主要分子或主要组织相容性抗原是基因编码产物组织相容性抗原是基因编码产物 但专指某一动物时,但专指某一动物时,MHC可
3、同时代表基可同时代表基因和抗原,如小鼠因和抗原,如小鼠MHC又称为又称为H2,既,既可代表鼠的可代表鼠的MHC,也可指其编码分子。,也可指其编码分子。第一节第一节 主要组织相容性复主要组织相容性复合体合体人类人类MHC又称又称HLA复合体,是一组紧密连锁的复合体,是一组紧密连锁的基因群。结构十分复杂。基因群。结构十分复杂。在染色体上的定位在染色体上的定位位于人第位于人第6号染色体短臂,全长约为号染色体短臂,全长约为3600kb,共,共224个基因座位。个基因座位。H2复合体位于小鼠第复合体位于小鼠第17号染色体。号染色体。基因分类三类基因分类三类 一)一)MHCI类基因类基因 集中在远离着丝点
4、的集中在远离着丝点的 一端,由近远依次为一端,由近远依次为B、C、A 三个座位,三个座位,其产物称其产物称MHCI类抗类抗原(分子)。原(分子)。一、一、MHC的基因结构的基因结构二)二)MHCII类基因类基因位于近着丝点一端,位于近着丝点一端,由近远依次为由近远依次为DP、DQ、DR三个亚区,结三个亚区,结构最复杂,其产物称构最复杂,其产物称MHCII类抗原(分类抗原(分子)。子)。三)三)MHC类基因类基因 位于位于MHCI类与类与II类类基因之间,主要包括基因之间,主要包括编码补体成分(编码补体成分(C4、C2、B因子)、抗原加因子)、抗原加工提呈相关分子及炎工提呈相关分子及炎症相关分子
5、(肿瘤坏症相关分子(肿瘤坏死因子、热休克蛋白)死因子、热休克蛋白)等免疫分子的基因。等免疫分子的基因。二、二、MHC的遗传特征的遗传特征 一)高度多态性一)高度多态性 多态性指多态性指MHC存在多个基因座,每个基存在多个基因座,每个基因座上存在多个等位基因。对个体,染因座上存在多个等位基因。对个体,染色体上任一基因座位最多只能有两个等色体上任一基因座位最多只能有两个等位基因,它们分别来自父、母双方的同位基因,它们分别来自父、母双方的同源染色体。而在随机婚配的群体中,同源染色体。而在随机婚配的群体中,同一基因座位可存在多个等位基因,编码一基因座位可存在多个等位基因,编码多种基因产物的现象。多种基
6、因产物的现象。多态性反映了群体中不同个体同一基因多态性反映了群体中不同个体同一基因座位上基因存在的差别。座位上基因存在的差别。1、多态性的产生、多态性的产生 主要是多基因座、复等位基因的存在和主要是多基因座、复等位基因的存在和基因共显性表达的结果。基因共显性表达的结果。(1)多基因座)多基因座 基因座位基因座位 指各个基因在染色体上所占的位置。指各个基因在染色体上所占的位置。等位基因等位基因 位于一对同源染色体上对应位置的一对位于一对同源染色体上对应位置的一对基因。基因。经典的经典的MHC类基因有类基因有A、B、C三个座三个座位;经典位;经典MHC类基因有类基因有DP、DQ、DR三个亚区。三个
7、亚区。1、多态性的产生、多态性的产生(1)多基因座)多基因座(2)复等位基因)复等位基因 在群体中,位于同一基因座的不同基因系列。在群体中,位于同一基因座的不同基因系列。MHC的每一基因座位均存在众多的复等位基的每一基因座位均存在众多的复等位基因,是形成因,是形成MHC基因多态性的根本原因。基因多态性的根本原因。(3)共显性)共显性 一对等位基因均显性表达。一对等位基因均显性表达。HLA复合体上每一对等位基因均为共显性基复合体上每一对等位基因均为共显性基因,均能编码表达特异性因,均能编码表达特异性HLA抗原分子。抗原分子。共显性表达极大地增加了人群中共显性表达极大地增加了人群中 HLA表达的多
8、样性,此为表达的多样性,此为HLA表型表型 多态性的重要原因。多态性的重要原因。同种异体器官移植成败很大程度上取决于供者和受者之间HLA的型别的匹配程度。MHCI类分子参与对内源性抗原的处理与提呈。在肾脏移植中,各HLA基因座位配合的重要性依次为HLADR、HLAB、HLAA。组织相容性(移植)抗原:位于个体细胞表面,代表个体特异性,能引起移植排斥反应的抗原。熟悉MHCI和MHCII的分布与功能淋巴细胞表面I类分子的密度最大,其次是肾、肝及心脏,密度最低的是肌肉和神经组织。人类MHA又称为人类白细胞抗原(HLA)。重链()共形成5个结构域,即(二)参与免疫应答的调节1、阳性选择CD4+CD8+
9、双阳性T细胞与胸腺上皮细胞表面MHCII 或MHCI类分子结合,才能继续分化为只表达CD4+或CD8+的单阳性细胞,此为阳性选择。二、HLA异常表达和临床疾病第二节 MHC编码的分子HLA分型可作为亲子鉴定和个体识别的依据。抗原肽-MHCI类分子复合物二倍体(diploid)淋巴细胞表面I类分子的密度最大,其次是肾、肝及心脏,密度最低的是肌肉和神经组织。1、阳性选择CD4+CD8+双阳性T细胞与胸腺上皮细胞表面MHCII 或MHCI类分子结合,才能继续分化为只表达CD4+或CD8+的单阳性细胞,此为阳性选择。目前,肾、肝、心脏移植的一年成活率分别达到90100%、7075%、8090%,5年成
10、活率已达到8090%、6065%、5060%。带有某种HLA型别不代表一定会患病。两个单元型完全不同的几率为25%;多态性现象多态性现象复等位基因复等位基因 同源染色体同源染色体 等位基因等位基因A(6#)B(6#)共显性表达共显性表达除了同卵双生者外,无关个体间除了同卵双生者外,无关个体间HLA型别完全型别完全相同的可能性极小。相同的可能性极小。HLA 分子:分子:A1,A2,B8,B35 A个体个体AB个体个体BHLA 分子:分子:A2,A10,B40,B16 2 2、多态性的意义、多态性的意义 (1)赋予种群适应多变环境的能力。)赋予种群适应多变环境的能力。(2)调控机体免疫应答的能力。
11、(使不)调控机体免疫应答的能力。(使不同个体对特定抗原的应答能力存在差异)同个体对特定抗原的应答能力存在差异)(3)个体的终身遗传标志。(个体识别个体的终身遗传标志。(个体识别及亲缘鉴定)及亲缘鉴定)(4)寻找同种器官移植供体的依据。)寻找同种器官移植供体的依据。依据依据HLA配型结果筛选适宜供体,是寻配型结果筛选适宜供体,是寻找器官移植供体的唯一方法。找器官移植供体的唯一方法。二)单元型遗传二)单元型遗传 单元型单元型 HLA基因在一条染色体上基因在一条染色体上的组合的组合。单元型遗传在遗传过程。单元型遗传在遗传过程中,中,HLA复合体是以单元型作为一复合体是以单元型作为一个完整的遗传单位由
12、亲代传给子代。个完整的遗传单位由亲代传给子代。子女的子女的HLA单元型一条来自父亲,单元型一条来自父亲,一条来自母亲。一条来自母亲。因此,亲代与子代之间必有一个单因此,亲代与子代之间必有一个单元型相同,也只能有一个单元型相元型相同,也只能有一个单元型相同。同。二)单元型遗传二)单元型遗传 同胞之间同胞之间HLA单元型的型别存在单元型的型别存在3种可能种可能两个单元型完全相同的几两个单元型完全相同的几率为率为25%;两个单元型完全不同的几率为两个单元型完全不同的几率为25%;有一个单元型相同的几率为有一个单元型相同的几率为50%。基因型由两个同源单元型组成,其基因型由两个同源单元型组成,其编码产
13、物为表型编码产物为表型。D3B6C8A2D5B7C10A1 单元型:单元型:D3B6C8A2 单元型:单元型:D5B7C10A1同源染色体同源染色体基因型:基因型:D3D5B6B7C8C10A2A1完全不配合完全不配合完全配合完全配合部分配合部分配合HLA家系遗传示意图家系遗传示意图父父母母aaaabbbccccddd三)连锁不平衡三)连锁不平衡 指两个基因座位上的某些等位基因,同时指两个基因座位上的某些等位基因,同时出现在一条染色体上的实际频率与随机出出现在一条染色体上的实际频率与随机出现的频率之间的差异。现的频率之间的差异。HLA复合体各等位基因在群体遗传中都有复合体各等位基因在群体遗传中
14、都有各自的基因频率。各自的基因频率。基因频率群体中某一特定等位基因与该基基因频率群体中某一特定等位基因与该基因座中全部基因总和的比例。因座中全部基因总和的比例。单元型基因并非随机组合,而是某些基因单元型基因并非随机组合,而是某些基因总是较多地一起出现,而某些基因又较少总是较多地一起出现,而某些基因又较少在一起出现,表现出连锁不平衡。在一起出现,表现出连锁不平衡。第二节第二节 MHCMHC编码的分子编码的分子 由由MHCMHC编码的蛋白分子称为编码的蛋白分子称为MHCMHC分分子或子或MHCMHC抗原,在人类也称为人类抗原,在人类也称为人类白细胞抗原白细胞抗原(HLAHLA)一、一、MHC分子的
15、分布分子的分布 MHCI类分子分布于体内所有有类分子分布于体内所有有核细胞(含血小板、网织红细胞)核细胞(含血小板、网织红细胞)表面。表面。淋巴细胞表面淋巴细胞表面I类分子的密度最大,类分子的密度最大,其次是肾、肝及心脏,密度最低其次是肾、肝及心脏,密度最低的是肌肉和神经组织。的是肌肉和神经组织。成熟的红细胞一般不表达。成熟的红细胞一般不表达。一、一、MHC分子的分布分子的分布 MHCII类分子主要分布于抗原呈类分子主要分布于抗原呈递细胞(单核巨噬细胞、树突状递细胞(单核巨噬细胞、树突状细胞、细胞、B细胞)、活化细胞)、活化T细胞表面。细胞表面。MHC类分子主要是一些存在于类分子主要是一些存在
16、于血清及其他体液中的可溶性分子。血清及其他体液中的可溶性分子。包括补体成分(如包括补体成分(如C2、C4、B因因子)、肿瘤坏死因子(子)、肿瘤坏死因子(TNF)、)、热休克蛋白(热休克蛋白(HSP)等。)等。MHC分子的分布 MHCI表达于表达于 所有有核细胞所有有核细胞 血小板血小板 网织红细胞网织红细胞 不表达于不表达于 神经细胞神经细胞 成熟的红细胞成熟的红细胞 滋养层细胞滋养层细胞MHCII表达于表达于免疫细胞,包括免疫细胞,包括B细胞细胞巨噬细胞巨噬细胞树突状细胞树突状细胞胸腺上皮细胞胸腺上皮细胞血管内皮细胞血管内皮细胞活化的活化的T细胞细胞对个体,染色体上任一基因座位最多只能有两个
17、等位基因,它们分别来自父、母双方的同源染色体。淋巴细胞表面I类分子的密度最大,其次是肾、肝及心脏,密度最低的是肌肉和神经组织。供者血液中含有高效价的此类抗体,也可引起输血反应。MHCI类分子分布于体内所有有核细胞(含血小板、网织红细胞)表面。识别和提呈内源性抗原肽,与辅助受体CD8结合,对CTL的识别起限制作用。同卵双胞胎同胞亲属无血缘关系个体HLA类抗原的链和链各自均有4个结构域,即位于细胞膜外的2个功能区(1,2和1,2)、1个跨膜区和1个胞内区。沟槽内可容纳812个氨基酸残基组成的抗原短肽。MHC II类分子参与外源性抗原的处理与提呈。MHC通过抗原提呈、MHC的限制性、参与T细胞分化发
18、育和活化、建立自身耐受等诸多环节调节、影响免疫应答。1、阳性选择CD4+CD8+双阳性T细胞与胸腺上皮细胞表面MHCII 或MHCI类分子结合,才能继续分化为只表达CD4+或CD8+的单阳性细胞,此为阳性选择。移植成功与否是由供者与受者细胞表面组织抗原和特异性决定的。2、约束免疫细胞之间的相互作用MHC限制性这一遗传特点在器官移植供者的选择和法医的亲子鉴定中得到了应用。同源染色体 等位基因某些自身免疫病的靶细胞,可异常表达HLA II类分子,将自身抗原提呈给免疫细胞,从而出现异常的自身免疫应答,导致自身免疫病。4)胞内区参与细胞内外信号传递。供者血液中含有高效价的此类抗体,也可引起输血反应。(
19、3)个体的终身遗传标志。指两个基因座位上的某些等位基因,同时出现在一条染色体上的实际频率与随机出现的频率之间的差异。建立扩大骨髓库和脐血库,可扩大在无亲缘人群个体间寻找合适供体的配型范围,提高适配率。二、二、MHCMHC分子的结构分子的结构二、二、MHCMHC分子的结构分子的结构一、一、HLAHLA的结构的结构一)一)HLAIHLAI类抗原(分子)类抗原(分子)由重链(由重链()和轻链()和轻链()组)组成的异源二聚体。成的异源二聚体。链由链由HLAIHLAI类基因区编码。类基因区编码。链由第链由第1515号染色体的基因编码,又号染色体的基因编码,又称称22微球蛋白(微球蛋白(2 m2 m)。
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