主要组织相容性复合体免疫学教学课件

1、主要组织相容性复合体免疫学教学课件1医学免疫学医学免疫学（多媒体课件）（多媒体课件）主要组织相容性复合体免疫学教学课件2第八章第八章 主要组织相容性复合体主要组织相容性复合体(Major Histocompatibility Complex,MHC)(Major Histocompatibility Complex,MHC)主要组织相容性复合体免疫学教学课件3教学内容教学内容 概述概述 MHC MHC 结构及其多基因特性结构及其多基因特性 MHC MHC 的多态性的多态性 MHC MHC 分子与抗原肽的相互作用分子与抗原肽的相互作用 MHC MHC 的生物学功能的生物学功能 HLA HLA 与

2、临床医学与临床医学主要组织相容性复合体免疫学教学课件4概述概述n2020世纪世纪4040年代已确定，小鼠近交系之间皮肤移植物的年代已确定，小鼠近交系之间皮肤移植物的排斥由分布在不同染色体上的多个基因决定。其中第排斥由分布在不同染色体上的多个基因决定。其中第1717染色体上的染色体上的H-2H-2基因是一基因复合体，它在组织不基因是一基因复合体，它在组织不相容引起的排斥中起主要作用，故称其为主要组织相相容引起的排斥中起主要作用，故称其为主要组织相容性复合体（容性复合体（major histocompatibility complex, MHC) )n各种哺乳动物都拥有，人的各种哺乳动物都拥有，人

3、的MHCMHC统称为统称为HLAHLA（human leukocyte antige) )。nMHCMHC在启动特异性免疫应答中起重要作用。在启动特异性免疫应答中起重要作用。一、一、MHC的发现的发现二、基本概念二、基本概念n组织相容性：组织相容性： 是在个体间进行，是在个体间进行，器官或组织移植时，器官或组织移植时，供体与受体供体与受体双方相互接受的程度。双方相互接受的程度。n组织相容性抗原：组织相容性抗原：(Histocompatibility antigen(Histocompatibility antigen） 移植排斥反应属于免疫反应，它是由细胞表面的同移植排斥反应属于免疫反应，它是

4、由细胞表面的同种异型抗原诱导的。这种代表个体特异性的同种抗原称种异型抗原诱导的。这种代表个体特异性的同种抗原称为组织相容性抗原。（或为组织相容性抗原。（或引起器官移植排斥反应的抗原，引起器官移植排斥反应的抗原，又称移植抗原。）又称移植抗原。）二、基本概念二、基本概念n主要组织相容性抗原系统：主要组织相容性抗原系统： ( (major histocompatibility antigen system, MHS) ) 能引起强而快的移植排斥反应的抗原。能引起强而快的移植排斥反应的抗原。n次要组织相容性抗原系统次要组织相容性抗原系统 ( (minor histocompatibility anti

5、gen system, mHS) ) 引起弱而慢的移植排斥反应的抗原。引起弱而慢的移植排斥反应的抗原。二、基本概念二、基本概念n主要组织相容性复合体主要组织相容性复合体 （major histocompatibility complex，MHC） 是脊椎动物某一染色体上编码主要组织相容性抗原、控制是脊椎动物某一染色体上编码主要组织相容性抗原、控制细胞间相互识别、将抗原信息提呈给细胞间相互识别、将抗原信息提呈给CD4CD4+ +的的T T细胞、调节免疫细胞、调节免疫应答的一组紧密连锁的基因群。应答的一组紧密连锁的基因群。 MHC 编码编码MHC分子的基因组分子的基因组人类人类MHC HLA复合体

6、（第复合体（第6Cs） 编码的蛋白产物：编码的蛋白产物：HLA分子分子小鼠小鼠MHC H-2复合体（第复合体（第17Cs） 编码的蛋白产物：编码的蛋白产物：H-2抗原抗原概念区分： MHC、H-2复合体、复合体、HLA复合体复合体-基因基因 MHC分子、分子、H-2分子、分子、HLA分子分子-抗原抗原主要组织相容性复合体免疫学教学课件8第一节第一节 MHCMHC结构及其多基因特性结构及其多基因特性n多基因性是指多基因性是指MHC由多个位置相邻的基因座由多个位置相邻的基因座位组成，编码产物具有相同或相似的功能。位组成，编码产物具有相同或相似的功能。n组成组成MHC的基因传统上分为的基因传统上分为

7、、类。类。nMHC-I和和MHC-II类基因的产物具有抗原提呈类基因的产物具有抗原提呈功能，直接涉及功能，直接涉及T细胞的激活和分化，参与调细胞的激活和分化，参与调控特异性免疫应答。控特异性免疫应答。 类基因为免疫功能相类基因为免疫功能相关基因，主要参与调控固有免疫应答。关基因，主要参与调控固有免疫应答。9 一、一、 经典的经典的 MHC- MHC-类和类和类基因类基因 1.1.小鼠的小鼠的MHCMHC：H-2H-2复合体复合体n位于小鼠的第位于小鼠的第1717对染色体对染色体, ,约约1500kb1500kbn由由类、类、类、类、类基因组成类基因组成n类和类和类基因参与免疫应答的遗传调控类基

8、因参与免疫应答的遗传调控n类基因编码补体成分和炎症相关的免疫分子类基因编码补体成分和炎症相关的免疫分子n通常所说为通常所说为MHCMHC类和类和MHCMHC类基因类基因10 一、一、 经典的经典的 MHC-类和类和类基因类基因 2.人的人的MHC：HLA复合体复合体nHLA（human leukocyte antigen) : 最初在人的白细胞上发现的。nHLA：即人类白细胞抗原即人类白细胞抗原，是人的是人的MHC，位于，位于第第6号染色体短臂上的一群紧密连锁的基因群，号染色体短臂上的一群紧密连锁的基因群，其编码产物参与免疫应答和免疫调控。其编码产物参与免疫应答和免疫调控。 11 一、一、 经

9、典的经典的 MHC-类和类和类基因类基因 2.人的人的MHC：HLA复合体复合体nHLAHLA基因复合体位于人基因复合体位于人6p21.31,6p21.31,全长约全长约3600kb, 3600kb, 包括包括224224个基因座位；个基因座位；n由由HLA HLA 类、类、类、类、类基因组成类基因组成; ;nHLA-IHLA-I类基因集中在远离着丝点的一端，包括类基因集中在远离着丝点的一端，包括B B、C C、A A三个座位（经典基因）三个座位（经典基因）; ;nHLAIIHLAII类基因在复合体中位于近着丝点一端，由类基因在复合体中位于近着丝点一端，由DPDP、DQDQ、DRDR三个亚区组

10、成三个亚区组成; ;nHLAHLA类基因包括编码补体成分的基因和炎症相关基因。类基因包括编码补体成分的基因和炎症相关基因。12 I-I-类基因类基因:HLA-A:HLA-A、B B、C CII-II-类基因类基因:HLA-DP:HLA-DP、 DQDQ、DRDRIII-III-类基因类基因MHC(HLA复合体复合体)HLA-IHLA-I类分子类分子HLA-IIHLA-II类分子类分子13 二、二、类和类和类基因的表达产物类基因的表达产物HLA分子分子 13 （一）（一）HLA抗原的组织分布抗原的组织分布类抗原分布：类抗原分布： 广泛分布于体内各种有核细胞表面（成熟红细胞、神广泛分布于体内各种有

11、核细胞表面（成熟红细胞、神经细胞、成熟的滋养层细胞不表达）。经细胞、成熟的滋养层细胞不表达）。 类抗原分布：类抗原分布： B细胞、单核细胞、单核/M 、树突状细胞、并指状细胞等、树突状细胞、并指状细胞等抗原提呈细胞（抗原提呈细胞（APC）以及血管内皮细胞、精细胞、）以及血管内皮细胞、精细胞、活化活化 T细胞表面。细胞表面。 14 14 （二）（二）HLA抗原的分子结构抗原的分子结构 14 MHC-IMHC- IIa2a3 a1 b1b2 b2ma1a2 抗原肽结合单位Ig样单位跨膜单位 I和II类MHC分子均由一条a和一条b链非共价结合而成。a链均为跨膜蛋白，MHC-I的b链是可溶性的b2m，

12、II类分子的b链为跨膜蛋白。从功能上可以将MHC分子分为抗原肽结合单位、Ig样单位和跨膜单位。1 1、HLA-HLA-类分子类分子 同内源性同内源性抗原肽结合抗原肽结合 同同T T细胞表细胞表面面CD8CD8结合结合参与信号转导参与信号转导 有两条肽链，一为有两条肽链，一为链（重链），另一为链（重链），另一为2 2微微球蛋白，形成异二聚体。球蛋白，形成异二聚体。2 2、HLA-HLA-类分子类分子 由由链和链和链组成异二聚体。链组成异二聚体。同外源性抗原肽结合与T细胞表面CD4分子参与信号转导17 HLA-分子与分子与 HLA-分子的比较分子的比较类别类别结构结构肽结合槽肽结合槽组织分布组织分

13、布功功 能能HLA- (A、B、C)链链 2 2m m 链链1+21+2所有有核细所有有核细胞表面胞表面识别和提呈内源性抗原肽识别和提呈内源性抗原肽;与辅助受体与辅助受体CD8结合结合; (MHC限制限制)HLA- (DP、DQ 、 DR)链链 链链 1+11+1APCAPC和活化和活化T T细胞表面细胞表面识别和提呈外源性抗原肽识别和提呈外源性抗原肽;与辅助受体与辅助受体CD4结合结合; (MHC限制限制)18 三、免疫功能相关基因三、免疫功能相关基因 （一）血清补体成分编码基因：（一）血清补体成分编码基因： III III类基因类基因 （二）抗原加工提呈相关基因（位于（二）抗原加工提呈相关

14、基因（位于IIII类基因区）类基因区） PSM PSM、TAPTAP、HLA-DMHLA-DM、HLA-DOHLA-DO、TAPTAP相关蛋白基因等。相关蛋白基因等。 （三）非经典（三）非经典I I类基因：类基因： HLA HLAE E， HLA HLAF F，HLAHLAG G （四）炎症相关基因：（四）炎症相关基因： TNF TNF，I-B,MHCII-B,MHCI类相关基因（类相关基因（MICA / BMICA / B）,HSP70,HSP70主要组织相容性复合体免疫学教学课件19第二节第二节 MHC MHC的多态性的多态性一、一、 HLA多态性的概念多态性的概念 多态性是指在一随机婚配

15、的群体中，染色体同一基因座位多态性是指在一随机婚配的群体中，染色体同一基因座位有两种以上基因型，即可能编码二种以上的产物。有两种以上基因型，即可能编码二种以上的产物。MHC复合复合体是已知的人体最复杂的基因复合体，有高度的多态性，其原体是已知的人体最复杂的基因复合体，有高度的多态性，其原因有二：因有二：1、复等位基因、复等位基因 MHC的每一个基因座位都存在为数众多的复等位基因，的每一个基因座位都存在为数众多的复等位基因，由于各个基因座位组合是随机的，因此由于各个基因座位组合是随机的，因此MHC基因型可基因型可108 ，这，这是是MHC多态性的主要的原因。多态性的主要的原因。2、共显性、共显性

16、每个细胞表面表达父系和母系两种每个细胞表面表达父系和母系两种HLA分子。分子。二、连锁的不平衡性和单体型：二、连锁的不平衡性和单体型： 由于MHC复合体的各座位是紧密连锁的，如果各等位基因随机组合构成单体型，则某一单体型的出现频率应等于组成该单体型的各基因频率的乘积。但实际上，MHC各基因并非完全随机地组成单体型。此即连锁不平衡性，即两个或两个以上两个或两个以上基因座位的等位基因同时出现在一条染色体上的基因座位的等位基因同时出现在一条染色体上的几率高于随机出现的频率。几率高于随机出现的频率。三、多态性的意义三、多态性的意义 赋予物种极大应变能力，抵抗外来赋予物种极大应变能力，抵抗外来多种病原体

17、多种病原体; ;可用于个体识别，但不利可用于个体识别，但不利于寻找同种移植物供者。于寻找同种移植物供者。主要组织相容性复合体免疫学教学课件24第三节第三节MHCMHC分子和抗原肽的相互作用分子和抗原肽的相互作用25 一、抗原肽与一、抗原肽与HLA分子相互作用的分子基础分子相互作用的分子基础 锚定位锚定位: HLA分子肽结分子肽结合槽内与抗原肽特定氨基合槽内与抗原肽特定氨基酸残基结合的部位。酸残基结合的部位。 锚定残基锚定残基: 能与能与HLA分子肽分子肽结合槽内锚定位结合的抗原结合槽内锚定位结合的抗原肽特定氨基酸残基。肽特定氨基酸残基。 26 二、抗原肽与二、抗原肽与MHC分子相互作用的特点分

18、子相互作用的特点1.抗原肽与抗原肽与MHC分子的结合具有一定的特异性：分子的结合具有一定的特异性： HLA分子识别抗原肽的共同基序而非抗原表位，分子识别抗原肽的共同基序而非抗原表位，一种一种HLA分子可以与具有共同基序的多种抗原肽结合，分子可以与具有共同基序的多种抗原肽结合，也可以提呈同一抗原分子的不同表位，并非呈现一对也可以提呈同一抗原分子的不同表位，并非呈现一对一的关系，特异性不高。一的关系，特异性不高。 2.个体差异性：不同个体差异性：不同MHC分子可选择性地结合具有不同分子可选择性地结合具有不同锚定位和锚定残基的肽段，造成不同个体对同一抗原锚定位和锚定残基的肽段，造成不同个体对同一抗原

19、的应答在强度上出现差异，也即的应答在强度上出现差异，也即对对疾病的易感性不同。疾病的易感性不同。二、抗原肽与二、抗原肽与MHC分子相互作用的特点分子相互作用的特点3.包容性：包容性： 一类一类MHC分子识别一群带有特定共同基序的肽段。分子识别一群带有特定共同基序的肽段。 4.组成共同基序的组成共同基序的X氨基酸的可变性氨基酸的可变性 一种一种MHC 分子结合多种抗原肽，活化多个抗原特异分子结合多种抗原肽，活化多个抗原特异T细胞克隆细胞克隆 不同不同MHC分子结合的抗原肽，可拥有相似的共同基序分子结合的抗原肽，可拥有相似的共同基序主要组织相容性复合体免疫学教学课件28第四节第四节MHC的的生物学

20、功能生物学功能（2 2）介导）介导T T细胞在胸腺中的分化、成熟；细胞在胸腺中的分化、成熟；（3 3）疾病易感性个体的主要决定者；）疾病易感性个体的主要决定者；（4 4）参与构成种群基因结构的异质性，调控机体免疫功能。）参与构成种群基因结构的异质性，调控机体免疫功能。一、提呈抗原，参与适应性免疫应答一、提呈抗原，参与适应性免疫应答（1 1）提呈抗原供）提呈抗原供T T细胞识别，启动特异性免疫应答；细胞识别，启动特异性免疫应答；CD4CD4+ +Th-MHCTh-MHC类分子提呈的外源性抗原肽；类分子提呈的外源性抗原肽；CD8CD8+ +CTL-MHCCTL-MHC类分子提呈的内源性抗原肽；类分

21、子提呈的内源性抗原肽；形成形成MHC MHC 抗原肽抗原肽- TCR- TCR免疫三分子复合体免疫三分子复合体启动特异性免疫应答。启动特异性免疫应答。MHCMHC限制性：在免疫应答的过程中，只有当相互作用细胞双方的限制性：在免疫应答的过程中，只有当相互作用细胞双方的MHCMHC分子一致时，免疫应答才能发生。分子一致时，免疫应答才能发生。 如：如：T T细胞与细胞与APCAPC，T T细胞与靶细胞等。细胞与靶细胞等。2. 2. 作为调节分子，参与固有免疫应答作为调节分子，参与固有免疫应答 MHCMHC免疫功能相关基因参与对非特异性免疫应答的调控。免疫功能相关基因参与对非特异性免疫应答的调控。（1 1）经典）经典基因基因补体，参与炎症反应、对病原体的杀伤和补体，参与炎症反应、对病原体的杀伤和免疫性疾病的发生。免疫性疾病的发生。（2 2）非经典）非经典I I类基因类基因调控调控NK细胞活性。细胞活性。（3 3）炎症相关基因）炎症相关基因启动和调控炎症反应，并在应激反应中启动和调控炎症反应，并在应激反应中发挥作用。发挥作用。主要组织相容性复合体免