第六章免疫细胞膜分子

1第六章免疫细胞膜分子第一部分主要组织相容性抗原在不同种属或同种不同的动物个体间进行正常组织或肿瘤移植会出现排斥，排斥反应本质上是一种免疫反应，它是由细胞表面的同种异型抗原诱导，这种代表个体特异性的同种抗原称为组织相容性抗原（histocompatibilityantigen）或移植抗原（transplantationantigen）。机体内与排斥反应有关的抗原系统多达20种以上，其中能引起强而迅速排斥反应者称为主要组织相容抗原，其编码基因是一组紧密连锁的基因群，称为主要组织相容性复合体（majorhistocompatibilitycomplex,MHC）。控制机体免疫应答能力与调节功能的基因（immuneresponsegene,Irgene）也存在于MHC内。因此MHC不仅与移植排斥反应有关，也参与免疫应答的诱导与调节。小鼠的主要组织相容抗原称为，H-2系统（histocompatibilityantigen-2,H-2）。人的则称为人白细胞抗原系统，(humanleucocyteantigen,HLA)。2第一节MHC基因结构一、小鼠H-2基因复合体H-2（histocompatibilityantigen-2,H-2）的基因定位于小鼠第17对染色体上，并证明是由4个遗传区域（region）组成，即K区，I区，S区，4D区。其中I区又可分为二个亚区，I-A和I-B，每个区或亚区内至少包括一个基因座。K区基因称为H-2K座。D区分为H-2D座和H-2L座。*I-A亚区有Aα和Aβ二个座，I-亚区含Eα和Eβ二个座，S区含有6个座。K和D区基因可编码H-2抗原系I区基区编码I区相关抗原或Ia抗原(I-regionassociatedantigen,Ia)S区基因可分别编码补体成分（C4和B因子等）性限制蛋白(sex-limitedprotein,Slp)以及TNF。（二）H-2复合体的功能1981年Klein按其功能将MHC基因座分为4类。1.I类基因（I类分子）即K，D1和L分子（H-2K，H-2D基因）在不同的品系中K和D分子可能具有不同的抗原特异性称之为特有抗原（privateantigen）。在K和D分子之间也存在一些共同的抗原特异性称之为共有抗原（publicantigen）。2.II类基因（免疫应答基因，即Ia基因I-regionassociatedantigen）。3.III类基因（系指H-2S区基因，包括血清因子,补体分子及TNF等）。4.VI类基因位于D座右侧（尚不十分明白）。3二、人类HLA基因复合体HLA复合体位于人第6号染色体的短臂上,共有数十个座,按其产物的结构,表达方式,组织分布与功能可将这些基因座分为三类：1．HLA-I类基因，（HLA-A，HLA-B，HLA-C）经典的I类基因2．HLA-II类基因（II类基因一般指DR，DP，DQ，其中某些基因的产物与内源性抗原的处理与呈递有关）。3．HLA-III类基因（编码相应的补体成分，乙羟化酶基因，肿瘤坏死因子，热休克蛋白等）。三、人白细胞抗原复合体的遗传特点（一）单倍型遗传HLA复合体是紧密连锁的，连锁在一条染色体上的等位基因称为一个单倍型（haplotype），而其表达的抗原产物为表现型（phenotype），又可简称为表型。每一基因都是显性基因，都编码相应抗原，因此，子代个体的细胞表面有两个单倍型表达的抗原，当亲代的遗传信息传给子代的时候，HLA单倍型作为一个单位遗传下去，子女的HLA染色体中，其中一个单倍型与父亲相同，另一个与母亲相同。4（二）高度的多态性多态性（Ploymorphism）是指处于随机婚配的群体中，同一基因座位可存在两种以上的基因产物，有些可多达几十种，即存在两种或两种以上的基因型，根据目前已知的各座位上等位基因总数（7个座位共有148个）来估算单倍型可以在群体中表达高于3.8×108个，个体表现型和基因型则更多，远远超过全世界总人口数，很难找到一个单倍型完全相同的人。HLA的高度多态不仅对维持种群的生存具有重要的生物学意义，同时也对器官移植带来很大困难。（三）边锁不平衡性HLA复合体上各复等位基因都有各自的基因频率。四、HLA分布、结构和功能（一）I类抗原（由HLA-A、B、C座位上的基因编码的抗原）I类抗原是一种膜糖蛋白，存在于所有核细胞的膜上，以淋巴细胞上的密度最多，也分布于血清、尿液、初乳等体液中，分布十分广泛。I类抗原在移植排斥反应中起重要作用。（二）II类抗原II类抗原是由HLA-D区（DR，DQ，DP）座位所编码的抗原。II类抗原是由两条糖基化的跨膜多肽链构成，主要表达在某些细胞表面，如B细胞、巨噬细胞和其他抗原细胞，不如I类抗原分布广泛。II类抗原与免疫应答及免疫调节有关，II类抗原的存在是T细胞活化的必需信号。（三）III类抗原补体系统中的一些成分，如：C2、C4、B因子等由III类基因编码，它们均分于血清中。五、HLA抗原的表达与调控在各种类型细胞表面HLA分子表达与否以及表达的密度,可以受不同的因素调节,一般认为,调控HLA分子表达的主要环节是转录速率。可能影响HLA表达的因素有：（1）组织细胞分化阶段，成熟的不同阶段，其表达可有改变。（2）某些疾病状态（传染性疾病、免疫性疾病、造血系统疾病及肿瘤）。（3）生物活性物质，如某些细胞因子、IFN、TNF等可增强不同类型细胞HLA-I类抗原表达。5六、MHC分子功能MHC分子作为代表个体特异性的主要组织抗原，在排斥反应中起重要作用。（1）参与对抗原处理：外源性抗原在APC内被降解成免疫原性多肽，并与MHC-II类分子结合成稳定的复合物，从而保证了多肽不被进一步降解为氨基酸。（2）约束免疫细胞间的相互作用具有同一MHC类型的免疫细胞才能有效地相互作用，又称为MHC限制性（MHCrestriction）（3）参与对免疫应答的遗传控制机体对某种抗原物质是否产生应答以及应答的强弱是受遗传控制的。控制免疫应答的基因称为Ir基因，一般认为位于HLA-II类基因区内。（4）诱导自身或同种淋巴细胞反应。（5）参与T细胞分化过程。第二节HLA的医学意义一、HLA与疾病相关性不同个体对疾病易感性的差异在很大程度上是由遗传因素所决定的，在群体调查中比较患者与正常人某些特定等位基因及其产物的频率，这是研究遗传决定的对疾病易感性的主要方法。60年代末发现了某些疾病与特定的HLA型呈非随机分布，其中91%以上的北美白人强直性脊柱炎患者带有HLA-B27抗原，这种二个遗传学性状在群体中同时出现呈非随机分布，称为关联（association），特定疾病与某种HLA型别的相关性可通过相对危险性（relativerisk，RR）来评估，其公式为：P+×C-RR=——————P-×C+P+为具有某种抗原的病人数；C-为不带此抗原的对照组人数；P-为不带此抗原的病人数；C+为具有此抗原的对照组人数。6疾病HLA抗原相对危险性RR强直性脊柱炎青少年类风湿性关节炎Reiter病牛皮癣性关节炎Bechat综合症I类B27B27B27B17CW6B511002430-506910-15发作性睡眠寻常天疱疮I型糖尿病多发性硬化症II类DR2DR4DR3/DR4DR22024204全身性红斑狼疮全身性硬化症III类C4AQOC4BQOC4AQO6119二、HLA表达异常与疾病的关系（一）HLA-I类抗原表达异常在小鼠及许多人类肿瘤或肿瘤衍生的细胞株均已发现MHC-I类抗原表达缺失或密度降低。（二）HLA-II类抗原表达异常器官特异性自身免疫疾病的靶细胞可异常表达HLA-II类抗原。如：I型糖尿病患者的胰岛β细胞、原发性胆管肝硬化患者的胆管上皮细胞。三、HLA与排斥反应移植物存活率很大程度上取决于供者和受者之间HLA型别相合的程度。四、HLA与法医由于HLA复合体的高度多态性，在无关个体间HLA表型全相同的机率极低，故HLA复合体被看作是伴随个体终生的特异性遗传标记。被应用在法上的个体识别和鉴定亲子关系上。7第三节HLA分型技术一、血清学分型技术（一）HLA-I类抗原检测（微量淋巴细胞毒试验，补体依赖的细胞毒试验）。原理为取已知HLA抗血清加入待测外周的血淋巴细胞，作用后加入兔补体，充分作用后加入染料，观察细胞死亡。（二）HLA-DR、DQ抗原检测待测细胞为B细胞，抗血清先用血小板吸收以除去对I类抗原的抗体后使用同上述。二、细胞学分型技术判断淋巴细胞在识别HLA抗原决定簇后发生的反应。纯合子分型细胞(homozygotetypingcell,HTC)预致敏淋巴细胞实验(primedlymphocytetest,PLT)三、HLA的DNA分型技术（一）限制性片段长度多态性检测技术个体间抗原特异性来自氨基酸顺序的差别，后者由编码基因的碱基顺序不同所决定，这种碱基顺序的差别造成限制性内切酶，识别位置及酶切位点数目的不同，从而产生的数量和长度不一的DNA酶切片段。用特异性探针以整个基因组DNA酶切片段进行杂交，即可分析限制性长度片段多态性（restrictionfragmentlengthpolymorphism,RFLP）。（二）PCR/SSO技术用人工合成HLA特异的寡核苷酸（sequencespecificoligonucleotide,SSO）作为探针，与待检细胞经PCR扩增的HLA基因片段杂交，从而确定HLA型别。（三）PCR/SSP技术目前常规的HLA-DNA分型技术（PCR/RFLP、PCR/SSO），最终均需用标记的特异性探针与扩增产物进行杂交，再分析结果。PCR/SSP方法乃设计出一整套等位基因组特异性引物（sequencespecificprimer,SSP），借助PCR技术获得HLA型别特异的扩增产物，可通过电泳直接分析带型决定HLA型别，从而大大简化了实验步骤。8第二部分白细胞分化抗原机体免疫系统是由中枢淋巴器官、外周淋巴器官、免疫细胞和免疫分子所组成。免疫应答过程有赖于免疫系统中细胞间的相互作用，包括细胞间直接接触和通过释放细胞因子或其它介质间接的作用。免疫细胞间或介质与细胞间相互识别的物质基础是免疫细胞膜分子，包括细胞表面的多种抗原、受体和其它分子，细胞膜分子通常也称为细胞表面标记（Cellsurfacemarker），免疫细胞膜分子的研究对于深入了解免疫应答的本质以及临床某些疾病的诊断、预防和治疗具有十分重要的意义。免疫细胞膜分子的种类相当繁多，主要有T细胞抗原识别受体（TCR），B细胞抗原识别受体（BCR），主要组织相容性抗原，白细胞分化抗原，粘附分子，促分裂原受体，细胞因子受体，免疫球蛋白的Fc段受体，以及其它受体和分子。一、白细胞分化抗原白细胞分化抗原是白细胞（还包括血小板、血管内皮细胞）在正常分化成熟不同谱系（lineage）和不同阶段以及活化过程中，出现或消失的细胞表面标记。它们大都是穿膜的蛋白或糖蛋白，含胞膜外区，穿膜区和胞浆区。白细胞分化抗原参与机体重要的生理和病理过程：（1）免疫应答过程中免疫细胞的相互识别，免疫细胞抗原识别，活化，增殖和分化，免疫效应功能的发挥（2）造血细胞的分化和造血过程的调控（3）炎症发生（4）细胞的迁移9二、粘附分子粘附分子（adhesionmolecules,AM）是指介导细胞与细胞间或细胞与基质间相互接触和结合的一类分子，大都为糖蛋白，分布于细胞表面或细胞外基质（extracellularmatrix,ECX）中。粘附分子以配体—受体相对应的形式发挥作用，导致细胞与细胞间、细胞与基质间或细胞—基质—细胞之间的粘附。参与细胞的信号传导与活化，细胞的伸展和移动，细胞的生长及分化，肿瘤转移、创伤愈合等一系列主要生理和病理过程。按粘附分子的结构特点，可将其分为粘合素超家族的粘附分子，免疫球蛋白超家族的粘附分子，选择凝集素家族粘附分，钙离子依赖的细胞粘附素家族粘附分子及其它未归类的粘附分子。三、促有丝分裂原受体有丝分裂原（mitogen）来自植物的糖蛋白或细菌产物，它能与多种细胞膜糖类及寡糖基分子结合，后者为促有丝分裂原受体，结合后能促