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06 第六章 主要组织相容性抗原系统.pptx

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本课件从移植排斥现象出发,讲解组织相容性抗原、MHS 与 MHC 的基本概念,介绍人类 HLA 复合体在 6 号染色体上的分区与编码产物,比较 HLA-Ⅰ、Ⅱ类抗原的分子结构、细胞分布及抗原递呈功能,并说明 MHC 限制性。

第六章主要组织相容性抗原系统章节起始页,涵盖MHC概念、HLA结构与分布及MHC限制性
MHS发现历史页,介绍Snell发现肿瘤细胞在同系小鼠体内长期生存的实验
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第1页:第六章 主要组织相容性抗原系统

第六章 主要组织相容性抗原系统。

第2页:主要组织相容性抗原系统的发现

主要组织相容性抗原系统的发现:George D. Snell 于20世纪30年代发现,肿瘤细胞在同系小鼠体内可以长期生存,但在不同品系的小鼠体内不能生存,非肿瘤细胞也具有相同的特点。

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第4页:1980年诺贝尔生理学或医学奖获得者

1980年诺贝尔生理或医学奖获得者:下表列出三位获奖者及其机构。

1980年诺贝尔生理学或医学奖获得者
获奖者国籍所属机构
Baruj Benacerraf美国Harvard Medical School
Jean Dausset法国Université de Paris,Laboratoire Immuno-Hématologie
George D. Snell美国Jackson Laboratory

第5页:近交系小鼠皮肤移植实验

用近交系小鼠进行的皮肤移植实验,观察不同品系间移植物的排斥情况。

第6页:排斥反应的本质

排斥反应的本质是免疫应答,具有特异性和记忆性。

第7页:组织相容性抗原相关概念

组织相容性抗原(histocompatibility antigen)
代表个体特异性的、引起排斥反应的同种异型抗原,也称移植抗原。
主要组织相容性抗原系统(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,也叫主要组织相容性系统(MHS)。
主要组织相容性抗原复合体(MHC)
编码MHS的基因在同一染色体上呈一组紧密连锁的基因群,将这一连锁群统称为MHC。

第8页:MHS的基本特点

  • MHS广泛分布于脊椎动物所有有核细胞表面,化学成分是脂蛋白或糖蛋白
  • MHS不仅参与移植排斥反应,而且在机体免疫应答过程中具有重要的调节作用
  • 小鼠的MHS称为H-2系统,人的MHS称为人类白细胞抗原(HLA)
  • 小鼠的MHC又称H-2复合体,位于17号染色体上;人类的HLA则位于第6号染色体上

第9页:各种动物的MHC名称

各种动物的MHC名称:各种哺乳动物都有MHC,不同动物的MHC及其编码的抗原命名不同。小鼠的MHC称为H-2复合体,其编码的抗原称为H-2抗原。其它医学常用动物的MHC见下表。

常用实验动物的MHC名称
动物MHC名称
小鼠H-2
恒河猴RhLA
黑猩猩ChLA
家兔RLA
狗DLA
豚鼠GpLA
大鼠Ag-B(H-1)

第10页:人类白细胞抗原的发现

1958年,Dausset等从人的白细胞表面发现由MHC基因编码的主要组织相容性抗原,称为人类白细胞抗原(human leucocyte antigen,HLA)。因此人的MHC又称为HLA复合体,人的MHC抗原又称为HLA抗原或HLA分子。

第11页:MHC的免疫生物学意义

  • 直接参与APC对内源性或外源性抗原的处理和加工
  • 在TCR特异性识别APC所提呈的抗原肽过程中,必须同时识别与抗原肽结合成复合物的MHC分子,才能产生T细胞激活的信号

第12页:HLA复合体及其编码产物

HLA复合体位于6号染色体的短臂上,其分布范围大约3600~4000 kb,确认了224个座位,其中128个为功能性基因。

根据基因和编码产物的结构和功能不同,将HLA复合体分为三个区域,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类基因区。

第13页:HLA基因复合体的基因结构

HLA基因复合体的基因结构示意图,显示Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类基因区的分布与主要座位。

第14页:HLA-I类基因区

Ⅰ类基因区包含A、B、C、E、F、G、H等位点,编码化学结构相似但抗原特异性不同的HLA-A、B、C肽链,作为HLA-Ⅰ类分子的重链;与15号染色体上β2微球蛋白基因编码产物通过共价键结合后,成为HLA-Ⅰ类抗原。

Ⅰ类基因A、B、C位点的基因编码产物为HLA-Ⅰ类抗原分子的α链。

第15页:HLA-I类基因及其编码产物

HLA-Ⅰ类基因及其编码产物:Ⅰ类基因区包括3个主要基因座位B、C和A,以及新确定的E、F、G、H、MIC等基因座位。每个基因编码的产物为HLA-Ⅰ类分子的α链,与β2微球蛋白(编码基因位于15号染色体)组成异二聚体,表达在细胞膜上。

第16页:HLA-I类分子的三维构型

HLA-Ⅰ类分子的三维空间构型图,显示α链三个结构域与β2微球蛋白构成的空间结构。

第17页:HLA-II类基因区

Ⅱ类基因区包含HLA-DP、DQ、DR等亚区,每个亚区中又包含多个基因位点。每个亚区中的每个位点可以编码不同的产物,这些产物两两之间呈非共价键结合后共同组成HLA-Ⅱ类抗原。Ⅱ类基因DP、DQ、DR的编码产物为双肽链(α链和β链),称为HLA-Ⅱ类分子。

第18页:HLA-II类基因及其编码产物

HLA-Ⅱ类基因及其编码产物:Ⅱ类基因区包括DP、DQ、DR、DM、DO基因座位,以及TAP和LMP基因座位。每个座位的基因可分为A和B两类基因,如DPA、DPB,编码产物分别为α和β链。同一个基因位点编码的一条α和β链组成MHC-Ⅱ类分子,不同基因位点编码的α和β链不能配对。

第19页:HLA-III类基因区

Ⅲ类基因区内含众多编码血清补体成分和其它血清蛋白的基因,参与免疫应答的不同阶段。Ⅲ类基因中与免疫功能有关的基因有下列几类:编码补体成分C2、C4、Bf的基因;编码肿瘤坏死因子(TNF)的基因;编码热休克蛋白70(HSP70)的基因。

第20页:HLA-I类和II类抗原的分子结构

  1. 肽结合区:结合多肽
  2. 免疫球蛋白样区:结合CD4或CD8
  3. 跨膜区:锚定在细胞膜上
  4. 胞内区:信号传递

第21页:I类与II类抗原分子结构对照

HLA-Ⅰ类和Ⅱ类抗原的分子结构:下表列出两类分子各结构区及其功能。

HLA-I类与II类抗原分子的结构比较
结构区Ⅰ类抗原分子Ⅱ类抗原分子
肽结合区α1、α2结构域,结合多肽α1、β1结构域,结合多肽
免疫球蛋白样区α3结构域,结合CD8α2、β2结构域,结合CD4
跨膜区锚定在细胞膜上锚定在细胞膜上
胞内区信号传递信号传递

第22页:MHC I类分子的结构

MHC Ⅰ类分子的结构示意图:肽结合区结合多肽,免疫球蛋白样区(α3)结合CD8分子。

第23页:MHC II类分子的结构

MHC Ⅱ类分子的结构示意图:肽结合区结合多肽,免疫球蛋白样区结合CD4分子。

第24页:HLA-I类分子抗原结合区三维图

HLA-Ⅰ类分子抗原结合区的三维结构图,显示抗原肽结合槽的空间构象。

第25页:HLA-II类分子抗原结合区三维图

HLA-Ⅱ类分子抗原结合区的三维结构图,显示由α链与β链共同构成的抗原肽结合槽。

第26页:HLA抗原肽复合物三维图

HLA-Ⅰ、Ⅱ类分子抗原肽复合物的三维结构图,显示抗原肽结合于分子表面的肽结合槽内。

第27页:HLA抗原肽复合物三维图(另一视角)

HLA-Ⅰ、Ⅱ类分子抗原肽复合物的三维图(另一视角),展示抗原肽与分子相互作用的侧面构象。

第28页:HLA-I、II类抗原的分布

HLA-Ⅰ、Ⅱ类抗原的分布:下表列出主要细胞类型两类抗原的表达情况。

HLA-I类与II类抗原的细胞分布
细胞类型HLA-Ⅰ类抗原HLA-Ⅱ类抗原
T细胞+-
B细胞++
巨噬细胞++
其他抗原提呈细胞++
胸腺上皮细胞++
中性粒细胞+-
肝细胞+-
肾脏细胞+-
脑细胞+-
红细胞--

说明:原课件本页以“+”“-”符号矩阵表示分布,文本提取后符号与细胞名称粘连、无法逐格对齐,此处按教材通识还原,请以原课件图示为准。

第29页:HLA-I、II类抗原的主要功能

引起移植排斥反应
HLA抗原本身就是激发机体对移植物产生强烈和快速排斥反应的主要相容性抗原系统。
抗原呈递作用
外来抗原被抗原呈递细胞摄取和处理后,必须与MHC-Ⅰ、Ⅱ类分子的肽结合区结合形成抗原肽-MHC分子复合体,该复合体转运表达于抗原呈递细胞表面,才能被相应的淋巴细胞识别,从而启动免疫应答反应。

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第31页:抗原递呈细胞与抗原递呈

抗原递呈细胞(antigen presenting cell,APC)
能够摄取、加工、处理抗原并将抗原信息递呈给淋巴细胞的一类细胞。专职APC主要包括巨噬细胞、树突状细胞和B细胞,能够递呈MHC-Ⅱ分子和抗原肽复合物。
抗原递呈
指抗原递呈细胞将抗原加工处理、降解为多肽片段,与MHC分子结合为多肽-MHC分子复合物,转移至细胞表面,并与T细胞表面的TCR结合成为TCR/抗原肽-MHC分子三元体,再被递呈给T淋巴细胞的全过程。

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第33页:MHC限制性

制约免疫细胞间的相互作用——MHC限制性:只有当表达有抗原肽-MHC复合物的APC,与起识别和反应作用的T细胞表面所表达的MHC分子相同时,二者才能彼此作用而启动免疫应答过程。

T细胞表面的TCR在识别抗原肽的过程中,其表面的CD4/CD8分子必须同时识别APC上的MHC-Ⅱ/Ⅰ类分子的Ig样区:CD4分子结合MHC Ⅱ类分子,CD8分子结合MHC Ⅰ类分子。

第34页:T细胞识别相同MHC单倍型

T细胞能够识别:T细胞表面的MHC单倍体型为MHC A,APC细胞表面的MHC单倍体型同为MHC A时,T细胞可识别APC递呈的抗原肽。

第35页:T细胞不能识别不同MHC单倍型

T细胞不能够识别:T细胞表面的MHC单倍体型为MHC A,而APC细胞表面的MHC单倍体型为MHC B时,T细胞不能识别其递呈的抗原肽。

第36页:诱导胸腺内前T细胞分化

诱导胸腺内前T细胞的分化:在T细胞的发育过程中,胸腺深皮质区的CD4+CD8+双阳性细胞同胸腺皮质上皮细胞表达的MHC-Ⅰ或Ⅱ类分子相互作用后,选择成熟为“单阳性”细胞;这种细胞又同胸腺内巨噬细胞和树突状细胞表达的自身抗原肽-MHC-Ⅰ/Ⅱ类分子复合物结合,形成自身耐受细胞。其中形成自身耐受的T细胞才能分化成熟为对非己抗原产生应答的免疫T细胞。

第37页:HLA与器官移植和输血反应

HLA与同种器官移植的关系
供受体间HLA的相似性越强,器官移植的成活率越高。通常最佳的移植物配对关系顺序为同卵双生>同胞兄妹>近亲>远亲>无亲缘者。
HLA与输血反应的关系
多次接受输血者会发生非溶血性输血反应,与受者血液中存在的抗白细胞和抗血小板HLA抗原的抗体有关,因此需多次接受输血者应选择成分输血。

第38页:HLA与疾病的相关性

HLA与疾病的相关性
群体分子流行病学调查显示,某些疾病的发生与一种或几种HLA抗原的表达相关,因此HLA作为一种疾病发生的遗传标志可用于疾病的辅助诊断、预测、分类及预后判断。带有某种HLA型别不代表一定会患病。
HLA异常表达与疾病的关系
HLA-Ⅰ类分子的表达降低与肿瘤的发生有关;HLA-Ⅱ类分子表达异常与自身免疫病的发生有关。

第39页:

第40页:本章需要掌握的重点

  1. 器官移植过程中发生排斥反应的原因
  2. MHC的基本概念
  3. 人类HLA复合体在染色体上的分布
  4. HLA-Ⅰ和Ⅱ类抗原分子的结构和分布特点
  5. MHC-Ⅰ和Ⅱ类抗原分子的主要功能
  6. T细胞只能识别MHC-抗原肽复合物

第41页:根据实验现象提出的问题

根据实验现象提出的问题:

  1. 排斥反应的本质是什么?
  2. 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?
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