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MHC(HLA)的特点与医学意义

MHC(HLA)的特点与医学意义

作者: 熊猫人和熊猫猫 | 来源:发表于2022-11-28 19:30 被阅读0次

    1. 组织相容性复合体

    主要组织相容性(基因)复合体:本质上是一组紧密连锁的、编码主要组织相容性抗原的基因复合体,能够编码主要组织相容性抗原,具有控制同种移植排斥反应、免疫应答及免疫调节等功能
    如下图所示,MHC组织相容性抗原主要起到 抗原递呈给T细胞(将目标犯罪者特征交给警察)的作用

    MHC的理解:抗原递呈细胞APC(举报者)总结异体蛋白(罪犯)的抗原肽(外貌特征),交由T细胞(警察局)的TCR(外貌特征系统词条)识别,激发免疫反应
    人白细胞抗原(HLA):本质上指的是人的主要组织相容性复合体(也是MHC,换了个别称而已)
    HLA复合体位于人第6染色体短臂6p21.31,全长3600kb,共有224个基因座位(功能性基因128个,假基因96个)

    虽然HLA的功能性基因众多,但 只有经典MHC-I和经典MHC-II参与抗原提呈(在人群中存在高度多态性),而非经典MHC-I、非经典MHC-II、MHC-III不参与抗原提呈(存在有限的多态性,又称为免疫功能相关基因)

    2. 人类HLA基因(基因结构)

    2.1 HLA I类基因

    HLAI类基因:集中在远离着丝点的一端;经典的HLA I类基因只有3个(A、B、C);仅编码异二聚体(HLA I类分子)中的重链;HLA I类分子中的轻链称为β2m微球蛋白(由15号染色体上的基因编码,没有免疫功能,仅仅用来维持HLA I类蛋白分子的空间结构)

    HLA I类分子的组成

    2.2 HLAII类基因

    HLA II 类基因:在靠近着丝点的一侧;经典的HLA II类基因只有3个(DP、DQ、DR三个亚区);每个亚区又包括A/B两种功能基因座位,分别编码HLA II分子α链和β链

    HLA II类分子的组成

    3. HLA 基因的遗传特点

    理解HLA的多样性:

    • 多基因性:HLA由一组位置相邻的基因座位组成(6个经典HLA位点);HLA I 和 HLA II等位基因产物的表达具有共显性特征;相当于6*2=12个基因座位(此即多基因性的理解)
    • 多态性:一个基因座位上存在 多个等位基因(每个基因座位的候选基因从几个到几千个不等)
      MHC多态性是一个群体概念,指群体中不同个体在等位基因拥有状态上存在差别
    HLA的多态性:HLA可以产生的类型超过地球总人口

    事实上,人群中出现的HLA类型比我们计算出的数字少很多,主要是因为 自然选择 影响,使得部分基因型高频出现。

    • 单体型:群体中各等位基因其实并不以相同的频率出现,某些单体型在群体中有可能呈现较高的频率,并较之单一座位的HLA基因型更显示人种、地域、民族特点(eg: 自然选择某一基因型适应于抗细菌感染)
    • 连锁不平衡:指分属两个或两个以上的等位基因,同时出现在一条染色体上的几率高于随机出现的频率
    单体型介绍:举例A01具有强抗细菌感染的能力,在经历特殊细菌疫情后,只有A01能够继续存活繁衍;连锁不平衡介绍:甲和乙代表两个不同的个体(拥有相同的HLA基因型:A01*A02*B01*B02),由于其A和B两基因连锁性不同,其后代的基因型因配偶而异(表示为A?B?);倘若A01抗细菌感染,B01抗病毒感染,则甲的后代在不考虑配偶的前提下至少有50%的存活概率,而乙的后代听凭配偶的遗传运气,由此因自然选择造成了群体中的连锁不平衡的遗传特点

    HLA多态性的意义

    • 积极意义:对不同抗原入侵的反应性和易感性不同(种类越多,外界抵抗力越强)
    • 消极意义:器官移植中产生免疫排斥反应

    4. HLA 蛋白的结构和功能

    4.1 HLA I和 HLA II对比

    HLA I类分子: 存在于所有有核细胞(含血小板和网织红细胞)表面;α链具有高度多态性,形成一个凹槽肽结合区,容纳8-10个氨基酸残基,是与抗原结合的部位;β2微球蛋白(β2m)对维持I类分子天然构型的稳定性及其分子表达有重要意义;识别和递呈内源性抗原肽(细胞自己产生的),与CD8分子结合,对CTL(细胞毒性T细胞)识别起限制作用

    HLAII类分子:仅表达于部分细胞表面,能表达HLA-II 分子的细胞被称为专职抗原提呈细胞(B、M、DC等);由α、β两条肽链非共价结合而成,α1和β1构成一个凹槽,是II类分子的抗原结合部位,可容纳14个氨基酸;识别和递呈外源性抗原肽(非细胞本身产生的),与CD4分子结合,对Th细胞识别起限制作用

    HLA I类和 II类分子的结构和功能对比

    4.2 HLA与抗原肽的相互作用

    HLA的抗原结合槽与抗原肽互补结合:

    • I类分子抗原结合槽两端封闭,8-10个AA的抗原肽
    • II类分子抗原结合槽两端开放,13-17个AA的抗原肽

    锚定位:HLA的抗原结合槽与抗原肽互补结合,有两个或以上的关键结合部位即可(保证MHC可以比较稳固得递呈结合抗原肽,同时没有过多限制抗原肽的多样性)

    HLA I类分子与抗原肽的结合和相应的锚定位

    4.3 HLA分子的功能

    (1)作为抗原提呈分子参与适应性免疫应答
    • 决定了T细胞识别抗原的MHC限制性:T细胞与APC或靶细胞相互作用时,必须识别相应MHC分子结合递呈的抗原肽;MHC与抗原肽不是一一对应的关系,而是MHC识别一群带有特定基序的肽段
    • 参与T细胞在胸腺中的选择和分化
    • 决定疾病易感性的个体差异
    • 参与构成种族基因结构的异质性
    • 参与移植排斥反应
    (2)调节固有免疫应答
    • III类基因编码的补体成分(蛋白)
    • 非经典I类基因调节NK细胞杀伤活性
    • 炎症相关基因参与固有免疫应答
    • 经典的MHC I/II亦被证实参与固有免疫应答调控

    5. HLA的医学意义

    5.1 HLA与器官移植

    移植原则:移植时力求HLA相容,最好是相同(同卵双胞胎> 直系亲属 > 亲属 > 无亲缘关系者)

    不同器官的移植对HLA配型的要求不同:

    • 肾移植:HLA-DR> HLA-B > HLA-A
    • 骨髓移植: 有亲缘关系 HLA-A>HLA-B>HLA-DR(无亲缘关系:增加匹配 HLA-C和HLA-DQ)

    5.2 HLA表达异常与疾病

    • HLA I类抗原表达异常:肿瘤免疫逃逸(肿瘤细胞表面HLA I类抗原少,TC无法识别)
    • HLA II 类抗原表达异常:器官特异性自身免疫病(正常不表达II类抗原的细胞,一旦在其他类型细胞上表达并被Th细胞识别)
    • HLA 与某些自身反应性疾病关联:不同个体对疾病的易感性在很大程度上受遗传控制
    • HLA与法医关联:HLA是鉴别白细胞的血型(ABO是鉴别红细胞的血型),终生的特异性遗传标记可用于鉴定亲子关系;利用HLA人群分布分析,研究人类发源及历史迁徙

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