《医学免疫学》人卫第9版教材高清彩色81120.docx

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（-）单体型和连锁不平衡

MHC的单体型（haplotype）指同一染色体上紧密连锁的MHC等位基因的组合。

MHC等位基因的构成和分布还有两个特点。

1.等位基因的非随机性表达群体中各等位基因其实并不以相同的频率出现。

如HLA-DRB1和HLA-DQB1座位的等位基因数分别是2122和1152（表8.1）,其中两个等位基因DRB1*09：

01和DQB1*07：

01在群体中的频率，按随机分配的原则，应该是0.047%（1/2122）和0.087%（1/1152），然而，在我国北方汉族人群中它们的频率分别高达15.6%和21.9%。

在斯堪的纳维亚白种人中,DRB1和DQB1基因座位上高频率分布的等位基因是DRB1*05：

01和DQB1*02：

01。

说明不同人种中优势表达的等位基因及其组成的单体型可以不同。

2.连锁不平衡不仅等位基因出现的频率不均一，两个等位基因同时出现在一条染色体上的机会,往往也不是随机的。

连锁不平衡（linkagedisequilibrium）指分属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概率，高于随机出现的频率。

例如上面提到北方汉族人中高频率表达的等位基因DRB1*09：

01和DQB1*07：

01同时出现在一条染色体上的概率，按随机分配规律，应是其频率的乘积为3.4%（0.156x0.219=0.034），然而实际两者同时出现的频率是11.3%，为理论值的3.3倍。

非随机表达的等位基因和构成连锁不平衡的等位基因组成，因人种和地理族群的不同而出现差异，属长期自然选择的结果。

其意义在于，第一，可作为人种种群基因结构的一个特征,追溯和分析人种的迁移和进化规律;第二，高频率表达的等位基因如果与种群抵抗特定疾病相关，可以此开展疾病的诊断和防治;第三，有利于寻找HLA相匹配的移植物供者。

第二节HLA分子

经典的HLAI类分子和II类分子在组织分布、结构和功能上各有特点（表8-2）。

表8-2HLAI类和n类分子的结构、组织分布和功能特点

HLA分子

类别

分子结构

肽结合结构域

表达特点

组织分布

功能

I类

（A、B、C）

ot链45kD

（p2m12kD）*

al+a2

共显性

所有有核细胞表面

识别和提呈内源性抗原肽，与共受体CD8结合，对CTL识别抗原肽起MHC限制作用

II类

（DR、DQ、DP）

a链35kDp链28kD

al+pl

共显性

APC、活化的

T细胞

识别和提呈外源性抗原肽，与共受体CD4结合，对Th识别抗原肽起MHC限制作用

编码基因在15号染色体

—、HLA分子的分布

I类分子由重链（a链）和白m组成，分布于所有有核细胞表面（表8.2）。

I［类分子由a链和B链组成，仅表达于淋巴组织中一些特定的细胞表面，如专职性抗原提呈细胞（包括B细胞、巨噬细胞、树突状细胞）、胸腺上皮细胞和活化的T细胞等。

二、HLA分子的结构及其与抗原肽的相互作用

（一）HLA分子的结构

I类分子重链链）胞外段有3个结构域（al.a2.a3），远膜端的2个结构域al和a2构成抗原

结合槽。

I类分子的抗原结合槽两端封闭，接纳的抗原肽长度有限，为8〜10个氨基酸残基（图8-2、图8-4）o

图8-4HLAI类分子抗原结合槽顶面观

II类分子的a.p链各有两个胞外结构域（仁1、迎；田、阳），其中od和田共同形成抗原结合槽。

n类分子的抗原结合槽两端开放，进入槽内的抗原肽长度变化较大，为13~17个氨基酸残基（图8-2）。

（二）MHC与抗原肽的相互作用

MHC分子结合并提呈抗原肽供TCR识别。

MHC的抗原结合槽与抗原肽互补结合，其中有两个或两个以上与抗原肽结合的关键部位，称锚定位（anchorposition,pocket）（图8-5）。

抗原肽与该位置结合的氨基酸残基称为锚定残基（anchorresidue）o锚定位与锚定残基是否吻合决定MHC的抗原结合槽与抗原肽结合的牢固程度。

以MHCI类分子结合9肽抗原为例（图8-6）：

9肽的锚定位在p2（锚定残基Y）和p9（锚定残基V、I或L）。

锚定位（P）123456789

国回回旧⑦回回①

国田①画①圆区

囚国回回⑦回囚①）

共用基序X-X-X-X-Y/F-X-X-L

国⑦回国田国囚O⑦

回⑦国间圆田田回①

国⑦回囚団国匡1回①

回⑦in回固囚圆m①

共用基序X-Y-X-X-X-X-X-X-V/I/L

图8-6两种不同的MHCI类等位基因分子以不同的锚定位与抗原肽的锚定残基结合并显示不同的共用基序

三、HLA分子的功能

（一）作为抗原提呈分子参与适应性免疫应答

经典的MHCI类和II类分子通过提呈抗原肽而激活T淋巴细胞，参与适应性免疫应答。

这是MHC主要的生物学功能。

1.决定了T细胞识别抗原的MHC限制性（MHCrestriction）指T细胞以其TCR对抗原肽和自身MHC分子进行双重识别，即T细胞只能识别自身MHC分子提呈的抗原肽。

CD4+Th细胞识别II类分子提呈的外源性抗原肽,CD8+CTL识别I类分子提呈的内源性抗原肽（见表8.2）。

2.参与T细胞在胸腺中的选择和分化胸腺发育中，高亲和力结合自身抗原肽・MHC分子复合物的T细胞克隆发生凋亡,从而清除自身反应性T细胞,建立了T细胞的中枢免疫耐受。

3.决定疾病易感性的个体差异某些特定的MHC等位基因（或与之紧密链锁的疾病易感基因）的高频出现与某些疾病发病密切相关。

4.参与构成种群免疫反应的异质性由于组成不同种群的个体MHC多态性不同，而不同多态性的MHC分子提呈的抗原肽往往不同，这些特点一方面赋予种群不同个体抗病能力出现差异，另一方面，也在群体水平有助于增强物种的适应能力。

5.参与移植排斥反应作为主要移植抗原,在同种异体移植中可引起移植排斥反应。

（-）作为调节分子参与固有免疫应答

MHC中的免疫功能相关基因参与对固有免疫应答的调控,主要表现在以下方面：

1.经典的皿类基因编码补体成分，参与炎症反应和对病原体的杀伤，与免疫性疾病的发生有关。

2.非经典I类基因和MICA基因产物可作为配体分子，以不同的亲和力结合激活性和抑制性受体，调节NK细胞和部分杀伤细胞的活性。

3.参与启动和调控炎症反应，炎症相关基因编码的多种分子如TNF-a等参与机体的炎症反应。

第三节HLA与临床医学

一、HLA与器官移植

长期的临床实践证明，器官移植的成败主要取决于供、受者间的组织相容性，其中HLA等位基因的匹配程度尤为重要。

组织相容性程度的确定，涉及对供者和受者分别作HLA分型和进行供受者间交叉配合（cross-matching）试验。

PCR基因分型技术的普及、计算机网络的应用、无亲缘关系个体骨髓库和脐血库的建立，皆提高了HLA相匹配供受者选择的准确性和配型效率。

另外，测定血清中可溶型HLA分子的含量，有助于监测移植物的排斥危象。

二、HLA分子的异常表达和临床疾病

所有有核细胞表面表达HLAI类分子，但恶变细胞I类分子的表达往往减弱甚至缺如，以致不能有效地激活特异性CD8+CTL,造成肿瘤免疫逃逸。

在这个意义上，I类分子的表达状态可以作为一种警示系统,如表达下降或者缺失则提示细胞可能发生恶变。

另一方面，发生某些自身免疫病时,原先不表达HLAH类分子的某些细胞，如胰岛素依赖性糖尿病中的胰岛。

细胞、乳糜泻中的肠道细胞、萎缩性胃炎中的胃壁细胞等,可被诱导表达H类分子，促进了免疫细胞的过度活化。

三、HLA和疾病关联

HLA等位基因是决定人体对疾病易感程度的重要基因。

带有某些特定HLA等位基因或单体型的个体易患某一疾病（称为阳性关联）或对该疾病有较强的抵抗力（称为阴性关联）皆称为HLA和疾病关联。

这一关联，可通过对患病人群和健康人群作HLA分型后用统计学方法加以判别。

典型例子是强直性脊柱炎（AS）,患者人群中HLA-B27抗原阳性率高达58%-97%,而在健康人群中仅为1%~8%,由此认为带有B27等位基因的个体易患AS。

又如类风湿关节炎的发病与HLA-DR4多态性密切相关。

与HLA关联的疾病多达500余种，以自身免疫病为主，也包括一些肿瘤和传染性疾病（表8-3）。

对HLA关联疾病的认识有助于相关疾病的预测和防治。

表8-3与HLA呈现强关联的一些自身免疫病

疾病

HLA抗原

相对风险率

强直性脊柱炎

B27

55-376

急性前葡萄膜炎

B27

10.0

肾小球性肾炎咯血综合征

DR2

15.9

多发性硬化症

DR2

4.8

乳糜泻

DR3

10.8

突眼性甲状腺肿

DR3

3.7

系统性红斑狼疮

DR3

5.8

胰岛素依赖性糖尿病

DR3/DR4

25.0

类风湿关节炎

DR4

4.2

寻常天疱疮

DR4

14.4

淋巴瘤性甲状腺肿

DR5

3.2

四、HLA与亲子鉴定和法医学

HLA系统所显示的多基因性和多态性，意味着两个无亲缘关系个体之间，在所有HLA基因座位上拥有相同等位基因的机会几乎等于零。

而且，每个人所拥有的HLA等位基因型别一般终身不变。

这意味着特定等位基因及其以共显性形式表达的产物，可以成为不同个体显示其个体性（individuality）的遗传标志。

据此,HLA基因分型已在法医学上被用于亲子鉴定和对死亡者“验明正身”。

本章小结

人体HLA具有多基因性，同时具有极为丰富的多态性。

多态性反映群体中不同个体HLA等位基因高度多变，是导致个体间免疫应答能力和对疾病易感性出现差异的主要免疫遗传学因素。

经典MHC的生物学功能是以其等位基因产物（MHC分子）结合并提呈抗原肽供T细胞识别，启动适应性免疫应答。

非经典MHC基因产物参与、调节固有与适应性免疫应答。

HLA多态性决定了器官移植的成败，并与某些临床疾病的发生密切相关。

1.什么是HLA基因复合体的多基因性和多态性？

2.比较HLAI类和口类分子在结构、组织分布和与抗原肽相互作用等方面的特点。

3.为什么MHC的主要生物学功能体现在结合与提呈抗原肽？

HLA与临床医学有什么关系？

（陈丽华）

B淋巴细胞（Blymphocyte）由哺乳动物骨髓（bonemarrow）或鸟类法氏囊（bursaofFabricius）中的淋巴样干细胞分化发育而来，故称B细胞。

成熟B细胞主要定居于外周淋巴器官的淋巴滤泡内，约占外周淋巴细胞总数的20%。

B细胞不仅能通过产生抗体发挥特异性体液免疫功能，也是一类抗原提呈细胞，并参与免疫调节。

第一节B细胞的分化发育

哺乳动物的B细胞是在中枢免疫器官一一骨髓中发育成熟的。

B细胞在中枢免疫器官中的分化发育过程中发生的主要事件是功能性B细胞受体（Bcellreceptor,BCR）的表达和B细胞自身免疫耐受的形成。

骨髓微环境特别是基质细胞表达的细胞因子和黏附分子在诱导B细胞分化发育过程中发挥了关键作用。

一、BCR的基因结构及其重排

BCR是表达于B细胞表面的免疫球蛋白，即膜型免疫球蛋白（membraneimmunoglobulin,mlg）oB细胞通过BCR识别抗原，接受抗原刺激,启动体液免疫应答。

编码BCR的基因群在胚系阶段是以分隔的、数量众多的基因片段（genesegment）的形式存在。

基因重排（generearrangement）是在B细胞的分化发育过程中，BCR基因片段发生重新排列和组合，从而产生数量巨大、能识别特异性抗原的BCR。

TCR和BCR基因结构以及重排的机制十分相似。

1.BCR的胚系基因结构人Ig重链基因群位于第14号染色体长臂，由编码可变区的V基因片段（variablegenesegment,VH）、D基因片段（diversitygenesegment,DH）和J基因片段（joininggenesegment,JH）以及编码恒定区的C基因片段组成。

人Ig轻链基因群分为k基因和X基因,分别定位于第2号染色体短臂和第22号染色体长臂。

轻链V区基因只有V、J基因片段。

轻重链基因分别有多个基因片段组成，其中人的VH、DH和JH的基因片段数分别为45.23和6个;Vk和Jk基因片段数分别为40和5个,VX和JX基因片段数分别为30和4个;重链C基因片段有9个,其排列顺序是5-Cal-C72-C74-Ce-Ca2-3z（图9-1）。

Ck基因片段数只有1个，CX基因片段数有4个（CX1.CX2.CX3和67）。

2.BCR的基因重排及其机制蛆的胚系基因是以被分隔开的基因片段的形式成簇存在的，只有通过基因重排形成V-D-J（重链）或V・J（轻链）连接后，再与C基因片段连接，才能编码完整的Ig多肽链，进一步加工、组装成有功能的BCR。

IgV区基因的重排主要是通过重组酶（recombinase）包括重组激活酶基因（recombinationactivatinggene,RAG）和末端脱氧核昔酸转移酶（terminaldeoxyribonucleotidyltransferase,TdT）等的作用来实现的,其作用包括识别位于V（D）J基因片段两端的保守序列，切断、连接以及修复DNA等。

通过重组酶的作用,可以从众多的V（D）J基因片段中各选择1个V片段,1个D片段（轻链无D片段）和1个J片段重排在一起，形成V（D）J连接（图9-2），最终表达为有功能的BCR。

Ig胚系基因重排的发生具有明显的程序化，首先是重链可变区发生基因重排，随后是轻链重排。

经过Ig胚系基因的重排,B细胞的DNA序列与其他体细胞有很大不同，这是存在于B细胞和T细胞中独

K链基因

JKCK

（5）⑴

5'

人链基因人］人2X3人7

VIJCJCJCJC

（30）⑷

图9-1人BCR重链和轻链的胚系基因结构示意图

人BCR重链（H链）和轻链（L链）均由可变区基因和恒定区基因片段组成。

其中H链可变区基因由V基因片段（VH）、D基因片段（DH）和J基因片段（JH）组成;而L链可变区基因由Vk和Jk或者VX和JA基因片段组成（注:

图中括号内为基因片段数）

H链基因

胚系基因5’=0閒閒閒博‘柵船泮件閃时力斑^

VHDHJHCp.C8Cy3CylCalCy2Cy4CeCa2

（45）（23）\（6/

》重排制flW跚聞淨面沮国

VH、DHJHCjiC8Cy3CylCalCy2Cy4CeCa2

基因重排

VDJ重排

=9GOTW0HMa0=M!

=M=D=

VHDHJHCjiC8Cy3CylCal0/20/4CeCa2

功能性基因

"MOW

VHDHJHCji

RNA（转录）

—*带"-AAAAAAA

mRNA（转录后加工）

1

AAAAAAA

H链（翻译和翻译后修饰）

图9-2免疫球蛋白重链基因重排和表达示意图

重链胚系基因经过重排先形成D-J连接，然后发生V-DJ连接，编码功能性V区基因

特的生物学现象。

（动画9・1"BCR基因重排”）

3.等位排斥（allelicexclusion）和同种型排斥（isotypeexclusion）一个B细胞克隆只表达一种BCR,只分泌一种抗体。

对于遗传上是杂合子的个体来说，保证B细胞克隆单一的特异性以及只表达一种Ig型的轻链，主要是通过等位排斥和同种型排斥的机制来实现的。

等位排斥是指B细胞中一条染色体上的重链（或轻链）基因重排成功后，抑制另一条同源染色体上重链（或轻链）基因的重排。

同种型排斥是指k轻链基因重排成功后抑制X轻链基因的重排。

二、抗原识别受体多样性产生的机制

免疫系统中T细胞库和B细胞库分别包含了所有特异性不同的T细胞克隆和B细胞克隆。

这种抗原识别受体的多样性在基因重排过程中产生,其机制主要包括组合多样性、连接多样性、受体编辑和体细胞高频突变。

1.组合多样性（combinationaldiversity）指在免疫球蛋白V、（D）、j基因片段重排时，只能分别在众多V、（D）、j基因片段中各取用1个，因而可产生众多V区基因片段组合。

以人类Ig重链V区为例，其排列组合的种类可达40（VH）x25（VD）x6（VJ）=6000之多。

以此类推,Vk和VX的V、J基因片段的组合种类分别达200种和120种。

理论上IgV区基因片段的组合加上轻重链组合后的多样性约为1.9x106。

2.连接多样性（junctionaldiversity）Ig基因片段之间的连接往往有插入、替换或缺失核甘酸的情况发生，从而产生新的序列，称为连接多样性。

连接多样性包括:

①密码子错位,在待接DNA断端替换或缺失3xn个核昔酸,使其产物增加或减少n个氨基酸,后续序列不变;②框架移位,替换或缺失1或2+3xn个核昔酸,后续序列完全改变;③N序列插入,TdT能将N序列插入待接DNA的断端，从而显著增加了BCR和Ig的多样性。

3.受体编辑（receptorediting）指一些完成基因重排并成功表达BCR（mlgM）的B细胞识别自身抗原后未被克隆清除，而是发生RAG基因重新活化，导致轻链VJ再次重排,合成新的轻链，替代自身反应性轻链,从而使BCR获得新的特异性。

若受体编辑不成功，则该细胞凋亡。

受体编辑使BCR的多样性进一步增加。

4.体细胞高频突变（somatichypermutation）体细胞高频突变形成的多样性是在已完成ig基因重排的基础上，成熟B细胞在外周淋巴器官生发中心接受抗原刺激后发生。

体细胞高频突变主要是在编码V区CDR部位的基因序列发生碱基的点突变。

体细胞高频突变不仅能增加抗体的多样性，而且可导致抗体的亲和力成熟（见第十三章）。

三、B细胞在中枢免疫器官中的分化发育

B细胞在骨髓中的发育经历了祖B细胞（pro-Bcell）、前B细胞（pre.Bcell）、未成熟B细胞（immatureBcell）和成熟B细胞（matureBcell）等几个阶段。

1.祖B细胞早期pro-B开始重排重链可变区基因D.J,晚期pro.B的V-D-J基因发生重排，但此时没有mlgM的表达。

pro-B开始表达Iga/Ig。

异源二聚体，是B细胞的重要标记。

Iga/IgP是BCR复合物的组成部分,主要介导抗原刺激后的信号传递。

2.前B细胞前B细胞的特征是表达前B细胞受体（pre.BCR）（图9.3）,并经历大pre-B和小pre-B两个阶段。

pre-BCR由卩链和替代轻链（surrogatelightchain,包括分别与轻链V区和C区同源的VpreB和X5两种蛋白）组成，可抑制另一条重链基因的重排（等位基因排斥），促进B细胞的增殖。

大pre-B细胞进一步发育成为小pre-B细胞,/>pre-B细胞开始发生轻链基因V-J重排,但依然不能表达功能性BCR。

3.未成熟B细胞未成熟B细胞的特征是可以表达完整BCR（mlgM），此时如受抗原刺激，则引发凋亡而导致克隆清除,形成自身免疫耐受。

4.成熟B细胞又称初始B细胞（naiveBcell）0成熟B细胞表面可同时表达mlgM和mlgD,其

图9-3pre-BCR与BCR结构示意图

前B细胞表面表达重链和替代轻链（由X5和Vpre-B组成），未成熟B细胞表达完整的重链和轻链

可变区完全相同。

B细胞在骨髓的分化发育过程不受外来抗原影响，称为B细胞分化的抗原非依赖期。

B细胞在动139-2

骨髓微环境诱导下发育为初始B细胞，离开骨髓,到达外周免疫器官的B细胞区定居,在那里接受外来抗原的刺激而活化、增殖，进一步分化成熟为浆细胞和记忆B细胞（图9-4），此过程称为B细胞分普化的抗原依赖期（见第十三章）。

（动画9-2“B细胞的分化发育”）

图9-4B细胞的发育阶段

B细胞在骨髓中的发育不依赖抗原，经历了祖B细胞、前B细胞、未成熟B细胞和成熟B细胞等阶段，成熟B细胞迁移到外周，在抗原的刺激下进一步分化成浆细胞和记忆B细胞

四、B细胞中枢免疫耐受的形成——B细胞发育过程中的阴性选择

前B细胞在骨髓中发育至未成熟B细胞后，其表面仅表达完整的mIgMo此时的mlgM若与骨髓中的自身抗原结合，即导致细胞凋亡，形成克隆清除（clonaldeletion）o一些识别自身抗原的未成熟B细胞可以通过受体编辑改变其BCR的特异性。

在某些情况下，未成熟B细胞与自身抗原的结合可引

起mlgM表达的下调，这类细胞虽然可以进入外周免疫器官，但对抗原刺激不产生应答，称为失能（an-ergy）o在骨髓中发育的未成熟B细胞通过上述的克隆清除、受体编辑和失能等机制形成了对自身抗原的中枢免疫耐受,成熟的B细胞到达外周淋巴组织后仅被外来抗原激活，产生B细胞适应性免疫应答。

（动画9.3“B细胞发育过程中的阴性选择”）

第二节B细胞的表面分子及其作用

B细胞表面有众多的膜分子,它们在B细胞识别抗原、活化、增殖，以及抗体产生等过程中发挥作用。

一、B细胞抗原受体复合物

B细胞表面最重要的分子是BCR复合物。

BCR复合物由识别和结合抗原的mlg和传递抗原刺激信号的Igo/Igp（CD79a/CD79b）异二聚体组成（图9.5）。

1.膜表面免疫球蛋白mlg是B细胞的特征性表面标志。

mlg以单体形式存在，能特异性结合抗原，但由于其胞质区很短，不能直接将抗原刺激的信号传递到B细胞内,需要其他分子的辅助来完成BCR结合抗原后信号的传递。

在抗原刺激下,B细胞最终分化为浆细胞，浆细胞不表达mlgo

2.Iga/Igp（CD79a/CD79b）Iga和Ig。

均属于免疫球蛋白超家族，有胞外区、跨膜区和相对较长的胞质区。

Iga和也&在胞外区的近胞膜处借二硫键相连，构成二聚体。

Iga/Ig。

和mlg的跨膜区均有极性氨基酸，借静电吸引而组成稳定的BCR复合物。

Iga/Igp胞质区含有免疫受体酪氨酸激活基序（immunoreceptortyrosinebasedactivationmotif,ITAM），通过募集下游信号分子，转导抗原与BCR结合所产生的信号（见第十三章）o

二、B细胞共受体

B细胞（co-receptor）共受体能促进BCR对抗原的识别及B细胞的活化。

B细胞表面的CD19与CD21及CD81非共价相联，形成B细胞的多分子共受体，能增强

BCR与抗原结合的稳定性并与Iga/Igp共同传递B细胞活化的第一信号。

在复合体中,CD21（即CR2）可结合C3d,形成CD21.C3d.抗原-BCR复合物，发挥B细胞共受体的作用;CD19传递活化信号。

此外,CD21也是EB病毒受体，与EB病毒选择性感染B细胞有关。

三、共刺激分子

抗原与B细胞的BCR结合，所产生的信号经由Iga/Igp和CD19转导至细胞内。

此即为B细胞活化的第一信号，但仅有第一信号不足以使B细胞活化，还需要第二信号（共刺激信号）。

第二信号主要由Th细胞和B细胞表面的共刺激分子（co-stimulatorymolecule）间的相互作用产生。

在共刺激信号的作用下,B细胞活化增殖产生适应性体液免疫应答。

而作为APC,B细胞可以通过共刺激分子促进T细胞的增殖。

1.CD40CD40属肿瘤坏死因子受体超家族（