《医学免疫学》人卫第9版教材高清彩色81120.docx

1、医学免疫学人卫第9版教材高清彩色81120（-）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

2、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（linkage disequilibrium）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.

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HLA I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8-2 HLA I类和n类分子的结构、组织分布和功能特点H

4、LA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(p2m 12kD) *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 35kD p 链 28kDal+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

5、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810个氨基酸残基（图8-2、 图 8-4）o图8-4 HLAI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M

6、HC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（anchor position,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（anchor residue）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MHC I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） 1 23456789国回回旧回回国田画圆区囚国回回回囚）共用基序 X-X-X-X-Y/F-X-X-L国回国田国囚O回国间圆田田回国回

7、囚団国匡1回回in回固囚圆m共用基序 X-Y-X-X-X-X-X-X-V/I/L图8-6两种不同的MHC I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MHC I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（MHC restriction） 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

8、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

9、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

10、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HLA I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

11、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

12、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B2755 -376急性前葡萄膜炎B2710.0肾小球性肾炎咯血综合征DR215.9多发性硬化症DR24.8乳糜泻DR310.8突眼性甲状腺肿DR33.7系统性红斑狼疮DR35.8胰岛素依赖性糖尿病DR3/DR425.0类风湿关节炎DR44.2寻常天疱疮DR414.4淋巴瘤性甲状腺肿DR5

13、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

14、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(B lymphocyte)由哺乳动物骨髓(bone marrow)或鸟类法氏囊(bursa of Fabricius)中的 淋巴样干细胞分化发育而来，故称B细胞

15、。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(B cell receptor,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(membrane immuno

16、globulin,mlg) o B 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(gene segment)的形式存在。基因重排(gene rearrangement)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(variable gene segment, VH)、D 基因片段(diversity gene segmen

17、t,DH)和 J 基因片段(joining gene segment,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

18、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VJ(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。Ig V区基因的重排主要是通过重组酶(recombinase)包括重 组激活酶基因(recombination activating gene,RAG)和末端脱氧核昔酸转移酶(terminal deoxyribonucleotidyl transferase, 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

19、,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JK CK(5) 5人链基因 人人2 X3 人7VI J C J C J C J C(30) 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（V

20、H）、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VH DH JH Cp. C8 Cy3 Cyl Cal Cy2 Cy4 Ce Ca2（45） （23） （6/重排制flW跚聞淨面沮国VH、 DHJH Cji C8 Cy3 Cyl Cal Cy2 Cy4 Ce Ca2基因重排VDJ重排=9GOTW0HMa0=M!=M=D=VHDHJH Cji C8 Cy3 Cyl Cal 0/2 0/4 Ce Ca2功能性基因MOWVHDHJH CjiRNA（转录）* 带-AA

21、AAAAAmRNA（转录后加工）1 AAAAAAAH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91BCR基因重排”)3.等位排斥(allelic exclusion)和同种型排斥(isotype exclusion ) 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

22、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(combinational diversity)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)

23、= 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(junctional diversity) 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: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;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;N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

24、体编辑(receptor editing)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(somatic hypermutation)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

25、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-B cell)、前B细胞(pre.B cell)、未成熟B细胞(immature B cell)和成熟B细胞(mature B cell)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

26、)(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(surrogate light chain,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(naive B cell) 0成熟B细胞表面

27、可同时表达mlgM和mlgD,其图9-3 pre-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9-4 B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

28、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（clonal deletion） 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

29、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

30、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mlgo2.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(immunoreceptor tyrosinebased activation motif,ITA

31、M)，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-stimulatory molecule)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.CD40 CD40属肿瘤坏死因子受体超家族(