第六章组织相容性抗原
组织相容性抗原MH
通过对MH的深入研究，可以实现基于个体的精准医 疗，提高疾病预防、诊断和治疗的针对性和有效性 。
引领生物技术革新
MH研究成果可以应用于生物技术的多个领域，如基 因治疗、细胞治疗和免疫疗法等，为生物技术的创 新发展提供新的动力。
THANK YOU
感谢聆听
MH具有高度遗传多态性，不同个体间的MH存在差异，这种差异 影响了免疫应答和组织移植后的排斥反应。
MH在免疫系统中的作用
识别与防御
MH作为免疫系统中的重要组成部分 ，能够被免疫细胞识别，触发免疫应 答反应，对病原体进行防御。
调节免疫反应
MH通过与免疫细胞表面的受体结合 ，调控免疫细胞的活化、增殖和分化 ，从而调节免疫反应的强度和方向。
组织相容性抗原MH
目
CONTENCT
录
• 组织相容性抗原MH概述 • MH的遗传学基础 • MH与疾病关联 • MH的检测与应用 • 展望与未来研究方向
01
组织相容性抗原MH概述
定义与特性
定义
组织相容性抗原MH是一种存在于人体细胞表面的抗原，它参与了 人体的免疫应答反应和组织相容性的维持。
特性
结构
MH基因由多个基因座组成，每个基因座包含多个等位基因，这些等位基因可以组合成不同的基因型 。
MH基因的遗传特性
显性与隐性遗传
MH基因的遗传遵循孟德尔遗传规律，其中某些等位基因是显性的，而另一些则是隐性的。
杂合优势
在某些情况下，拥有杂合的MH基因型可以提供更好的免疫反应和适应性。
MH基因的多态性
05
展望与未来研究方向
MH研究的重要性和挑战
重要性
组织相容性抗原MH是人体免疫系统中的 重要组成部分，与器官移植、肿瘤免疫 治疗等领域密切相关。深入了解MH对于 提高移植手术成功率、预防排斥反应以 及开发新型免疫疗法具有重要意义。
主要组织相容性抗原系统
治疗成为可能，通过了解患者的基因型和疾病特点，可以为患者提供更
有效的治疗方案。
05
主要组织相容性抗原系统的未 来研究方向
基因功能研究
深入研究MHC基因的变异和多 态性，了解其在不同物种和个 体间的功能差异。
探索MHC基因与其他基因的相 互作用，以及它们如何共同影 响免疫系统的功能。
解析MHC基因在个体发育和进 化过程中的功能和演化机制。
免疫学研究
免疫应答机制
主要组织相容性抗原系统在免疫应答中起着重要作用，通过研究其主要组织相容性抗原的表达和功能 ，有助于深入了解免疫应答的机制和调控。
免疫细胞分化与功能
主要组织相容性抗原系统对免疫细胞的分化、发育和功能具有重要影响，研究其与免疫细胞之间的相 互作用有助于揭示免疫细胞的调控机制。
疫苗研发
基因多态性
遗传变异
主要组织相容性抗原系统的基因 多态性是指不同个体之间存在基 因序列的差异，这些差异导致了
个体间免疫应答的差异。
疾病易感性
基因多态性影响个体对疾病的易感 性，某些基因型可能增加对某些疾 病的易感性，如感染性疾病、自身 免疫性疾病等。
个体化医疗
基因多态性在个体化医疗中有重要 应用价值，通过了解个体的基因型 ，可以为患者提供更精准的治疗方 案。
种免疫相关疾病。
研究MHC分子在疫苗设计中的 潜在应用，以提高疫苗的免疫效
果和特异性。
探索MHC分子在个体化医疗和 精准医学中的应用前景，为疾病 预防和治疗提供新的策略和手段
。
THANKS。
基因定位与克隆
基因定位
主要组织相容性抗原系统的基因位于 特定的染色体区域，通过遗传标记和 染色体定位技术确定了其精确位置。
基因克隆
第六章主要组织相容性复合物
TCR的共受体
辅助性T细胞
三、 肽与MHC分子结合的结构基础
• 肽与MHC分子结合槽的结合是非共价结合，结合 和解离的速度均很慢，一旦两者结合后，能保证 与T细胞的作用。 • 不同的肽可与同一MHC结合而形成不同的表位， 再与不同的T细胞TCR结合。 • 二类MHC分子在结构上有差异，所以与之相结合 的肽也各有自己的特点。
三、 人的MHC（HLA）基因结构
• 2、HLA-Ⅱ类基因 • TAP基因(抗原肽运载体基因)和LMP基因(蛋白酶 体基因)参与内源性抗原的加工。 • 内源性抗原：胞质内合成的蛋白抗原。
三、 人的MHC（HLA）基因结构
• 3、HLA-Ⅲ类基因 • 在第六号染色体近着丝点1000~2000kb范围内， 位于HLA-Ⅰ和HLA-Ⅱ类基因之间。 • 编码补体成分的基因和炎症相关基因。 • 在免疫应答和调控中也起相当重要的作用。
第一节 主要组织相容性抗原的结构与功能
• 一、 第一类主要组织相容性抗原(MHC-Ⅰ)分子
• 二、 第二类主要组织相容性抗原(MHC-Ⅱ)分子
• 三、 肽与MHC分子结合的结构基础
第一节 主要组织相容性抗原的结构与功能
一、第一类主要组织相容性抗原(MHC-Ⅰ)分子
• 1、MHC-Ⅰ类分子的基本结构 • 含有两条多肽链：α链和β链
二、HLA检测应用
• 2、HLA与器官移植的关系 • 器官移植能否存活和存活率的高低与供、受 体之间HLA是否相符及配型有着重要的关系。 • 孪生同胞由于HLA抗原完全相同，组织、器 官移植后可长期存活。 • 由于HLA有单倍型遗传的特点，所以子女和 父母间总有1/2相同，而兄妹间有1/4相同，单倍 型有1/2相同，所以移植需要慎重。 • 因MHC的高度多态性，无血缘关系的自然人 群中其HLA表型完全相同极为罕见，移植时应尽 量接近。
组织相容性抗原的名词解释
组织相容性抗原的名词解释组织相容性抗原，简称为HLA（Human Leukocyte Antigen），是人体免疫系统中的关键分子之一。
它们存在于几乎所有的细胞表面，主要起到识别和标记自身组织与异物的作用。
本文将从不同层面对组织相容性抗原进行解释，以便更好地理解这一重要的生物概念。
1. 组织相容性抗原的起源和发现在20世纪50年代，科学家们开始对人体组织移植的成功和失败进行研究。
他们发现，在某些情况下，移植后的组织会被宿主体内的免疫系统识别为异物，导致排斥反应。
而在某些情况下，移植能够顺利进行。
为了解释这一现象，研究人员推测组织免疫相容性是移植成功的关键因素。
2. 组织相容性抗原的基因和功能组织相容性抗原主要由一组高度变异的基因决定，存在于人体染色体中。
这些基因编码了一类复杂的蛋白质分子，在细胞表面展示出多样性的抗原。
它们能够通过与免疫细胞上的受体结合，调节免疫反应。
3. 组织相容性抗原在免疫应答中的作用组织相容性抗原与免疫系统中的T细胞紧密相关。
当免疫系统检测到外来抗原时，组织相容性抗原会提供关键的信息，帮助T细胞识别自身组织或异物。
这种识别过程对于免疫系统的正常功能至关重要。
4. 组织相容性抗原与移植排斥反应在移植手术中，组织相容性抗原的不匹配是导致排斥反应的主要原因之一。
当移植物携带的组织相容性抗原与受体体内的抗原不匹配时，免疫系统会发动攻击性的免疫反应，导致移植物被破坏。
因此，在移植手术中，寻找与受体相匹配的组织相容性抗原至关重要。
5. 组织相容性抗原与自身免疫病自身免疫病是一类疾病，免疫系统错误地攻击并破坏身体自身组织。
研究发现，某些自身免疫病患者与特定的组织相容性抗原有关。
这表明，组织相容性抗原可能在自身免疫病的发病机制中起到一定的作用。
6. 组织相容性抗原与药物研发组织相容性抗原的研究对于药物研发也具有重要意义。
由于个体间组织相容性抗原的变化，药物对患者的疗效和安全性可能存在差异。
组织相容性抗原
组织相容性抗原(histocompatibilityantigens) ：器官移植时诱发排斥反应的抗原，是决定受者与供者组织相容性的抗原，即受者接受供者移植器官的能力。
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性抗原，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（major histocompatibility complex,MHC）。
不同种属的哺乳类动物其MHC及编码的抗原系统有不同的命名，小鼠的主要组织相容性抗原系统称为H-2系统，人的则称为人白细胞抗原系统（human leucocyte antigen,HLA）。
但它们的组成结构、分布和功能等却很相似。
迄今对人类MHC的认识在很大程度上也来自对小鼠MHC即H-2复合体的研究。
小鼠由于具有繁殖快、易于饲养等特点成为进行MHC研究的最重要动物。
人类的主要组织相容性抗原由MHC的经典Ⅰ类基因组编码, 分为HLA Ⅰ类分子和HLAⅡ类分子, 前者表达在除红细胞外所有细胞的表面, 后者表达在一些淋巴组织的特定细胞表面.HLA分子的结构与分布：HLAI类分子由重链(α链)和轻链(β2m)组成, α链为跨膜结构，其胞外段有α1、α2、α3结构域，HLAI类分子可分为四个区：(1)肽结合区: 为与抗原多肽结合部位, 属多态性区域，包括α1、α2结构域；(2)Ig样区: 与CTL表面CD8分子结合的部位,属非多态性区域，即α3结构域；(3)跨膜区：固定MHC-I类分子于膜上；(4)胞浆区：参与胞内信号传递；(5)b２m：维持MHC-I类分子空间构型的稳定性。
HLAI类分子广泛分布于各种有核细胞及血小板表面HLA I类分子结构模式图；B．极面观；C．侧面观。
HLAII类分子由HLA基因编码的α链和β链组成,胞外段分为α1、α2、β1、β2结构域。
(1)肽结合区: 由α1、β1结构域组成，为与抗原多肽结合部位, 属多态性区域；(2)Ig样区: 由α2、β2结构域组成，与Th细胞表面CD4分子结合的部位,属非多态性区域；(3)跨膜区：固定MHC-II类分子于膜上；(4)胞浆区：参与胞内信号传递。
主要组织相容性抗原系统
+/- +++ ++ +++ +++ - - - - -
HLA-Ⅰ、Ⅱ类抗原的分布
HLA-Ⅰ、Ⅱ类抗原的主要功能
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，该复合体经转运表达于抗原呈递细胞的表面，才能被相应的淋巴细胞识别，从而启动免疫应答反应。
HLA-Ⅰ类和Ⅱ类抗原的分子结构
肽结合区：结合多肽 免疫球蛋白样区：结合CD4或CD8 跨膜区：锚定在细胞膜上 胞内区：信号传递
I类抗原分子 II类抗原分子
肽结合区：结合多肽 免疫球蛋白样区： 结合CD4或CD8 跨膜区：锚定在 细胞膜上 胞内区：信号传递
MHC I类分子的结构
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与疾病的相关性：
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。
每个基因编码的产物为HLA-Ⅰ类分子的α链，与β2微球蛋白组成异二聚体，表达在细胞膜上。
Ⅰ类基因区包括3个主要的基因座位 B, C 和 A，以及新确定的基因座位。
a2
a3
a1
b2m
编码基因位于 15号染色体
(完整版)MHC
HLA与抗原肽结合具有包容性：众多的抗 原结构不一定均相同或相似，但通常都能被T 细胞识别。只要有适合于特定HLA分子结合的 锚定位和锚定残基均可被识别和结合。即特定 HLA分子递呈带有特定共同基序的一群肽段。
不同抗原肽之所以能与同一种HLA分子结 合，取决于其肽段上的共同基序。
位于9肽中间部位的氨基酸残基侧链向肽槽外突 出，负责多肽与TCR的特异性结合，其余氨基酸侧 链指向肽槽，嵌入肽槽底部的凹槽内，与MHC分子 结合。
MHC分子通常具有6个凹槽，但每个凹槽对结 合力的贡献不同。其中起关键作用的氨基酸残基称 作锚定残基。
符合特定长度且具有相同锚定残基的多肽可结 合至同一MHC I类分子。
三、肽与HLA分子结合的结构基础
HLA分子最主要的功能在于参与抗原递呈， 即HLA分子通过其肽结合槽与抗原肽结合，并 将其呈现于细胞表面，供T细胞识别。
HLA I分子的肽槽由HLA I 链的1和2 结构域组成，而HLA II分子的肽槽由HLA II 链的 1和HLA II 链的 1结构域组成。前者 的两端处于封闭状，而后者的两端则较为开放。 HLA I分子只能接纳9肽，而HLA II分子则能 接纳较长的肽段。
MHC II类分子与抗原肽的相互作用
与MHC II类分子结合的抗原肽一般为13-18个氨基 酸。MHC II类分子也是通过凹槽中的锚定残基与抗原 肽结合。
同一MHC分子结合含特定基序的多种抗原肽。
已知抗原肽分子片段往往带有两个或以上 专门与HLA分子结合的部位，称为锚定位，该 位置的搭配残基称为锚定残基。
紧密连锁的MHC单元型各基因通常很少 发生交换，以一个完整的遗传单位由亲代传给 子代。
主要组织相容性复合物
第六章主要组织相容性复合物主要组织相容性复合物(major histocompatibility complex，MHC)是表达于脊推动物有核细胞表面的一类具有高度多态性、含有多个基因座位，并紧密连锁的基因群。
这些基因表达的蛋白就是主要组织相容性抗原。
MHC最初是从小鼠中发现的，1948年George snell等在用经典遗传学方法分析肿瘤和其他组织移植引起的排斥现象时发现，机体识别某一移植物是自身的还是非自身的现象是有其遗传基础的。
让同一代小鼠自交，可以得到纯系(inbred strain)，在大约20代以后，每一个个体的染色体的等位基因(allele)都相同，即纯合子(homozygous)。
每一自交品系只表达亲代群体中的一类等位基因，不同的自交品系表达不同类的等位基因，即不同自交系个体之间是同种异型(allotype)。
George snell发现自身或同—自交系中的个体间进行皮肤移植，不出现排斥(rejection)现象，称为自体移植(autograft)或同系移植(syngraft)。
当不同的自交系个体之间进行皮肤移植，即同种异型移植(allograft)，则出现排斥现象。
负责识别某一组织是同源的并予以接受，是外来的则加以排斥的基因被称为组织相容性抗原基因，表达这些抗原的基因就是组织相容性复合物。
George Snell 等鉴定出小鼠的一个遗传区域能导致快速排斥，是编码一种称为多态性血型抗原Ⅱ的基因，也被称作主要组织相容性—2基因，简称H—2。
后来Dausset于1958年在人的白细胞上发现了与小鼠H—2具有同样功能的人类白细胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)。
George Snell和Dausset因而于1980年获得诺贝尔奖。
研究表明脊椎动物都具有主要组织相容性复合物，但各种动物的MHC名称都不一样，表6—1列出了一些常见动物MHC的名称。
MHC最初是因免疫移植排斥现象而被发现，但是它对免疫应答所起的重要作用是在研究小鼠和豚鼠对合成的多肽抗原免疫应答强度影响时发现的。
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单元型
指连锁于一条染色体上MHC等位 基因的特定组合。HLA单元型作为一 个完整的遗传单位由亲代遗传给子代。
单元型
单元型可用于亲子鉴定、选择器 官移植供者。
.
共显性 一对等位基因同为显性的现象。 多态性 在同一相互交配的群体中，染 色体同一基因位点有许多个等位基 因。 20×42×8×12×10=806400
第六章 主要组织相容性 复合体及其编码的分子
第一节 HLA基因及遗传特征
第二节 HLA分子的结构和分布
第三节 HLA分子和抗原肽的相互作用 第四节 MHC分子介导的抗原递呈
第五节 MHC分子的生物学功能
第六节 HLA与临床医学
一.HLA基因的组成
一.MHC基因的组成
经典I类（抗原提呈） 经典II类（抗原提呈） 经典III类
I类分子 II类分子
容纳抗原肽长度 8-10AA 10-13AA 抗原结合槽特点 封闭 锚定位 开放 P2、P9 P1、P4、P6、 P9
一.每一个MHC I类、II类分子的抗原结合 槽可以结合许多不同的抗原肽 二.MHC 分子：抗原肽相互作用的特点 一次结合一个抗原肽
一种T细胞只结合一种抗原肽
二.不同的MHC分子以特定的基序选择性 地结合抗原肽 三.一个个体的MHC分子不能分辨“自己” 和“非己”抗原肽
肽结合区（α1β1）（结合外源性抗原） Ig样区（α2β2）（结合Th细胞CD4分子）
跨膜区（锚定）
胞浆区（信息传递）
三.HLAI 类II 类分子的分布 三 .HLAI 类 II类分子的分布
1.HLA-I类分子广泛分布于体内各种有
核细胞表面
2.HLA-II类分子主要分布于某些免疫细 胞表面，如B细胞、单核巨噬细胞、
四 与法医 四.HLA与法医
1.HLA高度多态性：用于个体识别
2.HLA单元型遗传：用于亲子鉴定
总结
1.基本知识
MHC、单元型、多态性定义
2.基本理论 （1）MHC I类、II类分子的结构、组织 分布和结构特点 （2）MHC分子的生物学作用
3.基本技能：MHC多态性的意义
树突状细胞。
锚定位和锚定残基 一.MHC分子：抗原肽复合物的特征 与MHC分子结合成复合物的抗原肽往 往带有两个或两个以上和MHC凹槽分子相 结合的特定部位，称锚定位，该部位的氨 基酸残基称为锚定残基。
基序 锚定残基的组合称为基序。
MHC-I 类和 II 类分子抗原结合槽的 MHC-I类和 II 类分子抗原结合槽的差异 差异
二.HLAI类和II类分子的结构
由重链（α链）、轻链（β2m）组成
包括：
一.HLA-I类分子的结构
肽结合区（ α1 α2）（结合内源性抗原肽）
Ig样区（ α3）（结合Tc细胞CD8分子） 跨膜区（锚定） 胞浆区（信息传递）
二.MHCII 类分子的结构 2.MHCII 类分子的结构
由αβ两条肽链组成，包括：
组织相容性抗原
细胞膜表面与移植排斥有关的原。
主要组织相容性抗原
细胞膜表面能引起强而迅速排斥反 应的组织相容性抗原。 主要组织相容性复合体（MHC） 编码主要组织相容性抗原的基因群。
MHC分子的主要功能：
MHC 的主要功能 提呈抗原 激活T细胞
免疫应答
启动特异性
两类最主要的分子： MHC I 类分子提呈抗原给CD8+T细胞 MHC II 类分子提呈抗原给CD4+T细胞 小鼠：H-2基因 人：HLA基因
免疫功能相关基因 免疫功能相关基因 基因位置 编码产物 主要功能
免疫应答调节 参与抗原加工提呈 参与补体级联反应 参与炎症反应
I类基因区 非经典I类分子 II类基因区 低分子量多肽 III类基因区 补体C4、C2、 Bf III类基因区 TNF、HSP等
（二）MHC的遗传特征
1. 编码两种经典分子 MHC I 类分子提呈抗原给CD8+T细胞 MHC II 类分子提呈抗原给CD4+T细胞 2. 单元型遗传 3. 共显性 4. 多态性
内源性抗原
指在APC内合成的抗原，如病毒 抗原。内源性的抗原在APC细胞质中 一 .抗原的加工处理和提呈 加工处理。
外源性抗原
指APC通过吞噬或吞饮方式从细 胞外摄取的抗原。外源性抗原在APC 内体中加工处理。
抗原的处理和提呈 APC将抗原加工处理成小分子多肽， 多肽片断与MHC分子结合形成抗原肽MHC分子复合物表达在APC表面，供抗 原特异性T细胞识别，从而将抗原信息 传递给T细胞，启动特异性免疫应答反 应。
1.MHC I类分子对内源性抗原的递呈
2.MHC II类分子对外源性抗原的递呈
MHC分子的生物学功能
1.作为抗原肽受体结合和提呈抗原肽
2.参与免疫的控制
3.参与T细胞发育
4.与移植排斥有关
MHC限制性： 在免疫应答过程中，来自具有共同MHC类 等位基因的机体的APC和T细胞才能有效地相 互作用。
一 .HLA 与器官移植 一 .HLA 与器官移植 HLA配型的重要性 二.HLA的表达异常与临床疾病
例1 细胞癌变时，HLA-I类分子表达缺失 或减少 例2 某些自身免疫疾病患者HLA-II类分子 异常表达
三 .HLA 与疾病的相关性 三.HLA与疾病的相关性
某些疾病与特定的HLA型 别有关。 例如：强直性脊柱炎与 HLA-B27抗原