MHC分子
MHC
第二章MHC分子与移植第一节MHC 分子一、概述主要组织相容性抗原系统（major histocompatibility system, MHC），是指在哺乳动物体内受遗传控制的，代表个体特异性的主要组织抗原系统。
其编码基因是由紧密连锁的一组基因群组成，每个基因都有40多个等位基因。
MHC编码的产物表达在多种细胞表面，称为MHC 分子或MHC抗原。
MHC分子有两种类型：MHC-I类和MHC-II类。
起初，人们认为MHC 分子在T细胞对异体移植的组织进行排斥反应中起作用，即当机体从其他个体接受移植物后，如果受体的MHC与供体不同，就会对移植物产生强烈的排斥反应；后来证明，MHC除参与器官移植排斥外，还参与免疫应答和免疫识别的调控。
小鼠MHC命名为H-2（histocompatibility antigen-2），位于第17对染色体。
人类的MHC命名为HLA（Human Leukocyte Antigen），位于第6对染色体短臂。
多态性（Polymorphism）：同一种属不同个体间在基因或蛋白水平上的变异。
二、MHC的抗原结构1、MHC-I类分子α链和β2微球蛋白异源二聚体，均属于Ig超家族的成员。
α链膜外区含有α1、α2、α3功能区（图2-1，2-2）。
多肽结合区由α1和α2功能区共同组成，α3与β2微球蛋白非共价结合，并含有CD8结合区（图2-3）。
β2微球蛋白无多肽性，人基因定位于15对染色体，小鼠基因定位对染色体。
P e p t i d e-b i n d i n g c l e f tα 1- domain α 2- domain β2-microglubuin α 3 domainFig 2-1 Structure of a class I MHC molecules.Schematic diagram illustrates the different regions of MHC molecules. Class I molecules are composed of a α chain noncovalently attached to the β2-micorglobulin.Fig2-2 T h e α1 and α2 domains as viewed from topSchematic diagram Showing the peptide-binding cleft consisting of a base of antiparallel β strands and sides of α helices. This cleft in Class I molecules can accommodate peptides containing 8-10 residues.HLA- I APCFig 2-3 The α3 segment of the α chain folds into an Ig domain that serves as the binding site for CD 8.2、MHC-II 类分子：αβ异源二聚体，α链膜外区含有α1和α2功能区；β链膜外区含有β1和β2功能区。
mhc遗传学解释
mhc遗传学解释
MHC（主要组织相容性复合体）是一组位于人类染色体6上
的基因，编码着一种特殊的蛋白质，也称为MHC分子。
MHC分子在人体免疫系统中起着非常重要的作用，主要涉及
到免疫的识别和应答。
MHC基因具有高度多态性，意味着人类个体之间的MHC基
因存在着许多不同的变异。
这种多态性是由于MHC基因在漫
长的进化过程中遭受了各种选择压力的作用。
不同的MHC基
因携带的变异可以决定特定个体对疾病的易感性，以及免疫应答的效果。
根据MHC遗传学的解释，从父母那里继承的MHC基因决定
了个体的MHC分子的表达情况和类型。
个体通过MHC分子
将其自身细胞上的抗原（包括自身抗原和外来抗原）展示给免疫系统中的免疫细胞，以此来识别这些抗原并针对性地应答。
MHC基因的多态性使得不同个体可以表达不同的MHC分子，从而增加了细菌、病毒和其他病原体被识别的几率。
这种多样性使得免疫系统能够更好地应对环境中的多样性病原体。
另外，MHC多态性还与自体免疫疾病、移植排斥等疾病的易感性有关。
总结起来，MHC遗传学解释了MHC基因多样性对个体免疫
系统识别和应答能力的重要性，以及与遗传多样性相关的免疫病理学现象。
这些研究有助于理解个体对疾病易感性的差异和为个体提供更加精准的医疗干预措施。
MHC分子
2021/4/9
40
TCR以其互补决定区识别pMHC
右侧为完整的TCR-pMHC三元体。左侧放大部分可见TCR以其CDR3（黄色） 识2别02位1/4于/9 MHC分子抗原结合槽中的抗原肽，以其CDR1（紫色）和CDR2（澄4色1 ）
分别识别提呈抗原肽MHC分子的两个螺旋。
参与诱导T细胞成熟
1、阳性选择 2、阴性选择
2021/4/9
7
HLA 基因复合体
一、HLA基因复合体的定位与组成 二、HLA基因复合体的遗传特点
2021/4/9
8
定位与组成
1、I 类基因区
2、II 类基因区
3、III 类基因区
2021/4/9
9
第6号染色体
0
1000
2000
II类基因区
2021/4/9
III类基因区
I类基因区400010NK细胞KAR（杀伤激活受体）
MHC I
KIR（杀伤抑制受体）
2021/4/9
靶细胞
51
MHC多态性的临床意义
1、HLA配型与器官移植 2、HLA基因与疾病的关联 3、HLA分型与亲子鉴定 4、HLA分型与输血反应
2021/4/9
52
100
移
90
植 80
物 70
存 60
活 50
率 40
%
30
20
HLA分子的抗原提呈（二）
2021/4/9
33
MHC II类分子的功能
2021/4/9
34
外源性抗原的提呈（一）
不变链
2021/4/9
内质网
内质网
35
外源性抗原的提呈（二）
MHC分子讲义
组织相容性抗原
• 指供受者组织细胞表面的特异性抗原，是 决 定组织相容性的物质基础，也称移植抗原 （transplantation antigen）。
• 主要组织相容性抗原: 引起强而迅速排斥反应，在移植排斥反
应中起决定性作用。编码该抗原的基因称 主要组织相容性复合体。
主要组织相容性复合体
指某一染色体上的一群紧密连锁的基因群， 他们所编码的抗原决定了机体的组织相容性， 并与免疫应答和免疫调节有关。
HLA-DRB1*0901: 北方汉族人出现频率： 15.6% HLA-DQB1*0701: 北方汉族人出现频率： 21.9%
随机分配规律，几率： 15.6% x 21.9% =3.4％
实际检测出现的频率: 11.3％
三、HLA多态性的产生及意义
1、 产生： MHC基因突变和自然选择的结果
适者生存： 具较强抗病能力和较低死亡率的个 体的等位基因会有更多 的机会 将等位基因传递 给后代。
• 血清补体成分编码基因 • 抗原加工提呈相关基因 • 非经典的I类基因 • 炎症相关基因
血清补体成分编码基因
（经典的HLA-III类基因）
编码的产物均参与免疫应答和非特异性免疫调节 包括: A．补体成分编码基因：C2、C4A、C4B、BF
B．TNF基因家族（TNF） 热休克蛋白基因家族（HSP70）
识别、递呈原外源性抗原 受体：CD4分子 识别、调节Th细胞功能
二、HLA分子结构及其 与抗原肽的相互作用
• HLA分子结构 • HLA分子与抗原肽的相互作用 • HLA分子功能特点
HLA分子结构
HLA-I类分子： α链 －－－－ I类基因编码 β2-微球蛋白－第15对染色体基因编码 α1、α2 组成抗原结合槽
MHC分子多样性与疾病易感性关系研究
MHC分子多样性与疾病易感性关系研究人类的免疫系统是由各种不同类型的细胞和分子组成的，而MHC分子则是免疫系统中最重要的组成部分之一。
MHC分子（Major Histocompatibility Complex）是人类免疫系统中的一类分子，它们负责着人类免疫系统中的许多重要功能，如识别和杀死病毒、细菌和癌细胞等。
MHC分子的多样性MHC分子是高度多态的，即MHC分子的基因具有很高的变异率，这使得人类可以应对各种不同的致病微生物和病原体的侵袭。
在人类中，MHC分子被分为两类，即MHC-I和MHC-II。
MHC-I分子主要存在于表达MHC-I分子的细胞表面，它们负责着体内细胞内产生的抗原的呈递和杀伤。
而MHC-II分子主要存在于特殊的抗原呈递细胞表面，比如树突细胞和B细胞，它们负责与从外部侵入的抗原相结合，然后将它们呈递给其他细胞。
MHC分子与免疫反应的关系MHC分子与免疫反应之间的关系非常密切。
当人体免疫细胞遇到外来的抗原时，它们会将抗原分解成小的片段，然后将这些片段呈递给MHC分子。
MHC分子便会引导这些抗原分子与T细胞结合，从而激活特定的免疫反应。
由于MHC分子是高度多态的，即MHC分子的结构与序列具有极高的多样性，因此不同的人会呈现出不同的MHC分子组合，这也因此使得不同的人对于相同的病原体拥有着不同的免疫反应能力。
MHC分子与疾病易感性一些研究显示，MHC分子与疾病易感性之间存在着密切的关系。
例如，一些自身免疫性疾病，如类风湿性关节炎和糖尿病等，都与特定的MHC分子密切相关，这也说明了MHC分子与疾病易感性之间的关系。
当人们遇到某些病原体时，他们的免疫系统便会产生特定的免疫反应以对抗这些病原体。
然而，MHC分子的多态性导致不同的人会产生不同的免疫反应，因此不同的人对于相同的病原体会拥有着不同的免疫反应能力。
如果某个人的MHC分子并不适合应对某个病原体，那么他就可能会患上这种病原体所带来的疾病。
免疫识别机制中的MHC分子
免疫识别机制中的MHC分子免疫系统是人体内一个复杂的系统，它通过识别和排除外来的病原体，保护机体免受感染和疾病的侵害。
MHC分子在免疫系统中扮演着非常重要的角色。
本文将介绍MHC分子的结构、功能和免疫识别机制。
一、MHC分子的结构MHC分子是一类非常复杂的膜联蛋白分子，在人体细胞表面广泛存在。
它由一组高度多态的基因编码，根据不同的基因型，不同的个体所表达的MHC分子的结构也会有所不同。
MHC分子通常被分为两类：MHC-I和MHC-II。
MHC-I分子广泛存在于所有核细胞，包括白细胞、淋巴细胞、肝细胞等；MHC-II分子主要存在于专门的抗原呈递细胞，如树突状细胞、B细胞和巨噬细胞等。
MHC-I分子由一个α锚定的外泌型膜蛋白和一个β2-microglobulin（β2M）组成，锚定在细胞膜上。
α链分子具有三个不同的外显表位：Ia、Ib和Ic。
其中，Ia位于MHC-I分子的N端，是一段与抗原结合相互作用的区域；Ib位于α链的中部，属于α螺旋区域，是MHC-I分子的结构支撑区域；Ic位于α链的C端，是与T细胞相互作用的区域。
MHC-II分子由两个膜联蛋白α和β组成，与MHC-I分子不同的是，它们都有外泌型膜蛋白区域，可以很好地与T细胞相互作用，并且具有抗原结合的扩展侧臂。
MHC-II分子的钙离子介导的外泌型结构可以让它与抗原结合的区域非常灵活。
二、MHC分子的功能MHC分子的主要功能是呈递抗原，即从受感染的细胞或抗原提取的细胞外蛋白分子，在表达MHC分子的细胞表面进行结合，并通过特殊的免疫细胞表面受体（T细胞受体或TCR）选择性地激活特定的T淋巴细胞亚群。
在MHC-I分子的呈递中，抗原首先被加工成小片（peptides），通常由病毒、细菌或癌细胞等产生。
这些特异性的抗原（特别是由病毒或肿瘤细胞产生的）与MHC-I分子结合，成为呈递细胞表面上的MHC-I/抗原复合物。
然后，呈递细胞通过MHC-I/抗原复合物与T细胞表面上的CD8+受体相互作用，使得T细胞活化，诱导其攻击被标记为病原体的细胞，以抑制病原体的进一步传播。
(医学免疫学)MHC分子
MHC分子研究的前景和挑战
前景
更深入的研究将加深我们对MHC分子在免疫调节中 的作用的理解。
挑战
MHC分子的复杂性和多态性为其研究带来了挑战， 需要更高级的技术和方法。
MHC-I类和MHC-II类分子使CD8+和CD4+ T细胞分别与内源性和外源性抗原相应。
3
免疫耐受的维持
MHC分子在免疫耐受中起到重要作用，防止免疫系统攻击自身组织。
MHC分子的多态性和其意义
1 MHC分子的多态性
2 免疫适应性
MHC分子的基因高度多态，
MHC分子的多态性使免疫
3 与免疫相关疾病的关
MHC分子的功能
MHC分子的主要功能是呈递抗原给T细胞，从而引导免疫系统的免疫应答。
免疫应答的调节
MHC分子在免疫应答中起到调节作用，确保免疫系统对抗原做出正确的反应。
MHC分子的分类和结构
MHC-I类分子
MHC-I类分子主要在几乎所有核 细胞上表达，并呈递内源性抗原 给CD8+ T细胞。
MHC-II类分子
MHC分子和药物过敏
MHC分子在药物过敏反应中起到关键作用，如阿司匹林过敏和HLA-B*58:01。
MHC分子的研究方法和技术
1 序列分析
通过对MHC基因序列的分 析，了解MHC分子的多态 性和结构特征。
2 功能研究
通过体外和体内的实验研 究，揭示MHC分子在免疫 应答中的具体功能。
3 免疫学技术
免疫系统中的关键角色： MHC分子
欢迎来到我们今天的主题——医学免疫学中的MHC分子。MHC分子在免疫应 答中扮演着重要的角色，让我们一起来了解它的定义、功能和结构。
免疫反应过程中MHC类分子的作用及其调控机制
免疫反应过程中MHC类分子的作用及其调控机制免疫反应是机体对外来病原体的一种自我保护反应。
在这个过程中，T细胞和B细胞起着关键作用。
然而，这些细胞必须先识别和分辨身体内的自身组织和外部病原体。
这就需要MHC分子的参与，因为它在识别和表达外部抗原时起到了重要作用。
MHC类分子是一种免疫组化和分型工具，其作用是将抗原肽引入到T细胞表面，从而介导了T细胞对这些肽的免疫反应，这为对外界入侵的病原体起到了排除作用。
MHC类分子分为两大类：MHCⅠ类和MHCⅡ类分子。
MHCⅠ类分子主要在所有核糖体能细胞中表达，其功能是识别细胞内由内过程产生的类抗原肽，将其显示在它们细胞表面上，通过CD8+的T细胞介导的免疫杀伤作用来消灭有病的细胞，防止病毒持续传播。
MHCⅡ类分子则表达于免疫细胞或其他可被激活的非免疫细胞表面，如B细胞、巨噬细胞、树突状细胞等，其作用是介导从径路发生形成的肽段、外源抗原或内源抗原，将这些无差别分步段呈现出来，供CD4+ T细胞识别对其产生免疫反应。
这对于体内持续存在的病原体的防御作用起到了至关重要的作用。
MHC的调控机制MHCⅠ类分子及其调控MHCⅠ类分子主要起到了介导CD8 T细胞的效应作用，因此其在组织中的表达程度对于机体的抵抗作用具有重要影响，此外，MHCⅠ类分子还能调节细胞的增殖和分化，参与了各种领域的细胞生物学过程。
因此，机体内的免疫系统需要对其表达进行调节，使MHCⅠ类分子能够根据需要发挥最佳作用状态。
在免疫炎症状态下，MHCⅠ的表达数量会得到一定程度的增长。
经过研究，已经证明一些小分子化合物和细胞因子会促进MHCⅠ类分子的表达，其中最常见的有结缔组织生长因子（GF-beta）、干扰素（IFN-gamma）、TNF-alpha等。
同样，类风湿关节炎这种自身免疫炎症状态的患者的MHCⅠ类分子表达量常常呈现明显增加的趋势。
此外，对MHCⅠ类分子进行调控的还有一种分子叫做“非编码RNA”，或“小RNA”。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
子代
生长 排斥 抗原II-小鼠
Ks、Ik、Dd LCM病毒 Kq、Iq、Dq
Ks、Is、Ds
CTL H-2座位 Ks、Ik、Dd Kk、Ik、Dk Ks、Ik、Dd Kd、Id、Dd
仙台病毒
本章术语
Major Histocompatibility Complex， MHC
——主要组织相容性复合体
HLA分子的分布
1、I 类分子的分布
2、II 类分子的分布
HLA 分子的分布
组织、细胞
T细胞
HLA I类分子
+++
HLA II类分子
—
B细胞
巨噬细胞 朗罕氏细胞 胸腺上皮 中性粒细胞 肝细胞 肾脏 脑 红细胞
+++
+++ +++ + +++ + + + —
+++
++ +++ +++ — — — — —
父亲
A2-B40-Cw2-DR2
母亲
A2-B35-Cw3-DR3
A2-B40-Cw2-DR2
A10-B16-Cw5-DR16 A10-B16-Cw5-DR16
子女A
子女B
A2-B35-Cw3-DR3 A1-B8-Cw1-DR1 A10-B16-Cw5-DR16 A2-B40-Cw2-DR2 子女C A1-B8-Cw1-DR1 子女D A2-B35-Cw3-DR3
表位
对位
组织位 约束位
原合位 选择位
抗原提呈中的分子间识别
T细胞
自身APC
T细胞
非自身APC
参与调控NK细胞
“丧失自我”的激活作用
自然杀伤过程的机制
NK细胞
KAR（杀伤激活受体）
MHC I
KIR（杀伤抑制受体）
靶细胞
MHC多态性的临床意义
1、HLA配型与器官移植 2、HLA基因与疾病的关联 3、HLA分型与亲子鉴定 4、HLA分型与输血反应
HLA I类分子
两端封闭的沟 槽样结构， 可与8-12个aa 抗原肽结合。
两端开放的抗原 结合槽， 可与13～18个Aa
HLA分子的肽结合区
HLA-I 1+ 2
HLA-II 1 +1
肽结合区
抗原结合槽、TCR识别
Ig样区
3+ 2微球蛋白
3与CD8分子结合
2 +2
与CD4分子结合
3 527
34 73
23 125
B2
B3 B4 B5 23 9 14
连锁不平衡
两个以上基因连锁的单体 型出现的几率与组成连锁的单 个基因出现的几率不相一致。
HLA A1出现几率为0.158 HLA B8出现几率为0.09
HLA A1-B8连锁单元型的出现几率
理论值=0.158 X 0.092=0.015 实际调查值=0.072（高加索人种）
Human Leukocyte Antigen， HLA
——人类白细胞抗原
HLA 基因复合体
一、HLA基因复合体的定位与组成
二、HLA基因复合体的遗传特点
定位与组成
1、I 类基因区
2、II 类基因区
3、III 类基因区
第6号染色体
0
II类基因区
1000
2000
I类基因区
4000
III类基因区
DP
DN
DM
0
DO DQ DR
500
500
1000
MHC II类基因
B
C
X
E
2000 J A H G F
3000
3000 MHC I类基因
4000
遗传特点
1、单体型遗传
2、高度多态性
3、连锁不平衡
单体型遗传 同一染色体上紧密连 锁的基因群，作为一个完 整的遗传单位由亲代传给 子代。
A1-B8-Cw1-DR1
高度多态性
复等位基因
共显性表达
复等位基因
在某一物种的同一基因座位上 存在着的两个以上的基因。
共显性表达
同源染色体上的等位基因均 呈显性表达。
目前已知的HLA 复等位基因数量（06.7）
HLA I 类基因
A座位 B座位 C座位
HLA II 类基因
DR座位 DQ座位 DP座位
478
805
256
A B1
Reiter病 Bechat综合征 发作性睡眠病 寻常天疱疮
B27
B27 B51 DR2 DR4
24
30-50 10-15 20 24
I 型糖尿病
相对危险性（relative risk，RR）
DR3/DR4
20
表示携带某一HLA基因型别的人群与不携带此基因的人群罹患某种特定疾病的危险性之比。
本章小结
MHC II类分子的功能
外源性抗原的提呈（一）
不变链 内质网 内质网
外源性抗原的提呈（二）
吞噬溶 酶体
MHC I类分子的功能
内源性抗原的提呈（一）
内质网 钙联 蛋白 2m
内质网 TAP
LMP
LMP
内源性抗原的提呈（二）
TAP
CD4+ T
TCR TCR
CD8+T
外源性抗原
CD4
II 类
HLA 分子的结构与分布
一、HLA分子的结构
二、HLA分子的分布
HLA分子的结构
1、I 类分子的结构
2、II 类分子的结构
HLA 分 子
2 3
1 2微 球蛋白
1 2
1 2
I 类分子
II 类分子
肽结合区 1
N
1
1
2
2 Ig样区
2
2m
3
跨膜区
胞浆区
HLA II类分子
HLA分子的免疫生物学作用
一、参与抗原提呈
（外源性抗原提呈、内源性抗原提呈）
二、参与诱导T细胞成熟
（阳性选择、阴性选择）
三、参与调控NK细胞
四、参与T细胞识别
（T细胞识别过程中的MHC约束性）
参与抗原提呈
1、外源性抗原的提呈
2、内源性抗原的提呈
HLA分子的抗原提呈（一）
HLA分子的抗原提呈（二）
1、什么是MHC、MHC分子、 HLA复合体、HLA 2、编码MHC分子的基因是什么， MHC分子的结构如何 3、MHC分子的功能如何
MHC分子的基本概念
一、MHC的发现
二、MHC分子的生物学意义
小鼠红细胞 小鼠血型抗原I 小鼠血型抗原II 小鼠血型抗原III 小鼠血型抗原IV
H-2抗原的发现
CD8
I类
APC
内源性抗原 抗原肽 CLIP 溶酶体 HSP DM 抗原肽 高尔基体 LMP
内质网腔
Cx Ii Cx
TAP
H 2-m
蛋白质抗原加工提呈的两条主要途径
TCR以其互补决定区识别pMHC
右侧为完整的TCR-pMHC三元体。左侧放大部分可见TCR以其CDR3（黄色） 识别位于MHC分子抗原结合槽中的抗原肽，以其CDR1（紫色）和CDR2（澄色） 分别识别提呈抗原肽MHC分子的两个螺旋。
1、MHC、MHC编码产物的概念
2、HLA编码基因
3、HLA分子的结构与分布
4、MHC分子的免疫生物学作用
在人类的哪一对染色体上编码MHC A、第17对 B、第15对
C、第6对
D、第9对
E、第20对
C 答案
哪种细胞上不出现HLA I类抗原 A、T细胞 B、B细胞
C、巨噬细胞
D、红细胞
E、NK细胞
D 答案
HLA II类分子的抗原肽结合区 位于
A、α1和β1
B、β2m
C、α1和α2
D、β1和β2
E、α1和α3
A 答案
参与诱导T细胞成熟
1、阳性选择
2、阴性选择
赋予 T 细胞接受 抗原提呈的能力
T细胞 增殖
T细胞凋亡
TCR
MHC分子
胸腺基质细胞
胸腺基质细胞
清除识别自身
抗原的 T 细胞
T细胞 增殖
T细胞凋亡
TCR
MHC分子
胸腺基质细胞
胸腺基质细胞
参与T细胞识别
MHC限制作用
T细胞
TCR MHC
APC
100
移 植 物 存 活 率 %
90 80 70 60
同卵双生子（N=12）
HLA一致的同胞（N=765）
50
40 30 20 10
HLA不一致的同胞（N=951）
尸体捐献者（N=3974）
0
1年 2年
HLA基因与疾病的关联
疾病 强直性脊柱炎 HLA 型别 B27 相对危险性 >100
青少年类风关