mhc與移植免疫

1、MHC &移植免疫,山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)研究所,A.D.4,Roman church,History of transplantation 年代 學(xué)者 主要貢獻1900 Landsteiner*(1930) 確定人紅細胞主要的同種抗原　1912 Carrell*

2、 器官移植　1948 Snell和Gorer 發(fā)現(xiàn)小鼠H-2系統(tǒng)及其與組織移植的關(guān)系1953 Snell*(1980) H-2系統(tǒng)由K、D兩個位點組成　1958 Dausset*(1980) 發(fā)現(xiàn)第

3、一個人類白細胞抗原（Mac）　1962 Van Rood 鑒定出一個新的等位基因系統(tǒng)， 即HLA-B座位　1969 Amos 發(fā)現(xiàn)

4、HLA-D座位1967 Benacerraf*(1980)和McDevitt 發(fā)現(xiàn)并證明Ir基因存在于MHC中　1970 Sandberg 鑒定出HLA-C座位1975 Doherty *(2019) 小鼠H-2D、K抗原對Tc殺傷病毒感染

5、 細胞的限制作用1978 Rosenthal Ir基因產(chǎn)物Ia抗原參與Mφ-T相互作用1978 Zinkernagel * (2019) MHC對T細胞發(fā)育分化的影響1987 Tonegawa*

6、　 Ig的基因結(jié)構(gòu)1990 Murray和Thomas* 腎移植和骨髓移植　　*諾貝爾獎獲得者，括號內(nèi)為獲獎年代,,,,Alexis Carrel France Rockefeller Institute for Medical Research New York, NY, USA b. 1873d. 1944,

7、The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1990"for their discoveries concerning organ and cell transplantation in the treatment of human disease",Joseph E. Murray E. Donnall ThomasUSA

8、 USA Brigham and Women's Hospital Boston, MA, USA b. 1919,Fred Hutchinson Cancer Research Center Seattle, WA, USAb. 1920,將正常的組織或器官從一個機體轉(zhuǎn)移到另一機體替代受損或失去功能的組織或器官；或?qū)⒄５慕M織從自體某一部位轉(zhuǎn)移到另一部位，借以維持

9、或重建機體的生理功能的方法。 供體（donor）：提供移植物（graft)的個體 受體（recepient): 接受移植物的個體,什么是移植（Transplantation),移植物的種類： 組織：皮膚、 骨髓等 器官：腎、肝、心、胰腺、肺等,移植的種類： 自身移植（autograft)： 自身皮膚移植 自身

10、骨髓移植 同基因移植(syngeinic graft)： 同卵雙生間的移植 同系動物間的移植 同種異體移植(allograft)： 同一物種不同個體間的移植 異種移植(xenograft)： 不同種動物間的移植,,,Different

11、 kinds of transplantation,移植排斥(transplantation rejection) 器官或組織的來源,器官或組織移植面臨的主要問題,移植排斥(transplantation rejection) 特點 移植排斥具有記憶性 移植排斥由淋巴細胞引起 具備了特異性免疫應(yīng)答的特點 移植是一種特異性免疫應(yīng)

12、答,,20世紀40年代已確定，小鼠近交系之間皮膚移植物的排斥由分布在不同染色體上的多個基因決定。代表個體特異性的同種抗原稱為移植抗原或組織相容性抗原。主要組織相容性抗原系統(tǒng)(MHS):引起強而迅速排斥反應(yīng)的抗原次要組織相容性抗原系統(tǒng)(MHs):引起弱而慢的排斥反應(yīng)的抗原,,主要組織相容性復(fù)合體(MHC):脊椎動物某一染色體上編碼主要組織相容性抗原、控制細胞間相互識別、調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答的一組緊密連鎖基因群人類MHC：HLA （huma

13、n leucocyte antigen )復(fù)合體小鼠MHC：位于17號染色體，稱為H-2復(fù)合體,HLA基因復(fù)合體位于人第六號染色體短臂6p21.31。,第二節(jié) 人類MHC-HLA復(fù)合體的基因組成,,,HLA結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，表現(xiàn)為多基因性和多態(tài)性多基因性（polygene) ：同一個體中HLA復(fù)合體基因座位在數(shù)量和結(jié)構(gòu)上的多樣性,HLA復(fù)合體可分為三個區(qū)，分別編碼I、II、III類基因,HLA-I類基因集中在遠離著絲點的一端，,,HL

14、A-I類基因包括8 個基因，即HLA-A、-B、-C、-E、-F、-G、MIC-A 和MIC-B。HLA-A、B 和 C 是經(jīng)典的I 類 MHC基因，又稱 MHC-Ia 基因。它們具有明顯的多態(tài)性，其產(chǎn)物是HLA-I類分子，表達于幾乎所有有核細胞的表面。HLA-E、-G 和 -F 屬于非經(jīng)典 MHC 基因，又稱 MHC-Ib 基因。,,HLA-E:--- NK 細胞抑制性受體CD94/NKG2 的配體--- 與病毒逃逸及母胎界面

15、的免疫耐受有關(guān)HLA-G:--- NK 細胞抑制性受體KIR 、 LIR 的配體--- 與母胎界面的免疫耐受有關(guān),,HLA-II類基因在復(fù)合體中位于近著絲點一端，包括經(jīng)典的 DP、DQ、DR三個基因家族和與免疫相關(guān)的DM(DO)、TAP、LMP 。每個家族包括 A 和 B 兩類基因座，分別編碼 HLA-IIa 和 b 鏈。,,HLA-III類基因:免疫相關(guān)基因（補體基 因、TNF基因）；免疫無關(guān)基因,第三節(jié) HLA復(fù)合體遺傳特征

16、及分型技術(shù),一、HLA復(fù)合體的遺傳特點,1、單倍型遺傳方式,單倍型：連鎖在同一條染色體上HLA等位基因的組合。,The inheritance of MHC genes,,,Crossing overresults in new haplotypes,共顯性：一對等位基因同為顯性，稱為共顯性。一般認為，HLA復(fù)合體通過基因突變、基因重組、基因轉(zhuǎn)換等機制可導(dǎo)致其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生變異，這是HLA多態(tài)性產(chǎn)生的基礎(chǔ)。,2、共顯性遺傳,MHC p

17、roducts expressed on cells,,,,,3、高度多態(tài)性現(xiàn)象,多態(tài)性：是指在一隨機分配的群體中，染色體同一基因座位有兩種以上基因型，即可能編碼兩種以上的產(chǎn)物。位于一對同源染色體上對應(yīng)位置的一對基因稱為等位基因。由于群體中的突變，同一座位所可能出現(xiàn)的基因系列稱為復(fù)等位基因，這是HLA高度多態(tài)性的最主要原因。,Polymorphism of MHC antigens (based on phenotype),Polym

18、orphism of MHC genes(based on DNA sequence/ PCR),4、連鎖不平衡,基因頻率：是指群體中攜帶某一等位基因的個體數(shù)目與攜帶該基因座位各等位基因個體數(shù)目總和的比例。由于HLA復(fù)合體的各座位是緊密連鎖的，若各座位的等位基因隨機組合構(gòu)成單元型，則某一單元型別的出現(xiàn)頻率應(yīng)等于組成該單元各基因頻率的乘積。某些基因比其他基因能更多或更少地連鎖在一起，從而出現(xiàn)連鎖不平衡。,二、HLA分型技術(shù),1、血清

19、學(xué)分型技術(shù)—補體依賴細胞毒實驗2、細胞分型技術(shù)----混合淋巴細胞培養(yǎng)3、DNA分型技術(shù),1.血清學(xué)分型技術(shù) 微量淋巴毒技術(shù)：即補體依賴性細胞毒試驗（CDC）將受者血清同供者淋巴細胞混合，孵育一定時間再加入補體，孵育后加入錐藍染色觀察結(jié)果 用于器官移植前判斷受者對供者有無預(yù)存抗體。 分為微量法和半微量法。。,2、細胞學(xué)分型技術(shù)-混合淋巴細胞反應(yīng)（MLR）法兩種方法：雙相混合淋巴細胞培養(yǎng)和單相混合淋巴細胞培

20、養(yǎng)。雙相混合淋巴細胞培養(yǎng)： 受者的淋巴細胞+供者淋巴細胞 細胞增殖 增殖程度與兩個個體組織相容性不配合的程度成正比，即為雙相混合淋巴細胞培養(yǎng)。單相混合淋巴細胞培養(yǎng)：如果一方是先用絲裂霉素Ｃ或 致死量射線處理，使其失去應(yīng)答力，但仍保持刺激能力，把未處理的淋巴細胞和經(jīng)上述處理的淋巴細胞一起培養(yǎng)的方法即為單相混合淋巴細胞培養(yǎng),,3、DNA分型技術(shù)——PCRPCR－單鏈構(gòu)象多態(tài)性（single stand conf

21、ormation polymorphism SSCP） PCR-限制性片段長度多態(tài)性（restriction fragment length polymorphism RFLP）PCR-序列特異性寡核苷酸探針（sequence specific oligonucleitide probes SSOP）,第三節(jié) HLA抗原的結(jié)構(gòu)和分布,,一、HLA-I類分子,由α鏈和β2m組成分布于所有有核細胞表面分為多肽結(jié)合區(qū)、

22、免疫球蛋白樣區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)。,,,,,?1 、? 2區(qū)：抗原肽結(jié)合區(qū) T細胞識別部位 ---多態(tài)性部位? 3：CD8分子識別部位?2m：增強I類抗原的表達和 穩(wěn)定性,二、HLA-II類分子,由由α鏈和β鏈組成的異源二聚體同樣分四個區(qū)僅表達于淋巴樣組織中的各種細胞表面，如APC細胞、胸腺上皮細胞和人的活化T細胞,,?1 、 ? 1區(qū)：抗原肽結(jié)合區(qū)--- T細

23、胞識別部位---多態(tài)性部位?2 區(qū)：CD4分子識別部位,三、HLA分子-抗原肽復(fù)合物,MHC基因及其產(chǎn)物的極端多樣性，造成不同MHC分子結(jié)構(gòu)上的差異，這些差異主要集中于MHC分子的肽結(jié)合槽，從而決定了特定型別的MHC分子和抗原肽的結(jié)合具有一定的選擇性。MHC分子高親和力與抗原肽結(jié)合成為復(fù)合物，這是保證MHC分子有效提呈抗原的重要前提。,Variability For Polymorphism,,Variability For Po

24、lymorphism,,,MHC分子-抗原肽復(fù)合物的特征,1）MHC分子抗原結(jié)合凹槽與抗原肽結(jié)合的特點 與MHC結(jié)合成復(fù)合物的抗原肽往往帶有兩個或兩個以上的關(guān)鍵氨基酸（錨著殘基，anchor residue)專司和MHC分子肽結(jié)合槽中的多肽結(jié)合基序相結(jié)合，二者具有一定的特異性。,NH2,抗原肽,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,凹槽,,鉚釘側(cè)鏈,MHC-II分子,C00H,,2）MHC分子提呈抗原肽的相對選擇性,,

25、MHC分子對抗原肽識別和遞呈的包容性： MHC分子對抗原肽的識別并非嚴格的專一性，而是一種MHC分子可識別并結(jié)合帶有特定共同基序的一群肽段，由此顯示二者相互作用中的包容性。,第四節(jié) HLA的生物學(xué)功能,一、對蛋白質(zhì)抗原的處理與加工二、調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答：1、形成MHC-抗原肽-TCR復(fù)合物，啟動免疫應(yīng)答2、MHC限制性：免疫細胞間相互作用時，除細胞受體識別相應(yīng)抗原決定簇外，細胞間還必須識別相應(yīng)的MHC分子3、MHC分子是T細胞活化的

26、協(xié)同刺激分子：4、調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答強弱,,,,三、參與T細胞的分化四、誘導(dǎo)同種免疫應(yīng)答,第五節(jié) 移植免疫學(xué),,一、 移植排斥的免疫機制,同種異體移植免疫機制 同種異體器官移植免疫機制-宿主抗移植物 同種異體骨髓移植免疫機制-移植物抗宿主,（一）同種異體器官移植免疫機制,引起排斥反應(yīng)的抗原— MHC抗原：引起快而強的移植排斥反應(yīng)。 HLA-A、B和DR抗原與移植排斥的關(guān)系最為密切 供受者間MHC抗原

27、一致程度越高，移植成功的機會 就越大，反之排斥反應(yīng)越強。 mHC抗原：引起弱而慢的排斥反應(yīng)。 內(nèi)皮細胞抗原：主要是血管內(nèi)皮細胞表面的抗原， 引起超急性或急性排斥反應(yīng)。 血型抗原：主要是表達在血管壁上的血型抗原, 可 引起超急性排斥反應(yīng)。,2、T細胞對異型MHC分子的識別,直接識別： 受體T細胞直接識別供體細胞表面的同種異型抗原 即供體

28、的完整MHC，從而誘發(fā)免疫反應(yīng)。 這種途徑在排斥反應(yīng)的早期階段起主要作用，引起 急性細胞排斥反應(yīng)。 大約5％－10％的外周T細胞參與了這一途徑。間接識別： 受體T細胞識別由受體APC加工處理后的供體MHC，對免疫反應(yīng)起放大和維持作用 在慢性排斥反應(yīng)中起重要作用。,供體,受體,,受體,同種異型MHC抗原的直接和間接識別的比較_________________________________________

29、_________ 直接識別 間接識別__________________________________________________被識別分子的形式 完整的同種異型MHC分子 經(jīng)處理的同種異性 MHC分子來源的肽抗原遞呈細胞（APC） 供者 APC 受者 A

30、PC被激活的T細胞 CD8+ T 為主 CD4+Th 為主排斥的強烈程度 強烈 較弱主要的作用 引起急性排斥 與慢性排斥有關(guān)對環(huán)孢菌素A的敏感性 敏感 不敏感MHC限制性 不受MHC限制 受MHC限制______________

31、___________________________________________,3、同種異體移植排斥的效應(yīng)機制,按機制分：細胞免疫：同種異體反應(yīng)性的CD4、CD8細胞體液免疫：特異性的抗體按發(fā)病疾患和病程分類 超急性排斥反應(yīng)：抗體介導(dǎo)的體液免疫 急性排斥反應(yīng)：細胞免疫和體液免疫 慢性排斥反應(yīng)：細胞和體液免疫,同種異型移植排斥反應(yīng)的類型和效應(yīng)機制排斥類型 效應(yīng)機制

32、 病理變化超急性排斥 移植前已經(jīng)存在的抗血型抗原的抗體 血管內(nèi)凝血 與血管內(nèi)皮細胞相應(yīng)抗原結(jié)合,激活補體 系統(tǒng)和凝血系統(tǒng) 急性排斥 急性體液性排斥 抗MHC 分子抗體和抗內(nèi)皮細胞表面 急性血管炎 分子抗體結(jié)合相應(yīng)抗原，激活補體系統(tǒng) 致血管損害

33、為主，兼有炎癥性CD4+T細 胞效應(yīng)機制的參與，導(dǎo)致血管炎　 急性細胞性排斥　以CD8+ CTL的細胞毒效應(yīng)機制為主，急性間質(zhì)炎 兼有炎癥性CD4+T細胞/巨噬細胞效應(yīng)機 制參與，導(dǎo)致間質(zhì)細胞損害 慢性排斥 急性排斥細胞壞死的延續(xù)和結(jié)果；炎癥性 間質(zhì)纖維化， CD4+

34、T細胞/巨噬細胞相關(guān)的慢性炎癥 移植物內(nèi)血管硬化 反復(fù)多次抗體或細胞介導(dǎo)的內(nèi)皮損害， 血管壁增厚和間質(zhì)纖維化,,,,(二) 移植物抗宿主反應(yīng),移植物抗宿主反應(yīng)(graft-versus host reaction, GVHR) 骨髓或胸腺移植后，移植物中的免疫細胞對宿主MHC抗原發(fā)生的免疫應(yīng)答。移植物抗宿主性疾?。╣raft-versus- host disea

35、se ，GVHD） 骨髓或胸腺移植后，移植物中的免疫細胞對宿主MHC抗原發(fā)生免疫應(yīng)答并對機體造成宿主的損傷，引起疾病，移植物抗白血病效應(yīng)（graft-versus leukemia,GVL) ,GVHD的發(fā)生機制1、細胞免疫為主移植骨髓中成熟T淋巴細胞可介導(dǎo)急性GVHD和慢性GVHD，去除或抑制T細胞可顯著降低GVHD的發(fā)生率。CD4+T細胞識別HLAⅡ類抗原，激活后分泌細胞因子如IL-2,4,5,6和IFN-γ等刺激Ｔ細胞

36、增殖，引起炎癥浸潤及移植物中新的MHC的表達，造成免疫損傷。CD8+T細胞識別HLAⅠ類抗原，成熟為細胞毒細胞而殺傷移植物。2、 體液免疫參入了GVHD的發(fā)生 Ｂ細胞激活后產(chǎn)生的抗體依賴性細胞毒作用、補體依賴性細胞毒作用,急性GVHD ： 發(fā)生在移植后3～4周 主要表現(xiàn)為發(fā)燒、皮疹、小腸結(jié)腸炎、肝功能紊亂，嚴重者腸粘膜脫落，間質(zhì)性肺炎，對深部真菌的易感性增高，最終可因感染死亡。慢性GVHD 可發(fā)生在急性G

37、VHD后，也可無急性GVHD病史，一般 在3個月內(nèi)發(fā)病，也可在6～12個月才發(fā)病。 臨床表現(xiàn)包括硬皮樣病變、慢性肝病、干燥綜合征等。 病人血清中可檢出低水平的抗核抗體、線粒體抗體及類風(fēng)濕因子。,Liver,Acute GVHD,Normal liver,Chronic GVHD,二、移植排斥的預(yù)防和治療,(一）組織配型 器官移植組織配型的主要目的是： ①測定供-受者間ABO血型和HLA(A、B、DR）的匹配程度。 ②分

38、析受者血清抗供者特異性抗體的存在,（二）免疫抑制療法,X線照射免疫抑制藥清除T細胞或抑制T細胞活化,三、臨床常見的器官移植,（一）腎移植（二）肝移植（三）心臟移植（四）胰腺移植（五）骨髓移植,（一）腎移植,自1954年同種異體腎移植獲得成功以來，至2019年止全世界已施行了同種異體腎移植473597例，而且每年還以3萬例次在遞增，現(xiàn)在腎移植接近100萬例親屬腎受者最長存活已達40年，尸體腎受者達34年，我國自60年代

39、開展尸體腎移植以來，至2019年止亦已施行了近30000例尸體腎移植1年存活率在先進的移植中心已超過85％，病人1年存活率超過95％。腎移植與透析療法相結(jié)合已成為目前對不可逆性慢性腎功能衰竭的有效治療措施。。,（二）肝移植,自Starzl 1963年成功施行首例人體原位肝移植移植肝功能存活最長的已超過27年，肝移植1年存活率在技術(shù)能力雄厚的單位已超過80％，目前肝移植已成為公認的治療終末期肝病的唯一和最有效的辦法。我國原位肝移植

40、始于1977年，但在手術(shù)技術(shù)和移植存活率上與國際先進水平尚有一定差距。肝移植術(shù)后排斥反應(yīng)的發(fā)生率及程度遠比其他實質(zhì)性器官移植低。對于肝移植HLA配型的作用，目前觀點不一致，臨床結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HLA配型與肝移植存活關(guān)系不明顯，尤其是應(yīng)用CsA后，有人認為肝移植時無需進行供、受者HLA配型,（三）心臟移植 自1967年人類首例同種心臟移植成功后， 全球心臟移植10年存活率已達56％ 但供者的嚴重短缺，極大地限制了心臟移植的發(fā)展，也

41、是當前困擾該領(lǐng)域的世界性難題。,（四）胰腺移植,自1966年美國明尼達大學(xué)Kelly和Lillehei等施行了首例胰腺移植手術(shù)后，據(jù)統(tǒng)計至2019年底，全球共施行胰腺手術(shù)1萬多人次，功能存活最長的已達16年。目前胰腺移植手術(shù)已被美國糖尿病協(xié)會接受為胰島素依賴性糖尿病患者合并中末期腎病的標準治療方案。而胰腺排斥反應(yīng)的早期診斷比較困難并且排斥反應(yīng)一旦發(fā)生，往往無法逆轉(zhuǎn)，即使抗排斥治療，也常常無效，故一般也不主張再次使用大劑量免疫抑制劑

42、。外分泌腺和內(nèi)分泌腺的處理是胰腺移植的關(guān)鍵問題，特別是胰管處理更是胰腺移植手術(shù)中的難點，、,四,（五）骨髓移植,目前BMT已被接受為治療血液系統(tǒng)惡性疾病、骨髓衰竭、某系遺傳病及免疫缺陷的有效手段。 自身骨髓移植 同種異體骨髓移植,四、如何解決器官或組織的來源,1、 建立骨髓庫2、 建立器官庫 誘導(dǎo)干細胞定向分化 動物器官庫：轉(zhuǎn)基因小型豬,異種移植,PigTransgenic pig: human