低剂量电离辐对辐射致癌的影响及其机制探讨 EFFECTS OF LOW DOSE

1、immunology 免疫学教研室 白慧玲20世纪初即发现，在不同种属或同种不同系别世纪初即发现，在不同种属或同种不同系别的个体间进行正常组织或肿瘤移植会出现排斥的个体间进行正常组织或肿瘤移植会出现排斥反应，这是受者与供者组织不相容的反映。反应，这是受者与供者组织不相容的反映。研究证明，同种异体间的排斥现象本质上是一研究证明，同种异体间的排斥现象本质上是一种免疫应答，它是由细胞表面的同种异型抗原种免疫应答，它是由细胞表面的同种异型抗原诱导的。诱导的。代表个体特异性的同种抗原代表个体特异性的同种抗原(移植排斥反应的移植排斥反应的抗原抗原)称为称为移植抗原移植抗原（transplantation

2、antigen）主要移植抗原主要移植抗原次要移植抗原次要移植抗原主要组织相容性抗原主要组织相容性抗原人类白细胞抗原人类白细胞抗原hla主要组织相容性主要组织相容性复合体复合体mhc移植抗原移植抗原 主要组织相容性复合体主要组织相容性复合体 major histocompatibility complexmhc 在人类在人类mhcmhc称为称为hlahla基因或基因或hlahla复合体，其产物为复合体，其产物为hlahla分分子或子或hlahla抗原。目前已经证实抗原。目前已经证实mhcmhc不仅与移植有关，而不仅与移植有关，而且也与免疫应答和调节有关。且也与免疫应答和调节有关。mhcmhc在不

3、同物种中处于的染色体位置不同，其中小鼠在不同物种中处于的染色体位置不同，其中小鼠的的mhcmhc又称又称h-2h-2复合体，位于复合体，位于1717号染色体上，而人类的号染色体上，而人类的hlahla则位于第则位于第6 6号染色体上。号染色体上。 小鼠由于繁殖快，易于饲养等特点，成为研究小鼠由于繁殖快，易于饲养等特点，成为研究mhcmhc最最重要的动物模型，迄今对人类重要的动物模型，迄今对人类mhcmhc的研究大多借鉴小的研究大多借鉴小鼠鼠mhc h-2mhc h-2复合体的研究。复合体的研究。一、人类一、人类mhcmhc定位及结构定位及结构 hlahla复合体位于人第复合体位于人第6 6号染

4、色体的短臂上，共号染色体的短臂上，共有有224224个基因座位，其中个基因座位，其中128128个为功能性基因，个为功能性基因，有表达的产物有表达的产物-hla-hla分子，分子，9696个为伪基因，没个为伪基因，没有产物表达。按其表达产物的的结构表达方有产物表达。按其表达产物的的结构表达方式、组织分布与功能可将这些基因座位分为式、组织分布与功能可将这些基因座位分为三类。三类。hla第6号染色体 dp dq dr c 4b a b a b b a b a bf c2 b c ai类基因 ii类基因 iii类基因hla结构简图第6号染色体hla复合体着丝点h-2第17号染色体 k a aa e

5、ea c d lhla第6号染色体 dp dq dr c 4b a b a b b a b a bf c2 b c ai类基因 ii类基因 iii类基因h-2和hla结构简图（一）（一）hla-i类基因及产物结构类基因及产物结构 经典的hla-i类基因集中在远离着丝点的一端，包括b、c、a三个基因座位（下图）。hla-i的基因产物称hla-i类分子或hla-i类抗原 分布：各组织的有核细胞表面，以淋巴细胞上的密度最大。 结构：有一条重链a和一条轻链2-m组成多肽链。 a 链胞外区从n末端依次为a1 a2 a 3 三个结构域， a1 a2 为可变区是抗原结合部位，也是t细胞抗原受体的识别部位，

6、a 3 为t细胞分化ag cd8的识别部位，即t细胞cd8是i类抗原的受体，对ctl的识别限制。提呈内源性抗原。 hla-i hla-i类分子结构类分子结构* * 由由 链（重链）和链（重链）和 链（轻链）组成的异链（轻链）组成的异源二聚体，其中重链由源二聚体，其中重链由hla-ihla-i类基因编码且为跨类基因编码且为跨膜链，具有多态性。膜链，具有多态性。* * 可分为可分为4 4个区个区 (1)(1)肽结合区：结合抗原肽，多态性区域肽结合区：结合抗原肽，多态性区域 (2)(2)igig样区：与样区：与cd8cd8分子结合的部位分子结合的部位 (3)(3)跨膜区：将跨膜区：将hlahla分子

7、锚定在胞膜上分子锚定在胞膜上 (4)(4)胞浆区：与信息转导有关胞浆区：与信息转导有关mhc-imhc-i类分子结构类分子结构链：链：4343kdakda链：链：1212kdakdamhc class i with bound peptides.(a) space-filling model of human class i molecule hla-a2(white) with peptide (red) from hiv reverse transcriptase (aminoacid residues 309317) in the binding groove. 2-microglobu

8、lin isshown in blue. residues above the peptide are from the a1 domain,those below from a2. c) representation of a1 and a 2 domains of hla-b27 and a bound antigenic peptide（二）（二）hla-ii类基因及产物结构类基因及产物结构 hla-ii类基因在复合体中位于近着丝点一端，结构最为复杂，由dp、dq、dr 三个亚区组成，每个亚又包含两个或两 个以上的功能基因座位，分别编码分子量相近的a、链，形成dra-dr、dqa-dq和

9、dpa-dp三种异二聚体。dr含有5 个功能基因，一个为dra-dra，4个为 drb：drb1、drb3-drb5，它们和dra构成不同的单元型，其产物显示不同的dr特异性。hla-ii的基因产物称的基因产物称hla-ii类分子或类分子或hla-ii类抗原类抗原 分布：分布于b细胞、巨噬细胞、树突状细胞、胸腺上皮细胞和人活化的t细胞等细胞表面。 结构：由a、链组成，各有两个胞外区a1、a2和1、2。a1、1为易变区，是抗原结合部位，也是t细胞抗原识别部位，a2、2为恒定区， 2区是t细胞分化抗原cd4的识别部位（t细胞分化抗原cd4是 2的受体），对th的识别限制。.hla-ii.hla-i

10、i类分子的结构类分子的结构* * 由由 链和链和 链组成的异源二聚体，链组成的异源二聚体， 链和链和 链均链均由由hla-iihla-ii类基因编码且均为跨膜链，均具有多态类基因编码且均为跨膜链，均具有多态性。性。* * 可分为可分为4 4个区个区 (1)(1)肽结合区：结合抗原肽，多态性区域肽结合区：结合抗原肽，多态性区域 (2)(2)igig样区：与样区：与cd4cd4分子结合的部位分子结合的部位 (3)(3)跨膜区：将跨膜区：将hlahla分子锚定在胞膜上分子锚定在胞膜上 (4)(4)胞浆区：与信息转导有关胞浆区：与信息转导有关mhc-iimhc-ii类分子结构类分子结构链：链：3434

11、kdakda链：链：2929kdakda class ii molecules with bound peptides(b) space-filling model of human class ii molecules hla-dr1 with the dra chain shown in white and the dr chain in blue. the peptide(red) in the binding groove is from influenza hemagglutinin（三）（三）mhc（hla）的功能）的功能 1、参与处理抗原、呈递抗原， 2、参与t细胞限制性识别（m

12、hc限制性） 3、参与t细胞在胸腺的分化 4、诱导同种移植排斥反应内体/溶酶体 13-18aa外源性抗原的加工与处理抗原加工相关转运体tap参与参与t t细胞限制性识别（细胞限制性识别（mhcmhc限制性）限制性）抗原提呈抗原提呈mhcmhc分子的抗原结合凹槽选择性结合抗原肽分子的抗原结合凹槽选择性结合抗原肽 形成形成mhcmhc分子分子- -抗原肽复合物抗原肽复合物 以以mhcmhc限制性的方式供限制性的方式供t t细胞识别细胞识别 启动特异性免疫应答。启动特异性免疫应答。 * * cd4+t cd4+t细胞识别抗原肽细胞识别抗原肽/mhc-ii/mhc-ii复合物复合物 * * cd8+t

13、 cd8+t细胞识别抗原肽细胞识别抗原肽/mhc-i/mhc-i复合物复合物mhcmhc分子提呈抗原肽供分子提呈抗原肽供t t细胞识别细胞识别参与参与t t细胞在胸腺的分化细胞在胸腺的分化二、二、mhc（hla）的遗传特征）的遗传特征 单元型遗传单元型遗传 mhc的多态性的多态性 连锁不平衡连锁不平衡（一）单元型（单倍体）遗传（一）单元型（单倍体）遗传hla是一组紧密连锁的基因群，很少发生是一组紧密连锁的基因群，很少发生同源染色体之间的交换构成一个单元型同源染色体之间的交换构成一个单元型(hapltype)。所以单元型是指同一条染色。所以单元型是指同一条染色体上体上hla不同基因座位等位基因特

14、定的不同基因座位等位基因特定的基因组合。在遗传过程中基因组合。在遗传过程中hla作为一个作为一个完整的单位遗传给子代。完整的单位遗传给子代。 表型表型phenotype：某一个个体的：某一个个体的hla抗原抗原特异性；特异性； 基因型基因型genotype：hla基因在体细胞两基因在体细胞两条染色体上的组合；条染色体上的组合； 单元型单元型haplotype：hla在同一条染色体在同一条染色体上的组合。上的组合。(a) illustration of inheritance of mhc haplotypes in inbred mouse strains.the letters b/b de

15、signate a mouse homozygous for the h-2b mhc haplotype, k/k homozygous for the h-2k haplotype, and b/k a heterozygote. because the mhc loci are closely linked and inherited as a set, the mhc haplotype of f1 progeny from the mating of two different inbred strains can be predicted easily.(b) acceptance

16、 or rejection of skin grafts is controlled by the mhc type of the inbred mice.the progeny of the cross between two inbred strains with different mhc haplotypes (h-2b and h-2k) will express both haplotypes (h-2b/k) and will accept grafts from either parent and from one another. neither parent strain

17、will accept grafts from the offspring.(c) inheritance of hla haplotypes in a hypothetical human family. in humans, the paternal hla haplotypes are arbitrarily designated a and b, maternal c and d. because humans are an outbred species and there are many alleles at each hla locus, the alleles compris

18、ing the haplotypes must be determined by typing parents and progeny.粗略估计，人群中的单元型数目超过粗略估计，人群中的单元型数目超过5108，而由两个单元型所决定的表型更是不计其数。而由两个单元型所决定的表型更是不计其数。人类细胞内的两个同源染色体分别来自父母，人类细胞内的两个同源染色体分别来自父母，故比较两个同胞间单元型型别，存在三种可故比较两个同胞间单元型型别，存在三种可能性：两个单元型均相同，几率为能性：两个单元型均相同，几率为25%；两；两个单元型均不同，几率为个单元型均不同，几率为25%；有一个单元；有一个单元型相同

19、几率为型相同几率为50%。此遗传规律在器官移植。此遗传规律在器官移植供者的选择及法医亲子鉴定中得到应用。供者的选择及法医亲子鉴定中得到应用。（二）（二）mhc（hla）的多态性）的多态性 对同一个个体而言，染色体上任一基因对同一个个体而言，染色体上任一基因座位只能有两个等位基因，分别来自父、座位只能有两个等位基因，分别来自父、母同源染色体，但在随机婚配的群体中，母同源染色体，但在随机婚配的群体中，同一基因座位可能存在两个以上等位基同一基因座位可能存在两个以上等位基因，此现象称为多态性。所以多态性是因，此现象称为多态性。所以多态性是指群体中各座位等位基因的变化。指群体中各座位等位基因的变化。 m

20、hc（hla）的多态性的产生机制）的多态性的产生机制1、复等位基因、复等位基因 2、共显性表达、共显性表达mhc（hla）的多态性的产生机制）的多态性的产生机制1、复等位基因（复等位基因（multiple allele）：在）：在不同群体中位于同一位点的不同特不同群体中位于同一位点的不同特异性基因系列即为复等位基因，异性基因系列即为复等位基因，hla复合体的多个基因座位均为复复合体的多个基因座位均为复等位基因，此是形成等位基因，此是形成hla多态性的多态性的根本原因。根本原因。 i类基因 ii类基因 基因类别 合计 a b c dra drb dqa1 dqb1 dpa1 dpb1 dw等位基

21、因数* 248 486 113 3 385 22 53 20 99 117 1546抗原特异性# 28 61 10 24 9 6 26 164hla-i、hla-ii类基因的等位基因数及抗原特异性数*资料截止到2002、7、31，#资料截止到2001，4mhc（hla）的多态性的产生机制）的多态性的产生机制 2、共显性表达：共显性即两条染色体同一基因座位每一等位基因均为显性基因，均能编码特异性抗原，表达于细胞膜上。共显性表达极大的增加了mhc抗原系统的复杂性，此为mhc表型多态性的重要机制。mhc多态性意义多态性意义 1、赋予种群适应多变的环境条件； 2、实现对机体免疫应答的遗传控制； 3、使

22、mhc成为个体的终身遗传标志； 4、增加了寻找合适同种器官移植供者的难度。1、赋予种群适应多变的环境条件、赋予种群适应多变的环境条件 mhc多态性是长期自然选择的结果，使种群具有极大的基因储备，造就了对特定抗原如病原体应答能力不同的个体，保证在群体水平能应付多变的环境条件及各种病原体的侵袭，从而有利于种群的生存和延续。2、实现对机体免疫应答的遗传控制、实现对机体免疫应答的遗传控制 mhc基因多态性使其编码产物分子结构（主要是抗原结合槽）各异，从而决定其与特定抗原结合的选择及亲和力。3、使、使mhc成为个体的终身遗传标志成为个体的终身遗传标志 由于mhc的高度多态性，无亲缘关系的个体间出现mhc

23、型别全相同者的几率极低，故mhc型别可视为个体的终身标志。这一特征被用于疾病研究和法医学的个体识别。4、增加了寻找合适同种器官移植供者的难度、增加了寻找合适同种器官移植供者的难度 由于mhc基因型和表型均具有极为复杂的多态性，故在无血缘关系的人群中一般难以找到mhc型别完全相同的个体，从而极大的增加了临床上寻找合适器官供者的难度。为此，目前国内外均着手建立造血干细胞捐献者资料库，以有助于在人群中筛选出mhc全相同的无关供者。（三）连锁不平衡（三）连锁不平衡hla不同基因座位的各等位基因在人群中以一定的频率出现。如hla-drb1 0901和dqb1 0701在北方汉人中出现的频率分别是15.6

24、%和21.9%，按随机分配的规律，这两个等位基因同时出现在一条染色体上的几率应是两个频率的乘积3.4%然而实际上两者同时出现的频率是11.3%为理论的3.3倍，此现象称为连锁不平衡。处于连锁不平衡状态的等位基因往往经常连在一起组成一个单元型。mhc基因及其产物的极端多样性，造成不同mhc分子结构上的差异，这些差异主要集中于mhc分子的肽结合槽，从而决定了特定型别的mhc分子和抗原肽的结合具有一定的选择性。mhc分子高亲和力与抗原肽结合成为复合物，这是保证mhc分子有效提呈抗原的重要前提。hla分子分子-抗原肽复合物抗原肽复合物mhc分子分子-抗原肽复合物的特征抗原肽复合物的特征mhc分子抗原结

25、合凹槽与抗原肽结合的特点 与mhc结合成复合物的抗原肽往往带有两个或两个以上专司与mhc分子肽结合槽相结合的氨基酸残基，称为锚着残基(anchor residue)。锚着位（pochet）mhc分子提呈抗原肽的相对选择性 与不同型别mhc分子结合的抗原肽有不同的锚着残基mhc分子对抗原肽识别和提呈的包容性分子对抗原肽识别和提呈的包容性 mhc分子对抗原肽的识别并非严格的专一性，而是一种mhc分子可识别并结合带有特定共同基序的一群肽段，由此显示二者相互作用中的包容性。三、三、hla与临床医学与临床医学（一）（一）hla与同种器官移植与同种器官移植 同种异体间器官移植的成败在很大程度上取决于供、受

26、者之间hla型别的差异，即组织相容程度。因此移植术前进行hla配型成为寻找合适供者的主要依据。（二）（二）hla与疾病的关联与疾病的关联 迄今已经发现50余种人类疾病（多为免疫相关性疾病）与hla关联，即携带某型hla的个体比不携带此型hla的个体易患（或不易患）特定疾病。典型的例子是：约90%强直性脊柱炎（as）患者携带hla-b27，而正常人群仅为9%。与hla呈现关联的自身免疫病 疾病 hla抗原 相对风险（%） 强直性脊柱炎 b27 89.8 急性前葡萄膜炎 b27 10.0 多发性硬化症 dr2 15.9 乳糜泻 dr3 10.8 重症肌无力 dr3 2.5 系统性红斑狼疮 dr3 5.8 胰岛素依赖性糖尿病 dr3/dr4 25.0 类风湿性关节炎 dr4 4.2 桥本氏甲状腺炎 dr5 3.2rr=hla-x阳性患者人数/hla-x阴性患者人数hla-x阳性对照人数/hla-x阴性对照人数hla与疾病相关的程度可用相对危险性与疾病相关的程度可用相对危险性(relative risk,rr)表示表示,rr数值越大数值越大,