MHCand移植免疫课件

1、1 HLA I 类和HLA II 分子的结构、组织分布。2 移植物抗宿主反应 3 胚胎干细胞4 免疫记忆 1.MHC Molecule and Transplantation ImmunologyChapter II2. 我国尿毒症患者约有100万人，并以每年新增12万人的速度递增。 这么多患者中每年约有50万人需要进行肾移植手术，而每年全国可供移植的肾源仅有40005000个。 每年约有5%的尿毒症患者在等待移植的过程中死去。3.Macrophages Ingest and Degrade antigensbacteriaLong pseudopodia4.Macrophages Inges

2、t and Degrade antigensAntigenic peptide/class II MHC 5.MHC-I MHC-II TCRs6.组织相容性（移植）抗原 Histocompatibility (transplantation) antigens : 两个遗传不同的个体之间进行移植（grafted）时，存在于组织或细胞上的决定排斥反应（rejection）的抗原。主要组织相容性抗原 （Major histocompatibility (MHC) antigens）：能够引起急性移植排斥反应的同种异型抗原称为主要组织相容性抗原， 在排斥反应中是最重要的。定义（DEFINITION

3、S）:一 MHC (Major histocompatibility) 7.主要组织相容性 复合体 （ MHC complex）：单一染色体上编码MHC抗原的一组基因 （ Group of genes on a single chromosome encoding the MHC antigens）。人白细胞抗原 HLA (human leukocyte antigens)：人的MHC 抗原 （MHC antigens of man） 首先上在白细胞表面检测到 ( first detected on leukocytes)。H-2 抗原 （H-2 antigens）：小鼠的MHC 抗原（ MH

4、C antigens of mouse）。8.1 The basic structure of MHC moleculesPeptide-binding regionTransmembrane region MHC-IMHC- IIa2a3a1b1b2b2ma1a2immunoglobulin-like region9.Peptide-binding cleft 1- domain 2 - domain 3 - domainNCMHC-I 结构 MHC-Ia2a3a1b2mb2-microglubulin(1) Class I MHC10.11.链： 34 kDa链：29 kDaCOOHCOO

5、Ha1a2b1b2NH2NH2(2) Class II MHC12.Antigen-binding cleft of dimeric class II molecule in top view13.14.2 The Detailed genomic map of MHC genes of humanThe MHC, located on chromosome 6 of humans, is now known to contain nearly 100 genes and the complete DNA sequences is sequenced.antigens are expresse

6、d on cells and tissuesThree regions : HLA-I HLA-II HLA-IIIantigens are represented on proteins in serum and other body fluids (e.g.C4, C2, factor B, TNF). Antigens of classIII gene products have no role in graft rejection.15. Class II Class III Class Ichromosome 6 Class IIClass IIIClass I DP DQ DR C

7、4B C4A B1 C2 HSP TNF B C A E F MIC G H Genomic map of MHC genes of human16.Region I of HLA genes Class IIClass IIIClass I DP DQ DR C4B C4A B1 C2 HSP TNF B C A E F MIC G H Each major locus codes for a polypeptide; the alpha-chainThe classI gene complex contains three major loci, B, C and A and other

8、undefined minor loci .and associates with beta-2 microglobulin (beta-chain) ( * 15# ).a2a3a1b2mand is expressed on the cell surface17.Class IB C A E F MIC G H BAX 218.Class IB C A E F MIC G H FatherClass IB C A E F MIC G H motherGenotype A1, A6, B5, B7MotherFatherPhenotypeA1A6B5B719.Class II RING DP

9、 DM LMP2 LMP7 DQ DR B2 A2 B1 A1 A B TAP1 TAP2 B2 A2 B3 B1 A1 B* A The classII gene complex 至少含有3个基因座： DP, DQ and DR;Each of these loci 编码a 链和b链， 两条链组成一个MHC-II分子The classII antigens are also 多态性b1b2a1a2Region II of HLA genes20. 3 cellular distribution of MHC moleculeMHC-IMHC-IIPeptide chain ab2mabMW（

10、kDa）4411.531-3426-29Molecular Formula a/b2m（a/b）2Extracellular regiona 1，a2，a3 b2ma 1，a2b1，b2Peptide binding regiona 1/a2a1 /b1CD4/CD8 biding sitea3b2HLAcoding geneA，B，CDRA，DPA，DQADRB，DPB，DQBcellular distributionNearly all nucleated cellsMacrophage,DC, thymic epithelial cell, B cell and activated ce

11、llTable the composition and structure of MHC-I and MHC-II of human 21.4 The function of the MHC molecules(1) Processing and presentation of protein antigensMHC molecule as the receptor for antigenic peptide TCRVbAntigenic peptideMHC-II aT cellAPC22.(2) MHC: genetics and role in transplantation TCR对同

12、种异型MHC分子的直接识别 CTL CTL Th受者T细胞 供者细胞23.5 Processing and presentation of protein antigensEndogenous antigen presentation pathwayExogenous antigen presentation pathway7.二 移植 ( Transplantation)E Donnall Thomas 1920 -； Joseph Murray 1919- Nobel Prize in 199028.The hereditary rule of HLA genes1.

13、Haplotype (单倍型) HLA complex is a group of closely linked genes. A group of HLA genes on a single chromosome is called haplotype. A1A2B8B35haplotype:A1,B8 / A2,B3529.diploid （二倍体）A1A2B8B35A5A10B40B16Father Mothera b c dA2B35A5B40A1B8A10B16A1B8A2B35A5B40A10B16a d b d c b c a1 2 3 430.2. polymorphism （

14、多态性)： 多态性现象（polymorphism)是指一随机婚配的群体中，染色体同一基因座有两种以上基因型，即可编码二种以上的产物。HLA复合体是迄今已知人体最复杂的基因复合体，有高度的多态性。原因：31.（1）复等位基因 (multiple alleles ) 位于一对同源染色体上对应位置的一对基因称为 等位基因（allele）；由于群体中的突变，同一座的基因系列称为复等位基因。HLA复合体的每一座存在为数众多的复等位基因，由于各个座位基因是随机组合的，故人群中的基因型可达108之多。A5A10B40B16A1A2B8B35甲 （6#）乙 （6#）A5，A10，B40，B1632.I 类 I

15、I类A B C DRA DAB1 DRB3 DRB4 DRB5 DQA1 DQB1 DPA1 DPB1349 627 182 3 394 41 13 18 28 61 22 116I 类 ABC: 4.94 107I类、II类 1.97 10 21表 部分HLA-I、HLA-II类基因的等位基因数33.（2）codominance 一对等位基因同为显性称为共显性。HLA复合体中每一个等位基因均为共显性，从而大大增加了人群中的HLA表型的多样性，达到107数量级。因此除了同卵双生者外，无关个体间HLA型别完全相同的可能性极小。A2A10B40B16A1A2B8B35HLA molecule ：A

16、1， A2， B8，B35 甲甲乙乙HLA molecule ：A2， A10， B40，B16 (共显性表达)34.35. 将来自一个个体的细胞、组织或器官移植于另一个个体的过程称为组织或器官移植。供者（donor）：提供移植物（graft, transpant）的个体受者（recipient）：接受移植物者。Transplantation（移植）36.Organ Transplantation37.Cells Transfusion38.自体移植异种移植同种异型移植同种同型移植39.TAPCTAPCT 细胞识别同种异型MHC 分子的两种方式抗原肽TCRMHC1、MHC抗原在移植排斥反应中的

17、作用 40.受41.42. 宿主T细胞识别供者MHC分子并被激活，从而产生针对移植物的排斥反应。2 宿主抗移植物反应 （Host against graft reactin，HVGR） CTL CTL受者T细胞 供者细胞43.3 移植物抗宿主反应 被移植的组织或器官中含有免疫细胞，在宿主免疫功能低下的情况下，来自供者的淋巴细胞将对宿主体内的同种异型抗原（尤其是HLA抗原）发生免疫应答，产生移植物抗宿反应甚至移植物抗宿主病。 常发生于骨髓移植患者，也见于肝脏移植及输血的病人。（Graft-versus-host reaction，GVHR）44. Graft versus host diseas

18、e45.Graft versus host disease 46.Acute graft-versus-host reaction with vivid palmar erythema47.Early, chronic graft-versus-host reaction with widespread, almost confluent hyperpigmented lichenoid papules and toxic epidermal necrosis-like appearance on knee 48.4、同种异体移植（ALLOGRAFT REJECTION） 移植抗原（Trans

19、plantation antigen） 所谓移植抗原即组织相容性抗原，主要包括： ABO血型抗原 - 超急性 HLA分子（A、B、C，DR、DP、DQ）- 急性 次要组织相容性抗原 - 慢性？49.表移植排斥反应的分类及特点 型别反应时间反应机制超急性术后数分钟至几小时受者体内事先存在的天然抗体加急性反应1 - 5天T淋巴细胞急性7 15 天T淋巴细胞慢性数月至数年抗体、补体、内皮细胞增生等50.NAGGalFucNAGGalPrecursoroligosaccharideH antigenFucNAGGalGalFucNAGGalNAGABA antigenB antigenFuc: foc

20、use （岩藻糖）Gal: galactose（半乳糖）NAG: N-acetylgalactosamine（N-乙酰胺基半乳糖）51.Blood group genotypes antigens antibodies to(phenotype) ABO in serum A AA, AO A anti-BB BB, BO B anti-AAB AB A and B noneO OO H anti-A and anti-B52.Hyperacute rejectionEndothelial cellBlood vesselAlloantigen (e.g. blood group antige

21、n)Circulating allogantigen-specific antibodyComplement activation, endothelial damage, inflammation and thrombosis53.54.Acute rejectionParenchymal cellsalloreactive antibodyEndothelial cellParenchymal cell damage, interstitial inflammationEndothelitis55. Kidney Transplantation Graft Rejection 56.57.

22、 Kidney Transplantation Graft Rejection 58.Kidney Transplantation Chronic Graft Rejection （三）慢性排斥反应 （chronic rejection）59.防止移植排斥反应的途径诱导免疫耐受 免疫系统无时无刻不与许许多多的自身抗原发生直接的接触，免疫系统的淋巴细胞并不因此而被激活并对自身抗原发生免疫反应。这种现象被称作自身免疫耐受。3.供者的选择1 直系亲属供者（familial grafting）：减少HLA配伍的差异；2 组织配型（tissue typing）：用血清学和分子生物学方

23、法对供者和受者进行HLA 组织型进行鉴定，以确保他们HLA相似或者相同。同种肾脏移植时，HLA-DR配型最为重要，HLA-B、A次之。防止移植排斥反应的途径同胞兄妹：四分之一非血缘：四百万分之一万分之一64.3 交叉细胞毒试验 ：受者的血清与供者白细胞混合后做间接免疫荧光试验以排除受者体内有事先产生的抗供者抗体的可能性；受者的血清供者白细胞荧光标记的兔（羊）抗人抗血清间接免疫荧光试验65.荧光显微镜下观察66.4 天3H-胸腺嘧啶混合淋巴细胞4小时计量放射性混合淋巴细胞培养g-射线 混 合 淋 巴 细 胞 反 应PBLPBL4 交叉配型（cross-matching）67.移植物和受者预处理

24、1 去处移植物中的过路细胞； 2 血浆置换术去除针对血型抗原的抗体、受者脾脏切除、免疫抑制免疫抑制药物的应用 1 糖皮质激素、环孢素A（cyclosporin A，CsA）、环磷酰胺（cyclophosphamide，CP）、FK506和细胞毒性药物等免疫抑制药。 2 生物制剂：ALG、ATG、抗CD3、抗CD4、抗CD8、抗TCR等。68.69.三、异种移植70.HAR是异种移植的首要障碍，是人体内一些天然抗体（natural antibody）所介导的。这些天然抗体识别猪组织细胞表面的异种抗原（xenoantigen），尤其是表达于血管内皮细胞表面的半乳糖成分 a-1,3-半乳糖苷 (Ga

25、la-1,3Gal)。天然抗体与血管内皮细胞结合后激活补体，手术后几分钟至数小时之内就可导致移植器官血管栓塞、坏死。异种移植过程中的超急排斥反应（HAR）71.Natural antibodies bind specifically vascular endothelial cells, which activates the complement, resulting in an intense infiltration of neutrophils into the graft tissue. The ensuing inflammatory reaction causes massive

26、 blood clots within the capillaries, and graft necrosis. 3. Neutrophil lytic enzymes destroy endothelial cells; platelets adhere to injured tissue, causing vascular blockage.platelets72.手术后几分钟至数小时之内就可导致移植器官血管栓塞、坏死。天然抗体 人激活补体人半乳糖成分 a-1,3-半乳糖苷 (Gala-1,3Gal) 猪血管内皮细胞73.抑制 HAR 的可能途径用含有蔗糖转移酶的缓冲液术前对器官进行灌流，

27、对Gala-1,3Gal加以修饰使其在结构上与人的糖基十分类似，不再被人天然抗体所识别；在术前用带有 Gala-1,3Gal 糖基的微球柱吸附清除宿主血清中的天然抗体;*抑制补体在被移植组织细胞表面的活化；*将猪的a-1,3半乳糖苷转移酶基因敲除； 74.NH2CLCLCLCLNH2CLCLCLCL 补 体 抑 制 因 子CD55CD46胞浆区胞膜GPI锚固 CD46和 CD55 CD55（DAF：Decay Accelerating Factor， 补体衰变加速因子）是经GPI锚固于胞膜表面的75 kDa 糖蛋白，能够与C3b结合并且降解C3/C5转化酶。 CD46是一个分子量为56-66

28、kDa的共二聚体膜蛋白，与CD55、CR1和CR2等具有同源性。能够与C3b和C4b结合并使之被I因子降解。75.76.Regulation of Complement Activation(Terminal pathway)C5b-8C9CD59Inhibition of C9 binding77.78.79.由于补体调节机制具有同源限制性（homologous restriction），猪组织细胞表面的补体调节和补体抑制因子难以对人体内的补体发挥作用。表达人膜型补体抑制因子（CD46、CD55和CD59等）的转基因猪。表达于猪组织细胞表面的人补体调节蛋白能够有效地抑制人补体的活化，从而阻断

29、HAR的发生。80.受精卵DNA敲除a-1,3半乳糖苷转移酶基因表达人CD46、CD55和CD59等* *“基因工程猪”的制备81.移植技术取得突破 数千病人等着换猪器官(图)曾经因培育出世界第一头克隆羊“多利”而闻名的英国苏格兰罗斯林研究中心又爆出新闻：该中心的子公司PPL医疗公司培育出了5只转基因小猪，它们的一个能引发人体排斥的基因被关闭，从而使异种器官移植技术向前迈出重大的一步。2000年3月PPL公司宣布成功培育只克隆猪82.1 敲除a-1,3半乳糖苷转移酶基因基因敲除 ( knock out ) 半乳糖苷转移酶基因mutationtransfectionHomo-recombinat

30、ion半乳糖苷转移酶基因缺陷细胞株screening胚胎干细胞（Embryonic stem cells,ES）83.表达人CD46、CD55和CD59转基因动物半乳糖苷转移酶基因缺陷细胞株*Engineering animalsTransgenic pigCD46(CD55,CD59)84.ovum85.Transgenic pig (animals)半乳糖苷转移酶基因人CD46、CD55和CD59基因+86.Transgenic pig (animals)87.四 胚胎工程体外自体胚胎定向诱导干细胞88.干细胞的基本概念1、定义：具有自我复制的能力，在一定条件下能够分化成各种功能细胞。2、

31、分类：（1）全能干细胞（totipotent） ： 包括：胚胎干细胞（embryonic stem cells, ES细胞） 生殖干细胞（embryonic germ cells, EG细胞） 具有全能性，能够分化成全身200多种细胞类型， 进一步形成机体的任何组织和器官。（2）多能干细胞（pluripotent） ： 具有分化成多种细胞和组织的潜能，但却失去了发 育成完整个体的能力。（3）专能干细胞：只能向一种或密切相关的两种类型的细胞分化。89.90. 胚胎干细胞（embryonic stem cells, ES细胞）4.95.96.Hematopoietic Stem

32、 Cell Hematopoietic and Stromal stem cell differentiation 97.For more than 30 years, bone marrow stem cells have been used to treat cancer patients with conditions like leukemia and lymphoma. During chemotherapy, most of the leukemia cells are killed as are the bone marrow stem cells needed as a pat

33、ient recovers. However, if stem cells are removed before chemotherapy, and then re-injected after treatment is completed, the stem cells in the bone marrow are able to produce large amounts of red and white blood cells, to keep the body healthy and to help fight infections.98.99.胚胎工程体外自体胚胎定向诱导干细胞100

34、. 患有糖尿病、进行性老年性痴呆、严重的心力衰竭或其他疾病，如果从他身上任何部位取下一些体细胞，通过核移植技术，将其体细胞的细胞核显微注射至去核的人卵细胞中，这种包含与病人完全相同的遗传物质的杂合卵细胞在体外培养发育成囊胚，从获得的囊胚中分离并扩增所谓的“人胚胎干细胞”(ES)，并体外诱导它们分化成胰岛细胞、神经元、心肌细胞等，将这些细胞移植至发病部位，则能够修复病人的组织或器官。 由于移植细胞与病人的基因完全相同，不会产生通常器官移植中的免疫排斥反应，修复的组织或器官将良好地履行职责，无需使用免疫抑制剂。 101.Somatic cellsExsuction of chromosome ovumNucleolus Transplant Technique