MHC与移植免疫.ppt

MHC&移植免疫,山东大学医学院免疫学研究所,Roman church,History of transplantation 年代 学者 主要贡献1900 Landsteiner*(1930)确定人红细胞主要的同种抗原1912 Carrell*器官移植1948 Snell和Gorer 发现小鼠H-2系统及其与组织移植的关系1953 Snell*(1980)H-2系统由K、D两个位点组成1958 Dausset*(1980)发现第一个人类白细胞抗原（Mac）1962 Van Rood 鉴定出一个新的等位基因系统，即HLA-B座位1969 Amos 发现HLA-D座位1967 Benacerraf*(1980)和McDevitt 发现并证明Ir基因存在于MHC中1970 Sandberg 鉴定出HLA-C座位1975 Doherty*(1996)小鼠H-2D、K抗原对Tc杀伤病毒感染 细胞的限制作用1978 Rosenthal Ir基因产物Ia抗原参与M-T相互作用1978 Zinkernagel*(1996)MHC对T细胞发育分化的影响1987 Tonegawa*Ig的基因结构1990 Murray和Thomas*肾移植和骨髓移植*诺贝尔奖获得者，括号内为获奖年代,Alexis Carrel France Rockefeller Institute for Medical Research New York,NY,USA b.1873d.1944,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1990for their discoveries concerning organ and cell transplantation in the treatment of human disease,Joseph E.Murray E.Donnall ThomasUSA USA Brigham and Womens Hospital Boston,MA,USA b.1919,Fred Hutchinson Cancer Research Center Seattle,WA,USAb.1920,将正常的组织或器官从一个机体转移到另一机体替代受损或失去功能的组织或器官；或将正常的组织从自体某一部位转移到另一部位，借以维持或重建机体的生理功能的方法。供体（donor）：提供移植物（graft)的个体 受体（recepient):接受移植物的个体,什么是移植（Transplantation),移植物的种类：组织：皮肤、骨髓等 器官：肾、肝、心、胰腺、肺等,移植的种类：自身移植（autograft)：自身皮肤移植 自身骨髓移植 同基因移植(syngeinic graft)：同卵双生间的移植 同系动物间的移植 同种异体移植(allograft)：同一物种不同个体间的移植 异种移植(xenograft)：不同种动物间的移植,Different kinds of transplantation,移植排斥(transplantation rejection)器官或组织的来源,器官或组织移植面临的主要问题,移植排斥(transplantation rejection)特点 移植排斥具有记忆性 移植排斥由淋巴细胞引起 具备了特异性免疫应答的特点 移植是一种特异性免疫应答,20世纪40年代已确定，小鼠近交系之间皮肤移植物的排斥由分布在不同染色体上的多个基因决定。代表个体特异性的同种抗原称为移植抗原或组织相容性抗原。主要组织相容性抗原系统(MHS):引起强而迅速排斥反应的抗原次要组织相容性抗原系统(MHs):引起弱而慢的排斥反应的抗原,主要组织相容性复合体(MHC):脊椎动物某一染色体上编码主要组织相容性抗原、控制细胞间相互识别、调节免疫应答的一组紧密连锁基因群人类MHC：HLA（human leucocyte antigen)复合体小鼠MHC：位于17号染色体，称为H-2复合体,HLA基因复合体位于人第六号染色体短臂6p21.31。,第二节 人类MHC-HLA复合体的基因组成,HLA结构极其复杂，表现为多基因性和多态性多基因性（polygene)：同一个体中HLA复合体基因座位在数量和结构上的多样性,HLA复合体可分为三个区，分别编码I、II、III类基因,HLA-I类基因集中在远离着丝点的一端，,HLA-I类基因包括8 个基因，即HLA-A、-B、-C、-E、-F、-G、MIC-A 和MIC-B。HLA-A、B 和 C 是经典的I 类 MHC基因，又称 MHC-Ia 基因。它们具有明显的多态性，其产物是HLA-I类分子，表达于几乎所有有核细胞的表面。HLA-E、-G 和-F 属于非经典 MHC 基因，又称 MHC-Ib 基因。,HLA-E:-NK 细胞抑制性受体CD94/NKG2 的配体-与病毒逃逸及母胎界面的免疫耐受有关HLA-G:-NK 细胞抑制性受体KIR、LIR 的配体-与母胎界面的免疫耐受有关,HLA-II类基因在复合体中位于近着丝点一端，包括经典的 DP、DQ、DR三个基因家族和与免疫相关的DM(DO)、TAP、LMP。每个家族包括 A 和 B 两类基因座，分别编码 HLA-IIa 和 b 链。,HLA-III类基因:免疫相关基因（补体基 因、TNF基因）；免疫无关基因,第三节 HLA复合体遗传特征及分型技术,一、HLA复合体的遗传特点,1、单倍型遗传方式,单倍型：连锁在同一条染色体上HLA等位基因的组合。,The inheritance of MHC genes,Crossing overresults in new haplotypes,共显性：一对等位基因同为显性，称为共显性。一般认为，HLA复合体通过基因突变、基因重组、基因转换等机制可导致其基因结构发生变异，这是HLA多态性产生的基础。,2、共显性遗传,MHC products expressed on cells,3、高度多态性现象,多态性：是指在一随机分配的群体中，染色体同一基因座位有两种以上基因型，即可能编码两种以上的产物。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。由于群体中的突变，同一座位所可能出现的基因系列称为复等位基因，这是HLA高度多态性的最主要原因。,Polymorphism of MHC antigens(based on phenotype),Polymorphism of MHC genes(based on DNA sequence/PCR),4、连锁不平衡,基因频率：是指群体中携带某一等位基因的个体数目与携带该基因座位各等位基因个体数目总和的比例。由于HLA复合体的各座位是紧密连锁的，若各座位的等位基因随机组合构成单元型，则某一单元型别的出现频率应等于组成该单元各基因频率的乘积。某些基因比其他基因能更多或更少地连锁在一起，从而出现连锁不平衡。,二、HLA分型技术,1、血清学分型技术补体依赖细胞毒实验2、细胞分型技术-混合淋巴细胞培养3、DNA分型技术,1.血清学分型技术 微量淋巴毒技术：即补体依赖性细胞毒试验（CDC）将受者血清同供者淋巴细胞混合，孵育一定时间再加入补体，孵育后加入锥蓝染色观察结果 用于器官移植前判断受者对供者有无预存抗体。分为微量法和半微量法。,2、细胞学分型技术-混合淋巴细胞反应（MLR）法两种方法：双相混合淋巴细胞培养和单相混合淋巴细胞培养。双相混合淋巴细胞培养：受者的淋巴细胞+供者淋巴细胞 细胞增殖 增殖程度与两个个体组织相容性不配合的程度成正比，即为双相混合淋巴细胞培养。单相混合淋巴细胞培养：如果一方是先用丝裂霉素或 致死量射线处理，使其失去应答力，但仍保持刺激能力，把未处理的淋巴细胞和经上述处理的淋巴细胞一起培养的方法即为单相混合淋巴细胞培养,3、DNA分型技术PCRPCR单链构象多态性（single stand conformation polymorphism SSCP）PCR-限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism RFLP）PCR-序列特异性寡核苷酸探针（sequence specific oligonucleitide probes SSOP）,第三节 HLA抗原的结构和分布,一、HLA-I类分子,由链和2m组成分布于所有有核细胞表面分为多肽结合区、免疫球蛋白样区、跨膜区和胞内区。,1、2区：抗原肽结合区 T细胞识别部位-多态性部位 3：CD8分子识别部位2m：增强I类抗原的表达和 稳定性,二、HLA-II类分子,由由链和链组成的异源二聚体同样分四个区仅表达于淋巴样组织中的各种细胞表面，如APC细胞、胸腺上皮细胞和人的活化T细胞,1、1区：抗原肽结合区-T细胞识别部位-多态性部位2 区：CD4分子识别部位,三、HLA分子-抗原肽复合物,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。,Variability For Polymorphism,Variability For Polymorphism,MHC分子-抗原肽复合物的特征,1）MHC分子抗原结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的关键氨基酸（锚着残基，anchor residue)专司和MHC分子肽结合槽中的多肽结合基序相结合，二者具有一定的特异性。,NH2,抗原肽,凹槽,铆钉侧链,MHC-II分子,C00H,2）MHC分子提呈抗原肽的相对选择性,MHC分子对抗原肽识别和递呈的包容性：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。,第四节 HLA的生物学功能,一、对蛋白质抗原的处理与加工二、调节免疫应答：1、形成MHC-抗原肽-TCR复合物，启动免疫应答2、MHC限制性：免疫细胞间相互作用时，除细胞受体识别相应抗原决定簇外，细胞间还必须识别相应的MHC分子3、MHC分子是T细胞活化的协同刺激分子：4、调节免疫应答强弱,三、参与T细胞的分化四、诱导同种免疫应答,第五节 移植免疫学,一、移植排斥的免疫机制,同种异体移植免疫机制 同种异体器官移植免疫机制-宿主抗移植物 同种异体骨髓移植免疫机制-移植物抗宿主,（一）同种异体器官移植免疫机制,引起排斥反应的抗原 MHC抗原：引起快而强的移植排斥反应。HLA-A、B和DR抗原与移植排斥的关系最为密切 供受者间MHC抗原一致程度越高，移植成功的机会 就越大，反之排斥反应越强。mHC抗原：引起弱而慢的排斥反应。内皮细胞抗原：主要是血管内皮细胞表面的抗原，引起超急性或急性排斥反应。血型抗原：主要是表达在血管壁上的血型抗原,可 引起超急性排斥反应。,2、T细胞对异型MHC分子的识别,直接识别：受体T细胞直接识别供体细胞表面的同种异型抗原 即供体的完整MHC，从而诱发免疫反应。这种途径在排斥反应的早期阶段起主要作用，引起 急性细胞排斥反应。大约510的外周T细胞参与了这一途径。间接识别：受体T细胞识别由受体APC加工处理后的供体MHC，对免疫反应起放大和维持作用 在慢性排斥反应中起重要作用。,供体,受体,受体,同种异型MHC抗原的直接和间接识别的比较_ 直接识别 间接识别_被识别分子的形式 完整的同种异型MHC分子 经处理的同种异性 MHC分子来源的肽抗原递呈细胞（APC）供者 APC 受者 APC被激活的T细胞 CD8+T 为主 CD4+Th 为主排斥的强烈程度 强烈 较弱主要的作用 引起急性排斥 与慢性排斥有关对环孢菌素A的敏感性 敏感 不敏感MHC限制性 不受MHC限制 受MHC限制_,3、同种异体移植排斥的效应机制,按机制分：细胞免疫：同种异体反应性的CD4、CD8细胞体液免疫：特异性的抗体按发病疾患和病程分类 超急性排斥反应：抗体介导的体液免疫 急性排斥反应：细胞免疫和体液免疫 慢性排斥反应：细胞和体液免疫,同种异型移植排斥反应的类型和效应机制排斥类型 效应机制 病理变化超急性排斥 移植前已经存在的抗血型抗原的抗体 血管内凝血 与血管内皮细胞相应抗原结合,激活补体 系统和凝血系统 急性排斥 急性体液性排斥 抗MHC 分子抗体和抗内皮细胞表面 急性血管炎 分子抗体结合相应抗原，激活补体系统 致血管损害为主，兼有炎症性CD4+T细 胞效应机制的参与，导致血管炎 急性细胞性排斥以CD8+CTL的细胞毒效应机制为主，急性间质炎 兼有炎症性CD4+T细胞/巨噬细胞效应机 制参与，导致间质细胞损害 慢性排斥 急性排斥细胞坏死的延续和结果；炎症性 间质纤维化，CD4+T细胞/巨噬细胞相关的慢性炎症 移植物内血管硬化 反复多次抗体或细胞介导的内皮损害，血管壁增厚和间质纤维化,(二)移植物抗宿主反应,移植物抗宿主反应(graft-versus host reaction,GVHR)骨髓或胸腺移植后，移植物中的免疫细胞对宿主MHC抗原发生的免疫应答。移植物抗宿主性疾病（graft-versus-host disease，GVHD）骨髓或胸腺移植后，移植物中的免疫细胞对宿主MHC抗原发生免疫应答并对机体造成宿主的损伤，引起疾病，移植物抗白血病效应（graft-versus leukemia,GVL),GVHD的发生机制1、细胞免疫为主移植骨髓中成熟T淋巴细胞可介导急性GVHD和慢性GVHD，去除或抑制T细胞可显著降低GVHD的发生率。CD4+T细胞识别HLA类抗原，激活后分泌细胞因子如IL-2,4,5,6和IFN-等刺激细胞增殖，引起炎症浸润及移植物中新的MHC的表达，造成免疫损伤。CD8+T细胞识别HLA类抗原，成熟为细胞毒细胞而杀伤移植物。2、体液免疫参入了GVHD的发生 细胞激活后产生的抗体依赖性细胞毒作用、补体依赖性细胞毒作用,急性GVHD：发生在移植后34周 主要表现为发烧、皮疹、小肠结肠炎、肝功能紊乱，严重者肠粘膜脱落，间质性肺炎，对深部真菌的易感性增高，最终可因感染死亡。慢性GVHD 可发生在急性GVHD后，也可无急性GVHD病史，一般 在3个月内发病，也可在612个月才发病。临床表现包括硬皮样病变、慢性肝病、干燥综合征等。病人血清中可检出低水平的抗核抗体、线粒体抗体及类风湿因子。,Liver,Acute GVHD,Normal liver,Chronic GVHD,二、移植排斥的预防和治疗,(一）组织配型 器官移植组织配型的主要目的是：测定供-受者间ABO血型和HLA(A、B、DR）的匹配程度。分析受者血清抗供者特异性抗体的存在,（二）免疫抑制疗法,X线照射免疫抑制药清除T细胞或抑制T细胞活化,三、临床常见的器官移植,（一）肾移植（二）肝移植（三）心脏移植（四）胰腺移植（五）骨髓移植,（一）肾移植,自1954年同种异体肾移植获得成功以来，至1998年止全世界已施行了同种异体肾移植473597例，而且每年还以3万例次在递增，现在肾移植接近100万例亲属肾受者最长存活已达40年，尸体肾受者达34年，我国自60年代开展尸体肾移植以来，至1999年止亦已施行了近30000例尸体肾移植1年存活率在先进的移植中心已超过85，病人1年存活率超过95。肾移植与透析疗法相结合已成为目前对不可逆性慢性肾功能衰竭的有效治疗措施。,（二）肝移植,自Starzl 1963年成功施行首例人体原位肝移植移植肝功能存活最长的已超过27年，肝移植1年存活率在技术能力雄厚的单位已超过80，目前肝移植已成为公认的治疗终末期肝病的唯一和最有效的办法。我国原位肝移植始于1977年，但在手术技术和移植存活率上与国际先进水平尚有一定差距。肝移植术后排斥反应的发生率及程度远比其他实质性器官移植低。对于肝移植HLA配型的作用，目前观点不一致，临床结果发现，HLA配型与肝移植存活关系不明显，尤其是应用CsA后，有人认为肝移植时无需进行供、受者HLA配型,（三）心脏移植 自1967年人类首例同种心脏移植成功后，全球心脏移植10年存活率已达56 但供者的严重短缺，极大地限制了心脏移植的发展，也是当前困扰该领域的世界性难题。,（四）胰腺移植,自1966年美国明尼达大学Kelly和Lillehei等施行了首例胰腺移植手术后，据统计至1997年底，全球共施行胰腺手术1万多人次，功能存活最长的已达16年。目前胰腺移植手术已被美国糖尿病协会接受为胰岛素依赖性糖尿病患者合并中末期肾病的标准治疗方案。而胰腺排斥反应的早期诊断比较困难并且排斥反应一旦发生，往往无法逆转，即使抗排斥治疗，也常常无效，故一般也不主张再次使用大剂量免疫抑制剂。外分泌腺和内分泌腺的处理是胰腺移植的关键问题，特别是胰管处理更是胰腺移植手术中的难点，、,四,（五）骨髓移植,目前BMT已被接受为治疗血液系统恶性疾病、骨髓衰竭、某系遗传病及免疫缺陷的有效手段。自身骨髓移植 同种异体骨髓移植,四、如何解决器官或组织的来源,1、建立骨髓库2、建立器官库 诱导干细胞定向分化 动物器官库：转基因小型猪,异种移植,PigTransgenic pig:human DAF(decay accelerating factor,CD55)prevent hyperacute rejection,表达人CD46(膜辅助因子蛋白)、CD55和CD59等敲除a-1,3半乳糖苷转移酶基因*,“transgenic pig”,Oh！,my god！,