MHC（HLA）的特点与医学意义

1. 组织相容性复合体

主要组织相容性（基因）复合体：本质上是一组紧密连锁的、编码主要组织相容性抗原的基因复合体，能够编码主要组织相容性抗原，具有控制同种移植排斥反应、免疫应答及免疫调节等功能
如下图所示，MHC组织相容性抗原主要起到 抗原递呈给T细胞（将目标犯罪者特征交给警察）的作用

MHC的理解：抗原递呈细胞APC（举报者）总结异体蛋白（罪犯）的抗原肽（外貌特征），交由T细胞（警察局）的TCR（外貌特征系统词条）识别，激发免疫反应
人白细胞抗原（HLA）：本质上指的是人的主要组织相容性复合体（也是MHC，换了个别称而已）
HLA复合体位于人第6染色体短臂6p21.31，全长3600kb，共有224个基因座位（功能性基因128个，假基因96个）

虽然HLA的功能性基因众多，但 只有经典MHC-I和经典MHC-II参与抗原提呈（在人群中存在高度多态性），而非经典MHC-I、非经典MHC-II、MHC-III不参与抗原提呈（存在有限的多态性，又称为免疫功能相关基因）

2. 人类HLA基因（基因结构）

2.1 HLA I类基因

HLAI类基因：集中在远离着丝点的一端；经典的HLA I类基因只有3个（A、B、C）；仅编码异二聚体（HLA I类分子）中的重链；HLA I类分子中的轻链称为β2m微球蛋白（由15号染色体上的基因编码，没有免疫功能，仅仅用来维持HLA I类蛋白分子的空间结构）

HLA I类分子的组成

2.2 HLAII类基因

HLA II 类基因：在靠近着丝点的一侧；经典的HLA II类基因只有3个（DP、DQ、DR三个亚区）；每个亚区又包括A/B两种功能基因座位，分别编码HLA II分子α链和β链

HLA II类分子的组成

3. HLA 基因的遗传特点

理解HLA的多样性：

• 多基因性：HLA由一组位置相邻的基因座位组成（6个经典HLA位点）；HLA I 和 HLA II等位基因产物的表达具有共显性特征；相当于6*2=12个基因座位（此即多基因性的理解）
• 多态性：一个基因座位上存在 多个等位基因（每个基因座位的候选基因从几个到几千个不等）
  MHC多态性是一个群体概念，指群体中不同个体在等位基因拥有状态上存在差别

HLA的多态性：HLA可以产生的类型超过地球总人口

事实上，人群中出现的HLA类型比我们计算出的数字少很多，主要是因为 自然选择 影响，使得部分基因型高频出现。

• 单体型：群体中各等位基因其实并不以相同的频率出现，某些单体型在群体中有可能呈现较高的频率，并较之单一座位的HLA基因型更显示人种、地域、民族特点（eg: 自然选择某一基因型适应于抗细菌感染）
• 连锁不平衡：指分属两个或两个以上的等位基因，同时出现在一条染色体上的几率高于随机出现的频率

单体型介绍：举例A01具有强抗细菌感染的能力，在经历特殊细菌疫情后，只有A01能够继续存活繁衍；连锁不平衡介绍：甲和乙代表两个不同的个体（拥有相同的HLA基因型：A01*A02*B01*B02），由于其A和B两基因连锁性不同，其后代的基因型因配偶而异（表示为A?B?）；倘若A01抗细菌感染，B01抗病毒感染，则甲的后代在不考虑配偶的前提下至少有50%的存活概率，而乙的后代听凭配偶的遗传运气，由此因自然选择造成了群体中的连锁不平衡的遗传特点

HLA多态性的意义

• 积极意义：对不同抗原入侵的反应性和易感性不同（种类越多，外界抵抗力越强）
• 消极意义：器官移植中产生免疫排斥反应

4. HLA 蛋白的结构和功能

4.1 HLA I和 HLA II对比

HLA I类分子： 存在于所有有核细胞（含血小板和网织红细胞）表面；α链具有高度多态性，形成一个凹槽肽结合区，容纳8-10个氨基酸残基，是与抗原结合的部位；β2微球蛋白（β2m）对维持I类分子天然构型的稳定性及其分子表达有重要意义；识别和递呈内源性抗原肽（细胞自己产生的），与CD8分子结合，对CTL（细胞毒性T细胞）识别起限制作用

HLAII类分子：仅表达于部分细胞表面，能表达HLA-II 分子的细胞被称为专职抗原提呈细胞（B、M、DC等）；由α、β两条肽链非共价结合而成，α1和β1构成一个凹槽，是II类分子的抗原结合部位，可容纳14个氨基酸；识别和递呈外源性抗原肽（非细胞本身产生的），与CD4分子结合，对Th细胞识别起限制作用

HLA I类和 II类分子的结构和功能对比

4.2 HLA与抗原肽的相互作用

HLA的抗原结合槽与抗原肽互补结合：

• I类分子抗原结合槽两端封闭，8-10个AA的抗原肽
• II类分子抗原结合槽两端开放，13-17个AA的抗原肽

锚定位：HLA的抗原结合槽与抗原肽互补结合，有两个或以上的关键结合部位即可（保证MHC可以比较稳固得递呈结合抗原肽，同时没有过多限制抗原肽的多样性）

HLA I类分子与抗原肽的结合和相应的锚定位

4.3 HLA分子的功能

（1）作为抗原提呈分子参与适应性免疫应答

• 决定了T细胞识别抗原的MHC限制性：T细胞与APC或靶细胞相互作用时，必须识别相应MHC分子结合递呈的抗原肽；MHC与抗原肽不是一一对应的关系，而是MHC识别一群带有特定基序的肽段
• 参与T细胞在胸腺中的选择和分化
• 决定疾病易感性的个体差异
• 参与构成种族基因结构的异质性
• 参与移植排斥反应

（2）调节固有免疫应答

• III类基因编码的补体成分（蛋白）
• 非经典I类基因调节NK细胞杀伤活性
• 炎症相关基因参与固有免疫应答
• 经典的MHC I/II亦被证实参与固有免疫应答调控

5. HLA的医学意义

5.1 HLA与器官移植

移植原则：移植时力求HLA相容，最好是相同（同卵双胞胎> 直系亲属 > 亲属 > 无亲缘关系者）

不同器官的移植对HLA配型的要求不同：

• 肾移植：HLA-DR> HLA-B > HLA-A
• 骨髓移植： 有亲缘关系 HLA-A>HLA-B>HLA-DR（无亲缘关系：增加匹配 HLA-C和HLA-DQ）

5.2 HLA表达异常与疾病

• HLA I类抗原表达异常：肿瘤免疫逃逸（肿瘤细胞表面HLA I类抗原少，TC无法识别）
• HLA II 类抗原表达异常：器官特异性自身免疫病（正常不表达II类抗原的细胞，一旦在其他类型细胞上表达并被Th细胞识别）
• HLA 与某些自身反应性疾病关联：不同个体对疾病的易感性在很大程度上受遗传控制
• HLA与法医关联：HLA是鉴别白细胞的血型（ABO是鉴别红细胞的血型），终生的特异性遗传标记可用于鉴定亲子关系；利用HLA人群分布分析，研究人类发源及历史迁徙