课程名称

医学免疫学

年级

06级

专业、层次

临床医学等

授课教师

李成文

职称

副教授

课型（大、小)

理论大课

学时

3

授课题目（章、节)

第六章  细胞因子 第八章  MHC

基本教材及主要参考书

《医学免疫学》陈慰峰主编，第四版，人民卫生出版社

《Medical Immunology》 第十版  科学出版社 2002

《医学免疫学》何维主编 人民卫生出版社 2005.08

目的与要求：

1、掌握细胞因子、MHC的概念；HLA-I、II、III类基因位点分别包括哪些和其分布，HLA的功能。

2、熟悉细胞因子的作用方式及特点和HLA的分子结构。

3、了解细胞因子的主要生物学活性、HLA的多态性和单倍遗传性，HLA在医学上的意义。

教学内容与时间安排、教学方法：

复习上次课主要内容    （ 10分钟)

1．细胞因子概述 （ 20分钟)

2．细胞因子的分类     （ 10分钟)

3．MHC的概述 （ 10分钟)

4．HLA复合体的结构    （ 05分钟)

5．HLA抗原  （ 20分钟)

6．MHC的多态性   （ 15分钟)

7．HLA的功能   （ 20分钟)

8．HLA与临床医学  （  5分钟)

课后小结   （ 5分钟)

教学方法：CAI, 大量图片简图加深感性认识，布置一些内容自学，讲授法。

教学重点、难点：

以细胞因子、MHC的概念；HLA-I、II、III类基因位点和其分布，HLA的功能为教学重点；以HLA的多态性和单倍遗传性为教学难点。

教研室审阅意见：

  教研室主任签名：

   年   月 日

基本内容

教学手段

课堂设计和时间安排

复习上次课主要内容

第六章   细 胞 因 子

一、细胞因子的概述

（一)细胞因子的概念

cytokine，由机体的免疫细胞（单核-巨噬细胞、淋巴细胞)或非免疫细胞（成纤维细胞、内皮细胞等)分泌的具有生物学活性的小分子蛋白质的统称，它们能调节多种细胞的生理功能。

不同来源的细胞因子名称不同，如单核因子、淋巴因子、集落刺激因子等。研究细胞因子有助于阐明分子水平的免疫调节机制，有助于疾病的预防、诊断和治疗。目前临床利用细胞因子治疗肿瘤、感染、造血功能障碍和自身免疫疾病已收到初步效果，具有广阔前景。

（二)细胞因子作用方式及特点

细胞因子种类繁多，生物学作用各异，它们作用方式及特点：

1．  一般性质：绝大多数细胞因子分子量低（15~30kD)，化学性质为分泌型蛋白质或糖蛋白。

2．  分泌特点：

（1)正常的静息或休止的细胞必须经激活后才能合成、分泌细胞因子。细胞因子的刺激物通常是抗原、丝裂原或其他刺激物。刺激6~8小时后细胞培养上清液可检出，24~72小时达高峰浓度。

（2)细胞因子的分泌是一个短时自限过程。编码细胞因子的基因多在细胞受到刺激后开始转录，mRNA在短时工作后即被降解。细胞因子极少储存，作用完后即被降解。

（3)一种细胞可产生多种细胞因子，不同类型的细胞也可产生一种或多种相同的细胞因子。

3．  作用特点：

（1)生物学活性极强。大多数细胞因子都是以较高亲和力与其受体结合而发挥效应，因此机体只需极微量（pmol/L=10^-12mol/L)的细胞因子即可对靶细胞产生显著的生物学效应。

（2)通常以非特异方式发挥作用。即细胞因子一旦产生和释放，对靶细胞的作用无抗原特异性，也无MHC限制。（MHC限制见免疫应答章节)

（3)作用方式可以是自分泌、旁分泌、内分泌。

自分泌—某种细胞因子的靶细胞也是其产生细胞。如活化的Th细胞产生IL-2，IL-2又与Th细胞上的IL-2受体结合，促进Th细胞的增殖和分化。

旁分泌—某种细胞因子的产生细胞和靶细胞非同一细胞，二者近邻。短暂性产生，局部作用。

内分泌—少数细胞因子在高剂量时可作用于远处靶细胞。如多肽激素通过血液循环作用于远处靶细胞。

（4)相互作用：

细胞因子的作用并不是孤立的，它们之间通过合成分泌的相互调节、受体表达的相互调控、生物学效应的相互影响而组成细胞因子网络。

多效性—指一种细胞因子可对多种靶细胞发生作用，产生多种不同的生物效应。

重叠性—几种不同的细胞因子可对同一靶细胞发生作用，产生相同或相似的生物学效应。

拮抗效应—指一种细胞因子可以抑制另一种细胞因子的某种生物学效应。

协同效应—指一种细胞因子可以增强另一种细胞因子的某种生物学活性。甚至取得两种细胞因子单独使用时所不具有的新的独特效应。

二、细胞因子的分类

细胞因子分类方法繁多，无论从何角度出发，都有其局限性。介绍两种常用分类法：

（一)六类

1． 白细胞介素（interleukin,IL)：IL1~IL18。不仅介导白细胞间的相互作用，还参与其它细胞的相互作用。

2．  干扰素（interferon,IFN)：是最先发现的细胞因子。1957年由Issacs等人在研究病毒感染时发现的一种可抵抗病毒感染的因子。人的IFN分为Ⅰ型和Ⅱ型；Ⅰ型包括α、β两种，分别由白细胞和成纤维细胞等产生，主要作用是抗病毒；Ⅱ型干扰素即IFN-γ，由活化T细胞、NK细胞产生，也叫免疫干扰素，主要作用是免疫调节和抗肿瘤。

3． 肿瘤坏死因子（tumor  necrosis factor,TNF)：可直接造成肿瘤细胞的死亡，也可引起炎症和发热。分两种：TNF-α由单核-巨噬细胞产生；TNF-β主要由活化T细胞产生，也叫淋巴毒素（lymphotoxin,LT)。

4． 集落刺激因子（colony  stimulating  factor,CSF)：刺激多能造血干细胞和不同分化发育阶段的造血干细胞进行增殖分化，并使之在半固体培养基中形成相应细胞集落。

5． 生长因子：

6． 趋化性细胞因子：

（二)根据生物学活性分类

1．  具有抗病毒活性的细胞因子：IFN。

2．  具有免疫调节活性的细胞因子：IL-2、4、5、7、9、10、12等。

3．  具有炎症介导活性的细胞因子：TNF、IL-1、6、8及其它趋化性细胞因子等。

4．  具有造血生长活性的细胞因子：IL-3、11、CSF、EPO（促红细胞生成素)、SCF（干细胞因子)等。

三、生物学活性：主要参与免疫反应和炎症反应。

1．  介导非特异性免疫

抗病毒细胞因子：α和β干扰素为主。α和β干扰素是机体后天获得的非特异性免疫因子，在机体早期抗病毒作用中占主导地位，微生物学将详细介绍。

前炎症细胞因子：TNF、IL-1、IL-6、IL-8和其他趋化性细胞因子。是启动抗菌炎症反应的关键细胞因子。

负调节因子：IL-10。抑制巨噬细胞分泌TNF、IL-1、IL-6、IL-8和其他趋化性细胞因子。

2．  介导和调节特异性免疫应答

正调节：如IL-2、IL-4等刺激T、B细胞增殖和分化。

负调节：如TGF-β（转化生长因子)，抑制细胞毒性T细胞的成熟及巨噬细胞的激活。

3．  诱导凋亡

4．  刺激造血。

四、细胞因子的应用

a) 感染性疾病：如IFN已广泛用于病毒性疾病（乙肝、尖锐湿疣等)的治疗；IL-5用于寄生虫感染的治疗，IL-12用于缓解艾滋病。

b)   肿瘤：LAK细胞的应用。淋巴因子激活的杀伤细胞具有广谱的肿瘤杀伤活性，体外用IL-2诱生自体LAK细胞，然后回输到患者体内，治疗恶性肿瘤，取得了一定效果。但IL-2副作用大。

c)   移植排斥反应：抗IL-2抗体或IL-2受体的制剂可抑制同种异体移植物的排斥。

d)   血细胞减少症：集落刺激因子，生长因子。

e) 超敏反应：IL-4、IL-13预防、治疗速发性超敏反应。

f)  治疗自身免疫疾病。

第八章   主要组织相容性复合体及其编码分子

一、 概 述

组织相容性：是指在不同个体间进行组织或器官移植时，受者和供者双方相互接受程度的表现。若移植物能被受者接受，则可视为两者“相容”，否则，可发生排斥反应。

组织相容性抗原：在不同种属或同种不同系的动物个体间进行正常组织器官或肿瘤移植，会出现排斥反应，其本质是一种免疫反应，是由细胞表面（特别是白细胞表面抗原)的同种异型抗原诱导。这种代表个体特异性的同种异型抗原称为~。也叫移植抗原。

主要组织相容性抗原：机体内与排斥反应有关的抗原系统多达20多种，其中能引起强而迅速的排斥反应者叫~。

主要组织相容性复合体：主要组织相容性抗原的编码基因是一组紧密连锁的基因群，称为~（major  histocompatibility  complex,MHC)。MHC不仅与移植排斥反应有关，也广泛参与免疫应答的诱导与调节。控制机体免疫应答能力与调节功能的基因称免疫应答基因(immune response gene,Ir gene)也存在于MHC内。

在所有脊椎动物的基因组中均有MHC存在，不同种属的哺乳动物其MHC及编码的抗原系统不同，并给予不同的名称：

人类的MHC称为人白细胞抗原（human  leukocyte  antigen,HLA)系统即HLA基因或HLA基因复合体，其编码的产物叫HLA分子或HLA抗原；

小鼠的MHC称为H-2复合体。两者的结构组成、分布、功能相似，常用后者作为模型以研究HLA基因复合体。习惯上将MHC的产物均称为MHC分子。

二、HLA复合体的结构

对人主要组织相容性抗原系统的认识比小鼠的H-2复合体约晚10年。由于该抗原首先在白细胞表面发现且含量最高，白细胞又是迄今为止最好的研究材料，故称人的MHC分子为人白细胞抗原。

定位：人第6号染色体（常染色体)短臂上（小鼠的 H-2复合体位于第17号染色体上)。该区占人体整个基因组的1/3000。

分类：

MHC由染色体的三类基因所组成，它们的基因结构和功能各不相同，但是紧密连锁而可作为一个遗传单位而遗传。

1．  经典的Ⅰ类和Ⅱ类基因

2．  免疫功能相关基因

结构：P54图6-1。

HLA-Ⅰ类基因—HLA-A、HLA-B、HLA-C三个主要座位。共有31个相关的基因座。

HLA-Ⅱ类基因—HLA-D，又分为HLA-DP、HLA-DQ、HLA-DR三个亚区，每一亚区包括两个以上的功能基因座位。

免疫功能相关基因—包括血清补体成分编码基因（C4，包括2个位点C4A和C4B、Bf、C2等座位)、抗原加工提呈相关基因、非经典Ⅰ类基因（HLA-E、F、G)、炎症相关基因。

三、HLA基因复合体的表达产物—HLA抗原

简介：免疫应答发生过程、抗原提呈、APC。

1．  HLA-Ⅰ类抗原（分子)：

种类：HLA-A、HLA-B、HLA-C

分布：位于所有有核细胞表www.med126.com面，包括血小板和网织红细胞（幼稚红细胞，有核)。不同组织细胞表达Ⅰ类抗原的密度各异，外周血白细胞、淋巴结、脾细胞表面含量最高，在免疫应答过程中能有所增高。

功能：是引起移植后排斥反应的主要抗原。在免疫应答中提呈内源性抗原。

结构：由一条MHC基因编码的重链（α链)和一条轻链（β_2m，β微球蛋白)构成，β微球蛋白以非共价键与α链相连而游离于细胞外。

β_2m  的编码基因不是HLA基因，其编码基因在第15号染色体上。

Ⅰ类抗原共有4个结构域（4个区)：补充图示。

（1)肽结合区（多态区)：抗原结合槽（肽结合结构域)—由α1和α2两个结构域构成，大小适合于已处理的抗原片段，约容纳8~10个氨基酸残基。

（2)胞外免疫球蛋白区（非多态区)：α3是与Tc细胞表面CD8分子结合的部位。与Ig的恒定区具有同源性。β2微球蛋白与α1、α2、α3片段的相互作用有利于维持Ⅰ类分子的天然构型及分子的表达。

（3)跨膜区：锚定HLA分子。

（4)胞浆区：信息传递。

2．  HLA-Ⅱ类抗原（分子)：

种类：HLA-DP、HLA-DQ、HLA-DR

分布：某些免疫细胞如APC、活化T细胞以及内皮细胞、上皮细胞等。MHC-Ⅱ分子的表达在免疫应答过程中可因细胞因子的作用而诱导或增高，其中以IFN-γ的作用最为显著。

功能：提呈外源性抗原而诱发免疫应答，调节免疫细胞间的相互作用，在免疫应答中是一种重要的免疫分子。

结构：有两条以非共价键连接的多肽链α、β。两条链分子量相近，结构基本相同。也分为4区，补充图示。与Ⅰ类抗原不同处在于：

（1)抗原结合槽由α1、β1构成，约容纳14个氨基酸残基。

（2)α2、β2是与Th细胞表面CD4分子结合的部位。

3．免疫功能相关抗原：血清中的蛋白成分，如补体C4，C2，B因子等。

4．HLA-Ⅰ、Ⅱ类抗原的比较：P78表8-1。

四、MHC的多态性

（一)MHC多态性的定义

对同一个体而言，染色体上任一基因座位只能有两个等位基因，分别来自父、母的同源染色体。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因，此现象被称为多态性(polymorphism)。

（二)MHC多态性的产生机制:

1．复等位基因 (multiple allele) 在群体中，位于同一基因座的不同基因系列即为复等位基因。 MHC复合体的多数基因座均有复等位基因。

2．共显性(co-dominant)表达 共显性即两条染色体同一基因座每一等位基因均为显性基因，均能编码特异性抗原。

（三)MHC多态性的意义:

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

（四)单元型遗传

染色体上MHC不同座位等位基因的特定组合，称为单元型。

单元型是将MHC遗传信息传给子代的基本单位，在遗传过程中一般不发生同源染色体互换。

有些单元型在群体中可呈现较高的频率，有利于从无血缘关系人群中寻找HLA相匹配的器官移植供者。

（五)连锁不平衡

MHC等位基因的频率，指群体中携带某一等位基因的个体数目与携带该基因座各等位基因个体数目总和的比例。由于MHC复合体的各座位紧密连锁，若各座位的等位基因均随机组合构成单元型，则某一单元型的频率应等于组成该单元型各等位基因频率的乘积。但实际上，MHC各等位基因并非完全随机组成单元型。已发现，某些等位基因比其他等位基因更多或更少地连锁在一起，即出现连锁不平衡(linkage disequilibrium)。

五、HLA的功能

（一)抗原提呈

（二)约束免疫细胞间的相互作用：

MHC限制性： 具有同一MHC表型的免疫细胞才能有效地相互作用。

（三)参与免疫应答的遗传控制：

人的免疫应答基因（Ir基因)位于HLA-II基因区内。

（四)参与T细胞的分化发育：

   阳性选择和阴性选择。

（五)参与免疫调节 ：

   抗原呈递、T细胞分化过程。

（六)引起移植排斥反应

六、HLA与临床医学

1．HLA与疾病的关联

2．HLA 与器官移植

HLA分型：鉴定不同个体HLA等位基因或分析MHC分子的方法统称HLA分型。

HLA配型：确定受者和供者之间HLA分子相匹配的程度。一般而言，组织配型相容，移植后的排斥反应轻微，移植物存活时间长。如同卵孪生者，供者和受者的HLA抗原完全相同，移植后很少或不出现排斥反应。

3．HLA与输血反应

多次接受输血的病人发生非溶血性输血反应，原因大多因为病人血液中含有抗白细胞和血小板抗体供者血若含有高滴度抗白细胞抗体，也可能引起受者输血反应。因此，对反复输血者应注意选择HLA 抗原相同和不含抗白细胞抗体的血液。

4．HLA与亲子鉴定和法医学

原理：HLA系统显示多基因性和多态性，意味着两个无亲缘关系的个体间，在所有HLA基因座位上拥有完全相同等位基因的机会几乎是零；每个人所拥有的HLA等位基因型别一般终生不变，因此，特定等位基因及其产物可以成为个体性的一种遗传标志。

应用：亲子鉴定和确定死亡者身份。HLA系统比红细胞血型系统有更显著的多态性，一更能代表个体的特异性。因此，HLA型别的怕安定在亲子鉴定上较血型的检测更有决定性意义。

5．  MHC与行为

人和动物的行为在一定程度上取决于MHC。小鼠身体臭气的表现往往与MHC分子有关；55%以上具有强烈体臭的人具有高频率的某种HLA型别。

提问

图片

表

自学

自学

比较法

图片

图片

图片

图片

表

图片

设问

10分钟

20分钟

结合图片介绍清楚三种分泌方式的区别

10分钟

区分二型、三类IFN的诱生剂、产生细胞及作用

第一节课结束

10分钟

区分几个概念

重点掌握MHC

5分钟

20分钟

15分钟

第二节课结束

课后小结

第三节课结束

小

结

细胞因子的定义；

细胞因子的作用特点及分类；

MHC的定义；

HLA－I、II类基因分别包括的位点；

HLA－I、II类分子的分布、结构及作用；

HLA的功能。

复

习

思

考

题

、

作

业

题

1．细胞因子、MHC、MHC限制性的定义。

2．简述细胞因子的作用特点。

3．简述细胞因子的分类。

4．简述HLA－I、II类分子的分布、结构及作用；

5．HLA的功能。

下

次

课

预

习

要

点

简要总复习前六次课的主要内容，交代本次课后由另外一个老师从免疫细胞开始接着上完理论课。

实

施

情

况

及

分

析