与医学实践

与医学实践_免疫学与免疫制剂

第四节　H LA与医学实践

一、HLA与同种器官移植

同种异体间器官移植（尤其是造血干细胞移植）的成败在很大程度上取决于供、受者间H LA型别的差异，即组织相容程度。因此，移植术前进行H LA配型成为寻找合适供者的主要依据。另外，建立造血干细胞捐赠者资料库（或脐带血库）并在需要时从中筛选供者，有赖于H LA分型。

二、HLA与疾病关联

迄今已发现50余种人类疾病（多为免疫相关性疾病）与H LA关联（association），即携带某型H LA的个体比不携带此型别的个体易患（或不易患）特定疾病（表7-2）。典型的例子是:约90%强直性脊柱炎患者携带H LA-B27，而正常人群则仅为9%。

表7-2　与HLA呈现强相关的一些自身免疫病

H LA与疾病相关的程度可用相对危险性（relative risk，RR）表示，RR数值越大，与疾病的相关性越强（RR＞3表示有较强相关性）。

同一基因座上H LA等位基因的差别可导致个体对某些疾病具有易感性或抗性。与H LA关联的疾病多为自身免疫病，提示H LA等位基因的差别可导致免疫应答类型与效应的不同。H LA与疾病关联的机制目前尚未完全阐明，多数证据提示此与H LA分子递呈致病性抗原肽或影响T细胞识别有关。

三、HLA分子表达异常与疾病的发生

1.H LA-Ⅰ类分子表达降低与恶性肿瘤:肿瘤细胞所表达的H LA-Ⅰ类分子在CD8^＋CTL应答中具有重要作用。目前已发现，许多恶性肿瘤细胞其H LA-Ⅰ类分子表达减弱或缺失，导致CD8^＋T细胞的M HC限制性识别发生障碍，使肿瘤逃避免疫监视。实验研究证明，增强肿瘤细胞H LA-Ⅰ类分子表达，可促进CTL杀瘤效应，从而有效遏制肿瘤生长和转移。

近年还发现，某些病毒（如H IV）感染的宿主细胞，其H LA-Ⅰ类分子的表达也降低，这可能是病毒逃避机体免疫攻击的机制之一。

2.H LA-Ⅱ类分子异常表达与自身免疫病:H LA-Ⅱ分子主要表达于抗原递呈细胞表面。已发现，某些自身免疫病靶器官的组织细胞可异常表达H LA-Ⅱ类分子，从而有可能将自身抗原递呈给免疫细胞，使之激活，产生异常自身免疫应答，导致自身免疫病。

四、HLA分型在法医学中的应用

由于H LA具有极为复杂的多态性，且H LA复合体中所有基因均为共显性表达并以单元型形式遗传，从而奠定了其应用于法医学实践的理论基础:①无亲缘关系的个体间，其H LA等位基因完全相同的几率几乎为零；②H LA是伴随个体终生的遗传标志。据此，H LA分型技术已成功地应用于法医学领域的亲子鉴定与个体识别。

【理解与思考】

1.请你形象地述说经典的H LA-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类基因所编码的产物在整个机体防御体系中的作用。

2.结合遗传学知识，说明不同个体同一基因座位上的基因存在差别所导致的多态性的机理。

【课外拓展】

1.除了主要组织相容性抗原，还有哪些次要组织相容性抗原？

2.M HC是如何发现的？在参与抗原递呈加工中有哪些作用？

3.M HC-Ⅰ类和Ⅱ类分子是如何参与淋巴细胞阳性选择或阴性选择的？

【课程实验与研究】

1.如何检测细胞表面M HC的种类及其活性？

2.如何从基因的角度，研究M HC的表达与疾病的关联？

3.检测与治疗免疫相关性疾病的主要原则是什么？

4.提出一种假设与方案，使两个H LA差异很大的个体能进行器官移植。

【课程研讨】

1.H LA与疾病有哪些关系？

2.哪些因素会影响器官移植成功与否？

3.免疫细胞膜分子M HC-I类、M HC-II类的分布与免疫应答有何关系？为何有的肿瘤细胞会产生免疫逃逸？分析为何老年人易得肿瘤疾病？

4.哪些因素会影响器官移植成功与否？提出一种假设与方案，使两个H LA差异很大的个体能进行器官移植。

【课后思考】

1.M HC的概念。

2.H LA-I、II类抗原分子的结构、分布及其主要功能、特征。

3.M HC的发现与研究，对免疫学的发展有何意义？

【课外阅读】

HLA-Ⅰ类分子异常表达与肿瘤免疫逃逸

一、肿瘤中HLA-I类分子缺失和下调的表型及其分子机制

肿瘤的早期发生常常存在于免疫功能正常的机体中。由于H LA基因控制着T细胞以及NK细胞介导的免疫应答中心分子的功能，肿瘤细胞往往“借用”各种H LA-Ⅰ类分子下调或缺失的表型来逃避机体的免疫监视。针对各种类型提高其H LA-I类分子的表达从而恢复机体对肿瘤细胞的识别和杀伤的手段也各异。

1.H LA-Ⅰ类分子的完全缺失

H LA-Ⅰ类分子的完全缺失能使肿瘤细胞逃避CTL的攻击，但有可能被NK细胞所杀伤。因为NK细胞上存在一些抑制性受体（K IR）需要结合某些H LA-I类分子而抑制其活性，所以H LA-Ⅰ类分子完全缺失的肿瘤细胞有可能使NK细胞活化而被杀伤，这就是“missing self”学说的主要观点:轻链β2 M基因缺陷是H LA-Ⅰ类抗原完全缺失的主要原因。因为β2 M基因含有一些重复序列，在错配修复障碍的基因型个体中容易成为受影响的靶点，所以在微卫星不稳定（MM P）的结肠癌和胃癌中β2 M的基因突变最为常见。β₂ M基因缺陷包括表达缺失或功能缺陷。已在人类肿瘤中发现了β2 M基因的大片段缺失或是点突变，这大多会抑制β2 M基因mRNA的翻译，导致转录水平的表达缺失。而最近发现的β2 M基因一个点突变即改变了β2 M蛋白第25位氨基酸，破坏了β2 M蛋白天然结构中的二硫键，使之不能与H LA-Ⅰ类重链结合而使表面H LA-Ⅰ类复合物完全缺失。β₂ M基因中的突变热点是外显子1中的CT重复序列。据统计，肿瘤细胞存在H LA-Ⅰ类抗原的完全缺失中有75%都存在这个区域的点突变。β₂ M基因缺陷通常不能被IFN-γ处理所恢复，只能转入野生型的β2 M基因使H LA-Ⅰ类分子得以表达。这一类型的患者不适宜T细胞介导的免疫治疗。但是，由于β2 M基因突变导致H LA-I类抗原的完全缺失需要“二次突变”，即一对等位基因中一个发生突变而另一个发生缺失使两者都失活，因此这种完全缺失类型的发生频率要比其他类型都低。

2.H LA-Ⅰ类分子表达下调

根据“M issing self”的学说，肿瘤细胞上的H LA-Ⅰ类分子缺失能活化NK细胞的K IR受体而被其杀伤。但是H LA-Ⅰ类分子的下调如果既能达到不激活CTL，但同时仍能抑制NK细胞的量，反而有可能同时抑制NK和CTL的活性。这是最普遍的存在于各种肿瘤细胞中的类型，其分子机制也最为多样和复杂，也是人们研究的热点。

H LA-Ⅰ类分子的下调可由TAP、LM P分子表达减少或者功能异常造成。尽管存在非蛋白酶体的蛋白水解途径和非TAP依赖性的抗原递呈途径，这一类型细胞H LA-Ⅰ类分子的表达仍然很低。到目前为止，蛋白酶体亚单位LM P2、7、10究竟是组成性表达还是IFN-γ诱导性表达以及它们对于抗原加工递呈过程来说是否必不可少仍有争论。但是，可以肯定的是，这些亚单位能增强一些特定的蛋白酶体的活性，这些蛋白酶降解产生的肽段更倾向于结合重、轻链以形成H LA-Ⅰ类分子复合体。因此这些蛋白质的改变必定会影响到肿瘤细胞递呈H LA-Ⅰ类分子的质与量，影响到肿瘤被机体免疫系统识别和杀伤的可能性。

H LA-Ⅰ类分子的总体下调和丢失还可由于重链基因的表达减少所至。H LA-Ⅰ类重链转录直接受转录起始点上游调节区URR（Upstream Regulatory Region）调节，通过其中的顺式作用元件和反式作用因子的相互作用来实现。H LA-Ⅰ类基因重链在5’启动子区含有CpG岛。首先在滋养层上皮起源的细胞系中发现了H LA-Ⅰ类分子表达受到其重链甲基化程度的影响。近年来，由于重链启动子区的DNA甲基化、乙酰化等表遗传因素影响到启动子区的染色体结构导致H LA-Ⅰ类重链转录减少已经在许多肿瘤的研究中被报道。这样的肿瘤细胞往往对TNF-α和IFN-γ等细胞因子的处理无反应，只有通过5-杂氮胞苷的去甲基化处理才能使H LA-Ⅰ类分子表达上调，恢复对CTL杀伤的敏感性。但由于这类药物的毒性和副作用太大，其临床应用受到很大程度的限制。

3.H LA-I类分子单体型的缺失

如缺失一条染色体上连锁的H LA-A2，B7，Cw7基因。这种缺失往往发现于对H LA分子分型或对H LA基因区域进行杂合性丢失检测时。宫颈癌中约有50%病例存在这种缺失，在其他肿瘤中也发现有不同程度的H LA-Ⅰ类抗原单体型的缺失。在细胞分裂过程中染色体异常分离造成第6号染色体短臂中部分片段缺失是发生这种情况的主要原因。在肿瘤中已发现不同类型的染色体重组伴随各种6P21.3区片段的缺失。单体型的缺失同样不能被IFN-γ处理所恢复。

4.位点特异性H LA-Ⅰ类分子表达下调和缺失

可由位点特异性单抗检测出。在黑色素瘤组织及黑色素瘤细胞系中已经发现了明显的H LA-B位点的表达下调。随着位点特异性抗体的不断产生，这一类表型的检出率明显增加。

5.H LA-Ⅰ类分子等位基因选择性下调或丢失

如果H LA-A2分子缺失，这通常是因为编码H LA重链的基因缺失或突变抑制了其转录和翻译的效率造成。由于H LA重链基因的高度多态性，与β2M基因突变相比，这只须“一次突变”造成一种杂合性的等位基因背景即可。但与β2M基因突变不同的是在H LA重链基因中尚未找到发生突变的热点区域。

6.复合型表型

通常由上述两种或两种以上的表型混合存在而形成，这使得肿瘤细胞表面H LA-Ⅰ类分子异常表达的形式更为复杂多样。

7.干扰素无反应性表型

有一些肿瘤细胞基础性的H LA-Ⅰ类分子的表达是正常的，但经干扰素处理后无反应。这种类型的肿瘤往往存在干扰素信号传导通路上的缺陷，临床运用干扰素治疗往往无效。

8.经典的H LA-I类分子缺失或下调，非经典的H LA-Ⅰ类分子表达增加

在一个特定的肿瘤中活化T细胞和激活NK细胞的H LA-Ⅰ类等位基因可能不同，因此在肿瘤细胞表面表达哪种H LA-Ⅰ类分子，表达量的多少决定了它被CTL和NK识别杀伤的可能性。从这个角度来说，H LA-Ⅰ类抗原选择性下调和丢失较H LA-Ⅰ类抗原总体改变更易于逃逸免疫监视。如H IV-1的nef蛋白可抑制H LA-Ⅰ类分子A和B位点的表达，而不影响NK细胞的作用靶点H LA-Ⅰ类分子C和E位点的表达。只要恢复H LA-A和B位点的表达就可以打破这种免疫耐受，使肿瘤细胞被机体免疫系统重新识别。因此，了解某一个体肿瘤细胞的H LA-Ⅰ类分子具体表型及其分子机制，对于临床免疫治疗手段的选择是非常重要的。

二、T细胞的克隆选择学说及其对肿瘤细胞HLA-Ⅰ类分子改变的决定性作用

肿瘤中H LA-Ⅰ类分子表达缺失或下调的表型复杂多样，具有肿瘤特异性和个体特异性。肿瘤细胞是如何获得这种多变的H LA-Ⅰ类分子缺失表型的呢？在肿瘤发生的早期，往往机体的免疫功能还未得到破坏，肿瘤还处于机体的免疫监视下。由于肿瘤基因的不稳定，在原发癌中，往往突变产生很多具有不同H LA-Ⅰ类分子表达类型的多个克隆。T细胞识别杀伤一些H LA-Ⅰ类表达正常的肿瘤克隆，而一些H LA-Ⅰ类表达缺陷的克隆得以逃避免疫杀伤生存下来，而这些克隆往往出现于后期的复发或转移瘤中。肿瘤细胞的自身变化和T细胞对于肿瘤的选择压力使得H LA-I类分子的表达在肿瘤进程中处于动态变化。

三、肿瘤免疫

机体针对肿瘤的免疫监视学说很早就被人们提出，后来在临床与实践中有很多证据支持。如儿童和幼儿患肿瘤较少，而在免疫系统衰退的老年人中肿瘤发病率很高。在实体瘤中也可以看到大量的淋巴细胞浸润，这是机体的细胞免疫识别杀伤肿瘤细胞的证据。然而T细胞的克隆选择学说及其对肿瘤细胞H LA-I类分子改变所起的决定性作用却没有充足的实验证据。直到2001年，Garcia-Lora小组才在小鼠实验中证实了这一假说的成立。实验者将H-2（小鼠H LA-I类分子）阴性的纤维肉瘤局部注射在免疫监视功能正常的BA LB/C小鼠和无免疫功能的裸鼠局部，发现在这两组老鼠的肺部转移癌中H-2分子的表达截然不同。免疫监视功能正常的BA LB/C小鼠肺转移癌H-2表达阴性，其参与H LA-Ⅰ类加工递呈的所有分子包括重链、轻链、TAP、LM P等加工分子全部表达下调。这种下调是IFN-γ处理可逆的，说明其改变发生在转录水平。而裸鼠转移癌H-2表达阳性。将两种转移癌再次分别注射入免疫功能正常的小鼠，只有来源于免疫监视功能正常的BA LB/C小鼠肺转移癌才能形成肿瘤。而裸鼠肺转移癌因H-2表达阳性会被体内的免疫系统识别杀伤而没有肿瘤产生。这组实验充分体现了T细胞选择对肿瘤细胞H LA-Ⅰ类分子改变的决定性作用。

通过上述综述可以了解到在肿瘤细胞中H LA-Ⅰ类分子的表达不仅形式复杂多样，机制各异，而且在肿瘤与机体的相互“斗争”中处于不断的动态变化中。要改变H LA-Ⅰ类分子的异常表达，增强肿瘤的免疫原性使之被机体的免疫系统识别决非易事。但肿瘤细胞完整地表达M HC-I类分子是运用T细胞治疗肿瘤成功的先决条件，所以我们必须了解在不同的肿瘤中H LA-Ⅰ类分子表达情况及其分子机制，进行个体分析和分子诊断，才能有效地指导临床运用免疫治疗，提高免疫治疗的效果及成功率。随着免疫学研究的高速发展及研究方法不断进步，人们愈来愈发现H LA分子在肿瘤发生发展过程的复杂性与多样性。此过程中聚集着免疫学理论研究中的难点、重点和热点课题。而本课题的研究正是集中于肝癌这种特殊的H LA-Ⅰ类分子表达上调模型，着重于研究其分子机制。研究这一不同于其他肿瘤细胞H LA-Ⅰ类分子表达情况模型的确切机制将对肿瘤免疫学的认识起着重要作用，并对临床肿瘤免疫治疗提供理论依据。