HLA复合体是迄今所知的人类多态性最丰富的遗传系统，定位于人第6号染色体短臂6p21．31区，全长3 600kb，共有224个基因座位，其中128个为功能性基因（即有产物表达），96个为假基因。2003年完成了整个第6号染色体短臂的序列分析后提出了扩展的主要组织相容性复合体（extended major histocompatibility complex，xMHC）新概念，并代替了1999年确定的HLA复合体3 600kb的序列。本章主要讨论经典的HLA复合体。HLA复合体结构十分复杂，其主要结构特点表现为多基因性（polygeny）和多态性（polymorphism），从而构成极为复杂的基因多样性（diversity）。
（一）多基因性
HLA复合体具有多基因性，即在同一个体中，组成HLA复合体的基因座位在数量和结构上具有多样性。HLA基因区根据其表达产物的功能被分为两种类型：一类是经典HLA基因，包括HLAⅠ类、HLAⅡ类基因，它们的产物具有抗原提呈功能，表现为丰富的多态性；另一类是其他基因，包括免疫功能相关基因和免疫无关基因，它们一般不具有激活T细胞的能力（图8-1）。
图8-1 人类HLA复合体基因结构简图
1．经典HLA基因 通常经典HLA基因是指其编码产物直接参与抗原提呈并决定不同个体组织相容性，包括HLA-Ⅰ类和HLA-Ⅱ类基因（图8-2）。
（1）经典HLA-Ⅰ类基因：HLA-Ⅰ类基因区含数十个Ⅰ类基因座位，其中HLA-B、-C、-A 3个座位是经典的HLA-Ⅰ类基因，其编码产物称为HLA-Ⅰ类分子（HLA-Ⅰ类抗原）。
（2）经典HLA-Ⅱ类基因：HLA-Ⅱ类基因区有数十个基因座位，其中HLA-DR、HLA-DP和HLA-DQ为经典的HLA-Ⅱ类基因，其编码产物称为HLA-Ⅱ类分子（HLA-Ⅱ类抗原）。部分HLA-Ⅱ类基因可有2个或2个以上的β链功能基因，但一般只有1个α链功能基因。
2．免疫功能相关基因 一般不参与抗原提呈，其编码产物在固有免疫和免疫调节中发挥一定作用。主要有以下几类（图8-2）。
（1）血清补体成分编码基因：由编码C4b、C4a、Bf（B factor）和C2等补体成分的基因座位组成，它们均位于HLA中部的HLA-Ⅲ类基因区，属经典的HLA-Ⅲ类基因。
（2）抗原加工提呈相关基因：包括位于HLA-Ⅱ类基因区的多组基因。
①抗原肽加工相关转运体（transporter associated with antigen processing，TAP）或抗原肽转运体（transporter of antigen peptide）基因：包括TAP1和TAP2两个基因座位，其编码产物参与内源性抗原肽从胞质溶胶向内质网腔的转运，并与MHC-I类分子结合。
②蛋白酶体β亚单位（proteasome subunit beta type，PSMB）基因：包括PSMB8和PSMB9［旧称低分子量多肽1（low molecular weight polypeptide 1，LMP1）和低分子量多肽7（LMP7）］两个基因座位。编码胞质溶胶中蛋白酶体β亚单位，参与对内源性抗原的酶解。
③HLA-DM基因：包括DMA和DMB座位，其产物参与APC对外源性抗原的加工提呈，帮助溶酶体中的抗原片段进入MHC-Ⅱ类分子的抗原结合槽。
④HLA-DO基因：包括DOA和DOB座位，分别编码DO分子的α链和β链。
图8-2 HLA基因区结构示意图
⑤TAP相关蛋白基因：其产物为TAP相关蛋白（TAP-associated protein），即tapasin，参与Ⅰ类分子在内质网中的装配及内源性抗原的加工提呈。
（3）非经典Ⅰ类基因：Ⅰ类基因区的HLA-E、F、G等被称为非经典HLA-Ⅰ类基因，或HLA-Ⅰb基因，在免疫应答中发挥重要的负向调节作用。
（4）炎症相关基因：此类基因均位于HLA-Ⅲ类基因区内靠近Ⅰ类基因区的一侧，包括肿瘤坏死因子（TNF-α、TNF-β）基因家族和热休克蛋白（heat shock protein，HSP）基因家族。前者属于细胞因子，后者在进化上高度保守，其产物参与炎症和应激反应，并在内源性抗原的加工提呈中发挥作用。
（二）多态性
多态性是指在随机婚配的群体中，同一个基因座位上存在多个等位基因（allele）的现象。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。对一个个体来说，分别来自父、母的两条同源染色体上任一基因座位仅有一个等位基因。换言之，对一个基因座位，一个个体最多只能有两个等位基因，分别出现在来自父、母双方的同源染色体上，因此多态性属于群体概念。多态性和上面提到的多基因性，是从不同的水平对HLA的多样性进行描述：多基因性着重于一个个体中HLA基因座位的变化；而多态性着重于群体中各座位等位基因的数量的变化，是指群体中不同个体在等位基因拥有状态上存在差别。HLA复合体是迄今已知人体最复杂的基因复合体，存在高度多态性。截至2006年7月，已确定的HLA复合体等位基因总数达到2 641个。
HLA复合体的多态性现象主要是由于复等位基因所致，由于群体中的突变，同一座位可能出现的基因系列称为复等位基因（multiple allele）。HLA复合体的每一基因座位均存在为数众多的复等位基因，例如，HLA-A座位有478个复等位基因，HLA-B有805个（为等位基因数量最多的座位），HLA-C有256个，HLA-DRA有3个，HLA-DRB1有527个，HLA-DQA1有34个，HLA-DQB1有73个，HLA-DPA1有23个，HLA-DPB1有125个……在HLA等位基因名称中带有一个星号（＊），星号前为基因座位，星号后的4位数是等位基因序号，其中前两位代表该等位基因的主型，后两位代表主型下的亚型。例如，HLAA＊0103代表HLAA基因座位01主型的03号等位基因，HLA-DRB1＊1102代表HLA-DRB1基因座位11主型的02号等位基因。其中主型的命名是以该等位基因产物的型别（血清学检测的抗原特异性）为基础。目前，已经完成基因克隆并被命名的HLA基因座位数已有100多个，它们的等位基因数超过1 000个。
另外，HLA复合体中每一对等位基因均表现为共显性（codominance），即在杂合子状态下，同源染色体上的等位基因均表达出相应的产物，从而进一步增加了人群中HLA表型的多态性。截止到2007年3月，A座位可检出的抗原特异性为28个、B座位为62个、C座位为10个、DR为24个、DQ为9个、DP为6个。
HLA等位基因及其产物结构上存在的差异亦为多态性，主要表现在构成抗原结合槽的氨基酸在组成和序列上的不同。我们可以应用PCR技术，通过测序或采用显示等位基因特异性的探针，进行HLA基因分型（HLA genotyping）。这对于寻找合适的器官移植供者、分析疾病易感基因以及在法医上进行亲子鉴定都是十分重要的。
HLA多态性的形成机制尚未完全清楚，一般认为，HLA多态性的形成与基因突变、基因重组、基因转换等机制有关，通过自然选择，将不断产生的大量变异以等位基因的形式保留下来。换言之，若某一新出现的HLA等位基因产物能有效提呈特定抗原肽、诱导免疫应答，使个体对病原体感染等环境因素具有较强抵抗力，有利于个体存活，则携带该等位基因的个体将有较多机会将其传递给后代，从而使新等位基因在群体中得以积累，成为HLA多态性库的成分之一。
HLA的高度多态性和多基因性共同决定了HLA遗传背景的高度多样性，从而使个体和群体扩大了对不同外源性抗原肽提呈和产生免疫应答的范围。这可能是高等动物抵御复杂环境改变和各种病原体侵袭的一种适应性表现，对维持种群的生存与延续是有利的，但由于群体中难以存在HLA型别完全一致的个体，故对临床上选择组织型别合适的移植物供者而言，HLA高度多态性也表现出其不利的一面。
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