第四節(jié)　H LA與醫(yī)學(xué)實(shí)踐

一、HLA與同種器官移植

同種異體間器官移植（尤其是造血干細(xì)胞移植）的成敗在很大程度上取決于供、受者間H LA型別的差異，即組織相容程度。因此，移植術(shù)前進(jìn)行H LA配型成為尋找合適供者的主要依據(jù)。另外，建立造血干細(xì)胞捐贈(zèng)者資料庫(kù)（或臍帶血庫(kù)）并在需要時(shí)從中篩選供者，有賴(lài)于H LA分型。

二、HLA與疾病關(guān)聯(lián)

迄今已發(fā)現(xiàn)50余種人類(lèi)疾?。ǘ酁槊庖呦嚓P(guān)性疾?。┡cH LA關(guān)聯(lián)（association），即攜帶某型H LA的個(gè)體比不攜帶此型別的個(gè)體易患（或不易患）特定疾?。ū?-2）。典型的例子是:約90%強(qiáng)直性脊柱炎患者攜帶H LA-B27，而正常人群則僅為9%。

表7-2　與HLA呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān)的一些自身免疫病

H LA與疾病相關(guān)的程度可用相對(duì)危險(xiǎn)性（relative risk，RR）表示，RR數(shù)值越大，與疾病的相關(guān)性越強(qiáng)（RR＞3表示有較強(qiáng)相關(guān)性）。

同一基因座上H LA等位基因的差別可導(dǎo)致個(gè)體對(duì)某些疾病具有易感性或抗性。與H LA關(guān)聯(lián)的疾病多為自身免疫病，提示H LA等位基因的差別可導(dǎo)致免疫應(yīng)答類(lèi)型與效應(yīng)的不同。H LA與疾病關(guān)聯(lián)的機(jī)制目前尚未完全闡明，多數(shù)證據(jù)提示此與H LA分子遞呈致病性抗原肽或影響T細(xì)胞識(shí)別有關(guān)。

三、HLA分子表達(dá)異常與疾病的發(fā)生

1.H LA-Ⅰ類(lèi)分子表達(dá)降低與惡性腫瘤:腫瘤細(xì)胞所表達(dá)的H LA-Ⅰ類(lèi)分子在CD8^＋CTL應(yīng)答中具有重要作用。目前已發(fā)現(xiàn)，許多惡性腫瘤細(xì)胞其H LA-Ⅰ類(lèi)分子表達(dá)減弱或缺失，導(dǎo)致CD8^＋T細(xì)胞的M HC限制性識(shí)別發(fā)生障礙，使腫瘤逃避免疫監(jiān)視。實(shí)驗(yàn)研究證明，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞H LA-Ⅰ類(lèi)分子表達(dá)，可促進(jìn)CTL殺瘤效應(yīng)，從而有效遏制腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。

近年還發(fā)現(xiàn)，某些病毒（如H IV）感染的宿主細(xì)胞，其H LA-Ⅰ類(lèi)分子的表達(dá)也降低，這可能是病毒逃避機(jī)體免疫攻擊的機(jī)制之一。

2.H LA-Ⅱ類(lèi)分子異常表達(dá)與自身免疫病:H LA-Ⅱ分子主要表達(dá)于抗原遞呈細(xì)胞表面。已發(fā)現(xiàn)，某些自身免疫病靶器官的組織細(xì)胞可異常表達(dá)H LA-Ⅱ類(lèi)分子，從而有可能將自身抗原遞呈給免疫細(xì)胞，使之激活，產(chǎn)生異常自身免疫應(yīng)答，導(dǎo)致自身免疫病。

四、HLA分型在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

由于H LA具有極為復(fù)雜的多態(tài)性，且H LA復(fù)合體中所有基因均為共顯性表達(dá)并以單元型形式遺傳，從而奠定了其應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)實(shí)踐的理論基礎(chǔ):①無(wú)親緣關(guān)系的個(gè)體間，其H LA等位基因完全相同的幾率幾乎為零；②H LA是伴隨個(gè)體終生的遺傳標(biāo)志。據(jù)此，H LA分型技術(shù)已成功地應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的親子鑒定與個(gè)體識(shí)別。

【理解與思考】

1.請(qǐng)你形象地述說(shuō)經(jīng)典的H LA-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)基因所編碼的產(chǎn)物在整個(gè)機(jī)體防御體系中的作用。

2.結(jié)合遺傳學(xué)知識(shí)，說(shuō)明不同個(gè)體同一基因座位上的基因存在差別所導(dǎo)致的多態(tài)性的機(jī)理。

【課外拓展】

1.除了主要組織相容性抗原，還有哪些次要組織相容性抗原？

2.M HC是如何發(fā)現(xiàn)的？在參與抗原遞呈加工中有哪些作用？

3.M HC-Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)分子是如何參與淋巴細(xì)胞陽(yáng)性選擇或陰性選擇的？

【課程實(shí)驗(yàn)與研究】

1.如何檢測(cè)細(xì)胞表面M HC的種類(lèi)及其活性？

2.如何從基因的角度，研究M HC的表達(dá)與疾病的關(guān)聯(lián)？

3.檢測(cè)與治療免疫相關(guān)性疾病的主要原則是什么？

4.提出一種假設(shè)與方案，使兩個(gè)H LA差異很大的個(gè)體能進(jìn)行器官移植。

【課程研討】

1.H LA與疾病有哪些關(guān)系？

2.哪些因素會(huì)影響器官移植成功與否？

3.免疫細(xì)胞膜分子M HC-I類(lèi)、M HC-II類(lèi)的分布與免疫應(yīng)答有何關(guān)系？為何有的腫瘤細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生免疫逃逸？分析為何老年人易得腫瘤疾?。?/p>

4.哪些因素會(huì)影響器官移植成功與否？提出一種假設(shè)與方案，使兩個(gè)H LA差異很大的個(gè)體能進(jìn)行器官移植。

【課后思考】

1.M HC的概念。

2.H LA-I、II類(lèi)抗原分子的結(jié)構(gòu)、分布及其主要功能、特征。

3.M HC的發(fā)現(xiàn)與研究，對(duì)免疫學(xué)的發(fā)展有何意義？

【課外閱讀】

HLA-Ⅰ類(lèi)分子異常表達(dá)與腫瘤免疫逃逸

一、腫瘤中HLA-I類(lèi)分子缺失和下調(diào)的表型及其分子機(jī)制

腫瘤的早期發(fā)生常常存在于免疫功能正常的機(jī)體中。由于H LA基因控制著T細(xì)胞以及NK細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答中心分子的功能，腫瘤細(xì)胞往往“借用”各種H LA-Ⅰ類(lèi)分子下調(diào)或缺失的表型來(lái)逃避機(jī)體的免疫監(jiān)視。針對(duì)各種類(lèi)型提高其H LA-I類(lèi)分子的表達(dá)從而恢復(fù)機(jī)體對(duì)腫瘤細(xì)胞的識(shí)別和殺傷的手段也各異。

1.H LA-Ⅰ類(lèi)分子的完全缺失

H LA-Ⅰ類(lèi)分子的完全缺失能使腫瘤細(xì)胞逃避CTL的攻擊，但有可能被NK細(xì)胞所殺傷。因?yàn)镹K細(xì)胞上存在一些抑制性受體（K IR）需要結(jié)合某些H LA-I類(lèi)分子而抑制其活性，所以H LA-Ⅰ類(lèi)分子完全缺失的腫瘤細(xì)胞有可能使NK細(xì)胞活化而被殺傷，這就是“missing self”學(xué)說(shuō)的主要觀(guān)點(diǎn):輕鏈β2 M基因缺陷是H LA-Ⅰ類(lèi)抗原完全缺失的主要原因。因?yàn)棣? M基因含有一些重復(fù)序列，在錯(cuò)配修復(fù)障礙的基因型個(gè)體中容易成為受影響的靶點(diǎn)，所以在微衛(wèi)星不穩(wěn)定（MM P）的結(jié)腸癌和胃癌中β2 M的基因突變最為常見(jiàn)。β₂ M基因缺陷包括表達(dá)缺失或功能缺陷。已在人類(lèi)腫瘤中發(fā)現(xiàn)了β2 M基因的大片段缺失或是點(diǎn)突變，這大多會(huì)抑制β2 M基因mRNA的翻譯，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)缺失。而最近發(fā)現(xiàn)的β2 M基因一個(gè)點(diǎn)突變即改變了β2 M蛋白第25位氨基酸，破壞了β2 M蛋白天然結(jié)構(gòu)中的二硫鍵，使之不能與H LA-Ⅰ類(lèi)重鏈結(jié)合而使表面H LA-Ⅰ類(lèi)復(fù)合物完全缺失。β₂ M基因中的突變熱點(diǎn)是外顯子1中的CT重復(fù)序列。據(jù)統(tǒng)計(jì)，腫瘤細(xì)胞存在H LA-Ⅰ類(lèi)抗原的完全缺失中有75%都存在這個(gè)區(qū)域的點(diǎn)突變。β₂ M基因缺陷通常不能被IFN-γ處理所恢復(fù)，只能轉(zhuǎn)入野生型的β2 M基因使H LA-Ⅰ類(lèi)分子得以表達(dá)。這一類(lèi)型的患者不適宜T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫治療。但是，由于β2 M基因突變導(dǎo)致H LA-I類(lèi)抗原的完全缺失需要“二次突變”，即一對(duì)等位基因中一個(gè)發(fā)生突變而另一個(gè)發(fā)生缺失使兩者都失活，因此這種完全缺失類(lèi)型的發(fā)生頻率要比其他類(lèi)型都低。

2.H LA-Ⅰ類(lèi)分子表達(dá)下調(diào)

根據(jù)“M issing self”的學(xué)說(shuō)，腫瘤細(xì)胞上的H LA-Ⅰ類(lèi)分子缺失能活化NK細(xì)胞的K IR受體而被其殺傷。但是H LA-Ⅰ類(lèi)分子的下調(diào)如果既能達(dá)到不激活CTL，但同時(shí)仍能抑制NK細(xì)胞的量，反而有可能同時(shí)抑制NK和CTL的活性。這是最普遍的存在于各種腫瘤細(xì)胞中的類(lèi)型，其分子機(jī)制也最為多樣和復(fù)雜，也是人們研究的熱點(diǎn)。

H LA-Ⅰ類(lèi)分子的下調(diào)可由TAP、LM P分子表達(dá)減少或者功能異常造成。盡管存在非蛋白酶體的蛋白水解途徑和非TAP依賴(lài)性的抗原遞呈途徑，這一類(lèi)型細(xì)胞H LA-Ⅰ類(lèi)分子的表達(dá)仍然很低。到目前為止，蛋白酶體亞單位LM P2、7、10究竟是組成性表達(dá)還是IFN-γ誘導(dǎo)性表達(dá)以及它們對(duì)于抗原加工遞呈過(guò)程來(lái)說(shuō)是否必不可少仍有爭(zhēng)論。但是，可以肯定的是，這些亞單位能增強(qiáng)一些特定的蛋白酶體的活性，這些蛋白酶降解產(chǎn)生的肽段更傾向于結(jié)合重、輕鏈以形成H LA-Ⅰ類(lèi)分子復(fù)合體。因此這些蛋白質(zhì)的改變必定會(huì)影響到腫瘤細(xì)胞遞呈H LA-Ⅰ類(lèi)分子的質(zhì)與量，影響到腫瘤被機(jī)體免疫系統(tǒng)識(shí)別和殺傷的可能性。

H LA-Ⅰ類(lèi)分子的總體下調(diào)和丟失還可由于重鏈基因的表達(dá)減少所至。H LA-Ⅰ類(lèi)重鏈轉(zhuǎn)錄直接受轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游調(diào)節(jié)區(qū)URR（Upstream Regulatory Region）調(diào)節(jié)，通過(guò)其中的順式作用元件和反式作用因子的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。H LA-Ⅰ類(lèi)基因重鏈在5’啟動(dòng)子區(qū)含有CpG島。首先在滋養(yǎng)層上皮起源的細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)了H LA-Ⅰ類(lèi)分子表達(dá)受到其重鏈甲基化程度的影響。近年來(lái)，由于重鏈啟動(dòng)子區(qū)的DNA甲基化、乙酰化等表遺傳因素影響到啟動(dòng)子區(qū)的染色體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致H LA-Ⅰ類(lèi)重鏈轉(zhuǎn)錄減少已經(jīng)在許多腫瘤的研究中被報(bào)道。這樣的腫瘤細(xì)胞往往對(duì)TNF-α和IFN-γ等細(xì)胞因子的處理無(wú)反應(yīng)，只有通過(guò)5-雜氮胞苷的去甲基化處理才能使H LA-Ⅰ類(lèi)分子表達(dá)上調(diào)，恢復(fù)對(duì)CTL殺傷的敏感性。但由于這類(lèi)藥物的毒性和副作用太大，其臨床應(yīng)用受到很大程度的限制。

3.H LA-I類(lèi)分子單體型的缺失

如缺失一條染色體上連鎖的H LA-A2，B7，Cw7基因。這種缺失往往發(fā)現(xiàn)于對(duì)H LA分子分型或?qū) LA基因區(qū)域進(jìn)行雜合性丟失檢測(cè)時(shí)。宮頸癌中約有50%病例存在這種缺失，在其他腫瘤中也發(fā)現(xiàn)有不同程度的H LA-Ⅰ類(lèi)抗原單體型的缺失。在細(xì)胞分裂過(guò)程中染色體異常分離造成第6號(hào)染色體短臂中部分片段缺失是發(fā)生這種情況的主要原因。在腫瘤中已發(fā)現(xiàn)不同類(lèi)型的染色體重組伴隨各種6P21.3區(qū)片段的缺失。單體型的缺失同樣不能被IFN-γ處理所恢復(fù)。

4.位點(diǎn)特異性H LA-Ⅰ類(lèi)分子表達(dá)下調(diào)和缺失

可由位點(diǎn)特異性單抗檢測(cè)出。在黑色素瘤組織及黑色素瘤細(xì)胞系中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了明顯的H LA-B位點(diǎn)的表達(dá)下調(diào)。隨著位點(diǎn)特異性抗體的不斷產(chǎn)生，這一類(lèi)表型的檢出率明顯增加。

5.H LA-Ⅰ類(lèi)分子等位基因選擇性下調(diào)或丟失

如果H LA-A2分子缺失，這通常是因?yàn)榫幋aH LA重鏈的基因缺失或突變抑制了其轉(zhuǎn)錄和翻譯的效率造成。由于H LA重鏈基因的高度多態(tài)性，與β2M基因突變相比，這只須“一次突變”造成一種雜合性的等位基因背景即可。但與β2M基因突變不同的是在H LA重鏈基因中尚未找到發(fā)生突變的熱點(diǎn)區(qū)域。

6.復(fù)合型表型

通常由上述兩種或兩種以上的表型混合存在而形成，這使得腫瘤細(xì)胞表面H LA-Ⅰ類(lèi)分子異常表達(dá)的形式更為復(fù)雜多樣。

7.干擾素?zé)o反應(yīng)性表型

有一些腫瘤細(xì)胞基礎(chǔ)性的H LA-Ⅰ類(lèi)分子的表達(dá)是正常的，但經(jīng)干擾素處理后無(wú)反應(yīng)。這種類(lèi)型的腫瘤往往存在干擾素信號(hào)傳導(dǎo)通路上的缺陷，臨床運(yùn)用干擾素治療往往無(wú)效。

8.經(jīng)典的H LA-I類(lèi)分子缺失或下調(diào)，非經(jīng)典的H LA-Ⅰ類(lèi)分子表達(dá)增加

在一個(gè)特定的腫瘤中活化T細(xì)胞和激活NK細(xì)胞的H LA-Ⅰ類(lèi)等位基因可能不同，因此在腫瘤細(xì)胞表面表達(dá)哪種H LA-Ⅰ類(lèi)分子，表達(dá)量的多少?zèng)Q定了它被CTL和NK識(shí)別殺傷的可能性。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，H LA-Ⅰ類(lèi)抗原選擇性下調(diào)和丟失較H LA-Ⅰ類(lèi)抗原總體改變更易于逃逸免疫監(jiān)視。如H IV-1的nef蛋白可抑制H LA-Ⅰ類(lèi)分子A和B位點(diǎn)的表達(dá)，而不影響NK細(xì)胞的作用靶點(diǎn)H LA-Ⅰ類(lèi)分子C和E位點(diǎn)的表達(dá)。只要恢復(fù)H LA-A和B位點(diǎn)的表達(dá)就可以打破這種免疫耐受，使腫瘤細(xì)胞被機(jī)體免疫系統(tǒng)重新識(shí)別。因此，了解某一個(gè)體腫瘤細(xì)胞的H LA-Ⅰ類(lèi)分子具體表型及其分子機(jī)制，對(duì)于臨床免疫治療手段的選擇是非常重要的。

二、T細(xì)胞的克隆選擇學(xué)說(shuō)及其對(duì)腫瘤細(xì)胞HLA-Ⅰ類(lèi)分子改變的決定性作用

腫瘤中H LA-Ⅰ類(lèi)分子表達(dá)缺失或下調(diào)的表型復(fù)雜多樣，具有腫瘤特異性和個(gè)體特異性。腫瘤細(xì)胞是如何獲得這種多變的H LA-Ⅰ類(lèi)分子缺失表型的呢？在腫瘤發(fā)生的早期，往往機(jī)體的免疫功能還未得到破壞，腫瘤還處于機(jī)體的免疫監(jiān)視下。由于腫瘤基因的不穩(wěn)定，在原發(fā)癌中，往往突變產(chǎn)生很多具有不同H LA-Ⅰ類(lèi)分子表達(dá)類(lèi)型的多個(gè)克隆。T細(xì)胞識(shí)別殺傷一些H LA-Ⅰ類(lèi)表達(dá)正常的腫瘤克隆，而一些H LA-Ⅰ類(lèi)表達(dá)缺陷的克隆得以逃避免疫殺傷生存下來(lái)，而這些克隆往往出現(xiàn)于后期的復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移瘤中。腫瘤細(xì)胞的自身變化和T細(xì)胞對(duì)于腫瘤的選擇壓力使得H LA-I類(lèi)分子的表達(dá)在腫瘤進(jìn)程中處于動(dòng)態(tài)變化。

三、腫瘤免疫

機(jī)體針對(duì)腫瘤的免疫監(jiān)視學(xué)說(shuō)很早就被人們提出，后來(lái)在臨床與實(shí)踐中有很多證據(jù)支持。如兒童和幼兒患腫瘤較少，而在免疫系統(tǒng)衰退的老年人中腫瘤發(fā)病率很高。在實(shí)體瘤中也可以看到大量的淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)，這是機(jī)體的細(xì)胞免疫識(shí)別殺傷腫瘤細(xì)胞的證據(jù)。然而T細(xì)胞的克隆選擇學(xué)說(shuō)及其對(duì)腫瘤細(xì)胞H LA-I類(lèi)分子改變所起的決定性作用卻沒(méi)有充足的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。直到2001年，Garcia-Lora小組才在小鼠實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了這一假說(shuō)的成立。實(shí)驗(yàn)者將H-2（小鼠H LA-I類(lèi)分子）陰性的纖維肉瘤局部注射在免疫監(jiān)視功能正常的BA LB/C小鼠和無(wú)免疫功能的裸鼠局部，發(fā)現(xiàn)在這兩組老鼠的肺部轉(zhuǎn)移癌中H-2分子的表達(dá)截然不同。免疫監(jiān)視功能正常的BA LB/C小鼠肺轉(zhuǎn)移癌H-2表達(dá)陰性，其參與H LA-Ⅰ類(lèi)加工遞呈的所有分子包括重鏈、輕鏈、TAP、LM P等加工分子全部表達(dá)下調(diào)。這種下調(diào)是IFN-γ處理可逆的，說(shuō)明其改變發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平。而裸鼠轉(zhuǎn)移癌H-2表達(dá)陽(yáng)性。將兩種轉(zhuǎn)移癌再次分別注射入免疫功能正常的小鼠，只有來(lái)源于免疫監(jiān)視功能正常的BA LB/C小鼠肺轉(zhuǎn)移癌才能形成腫瘤。而裸鼠肺轉(zhuǎn)移癌因H-2表達(dá)陽(yáng)性會(huì)被體內(nèi)的免疫系統(tǒng)識(shí)別殺傷而沒(méi)有腫瘤產(chǎn)生。這組實(shí)驗(yàn)充分體現(xiàn)了T細(xì)胞選擇對(duì)腫瘤細(xì)胞H LA-Ⅰ類(lèi)分子改變的決定性作用。

通過(guò)上述綜述可以了解到在腫瘤細(xì)胞中H LA-Ⅰ類(lèi)分子的表達(dá)不僅形式復(fù)雜多樣，機(jī)制各異，而且在腫瘤與機(jī)體的相互“斗爭(zhēng)”中處于不斷的動(dòng)態(tài)變化中。要改變H LA-Ⅰ類(lèi)分子的異常表達(dá)，增強(qiáng)腫瘤的免疫原性使之被機(jī)體的免疫系統(tǒng)識(shí)別決非易事。但腫瘤細(xì)胞完整地表達(dá)M HC-I類(lèi)分子是運(yùn)用T細(xì)胞治療腫瘤成功的先決條件，所以我們必須了解在不同的腫瘤中H LA-Ⅰ類(lèi)分子表達(dá)情況及其分子機(jī)制，進(jìn)行個(gè)體分析和分子診斷，才能有效地指導(dǎo)臨床運(yùn)用免疫治療，提高免疫治療的效果及成功率。隨著免疫學(xué)研究的高速發(fā)展及研究方法不斷進(jìn)步，人們愈來(lái)愈發(fā)現(xiàn)H LA分子在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程的復(fù)雜性與多樣性。此過(guò)程中聚集著免疫學(xué)理論研究中的難點(diǎn)、重點(diǎn)和熱點(diǎn)課題。而本課題的研究正是集中于肝癌這種特殊的H LA-Ⅰ類(lèi)分子表達(dá)上調(diào)模型，著重于研究其分子機(jī)制。研究這一不同于其他腫瘤細(xì)胞H LA-Ⅰ類(lèi)分子表達(dá)情況模型的確切機(jī)制將對(duì)腫瘤免疫學(xué)的認(rèn)識(shí)起著重要作用，并對(duì)臨床腫瘤免疫治療提供理論依據(jù)。