細胞和分子免疫學:第五節(jié)　HLA的臨床應用

MHC的研究不僅與基礎(chǔ)免疫學有著密切的聯(lián)系，而且還涉及到臨床許多領(lǐng)域，如HLA與某些疾病的相關(guān)性、移植外科、輸血、母胎關(guān)系，法醫(yī)以及其他臨床學科。

一、HLA與疾病的相關(guān)性

（一)相關(guān)分析常用參數(shù)

在估計某一基因座位與疾病相關(guān)時，有幾個常用術(shù)語，如相對危險率與歸因危險、于此略予介紹。

1.RR相對危險度的計算

a和b分別代表患有某種疾病已檢出和未檢出某種抗原的人數(shù)；c和d分別代表正常對照（末患該病)檢出某種抗原和末檢出某種抗原的人數(shù)；n為調(diào)查總數(shù)，表示樣本的大小。然后按X公式計算：

X²=（│a·d-│b·c│-n/2)²·n/(a+c)·(b+d)·(a+b)·(c+d)

根據(jù)所得的X²值然后從X²表中求出P值。若P<0.05則認為是差異顯著。

如果抗原與疾病有關(guān)，則進一步計算它們關(guān)聯(lián)的程度。通常用相對危險度（relative risk)RR值來表示，RR值越大表示相關(guān)程度越大。

RR=α·d/b·c

另一種RR（relative risk)值計算公式是：

RR=Fp(1-Fc)/Fc(1-Fp)

Fp為病人抗原頻率，F(xiàn)c為該地區(qū)正常對照人群中的抗原頻率RR值表示某一特定HLA抗原和疾病之間的相關(guān)強度，即具有該HLA抗原的個體較缺乏這一抗原的個體易產(chǎn)生這種疾病的可能性。

RR=1時，無區(qū)別

RR>4時，相關(guān)較為肯定

RR<1時，表明有抵抗基因，是一種保護而不是易感

2.歸因危險 另一個公式稱歸因危險（attributable risk)，又叫病因系數(shù)（etiologic factor),表示群體中病人組中有百分之多少歸因于HLA：

歸因危險=B（R-1)/[B（R-1)+1]

B為患者人群的百分率；R為相對危險率。如強直性脊椎炎的歸因危險為0.89即患該病人群中有89%是與HLA-B27抗原相關(guān)。

（二)HLA-I、Ⅱ類抗原與疾病的相關(guān)情況

Lilley（1964)在動物實驗中證明小鼠Gross病毒所致白血病的發(fā)病與H-2相關(guān)（表 6-17)，并提出對Gross型白血病易感的基因可能位于H-2I區(qū)內(nèi)。在人類首先證實強直性脊椎炎（ankylosingspondylitis,AS)與B27有強相關(guān)性。以后通過群體的流行病學調(diào)查和家系調(diào)查發(fā)現(xiàn)許多內(nèi)分泌病、類風濕性疾病、自身免疫性疾病、腫瘤和感染性疾病等與HLA相關(guān)。

從1976年6月在巴黎舉行HLA系統(tǒng)與疾病的相關(guān)性的第一次國際性綜合報告會以后，世界各地陸續(xù)報道了HLA與疾病的相關(guān)性研究，表6-18是關(guān)于HLa I類與Ⅱ類基因座位與一些疾病的相關(guān)情況。從表中可見，HLA與疾病易感相關(guān)的主要位點是DR2、DR3、DR4和B27等。此外，近年來發(fā)現(xiàn)某些疾病與DQ、DP等位基因相關(guān)，如：IDDM與DQA1^*0301/DOB1^*0302；發(fā)作性睡眠與DQA^*0102/DQB1^*0602；Hodgkin病與DPB1^*0301（歐洲白人)、DPB1^*0401（明顯降低，黃種人)。

表6-17 不同小鼠品系對Gross病毒致白血病的易感性

采用家系調(diào)查證明，HLA-B27與某些疾病的相關(guān)情況（圖6-22)。

Cudworth提出一個青年型糖尿病易感基因和抗性基因連鎖不平衡的模型。糖尿病病人HLA某些抗原型之間有連鎖不平衡現(xiàn)象，如DR3、D3、B8（或B18)A1，DR4、D4、B15（或B40)A2常同時出現(xiàn)，而DR2、D2、B7、A3（A11)則不見于患者，即所謂抵抗基因。

從70年代開始，我國學者開始進行HLA與胰島素依賴型糖尿�。↖DDM)以及Graves病相關(guān)性的研究，發(fā)現(xiàn)IDDM病人組A11和Cw4的表現(xiàn)型頻率低，而DR3和DR9表現(xiàn)頻率比對照組高。認為DR3、DR4是與白種人、黃種人IDDM易感基因連鎖的抗原；DR8、DR9分別為日本人和中國人IDDM患者所特有與IDDM易感基因連鎖的基因。Gravas�。ǘ拘詮浡�性甲狀腺腫)RR值在A2、B8、Cw4和A9分別為2.44、8.33、8.65和0.41。認為B8與國外報告結(jié)果相似，可能為不同人種共同特征；A2可為東方人和黑種人共有特征；而Cw4則可能為中國人Graves病所特有的相關(guān)抗原。上海地區(qū)研究結(jié)果顯示，類風濕性關(guān)節(jié)炎中DR4陽性百分率（43.8%)要明顯高于同地區(qū)對照組（17.3%)。

近年在單座位的分子水平深入研究中真正取得了突破性進展，例如，國內(nèi)外研究均證實，IDDM的易感性在于DQα鏈52位精氨酸和DQβ57位非門冬氨酸的共同作用（白人，中國漢人)。此外關(guān)于各種疾病HLA各基因的等位基因標記也在陸續(xù)報道中。

表6-18 HLA與疾病的關(guān)聯(lián)

HLA與某些疾病相關(guān)的機理目前尚不完合明了，可能與以下幾種假說有關(guān)。

1.分子模擬假說（molecular mimicry hypothesis)某些病原微生物的抗原與HLA抗原分子結(jié)構(gòu)相似，即為共同抗原，可能導致兩種后果：（1)機體對這種病原微生物產(chǎn)生交叉免疫耐受，不能產(chǎn)生有效的免疫應答，保護了病原微生物；（2)病原微生物刺激機體產(chǎn)生相應的抗體，損傷了具有共同抗原的組織細胞。如強直性脊椎炎或萊特氏綜合征患者細胞表面B27抗原與肺炎桿菌蛋白成分有一段共同的氨基酸序列。與胰島素依賴性糖尿�。↖DDM)相關(guān)的風疹病毒膜蛋白上存在與患者MHc Ⅱ類抗原β鏈上相同的氨基酸序列。

2.受體學說（receptor hypothesis)　HLA抗原作為某種病毒的受體。如小鼠MHc Ⅱ類抗原是乳酸脫氫酶病毒（lactate dehydrogenasevirus,LDV)的受體。

3.免疫應答基因　Ir基因通過其產(chǎn)物Ia抗原影響巨噬細胞提呈抗原或與其它細胞間相互作用，使機體對某些疾病易感。如IDDM的發(fā)生至少需要DR抗原β鏈57位或DQ抗原β鏈57位氨基酸之一為非天冬氨酸。

4.連鎖不平衡學說　HLA基因與真正疾病的易感基因連鎖不平衡。如幾乎所有發(fā)作性睡眠病患者都是DR2、DQ1，在DNA分型上常是DQA1^*0102/DQB1^*0602組合。先天性腎上腺肥大癥病人，體內(nèi)缺乏固醇-21羥化酶，常為HLA-B47。貝切特氏病（Behcet"s disease)與HLAB51相關(guān)，如患者B22則不表現(xiàn)眼部癥狀。IDDM患者C4AQO，C4B3，BfF1，DR3-D3-B8（或B18)-A1，與DR4-D4-B15（或B40)-A2常同時出現(xiàn)。

5.補體基因缺陷或擴展單倍型連鎖不平衡　如全身性紅斑狼瘡為C4AQO、C4BQO，引起補體C4等缺乏，尤以C4QO與HLA-DR2同時出現(xiàn)時發(fā)病率更高。先天性腎上腺肥大癥（CAH)：C4QO。慢性活動性肝炎：C4AQO、C4BQO，HAL-A1-B8-DR3-C2C-BfS-C4AQO-C4B1。Graves�。篊4B3。精神分裂證；C4BQO。IDDM：HLA-A1-Cw7-D8-C4AQO-C4B1-BfS-DR3,HLA-A30-Cw5-B18-C4A3-C4BQO-BfF1-DR3,HLA-A2-Cw3-B62-C4A3-C4B29-BfS-DR4。

表6-19補體基因或補體基因缺陷和擴展單體型連鎖不平衡與疾病的相關(guān)性（舉例)

（三)HLA-Ⅲ類基因及MHC-EH與疾病的相關(guān)情況

HLA-Ⅲ類基因及MHC-EH與疾病相關(guān)的報道近年不斷增加，但因與人種間的差異交叉混合，有時甚難分析，現(xiàn)選擇比較公認的幾項作為便證，略于介紹。

C4QO的出現(xiàn)機制及其與疾病的關(guān)聯(lián)近年頗受重視。不少實驗證實C4QO的出現(xiàn)只有50%左右是由于C4基因的缺失，其作50%是由于基因不表達（偽基因)與基因轉(zhuǎn)換（gene conversion,如C4A基因表達為C4B產(chǎn)物或反之)。SLE時C4QO頻率增加，且在C4RFLR實驗中證實，C4基因的缺失頻率也增高。還有報告稱，白種人C4AQO常與HLA-[A1-B8-DR3]，C4BQO常與HLA-[B18-DR3]呈明顯的連鎖不平衡。此外C4QO增加的疾病還報告有IDDM、Graves氏病、亞急性硬化性全腦炎等。C2QO與SLE的關(guān)聯(lián)也較明顯。至于B_f至今未見QO的報道。

關(guān)于C4單體型及補體型與疾病的關(guān)聯(lián)材料不多，曾有報導法國人IDDM的易感補體型為BfF-C4A3-C4BO和BfS1-C4A2，中性補體型為BfF1-C4B3和BfF-C4A3-C4BO，保護性補體型為BfS（或F)-C4A3-C4B1。曾有報告稱，SLE時CS00較多見，重癥肌無力時CS42較多見。

至于HLA-EH與疾病的關(guān)聯(lián)情況報道很多，且各有不同，今選擇一些如表6-19供參考。

二、HLA與器官、骨髓移植

移植免疫與免疫遺傳有著密切的聯(lián)系，當今器官、骨髓移植的成活率大大提高主要歸功于（1)免疫遺傳學理論和技術(shù)的發(fā)展；（2)強有力的免疫抑制藥如環(huán)發(fā)孢素A（cyclosprinA,CsA)和FK506。

（一)移植排斥反應的免疫機制

前已所述，移植排斥反應的本質(zhì)是一種免疫應答，移植物細胞表面HLa I類和Ⅱ類抗原都是強移植抗原，體液免疫和細胞免疫都參與了對移植物的排斥反應（圖6-23)。移植排斥反應可分為三個階段。

（1)致敏階段：移植和抗原激發(fā)受者的免疫應作主要通過兩個形式。①移植物釋放出可溶性抗原或脫落的細胞碎片，隨淋巴或血液到鄰近或遠處的淋巴組織，經(jīng)過受者的抗原提呈細胞處理后，刺激并活化受者的免疫活性細胞。②受者外周血循環(huán)中的免疫細胞流經(jīng)移植物時可接受移植物細胞表面移植抗原的刺激而致敏，被致敏的淋巴細胞在局部或再循環(huán)到淋巴組織中增殖。Ⅱ類抗在主要來自未能灌洗干凈臟器（腎、心)中微循環(huán)中B細胞等（又稱過路細胞passenger cells)以及皮膚上皮細胞。I類抗原存在更為廣泛。

（2)增殖反應階段：供體和移植抗原刺激受體的Th細m.bhskgw.cn/yaoshi/胞發(fā)生增殖，并產(chǎn)生IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-9和IFN-γ等多種細胞因子，為B細胞和殺傷性T細胞前體（CTLp)增殖和分化提供條件，并促進Mφ和NK細胞的殺傷功能。HLA-I類抗原和Ⅱ類的DR、DQ抗原經(jīng)巨噬細胞處理后分別刺激CTLp和B細胞，分化為效應CTL和抗體產(chǎn)生細胞，后者產(chǎn)生IgG、IgM等抗體。

（3)效應階段：針對移植抗原的抗體通過抗體介導的細胞依賴的細胞毒作用（ADCC)或補體信賴的細胞毒作用（CDC),直接殺傷移植物細胞；CTL發(fā)揮細胞介導的溶細胞作用（CML);此外，MAF、IFN-γ和IL-2等細胞因子活化后的巨噬細胞、NK細胞可直接殺傷靶細胞。

圖6-23 移植排斥反應的免疫學機制

[環(huán)孢菌素A與FK506免疫抑制劑的抗移植排斥反應的機理]環(huán)孢菌素A（cyclosporin A,CsA)是由11個氨基酸組成的環(huán)狀分子，分子量1203，70年代初由Sandoz公司從真菌中發(fā)現(xiàn)。80年代日本Fujisawa公司發(fā)現(xiàn)的FK506為大環(huán)內(nèi)酯抗生素，分子量228。CsA和FK506免疫抑制作用十分相似，其機理主要是T細胞活化過程中IL-2、IL-4、TNF-α、IFN-γ等基因的轉(zhuǎn)錄，抑制細胞因子合成，降低IL-2R和轉(zhuǎn)鐵蛋白的表達，抑制B細胞針對胸腺依賴抗原的抗體形成。CsA和FK506分別與作用靶細胞內(nèi)環(huán)親和素和FK506結(jié)合蛋白（FK506binding protein,FKBP)結(jié)合形成復合體，這類復合體的靶分子為一種稱之為Calcineurin Ca²⁺/鈣調(diào)蛋白依賴性的Ser/Ther磷酯酶，使Calcineurim磷酯酶活性受到抑制，阻止活化T細胞核子（neulear factor of activated T cells,NFATC)的去磷酸化，從而阻止了NFATC向細胞核內(nèi)轉(zhuǎn)移，影響IL-2等基因的轉(zhuǎn)錄。

（二)腎臟移植和異基因骨髓移植（allo-BMT)已使數(shù)以萬計的腎功能衰竭患者以及急性白血病、慢性粒細胞白血病、重癥再生障礙性貧血、重癥聯(lián)合免疫缺陷（SCID)等患者獲得新生。器官和骨髓移植的存活率與供體和受體之間的組織配型密切相關(guān)，除ABO血型相符外，HLA要相同或盡可能相近。HLAⅡ類基因的相合對于避免和減輕GVHR和腎臟等移植器官的長期存活非常重要。這是因為供者和受者HLA-Ⅱ類抗原相合或相合較好，受者的Th細胞不發(fā)生或只發(fā)生輕度活化的增殖，產(chǎn)生細胞因子的量不足于誘導B細胞和CTL的增殖和分化。因此在HLA-Ⅱ類抗原相合前提下，有時即使I類抗原不相合，受體不會發(fā)生明顯的針對移植抗原的抗體應答和Tc的殺作用。

1.腎臟移植　1954年Murray第一次施行同卵雙生姐妹之間的腎移植獲得長期存活；1959年Murray在美國和Hambrager在法國各自第一次為異卵雙生同胞間施行腎移植獲得長期存活；1962年第一次用尸體腎進行人的異體移植獲得長期存活。我國腎移植首次報道于1974年。由于分型技術(shù)和外科技術(shù)的改進，免疫抑制藥物的應用以及術(shù)說輸供體血，移植腎成功能率和患者存活率穩(wěn)步升高。

Vredevoe(1965)報千了供者與受者間淋巴細胞抗原相容性程度與腎移植物的存活率有關(guān)。存活率由高到低的順序是，同卵雙生>同胞>親子>無親緣關(guān)系（表6-20)。在腎臟移植史的初期，主要檢測HLA-A、B位點的抗原，以后有采用MLR配型檢測D位點。由于DR與D抗原相關(guān)性很好，而且DR抗原可用血清學方法加以檢測，故從1980年以來多采用檢測DR抗原。Van Rood(1980)發(fā)表的歐洲移植中心的尸體腎移植HLA-A、B和DR位點抗原全部相符時，1年移植腎存活率高達89%，在HLA-DR相符而A、B有一個位點不符時，1年移植腎存活率仍高達89%，相反，如HLA-A、B位點完全相符而HLA-DR有一個不相符時移植腎1年存活率下降到70%。目前傾向于DR和B位點抗原同時檢測。

表6-20　供受者HLA配型與腎移植存活率（%)的關(guān)系（舉例)

至于尸體腎移植，在11次IHW上，Terasaki作為“用于腎移植的HLA表型匹配”的專題報告，認為簡單計算HLA特異性或錯配對判斷尸體供腎移植成功與否意義不大。但對HLA特異性氨基酸序列分析的新知識使我們有可能尋找更具免疫原性的表位，已發(fā)現(xiàn)“ 構(gòu)象表位”（conformational epitopes)對移植物的長期存活具有重要作用。

2.骨髓移植　骨髓移植的適應癥有：（1)重癥聯(lián)合免疫缺損（CSID)；（2)再生障礙性貧血；（4)放射病。

HLA不符，尤其是D位點不同會引起嚴重的移植物抗宿主反應（GVHR)。Dupout（1977)報導了第一例重嚴聯(lián)合免疫缺陷患者經(jīng)過骨髓移植重建免疫功能�；颊叩幕�因型為：A1B3D3/A1B15D4血型A，供者的表型為A1A2B8B15D4，血型AB，共移植骨髓7次。我國北京醫(yī)科大學血液病研究所1981年成功地治療了第一例白血病女性患者，由胞兄提供同種異基因骨髓，移植后半年檢查患者染色體、血型和酶的類型與胞兄完全相同，達到國際上規(guī)定的骨髓持久性植活標準。

單克隆抗體的問世給骨髓移植開辟了新途徑，應用單抗加補體可去除供體骨隨中成熟的T淋巴細胞，而供體骨髓中的干細胞在受體內(nèi)經(jīng)過胸腺的受訓而發(fā)育的成熟T細胞不會把受體的組織細胞作為外來物質(zhì)加以排斥，可有效地防止GVHR的發(fā)生。

異基因骨髓移植受益于MHC的研究成果最為明顯，經(jīng)HLA相合的異基因骨髓移植已使數(shù)以萬計的急性白血病、慢性粒細胞白血病、重癥再生障礙性貧血、SCID、代謝性疾病等患者獲得了新生。

表6-21 全球器官移植統(tǒng)計資料（截止1991年底)

表6-22 各種器官移植存活時間最長者統(tǒng)計表（截止1991年底)

在器官移植方面，隨著免疫抑制劑（如環(huán)孢素A)應用后排斥反應的緩解，曾一度認為選擇HLA相容性供者已可有可無。然而近年對組織配型的重要性再次取得共識，特別認識到HLA-Ⅱ類基因包括DP的相容性對移植器官存活仍是極為重要的，對骨髓移植避免GVHR尤為如此。但由于HLA多態(tài)性，Ⅰ類和Ⅱ類基因座完全相合的供受配對幾乎僅見于同胞兄弟組妹之間，供者的來源相當受限。目前的解決辦法有兩個，一是采用單體型相同的家庭成員為供者，一是轉(zhuǎn)向無血緣關(guān)系者（URD)，此類DMT稱為UBMT。近來年，世界范圍內(nèi)URD庫急劇擴大，至今已有50萬以上URD的HLA-A和-B的分型記錄在案，其中18,000人還有一DR和-DQ分型資料。這類移植中，組織配型價值更顯突出。我國推行獨生子女政策，對URD庫的建立似更近切。要求供/受相容性的選擇精確而又快速，趨勢是作DNA分型。

三、HLA其他臨床意義

1.HLA與輸血的關(guān)系　多次輸血后可使受體產(chǎn)生抗HLA抗體，白細胞膜受到破壞，釋放內(nèi)源性熱原質(zhì)，引起發(fā)熱反應和白細胞下降。有建議輸血小板進行治療時，最好測定HLA-A、B抗原，防止由于患者產(chǎn)生針對血小板膜HLA抗原的抗體，避免血小板被破環(huán)所造成的“無反應（refractory)”現(xiàn)象。

2.HLA與母關(guān)系　反復流產(chǎn)、胎兒血小板減少性紫瘢、粒細胞減少癥、早產(chǎn)、畸胎、子癇前期等可能與母胎的HLA系統(tǒng)兼容有關(guān)。

3.與老年醫(yī)學關(guān)系　HLA-A1、A8、D3連鎖組與某些自身免疫病發(fā)病相關(guān)。HLA-A8也與T細胞功能衰退和老年婦女的存活率下降有關(guān)。

4.法醫(yī)　應用HLA分型技術(shù)，排除父子關(guān)系或證實生父可靠性可達95%以上。上海市中心血站運用HLA和紅細胞血型已開始辦理“滴血液”的業(yè)務。HLA和DNA水平的分型使法醫(yī)從單根頭發(fā)，極少的細胞或精子判定出個體的組織抗原型別。

目前腎、肝、心臟移植的1年存活率已分別達到90-100%、70-75%和80-90%；其中5年存活率已分別達到80-90%、60-65%和50-60%。在防治器官移植排斥反應中，環(huán)孢素A（CsA)、硫唑嘌呤、皮質(zhì)激素仍是目前最常用的免疫抑制劑�？筎細胞球蛋白（ATG)、OKT3單克隆抗體等在防治急性排異中的應用也越來越普遍。CsA目前趨向于采用低劑量長期應有和的方法，既發(fā)揮其防治排異的作用，又可盡量減少副作用的發(fā)生。FK-506是一種1986年研制成功的免疫抑制藥，是一種大環(huán)內(nèi)酯類藥物，對T細胞功能，IL-2和IFN-γ的產(chǎn)生均有明m.bhskgw.cn/yishi/顯的抑制作用。在肝移植、腎移植病人中均取得很好療效，病人與器官存活率稍高于應用CsA的患者，但其副作用明顯小于CsA，病人無多毛癥，腎毒性和致高血壓作用也較輕。

（金伯泉)