1. Major Histocompatibility complex OR
MHC

2. تاريخچه
ژن H2 در موش هاي inbred توسط snell و همكاران برروي كروموزوم 17 كشف شد .سپس دانشمنداني مثل J.Dausset,J.V Rood وهمكارانشان كشف كردند كه در سرم افرادي كه چند بار خون و يا پيوند كليه دريافت كرده اند و يا در سرم مادراني كه چند بچه زاييده اند آنتي بادي وجود دارد كه مي تواندپروتئينهاي سطح سلولهاي لكوسيت دهندگان و نيز در سطح سلولهاي پدري را شناسايي كندوبنابر اين نام اين پروتئينها را HLAگذاشتند و بعدا متوجه شدند كه توارث آللهاي ويژه HLA شاخص مهمي در پذيرش و يا رد پيوند مي باشد.در دهه هاي 60 و 70 ميلادي مشخص شد كه ژنهاي MHC اهميت اساسي درپاسخ هاي ايمني نسبت به آنتي ژنهاي پروتئيني دارندوآنها را ژنهاي پاسخ ايمني مي نامند(Immune response gene)

3. MHC وظايف اصلي سلولهايT : الف)دفاع عليه ميكروبهاي داخل سلولي
ب)فعال سازي ساير سلولها مثل سلولهاي B و ماكروفاژها
برای انجام این وظایف چند نکته را باید بدانیم:
1- تعداد سلولهای T بکر(naïve) اختصاصی برای هر آنتی ژن بسیارمحدود است و این تعداد محدود می بایست قادر به یافتن آنتی ژنها در هر نقطه از بدن و حذف آنها باشند. برای این تعداد بسیار اندک سلولهای T اختصاصی ، امکان گشت زنی و دست یابی به تمام آنتی ژنها در تمام بافت ها ی بدن وجود ندارد.
2- برای حل مشکل فوق سیستم خاصی نیاز است تا آنتی ژنها را گرفته و به بافت های لنفوئیدی ثانویه که سلولهای T اختصاصی وجود دارند و پاسخ های ایمنی شکل می گیردحمل کنند و به سلولهای T اختصاصی عرضه کنند.این سلولها را APC می نامند.

4. 3- سلولهای T برای اجرای وظایف خود نیازمند ارتباط با سلولهای دیگری مثل: ماکروفاژها ، سلولهای دندریتیک و B ویا سلولهای آلوده میزبان می باشند.
4- شناسايي آنتی ژنها بوسيله سلولهاي T و B متفاوت است
سلولهاي B پلی ساکاریدها ، پروتئین ها ، اسید های نوکلئیک و چربی ها را بصورت محلول وغير محلول شناسايي مي كنند
سلولهاي T تنها پروتئین ها را بصورت پپتید شناسايي مي كنند و تنها در سطح سلولهای APC و نه در سطح میکروب ها و یا بصورت آزاد
وظیفه نمایش آنتی ژنهای سطح سلولی برای شناسایی توسط سلولهای Th و یا Tc به عهده پروتئینهای خاصی بنام MHC و یا HLA می باشد.

5. MHC ژنهاي MHC پلي مرف هستند
الف)معرفي پپتيدها به سلولهاي T
ب)كنترل پاسخ ايمني نسبت به تمام پروتئينها
ج)رد پيوند
MHC كلاس I پپتيدهاي سيتوزولي را به سلولهاي Tc و MHCكلاس II پپتيدهاي اندوسيتوز شده را به سلولهاي Th معرفي مي كند

6. HLA genes MHC locus On human chromosome 6 and mouse chromosome 17
HLA class III. are soluble molecules as complement, TNF, HSP and Many other proteins involved in antigen presentation

9. چنانچه در اسلايد قبلي مشاهده شد هرفردی برروی هرکپی ازکروموزوم شماره 6 خود سه ژن كلاسيك در ناحيه يك دارند كه A,B,C نام داشته و زنجيره آلفاي HLA-A,HLA-B,HLA-C
را كد ميكنندوژنهاي غير كلاسيك X,E,F,G,H,j كه محصول و عملكرد خاصي براي آنها تا كنون مشخص نشده است
سه ناحيه ژني كلاسيك هم براي كلاس II وجود دارند كه DP,DQ,DR نام دارند و ژنهاي غير كلاسيكDM,DN,DO
در ژنهاي ناحيه II ، ‍ژن A زنجيره آلفا وژن B زنجيره بتا را كد مي كنند و براي هركدام از اين دو زنجيره بيش از يك ژن وجود دارد

10. مقایسه HLA-I و HLA-II

11. زنجيره بتا دو ميكروگلوبولين از كروموزوم 15 كد مي شودوبراي پايداري مولكول HLA در سطح سلول لازم است در واقع سه بخش :زنجيره آلفا ، پپتيد آنتي ژنيك و زنجيره بتا دو براي بيان پايدار مولكول HLA الزامي است
دومين 3 در كلاس I لنگرگاه CD8 ودومين 2 لنگر گاه CD4 مي باشد
مولکولهای HLA-I در سطح تمام سلولهای هسته دار بدن بیان می شوند ولی میزان بیان آنها متفاوت است.
در سطح سلولهای لنفوسیت بیشترین بیان (حدود 1% کل پروتئینهای غشایی) ولی در سطح سلولهای کبدی ، ماهیچه ،فیبروبلاست ها و برخی سلولهای عصبی بسیار پایین
برخی از نرون ها و اسپرم در برخی از مراحل تمایزی خود فاقدMHC-I می باشند.

12. MHC-II structure

13. مولکولهای MHC-II در سطح سلولهای APC بیان می شوند ولی این سلولها از حیث مکانیسم جذب آنتی ژن ، اینکه آیا همواره مولکولهای MHC-II را بیان می کنند ونیزفعالیت کمک محرکی باهم متفاوتند.
سلولهای دندریتیک موثرترین سلولهای APC می باشند چرا که همیشه مولکولهای کلاس II را به میزان زیاد بیان می کنند واز فعالیت کمک محرکی ذاتی برخوردارند و بنابر این می توانند سلولهای Th naive رافعال کنند.
ماکروفاژها بایستی قبل از بیان MHC-II و مولکولهای B7 فعال شوند.
سلولهای B نیز همواره مولکولهای MHC-II را بیان میکنند ولی برای بیان مولکولهای کمک محرک بایستی بوسیله آنتی ژن و یا سیتوکاین ها فعال شوند

14. برخی از سلولها هم هستند که در شرایط خاصی می توانند نقش یک سلول APC را بازی کنند.

15. بیان مولکولهای MHC تحت تاثیر سیتوکاین ها هم در پاسخ های ایمنی ذاتی و هم درپاسخ های ایمنی اختصاصی افزایش می یابد
اینترفرونها ( (,,سیتوکاینهایی که در آغازپاسخ های ایمنی ذاتی علیه ویروسها ترشح می شوند بیان مولکولهای کلاس I را در سطح بیشتر سلولها افزایش می دهند
IFN- سیتوکاین اصلی است که درتحریک بیان مولکولهای کلاس II درسلولهای دندریتیک و ماکروفاژها نقش دارد
این سیتوکاین ممکن است بوسیله سلولهای NK در ایمنی ذاتی و یا بوسیله سلولهای T تحریک شده در ایمنی اختصاصی تولید شود
سلولهای B همواره مولکولهای MHC-II را بیان می کنند ولی درپاسخ به شناسایی آنتی ژن و نیزسیتوکاین ها ی سلولهای Tبیان آنها افزایش می یابد

16. هرمولکول کلاس I یا II دارای یک شکاف متصل کننده پپتید بوده که در هر زمان یک پپتید را متصل می کند اما هر مولکول MHC بسیاری از پپتیدهای مختلف را می تواند متصل کند
MHC-I پپتیدهای با طول 11-8 اسید آمینه را جا می دهند در حالیکه MHC-II پپتیدهای با طول اسید آمینه یا بلند تر را جا می دهند

17. T cell receptor and MHC interaction

18. مولکولهای MHC هم پپتید های خودی و هم پپتیدهای غریبه را می توانند بیان کنند.
TCR بصورت توام بخش هایی از پپتید و بخش هایی از MHC را شناسایی می کند یعنی کمپلکس MHC-peptide را شناسایی می کند
چنانچه در فردی آلل ویژه ای ازMHC برای یک پپتید خاص وجود داشته باشد که بتواند آن را به سلول های T معرفی کند نسبت به آن پپتید پاسخ ایمنی ایجاد می شود

19. پروتئینهای با منشاء داخل مثل پروتئینهای ویروسی و سرطانها و یا میکروبهای داخل سلولی ، متفاوت از پروتئینهای با منشاء خارج (پروتئینهایی که وارد سلول می شوند و در اندوزوم ها قرار می گیرند )عمل آوری (process) می شوند
پروتئینهایی که درداخل سیتوزول تولید می شوند همراه با MHC-I به سلولهای Tc معرفی می شوند
پروتئین های خارجی همراه با مولکولهای MHC-II به سلولهای Th معرفی می شوند

22. پروتئینهای سیتوزولی توسط پروتئازوم عمل آوری شده وبه پپتید تبدیل می شوند
پروتئازوم ها متشکل از چندین آنزیم با طیف گسترده فعالیت پروتئولیتیک می باشند که در هسته و در سیتوپلاسم سلولها وجود دارند
پپتیدهایی که بدینوسیله تولید می شوند بایستی به شبکه اندوپلاسمی (ER) منتقل شوند چرا که محل تولید MHC در این شبکه است.
پپتیدها پس از انتقال به ER با MHC-I باند شده و از ER خارج می شوند و از طریق گلژی درسطح سلول بیان می شوند.
پروتئینهای با منشاء خارج وارد اندوزوم ها می شوند وبوسیله آنزیم های پروتئازی موجود درلیزوزوم ها که عمدتا کاتپسین ها می باشندو در PH اسیدی فعالیت می کنندبه پپتیدها تبدیل می شوند.

23. پپتید های تولید شده از طریق منتقل کننده هایی بنام
پپتید های داخلی با پیوند با Ubiquitin برای پروتئولیز توسط پروتئازوم نشان دار می شوند.قبل از پروسس توسط پروتئازوم ، یوبی کیتین از پروتئین جدا می شود و پروتئین به پپتید ها تبدیل می شوند.
پپتید های تولید شده از طریق منتقل کننده هایی بنام
processing (TAP) transporter associated with antigen به داخل شبکه اندوپلاسمی برای اتصال به MHC-I منتقل می شوند.
تاپاسین (Tapasin) در لومن داخلی شبکه اندوپلاسمی با TAP متصل شده و آنرا برای ورود پپتید به داخل شکاف MHC-I به MHC نزدیک می نماید.
پس از اتصال پپتید به MHC-I ، این مولکول می تواند از ER خارج شود و به سطح سلول برسد.

24. پپتید های آنتی ژنیک در داخل شبکه اندوپلاسمی نمی توانند به HLA-II متصل شوند زیرا شکاف مربوطه توسط پلی پپتیدی ثابت بنام li پوشانده شده است.
در سیتوپلاسم سلول اندوزوم های حاوی MHC-II با اندوزوم های حاوی پپتید ترکیب می شوند.li تحت تاثیر آنزیم ها ومولکول HLA-DM از شکاف جدا شده و اجازه می دهد تا پپتید به MHC متصل شود سپس اندوزوم حاوی کمپلکس Peptide-MHC راه خود رابطرف غشای سلول ادامه می دهد.

25. Peptide presentation by MHC-II

26. Peptide presentation by MHC-I

27. Polymorphism of class II
HLA-DPA
HLA-DPB
HLA-DQA
HLA-DQB
HLA-DR >400

28. Polymorphism of class I
HLA-A >280
HLA-B >500
HLA-C >130

29. ارتباط HLA و بیماریها
برخی از آلل های HLA در افرادی که به یک بیماری خاص مبتلا هستند نسبت به جمعیت عمومی با فرکانس بیشتری وجود دارد.
فرکانس بیماری در افراد آلل مثبت در مقایسه با فرکانس بیماری در افراد آلل منفی را خطر نسبی یا Relative Risk می نامند که با RR نمایش می دهند.
بیماریهایی مثل : خود ایمن ، برخی از بیماریهای ویروسی ، بیماریهای سیستم کمپلمان، برخی از بیماریهای اعصاب و بیماریهای آلرژی با برخی از آلل های HLA مرتبط هستند.
درکسانیکه دارای آلل HLA-B27 می باشند 90% احتمال ابتلا به انکیلوزان اسپوندیلیت وجود دارد.
HLA-DQ2 با بیماری سلیاک مرتبط است.
HLA-B57 نقش محافظتی داشته و کنترل بیشتر ویروس HIV وباعث پیشرفت آهسته تر افراد آلوده به سمت ایدز می شود.
آلل DR2 با RR=5 با مولتیپل اسکلروز وآلل DR4 با RR=10 با آرتریت روماتوئید مرتبط است.

30. HLA and diseases

31. MHC Alleles and Susceptibility to Certain Diseases
برای توجیه این ارتباط فرضیات زیر مطرح شده است:
الف) پدیده linkage disequilibrium یا حرکت ترجیحی ژنها
برخی ازآللهای MHC-I در حرکت ترجیهی با برخی آلل های MHC-II و III می باشند بنابر این می توانند در استعداد ابتلا به بیماری نقش داشته باشند.
ب)برخی ازاشکال آللیک ژنهای MHC می توانند مولکولهایی را کد کنند که توسط ویروس ها و یا باکتریها و یا توکسین های آنها به عنوان گیرنده شناسایی می شوند در نتیجه منجر به افزایش استعداد ابتلا در افرادی می گردد که این آللها را به ارث می برند.
ج)تقلید مولکولی(Molecular mimicry) یکی دیگر از فرضیاتی است که ارتباط HLA را با بیماریها توجیه می کند.

32. More interesting facts
Erythrocytes will adsorb some Class I antigens (B7,A28, B57….)
HLA B most polymorphic system and studies have shown is most significant followed by A and then C

33. HLA-G ( a role in Ag recog
HLA-G ( a role in Ag recog.by NK cells) These are present on fetal cells at the maternal-fetal interface and are credited with inhibiting rejection by maternal CD8 T cells by protecting the fetus from identification as foreign, which may occur when paternally derived antigens begin to appear on the developing fetus
HLA-H (involved in iron metabolism)
HLA-DM that facilitates the loading of antigenic peptides into class II MHC molecules.
HLA-DO molecules, which are expressed only in the thymus and on mature B cells, have been shown to serve as regulators of class II antigen processing