1.免疫应答基因的发现 Benacerraf等(1963)首先证实豚鼠对人工合成抗原PLL(聚-L-赖氨酸)等的抗体应答能力受单个常染色体显性基因(单基因)的控制(表6-10)。实验表明,2和13两个品系豚鼠对不同人工合成抗原的应答能力不同。两个品系杂交的子一代(F1)对三种抗原全部有应答能力,说明应答基因为显性。再将F1和隐性亲本进行回交,所得下一代对抗原的应答表现出孟德尔定律的分离现象,应答与无应答个体呈1:1之比,说明遗传是由单基因控制的。F1代与显性亲本进行回交,下一代中全部对抗原发生应答。Benacerraf将控制免疫应答的基因称为免疫应答基因(immune responesgene ,Ir基因)。具有Ir基因的动物对相应抗原呈高应答者(responder),缺乏核基因者呈无应答或低应答者(non-responder)。
表6-10 豚鼠免疫应答基因的发现
抗原 | 2 | 13 | (2*13)F1 | (2*13)F1*13 | (2*13)F1*2 | ||
50% | 50% | 50% | 50% | ||||
DNP-PLL | + | - | + | + | - | + | + |
Glutamyl alanine copolymer(GA) | + | - | + | + | - | + | + |
Glytamyl tyrosine copolymer(CT) | - | + | + | + | + | + | - |
注:DNP-PLL:二硝基苯—多聚赖氨酸 GA:谷氨酰丙氨酸多聚体 CT:谷氨酰酪氨酸多聚体
2.小鼠Ir基因位一地H-2 I区内
(1)小鼠Ir-1基因与MHC连锁基因:60年代中期,McDevitt和Sela等发现小鼠有类似针对合成分枝多肽(T,G)-A-L抗原的基因,称Ir-1基因,并证明该基因与MHC存在着连锁关系;如C57BL小鼠对(T,G)-A-L有高抗体应答,而CBA小鼠则为低应答;对(H,G)-A-L的反应则CBA小鼠为高应答,而C57BL为低应答。以后又检了一系列对特定抗原高应答、中应答或低应答的小鼠品系(表6-11)。并用回交试验证实小鼠Ir基因为单个常染色体显性遗传(图6-16)。
表6-11 不同品系小鼠对三种人工合成抗原的抗体应答
小鼠品系 | H-2 | 抗体产生应答 | ||
单体型 | 抗(T,G)-A-L | 抗(H,G)-A-L | 抗(φ,G)-A-L | |
A/J | a | 低 | 高 | 高 |
A.BY | b | 高 | 低 | 高 |
C57BL | b | 高 | 低 | 高 |
B1,LP | b | 高 | 低 | 高 |
C3H,SW | b | 高 | 低 | 高 |
BALB/c | d | 中 | 中 | 高 |
DBA/2 | d | 中 | 中 | 高 |
CBA | k | 低 | 高 | 高 |
C3H/HeJ | k | 低 | 高 | 高 |
B10.BR | k | 低 | 高 | 高 |
AKR | k | 低 | 高 | 高 |
DBA/1 | q | 低 | 低 | 高 |
SJL | s | 低 | 低 | 低 |
A.SW | s | 低 | 低 | 低 |
(2)Ir-1基因定位于H-2 I区内:70年代初,McDevitt等又利用同类系和H-2内重组系小鼠,将1r-1基因定位于H-2 I区内(表6-12)。
Milich等(1982)应用同类系小鼠证实对HBsAg a和d决定簇的体液免疫应答也受MHC内的基因所调节。单倍H-2q产生高应答,H-2s.f产生低或无应答,H-2a.b.d.k单倍型为中等应答。进一步用H-2内重组系小鼠的实验表明,控制上述体液免疫应答的基因可能位于K区和I-A亚区。
图6-16 应用回交试验证实小鼠对(多聚苯丙氨酸,多聚谷氨酸)-多聚丙氨酸-多降赖氨酸[φG)-A-L]应答的Ir基因为单个常染色体显性遗传
表6-12 位H-2 I区内Ir基因位置(举例)
抗原 | Ir基因 | 亚区位置 | H-2I区以外 | |
I-A | I-E | 的影响基因 | ||
(T,G)-A-L | Ir-1A | + | +(Ig) | |
(H,G)-A-L | Ir-(H,G)-A-L | + | ||
GL Pro | Ir-GLPro | + | ||
GL Leu | Ir-GL leu | +(β) | +(α) | |
GL Phe | Ir-GL Phe | +(β) | +(α) |
注:T酪氨酸 G-谷氨酸 A-丙氨酸
L赖氨酸 H-组氨酸 Pro-脯氨酸
Leu-亮氨酸 Phe-苯丙氨酸
(3)H-2对DHR的遗传控制:对人工合成抗原诱导的迟发型超敏应答(DHR)同样受MHC的遗传控制。H-2a.b.d.f.j.k.r.u.v单倍单倍型小鼠对多聚体GAT(谷氨酸60-丙氨酸90-酪氨酸10)的刺激表现为DHR应答品系(R),H-2n.p.q.s单倍型属于无应答品系(NR)。R品系与NR品系杂交,F1为R品系,F1与NR回交,后代1/2为R,1/2为NR,符合单个常染色体显性遗传的规律。DHR可以通过致敏T细胞传递给同基因小鼠,而不能传递给不同基因之小鼠,DHR也可传递给有一个单体型相同之小鼠,如杂交子一代,但超敏反应程度介于前两者之间。杂交子一代的致敏T细胞亦可把DHR传递给亲代。Miller等又进一步证明,对GAT迟发型超敏应答的补动传递不要求供体与受体基因型完全相同,而只有I-A亚区相同。
3.人的免疫应答基因 胡蜀山等(1985)请用3H-TdR法,以体外诱导淋巴细胞增殖刺激指数为指标,发现在无关志愿者中对(H,G)-A-L、(T、G)-A-L、(Phe、G)-A-L、GLPhe和GAT抗原应答的百分率分别为64%、54%、30%、36%和76%。通过家系调查表明:(1)人类对人工合成抗原泊应答也符合孟德尔单染色体显性遗传的规律;(2)控制(T、G)-A-L和(H,G)-A-L和Ir基因是不同的;(3)通过HLA内重组家系的HLA抗原的分析,提示控制(T、G)-A-L和(H、G)-A-L的Ir基因Ir-TGAL和Ir-HGAL位于HLA-A与B位点之间而与D/DR无关。
Ir基因与MHC连锁的现象,除豚鼠、小鼠和人外,也见于大鼠、恒河猴等多种动物,表明这种现象具有普遍的生物学意义。
4.免疫应答基因的作用模式 对某些抗原不起应答或呈低免疫应答,可能是由于Ir基因缺陷,Ir基因所编码的Ia抗原不能与该抗原结合,或对抗原的提呈能力低,不能激活Th,或只能引起低免疫应答。有关Ir基因通过其基因产物Ia抗原在Mφ与Th间传递抗原的水平上起作用的模式主要有Benacerraf(1978)提出的决定基选择模型(determinant selectionmodel)(图6-17),该模式认为的Mφ表面的Ir基因产物有数量不限的特异性结合点,能特异地与一定的氨基酸顺序结合,这些特异的氨基酸顺序约由3~4个氨基酸组成,使一个复杂的外来抗原物。T细胞抗原受体(TCR)只能识别复合物分子才发生免疫应答反应。如果某个外来抗原结构中不具备这种特定的氨基酸顺序,或Mφ表面Ir基因产物不能与外来抗原特定的决定簇结合,都不能被TCR所识别,表现出对这种抗原的无应答状态。
5.Is基因和Ts细胞 Debre(1975)发现GT抗原可在某些小鼠体内诱导Ts细胞而抑制对GT-MBSA(甲基化的牛血清白蛋白)的免疫应答。这种控制抑制诱导的基因是显性遗传的,与H-2基因复合体有关。为了与位于H-2的Ir基因相区别,Debre等称之为Is基因。开始有人认为Is基因位于I-J亚区,最近的研究表明,Is基因可能位于I-A亚区内,而目前I-J亚区并未得到证实。某些小鼠对一些抗原(如CT,GAT)的无应答性是由于这些抗原诱导产生了Ts细胞的结果,小鼠接受这些抗原诱导的能力受Is基因控制。如选择性地除去Ts细胞后,无应答者可变不应答者。
图6-17 决定基选择模型
免疫应答基因已逐渐超出原来的概念:一是在MHC内除与Ⅱ类基因有关外,还与I类基因有关,如流感病与HLA-B7亲和性高,DNFB与HLA-A2亲和性高,HLA-B34、B22者对风疹疫苗接种所产生的抗体效价较高,而HLA-B16者对流感疫苗无免疫应答。杂合个体比纯合个体有更多可能性对多种抗原发生应答,即有更强的抗感染能力,称之为“杂交优势”。二是Ir基因还可能与非MHC基因相连锁,如免疫球蛋白VH基因、X染色体以及其它基因等。