115年:醫學二(2)

關於major histocompatibility complex(MHC,包括class I 與class II),下列敘述何者最適當?

A它們都是由單一基因(monogeny)構成
B具有三種主要的MHC class I 基因
C具有allelic exclusion 的特點
DIL-5 可以促進MHC class II 表現在抗原呈獻細胞表面上

詳細解析

本題觀念

Major histocompatibility complex(MHC,主要組織相容性複合體)是免疫系統辨認「自己與非己」的核心分子系統,人類的 MHC 就稱為 HLA(human leukocyte antigen,人類白血球抗原)。MHC 分為 class I 與 class II 兩大類,兩者都不是由單一基因構成,而是由好幾個基因座組成的多基因(polygenic)家族,且每個基因座都有非常高的多型性(polymorphism,同一基因座在族群中存在很多種不同版本的等位基因)。這一題把幾個常考的基本觀念放在一起考:基因數目、class I 的基因座組成、allelic exclusion(等位基因排除)的定義、以及誘導 class II 表現的細胞激素,掌握這幾個規則就能逐一判斷四個選項。

選項分析

  • A(❌):MHC class I 與 class II 都不是「monogeny」單一基因系統,而是多基因(polygenic)系統。class I 主要由 HLA-A、HLA-B、HLA-C 三個典型基因座組成,class II 則由 HLA-DR、HLA-DQ、HLA-DP 三組基因座組成,每一組又各自有非常多種等位基因。因此「單一基因構成」與實際的多基因、多型性架構不符。
  • B(✅):這是本題答案。MHC class I 的三個典型(classical)基因座就是 HLA-A、HLA-B、HLA-C,各自轉譯出一條重鏈(heavy chain),再與非多型性的 β2-microglobulin(貝他2微球蛋白)配對,組成完整的 class I 分子,表現在幾乎所有有核細胞表面,負責把細胞內部(例如病毒蛋白)的抗原片段呈現給 CD8+ 胞殺型T細胞(cytotoxic T cell)辨認。三個基因座、各自高度多型性,正是 class I 系統的基本架構,與選項描述相符。
  • C(❌):Allelic exclusion(等位基因排除)指的是同一顆細胞在基因重組完成後,只會表現父方或母方其中一個等位基因的產物,這個現象只出現在免疫球蛋白(immunoglobulin)重鏈/輕鏈基因,以及T細胞受體(T cell receptor, TCR)基因的重組過程,確保一顆B細胞或T細胞只表現單一種抗原受體。但 MHC 基因走的是相反的模式,叫做共顯性表現(codominant expression):每個人同時擁有來自父母雙方各一套的 HLA 基因,兩套等位基因的產物會同時表現在細胞表面,讓能呈現的抗原種類更廣。因此 MHC 不具有 allelic exclusion 的特點。
  • D(❌):促進抗原呈現細胞(antigen-presenting cell, APC,如巨噬細胞、樹突細胞、B細胞)表面 MHC class II 表現的經典細胞激素是 IFN-γ(interferon-gamma,干擾素-γ),它會活化 JAK/STAT 訊息路徑,進一步誘導 CIITA(MHC class II 轉錄活化因子)表現,讓 class II 基因大量轉錄;IL-4 也有較弱的誘導效果。IL-5 的經典功能則是嗜酸性球分化因子(eosinophil differentiation factor)與第二型B細胞生長因子,主要促進嗜酸性球(eosinophil)的分化與存活,以及B細胞增殖與IgA分泌,並不是誘導 MHC class II 表現的細胞激素。

答案解析

本題答案為B。MHC class I 的三個典型基因座 HLA-A、HLA-B、HLA-C,是免疫學裡最基本也最常考的架構之一:三個基因座各自具高度多型性,各自編碼重鏈並與 β2-microglobulin 配對,組成呈現細胞內抗原給 CD8+ T細胞的分子平台。相對地,A選項誤把多基因、多型性的系統說成單一基因構成;C選項把只出現在免疫球蛋白/TCR 基因重組的 allelic exclusion 現象,錯誤套用到走共顯性表現的 MHC 系統;D選項則把誘導 MHC class II 表現的細胞激素從 IFN-γ 誤植成 IL-5。四個選項合起來,其實就是在確認「MHC 基因組成、表現方式與調控細胞激素」這幾個基礎觀念是否清楚,逐一比對後只有B與現有文獻一致。

核心知識點

  1. MHC 分為 class I(HLA-A、HLA-B、HLA-C)與 class II(HLA-DR、HLA-DQ、HLA-DP)兩大類,兩者都是多基因(polygenic)且高度多型性(polymorphic)的系統,不是單一基因構成。
  2. Class I 分子=重鏈(由 HLA-A/B/C 編碼)+ β2-microglobulin,表現在幾乎所有有核細胞,呈現細胞內抗原給 CD8+ 胞殺型T細胞。
  3. MHC 走共顯性表現(codominant expression),同時表現父母雙方的等位基因產物;allelic exclusion 只出現在免疫球蛋白重鏈/輕鏈與TCR基因重組,兩者不可混淆。
  4. 誘導抗原呈現細胞表面 MHC class II 表現最重要的細胞激素是 IFN-γ(經 CIITA 途徑),IL-4 也有較弱作用;IL-5 的主要功能是促進嗜酸性球分化與B細胞增殖/IgA分泌,與誘導 MHC class II 表現無關。

參考資料

  1. Physiology, MHC Class I - StatPearls - NCBI Bookshelf
  2. The HLA System: Genetics, Immunology, Clinical Testing, and Clinical Implications - PMC
  3. The major histocompatibility complex and its functions - Immunobiology - NCBI Bookshelf
  4. IFN-Induced MHC Class II Expression: Transactivation of Class II Transactivator Promoter IV by IFN Regulatory Factor-1 - J Immunol
  5. IL-5 mediates eosinophilic rejection of MHC class II-disparate skin allografts in mice - PubMed
  6. The mechanism of IL-5 signal transduction - Am J Physiol Cell Physiol
  7. HLA-C - Wikipedia