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1、第九章 B淋巴細胞第一節(jié) B細胞的分化發(fā)育哺乳動物的B細胞是在中樞免疫器官骨髓中發(fā)育成熟的。骨髓中髓質(zhì)基質(zhì)細胞表達的細胞因子和黏附分子是誘導B細胞發(fā)育的必要條件。B細胞在中樞免疫器官中的分化發(fā)育過程中發(fā)生的主要事件是功能性B細胞（抗原）受體（B cell receptor, BCR）的表達和自身免疫耐受的形成。（一）BCR的基因結(jié)構(gòu)及其重排BCR是表達于B細胞表面的免疫球蛋白，即膜型免疫球蛋白(membrane immunoglobulin, mIg)。B細胞通過BCR識別抗原，接受抗原刺激，啟動體液免疫應(yīng)答。編碼BCR的基因在胚系階段以分隔的、數(shù)量眾多的基因片段（gene segment）的

2、形式存在。在B細胞的分化發(fā)育過程中，這些基因片段發(fā)生重排（rearrangement）和組合，從而產(chǎn)生數(shù)量巨大、能識別特異性抗原的BCR。1BCR的胚系基因結(jié)構(gòu) 人重鏈基因由編碼可變區(qū)的V基因片段（variable gene segment）、D基因片段（diversity gene segment）和J基因片段（joining gene segment）以及編碼恒定區(qū)的C基因片段組成。人輕鏈基因分為基因和基因，輕鏈V區(qū)基因只有V、J基因片段。輕重鏈每種基因片段都以多拷貝的形式存在。2BCR的基因重排及其機制 Ig的胚系基因是以被分隔開的基因片段的形式成簇存在的，只有通過基因重排形成V D J

3、（重鏈）或V J（輕鏈）連接后，再與C基因片段連接，才能編碼完整的Ig多肽鏈，進一步加工、組裝成有功能的BCR。Ig V區(qū)基因的重排主要是通過重組酶（recombinase）的作用來實現(xiàn)的。重組酶可以從眾多的V（D）J基因片段中將1個V片段， 1個D片段（輕鏈無D片段）和1個J片段重排在一起，形成V（D）J連接（圖9-2），最終表達為有功能的BCR。Ig胚系基因重排的發(fā)生具有明顯的程序化，首先是重鏈發(fā)生基因重排，隨后是輕鏈重排。經(jīng)過Ig胚系基因的重排，B細胞的DNA序列與其他體細胞有很大不同，這是存在于B細胞和T細胞中非常獨特的生物學現(xiàn)象。3等位基因排斥（allelic exclusion）和

4、同種型排斥（isotype exclusion） 一個B細胞克隆只表達一種BCR，只分泌一種抗體。對于遺傳上是雜合子的個體來說，保證B細胞克隆單一的特異性以及只表達一種Ig型的輕鏈，主要是通過等位基因排斥和同種型排斥的機制來實現(xiàn)的。等位基因排斥是指B細胞中位于一對染色體上的輕鏈或重鏈基因，其中只有一條染色體上的基因得到表達，先重排成功的基因抑制了同源染色體上另一等位基因的重排。同種型排斥是指k輕鏈和l輕鏈之間的排斥，k輕鏈基因的表達成功即抑制l輕鏈基因的表達。（二）抗原識別受體多樣性產(chǎn)生的機制1組合造成的多樣性 抗原識別受體的胚系基因以眾多的V、D、J片段成簇存在，當發(fā)生V、（D）、J基因片段

5、重排時，只能分別取用眾多V、（D）、J基因片段中的1個，因而可產(chǎn)生眾多V區(qū)基因片段組合。2連接造成的多樣性 Ig各基因片段之間的連接往往并不準確，有插入、替換或缺失核苷酸的情況發(fā)生，從而產(chǎn)生新的序列，稱為連接多樣性。在Ig V區(qū)基因重排過程中，V、（D）、J基因片段的連接處可以丟失或加入數(shù)個核苷酸。如末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶（TdT）能將N-核苷酸加到V、D、J基因片段重排中出現(xiàn)的DNA斷端，從而顯著增加了BCR和Ig的多樣性。3體細胞高頻突變造成的多樣性 體細胞高頻突變造成的多樣性是在已成熟B細胞即已完成V基因重排的基礎(chǔ)上發(fā)生的，而且發(fā)生在抗原刺激后外周淋巴器官生發(fā)中心的B細胞。體細胞高頻突變的

6、主要方式是點突變，常發(fā)生在V區(qū)的CDR區(qū)，不僅能增加抗體的多樣性，而且可導致抗體的親和力成熟。（三）B細胞在中樞免疫器官中的分化發(fā)育B細胞在骨髓中的發(fā)育經(jīng)歷了祖B細胞（pro-B cell）、前B細胞（pre-B cell）、未成熟B細胞（immature B cell）和成熟B細胞（mature B cell）等幾個階段。1祖B細胞 此階段發(fā)生重鏈重排。2前B細胞 前B細胞經(jīng)歷大前B細胞（large pre-B cell）和小前B細胞（small pre-B cell）兩個階段。大前B細胞可合成完整鏈，表達pre-B受體。pre-B受體可抑制另一條重鏈基因的重排（等位基因排斥），促進B細胞的

7、增殖和進一步發(fā)育。小前B細胞的輕鏈基因發(fā)生V-J重排，但依然不能表達功能性BCR。3未成熟B細胞 未成熟B細胞可以表達完整mIgM，此時未成熟B細胞如受抗原刺激，非但不能活化、增殖，反而引起未成熟B細胞發(fā)生凋亡而導致克隆清除，形成自身免疫耐受。4成熟B細胞 成熟B細胞又稱初始B細胞（naive B cell）。成熟B細胞表面可同時表達mIgM和mIgD，其可變區(qū)完全相同。成熟B細胞離開骨髓，定居在外周淋巴器官，介導特異性體液免疫應(yīng)答。B細胞在骨髓的分化發(fā)育過程不受抗原影響，稱為B細胞分化的非抗原依賴期。初始B細胞離開骨髓后，到達外周免疫器官的非胸腺依賴區(qū)定居，在那里接受特異性抗原的刺激而活化、

8、增殖，進一步分化成熟為漿細胞和記憶性B細胞（圖9-4），此過程為B細胞分化的抗原依賴期（四）B細胞中樞免疫耐受的形成B細胞中樞免疫耐受的形成的主要機制包括克隆清除（clone deletion）、受體編輯（receptor editing）和無能（anergy）。在骨髓中發(fā)育的未成熟B細胞通過上述的克隆清除、受體編輯和失能等機制形成了對自身抗原的中樞免疫耐受，成熟的B細胞到達外周淋巴組織后僅被外來抗原激活，發(fā)揮B細胞的適應(yīng)性免疫應(yīng)答。第二節(jié) B淋巴細胞的表面分子及其作用B細胞表面有眾多的膜分子，它們在B細胞識別抗原，B細胞的活化、增殖，以及抗體產(chǎn)生等過程中發(fā)揮著作用。（一）B細胞抗原受體復合物

9、B細胞表面最主要的分子是B細胞（抗原）受體（B cell receptor, BCR）復合物。BCR復合物由識別和結(jié)合抗原的mIg和傳遞抗原刺激信號的Ig/Ig（CD79a/CD79b）異源二聚體組成（圖 9-4）。1mIg mIg是B細胞的特征性表面標志。mIg以單體形式存在，能結(jié)合特異性抗原，但由于其胞質(zhì)區(qū)很短，不能直接將抗原刺激的信號傳遞到B細胞內(nèi)，需要其他分子的輔助來完成BCR結(jié)合抗原后信號的傳遞。在抗原刺激下，B細胞最終分化為漿細胞，漿細胞不表達mIg。2Ig/Ig Ig和Ig均是免疫球蛋白超家族的成員，有胞膜外區(qū)、跨膜區(qū)和相對較長的胞質(zhì)區(qū)。Ig和Ig在胞膜外區(qū)的近胞膜處藉二硫鍵相連

10、，構(gòu)成二聚體。Ig/Ig和mIg的跨膜區(qū)均有極性氨基酸，藉靜電吸引而組成穩(wěn)定的BCR復合物。Ig/Ig胞質(zhì)區(qū)含有免疫受體酪氨酸活化模體（immnoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM），通過募集下游信號分子，轉(zhuǎn)導特異性抗原與BCR結(jié)合所產(chǎn)生的信號。 （二）B細胞共受體B細胞共受體（coreceptor）能加強B細胞活化信號的轉(zhuǎn)導。B細胞表面的CD19與CD21及CD81（TAPA-1）非共價相聯(lián)，形成B細胞特異的多分子活化共受體,能提高B細胞對抗原刺激的敏感性（詳見第十三章）。CD19/CD21/CD81復合體中，CD19胞質(zhì)區(qū)可傳遞活化信

11、號。CD21即CR2，可結(jié)合C3d，C3d是補體C3活化后的片段。CD19/CD21/CD81共受體通過CD21與C3d結(jié)合，發(fā)揮B細胞共受體的作用。此外，CD21也是B細胞上的EB病毒受體，與EB病毒選擇性感染B細胞有關(guān)。（三）協(xié)同刺激分子抗原與B細胞的BCR結(jié)合, 所產(chǎn)生的信號經(jīng)由CD79a/CD79b轉(zhuǎn)導至細胞內(nèi)，此即為B細胞活化的第一信號，但僅有第一信號不足以使B細胞活化, 還需要第二信號。第二信號主要由Th細胞和B細胞表面的協(xié)同刺激分子間的相互作用產(chǎn)生。1CD40 CD40屬腫瘤壞死因子受體超家族（TNFRSF），組成性地表達于成熟B細胞。CD40的配體（CD40L即CD154），表

12、達于活化T細胞。CD40與CD40L的結(jié)合是B細胞活化的第二信號，對于B細胞分化成熟和抗體產(chǎn)生起著十分重要的作用（詳見第十三章）。2CD80和CD86 CD80（B7.1）和CD86（B7.2）在靜息B細胞不表達或低表達，在活化B細胞表達增強，其相應(yīng)的受體是表達于T細胞上CD28和CTLA-4，提供T細胞活化的第二信號。3其他黏附分子 Th細胞對B細胞的輔助以及活化B細胞向T細胞提呈抗原，均需要細胞間的接觸，黏附分子在此過程中起很大的作用。表達于B細胞的黏附分子有ICAM-1(CD54)、LFA-1(CD11a/CD18)等，這些黏附分子也具有協(xié)同刺激作用。（四）其他表面分子1CD20 表達于

13、除漿細胞外的發(fā)育分化各階段的B細胞，可調(diào)節(jié)跨膜鈣離子流動，在B細胞增殖和分化中起重要的調(diào)節(jié)作用。CD20是B細胞特異性標志，是治療性單抗識別的靶分子。2CD22 特異性表達于B細胞，其胞內(nèi)段含有ITIM模體，是B細胞的抑制性受體，能負調(diào)節(jié)CD19/CD21/CD81共受體?；蚯贸鼵D22的小鼠其B細胞活化增強。3CD32 即FcgR，其中FcgRB亞型能負反饋調(diào)節(jié)B細胞活化及抗體的分泌（參見第十六章）。第三節(jié) B淋巴細胞的亞群根據(jù)是否表達CD5分子，B細胞可分為CD5+B-1細胞和CD5-B-2細胞兩個亞群。B-1細胞（B-1 cell）主要產(chǎn)生低親和力的IgM，參與固有免疫；B-2細胞即通

14、常所指的B細胞，是參與適應(yīng)性體液免疫的主要細胞。（一）B-1細胞B-1細胞約占B細胞總數(shù)的5%-10%，主要定居于腹膜腔、胸膜腔和腸道固有層中。B-1細胞出現(xiàn)較早，在個體發(fā)育胚胎期即產(chǎn)生，具有自我更新（self-renewal）能力。慢性淋巴細胞白血病中的B細胞均表達CD5，一般認為其來源于B-1細胞。B-1細胞表達的免疫球蛋白可變區(qū)相對保守，主要針對碳水化合物（如細菌多糖等）產(chǎn)生較強的應(yīng)答，無需Th細胞的輔助，不發(fā)生免疫球蛋白的類別轉(zhuǎn)換。B-1細胞所合成的低親和力IgM能與多種不同的抗原表位結(jié)合，表現(xiàn)為多反應(yīng)性（polyreactivity）。在無明顯外源性抗原刺激的情況下，B-1細胞能自發(fā)

15、分泌針對微生物脂多糖和某些自身抗原的IgM，這些抗體稱天然抗體（natural antibodies）。B-1細胞屬固有免疫細胞，在免疫應(yīng)答的早期發(fā)揮作用，尤其在腹膜腔等部位能對微生物感染迅速產(chǎn)生抗體，構(gòu)成了機體免疫的第一道防線。B-1細胞也能產(chǎn)生多種針對自身抗原的抗體，與自身免疫病的發(fā)生有關(guān)。（二）B-2細胞B-2細胞是分泌抗體參與體液免疫應(yīng)答的主要細胞。B-2細胞在個體發(fā)育中出現(xiàn)相對較晚，主要定居于淋巴器官。在抗原刺激和Th細胞的輔助下，B-2細胞最終分化成抗體形成細胞漿細胞（plasma），產(chǎn)生高親和力的抗體，行使體液免疫功能。B-1細胞和B-2細胞在表面特征、免疫應(yīng)答等多方面存在著明顯的不同（見表9-1）。表9-1 B-1細胞和B-2細胞亞群的比較性質(zhì)B-1細胞B-2細胞CD5分子表達+-更新的方式自我更新由骨髓產(chǎn)生自發(fā)性Ig的產(chǎn)生高低針對的抗原碳水化合物類蛋白質(zhì)類分泌的Ig類別IgMIgGIgGIgM特異性多反應(yīng)性單特異性體細胞高頻突變低/無高免疫記憶少/無有第四節(jié) B淋巴細胞的功能B細胞的主要功能是產(chǎn)生抗體介導體液免疫應(yīng)答。此