體液免疫應(yīng)答

1、第十三章 B淋巴細胞介導的體液免疫應(yīng)答外來抗原進入機體后誘導抗原特異性B細胞活化、增殖，并最終分化為漿細胞，產(chǎn)生特異性抗體，存在于體液中，發(fā)揮重要的免疫效應(yīng)作用，此過程稱為特異性體液免疫應(yīng)答（humoral immune response）。B細胞識別的抗原包括T細胞依賴抗原（TD-Ag)和T細胞非依賴抗原（TI-Ag)，B細胞對TD抗原的應(yīng)答需要Th細胞的輔助。第一節(jié) B細胞對TD抗原的免疫應(yīng)答一、B細胞對TD抗原的識別BCR是B細胞識別特異性抗原的受體。BCR識別抗原對B細胞的激活有兩個相互關(guān)聯(lián)的作用：BCR特異性結(jié)合抗原，產(chǎn)生B細胞活化的第一信號；B細胞內(nèi)化與其BCR結(jié)合的抗原，并進行加

2、工處理，形成抗原肽-MHC類分子復合物，提呈給抗原特異性Th細胞識別，而活化的Th細胞通過表達的CD40L與B細胞上CD40結(jié)合，又可提供B細胞活化的第二信號。BCR對抗原的識別與TCR識別抗原有所不同：BCR不僅能識別蛋白質(zhì)抗原，還能識別多肽、核酸、多糖類、脂類和小分子化合物；BCR可特異性識別完整抗原的天然構(gòu)象，或識別抗原降解所暴露的表位的空間構(gòu)象；BCR識別的抗原無需經(jīng)APC的加工和處理，也無MHC限制性。二、B細胞活化需要的信號與T細胞相似，B細胞活化也需要雙信號，即特異性抗原傳遞的第一信號和協(xié)同刺激分子提供的第二信號。B細胞活化后的信號轉(zhuǎn)導途徑也與T細胞相似。（一）B細胞活化的第一信

3、號1第一活化信號經(jīng)由Ig/Ig傳導入胞內(nèi) BCR與特異性抗原的表位結(jié)合，啟動B細胞活化的第一信號，但由于BCR重鏈胞漿區(qū)短，自身不能傳遞信號，需由與mIg組成BCR復合物的Ig/Ig將信號轉(zhuǎn)入B細胞內(nèi)。BCR被多價抗原交聯(lián)后，活化Blk、Fyn或Lyn等酪氨酸激酶后使Ig/Ig胞漿區(qū)的ITAM模體中的酪氨酸發(fā)生磷酸化，從而募集并活化Syk（類似于TCR信號轉(zhuǎn)導中的ZAP-70），進而活化細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導的級聯(lián)反應(yīng)，最后經(jīng)PKC、MAPK及鈣調(diào)蛋白三條途徑激活轉(zhuǎn)錄因子（NF-B、AP-1和NFAT等），參與并調(diào)控B細胞激活、增殖相關(guān)基因的表達（圖13-1）。圖13-1 BCR復合體介導的胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)

4、導2B細胞活化中共受體的作用 在成熟B細胞表面，CD19與CD21、CD81以非共價鍵形式組成B細胞活化共受體復合物。CD21能識別結(jié)合于抗原的補體成分C3d，雖然CD21分子本身不能傳導信號，但可通過共受體中的CD19向胞內(nèi)傳遞信號。結(jié)合抗原的補體成分C3d與CD21的結(jié)合使CD19/CD21交聯(lián)。CD19的胞漿區(qū)有多個保守的酪氨酸殘基，能募集含有SH2結(jié)構(gòu)域的信號分子，包括Lyn、Fyn、Vav、Grb2、PI-3激酶、PLC-和cAB1等。共受體中的CD81分子為4次跨膜分子，其主要作用可能是連結(jié)CD19和CD21，穩(wěn)定CD19/CD21/CD81復合物。CD19分子傳導的信號加強了由B

5、CR復合物傳導的信號，明顯降低了抗原激活B細胞的閾值，從而大大提高了B細胞對抗原刺激的敏感性（圖13-2）。圖13-2 B細胞共受體在B細胞活化中的作用（二）B細胞活化的第二信號 B細胞的第二活化信號也是由多種黏附分子對的相互作用所提供，其中最重要的是CD40/CD40L。CD40主要表達在B細胞以及單核細胞和DC表面；CD40L主要表達在活化的CD4+T細胞和肥大細胞的表面。靜息T細胞不表達CD40L，活化T細胞迅速表達CD40L，CD40L與B細胞表面組成性表達的CD40相互作用，向B細胞傳遞活化的第二信號。（三）T、B細胞相互作用與B細胞免疫應(yīng)答B(yǎng)細胞對TD抗原的應(yīng)答需要T細胞的輔助，這

6、一協(xié)助需要T、B細胞間的相互作用來完成。一方面，B細胞可以作為抗原提呈細胞活化T細胞，另一方面活化的T細胞可以提供B細胞活化的第二信號，并分泌多種IL-4等細胞因子協(xié)助B細胞的進一步分化（圖13-3）。Th細胞在生發(fā)中心暗區(qū)的形成，B細胞克隆性擴增和B細胞分化成生發(fā)中心細胞，在抗體類別轉(zhuǎn)換，以及記憶性B細胞的生成中均起重要作用（詳見下文）。圖13-3 B細胞與Th細胞間的相互作用三、B細胞的增殖和終末分化被TD抗原誘導活化的B細胞迅速進入細胞周期，大量增殖，并進一步分化，最終形成漿細胞和記憶性B細胞。在B細胞激活、增殖與終末分化過程中，均需Th細胞的輔助?；罨腡h細胞能分泌多種細胞因子，作用

7、于B細胞。Th1細胞分泌IL-2和IFN-等細胞因子，Th2細胞則分泌IL-4、IL-5及IL-6等細胞因子。不同的細胞因子在誘導B細胞的增殖、分化中發(fā)揮著不同的作用。Th細胞對B細胞的輔助作用發(fā)生于外周淋巴器官的T細胞區(qū)和生發(fā)中心(germinal center)。血循環(huán)中的B細胞穿過高內(nèi)皮小靜脈進入T細胞區(qū)，抗原特異性B細胞與抗原特異性Th細胞在這一特定的部位相遇，B細胞在Th細胞輔助下活化后進入淋巴小結(jié)。進入淋巴小結(jié)的B細胞分裂增殖，形成生發(fā)中心。在這里，B細胞進一步分化成漿細胞，產(chǎn)生抗體，或分化成記憶性B細胞。四、B細胞在生發(fā)中心的分化成熟在外周淋巴器官的T細胞區(qū)激活的部分B細胞進入初

8、級淋巴小結(jié)，分裂增殖，形成生發(fā)中心。生發(fā)中心在抗原刺激后一周左右形成。生發(fā)中心里的B細胞每68小時分裂一次，這些分裂增殖的B細胞稱生發(fā)中心母細胞（centroblast）。生發(fā)中心母細胞分裂增殖產(chǎn)生的子代細胞體積小，稱為生發(fā)中心細胞（centrocyte）。隨著生發(fā)中心細胞增加，生發(fā)中心可分為兩個區(qū)域：一個是暗區(qū)（dark zone），分裂增殖的生發(fā)中心母細胞在此緊密集聚，濾泡樹突狀細胞（FDC）很少；另一個為明區(qū)（light zone），生發(fā)中心細胞在此聚集不甚緊密，但與眾多的FDC接觸（圖13-4）。圖13-4 B細胞的活化及生發(fā)中心的形成DC的樹突表面高表達CD21分子，抗原-抗體所形成

9、的免疫復合物通過C3d與CD21分子結(jié)合，附著在FDC樹突上，或結(jié)合于FDC樹突上的Fc受體，聚集在一起，成串珠狀，稱為串珠樣小體（iccosome）。B細胞可內(nèi)化iccosome，加工后把抗原提呈給Th細胞?；罨腡h通過表達的CD40L與B細胞表面的CD40分子結(jié)合，向B細胞提供必不可少的協(xié)同刺激信號，并分泌多種細胞因子輔助B細胞。生發(fā)中心中絕大多數(shù)B細胞發(fā)生凋亡，部分B細胞在抗原刺激和T細胞輔助下繼續(xù)分化發(fā)育，在生發(fā)中心中完成Ig親和力成熟及類別轉(zhuǎn)換，最終形成漿細胞及記憶性B細胞。（一）體細胞高頻突變和Ig親和力成熟 生發(fā)中心母細胞的輕鏈和重鏈V基因可發(fā)生高頻率的點突變，稱為體細胞高頻突

10、變(somatic hypermutation)。在每次細胞分裂中，IgV區(qū)基因中大約每1000bp就有一對發(fā)生突變，而一般的體細胞自發(fā)突變的頻率是1/1071/1010。體細胞高頻突變與Ig基因重排導致的多樣性一起，導致BCR多樣性及體液免疫應(yīng)答中抗體的多樣性。體細胞高頻突變在抗原誘導下發(fā)生。在初次應(yīng)答時，大量抗原的出現(xiàn)，可使表達不同親和力BCR的各種B細胞克隆被選擇和激活，產(chǎn)生多種不同親和力的抗體。當大量抗原被清除，或再次免疫應(yīng)答僅有少量抗原出現(xiàn)時，該抗原會優(yōu)先結(jié)合高親和力的BCR，僅僅使相應(yīng)B細胞發(fā)生克隆擴增，最終產(chǎn)生高親和力的抗體，此為抗體親和力成熟（affinity maturati

11、on）。（二）Ig的類別轉(zhuǎn)換 B細胞在Ig V區(qū)基因重排完成后，其子代細胞均表達同一個Ig V區(qū)基因，但Ig C基因(恒定區(qū)基因)的表達在子代細胞受抗原刺激而成熟并增殖的過程中是可變的。每個B細胞開始時一般均表達IgM，在免疫應(yīng)答中首先分泌IgM，但隨后可表達IgG、IgA或IgE，而其Ig V區(qū)不發(fā)生改變，這種可變區(qū)相同而Ig類別發(fā)生變化的過程稱為Ig的類別轉(zhuǎn)換（class switching）或同種型轉(zhuǎn)換（isotype switching）。類別轉(zhuǎn)換的遺傳學基礎(chǔ)是同一V區(qū)基因與不同重鏈C基因的重排。在C基因的5端內(nèi)含子中含有一段稱之為轉(zhuǎn)換區(qū)（switching region, S 區(qū)）的

12、序列，不同的轉(zhuǎn)換區(qū)之間可發(fā)生重組（圖13-5）。圖13-5Ig類別轉(zhuǎn)換Ig的類別轉(zhuǎn)換在抗原誘導下發(fā)生，而Th細胞分泌的多種細胞因子則直接調(diào)節(jié)Ig轉(zhuǎn)換的類別。如在小鼠，Th2細胞分泌的IL-4誘導Ig的類別轉(zhuǎn)換成IgG1和IgE，TGF-誘導轉(zhuǎn)換成IgG2b和IgA；Th1細胞分泌IFN-誘導轉(zhuǎn)換成IgG2a和IgG3。（三）漿細胞的形成 漿細胞又稱抗體形成細胞（antibody forming cell,AFC），是B細胞分化的終末細胞，漿細胞胞質(zhì)中除了少量線粒體，幾乎全部為出現(xiàn)大量粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，能合成和分泌特異性抗體。，同時表面的BCR表達減少。與初始B細胞不同，漿細胞的主要特點是能夠分泌大量

13、抗體，而不能再與抗原起反應(yīng)，也失去了與Th相互作用的能力，因為漿細胞表面不在表達BCR和MHC II類分子。生發(fā)中心產(chǎn)生的漿細胞大部分遷入骨髓，并在較長時間內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生抗體。（四）記憶性B細胞的產(chǎn)生 生發(fā)中心中存活下來的B細胞，或分化發(fā)育成漿細胞，或成為記憶性B細胞（memory B cell, Bm），大部分記憶性B細胞離開生發(fā)中心進入血液參與再循環(huán)。記憶性B細胞的大小與靜息B細胞相似。記憶性B細胞不產(chǎn)生Ig，但再次與同一抗原相遇時可迅速活化，產(chǎn)生大量抗原特異的Ig。記憶性B細胞表達CD27，并較初始B細胞表達較高水平的CD44。有關(guān)記憶性B細胞的特異性表面標志尚不清楚。一般認為記憶細胞為長壽

14、細胞，尚不清楚是什么因素維持記憶B細胞的存活。第二節(jié) B細胞對TI抗原的免疫應(yīng)答某些抗原，如細菌多糖、多聚蛋白質(zhì)及脂多糖等屬T細胞非依賴性抗原（ TI-Ag），能激活初始B細胞而無需Th細胞的輔助。根據(jù)激活B細胞方式的不同，TI抗原又可分為TI-1抗原和TI-2抗原兩類（圖13-6）圖13- 6 TI-1和TI-2抗原（一）B細胞對TI-1抗原發(fā)生的應(yīng)答 TI-1抗原不僅能與BCR結(jié)合，還能通過其絲裂原成分與B細胞上的絲裂原受體結(jié)合，引起B(yǎng)細胞的增殖和分化，因此TI-1抗原又常被稱為B細胞絲裂原，如LPS。成熟或不成熟的B細胞均可被TI-1抗原激活，誘導產(chǎn)生低親和力的IgM。高濃度TI-1抗原

15、經(jīng)絲裂原受體與B細胞結(jié)合，誘導多克隆B細胞增殖和分化；低濃度TI-1抗原能激活抗原特異性B細胞。由于無需Th細胞預(yù)先致敏與克隆性擴增，故機體對TI-1抗原刺激所產(chǎn)生的應(yīng)答發(fā)生較早，這在抗某些胞外病原體感染中發(fā)揮重要作用。但TI-1抗原單獨不足以誘導Ig類別轉(zhuǎn)換、抗體親和力成熟及記憶性B細胞形成。（二）B細胞對TI-2抗原發(fā)生的應(yīng)答TI-2抗原多為細菌胞壁與莢膜多糖，具有高度重復的結(jié)構(gòu)。TI-2僅能激活成熟的B細胞。對TI-2抗原發(fā)生應(yīng)答的主要是B-1細胞。由于人體內(nèi)B-1細胞至5歲左右才發(fā)育成熟，故嬰幼兒易感染含TI-2抗原的病原體。TI-2抗原通過其高度重復的抗原表位使B細胞的mIg廣泛交聯(lián)

16、而被激活，但mIg過度交聯(lián)會使成熟B細胞產(chǎn)生耐受。因此，抗原表位密度在TI-2抗原激活B細胞中似乎起決定作用：密度太低，mIg交聯(lián)的程度不足于激活B細胞；密度太高，則導致B細胞無能。B細胞對TI-2抗原的應(yīng)答具有重要的生理意義。大多數(shù)胞外菌有胞壁多糖，能抵抗吞噬細胞的吞噬消化。B細胞針對此類TI-2抗原所產(chǎn)生的抗體，可發(fā)揮調(diào)理作用，促進吞噬細胞對病原體的吞噬，并且有利于巨噬細胞將抗原提呈給特異性T細胞。TI-2抗原可以直接激活B-1細胞，T細胞分泌的細胞因子可明顯增強此類B細胞的免疫應(yīng)答，并發(fā)生抗體類型轉(zhuǎn)換，可產(chǎn)生IgM及IgG。T細胞在TI-2抗原的應(yīng)答中的作用尚不十分清楚。顯然，B細胞對T

17、D抗原和TI抗原的應(yīng)答有著多方面的不同（表13-1）。表13-1 TD抗原和TI抗原的異同TD抗原TI-1抗原TI-2抗原誘導嬰幼兒抗體應(yīng)答+-刺激無胸腺小鼠產(chǎn)生抗體-+無T細胞條件下的抗體應(yīng)答-+-T細胞輔助+-多克隆B細胞激活-+-對重復序列的需要-+舉例白喉毒素、PPD、病毒血凝素細菌多糖、多聚蛋白、LPS肺炎球菌脂多糖、沙門菌多聚鞭毛第三節(jié) 體液免疫應(yīng)答抗體產(chǎn)生的一般規(guī)律外來抗原進入機體后誘導B細胞活化并產(chǎn)生特異性抗體，發(fā)揮重要的體液免疫作用。特定抗原初次刺激機體所引發(fā)的應(yīng)答稱為初次應(yīng)答（primary response）；初次應(yīng)答中所形成的記憶淋巴細胞當再次接觸相同抗原刺激后可迅速、

18、高效、持久的應(yīng)答，即再次應(yīng)答（secondary response），或稱回憶應(yīng)答（anamnestic response）。（一）初次應(yīng)答在初次應(yīng)答中，機體產(chǎn)生抗體的過程可依次分為以下四個階段。1潛伏期（lag phase） 指抗原刺激后至血清中能測到特異抗體前的階段。此期可持續(xù)數(shù)小時至數(shù)周，時間長短取決于抗原的性質(zhì)、抗原進入機體的途徑、所用佐劑類型及宿主的狀態(tài)等。2對數(shù)期（log phase） 此期抗體量呈指數(shù)增長，抗原劑量及抗原性質(zhì)是決定抗體量增長速度的重要因素。3平臺期（plateau phase） 此期血清中抗體濃度基本維持在一個相當穩(wěn)定的較高水平。到達平臺期所需的時間和平臺的高度及

19、其維持時間，依抗原不同而異，有的平臺期只有數(shù)天，有的可長至數(shù)周。4.下降期(decline phase) 由于抗體被降解或與抗原結(jié)合而被清除，血清中抗體濃度慢慢下降，此期可持續(xù)幾天或幾周。（二）再次應(yīng)答同一抗原再次侵入機體，由于初次應(yīng)答后免疫記憶細胞的存在，機體可迅速產(chǎn)生高效、特異的再次應(yīng)答。與初次應(yīng)答比較，再次應(yīng)答時抗體的產(chǎn)生過程有如下特征：潛伏期短，大約為初次應(yīng)答潛伏期的一半；抗體濃度增加快，快速到達平臺期，平臺高（有時可比初次應(yīng)答高10倍以上）；抗體維持時間長；誘發(fā)再次應(yīng)答所需抗原劑量小；再次應(yīng)答主要產(chǎn)生高親和力的抗體IgG，而初次應(yīng)答中主要產(chǎn)生低親和力的IgM（圖13-7）。再次應(yīng)答的

20、強弱主要取決于兩次抗原刺激的間隔長短：間隔短則應(yīng)答弱，因為初次應(yīng)答后存留的抗體可與再次刺激的抗原結(jié)合，形成抗原-抗體復合物而被迅速清除；間隔太長則反應(yīng)也弱，因為記憶細胞只有一定的壽命。再次應(yīng)答的效應(yīng)可持續(xù)存在數(shù)個月或數(shù)年，故在很多情況下機體一旦被病原體感染后，可在相當長時間內(nèi)具有防御該病原體的免疫力。圖13-7 初次及再次免疫應(yīng)答抗體產(chǎn)生的一般規(guī)律小 結(jié)特異性體液免疫應(yīng)答主要由B細胞介導，由漿細胞所分泌的抗體所執(zhí)行的免疫功能。B細胞對T細胞依賴性抗原(TD抗原)的免疫應(yīng)答始于BCR(mIg)對TD抗原的識別，所產(chǎn)生的第一活化信號經(jīng)由Ig/Ig向胞內(nèi)傳導。BCR共受體復合物加強第一活化信號的傳導。Th細胞藉與B細胞表面分子的相互作用(CD40/CD40L等)及分泌的細胞因子向B細胞提供第二活