B細胞激活及效應功能（課堂PPT）

1、1 B細胞激活及效應功能細胞激活及效應功能武漢大學基礎醫(yī)學院免疫系武漢大學基礎醫(yī)學院免疫系 熊熊 潔潔2B淋巴細胞來源于哺乳動物胎肝和成年骨髓中的淋淋巴細胞來源于哺乳動物胎肝和成年骨髓中的淋巴樣干細胞，在骨髓造血微環(huán)境參與下，發(fā)育成巴樣干細胞，在骨髓造血微環(huán)境參與下，發(fā)育成熟后定居于外周淋巴器官和組織中的淋巴細胞，熟后定居于外周淋巴器官和組織中的淋巴細胞，又稱骨髓依賴性淋巴細胞，簡稱又稱骨髓依賴性淋巴細胞，簡稱B細胞。在外周血細胞。在外周血中，中，B細胞約占淋巴細胞總數(shù)的細胞約占淋巴細胞總數(shù)的10%15%。3B細胞的成熟細胞的成熟4胎兒期胎兒期B細胞可由胎肝和骨髓產生。出生后細胞可由胎肝和骨髓

2、產生。出生后B細胞細胞在骨髓內產生并成熟，具體過程分為骨髓內和骨髓在骨髓內產生并成熟，具體過程分為骨髓內和骨髓外兩個階段。外兩個階段。骨髓內階段由于不接觸外來抗原，其主要過程為骨髓內階段由于不接觸外來抗原，其主要過程為Ig基因重排、膜基因重排、膜Ig的表達和具有自身反應性受體的的表達和具有自身反應性受體的B細胞的清除。細胞的清除。骨髓外階段是骨髓外階段是B細胞在外周淋巴組織中接觸抗原，細胞在外周淋巴組織中接觸抗原，進一步增殖、分化成為記憶細胞和產生抗體的漿細進一步增殖、分化成為記憶細胞和產生抗體的漿細胞。此過程伴有胞。此過程伴有V區(qū)核苷酸高頻突變和區(qū)核苷酸高頻突變和Ig轉類。轉類。5骨髓內成熟

3、階段骨髓內成熟階段骨髓微環(huán)境和骨髓微環(huán)境和B細胞成熟細胞成熟B細胞起源于骨髓多能干細胞，然后分化為定向細胞起源于骨髓多能干細胞，然后分化為定向B細胞，進一步分化為成熟的細胞，進一步分化為成熟的B細胞。細胞。B細胞發(fā)育的早期需要骨髓基質細胞提供的微環(huán)細胞發(fā)育的早期需要骨髓基質細胞提供的微環(huán)境。骨髓基質細胞通過與祖境。骨髓基質細胞通過與祖B細胞和前細胞和前B細胞直細胞直接接觸或產生各種細胞因子支持接接觸或產生各種細胞因子支持B細胞的發(fā)育。細胞的發(fā)育。6 干細胞干細胞 早原早原B 晚原晚原B 前前B 未成熟未成熟B 成熟成熟B重鏈重鏈 胚系基因胚系基因 D-J重排重排 V-DJ重排重排 重排完成重排

4、完成 輕鏈輕鏈 胚系基因胚系基因 胚系基因胚系基因 胚系基因胚系基因 V-J重排重排 重排完成重排完成 SmIg 缺如缺如 缺如缺如 缺如缺如 鏈鏈 IgM IgM/IgD 各個階段的變化為各個階段的變化為Ig基因的重排和膜表面標志的變化基因的重排和膜表面標志的變化B細胞成熟的分期細胞成熟的分期7未成熟自身反應性未成熟自身反應性B細胞的陰性選擇細胞的陰性選擇陰性選擇發(fā)生在未成熟陰性選擇發(fā)生在未成熟B細胞階段細胞階段如果未成熟如果未成熟B細胞表達的細胞表達的IgM能與基質細胞上的多價能與基質細胞上的多價自身抗原結合，抗原引起膜自身抗原結合，抗原引起膜IgM交聯(lián)將導致細胞凋交聯(lián)將導致細胞凋亡；如果

5、與單價的可溶性自身抗原結合，則引起自亡；如果與單價的可溶性自身抗原結合，則引起自身反應性身反應性B細胞無能。細胞無能。通過陰性選擇通過陰性選擇B細胞繼續(xù)發(fā)育成熟，表面同時表達細胞繼續(xù)發(fā)育成熟，表面同時表達IgM和和IgD，成為成熟的，成為成熟的B細胞，從骨髓進入外周免細胞，從骨髓進入外周免疫器官。疫器官。8IgG基因重排（基因重排（rearragement）IgG基因結構特點基因結構特點 染色體定位染色體定位 V D J C H鏈鏈 14 50 32 6 9鏈鏈 2 60 0 5 1 鏈鏈 22 30 0 7 4 9IgG基因重排（基因重排（rearragement）所有細胞中都含有所有細胞中

6、都含有Ig胚系基因（胚系基因（germline genes），），都是無功能，不表達的。只有都是無功能，不表達的。只有B細胞成熟過程中，細胞成熟過程中，經過一定順序正確重排或重組，才能表達產生具有經過一定順序正確重排或重組，才能表達產生具有功能性的功能性的Ig分子分子 。重鏈基因重排重鏈基因重排輕鏈基因重排輕鏈基因重排等位排斥和同種型排斥等位排斥和同種型排斥 10重鏈基因重排重鏈基因重排重鏈基因最先開始重排重鏈基因最先開始重排Ig重鏈基因由重鏈基因由V、D、J和和C四種基因片段組成。四種基因片段組成。 首先首先D基因片段和基因片段和J基因片段結合，切除兩者間的間基因片段結合，切除兩者間的間隔序

7、列，形成隔序列，形成DJ片段，然后片段，然后V基因片段與重排過的基因片段與重排過的DJ片段結合，形成的片段結合，形成的VDJ片段即片段即V基因，編碼重鏈基因，編碼重鏈可變區(qū)?？勺儏^(qū)。 V、D、J三種片段的重排都是隨機的。三種片段的重排都是隨機的。最后與最后與C區(qū)基因結合，形成重鏈編碼的基因并轉錄區(qū)基因結合，形成重鏈編碼的基因并轉錄剪接，最終翻譯成為剪接，最終翻譯成為IgM或或IgD分子分子11輕鏈基因重排輕鏈基因重排通常通常鏈基因先重排，接著是鏈基因先重排，接著是鏈。鏈。輕鏈不含有輕鏈不含有D基因片段，基因片段，V基因片段直接與基因片段直接與J片段片段結合，形成結合，形成V基因，然后與基因，然

8、后與C區(qū)基因重組，形成區(qū)基因重組，形成輕鏈編碼的基因，經轉錄翻譯成為輕鏈。輕鏈編碼的基因，經轉錄翻譯成為輕鏈。12等位排斥（等位排斥（allelic exclusion）Ig基因重排時，兩條同源染色體上的兩個等位基因基因重排時，兩條同源染色體上的兩個等位基因只有一個能夠表達。只有一個能夠表達。意義：一個意義：一個B細胞只能表達一種輕鏈和一種重鏈。細胞只能表達一種輕鏈和一種重鏈。同種型排斥（同種型排斥（isotypic exclusion）一個一個B細胞中，細胞中，鏈基因和鏈基因和鏈兩種基因中只有其中鏈兩種基因中只有其中一種能夠表達。一種能夠表達。意義：一個意義：一個B細胞只表達細胞只表達或或兩

9、種輕鏈的一種。兩種輕鏈的一種。13骨髓外成熟階段骨髓外成熟階段成熟成熟B細胞離開骨髓，通過血液進入外周淋巴組細胞離開骨髓，通過血液進入外周淋巴組織中循環(huán)。遇到抗原產生免疫應答，最終分化為織中循環(huán)。遇到抗原產生免疫應答，最終分化為漿細胞和記憶細胞。漿細胞和記憶細胞。B細胞接觸抗原后，在生發(fā)中心繼續(xù)成熟，主要細胞接觸抗原后，在生發(fā)中心繼續(xù)成熟，主要經歷體細胞高頻突變和轉類兩個變化。經歷體細胞高頻突變和轉類兩個變化。14體細胞高頻突變（體細胞高頻突變（somatic hypermutation）發(fā)生在初次免疫應答的后期和再次免疫應答。發(fā)生在初次免疫應答的后期和再次免疫應答。在在T、B細胞交界處活化的

10、細胞交界處活化的B細胞進入生發(fā)中心，繼細胞進入生發(fā)中心，繼續(xù)增殖，其輕鏈和重鏈續(xù)增殖，其輕鏈和重鏈V基因發(fā)生隨機點突變，由基因發(fā)生隨機點突變，由于其突變頻率比正常細胞中其他基因突變頻率高于其突變頻率比正常細胞中其他基因突變頻率高106倍，故稱體細胞高頻突變。倍，故稱體細胞高頻突變。15轉類轉類(class switching)血清和其他體液中可檢測到五類免疫球蛋白，但血清和其他體液中可檢測到五類免疫球蛋白，但是是B細胞受到抗原刺激后最先產生的總是細胞受到抗原刺激后最先產生的總是IgM，然后才轉成產生其他類別的然后才轉成產生其他類別的Ig，這種現(xiàn)象稱為，這種現(xiàn)象稱為Ig的轉類。的轉類。其機制是轉

11、換重組（其機制是轉換重組（switch recombination），即），即重組的重組的VDJ基因片段與下游的另一基因片段與下游的另一C基因重組。基因重組。轉類受到轉類受到Th細胞及其分泌的細胞因子的調節(jié)。細胞及其分泌的細胞因子的調節(jié)。16B細胞免疫應答細胞免疫應答（B cell mediated immune response）17B細胞亞群及功能細胞亞群及功能根據(jù)其表面標志，個體發(fā)育的不同根據(jù)其表面標志，個體發(fā)育的不同B1細胞，出現(xiàn)在胚胎發(fā)育的早期，隨后被細胞，出現(xiàn)在胚胎發(fā)育的早期，隨后被B2細細胞取代而減少。主要分布于胸腔，腹腔和腸壁固胞取代而減少。主要分布于胸腔，腹腔和腸壁固有層，能

12、識別多糖類抗原，具有自我更新能力。有層，能識別多糖類抗原，具有自我更新能力。B2細胞，通常所說的細胞，通常所說的B細胞，介導體液免疫應答細胞，介導體液免疫應答的主要細胞的主要細胞18B1細胞主要識別細胞主要識別TI抗原，產生的抗體主要以抗原，產生的抗體主要以IgM為主，而為主，而B2細胞主要識別細胞主要識別TD抗原?？乖I抗原抗原-直接刺激直接刺激B細胞產生抗體無需細胞產生抗體無需T細胞輔細胞輔助的抗原性物質，主要包括細菌脂多糖，莢膜多助的抗原性物質，主要包括細菌脂多糖，莢膜多糖等。糖等。TD抗原抗原-需要抗原提呈細胞的參與及需要抗原提呈細胞的參與及T細胞的細胞的輔助，才能刺激刺激輔助，才

13、能刺激刺激B細胞產生抗體的抗原性物細胞產生抗體的抗原性物質，天然抗體大多為質，天然抗體大多為TD抗原?？乖??？乖R別階段抗原識別階段19對對TI抗原的識別抗原的識別TI抗原的結構特點是具有多個重復出現(xiàn)的抗原決抗原的結構特點是具有多個重復出現(xiàn)的抗原決定基并呈線性排列，與定基并呈線性排列，與BCR結合后使之出現(xiàn)交聯(lián)結合后使之出現(xiàn)交聯(lián)而活化而活化應答特點：應答特點： 只能引起體液免疫只能引起體液免疫 只能刺激機體產生只能刺激機體產生IgM類抗體類抗體 無免疫記憶無免疫記憶20對對TD抗原的識別抗原的識別TD抗原的結構復雜，表位繁多且分布無規(guī)律抗原的結構復雜，表位繁多且分布無規(guī)律B細胞的細胞的BCR能

14、直接識別游離的天然抗原，但針能直接識別游離的天然抗原，但針對其產生免疫應答需要對其產生免疫應答需要T細胞的輔助細胞的輔助應答特點：應答特點： 既能引起體液免疫，也能引起細胞免疫既能引起體液免疫，也能引起細胞免疫 刺激機體產生的抗體以刺激機體產生的抗體以IgG為主為主 產生免疫記憶產生免疫記憶2122活化、增殖和分化階段活化、增殖和分化階段活化（活化（activation）B細胞活化也需要雙信號刺激細胞活化也需要雙信號刺激第一信號第一信號(抗原特異性信號抗原特異性信號)：BCR與抗原決定簇結與抗原決定簇結合引起合引起B(yǎng)CR交聯(lián)，通過交聯(lián)，通過Ig /Ig 將將信號傳至細胞內。信號傳至細胞內。第二

15、信號第二信號(協(xié)同刺激信號協(xié)同刺激信號) ：Th2細胞通過細胞通過CD40L-CD40相互作用和分泌細胞因子提供相互作用和分泌細胞因子提供B細胞活化的第細胞活化的第二信號。二信號。23B細胞的活化細胞的活化24增殖（增殖（proliferation）B細胞接受足夠強度的雙信號后，體積增大，胞細胞接受足夠強度的雙信號后，體積增大，胞內鈣離子濃度增高，蛋白磷酸化，分泌多種細胞內鈣離子濃度增高，蛋白磷酸化，分泌多種細胞因子，促進因子，促進B細胞增殖，并分化成為能產生抗體細胞增殖，并分化成為能產生抗體的漿細胞。的漿細胞。25分化（分化（differentation）26效應階段效應階段抗體存在于體液中

16、。黏膜下和腺體內漿細胞產生抗體存在于體液中。黏膜下和腺體內漿細胞產生的分泌型的分泌型IgA主要存在于黏膜局部及分泌液中。主要存在于黏膜局部及分泌液中?？贵w的效應功能是在與抗原結合后激發(fā)的，不同抗體的效應功能是在與抗原結合后激發(fā)的，不同結構，不同部位和不同類型的抗體具有不同的效結構，不同部位和不同類型的抗體具有不同的效應機制。應機制。 27對胞外菌的作用對胞外菌的作用抗毒素作用抗毒素作用抗病毒作用抗病毒作用抗蠕蟲作用抗蠕蟲作用免疫損傷免疫損傷28B1細胞主要是對多糖、脂多糖等抗原產生應答，細胞主要是對多糖、脂多糖等抗原產生應答，且不需要且不需要Th細胞的輔助，所以這些抗原稱為細胞的輔助，所以這些

17、抗原稱為TI抗抗原。原。B1細胞主要產生低親和性的細胞主要產生低親和性的IgM抗體。抗體。根據(jù)抗原來源及化學本質的差異，根據(jù)抗原來源及化學本質的差異， TI抗原分為抗原分為TI-1和和TI-2抗原兩種，通過不同的機制激活抗原兩種，通過不同的機制激活B1細胞。細胞。在抵抗某些胞外病原體感染中發(fā)揮重要作用。在抵抗某些胞外病原體感染中發(fā)揮重要作用。B1B1細胞對細胞對TITI抗原應答的特點抗原應答的特點29TI-1Ag應答的特點應答的特點TI-1Ag主要是細菌胞壁成分，如脂多糖主要是細菌胞壁成分，如脂多糖LPS。具有絲裂原成分，高濃度時能與大多數(shù)具有絲裂原成分，高濃度時能與大多數(shù)B細胞表細胞表面的相

18、應受體結合，非特異性的激活面的相應受體結合，非特異性的激活B細胞（多細胞（多克隆激活）。克隆激活）。低濃度只能激活具有特異性低濃度只能激活具有特異性BCR的的B細胞增殖分細胞增殖分化產生特異性抗體。其中，化產生特異性抗體。其中，TI-1Ag結合結合BCR產生產生第一信號；絲裂原與第一信號；絲裂原與B細胞絲裂原受體結合產生細胞絲裂原受體結合產生第二信號。第二信號。3031TI-2Ag應答的特點：應答的特點：TI-2Ag主要是大分子的多糖抗原和聚合的蛋白質，主要是大分子的多糖抗原和聚合的蛋白質，如細菌細胞壁的莢膜多糖、鞭毛蛋白和脊髓灰質炎如細菌細胞壁的莢膜多糖、鞭毛蛋白和脊髓灰質炎病毒等。病毒等。具有許多重復性抗原決定簇，不含有絲裂原成分。具有許多重復性抗原決定簇，不含有絲裂原成分。單信號激活單信號激活B細胞，但交聯(lián)過度細胞，但交聯(lián)過度 或過低則無應答。或過低則無應答。32體液免疫應答規(guī)律體液免疫應答規(guī)律33初次應答（初次應答（primary response） 潛伏期長（潛伏期長（1-2周），抗體效價低，維持時間短，周），抗體效價低，維持時間短，主要為低親和力的主要為低親和力的IgM。參與細胞主要為未致敏的參與細胞主要為未致敏的B細胞和細胞和Th2細胞。細胞