復旦大學醫(yī)學免疫學課件11B細胞在骨髓分化發(fā)育過程中的主要事件

1、B細胞在骨髓分化發(fā)育過程中的主要事件功能性B 細胞（抗原）受體的表達自身免疫耐受形成適應免疫應答細胞抗原識別受體的表達特點：克隆分布 不同的淋巴細胞克隆表達不同的抗原識別受體B細胞特異識別天然大分子抗原上的抗原表位T細胞 不能直接識別蛋白質(zhì)抗原上的抗原表位，識別p-MHCsIg 和 mIg第22號染色體長臂 第2號染色體長臂 第14號染色體長臂人BCR重鏈和輕鏈的胚系基因結構示意圖可變區(qū)基因片段恒定區(qū)C基因片段Ig基因的基因重排 Ig基因重排示意圖 H鏈可變區(qū)發(fā)生VDJ重排L鏈可變區(qū)VJ重排。L鏈重排過程中，首先優(yōu)先進行k 鏈的重排，若k 鏈重排失敗，則隨即進行l(wèi) 鏈重排人Ig多樣性產(chǎn)生的機制

2、 多樣性機制 Hl k 多胚系基因數(shù)（功能性）V403040D2500J645組合多樣性 6 x103 1.2102 2102連接多樣性 密碼子錯位+ 讀框移碼+ N-region +-體細胞高突變+ V區(qū)基因組合多樣性 1.9106連接多樣性 3107總計 1014Ig V、D、J基因片段隨機組合多樣性V、D、J基因片段隨機連接多樣性體細胞高頻突變地點：濾泡生發(fā)中心方式：點突變熱點部位：CDR親和力成熟B 細胞的發(fā)育分化 祖B細胞 重鏈基因 D-J重排 V-DJ重排表達 鏈表達輕鏈骨髓 大前 B 細胞 表達鏈 表達 preB 受體 (: 5/Vpre B) 表達CD79a 和 CD79b未成

3、熟B細胞結合自身抗原克隆刪除中樞免疫耐受 小前B細胞 表達 鏈 輕鏈基因 V-J重排成熟B細胞表達 / 鏈表達輕鏈mIgMmIgDmIgM受體編輯成為非ARB輸向外周B細胞庫 BCR克隆無能免疫忽視NATURE REVIEWS IMMUNOLOGY 2005；5：p230-B細胞介導的特異性免疫應答 B 細胞活化的調(diào)控機制 B 細胞介導的體液免疫 抗體的結構和功能 B 細胞活化的調(diào)控機制B 細胞的抗原識別系統(tǒng)B 細胞抗原識別后的信號轉(zhuǎn)導B 細胞激活后信號轉(zhuǎn)導的負性調(diào)控機制B 細胞活化異常與免疫疾病 B 細胞的抗原識別系統(tǒng)BCR 復合物B 細胞活化共受體復合物（coreceptor comple

4、x）其他輔助分子B 細胞抗原受體復合物 mIg抗原識別 單體 Ig/Ig傳遞抗原刺激B細胞的活化信號 BCR復合物共同完成對抗原的識別及信號轉(zhuǎn)導sIg 和 mIgIgM J 鏈IgM分 泌 型 IgM膜 型 IgMmIgM Iga Igb Iga IgbS-SS-SS-SS-SS-S不同發(fā)育和分化階段 B 細胞的 BCR 中的 mIg 有不同的類別：不成熟 B 細胞為 mIgM ；naive B 細胞其 mIg 主要為 mIgM 和 mIgD ；在抗原刺激下， B 細胞激活,增殖和終末分化為漿細胞，漿細胞膜不表達 mIg 。免疫球蛋白 B細胞表面的BCR，和B細胞活化、增殖和分化成的漿細胞所分

5、泌的抗體，抗原特異性相同（識別同一個抗原），多了跨膜區(qū)和胞漿區(qū)BCR表達于B細胞表面，識別抗原，傳遞B細胞活化信號，抗原特異性B細胞活化、增殖分化成漿細胞，分泌抗體，抗體與抗原特異性結合，清除抗原 BCR是抗原識別受體；抗體是體液免疫的效應分子BCR介導的抗原內(nèi)吞抗原加工和提呈（MHC II類分子提呈途徑）T細胞識別抗原TD-AgT細胞表位B細胞表位BCR識別抗原通過結合抗原補體復合結構中的C3裂解片段C3d、C3dg，共受體復合物與BCR交聯(lián)成簇，CD19胞質(zhì)區(qū)酪氨酸磷酸化，進一步招募和結合Src家族如Lyn，以及PI3K等多種激酶，放大抗原刺激BCR信號,增強B細胞對抗原刺激的敏感性其他輔

6、助分子CD45CD45磷酸酶通過作用于Src PTK C端調(diào)節(jié)區(qū)505位磷酸化的酪氨酸殘基脫磷酸化，解除Src PTK的抑制狀態(tài)，調(diào)控Src PTK 活性CD40CD40配體表達于活化T細胞表面,CD40-CD40L相互作用給予B細胞活化第二信號，對B細胞分化和抗體產(chǎn)生以及類別轉(zhuǎn)換有重要作用B細胞和T細胞抗原識別結構的主要成分的比較 B 細胞活化的調(diào)控機制B 細胞的抗原識別系統(tǒng)B 細胞抗原識別后的信號轉(zhuǎn)導B 細胞激活后信號轉(zhuǎn)導的負性調(diào)控機制B 細胞活化異常與免疫疾病Trends in Immunology 31 (2010) 205211200 to 500 AngstromsTD-AgTI-

7、Ag蛋白質(zhì)抗原多糖、糖脂、核酸抗原B 細胞激活后的胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導: 磷脂酰肌醇途徑、PI3K 激活PKC 途徑以及Ras- MAPK 途徑參與B細胞激活后跨膜信號轉(zhuǎn)導的Src PTK家族成員主要包括LYN、FYN、BLK、LCK抗原結合導致受體交聯(lián)成簇，啟動B細胞的跨膜轉(zhuǎn)導B 細胞抗原識別后的信號轉(zhuǎn)導抗原結合導致受體交聯(lián)成簇，啟動B細胞的跨膜轉(zhuǎn)導參與B細胞激活后跨膜信號轉(zhuǎn)導的Src PTK家族成員LYN、FYN、BLK、LCKB 細胞激活后的胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導途徑 磷脂酰肌醇途徑、PI3K 激活PKC 途徑以及Ras- MAPK 途徑B 細胞激活后信號轉(zhuǎn)導的負性調(diào)控機制CD22 分子介導的負性調(diào)控Fc

8、RIIb 受體介導的負性調(diào)控B 10 B 細胞介導的負性調(diào)控CD22胞質(zhì)區(qū)ITIM，可結合帶有SH2結構域的蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-1；SHP-1能夠作用于鄰近的信號轉(zhuǎn)導復合物上的pY脫磷酸化，是B細胞活化中的抑制性受體抗BCR獨特型抗體（抗抗體，IgG）或抗原抗體復合物通過交聯(lián)BCR和FcRII-B分子抑制B細胞增殖；產(chǎn)生抗抗體的前提必須是BCR或相應抗體分子大量出現(xiàn)（超過免疫系統(tǒng)感知閾值、以特定獨特型為表位的自身抗原，產(chǎn)生相應的抗BCR抗體），這只能是B細胞充分激活的結果B細胞表面的FcgRII-BB 細胞活化異常與免疫疾病免疫缺陷超敏反應自身免疫性疾病促腫瘤生長B細胞介導的特異性免疫應答

9、 B 細胞活化的調(diào)控機制 B 細胞介導的體液免疫 抗體的結構和功能B細胞介導的特異性免疫 B細胞對TD-Ag的免疫應答 B細胞對TI-Ag的免疫應答 體液免疫應答抗體產(chǎn)生的一般規(guī)律 體液免疫應答的效應機制B細胞對TD-Ag的免疫應答 TD-Ag B細胞對TD-Ag的免疫應答 過程 T-B 細胞間的相互作用 應答產(chǎn)生的效應和結局 TD-Ag在刺激B細胞產(chǎn)生抗體時依賴于T細胞輔助胸腺依賴性抗原(thymus dependent antigen, TD-Ag)T細胞分泌細胞因子促進B細胞的增殖和分化CD40-CD40L提供B細胞活化第二信號 病原體的蛋白質(zhì)多為TD-Ag B細胞對TD-Ag的免疫應答

10、應答產(chǎn)生的效應和結局分化為長壽漿細胞，產(chǎn)生高親和力的抗體，發(fā)生抗體的類別轉(zhuǎn)換，幫助機體有效清除外來抗原。形成記憶B細胞，介導再次免疫應答，在較長時間內(nèi)保護機體免于同一抗原的再次入侵B細胞對TD-Ag的免疫應答 過程 成熟淋巴細胞定居淋巴濾泡 TD-Ag 的獲取與識別 結合抗原的B 細胞向T 細胞區(qū)移動 分化為濾泡外漿細胞（extrafollicular plasma cell） 分化為生發(fā)中心B 細胞和長壽的漿細胞（long lived plasma cell）淋巴結結構和細胞組成實質(zhì)皮質(zhì)髓竇和髓索： B/T細胞、大量漿細胞、網(wǎng)狀細胞和巨噬細胞副皮質(zhì)區(qū)（胸腺依賴區(qū)T細胞定居場所） T細胞、巨噬

11、細胞、并指狀樹突狀細胞 HEV淺皮質(zhì)（胸腺非依賴區(qū)B細胞定居場所）淋巴濾泡（生發(fā)中心）B細胞、濾泡樹突狀細胞、CD4T細胞中央髓質(zhì)PALST細胞區(qū) 大量T細胞、少量M和DC淋巴小結B細胞區(qū) 大量B細胞、少量M、FDC 初級淋巴濾泡 次級淋巴濾泡邊緣竇（MS） 淋巴細胞、Ag由血液進入淋巴組織的重要通道脾臟濾泡樹突狀細胞（FDC）高表達CD21、FcR+； MHC II類分子（-），無吞噬作用FDC樹突上的串珠樣小體（iccosome）, 達數(shù)周-數(shù)年，供B細胞識別；B細胞可內(nèi)化串珠樣小體，加工后抗原提呈給Th細胞B淋巴細胞串珠樣樹突淋巴結組織中經(jīng)引流淋巴液而來的抗原（DC-associated

12、 antigen/cell free antigen）產(chǎn)生免疫應答的場所脾臟對血源性抗原產(chǎn)生免疫應答的場所抗原呈遞形式：intact native conformation and is not processed by APC結合抗原的B細胞向T 細胞區(qū)移動B細胞以MHCII類途徑將抗原提呈給T細胞T細胞來源細胞因子作用下，促進B細胞活化、增殖和分化123Th細胞給予B細胞活化的第二信號Key B cell decisions after antigen exposure nature immunology 2010; 11: p681- 濾泡外漿細胞分化途徑 部分活化的B細胞，其趨化因子受

13、體的表達發(fā)生變化，不表達CCR5而表達EBI2和CXCR4，離開T細胞區(qū)域，遷移到濾泡外區(qū)域如淋巴結髓索，增殖并分化為早期漿細胞，形成原發(fā)灶，快速產(chǎn)生抗體，以IgM為主，為機體抗感染免疫提供早期防御濾泡生發(fā)中心的長壽漿細胞分化途徑T-B細胞的相互作用，使部分激活的Th細胞表達CXCR5，進入淋巴濾泡，分化為Tfh;活化的B細胞下調(diào)表達CCR7，表達CXCR5和CXCR4，進入淋巴濾泡，繼續(xù)增殖分裂，形成生發(fā)中心；生發(fā)中心B細胞在Tfh幫助下， B細胞的抗體基因可變區(qū)高頻率點突變和抗原選擇的抗體親和力成熟，以及抗體類別轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生高親和力抗體的漿細胞和記憶B細胞；高親和力抗體的漿細胞遷移至骨髓B細

14、胞對蛋白質(zhì)抗原的免疫應答，T細胞的輔助必不可少（CD40L-CD40 and cytokines）上調(diào)表達共刺激分子CD80/CD86驅(qū)動B細胞活化，克隆擴增，形成淋巴濾泡生發(fā)中心合成AID （activation induced deaminase）體細胞高頻突變、類別轉(zhuǎn)換記憶性B細胞和漿細胞形成分裂速度降低或停止FDC活化的Th細胞Ig類別轉(zhuǎn)換、抗體親和力成熟每6-8h分裂一次體細胞高頻突變（1/1000bp）生發(fā)中心細胞階段生發(fā)中心母細胞（centroblast）階段B細胞分化各階段生發(fā)中心的形成Tfh效應輔助體液免疫應答Tfh輔助B細胞增殖形成生發(fā)中心、漿細胞分化、抗體類別轉(zhuǎn)換和抗體親

15、和力成熟B細胞對TD-Ag的免疫應答 TD-Ag B細胞對TD-Ag的免疫應答 過程 T-B 細胞間的相互作用 應答產(chǎn)生的效應和結局B細胞在生發(fā)中心的發(fā)育記憶性B細胞和漿細胞形成分裂速度降低或停止FDC活化的Th細胞Ig類別轉(zhuǎn)換、受體編輯暗區(qū)（dark zone）明區(qū)（light zone）每6-8h分裂一次體細胞高頻突變（1/1000bp）生發(fā)中心細胞（centrocyte)階段生發(fā)中心母細胞（centroblast）階段極化移動B細胞分化各階段B細胞 生發(fā)中心母細胞 DNA高頻率點突變 常見于Ig V區(qū)的3個CDR區(qū)，尤其是CDR3區(qū)抗原刺激和Th細胞 產(chǎn)生表達不同親和力的BCR 高親和力

16、抗原受體B細胞 自身反應性B細胞體細胞高頻突變（somatic hypermutation）AID 介導的體細胞超突變機制抗體親和力成熟（affinity maturation） Ig可變區(qū)基因點突變可使一個B細胞克隆增殖形成具有不同的結合抗原親和力的B細胞克隆。抗原量減少時，只有那些表達高親和力抗原受體的B細胞，才能有效的競爭結合FDC表面的抗原，進一步分化，避免發(fā)生凋亡。抗原在生發(fā)中心對表達高親和力抗原受體B細胞選擇的結果體液免應答進程中，伴隨抗原逐漸被清除，抗體親和力逐漸增強Ig的類別轉(zhuǎn)換（class switching） 或同種型轉(zhuǎn)換（isotype switching） B細胞受抗原

17、刺激，活化并克隆增殖過程中，B細胞及其子代細胞Ig可變區(qū)基因不變，C區(qū)基因發(fā)生重排。 每個B細胞開始時一般均表達mIgM，在免疫應答中首先分泌IgM，隨后可表達膜型和分泌型IgG、IgA、IgE；分泌型IgD少見 Ig可變區(qū)相同而類別發(fā)生變化的過程 受CD40-CD40L和Th細胞分泌的細胞因子（體現(xiàn)了不同性質(zhì)的抗原）調(diào)控Ig 類別轉(zhuǎn)換過程中兩個轉(zhuǎn)換區(qū)（s區(qū)）形成環(huán)狀分子而環(huán)出，完成由IgMIgG3類別轉(zhuǎn)換。Ig 類別轉(zhuǎn)換遺傳基礎：可變區(qū)與不同重鏈恒定區(qū)C基因的重排完成重排的可變區(qū)基因Signals from helper T cells(CD40L and cytokines)AID攻擊免疫

18、球蛋白基因產(chǎn)生CSRTh細胞分泌的細胞因子促進Ig的類別轉(zhuǎn)換小鼠Ig的類別轉(zhuǎn)換意義不同類別Ig，發(fā)揮不同的效應功能，有效清除不同的感染性抗原。CD40-CD40LAID (activation induced deaminase)高IgM綜合征B細胞的活化和分化骨髓，在較長時間范圍內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生抗體血液，參與再循環(huán)對大多數(shù)蛋白質(zhì)抗原的免疫應答需要T-B細胞的相互作用：(1) 識別階段：T、B細胞分別識別一個抗原的T細胞表位和B細胞表位（physical link）(2) 活化階段：提供第二信號、細胞因子(3) 克隆增殖分化階段： 淋巴濾泡生發(fā)中心形成（Th）生發(fā)中心形成體細胞高頻突變和親和力成熟抗

19、體類別轉(zhuǎn)換記憶性B細胞TI抗原的定義TI-Ag （thymus-independent Ag; 胸腺非依賴性抗原）許多非蛋白質(zhì)抗原，無需抗原特異性T細胞輔助，能刺激初始B細胞產(chǎn)生應答；細菌多糖、多聚蛋白質(zhì)及脂多糖等。TI-1抗原（B細胞絲裂原）：抗原成分：細菌胞壁成分如LPS，具有有絲分裂原成分作用機制：與BCR和絲裂原受體TLR4結合，引起細胞增殖和 分化根據(jù)激活B細胞的方式：TI-1 和TI-2 AgTI抗原的分類及作用特點TI-2抗原：抗原成分：細菌胞壁、莢膜多糖、聚合鞭毛素結構特征：帶有高度重復抗原表位作用機制：集聚和交聯(lián)抗原特異的成熟B細胞mIg分子 效應： 中和作用、激活補體途徑高濃度時，經(jīng)絲裂原受體與B細胞結合，多克隆誘導B細胞增殖和分化；低濃度時， 通過LPS的B細胞抗原表位與BCR特異性結合，交聯(lián)BCR與TLR4，以抗原特異性方式激活B細胞；由于無需T細胞的幫助，機體對TI-1抗原免疫應答發(fā)生較快，這在感染初期針對一些胞外病原體的抗感染中發(fā)揮重要作用；但TI-1抗原單獨作用于機體時，不能夠引起抗體的類別轉(zhuǎn)換、親和力成熟以及記憶B細胞的形成B細胞對TI-1抗原免疫應答的生理學意義TI-1抗原（B細胞絲裂原）：抗原成分：細菌胞壁成分如