课件：医学免疫学 B淋巴细胞.ppt

免疫细胞, B lymphocyte T lymphocyte APC和抗原提呈,IMMUNOCYTE,B LYMPHOCYTE,依赖于骨髓或法氏囊发育的淋巴细胞，负责体液免疫和抗原递呈功能，参与抗细胞外感染微生物、速发型变态反应、溶细胞型变态反应、免疫复合物型变态反应。,B细胞的来源与分布, 人类B细胞来自骨髓，并在骨髓中发育成熟 人B细胞占外周血淋巴细胞的5% 25% 在淋巴结中占淋巴细胞的25% 在脾脏中为淋巴细胞的50% 骨髓中淋巴细胞主要为B细胞 胸腺中B淋巴细胞含量较少（1%）,B LYMPHOCYTE,成熟B细胞的特性, 功能性BCR的表达 自身免疫耐受的形成,B LYMPHOCYTE,BCR分子的结构,mIgM与IgG结构示意图,B LYMPHOCYTE,B LYMPHOCYTE,B LYMPHOCYTE,特异性/克隆水平 多样性/个体水平,T细胞多样性库（1015-1018） T cell repertoire B细胞多样性库（109-1012） B cell repertoire,BCR的基因结构,胚系基因（germline gene） 结构,V区基因和C区基因,V基因片段（variable gene segment),D基因片段(diversity gene segment),J基因片段(joining gene segment),C基因片段(constant gene segment),由多个处于分割状态的基因片段组成,BCR的基因结构,H链基因： 位于第14号染色体长臂上，由V、D、J、 C 四种基因片段组成 链基因： 位于第2号染色体的短臂上，由V、J、C三种基因片段组成 链基因： 位于第22号染色体上长臂上，由V、J、C三种基因片段组成,B LYMPHOCYTE,人BCR的功能性基因片段数,Ig H基因：V、D、J、C基因片段 VH基因：编码VH N端 96 101个氨基酸 ,包括：CDR1、CDR2 DH基因：可编码5 9个氨基酸，构成 VH功能区的CDR3 JH 基因：编码15 17 个氨基酸，构成VH功能区的部分 CDR3 C 基因： 人类有 9 个基因片段，除外，其他8个片段的5 端各有 一个无编码功能的转换区（S区）,B LYMPHOCYTE,BCR的基因重排,B LYMPHOCYTE,基因重排 (gene rearrangement) 是抗体分子及 TCR 分子多样性产生的的分子生物性基础。 基因重排的结果，使有限的基因造就了机体众多具有精细识别抗原能力的BCR和TCR分子。,基因重排(gene rearragement) 抗原识别受体在分化成熟过程中，V区基因由分隔的、无转录活性的基因片段在特异性重组酶的作用下连接成一个完整的、有转录功能的活性基因的过程。,基因重排的信号序列,基因重排的信号序列（recombination signal sequences，RSS）是 由一个七核苷酸的七聚体（CACAGTG）和一个九核苷酸的九聚 体（ ACAAAAACC ），之间间隔一非保守的 12 或 23 碱基对的 间隔序列组成,B LYMPHOCYTE,*重排机制,重组酶 recombinase 重组激活基因（RAG1、RAG2） 重组信号序列（RSS） recombination signal sequence,12/23 “法则”,7,12,9,7,12,9,7,23,9,7,12,9,9,23,7,/,/,7,12,9,7,12,9,9,23,7,/,7,12,9,V1,V2,D,J,V1,V2,DJ,V1,V2DJ,Ig基因重排的12-23原则,B LYMPHOCYTE,一个IGHD（如IGHD2）和一个IGHJ （如IGHJ2）基因片段, 通过其两侧的23bp-RSS 和12bp-RSS被拉拢在一起, 它们之间的DNA 片段形成环状并被剪除，IGHD2和IGHJ2之间被修复酶连接在一起。,B LYMPHOCYTE,B LYMPHOCYTE,B LYMPHOCYTE,B LYMPHOCYTE,Alletic exclusion 等位排斥,Alletic exclusion Isotype exclusion同种型排斥,与C区基因构成功能性基因,B细胞中位于一对染色体上的轻链或重链基因，其中只有一条染色体上的基因得到表达,两种轻链之间的排斥，一个BCR和Ig分子只表达一种轻链， 或, 等位排斥（allelic exclusion）：是指对于一个特定的 B 细胞，其两个 同源染色体上编码重链或轻链的两个等位基因，只有其中一个得到 表达的现象 同种型排斥（isotype exclusion）： 是指一个 BCR 分子的两个轻链， 只能表达相同的 链或 链， 其表达频率在不同的物种有所不同 （如人类为 65 : 35） 类别转换（class switch）：是指B细胞受抗原刺激后，膜上表达的和 分泌的 Ig 从 IgM 转换为其他 Ig 类别的现象（受细胞因子影响） 膜型 Ig 和分泌型 Ig：即 Ig分子存在于细胞膜或体液中的现象,BCR/Ig基因表达的特点,B LYMPHOCYTE,抗原识别受体多样性产生的机制,1. 组合造成的多样性,重排多样性,VH=65276=10530,V =40 5=200,V =30 4=120,H链、L链配对的多样性,10530 200 120=2.5 108,2. 连接造成的多样性,不精确连接,（核苷酸丢失）,N区核苷酸插入,重新连接后插入的核苷酸称为N区,结果：,连接部氨基酸变化,连接部以后编码改变,GGC GTC GCG GAT ATC TAT GTA,ACGT,（只发生在H链）,3. 体细胞高频突变（Ag刺激下）,成熟B细胞,（基因已重排形成功能基因）,抗原、Th、CK,活化、增殖、分化,（生发中心）,V区发生高频率的突变,各种亲和力BCR的B细胞（升高和降低）,高亲和力BCR的B细胞,选择,亲和力（成熟） 改变特异性新克隆产生多样性 die, 组合造成的多样性：如 BCR 的多样性 连接造成的多样性：在V、J或V、D、J片段的连接处可有一定的变化 范围，若丢失或插入几个氨基酸，即增加了其V区的多样性 体细胞高频突变引起的多样性：在已成熟的 B细胞发育过程中，V区 基因发生突变，即增加了其基因库的容量,B LYMPHOCYTE,BCR多样性和CDR3,VH VL,骨架区,CDR1,CDR2,CDR3,V V V V V V,VDJ,VJ,体细胞高频突变,重排、连接、突变,多样性主要发生在CDR3,对BCR的特异性和多样性影响最大的是CDR3,B细胞的分化和发育,骨髓造血微环境（HIM） 骨髓基质中的细胞因子 骨髓基质中的粘附分子 是B细胞发育的必要条件,2019/8/8,35,可编辑,成熟B细胞的特性, 功能性BCR的表达 自身免疫耐受的形成,B LYMPHOCYTE,B 细胞的分化和发育过程,B细胞的分化过程可分为两个阶段 抗原非依赖期：在中枢免疫器官中进行，与抗原刺激无关 抗原依赖期：在外周免疫器官中进行，依赖抗原刺激,多能干细胞 祖B 前B 不成熟 B 成熟B,浆细胞,抗原依赖期,抗 原,IgIg,链,mIgM,mIgM mIgD,B LYMPHOCYTE,抗原非依赖期,抗原非依赖阶段,B细胞在骨髓微环境中的发育也同样经历阳性选择和阴性选择，通过这两次选择大约75%的B细胞经历凋亡过程。只有少量经历功能性免疫球蛋白基因重排的B细胞进入外周淋巴器官。,B220LOWCD43+,B220LOWCD43+,早期祖B细胞,晚期祖B细胞,DH-JH重排,VH-DH-JH重排,大前B细胞,小前B细胞,不成熟B细胞,成熟B细胞,替代轻链,VL-JL重排,Pre-B受体+ CD43-,IgM,IgM,IgD,B细胞在中枢免疫器官中的分化发育,B LYMPHOCYTE,祖B细胞（pro B）,早祖B细胞阶段：首先发生Ig重链DHJH的重排 晚祖B细胞阶段：开始编码无V片段基因产物的链。轻链 仍处于胚系（germ line)状态.，但出现替代轻链。,DH JH C,重链,轻链（胚系）,VH,VL,JH C,5基因,编码DH JH C,Vpro-B基因,编码 5蛋白 编码Vpro-B蛋白,替代BCR,前B细胞（pre-B）,早期前细胞,DH JH C,重链,VH,编码完整链,轻链（胚系）,VL,JH C,5基因 Vpro-B基因,编码 5蛋白 编码Vpro-B蛋白,前受体,晚期前B细胞,DH JH C,重链,VH,编码完整链,轻链（重排）,VL,JH C,5基因,编码 5蛋白 编码Vpro-B蛋白,前受体,前受体对B细胞分化早期起着十分重要作用，它介导的信号可导致： A、 细胞大量增殖；B、 RAG-1/RAG-2的表达短暂下调；C 、上述重排终止。 此阶段若重链与轻链的基因重排发生错位时，这些细胞将发生凋亡。,DH JH C,重链,VH,编码完整链,轻链,VL,JH C,BCR,编码完整轻链,不成熟B细胞,这个阶段的B细胞表面最早表达sIgM分子。此时若受到抗原的刺激，易致膜受体交联而产生负信号，使B细胞不能进一步分化成熟。这可能是自身反应性B细胞克隆发生流产，形成B细胞耐受性的机制之一。,成熟B细胞,DH JH C,重链出现类别转换,VH,编码完整/链,轻链,VL,JH C,sIgM/sIgD,编码完整轻链,B LYMPHOCYTE,B细胞发育过程中的阴性选择,前B细胞在发育为未成熟的B细胞后，只表达mIgM,与骨髓自身抗原结合后，发育停滞。此时通过受体编辑改变受体特性，形成对自身抗原无反应性的细胞克隆继续发育成熟。若受体编辑不成功，则被克隆清除，形成自身耐受。,抗原受体编辑（receptor editing）：二次重排，消除自身应答性B细胞,B细胞在外周淋巴器官中的分化发育过程,B 细胞在骨髓成熟后，迁移至各个外周淋巴器官，构成外周B细胞库。这些大多是未接触过抗原的初始细胞。当接受抗原后可发生活化、增殖，大部分分化为浆细胞，小部分停止分化为记忆性B细胞。 接受抗原刺激后的活化B细胞，大量增殖，并经历体细胞突变、亲和力成熟和Ig同型转换等过程。,第二阶段 依赖抗原刺激的外周分化阶段,Ag,淋巴细胞的克隆选择, 体内众多淋巴细胞克隆具有各自特异的抗原受体,并都来自同一淋巴祖细胞 在淋巴细胞发育的早期,未成熟的淋巴细胞结合自身抗原后发生克隆排除而形成自身耐受 成熟的淋巴细胞可特异性识别抗原,发生活化和克隆扩增,分化为效应细胞发挥免疫效应,B LYMPHOCYTE,体内存在 有随机形成的 多样性的细胞 克隆，每一细 胞克隆表达 一种抗原受体 抗原进入机体后，与相应抗原 受体结合该致使细胞克隆扩增 产生大量后代细胞。如在胚胎 时期接触自身抗原，该细胞则 发生克隆排除或禁忌，形成自 身耐受。,Burnet的克隆选择学说 (1957年) （clonal selection theory）,B LYMPHOCYTE,B淋巴细胞表面的分子及其作用,细胞的表面标志, 膜表面免疫球蛋白（BCR/mIg）：成熟B细胞表达 mIgM、mIgD, 是B细胞特异性识别抗原 的膜分子 Ig/ Ig： 又称CD79a / CD79b, 为 B 细胞传导 活化信号,B细胞抗原受体复合物,B LYMPHOCYTE, CD40：在活化的B细胞表面表达较高，静息期的B细胞不表达或低表达。配体为活化的T细胞表达的CD40L，是重要的协同刺激分子 CD80/CD86：由活化的B细胞表达, 配体为T细胞表面的CD28，是重要的协同刺激分子 CD19/CD21/CD81: 又称B细胞共受体，是B细胞活化的辅助受体，能提高B细胞对抗原刺激的敏感性 其他：CR1（CD35）、CR2（CD21）、CD20、CD22、CD32、CD27、CD70、CD72,协同刺激分子及B细胞共受体,B LYMPHOCYTE,B LYMPHOCYTE,B淋巴细胞的亚群,B-1细胞亚群 不依赖骨髓细胞 分布于胸腔、腹腔和肠壁固有层中，具有自我增殖的能力。 针对TI抗原 产生IgM类低亲和力抗体、不发生抗体类别转换、无免疫记忆,B-2细胞亚群 参与体液免疫应答 抗原递呈 免疫调节,B1细胞与B2细胞的区别,根据CD5分子的表达情况，将B细胞分为B1和B2细胞,B LYMPHOCYTE,记忆性细胞,表达高亲和力的，寿命长，是参与g的再次应答细胞，与静止细胞有明显的差别。 Bm与r的不同点,特点 Bm r,抗原激活 易 不易 耐受 不易 易 寿命 较长 较短 分布 再循环 胸腺非依赖区 表型 IgMhi IgDlo伴IgG/IgA IgMlo IgDhi CD21lo CD44hi CD23- CD21hi CD44loCD23+,B淋巴细胞的功能,B淋巴细胞的功能 产生抗体：中和病毒、调理吞噬、激活补体清除抗原 呈递抗原：是一类专职的抗原呈递细胞，向 T 细胞呈递可溶性抗 原, 而且只有活化的 B 细胞才具有呈递作用 参与免疫调节：通过分泌细胞因子（ IL-2、IL-6