第六版免疫学课件 09 B淋巴细胞

1、1第九章第九章B淋巴细胞淋巴细胞2u B B淋巴细胞淋巴细胞(B lymphocyte)(B lymphocyte)简称简称B B细胞，是由细胞，是由哺乳动物骨髓或鸟类法氏囊中的淋巴样干细胞哺乳动物骨髓或鸟类法氏囊中的淋巴样干细胞分化成熟而来。分化成熟而来。u 成熟成熟B B淋巴细胞位于外周免疫器官淋巴滤泡淋巴细胞位于外周免疫器官淋巴滤泡区。区。u 正常外周血中正常外周血中B B细胞含量较少，约占淋巴细细胞含量较少，约占淋巴细胞总数的胞总数的2020。uB B细胞表面的多种膜分子具有重要功能。细胞表面的多种膜分子具有重要功能。 适应性免疫细胞：适应性免疫细胞：B B细胞细胞3负责体液免疫、负责

2、体液免疫、抗原递呈功能抗原递呈功能、(参与抗细胞外感染微生物、参与抗细胞外感染微生物、速发型变态反应、速发型变态反应、溶细胞型变态反应、溶细胞型变态反应、免疫复合物型变态反应免疫复合物型变态反应)4B B 细细 胞胞 形形 态态5主要内容主要内容B B细胞的分化发育细胞的分化发育B B淋巴细胞表面分子及其作用淋巴细胞表面分子及其作用B B淋巴细胞分类淋巴细胞分类B B淋巴细胞功能淋巴细胞功能6第一节第一节 B B细胞的分化发育细胞的分化发育u骨髓是骨髓是各类血细胞和免疫细胞发生的场所各类血细胞和免疫细胞发生的场所, , 也是也是B B淋巴细胞分化成熟的场所淋巴细胞分化成熟的场所; ;u骨髓基质

3、细胞表达的黏附分子及其分泌的骨髓基质细胞表达的黏附分子及其分泌的细胞因子为造血干细胞的发育分化提供重要细胞因子为造血干细胞的发育分化提供重要的微环境的微环境-？7B B细胞在骨髓中分化发育成熟主要事件：细胞在骨髓中分化发育成熟主要事件：功能性功能性BCRBCR表达表达自身免疫耐受自身免疫耐受8编码编码BCRBCR的基因以分割的、数量众多的基因片的基因以分割的、数量众多的基因片段的形式存在。段的形式存在。Heavy chain Heavy chain 重链重链-14-14# # 染色体染色体 长臂长臂Light chain Light chain 轻链轻链 -22 -22 # #染色体染色体 长

4、臂长臂 - 2 - 2 # #染色体染色体 短臂短臂（一）BCR基因结构及其重排1.BCR胚系基因结构胚系基因结构9nV V区基因和区基因和C C区编码基因区编码基因: : 和和轻链含有轻链含有V V、J J、C C三种片段，重链家族由三种片段，重链家族由V V、D D、J J和和C C四种不同的基四种不同的基因片段所组成因片段所组成. .VDJCVJC14#-22 #- 2 #10重链基因（重链基因（H）重链基因重链基因： 位于第位于第14号染色体，包括重链号染色体，包括重链V区基因和区基因和C区基因区基因 V区基因区基因:可变区基因（可变区基因（Variabel segment）简称）简称

5、VH （45） 多样性基因（多样性基因（Diversity segment ）简称）简称DH（23） 连接基因（连接基因（Joining segment ）简称）简称JH（6） C区基因区基因（Constant）简称简称CH（9）35，L VH1 L VHn DH1-n JH1 JH4 C C C 3 C 1 C1 C 2 C 4 CC2 11链链DNA结构结构Ig 链基因位于第链基因位于第2对染色体，对染色体，V 基因有基因有40个，有个，有5个个J基因，只有基因，只有1个个C基因。基因。12链链DNA 5, L V1 LV2 L V3 L Vn J1 C1 J2 C2 J3C33, Ig链

6、基因位于第链基因位于第22对染色体上，对染色体上， V大约大约是是60个（个（30个功能性基因），个功能性基因）， C至少有至少有6个个等位基因，每个功能的等位基因，每个功能的C基因之间有一个相基因之间有一个相关的关的J基因，组成基因，组成J- C对对。13H chain :14 chromosome light chain:2 chromosome light chain:22 chromosome142.BCR2.BCR基因重排及其机制基因重排及其机制Ig基因重排基因重排：基因片段的组基因片段的组合连接合连接15Ig基因重排基因重排胚系状态下的胚系状态下的Ig基因在基因组中以基因簇的形基因

7、在基因组中以基因簇的形式存在（有众多个式存在（有众多个V、D、J基因片段）基因片段）,B B细胞成熟过程中，细胞成熟过程中，IgIg基因片段经重排后方能基因片段经重排后方能表达为功能性的表达为功能性的IgIg故在形成一个功能性基因之前必须在基因库故在形成一个功能性基因之前必须在基因库中选择出单一基因片段，发生基因重排过程中选择出单一基因片段，发生基因重排过程 。16基因重排的方式：基因重排的方式：重排的方式：通过一组重组酶识别重排的方式：通过一组重组酶识别V V、D D、J J 基因片段两侧的保守序列基因片段两侧的保守序列重组信号序列重组信号序列（rearrangement signal se

8、quence,RSS)。切。切 断以及修复断以及修复DNA17n在成熟在成熟Ig基因的产生过程中，基因的产生过程中，Ig基因的重排基因的重排须遵守一定顺序，先须遵守一定顺序，先V-J 或或 DJ-VDJ连接，然连接，然后由后由V-J或或VDJ与与C区基因连接。区基因连接。nL链的链的V-J 和重链和重链VDJ的连接都是在的连接都是在DNA水平水平发生，均由重组酶介导。发生，均由重组酶介导。n重组酶：包括识别重组酶：包括识别RSS和七聚体及基因片段和七聚体及基因片段间的酶，它是有重组激活基因（间的酶，它是有重组激活基因（RAG）编码）编码。nRAG-1和和RAG-2只在不成熟的淋巴细胞中起只在不

9、成熟的淋巴细胞中起作用，因此，成熟淋巴细胞不再进行作用，因此，成熟淋巴细胞不再进行IgV区基区基因的重排。因的重排。18n只有经过重排的只有经过重排的B B细胞才成为成熟型细胞才成为成熟型B B细胞。细胞。n每个成熟的每个成熟的B B细胞只含有细胞只含有一种一种功能性功能性V VH H和和V VL L(或或)，n其细胞膜表面表达膜型其细胞膜表面表达膜型IgIg，只能与，只能与一种抗原一种抗原表位表位相互作用。相互作用。19重组酶重组酶（recombination enzymes）DNADNA外切酶外切酶( (（DNA exonuclease)DNA exonuclease)DNADNA合成酶（

10、合成酶（DNA synthetaseDNA synthetase）重组激活酶重组激活酶（recombination activating gene (enzymes) (RAG)）末端脱氧核苷酸转移酶末端脱氧核苷酸转移酶(terminal deoxynucleotidyl transferase,TdT)基因重排所需的酶基因重排所需的酶20重组信号序列（重组信号序列（RSS）2.2.5 5-ACAAAAACC-ACAAAAACC-2323- -CACAGTGCACAGTG-3-3七聚体七聚体九聚体九聚体1212九聚体九聚体七聚体七聚体232312-2312-23规则（规则（rulerule）1

11、. 1. 5 5-CACAGTGCACAGTG-12-12-ACAAAAACCACAAAAACC-3-32112-23规则： 在重组酶识别和作用下，带有在重组酶识别和作用下，带有12 bP-RSS的基因片段只能和带有的基因片段只能和带有23-bP-RSS的基因的基因片段相结合，这种现象称为片段相结合，这种现象称为12-23规则，它规则，它保证基因片段之间的正确重组和连接。保证基因片段之间的正确重组和连接。22 7 核苷酸CACAGTGACAAAAACC12V23VCACAGTGGGTTTTTGT23V1212 23 J 12J 23 J D IgIg基因的重信号序列基因的重信号序列IGKIGL

12、IGH 9 核苷酸 9 核苷酸 7 核苷酸23CCAAAAACAGGTTTTTGTD4 D3D23J1 C ACTGTG CTGACAC D1 D2 J2 J3 C 5 3剪切剪切12bp 23bp环出环出“12-23”规则规则24V LL VV L9Nt 9Nt12Nt 23Nt7Nt 7NtV J La) RAG1/RAG2识别的二级识别的二级 结构结构 不同的不同的V V片段与片段与J-CJ-C的重组的重组 （HH链链 V V与与DD、DD与与J-CJ-C） 导致导致IgIg多样性多样性25重组激活酶重组激活酶RAG1,2RAG1,226 末端脱氧核苷酸转移酶末端脱氧核苷酸转移酶（ter

13、minal deoxynucleotidyl transferase,TdT）TdTDt/A/C/GTPDt/A/C/GTPAGCTAGCTAG连接酶连接酶随机核苷酸加减随机核苷酸加减CTAGAGCTAG27VDJCVDJCV DJCAAAAAAPre-mRNAmRNABCR 的基因重排及其机制的基因重排及其机制（heavy chain)28n一个一个B细胞克隆只表达一种细胞克隆只表达一种BCR，只分泌一，只分泌一种抗体。种抗体。n等位排斥等位排斥：B细胞中一条染色体上的重链或细胞中一条染色体上的重链或轻链基因重排成功后，抑制另一条同源染轻链基因重排成功后，抑制另一条同源染色体上重链或轻链基因

14、的重排。色体上重链或轻链基因的重排。n同种型排斥同种型排斥：k轻链基因重排成功后抑制轻链基因重排成功后抑制轻链基因的重排轻链基因的重排2.2.等位排斥和同型排斥等位排斥和同型排斥29n一一 组合造成的多样性组合造成的多样性n二二 连接造成的多样性连接造成的多样性n三三 受体编辑受体编辑n四四 体细胞高频突变造成的多样性体细胞高频突变造成的多样性（二）抗原识别受体多样性产生机制30组合包括：组合包括：众多众多V V基因片段的组合基因片段的组合由于胚系基因有众多的由于胚系基因有众多的V V、D D、J J基因片段，而基因片段，而重组只能有一个片段参与组合，就可以组合成重组只能有一个片段参与组合，就

15、可以组合成各种功能性各种功能性V V基因。如：人的基因。如：人的VHVH基因可以有基因可以有40X25X6=600040X25X6=6000种，种，VV基因有基因有40X5=20040X5=200种，种，VV基因有基因有30X4=12030X4=120种种轻链和重链的轻链和重链的V V组合：组合：可以有可以有320X6000=1.9X10320X6000=1.9X106 6种种31IgIg基因片段之间的连接往往有插入、替换或缺基因片段之间的连接往往有插入、替换或缺失核苷酸的情况发生，从而产生新的序列，称为失核苷酸的情况发生，从而产生新的序列，称为连接多样性。连接多样性。密码子错位密码子错位：待

16、连接：待连接DNADNA断段替换或缺失断段替换或缺失3N3N个个核苷酸。核苷酸。框架移位框架移位：替换或缺失非：替换或缺失非3n3n个核苷酸。个核苷酸。N序列插入序列插入：TDTTDT酶加入酶加入N N核苷酸核苷酸n N N核苷酸只插入在核苷酸只插入在VHVH的的V-D-JV-D-J基因片段基因片段连接造成的多样性连接造成的多样性32n一些完成基因重排并成功表达一些完成基因重排并成功表达BCR的的B细胞细胞识别自身抗原识别自身抗原后未被克隆清除，而是发生后未被克隆清除，而是发生RAG基因重新活化，导致轻链基因重新活化，导致轻链VJ再次重排再次重排，合成新的轻链，代替自身反应性轻链，合成新的轻链

17、，代替自身反应性轻链，从而使从而使BCR获得获得新的特异性新的特异性。受体编辑受体编辑receptor editing33成熟成熟B B细胞重排过的基因可发生高频突变，只发生在细胞重排过的基因可发生高频突变，只发生在抗原刺激后和在外周淋巴器官的生发中心。抗原刺激后和在外周淋巴器官的生发中心。主要方式是主要方式是点突变点突变，突变后的，突变后的CDRCDR中的某些分子和抗中的某些分子和抗原结合的亲和力比原来的分子要强，因此，在抗原免原结合的亲和力比原来的分子要强，因此，在抗原免疫后会产生疫后会产生抗体的亲和力成熟的现象抗体的亲和力成熟的现象。也就是在免疫。也就是在免疫应答中，再次免疫比初次免疫产

18、生的抗体亲和力高，应答中，再次免疫比初次免疫产生的抗体亲和力高，这是在生发中心抗原对高频突变的这是在生发中心抗原对高频突变的B B细胞选择的结果。细胞选择的结果。体细胞高频突变造成的多样性体细胞高频突变造成的多样性(Somatic Hypermutation)- 发生在发生在 B 細胞活化增生細胞活化增生 = 基因突基因突变变(V domain) - 增加增加 Ab 对对 Ag 亲和力亲和力 = Affinity maturation34抗体多样性产生的机制抗体多样性产生的机制IgHIgIg V(D)JV(D)J基因片段的组合基因片段的组合V VD DJ JV X D X JV X D X J

19、40256600040052003004120轻链和重链的组合轻链和重链的组合320X6000=1.9X10320X6000=1.9X106 6 不准确的连接不准确的连接多样性增加多样性增加100100倍倍 N N核苷酸插入核苷酸插入多样性增加多样性增加300300倍倍 多样性预期多样性预期10101111 体细胞突变体细胞突变 IgHIgH基因突变率是其它基因的百万基因突变率是其它基因的百万倍以上，显著增加了抗体分子的多样性倍以上，显著增加了抗体分子的多样性及其与抗体的亲和力及其与抗体的亲和力35Ig多样性的意义：多样性的意义：1.1.生物体的基因库中仅储存少量的信息，即可生物体的基因库中仅

20、储存少量的信息，即可对付自然界千变万化的抗原刺激。对付自然界千变万化的抗原刺激。2.2.了解了解IgIg多样性的产生机制，利用分子生物学多样性的产生机制，利用分子生物学技术，用少量的基因片段组合成千变万化的特技术，用少量的基因片段组合成千变万化的特异性抗体的可变区。异性抗体的可变区。36（三）B细胞在免疫器官的分化发育B B细胞分化发育细胞分化发育 B细胞在细胞在骨髓（腔上囊）骨髓（腔上囊）内分化发育内分化发育 祖祖B细胞、前细胞、前B细胞、不成熟细胞、不成熟B细胞、细胞、 成熟成熟B细胞细胞37抗原非依赖阶段：在胚肝或骨髓抗原非依赖阶段：在胚肝或骨髓38Ag抗原依赖阶段：外周淋巴器官抗原依赖

21、阶段：外周淋巴器官39Ig类别转换（类别转换（class switch）：抗原激活抗原激活B细胞后，膜上及分泌的细胞后，膜上及分泌的Ig类类别会由别会由IgM转成转成IgG、A、E其它类别，其它类别，但但V区不变；区不变；影响因素：影响因素：抗原性质：可溶性蛋白：抗原性质：可溶性蛋白：IgG 多糖类抗原：多糖类抗原：IgM 蠕虫：蠕虫：IgE类别转换类别转换4041n未成熟未成熟B B细胞表面表达完整的细胞表面表达完整的mIgMmIgM，此时如，此时如果与自身抗原结合：果与自身抗原结合： 可以导致细胞凋亡，形成可以导致细胞凋亡，形成克隆清除克隆清除。 通过通过受体编辑受体编辑改变改变BCRBC

22、R的特异性。的特异性。 引起引起mIgMmIgM表达下调，这类细胞虽然可以表达下调，这类细胞虽然可以 进入外周免疫器官，但是对抗原刺激不产进入外周免疫器官，但是对抗原刺激不产生应答，称为生应答，称为失能失能。（四）B细胞中枢免疫耐受的形成42第二节第二节 B细胞的表面分子及其作用细胞的表面分子及其作用小鼠和人外周血小鼠和人外周血B B细胞的表面标志细胞的表面标志43 CR1ICAM-1LFA-1FcRB B淋巴细胞淋巴细胞441. B细胞抗原受体（细胞抗原受体（BCR） 即膜表面免疫球蛋白即膜表面免疫球蛋白（mIg），）， 是是B细胞特异性识别和结细胞特异性识别和结合抗原决定簇的结构。合抗原决

23、定簇的结构。 （1）mIgM （2）mIgD （3）mIgG、mIgA和和 mIgE （一）（一）B细胞抗原受体复合物细胞抗原受体复合物BCR模式图模式图45 2. CD79：分为两个亚型分为两个亚型（CD79a和和CD79 b），），也分别称作也分别称作Ig和和Ig分分子。子。CD79与与BCR组成组成复合体，传导复合体，传导BCR结合结合抗原后产生的活化信号。抗原后产生的活化信号。 （ITAM基序基序）46BCR复合体复合体47 BCR Ig/Ig 48（二）（二）B细胞共受体细胞共受体CD19/CD21/CD81/CD22549The B cell co-receptorCD21(C3d

24、 receptor)CD19CD81(TAPA-1)Iga aIgb bThe B cell co-receptorCD22550CD225511. CD40分子分子 TNF受体家族成员受体家族成员 (1) 分布：分布：B细胞、巨噬细胞和树突状细胞等。细胞、巨噬细胞和树突状细胞等。 (2) 生物学功能生物学功能 同同CD40L（活化（活化T细胞）结合细胞）结合 促促B细胞对细胞对TD- Ag应答；应答； 诱导诱导Ig同种型的类别转换；同种型的类别转换； 同同BCR交叉连接，再通过与交叉连接，再通过与T细胞直接接触维持细胞直接接触维持生发中心生发中心B细胞的存活。细胞的存活。（三）共刺激分子（三

25、）共刺激分子52YYYBTh1. TCR1. TCR2. CD42. CD43.CD40 L3.CD40 LThCD40CD40MHCMHCII53 配体是配体是T细胞表面的细胞表面的CD28分子分子 活化活化T细胞表面的细胞表面的CD152(CTLA-4)。 与与CD28结合产生协同刺激信号，使结合产生协同刺激信号，使T 细胞活化。细胞活化。543.3.黏附分子黏附分子: : 细胞与细胞的接触：细胞与细胞的接触：ThTh细胞对细胞对B B细胞的细胞的辅助，活化辅助，活化B B细胞向细胞向T T细胞提呈抗原细胞提呈抗原 ICAM-1(CD154) ICAM-1(CD154)、 LFA-1 (C

26、D11a/CD18) LFA-1 (CD11a/CD18)等等55nCD20 表达在除浆细胞以外的各发育阶段的B细胞，可调节钙离子跨膜流动，从而调控B细胞的增殖分化。 CD20是是B细胞特异性标志细胞特异性标志，是治疗性单抗识别的靶分子。CD20单克隆单克隆抗体抗体-非霍奇金淋巴瘤。非霍奇金淋巴瘤。（四）其他表面分子（四）其他表面分子56nCD22 特异性表达于特异性表达于B细胞，其细胞，其胞内段含有胞内段含有ITIM，是，是B细胞细胞的抑制性受体，负向调控的抑制性受体，负向调控B细胞共受体。细胞共受体。CD32 有有a和和b两种亚型，其中两种亚型，其中B亚型即亚型即FcRIIB ，负向调，负

27、向调控控B细胞的活化及抗体的分细胞的活化及抗体的分泌。泌。57Fc受体受体 (1) 组成：主要为组成：主要为FcR-B1分子，含一个分子，含一个ITIM （immuno-receptor tyrosine-based inhibitory motifs）免疫受体酪氨酸抑制基序基序免疫受体酪氨酸抑制基序基序。 (2) 功能：功能：FcR-B1 +IgG抗体（可溶性的）结合，抗体（可溶性的）结合， 抑制初始抑制初始B细胞对抗原应答的活化。细胞对抗原应答的活化。 5859第三节第三节 B细胞的分类细胞的分类1. 按按mIg分类分类（1）表达）表达mIgM： 只表达只表达mIgM的，为的，为B1细胞。细胞。（2）表达）表达mIgM和和mIgD： 同时表达同时表达mIgM和和mIgD的，为的，为B2细胞。细胞。602. 按按CD5分子分类分子分类 CD5分子是骨髓外发育