B细胞激活及效应功能（课堂PPT）

1、1 B细胞激活及效应功能细胞激活及效应功能武汉大学基础医学院免疫系武汉大学基础医学院免疫系 熊熊 洁洁2B淋巴细胞来源于哺乳动物胎肝和成年骨髓中的淋淋巴细胞来源于哺乳动物胎肝和成年骨髓中的淋巴样干细胞，在骨髓造血微环境参与下，发育成巴样干细胞，在骨髓造血微环境参与下，发育成熟后定居于外周淋巴器官和组织中的淋巴细胞，熟后定居于外周淋巴器官和组织中的淋巴细胞，又称骨髓依赖性淋巴细胞，简称又称骨髓依赖性淋巴细胞，简称B细胞。在外周血细胞。在外周血中，中，B细胞约占淋巴细胞总数的细胞约占淋巴细胞总数的10%15%。3B细胞的成熟细胞的成熟4胎儿期胎儿期B细胞可由胎肝和骨髓产生。出生后细胞可由胎肝和骨髓

2、产生。出生后B细胞细胞在骨髓内产生并成熟，具体过程分为骨髓内和骨髓在骨髓内产生并成熟，具体过程分为骨髓内和骨髓外两个阶段。外两个阶段。骨髓内阶段由于不接触外来抗原，其主要过程为骨髓内阶段由于不接触外来抗原，其主要过程为Ig基因重排、膜基因重排、膜Ig的表达和具有自身反应性受体的的表达和具有自身反应性受体的B细胞的清除。细胞的清除。骨髓外阶段是骨髓外阶段是B细胞在外周淋巴组织中接触抗原，细胞在外周淋巴组织中接触抗原，进一步增殖、分化成为记忆细胞和产生抗体的浆细进一步增殖、分化成为记忆细胞和产生抗体的浆细胞。此过程伴有胞。此过程伴有V区核苷酸高频突变和区核苷酸高频突变和Ig转类。转类。5骨髓内成熟

3、阶段骨髓内成熟阶段骨髓微环境和骨髓微环境和B细胞成熟细胞成熟B细胞起源于骨髓多能干细胞，然后分化为定向细胞起源于骨髓多能干细胞，然后分化为定向B细胞，进一步分化为成熟的细胞，进一步分化为成熟的B细胞。细胞。B细胞发育的早期需要骨髓基质细胞提供的微环细胞发育的早期需要骨髓基质细胞提供的微环境。骨髓基质细胞通过与祖境。骨髓基质细胞通过与祖B细胞和前细胞和前B细胞直细胞直接接触或产生各种细胞因子支持接接触或产生各种细胞因子支持B细胞的发育。细胞的发育。6 干细胞干细胞 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重链重链 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 轻链轻链 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 链链 IgM IgM/IgD 各个阶段的变化为各个阶段的变化为Ig基因的重排和膜表面标志的变化基因的重排和膜表面标志的变化B细胞成熟的分期细胞成熟的分期7未成熟自身反应性未成熟自身反应性B细胞的阴性选择细胞的阴性选择阴性选择发生在未成熟阴性选择发生在未成熟B细胞阶段细胞阶段如果未成熟如果未成熟B细胞表达的细胞表达的IgM能与基质细胞上的多价能与基质细胞上的多价自身抗原结合，抗原引起膜自身抗原结合，抗原引起膜IgM交联将导致细胞凋交联将导致细胞凋亡；如果

5、与单价的可溶性自身抗原结合，则引起自亡；如果与单价的可溶性自身抗原结合，则引起自身反应性身反应性B细胞无能。细胞无能。通过阴性选择通过阴性选择B细胞继续发育成熟，表面同时表达细胞继续发育成熟，表面同时表达IgM和和IgD，成为成熟的，成为成熟的B细胞，从骨髓进入外周免细胞，从骨髓进入外周免疫器官。疫器官。8IgG基因重排（基因重排（rearragement）IgG基因结构特点基因结构特点 染色体定位染色体定位 V D J C H链链 14 50 32 6 9链链 2 60 0 5 1 链链 22 30 0 7 4 9IgG基因重排（基因重排（rearragement）所有细胞中都含有所有细胞中

6、都含有Ig胚系基因（胚系基因（germline genes），），都是无功能，不表达的。只有都是无功能，不表达的。只有B细胞成熟过程中，细胞成熟过程中，经过一定顺序正确重排或重组，才能表达产生具有经过一定顺序正确重排或重组，才能表达产生具有功能性的功能性的Ig分子分子 。重链基因重排重链基因重排轻链基因重排轻链基因重排等位排斥和同种型排斥等位排斥和同种型排斥 10重链基因重排重链基因重排重链基因最先开始重排重链基因最先开始重排Ig重链基因由重链基因由V、D、J和和C四种基因片段组成。四种基因片段组成。 首先首先D基因片段和基因片段和J基因片段结合，切除两者间的间基因片段结合，切除两者间的间隔序

7、列，形成隔序列，形成DJ片段，然后片段，然后V基因片段与重排过的基因片段与重排过的DJ片段结合，形成的片段结合，形成的VDJ片段即片段即V基因，编码重链基因，编码重链可变区。可变区。 V、D、J三种片段的重排都是随机的。三种片段的重排都是随机的。最后与最后与C区基因结合，形成重链编码的基因并转录区基因结合，形成重链编码的基因并转录剪接，最终翻译成为剪接，最终翻译成为IgM或或IgD分子分子11轻链基因重排轻链基因重排通常通常链基因先重排，接着是链基因先重排，接着是链。链。轻链不含有轻链不含有D基因片段，基因片段，V基因片段直接与基因片段直接与J片段片段结合，形成结合，形成V基因，然后与基因，然

8、后与C区基因重组，形成区基因重组，形成轻链编码的基因，经转录翻译成为轻链。轻链编码的基因，经转录翻译成为轻链。12等位排斥（等位排斥（allelic exclusion）Ig基因重排时，两条同源染色体上的两个等位基因基因重排时，两条同源染色体上的两个等位基因只有一个能够表达。只有一个能够表达。意义：一个意义：一个B细胞只能表达一种轻链和一种重链。细胞只能表达一种轻链和一种重链。同种型排斥（同种型排斥（isotypic exclusion）一个一个B细胞中，细胞中，链基因和链基因和链两种基因中只有其中链两种基因中只有其中一种能够表达。一种能够表达。意义：一个意义：一个B细胞只表达细胞只表达或或两

9、种轻链的一种。两种轻链的一种。13骨髓外成熟阶段骨髓外成熟阶段成熟成熟B细胞离开骨髓，通过血液进入外周淋巴组细胞离开骨髓，通过血液进入外周淋巴组织中循环。遇到抗原产生免疫应答，最终分化为织中循环。遇到抗原产生免疫应答，最终分化为浆细胞和记忆细胞。浆细胞和记忆细胞。B细胞接触抗原后，在生发中心继续成熟，主要细胞接触抗原后，在生发中心继续成熟，主要经历体细胞高频突变和转类两个变化。经历体细胞高频突变和转类两个变化。14体细胞高频突变（体细胞高频突变（somatic hypermutation）发生在初次免疫应答的后期和再次免疫应答。发生在初次免疫应答的后期和再次免疫应答。在在T、B细胞交界处活化的

10、细胞交界处活化的B细胞进入生发中心，继细胞进入生发中心，继续增殖，其轻链和重链续增殖，其轻链和重链V基因发生随机点突变，由基因发生随机点突变，由于其突变频率比正常细胞中其他基因突变频率高于其突变频率比正常细胞中其他基因突变频率高106倍，故称体细胞高频突变。倍，故称体细胞高频突变。15转类转类(class switching)血清和其他体液中可检测到五类免疫球蛋白，但血清和其他体液中可检测到五类免疫球蛋白，但是是B细胞受到抗原刺激后最先产生的总是细胞受到抗原刺激后最先产生的总是IgM，然后才转成产生其他类别的然后才转成产生其他类别的Ig，这种现象称为，这种现象称为Ig的转类。的转类。其机制是转

11、换重组（其机制是转换重组（switch recombination），即），即重组的重组的VDJ基因片段与下游的另一基因片段与下游的另一C基因重组。基因重组。转类受到转类受到Th细胞及其分泌的细胞因子的调节。细胞及其分泌的细胞因子的调节。16B细胞免疫应答细胞免疫应答（B cell mediated immune response）17B细胞亚群及功能细胞亚群及功能根据其表面标志，个体发育的不同根据其表面标志，个体发育的不同B1细胞，出现在胚胎发育的早期，随后被细胞，出现在胚胎发育的早期，随后被B2细细胞取代而减少。主要分布于胸腔，腹腔和肠壁固胞取代而减少。主要分布于胸腔，腹腔和肠壁固有层，能

12、识别多糖类抗原，具有自我更新能力。有层，能识别多糖类抗原，具有自我更新能力。B2细胞，通常所说的细胞，通常所说的B细胞，介导体液免疫应答细胞，介导体液免疫应答的主要细胞的主要细胞18B1细胞主要识别细胞主要识别TI抗原，产生的抗体主要以抗原，产生的抗体主要以IgM为主，而为主，而B2细胞主要识别细胞主要识别TD抗原。抗原。TI抗原抗原-直接刺激直接刺激B细胞产生抗体无需细胞产生抗体无需T细胞辅细胞辅助的抗原性物质，主要包括细菌脂多糖，荚膜多助的抗原性物质，主要包括细菌脂多糖，荚膜多糖等。糖等。TD抗原抗原-需要抗原提呈细胞的参与及需要抗原提呈细胞的参与及T细胞的细胞的辅助，才能刺激刺激辅助，才

13、能刺激刺激B细胞产生抗体的抗原性物细胞产生抗体的抗原性物质，天然抗体大多为质，天然抗体大多为TD抗原。抗原。抗原识别阶段抗原识别阶段19对对TI抗原的识别抗原的识别TI抗原的结构特点是具有多个重复出现的抗原决抗原的结构特点是具有多个重复出现的抗原决定基并呈线性排列，与定基并呈线性排列，与BCR结合后使之出现交联结合后使之出现交联而活化而活化应答特点：应答特点： 只能引起体液免疫只能引起体液免疫 只能刺激机体产生只能刺激机体产生IgM类抗体类抗体 无免疫记忆无免疫记忆20对对TD抗原的识别抗原的识别TD抗原的结构复杂，表位繁多且分布无规律抗原的结构复杂，表位繁多且分布无规律B细胞的细胞的BCR能

14、直接识别游离的天然抗原，但针能直接识别游离的天然抗原，但针对其产生免疫应答需要对其产生免疫应答需要T细胞的辅助细胞的辅助应答特点：应答特点： 既能引起体液免疫，也能引起细胞免疫既能引起体液免疫，也能引起细胞免疫 刺激机体产生的抗体以刺激机体产生的抗体以IgG为主为主 产生免疫记忆产生免疫记忆2122活化、增殖和分化阶段活化、增殖和分化阶段活化（活化（activation）B细胞活化也需要双信号刺激细胞活化也需要双信号刺激第一信号第一信号(抗原特异性信号抗原特异性信号)：BCR与抗原决定簇结与抗原决定簇结合引起合引起BCR交联，通过交联，通过Ig /Ig 将将信号传至细胞内。信号传至细胞内。第二

15、信号第二信号(协同刺激信号协同刺激信号) ：Th2细胞通过细胞通过CD40L-CD40相互作用和分泌细胞因子提供相互作用和分泌细胞因子提供B细胞活化的第细胞活化的第二信号。二信号。23B细胞的活化细胞的活化24增殖（增殖（proliferation）B细胞接受足够强度的双信号后，体积增大，胞细胞接受足够强度的双信号后，体积增大，胞内钙离子浓度增高，蛋白磷酸化，分泌多种细胞内钙离子浓度增高，蛋白磷酸化，分泌多种细胞因子，促进因子，促进B细胞增殖，并分化成为能产生抗体细胞增殖，并分化成为能产生抗体的浆细胞。的浆细胞。25分化（分化（differentation）26效应阶段效应阶段抗体存在于体液中

16、。黏膜下和腺体内浆细胞产生抗体存在于体液中。黏膜下和腺体内浆细胞产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。抗体的效应功能是在与抗原结合后激发的，不同抗体的效应功能是在与抗原结合后激发的，不同结构，不同部位和不同类型的抗体具有不同的效结构，不同部位和不同类型的抗体具有不同的效应机制。应机制。 27对胞外菌的作用对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虫作用抗蠕虫作用免疫损伤免疫损伤28B1细胞主要是对多糖、脂多糖等抗原产生应答，细胞主要是对多糖、脂多糖等抗原产生应答，且不需要且不需要Th细胞的辅助，所以这些抗原称为细胞的辅助，所以这些

17、抗原称为TI抗抗原。原。B1细胞主要产生低亲和性的细胞主要产生低亲和性的IgM抗体。抗体。根据抗原来源及化学本质的差异，根据抗原来源及化学本质的差异， TI抗原分为抗原分为TI-1和和TI-2抗原两种，通过不同的机制激活抗原两种，通过不同的机制激活B1细胞。细胞。在抵抗某些胞外病原体感染中发挥重要作用。在抵抗某些胞外病原体感染中发挥重要作用。B1B1细胞对细胞对TITI抗原应答的特点抗原应答的特点29TI-1Ag应答的特点应答的特点TI-1Ag主要是细菌胞壁成分，如脂多糖主要是细菌胞壁成分，如脂多糖LPS。具有丝裂原成分，高浓度时能与大多数具有丝裂原成分，高浓度时能与大多数B细胞表细胞表面的相

18、应受体结合，非特异性的激活面的相应受体结合，非特异性的激活B细胞（多细胞（多克隆激活）。克隆激活）。低浓度只能激活具有特异性低浓度只能激活具有特异性BCR的的B细胞增殖分细胞增殖分化产生特异性抗体。其中，化产生特异性抗体。其中，TI-1Ag结合结合BCR产生产生第一信号；丝裂原与第一信号；丝裂原与B细胞丝裂原受体结合产生细胞丝裂原受体结合产生第二信号。第二信号。3031TI-2Ag应答的特点：应答的特点：TI-2Ag主要是大分子的多糖抗原和聚合的蛋白质，主要是大分子的多糖抗原和聚合的蛋白质，如细菌细胞壁的荚膜多糖、鞭毛蛋白和脊髓灰质炎如细菌细胞壁的荚膜多糖、鞭毛蛋白和脊髓灰质炎病毒等。病毒等。具有许多重复性抗原决定簇，不含有丝裂原成分。具有许多重复性抗原决定簇，不含有丝裂原成分。单信号激活单信号激活B细胞，但交联过度细胞，但交联过度 或过低则无应答。或过低则无应答。32体液免疫应答规律体液免疫应答规律33初次应答（初次应答（primary response） 潜伏期长（潜伏期长（1-2周），抗体效价低，维持时间短，周），抗体效价低，维持时间短，主要为低亲和力的主要为低亲和力的IgM。参与细胞主要为未致敏的参与细胞主要为未致敏的B细胞和细胞和Th2细胞。细胞