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1 第十一章特异免疫应答细胞 :B 淋巴细胞 B 淋巴细胞 (B lymphocyte) 简称 B 细胞, 是免疫系统中的抗体产生细胞 静息 B 淋巴细胞藉血循环进入淋巴结与脾脏, 在这些周围免疫器官中聚集于淋巴滤泡的冠状带 (mantle zone) 在抗原刺激和 Th 细胞辅助下,B 细胞被激活, 增殖形成生发中心, 进一步分化为分泌抗体的浆细胞或长寿的记忆 B 细胞 B 细胞产生特异的免疫球蛋白, 能特异性地与抗原结合 第一节 B 淋巴细胞表面的分子及其作用 B 细胞表面有众多的膜分子, 其中某些为 B 细胞所特有, 某些为 B 细胞与其他细胞所共有 它们在 B 细胞识别抗原与随后的激活 增殖 产生抗体及加工提呈抗原给 T 细胞中发挥作用 一 B 细胞抗原受体复合物 B 细胞表面最主要的分子是 B 细胞抗原受体 (B cell receptor, BCR) 复合物 BCR 复合物由识别和结合抗原的胞膜免疫球蛋白 (mig) 和传递抗原刺激信号的 Igα(CD79a)/Igβ(CD79b) 异源二聚体组成 ( 图 11-1) 最早的模式是 1 个 mig 分子与 2 个 Igα/Igβ 异源二聚体组成一个 BCR 复合物 1 mig mig 为单体, 以四肽链结构存在, 包含通过二硫键共价相连的二条重链 (IgH) 和二条轻链 (IgL) mig 的作用是结合特异性抗原, 抗原结合位点位于 V H 和 V L 的高变区内 migh 的胞内部分均很短, 如 μ 链仅有 3 个氨基酸 (KVK), 这一结构特点决定 mig 不能传递抗原刺激产生的信号, 而需要其他辅助分子的参与 mig 的表达开始于骨髓中的不成熟 B 细胞 (immature B cell) 阶段, 此时 B 细胞中的 Ig 重链和轻链的重排已经完成, 表达的 mig 为 migm B 细胞成熟离开骨髓, 其 mig 主要为 migm 和 migd 在抗原刺激下,B 细胞激活 增殖和终末分化, 浆细胞胞膜不表达 Ig 2 Igα/Igβ Igα 和 Igβ 均是 Ig 基因超家族的成员, 有胞外区 穿膜区和相对较长的胞质区 Igα 和 Igβ 在胞外区的近胞膜处藉二硫键相连, 构成二聚体 Igα/Igβ 和 mig 的穿膜区均有极性氨基酸, 藉静电吸引而组成 BCR 复合物 Igα/Igβ 的功能主要有两个 : 一是 Igα 和 Igβ 的胞内区有 ITAM 基序, 作为信号传导分子传导抗原与 BCR 结合所产生的信号 ; 另一个是参与 Ig 从胞内向胞膜的转运,BCR 复合物的功能详见第十六章 图 11-1 BCR 复合物开始表达于不成熟 B 细胞 在 pre-b 细胞阶段,Ig 的 μ 链基因已完成重排, 尽管 Ig 轻链基因重排尚未完成, 但由其它基因编码了替代性轻链 μ 链 替代性轻链与 Igα/Igβ 一起组成 pre-b 细胞受体 (pre-b receptor), 表达于 pre-b 细胞表面 这于 B 细胞在骨髓中的发育至关重要 有证据表明,pre-B 细胞受体与骨髓中一些至今还不清楚的配体结合, 产生 pre-b 细胞进一步分化必不可少的信号 二 辅助受体

2 1 CD19/ CD21/ CD81/ CD225 B 细胞表面的 CD19 与 CD21 CD81 及 CD225(Leu-13) 以非共价相联, 形成一个 B 细胞特异的多分子活化辅助受体, 其作用是增强 B 细胞对抗原刺激的敏感性 ( 详见第十六章 ) CD21 即 CR2, 亦为 C3d 受体 CR2 与补体配体结合按其亲和性的高低程度依次为 C3dg C3d ic3b CD21 也是 B 细胞上的 EB 病毒受体 2 CD72 新近发现 CD72 也是一种 B 细胞辅助受体 它是 C 型凝集素超家族成员, 是 45kDa 的 II 型跨膜蛋白质 CD72 组成性地表达于除浆细胞外的所有各分化阶段 B 细胞, 即从 pro-b 细胞到 Ig 分泌 B 细胞 CD72 的胞内质区有 2 个 ITIM 基序, 因此在一定条件下 ( 如交联 ), 可抑制第一信号的刺激 CD72 的配体是 CD100, 表达于包括 B 细胞和 T 细胞的大部分造血细胞 CD100 与 CD72 相互作用, 能消除经由 CD72 的抑制作用, 起增强第一信号的作用, 故 CD72 对 B 细胞激活的调节是双向的 三 协同刺激分子 抗原与 B 细胞的 BCR 结合, 所产生的信号经由 CD79α/CD79β 传导至细胞内 此即为激活 B 细胞的第一信号 但仅有第一信号是不够的, 还需要第二信号, 即 Th 细胞给予的协同刺激信号 这个信号主要由 Th 细胞和 B 细胞表面的协同刺激分子间的相互作用产生 另外, 活化的 B 细胞是专职的抗原提呈细胞, 它提呈抗原给 T 细胞, 激活 T 细胞 这也需要协同刺激分子间的相互作用 1 CD40 CD40 组成性地表达于成熟 B 细胞, 属肿瘤坏死因子受体家族 (TNFRSF) CD40 的配体 (CD40L,CD154), 表达于活化 T 细胞 CD40 与 CD40L 的结合在 B 细胞分化成熟中起十分重要的作用 ( 详见第十六章 ) 2 CD27 也为 TNFRSF 成员 B 细胞受抗原刺激后表达 CD27, 与组成性表达于 T 细胞表面的 CD70 相互作用 CD154 + CD70 + T 细胞经由 CD70-CD27 途径在 B 细胞分化成浆细胞中起作用 3 CD70 B 细胞活化后也表达 CD70,T 细胞中的 CD45RA + CD4 + 亚群也表达 CD27 活化的 B 细胞可能经由 CD70-CD27 诱导 CD45RA + CD4 + T 细胞分化成调节性 (regulatory)t 细胞, 以抑制抗体产生 这是 B 细胞活化中的自我调节机制之一 4 CD80 和 CD86 活化 B 细胞是抗原提呈细胞 (APC) T 细胞对抗原的识别只得到第一信号 T 细胞是否能激活, 还取决于 APC 能否向 T 细胞提供协同刺激信号 ( 第二信号 ) 若有协同刺激信号,T 细胞被激活 ; 若无,T 细胞会成为无应答性, 或发生凋亡 CD80 和 CD86 在静息 B 细胞不表达或低表达, 在活化 B 细胞表达增强 5 其他黏附分子 Th 细胞对 B 细胞的辅助以及活化 B 细胞向 T 细胞提呈抗原, 均需要细胞 - 细胞的接触, 黏附分子在此过程中起很大的作用 表达于 B 细胞的黏附分子有 ICAM-1(CD54) LFA-1(CD11a/CD18) 等等 四 丝裂原的膜结合分子 B 细胞表面表达多种能结合丝裂原的膜分子, 如 LPS 受体 LPS 与它结合, 可直接诱导静息 B 细胞活化 增殖与分化 五 其它表面分子

3 1.CD20 表达于除浆细胞外的发育分化各阶段的 B 细胞 CD20 分子可能通过调节跨膜钙离子流动直接对 B 细胞起作用, 在 B 细胞增殖和分化中起重要的调节作用 2.CD22 CD22 特异表达于 B 细胞 B 细胞活化过程中, 其表面 CD22 分子的表达增加 随着 B 细胞成熟,CD22 分子表达增加, 但浆细胞不表达 CD22 CD22 为单链结构, 有 α 与 β 两种异型 CD22 与唾液酸聚糖分子 ( 如 CD45RO CD75) 结合, 介导 B 细胞 - 单核细胞 B-T 及 B-B 细胞之间的作用 3.CD32 即 FcγRIIb( 参见第十七章 ) 第二节 B 细胞的亚群 周围淋巴器官中的 B 细胞具有异质性 依照 CD5 的表达与否, 可把 B 细胞分成 B-1 细胞和 B-2 细胞两个亚群 B-1 细胞表面表达 CD5, 由于发育在先, 故称为 B-1 细胞 它主要存在于腹膜腔 胸膜腔和肠道固有层 B-2 细胞即为通常所指的 B 细胞, 即本书中主要描述的 B 细胞 脾脏中的 B-2 细胞又能分成 MZ (marginal zone, 边缘区 ) 和 FO(follicular, 滤泡 ) 两个亚群 MZ B 细胞与边缘窦相关的巨噬细胞并存, 为抗血源性颗粒抗原的第一道防线, 对其快速应答 FO B 细胞参与较晚的依赖 T 细胞抗体应答 B-1 细胞参与固有免疫 ;B-2 细胞参与适应性免疫 B-1 细胞发生于个体发育的早期 其抗原受体与所产生的抗体可以相对低的亲和力与多种不同的抗原表位结合 这个现象称为多反应性 (polyreactivity) 这些多反应性受体主要是与普通的细菌多糖结合 B-1 细胞在机体对蛋白质抗原的免疫应答中无重要性, 但可对碳水化合物刺激产生较强的应答, 主要产生低亲和力 IgM B-1 细胞在受到自身抗原刺激下也能产生如类风湿因子和抗 ssdna 的 IgM 类自身抗体 肠道黏膜固有层中的 B 细胞多数属 B-1 细胞 肠道固有膜中的淋巴细胞是肠伴随淋巴组织 (gut-associated lymphoid tissue, GALT) 的一种 其特殊之处在于 : GALT 内尚有派氏集合淋巴结, 其中的 B 细胞主要为 B-2 细胞 抗原经由肠壁 M 细胞吞噬并转运, 刺激 B 细胞,B 细胞离开派氏集合淋巴结, 经肠系膜淋巴结, 进入全身血循环, 并最终返回肠道的固有层, 产生 IgA 型抗体, 并输送到肠腔 肠道固有层与腹膜腔中的 B 细胞大部分为 B-1 细胞 由于 B-1 细胞倾向于产生抗细菌多糖抗原的抗体及定位于肠道和腹膜腔, 提示其在肠道抗病原体的黏膜免疫中可能起重要作用 总结 B-1 细胞的可能功能主要为 :1 经由产生抗细菌抗体而抗微生物感染 ; 2 藉产生多反应性自身抗体而清除变性的自身抗原 ;3 经由产生致病性自身抗体而诱导自身免疫病 表 11-1 总结了 B-1 细胞与 B-2 细胞的异同 表 11-1 B-1 细胞与 B-2 细胞的异同 性 质 B-1 细胞 B-2 细胞 初次产生的时间 胎儿期 出生后 更新的方式 自我更新 由骨髓产生 自发性 Ig 的产生 高 低 特异性 多反应性 单特异性, 尤在免疫后

4 分泌的 Ig 的同种型 IgM>IgG IgC>IgM 体细胞高频突变 低 / 无 高 对碳水化合物抗原的应答 是 可能 对蛋白质抗原的应答 可能 是 第三节 B 淋巴细胞的功能 B 细胞有三个主要的功能 : 产生抗体 提呈抗原及参与免疫调节 1 产生抗体抗体以三种主要的方式参与免疫反应 ( 图 11-2) 第一种方式针对病毒和胞内细菌的感染 病毒和胞内细菌必须感染细胞才能复制及生长繁殖, 并在细胞间传播, 这类病原体是藉与靶细胞表面的特异分子 ( 受体 ) 结合而感染细胞的 能与病原体结合的抗体, 可阻断病原体与靶细胞的结合 抗体的这个作用称为中和作用 抗体的中和作用在中和细菌毒素的作用中也起重要作用 抗体参与免疫反应的另两种方式是针对胞外复制的细菌的 这里抗体以不同方式促进吞噬细胞对病原体的吞噬 一种方式是抗体与病原体表面结合, 结合病原体的抗体的 Fc 段又与吞噬细胞表面的 Fc 受体结合, 将病原体带至吞噬细胞表面, 使之易被吞噬 抗体的这个作用称为调理作用 另一种方式是, 抗体与病原体表面结合后, 激活补体, 并形成抗原 - 抗体 - 补体复合物 复合物中的补体成分与吞噬细胞表面的相应补体受体结合, 把病原体 带 至吞噬细胞表面, 使之易被吞噬 而且, 补体活化最终产物能在微生物膜上 打孔, 使微生物裂解 2 提呈抗原无论是巨噬细胞还是树突状细胞, 都不能有效地摄取可溶性抗原 而 B 细胞则可藉其表面的 BCR 结合可溶性抗原, 通过内化和加工后, 以抗原肽 -MHC 分子复合物形式提呈给 T 细胞 只有活化 B 细胞才有抗原提呈作用, 因为 B 细胞并不组成性地表达协同刺激分子,CD80, 特别是 CD86, 在 B 细胞活化后才表达 在自然界, 大多数病原体 ( 如细菌和病毒 ) 为颗粒性抗原, 可溶性抗原仅见于昆虫毒素 吸血昆虫吸血时注入机体的抗凝剂 蛇毒及一些变应原等有限的物质 有人认为, 吞噬细胞吞噬颗粒性抗原后, 一部分经加工处理成小肽, 与 MHC 分子结合, 提呈给 T 细胞, 一部分则 吐 至胞外, 以可溶性形式存在 后者可能被 B 细胞识别 3 免疫调节 B 细胞通过与其他细胞的接触及产生细胞因子参与免疫调节 炎症反应及造血过程 静息 B 细胞不产生细胞因子 细胞因子作用于自身 B 细胞或其他 B 细胞, 可刺激 (IL-7) 或抑制 (IL-4 IL-13 TNF 及 TGF-β) 早期 B 细胞增殖 ; 可刺激成熟 B 细胞增殖和 ( 或 ) 分化 (TNF LT IL-2 IL-4 IL-10 及 IL-13); 可抑制成熟 B 细胞增殖和 ( 或 ) 分化 (IL-8 TGF-β IL-14); 可调节 B 细胞凋亡 (IL-4), 抑制生发中心 B 细胞凋亡 (G-CSF 及 IL-10), 触发慢性 B 细胞白血病 (B-CLL) 的细胞凋亡 (IL-10); 促进 B 细胞的趋化运动 (IL-2 IL-4 IFN-γ 及 TNF), 或抑制 B 细胞的趋化运动 (IL-10) B 细胞产生的细胞因子作用于它种细胞, 可激活 (IFN-γ TNF IL-6 GM-CSF) 或抑制 (IL-4 IL-10 TGF-β) 巨噬细胞和 ( 或 ) 滤泡树突状细胞 ; 可激活 (IL-12 IFN-γ IFN-α IL-2) 或抑制 (TGF-β) 自然杀伤细胞 ; 可诱导炎症细胞藉化学趋化作用而更新 (IL-8 G-CSF GM-CSF); 可协同刺激 T 细胞增 图 11-2 殖 (IL-1α IL-1-β TNF GM-CSF) 小 结

5 B 淋巴细胞是免疫系统中的一种主要细胞 B 细胞表面有多种标志, 有的为 B 细胞特有, 有的与其它细胞共有 它们在 B 细胞分化和功能执行中其有重要的作用 B 细胞有异质性, 依 CD5 分子的表达, 可分成 B-1 细胞和 B-2 细胞 ;B-2 细胞又可分成 MZ 和 FO 两个亚群 不同亚群 B 细胞定位于机体淋巴系统和淋巴组织中不同的部位, 执行不同的功能 B 细胞功能是 : 产生抗体 提呈抗原以及参与免疫调节 1. B 细胞的主要表面分子 2. B 细胞的亚群 3. B 细胞的功能 思考题 参考文献 1. Pistoia V. Production of cytokines by human B cells in health and disease. Immunol Today (18): Matsuuchi L and Gold MR. New views of BCR structure and organization. Cur Opin Immunol (13): Martin F and Kearney JF. B1 cells: similarities and differences with other B cell subsets. Cur Opin Immunol (13): Jacquot S. CD27/CD70 interactions regulate T dependent B cell differentiation. Immunol Res (21): Wu HJ. Positive and negative roles of CD72 in B cell function. Immunol Res (25): ( 朱立平 )

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第一章 图 1 1 传染病的特征 9 T h1 T h2 细胞调节机制简图 正调节 负调节 细胞因子与细菌的相互作用机制目前尚未完全明了 有实验表明 细胞因子与细菌之间 存在有互利和互抑双重效应 例如 T N Fα 和 IFNγ 可抑制放线菌的生长而 IL 6 的作用则 反之 IL 1 2 和 GM CSF 可促进某些致病性大肠杆菌生长而 IL 1ra 可抑制之 研究表 明 某些致病性大肠杆菌有与

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