B細(xì)胞激活及效應(yīng)功能（課堂PPT）

1、1 B細(xì)胞激活及效應(yīng)功能細(xì)胞激活及效應(yīng)功能武漢大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院免疫系武漢大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院免疫系 熊熊 潔潔2B淋巴細(xì)胞來(lái)源于哺乳動(dòng)物胎肝和成年骨髓中的淋淋巴細(xì)胞來(lái)源于哺乳動(dòng)物胎肝和成年骨髓中的淋巴樣干細(xì)胞，在骨髓造血微環(huán)境參與下，發(fā)育成巴樣干細(xì)胞，在骨髓造血微環(huán)境參與下，發(fā)育成熟后定居于外周淋巴器官和組織中的淋巴細(xì)胞，熟后定居于外周淋巴器官和組織中的淋巴細(xì)胞，又稱骨髓依賴性淋巴細(xì)胞，簡(jiǎn)稱又稱骨髓依賴性淋巴細(xì)胞，簡(jiǎn)稱B細(xì)胞。在外周血細(xì)胞。在外周血中，中，B細(xì)胞約占淋巴細(xì)胞總數(shù)的細(xì)胞約占淋巴細(xì)胞總數(shù)的10%15%。3B細(xì)胞的成熟細(xì)胞的成熟4胎兒期胎兒期B細(xì)胞可由胎肝和骨髓產(chǎn)生。出生后細(xì)胞可由胎肝和骨髓

2、產(chǎn)生。出生后B細(xì)胞細(xì)胞在骨髓內(nèi)產(chǎn)生并成熟，具體過(guò)程分為骨髓內(nèi)和骨髓在骨髓內(nèi)產(chǎn)生并成熟，具體過(guò)程分為骨髓內(nèi)和骨髓外兩個(gè)階段。外兩個(gè)階段。骨髓內(nèi)階段由于不接觸外來(lái)抗原，其主要過(guò)程為骨髓內(nèi)階段由于不接觸外來(lái)抗原，其主要過(guò)程為Ig基因重排、膜基因重排、膜Ig的表達(dá)和具有自身反應(yīng)性受體的的表達(dá)和具有自身反應(yīng)性受體的B細(xì)胞的清除。細(xì)胞的清除。骨髓外階段是骨髓外階段是B細(xì)胞在外周淋巴組織中接觸抗原，細(xì)胞在外周淋巴組織中接觸抗原，進(jìn)一步增殖、分化成為記憶細(xì)胞和產(chǎn)生抗體的漿細(xì)進(jìn)一步增殖、分化成為記憶細(xì)胞和產(chǎn)生抗體的漿細(xì)胞。此過(guò)程伴有胞。此過(guò)程伴有V區(qū)核苷酸高頻突變和區(qū)核苷酸高頻突變和Ig轉(zhuǎn)類。轉(zhuǎn)類。5骨髓內(nèi)成熟

3、階段骨髓內(nèi)成熟階段骨髓微環(huán)境和骨髓微環(huán)境和B細(xì)胞成熟細(xì)胞成熟B細(xì)胞起源于骨髓多能干細(xì)胞，然后分化為定向細(xì)胞起源于骨髓多能干細(xì)胞，然后分化為定向B細(xì)胞，進(jìn)一步分化為成熟的細(xì)胞，進(jìn)一步分化為成熟的B細(xì)胞。細(xì)胞。B細(xì)胞發(fā)育的早期需要骨髓基質(zhì)細(xì)胞提供的微環(huán)細(xì)胞發(fā)育的早期需要骨髓基質(zhì)細(xì)胞提供的微環(huán)境。骨髓基質(zhì)細(xì)胞通過(guò)與祖境。骨髓基質(zhì)細(xì)胞通過(guò)與祖B細(xì)胞和前細(xì)胞和前B細(xì)胞直細(xì)胞直接接觸或產(chǎn)生各種細(xì)胞因子支持接接觸或產(chǎn)生各種細(xì)胞因子支持B細(xì)胞的發(fā)育。細(xì)胞的發(fā)育。6 干細(xì)胞干細(xì)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重鏈重鏈 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 輕鏈輕鏈 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 鏈鏈 IgM IgM/IgD 各個(gè)階段的變化為各個(gè)階段的變化為Ig基因的重排和膜表面標(biāo)志的變化基因的重排和膜表面標(biāo)志的變化B細(xì)胞成熟的分期細(xì)胞成熟的分期7未成熟自身反應(yīng)性未成熟自身反應(yīng)性B細(xì)胞的陰性選擇細(xì)胞的陰性選擇陰性選擇發(fā)生在未成熟陰性選擇發(fā)生在未成熟B細(xì)胞階段細(xì)胞階段如果未成熟如果未成熟B細(xì)胞表達(dá)的細(xì)胞表達(dá)的IgM能與基質(zhì)細(xì)胞上的多價(jià)能與基質(zhì)細(xì)胞上的多價(jià)自身抗原結(jié)合，抗原引起膜自身抗原結(jié)合，抗原引起膜IgM交聯(lián)將導(dǎo)致細(xì)胞凋交聯(lián)將導(dǎo)致細(xì)胞凋亡；如果

5、與單價(jià)的可溶性自身抗原結(jié)合，則引起自亡；如果與單價(jià)的可溶性自身抗原結(jié)合，則引起自身反應(yīng)性身反應(yīng)性B細(xì)胞無(wú)能。細(xì)胞無(wú)能。通過(guò)陰性選擇通過(guò)陰性選擇B細(xì)胞繼續(xù)發(fā)育成熟，表面同時(shí)表達(dá)細(xì)胞繼續(xù)發(fā)育成熟，表面同時(shí)表達(dá)IgM和和IgD，成為成熟的，成為成熟的B細(xì)胞，從骨髓進(jìn)入外周免細(xì)胞，從骨髓進(jìn)入外周免疫器官。疫器官。8IgG基因重排（基因重排（rearragement）IgG基因結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基因結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 染色體定位染色體定位 V D J C H鏈鏈 14 50 32 6 9鏈鏈 2 60 0 5 1 鏈鏈 22 30 0 7 4 9IgG基因重排（基因重排（rearragement）所有細(xì)胞中都含有所有細(xì)胞中

6、都含有Ig胚系基因（胚系基因（germline genes），），都是無(wú)功能，不表達(dá)的。只有都是無(wú)功能，不表達(dá)的。只有B細(xì)胞成熟過(guò)程中，細(xì)胞成熟過(guò)程中，經(jīng)過(guò)一定順序正確重排或重組，才能表達(dá)產(chǎn)生具有經(jīng)過(guò)一定順序正確重排或重組，才能表達(dá)產(chǎn)生具有功能性的功能性的Ig分子分子 。重鏈基因重排重鏈基因重排輕鏈基因重排輕鏈基因重排等位排斥和同種型排斥等位排斥和同種型排斥 10重鏈基因重排重鏈基因重排重鏈基因最先開(kāi)始重排重鏈基因最先開(kāi)始重排Ig重鏈基因由重鏈基因由V、D、J和和C四種基因片段組成。四種基因片段組成。 首先首先D基因片段和基因片段和J基因片段結(jié)合，切除兩者間的間基因片段結(jié)合，切除兩者間的間隔序

7、列，形成隔序列，形成DJ片段，然后片段，然后V基因片段與重排過(guò)的基因片段與重排過(guò)的DJ片段結(jié)合，形成的片段結(jié)合，形成的VDJ片段即片段即V基因，編碼重鏈基因，編碼重鏈可變區(qū)?？勺儏^(qū)。 V、D、J三種片段的重排都是隨機(jī)的。三種片段的重排都是隨機(jī)的。最后與最后與C區(qū)基因結(jié)合，形成重鏈編碼的基因并轉(zhuǎn)錄區(qū)基因結(jié)合，形成重鏈編碼的基因并轉(zhuǎn)錄剪接，最終翻譯成為剪接，最終翻譯成為IgM或或IgD分子分子11輕鏈基因重排輕鏈基因重排通常通常鏈基因先重排，接著是鏈基因先重排，接著是鏈。鏈。輕鏈不含有輕鏈不含有D基因片段，基因片段，V基因片段直接與基因片段直接與J片段片段結(jié)合，形成結(jié)合，形成V基因，然后與基因，然

8、后與C區(qū)基因重組，形成區(qū)基因重組，形成輕鏈編碼的基因，經(jīng)轉(zhuǎn)錄翻譯成為輕鏈。輕鏈編碼的基因，經(jīng)轉(zhuǎn)錄翻譯成為輕鏈。12等位排斥（等位排斥（allelic exclusion）Ig基因重排時(shí)，兩條同源染色體上的兩個(gè)等位基因基因重排時(shí)，兩條同源染色體上的兩個(gè)等位基因只有一個(gè)能夠表達(dá)。只有一個(gè)能夠表達(dá)。意義：一個(gè)意義：一個(gè)B細(xì)胞只能表達(dá)一種輕鏈和一種重鏈。細(xì)胞只能表達(dá)一種輕鏈和一種重鏈。同種型排斥（同種型排斥（isotypic exclusion）一個(gè)一個(gè)B細(xì)胞中，細(xì)胞中，鏈基因和鏈基因和鏈兩種基因中只有其中鏈兩種基因中只有其中一種能夠表達(dá)。一種能夠表達(dá)。意義：一個(gè)意義：一個(gè)B細(xì)胞只表達(dá)細(xì)胞只表達(dá)或或兩

9、種輕鏈的一種。兩種輕鏈的一種。13骨髓外成熟階段骨髓外成熟階段成熟成熟B細(xì)胞離開(kāi)骨髓，通過(guò)血液進(jìn)入外周淋巴組細(xì)胞離開(kāi)骨髓，通過(guò)血液進(jìn)入外周淋巴組織中循環(huán)。遇到抗原產(chǎn)生免疫應(yīng)答，最終分化為織中循環(huán)。遇到抗原產(chǎn)生免疫應(yīng)答，最終分化為漿細(xì)胞和記憶細(xì)胞。漿細(xì)胞和記憶細(xì)胞。B細(xì)胞接觸抗原后，在生發(fā)中心繼續(xù)成熟，主要細(xì)胞接觸抗原后，在生發(fā)中心繼續(xù)成熟，主要經(jīng)歷體細(xì)胞高頻突變和轉(zhuǎn)類兩個(gè)變化。經(jīng)歷體細(xì)胞高頻突變和轉(zhuǎn)類兩個(gè)變化。14體細(xì)胞高頻突變（體細(xì)胞高頻突變（somatic hypermutation）發(fā)生在初次免疫應(yīng)答的后期和再次免疫應(yīng)答。發(fā)生在初次免疫應(yīng)答的后期和再次免疫應(yīng)答。在在T、B細(xì)胞交界處活化的

10、細(xì)胞交界處活化的B細(xì)胞進(jìn)入生發(fā)中心，繼細(xì)胞進(jìn)入生發(fā)中心，繼續(xù)增殖，其輕鏈和重鏈續(xù)增殖，其輕鏈和重鏈V基因發(fā)生隨機(jī)點(diǎn)突變，由基因發(fā)生隨機(jī)點(diǎn)突變，由于其突變頻率比正常細(xì)胞中其他基因突變頻率高于其突變頻率比正常細(xì)胞中其他基因突變頻率高106倍，故稱體細(xì)胞高頻突變。倍，故稱體細(xì)胞高頻突變。15轉(zhuǎn)類轉(zhuǎn)類(class switching)血清和其他體液中可檢測(cè)到五類免疫球蛋白，但血清和其他體液中可檢測(cè)到五類免疫球蛋白，但是是B細(xì)胞受到抗原刺激后最先產(chǎn)生的總是細(xì)胞受到抗原刺激后最先產(chǎn)生的總是IgM，然后才轉(zhuǎn)成產(chǎn)生其他類別的然后才轉(zhuǎn)成產(chǎn)生其他類別的Ig，這種現(xiàn)象稱為，這種現(xiàn)象稱為Ig的轉(zhuǎn)類。的轉(zhuǎn)類。其機(jī)制是轉(zhuǎn)

11、換重組（其機(jī)制是轉(zhuǎn)換重組（switch recombination），即），即重組的重組的VDJ基因片段與下游的另一基因片段與下游的另一C基因重組。基因重組。轉(zhuǎn)類受到轉(zhuǎn)類受到Th細(xì)胞及其分泌的細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)。細(xì)胞及其分泌的細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)。16B細(xì)胞免疫應(yīng)答細(xì)胞免疫應(yīng)答（B cell mediated immune response）17B細(xì)胞亞群及功能細(xì)胞亞群及功能根據(jù)其表面標(biāo)志，個(gè)體發(fā)育的不同根據(jù)其表面標(biāo)志，個(gè)體發(fā)育的不同B1細(xì)胞，出現(xiàn)在胚胎發(fā)育的早期，隨后被細(xì)胞，出現(xiàn)在胚胎發(fā)育的早期，隨后被B2細(xì)細(xì)胞取代而減少。主要分布于胸腔，腹腔和腸壁固胞取代而減少。主要分布于胸腔，腹腔和腸壁固有層，能

12、識(shí)別多糖類抗原，具有自我更新能力。有層，能識(shí)別多糖類抗原，具有自我更新能力。B2細(xì)胞，通常所說(shuō)的細(xì)胞，通常所說(shuō)的B細(xì)胞，介導(dǎo)體液免疫應(yīng)答細(xì)胞，介導(dǎo)體液免疫應(yīng)答的主要細(xì)胞的主要細(xì)胞18B1細(xì)胞主要識(shí)別細(xì)胞主要識(shí)別TI抗原，產(chǎn)生的抗體主要以抗原，產(chǎn)生的抗體主要以IgM為主，而為主，而B(niǎo)2細(xì)胞主要識(shí)別細(xì)胞主要識(shí)別TD抗原?？乖I抗原抗原-直接刺激直接刺激B細(xì)胞產(chǎn)生抗體無(wú)需細(xì)胞產(chǎn)生抗體無(wú)需T細(xì)胞輔細(xì)胞輔助的抗原性物質(zhì)，主要包括細(xì)菌脂多糖，莢膜多助的抗原性物質(zhì)，主要包括細(xì)菌脂多糖，莢膜多糖等。糖等。TD抗原抗原-需要抗原提呈細(xì)胞的參與及需要抗原提呈細(xì)胞的參與及T細(xì)胞的細(xì)胞的輔助，才能刺激刺激輔助，才

13、能刺激刺激B細(xì)胞產(chǎn)生抗體的抗原性物細(xì)胞產(chǎn)生抗體的抗原性物質(zhì)，天然抗體大多為質(zhì)，天然抗體大多為T(mén)D抗原?？乖??？乖R(shí)別階段抗原識(shí)別階段19對(duì)對(duì)TI抗原的識(shí)別抗原的識(shí)別TI抗原的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有多個(gè)重復(fù)出現(xiàn)的抗原決抗原的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有多個(gè)重復(fù)出現(xiàn)的抗原決定基并呈線性排列，與定基并呈線性排列，與BCR結(jié)合后使之出現(xiàn)交聯(lián)結(jié)合后使之出現(xiàn)交聯(lián)而活化而活化應(yīng)答特點(diǎn)：應(yīng)答特點(diǎn)： 只能引起體液免疫只能引起體液免疫 只能刺激機(jī)體產(chǎn)生只能刺激機(jī)體產(chǎn)生IgM類抗體類抗體 無(wú)免疫記憶無(wú)免疫記憶20對(duì)對(duì)TD抗原的識(shí)別抗原的識(shí)別TD抗原的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表位繁多且分布無(wú)規(guī)律抗原的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表位繁多且分布無(wú)規(guī)律B細(xì)胞的細(xì)胞的BCR能

14、直接識(shí)別游離的天然抗原，但針能直接識(shí)別游離的天然抗原，但針對(duì)其產(chǎn)生免疫應(yīng)答需要對(duì)其產(chǎn)生免疫應(yīng)答需要T細(xì)胞的輔助細(xì)胞的輔助應(yīng)答特點(diǎn)：應(yīng)答特點(diǎn)： 既能引起體液免疫，也能引起細(xì)胞免疫既能引起體液免疫，也能引起細(xì)胞免疫 刺激機(jī)體產(chǎn)生的抗體以刺激機(jī)體產(chǎn)生的抗體以IgG為主為主 產(chǎn)生免疫記憶產(chǎn)生免疫記憶2122活化、增殖和分化階段活化、增殖和分化階段活化（活化（activation）B細(xì)胞活化也需要雙信號(hào)刺激細(xì)胞活化也需要雙信號(hào)刺激第一信號(hào)第一信號(hào)(抗原特異性信號(hào)抗原特異性信號(hào))：BCR與抗原決定簇結(jié)與抗原決定簇結(jié)合引起合引起B(yǎng)CR交聯(lián)，通過(guò)交聯(lián)，通過(guò)Ig /Ig 將將信號(hào)傳至細(xì)胞內(nèi)。信號(hào)傳至細(xì)胞內(nèi)。第二

15、信號(hào)第二信號(hào)(協(xié)同刺激信號(hào)協(xié)同刺激信號(hào)) ：Th2細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞通過(guò)CD40L-CD40相互作用和分泌細(xì)胞因子提供相互作用和分泌細(xì)胞因子提供B細(xì)胞活化的第細(xì)胞活化的第二信號(hào)。二信號(hào)。23B細(xì)胞的活化細(xì)胞的活化24增殖（增殖（proliferation）B細(xì)胞接受足夠強(qiáng)度的雙信號(hào)后，體積增大，胞細(xì)胞接受足夠強(qiáng)度的雙信號(hào)后，體積增大，胞內(nèi)鈣離子濃度增高，蛋白磷酸化，分泌多種細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增高，蛋白磷酸化，分泌多種細(xì)胞因子，促進(jìn)因子，促進(jìn)B細(xì)胞增殖，并分化成為能產(chǎn)生抗體細(xì)胞增殖，并分化成為能產(chǎn)生抗體的漿細(xì)胞。的漿細(xì)胞。25分化（分化（differentation）26效應(yīng)階段效應(yīng)階段抗體存在于體液中

16、。黏膜下和腺體內(nèi)漿細(xì)胞產(chǎn)生抗體存在于體液中。黏膜下和腺體內(nèi)漿細(xì)胞產(chǎn)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?？贵w的效應(yīng)功能是在與抗原結(jié)合后激發(fā)的，不同抗體的效應(yīng)功能是在與抗原結(jié)合后激發(fā)的，不同結(jié)構(gòu)，不同部位和不同類型的抗體具有不同的效結(jié)構(gòu)，不同部位和不同類型的抗體具有不同的效應(yīng)機(jī)制。應(yīng)機(jī)制。 27對(duì)胞外菌的作用對(duì)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蟲(chóng)作用抗蠕蟲(chóng)作用免疫損傷免疫損傷28B1細(xì)胞主要是對(duì)多糖、脂多糖等抗原產(chǎn)生應(yīng)答，細(xì)胞主要是對(duì)多糖、脂多糖等抗原產(chǎn)生應(yīng)答，且不需要且不需要Th細(xì)胞的輔助，所以這些抗原稱為細(xì)胞的輔助，所以這些

17、抗原稱為T(mén)I抗抗原。原。B1細(xì)胞主要產(chǎn)生低親和性的細(xì)胞主要產(chǎn)生低親和性的IgM抗體。抗體。根據(jù)抗原來(lái)源及化學(xué)本質(zhì)的差異，根據(jù)抗原來(lái)源及化學(xué)本質(zhì)的差異， TI抗原分為抗原分為T(mén)I-1和和TI-2抗原兩種，通過(guò)不同的機(jī)制激活抗原兩種，通過(guò)不同的機(jī)制激活B1細(xì)胞。細(xì)胞。在抵抗某些胞外病原體感染中發(fā)揮重要作用。在抵抗某些胞外病原體感染中發(fā)揮重要作用。B1B1細(xì)胞對(duì)細(xì)胞對(duì)TITI抗原應(yīng)答的特點(diǎn)抗原應(yīng)答的特點(diǎn)29TI-1Ag應(yīng)答的特點(diǎn)應(yīng)答的特點(diǎn)TI-1Ag主要是細(xì)菌胞壁成分，如脂多糖主要是細(xì)菌胞壁成分，如脂多糖LPS。具有絲裂原成分，高濃度時(shí)能與大多數(shù)具有絲裂原成分，高濃度時(shí)能與大多數(shù)B細(xì)胞表細(xì)胞表面的相

18、應(yīng)受體結(jié)合，非特異性的激活面的相應(yīng)受體結(jié)合，非特異性的激活B細(xì)胞（多細(xì)胞（多克隆激活）?？寺〖せ睿?。低濃度只能激活具有特異性低濃度只能激活具有特異性BCR的的B細(xì)胞增殖分細(xì)胞增殖分化產(chǎn)生特異性抗體。其中，化產(chǎn)生特異性抗體。其中，TI-1Ag結(jié)合結(jié)合BCR產(chǎn)生產(chǎn)生第一信號(hào)；絲裂原與第一信號(hào)；絲裂原與B細(xì)胞絲裂原受體結(jié)合產(chǎn)生細(xì)胞絲裂原受體結(jié)合產(chǎn)生第二信號(hào)。第二信號(hào)。3031TI-2Ag應(yīng)答的特點(diǎn)：應(yīng)答的特點(diǎn)：TI-2Ag主要是大分子的多糖抗原和聚合的蛋白質(zhì)，主要是大分子的多糖抗原和聚合的蛋白質(zhì)，如細(xì)菌細(xì)胞壁的莢膜多糖、鞭毛蛋白和脊髓灰質(zhì)炎如細(xì)菌細(xì)胞壁的莢膜多糖、鞭毛蛋白和脊髓灰質(zhì)炎病毒等。病毒等。具有許多重復(fù)性抗原決定簇，不含有絲裂原成分。具有許多重復(fù)性抗原決定簇，不含有絲裂原成分。單信號(hào)激活單信號(hào)激活B細(xì)胞，但交聯(lián)過(guò)度細(xì)胞，但交聯(lián)過(guò)度 或過(guò)低則無(wú)應(yīng)答?；蜻^(guò)低則無(wú)應(yīng)答。32體液免疫應(yīng)答規(guī)律體液免疫應(yīng)答規(guī)律33初次應(yīng)答（初次應(yīng)答（primary response） 潛伏期長(zhǎng)（潛伏期長(zhǎng)（1-2周），抗體效價(jià)低，維持時(shí)間短，周），抗體效價(jià)低，維持時(shí)間短，主要為低親和力的主要為低親和力的IgM。參與細(xì)胞主要為未致敏的參與細(xì)胞主要為未致敏的B細(xì)胞和細(xì)胞和Th2細(xì)胞。細(xì)胞