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1、第十三章B淋巴细胞介导的特异性免疫应答抗原进入机体后诱导相应的抗原特异性B细胞活化、增殖并最终分化为浆细胞，产生 特异性抗体进入体液，发挥免疫效应。由于抗体存在于体液，故此过程也称为体液免疫应 答(humoral immune response B细胞介导的免疫应答依据抗原的不同可分为对T细 胞依赖抗原(TD-Ag )的免疫应答和对T细胞非依赖抗原(TI-Ag )的免疫应答。在应答过 程中，前者需要Th细胞的辅助，后者不需要。第一节B细胞对TD抗原的免疫应答一、B细胞对TD抗原的识别BCR是B细胞识别特异性抗原的受体。BCR识别抗原对B细胞的激活有两个相关联 的作用：BCR特异性结合抗原，产生
2、B细胞活化的第一信号；B细胞内化BCR所结合的抗 原，并对抗原进行加工，形成抗原肽-MHCII类分子复合物(peptide-MHCH complex , pMHC)提呈给抗原特异性Th识别,Th活化后通过表达的CD40L与B细胞表面的CD40 结合，又提供B细胞活化的第二信号。BCR对抗原的识别与TCR识别抗原不同：BCR不仅能识别蛋白质抗原，还能识别 多肽、核酸、多糖类、脂类和小分子化合物类抗原；BCR能特异性识别完整抗原的天然 构象，或识别抗原降解所暴露表位的空间构象；BCR对抗原的识别不需APC的加工和提 呈，亦无MHC限制性。二、B细胞活化需要的信号3 .平台期(plateau pha
3、se )此期血清中抗体浓度基本维持在一个相对稳定的较高 水平。到达平台期所需的时间和平台的高度及其维持时间，依抗原不同而异，有的平台期 只有数天，有的可长至数周。4 .下降期(decline phase )由于抗体被降解或与抗原结合而被清除，血清中抗体浓 度慢慢下降，此期可持续几天至几周。(二)再次应答同一抗原再次侵入机体，由于初次应答后免疫记忆细胞的存在，机体可迅速产生高效、 特异的再次应答。与初次应答比较，再次应答时抗体的产生过程有如下特征：潜伏期短， 大约为初次应答潜伏期的一半；血清抗体浓度增加快，快速达到平台期，平台高(有时 可比初次应答高10倍以上)；抗体维持时间长；诱发再次应答所需
4、抗原剂量小；再 次应答主要产生高亲和力的抗体Ig G ,而初次应答中主要产生低亲和力的IgM。再次应答的强弱主要取决于两次抗原刺激的间隔长短：间隔短则应答弱，因为初次应 答后存留的抗体可与再次刺激的抗原结合，形成抗原-抗体复合物而被迅速清除；间隔太长 则反应也弱，因为记忆细胞只有一定的寿命。再次应答的效应可持续存在数月至数年，故 在很多情况下机体一旦被病原体感染后，可在相当长时间内具有防御病原体的免疫力。第四节B细胞介导的体液免疫应答的效应B细胞应答的主要效应分子为特异性抗体，它可通过中和作用、激活补体、调理作用、 ADCC和阻止局部抗原侵入黏膜等多种机制发挥免疫效应，以清除非己抗原。但在一定
5、条 件下，抗体也能引起超敏反应、自身免疫病，促肿瘤生长等免疫病理反应。除产生抗体外，活化的B细胞还可以产生多种细胞因子，参与调节包括B细胞自身在 内的多种免疫细胞的功能。但是，鉴于体内众多细胞因子形成的功能网络及其复杂，准确 评价B细胞来源的某种因子的生理作用是非常困难的。思考题L体液免疫的初次应答和再次应答有何特点？2.B细胞对TD、TI抗原的免疫应答有何异同?3 .Th细胞如何辅助B细胞的免疫应答？4 .试述B细胞在生发中心的分化和成熟。与T细胞相似,B细胞活化也需要双信号特异性抗原提供第一信号启动B细胞活化， 而共刺激分子提供的第二信号使B细胞完全活化。B细胞活化后的信号转导途径也与T细
6、 胞相似。(-)B细胞活化的第一信号B细胞活化的第一信号又称抗原刺激信号，由BCR-CD79a/b ( BCR-Iga/p )和 CD19/CD21/CD81 共同传递。1. BCR-CD79a/b信号BCR与抗原特异性结合后即启动B细胞活化的第一信号。 但由于BCR重链胞质区短，自身不能传递信号，故需经BCR复合物中的CD79a/b将信号 转入B细胞内，与CD3类似,CD79a/b胞质区亦存在ITAM0当BCR被多价抗原交联后， Btk等Sac家族酪氨酸激酶被激活并使CD79a/b胞质区的ITAM磷酸化。随后Syk等酪 氨酸激酶被募集、活化，启动信号转导的级联反应。活化信号经过PKC、MAP
7、K及钙调蛋 白等信号转导通路继续传导并最终激活NFkB和NFAT等转录因子，启动与B细胞增殖、 活化相关基因的表达。2.BCR共受体的增强作用 成熟B细胞表面的CD19/CD21/CD81以非共价键组成 BCR共受体复合物。CD21自身不传递信号，但能识别与BCR-抗原结合的C3d ,并通过 交联CD19向胞内传递信号。CD19的胞质区有多个保守的酪氨酸残基，能募集Lyn. Fyn 等多个含有SH2结构域的信号分子。CD81为4次跨膜分子其主要作用可能是连接CD19 和CD21 ,稳定CD19/CD21/CD81复合物。共受体转导的信号加强了由BCR复合物转导 的信号，明显降低了抗原激活B细胞
8、的阈值，从而显著提高B细胞对抗原刺激的敏感性。 研究表明，共受体可增强B细胞活化信号1000倍以上。（-）B细胞活化的第二信号B细胞活化的第二信号又称共刺激信号，由Th细胞与B细胞表面多对共刺激分子相 互作用产生，其中最重要的是CD40/CD40Lo CD40组成性表达在B细胞、单核细胞和DC 表面;CD40L则表达在活化的Th细胞表面。CD40L与CD40相互作用，向B细胞传递活 化的第二信号。与T细胞类似，如果只有第一信号没有第二信号，B细胞不仅不能活化， 反而会进入失能的耐受状态。（三）细胞因子的作用活化B细胞表达多种细胞因子受体，在活化T细胞分泌的细胞因子（如IL-4、IL-5、 IL
9、-21）作用下大量增殖。细胞因子诱导的B细胞增殖是B细胞形成生发中心和继续分化 的基础。（四）T、B细胞的相互作用B细胞对TD抗原的应答需要T细胞辅助，这种辅助主要表现在两个方面：T细胞表 面的共刺激分子可提供B细胞活化必需的第二信号；T细胞分泌的细胞因子促进B细胞 的活化、增殖和分化。T、B细胞间的作用又是双向的:一方面，B细胞可作为APC加工、提呈pMHCII活化 T细胞，诱导T细胞表达多种膜分子和细胞因子；另一方面活化T细胞提供B细胞活化的 第二信号,CD40/CD40L结合可诱导静止期B细胞进入细胞增殖周期；活化T细胞分泌的 细胞因子诱导B细胞进一步增殖和分化。T和B细胞经TCR和pM
10、HCII特异性结合后， 多个黏附分子对（如LFA3/CD3、ICAM-l/LFAL MHCH类分子/CD4等）形成免疫突触(immunological synapse )，促使T、B细胞结合更牢固，并使Th细胞分泌的细胞因子 局限在突触部位，高校协助B细胞进一步增殖、类别转换、亲和力成熟、产生抗体和分化 为浆细胞或记忆B细胞。三、B细胞的增殖和终末分化经双信号刺激而完全活化的B细胞具备了增殖和继续分化的能力。在Th细胞产生的 细胞因子的辅助下，活化B细胞增殖形成生发中心，并经历体细胞高频突变、1g亲和力成 熟和类别转换，分化为浆细胞或记忆B细胞，发挥体液免疫功能。(-)B细胞分化的抗原依赖期依
11、据是否需要外源性抗原刺激，B细胞的分化可分为抗原依赖期和抗原非依赖期。B细 胞在骨髓环境诱导下发育为初始B细胞，发育过程不受外源性抗原影响为抗原非依赖期。 B细胞离开骨髓到达外周免疫器官的非胸腺依赖区定居，在接受抗原刺激后即进入分化的 抗原依赖期。抗原依赖期的B细胞经TD抗原的刺激和Th的辅助后完全活化，进而在活 化的Th细胞产生的细胞因子作用下增殖、分化为浆细胞或记忆B细胞。在此过程中，Tfh 和Th2等分泌的IL4、IL-5、IL21和IL-6等细胞因子在诱导B细胞增殖、分化中发挥重要 作用。()B细胞增殖生成生发中心血液循环中的B细胞穿过内皮微静脉(HEV )进入外周免疫器官。在T、B细
12、胞交界 区，已识别抗原的B细胞与同一抗原激活的Th细胞相遇，并在Th的辅助下活化后进入淋 巴小结进一步分裂、增殖，形成生发中心(germinal center)暗区。生发中心是B细胞对TD抗原应答的重要场所。生发中心在抗原刺激后1周左右形成， 其中的B细胞每68小时分裂一次，34天即可产生约104个细胞。这些B细胞被称为 中心母细胞(centroblast),其特点为分裂能力极强，但不表达mlgo中心母细胞分裂增 殖产生的子代细胞称为中心细胞(centrocyte ),其分裂速度减慢或停止且体积较小，表达 mlgo随着中心细胞扩增，生发中心可分为两个区域：一个是暗区(dark zone),分裂
13、增 殖的中心母细胞在此紧密集聚，滤泡树突状细胞(FDC服少 另一个为明区(light zone), 中心细胞在此集聚不甚紧密，但与众多的FDC接触。在明区，中心细胞在FDC和Tfh细 胞协同作用下继续分化，经过阳性选择完成亲和力成熟过程，只有表达高亲和力mlg的B 细胞才能继续分化发育，其余大多数中心细胞则发生凋亡。在这里，B细胞最终分化成浆 细胞产生抗体，或分化成记忆B细胞。生发中心中有两种与B细胞分化密切相关的特殊细胞：一种是滤泡树突状细胞 (follicular DC , FDC ),另一种是滤泡辅助 T 细胞(fillicular helper T cell , Tfh FDC 的形态
14、与DC相似，但并非来源于骨髓，也不表达MHCII类分子，因此不具备抗原提呈能 力。但FDC高表达Fc受体和补体受体，结合抗原-抗体复合物或抗原-抗体-补体复合物后 可形成串珠状小体(iccosome )供B细胞识别或内吞。FDC可将抗原浓缩、滞留在细胞 表面并维持数周到数年。B细胞的BCR识别和结合FDC滞留的抗原后，发生体细胞高频 突变和亲和力成熟。FDC在激发体液免疫应答及产生和维持记忆B细胞中起到十分关键的 作用。Tfh为CD4+T细胞，由ThO与B细胞相互作用后分化而来 产生IL-21和少量IL-4、 IFN-y ,在B细胞分化为浆细胞、产生抗体和Ig类别转换中发挥重要作用，是辅助B细
15、胞 应答的关键细胞。(三)体细胞高频突变、ig亲和力成熟和阳性选择中心母细胞的轻链和重链V基因可发生体细胞高频突变somatic hypermutation 每次细胞分裂，IgV区基因中大约有1/1000碱基对突变，而一般体细胞自发突变的频率 是1/10。1/107。体细胞高频突变与ig基因重排一起导致BCR多样性及体液免疫应答中 抗体的多样性。体细胞高频突变需要抗原诱导和Th的辅助。体细胞高频突变后，B细胞进入明区，其命运有二：大多数突变B细胞克隆中BCR亲 和力降低甚至不表达BCR ,不能结合FDC表面的抗原而发生凋亡；少部分突变B细胞克 隆的BCR亲和力提高，表达抗凋亡蛋白而继续存活。这
16、就是B细胞成熟过程中的阳性选 择，也是抗体亲和力成熟的机制之一。在初次应答时，大量抗原可激活表达不同亲和力BCR的B细胞克隆，而这些B细胞 克隆大多产生低亲和力抗体。当大量抗原被清除，或再次免疫应答仅有少量抗原出现时， 表达高亲和力BCR的B细胞克隆会优先结合抗原并得到扩增，最终产生高亲和力抗体，此 即为抗体亲和力成熟(affinity maturation (四)Ig的类别转换B细胞在Ig重链V区基因重排后其子代细胞的重链V区基因保持不变，但C区基因 则会发生不同的重排。IgM是免疫应答中首先分泌的抗体，但随着B细胞受抗原刺激和T 细胞辅助而活化及增值，其重链V区基因从连接C|j转换为连接C
17、y、Ca或Ce,因而分泌 的抗体类别转换为IgG. IgA或IgE ,抗体重链的V区保持不变。这种可变区相同而Ig类 别发生变化的过程称为Ig的类别转换(class switching )或同种型转换(isotype switching 类别转换的遗传学基础是每个重链C区基因的5端内含子中含有一段称之为 转换区(switching region , S区)的序列，不同的转换区之间可发生重排。Ig的类别转换在抗原诱导下发生，Th细胞分泌的细胞因子直接调节Ig转换的类别。如Th2细胞分泌的IL-4诱导Ig的类别转换成IgGl和IgE , TGFf诱导转换成IgG2b和 IgA ; Thl细胞分泌I
18、FN-y诱导转换成IgG2a和IgG3o Ig的类别转换是机体产生不同类别 抗体并发挥不同功能的基础。（五）浆细胞的形成浆细胞又称抗体形成细胞（antibody forming cell , AFC ）,其特点是能分泌大量特异 性抗体。浆细胞是B细胞分化的终末细胞，其胞质中富含粗面内质网，有利于抗体合成和 分泌。此外，浆细胞不再表达BCR和MHCH类分子，故不能与抗原起反应，也失去了与 Th相互作用的能力。生发中心产生的浆细胞大部分迁入骨髓，并在较长时间内持续产生抗 体。（六）记忆B细胞的产生生发中心中存活下来的B细胞，除分化成浆细胞外还有部分分化为记忆B细胞 （memory B cell ,
19、 Bm ）,而大部分Bm离开生发中心进入血液参与再循环。Bm不产生 Ig，但再次与同一抗原相遇时可迅速活化，产生大量抗原特异性Ig。有关Bm的特异性表 面标志尚不清楚，但Bm表达CD27,且CD44的水平高于初始B细胞。一般认为Bm为 长寿细胞，但维持其存活的因素尚不明确。有人认为FDC表面持续存在的抗原可能为经过 生发中心的Bm提供了存活的信号。第二节B细胞对TI抗原的免疫应答非胸腺依赖性抗原（TI-Ag ）,如细菌多糖、多聚蛋白质及脂多糖等，能直接激活初始B细胞而无需Th的辅助。根据激活B细胞方式的不同，TI抗原又可分为TI-1抗原和TI-2 抗原两类。(一)B细胞对TI-1抗原的应答TI
20、-1抗原除能与BCR结合，还能通过其丝裂原成分与B细胞上的丝裂原受体结合， 引起B细胞的增殖和分化，因此TI-1抗原又常被称为B细胞丝裂原,如LPS。成熟和不成 熟的B细胞均可被TI-1抗原激活，诱导产生低亲和力的IgMo高浓度TI-1抗原经丝裂原受体与B细胞结合能诱导多克隆B细胞增殖和分化，低浓 度TI-1抗原能则激活抗原特异性B细胞。由于无需Th细胞预先致敏与克隆性扩增，故机 体对TI-1抗原刺激所产生的应答发生较早，这在抗某些胞外病原体感染中发挥重要作用。 但单独TI-1抗原作用不足以诱导Ig类别转换、抗体亲和力成熟及记忆B细胞形成。( ) B细胞对TI-2抗原的应答TI-2抗原多为细菌
21、胞壁与荚膜多糖，具有高度重复的表位。TI-2抗原仅能激活成熟的 B细胞。对TI-2抗原发生应答的主要是B1细胞。由于人体内B1细胞至5岁左右才发育 成熟，故婴幼儿易感染含TI-2抗原的病原体。TI-2抗原通过其高度重复的抗原表位引起B1细胞的mlg广泛交联，进而激活B1细 胞。但mlg过度交联又会使成熟B1细胞产生耐受。因此，抗原表位密度在TI-2抗原激活 B细胞中似乎起决定作用：密度太低，mlg交联的程度不足于激活B1细胞；密度太高，则 导致B1细胞失能。B细胞对TI-2抗原的应答具有重要的生理意义。大多数胞外菌有胞壁多糖，能抵抗吞 噬细胞的吞噬消化。B细胞针对此类TI-2抗原所产生的抗体，
22、可发挥调理作用，促进吞噬 细胞对病原体的吞噬，并且有利于巨噬细胞将抗原提呈给T细胞。T细胞在TI-2抗原的应答中的作用尚不十分清楚。但T细胞分泌的细胞因子可明显增 强B1细胞的免疫应答，并可发生抗体类别转换，产生IgM及IgGo第三节体液免疫应答产生抗体的一般规律抗原进入机体后诱导B细胞活化并产生特异性抗体，发挥重要的体液免疫作用。抗原 初次刺激机体所引发的应答称为初次应答(primary response );初次应答中所形成的记 忆细胞再次接触相同抗原刺激后产生迅速、高效、持久的应答,即再次应答(secondary response ),或称回忆应答(anamnestic response X(-)初次应答在初次应答中，B细胞产生的抗体数量少，亲和力低，其产生过程可依次分为以下四 个阶段。L潜伏期(lag phase )指由机体接受抗原刺激到血清特异抗体可被检出之间的阶 段。此期可持续数小时至数周，时间长短取决于抗原的性质、抗原进入机体的途径、所用 佐剂类型及宿主的状态等。2.对数期(log phage )此期血清抗体量呈指数增长，抗原剂量及抗原性质是决定 抗体量增长速度的重要因素。