医学免疫学：09.B细胞

1、 B淋巴细胞（淋巴细胞（B lymphocyte） 2021-5-222 第第9 章章 学习要点学习要点 一、掌握掌握B细胞主要表面分子及其生物学作用；细胞主要表面分子及其生物学作用； B细胞的生物学功能。细胞的生物学功能。 二、熟悉BCR多样性产生的机制,B细胞中枢耐 受的形成；B细胞的亚群。 三、了解B细胞的分化和发育。 2021-5-223 免疫应答的种类免疫应答的种类 免疫应答 固有免疫 适应性免疫 体液免疫 细胞免疫 2021-5-224 uB细胞的发现 uB细胞的功能？ u参与体液免疫 NO antibody 2021-5-225 2021-5-226 v 体内存在识别各种抗原的免

2、疫细胞克隆（体内存在识别各种抗原的免疫细胞克隆（cloneclone）。）。 v 抗原通过与特异性抗原识别受体作用导致细胞活化及克隆扩增，产生抗原通过与特异性抗原识别受体作用导致细胞活化及克隆扩增，产生 免疫应答。免疫应答。 19571957：澳大利亚学者：澳大利亚学者BurnetBurnet提出克隆选择学说提出克隆选择学说 克隆扩增克隆扩增 Frank Macfarlane BurnetFrank Macfarlane Burnet (1899(18991985)1985) 2021-5-227 为何机体B细胞库中会有如此多样性的 BCR存在？ 为何每个B细胞有单一的BCR？ Point t

3、o Ponder 2021-5-228 B细胞发育过程中重要的事件都是围绕着功 能性BCR的表达和中枢耐受的形成。 第一节 B细胞的分化和发育 （一）BCR的基因结构及重排 （二）抗原识别受体多样性的产生机制抗原识别受体多样性的产生机制 （三）B细胞在中枢免疫器官中的分化和发育 （四）B细胞中枢免疫耐受的形成细胞中枢免疫耐受的形成 2021-5-229 （一）（一）BCR基因结构及重排基因结构及重排 BCR 胚系基因结构； BCR的基因重排及其机制。 2021-5-2210 VDJCH VJCL 2021-5-2211 1、BCR的胚系基因结构的胚系基因结构 重链基因： 14号染色体长臂，由V

4、、D、J、C基因片段构成。 轻链基因： 基因：2号染色体长臂，由V、J、C基因片段构成。 基因：22号染色体短臂，由V、J、C基因片段构成。 2021-5-2212 1.BCR1.BCR的胚系基因结构的胚系基因结构 2021-5-2213 2.BCR的基因的重排及其机制的基因的重排及其机制 重组酶Ig V区基因的重排 重组激活酶基因重组激活酶基因( (recombination activating gene RAG) )编码重组激活酶RAG1和RAG2，特异 性识别并切除V、（D）、J基因片段两侧的重 组信号序列（recombination signal sequences， RSS）。 2

5、021-5-2214 2021-5-2215 重组酶还未连接时重组酶还未连接时末端脱氧核苷转移酶末端脱氧核苷转移酶可可 将数个核苷酸通过一种非模板编码的方式将数个核苷酸通过一种非模板编码的方式 加到加到DNA的断端。的断端。 其他其他DNA外切酶、外切酶、DNA合成酶等。合成酶等。 VDJ NNN 2.BCR的基因的重排及其机制的基因的重排及其机制 2021-5-2216 （二）抗原识别受体多样性产生的机制 2021-5-2217 1.组合造成的多样性：包括众多V区基因片段的组 合和轻重链的组合。 Gene segmentVDJ H gene40256 gene405 gene 304 （二）

6、抗原识别受体多样性产生的机制 H variety402566000 variety405200 variety304120 2021-5-2218 1.组合造成的多样性：包括众多V区基因片段的组 合和轻重链的组合。 VH V6000200=1.2106 VH V6000120=7.2105 total 1.2106+7.2105=1.92106 （二）抗原识别受体多样性产生的机制 2021-5-2219 2.连接造成的多样性 各基因片段之间的连接 可以丢失或加入数个核苷酸 ，从而产生新 的序列。 （二）抗原识别受体多样性产生的机制 VDJN NNN C 53 TdTTdT VDJ C 1 Ig

7、H protein chain CDR1 CDR2 CDR3 U5-11-D V H C H VD J C 1C 2C3C 4 DOMAINS ILLUSTRATED = Regions FR1FR2FR3FR4 V REGION H 2021-5-2221 N = A, T , C, or G NNN In frame NNNN ADDED BY TdT (TERMINAL DEOXYNUCLEOTIDYL TRANSFERASE) V V Out of Frame D SEGMENT D SEGMENT V-DJ JUNCTION D-J JUNCTION J J NOTE: divers

8、ity segment can be read in many reading frames! 2021-5-2222 体细胞高频突变（somatic hypermutation） 指生发中心的成熟B细胞的轻链和重链V基因可 发生的高频率的点突变。 常见于CDR区，尤其是CDR3。 可导致抗体的亲和力成熟(affinity maturation)： 即突变后有些分子的亲和力优于原先的分子， 尤其是再次免疫后亲和力逐渐提高。 3.体细胞高频突变造成的多样性 为什么为什么CDR3最富于变化？最富于变化？ 突变后突变后 抗原抗原突变前突变前 BCR1 BCR2 抗原抗原高频突变高频突变 为何机体为何

9、机体B细胞库中会有如此多样性的细胞库中会有如此多样性的BCR存在？存在？ 2021-5-2224 1.组合造成的多样性 2.连接造成的多样性 3.体细胞高频突变造成的多样性 为何机体为何机体B细胞库中会有如此多样性的细胞库中会有如此多样性的BCR存在？存在？ （二）抗原识别受体多样性产生的机制 为何每个为何每个B细胞有单一的细胞有单一的BCR？ 2021-5-2225 等位排斥和同种型排斥 为什么一个B细胞克隆只能产 生单一特异性的BCR或抗体？ 一对等位基因编 码两种产物 2021-5-2226 等位排斥等位排斥(allelic exclusion)： 指B细胞中位于一对染色体上的重链或轻链

10、基 因，其中只有一条染色体上的基因能够得到表 达，先重排成功的基因抑制了另一条染色体上 等位基因的重排。 保证了一个保证了一个B细胞克隆只表达单一特异性的细胞克隆只表达单一特异性的 BCR。 等位排斥等位排斥 V1V1 V1 肽肽 NO 2021-5-2227 2号 22号 为什么一个B细胞克隆只 能表达一种类型的轻链？ 同种型排斥同种型排斥 2号 22号 2021-5-2228 2 2号号2222号号 肽肽 同种型排斥同种型排斥 NONO 同种型排斥同种型排斥(isotype exclusion)：指轻链和 轻链之间的排斥，链基因的表达成功即 抑制链基因的表达 。 保证了一个保证了一个IgI

11、g分子中分子中 只含有一种轻链。只含有一种轻链。 2021-5-2229 （三）（三）B细胞在中枢免疫器官中的发育细胞在中枢免疫器官中的发育 2021-5-2230 （三）（三）B细胞在中枢免疫器官中的发育细胞在中枢免疫器官中的发育 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 淋巴干淋巴干 细胞细胞 祖祖B B细胞细胞前前B B细胞细胞未成熟未成熟 B B细胞细胞 成熟成熟B B 细胞细胞 抗原依赖阶段：外周淋巴器官抗原依赖阶段：外周淋巴器官 成熟成熟B细胞细胞 活化活化B细胞细胞 抗原抗原 记忆记忆B细胞细胞 浆细胞浆细胞 骨髓骨髓 淋巴滤泡淋巴滤泡 的冠状带的冠状带 抗体抗体

12、 2021-5-2231 （四）（四）B细胞中枢免疫耐受的形成细胞中枢免疫耐受的形成 只表达mIgM的未成熟B细胞若与骨髓中的自身抗原 结合，导致细胞凋亡，形成克隆清除克隆清除，这是B细胞 发生自身耐受的主要机制。 一些识别自身抗原的未成熟B细胞可以通过受体编受体编 辑辑改变其BCR特异性，从而得以进一步发育。若受 体编辑不成功，则该细胞发生凋亡。 未成熟B细胞与自身抗原结合引起mIgM表达下调， 这类细胞虽然可以进入外周淋巴器官，但对抗原 刺激不产生应答，称为无能无能。 B cell self tolerance: clonal deletion Immature B cell recogn

13、ises multivalent self Ag B Clonal deletion by apoptosis Y Y B Immature B B Small pre-B Receptor editing A rearrangement encoding a self specific receptor can be replaced VCJVVV Y B B !Receptor recognises self antigen! BApoptosis or anergy Y B B Edited receptor now recognises a different antigen and

14、can be rechecked for specificity CJVVVV Arrest development And reactivate RAG-1 and RAG-2 Y B cell self tolerance: anergy B Y Y Y B Anergic B cell IgD normal IgM low Immature B cell recognises soluble self Ag YY B Immature B B Small pre-B IgM IgD IgD IgD Y Y Y Y Y Y Mature B cell exported to the per

15、iphery Y Y B cell self tolerance: export of self tolerant B cells IgD and IgM normal IgM IgD IgD IgD IgD IgM IgM IgM Immature B cell doesnt recognise any self Ag YY B Immature B B Small pre-B B 2021-5-2236 第二节第二节 B B淋巴细胞表面的分子及其作用淋巴细胞表面的分子及其作用 (一)B细胞抗原受体复合物 组成：组成：BCR和和Ig/Ig 1.BCR（B cell receptor， mIg

16、）： B细胞受体，识别抗原识别抗原，不成熟 B细胞表达mIgM,成熟B细胞表达 mIgM和mIgD，浆细胞不表达 mIg。 2.Ig/Ig：转导信号转导信号。 3.BCR可直接识别可溶性抗原。 2021-5-2237 （二）（二）B B细胞共受体细胞共受体 CD19CD21CD81形成一个B细胞特异的多分子 活化辅助受体，增强B细胞活化信号的转导。 CD21即为CR2，是 EB病毒受体，表 达于成熟的细 胞、FDC、咽部及 宫颈上皮细胞。 2021-5-2238 与与EBV感染有关疾病主要有三种：感染有关疾病主要有三种： 传染性单核细胞增多症 ：三个典型症状为 发热、咽炎和颈淋巴结肿大。 非洲

17、儿童淋巴瘤(即Burkitt淋巴瘤) 鼻咽癌 2021-5-2239 （三）协同刺激分子（三）协同刺激分子 1.CD40表达于成熟B细胞表面，其配体 CD40L表达于活化T细胞表面，二者结合向B细 胞传导活化的第二信号。 1 2 CD40/CD40L B 细胞细胞Th细胞细胞 TD 抗原抗原 CD4 2021-5-2240 2.CD80（B7.1）和CD86（B7.2）活化的 B细胞高表达B7分子，可充当APC。 3.其他粘附分子ICAM-1、LFA-1等。 （三）协同刺激分子（三）协同刺激分子 2021-5-2241 与与B B细胞活化双信号刺激有关的细胞活化双信号刺激有关的CDCD分子分子

18、 1.BCR- CD79 2.CD19 CD21 CD81 3.CD40 4.CD80 （B7-1） CD86 （B7-2） (B7.1/B7.2) 2021-5-2242 CD20 表达于各前体B细胞和成熟B细胞， 浆细胞不表达。调节B细胞增殖和分化。是 B细胞标志，细胞标志，是治疗性单抗识别的靶分子。 CD22特异性表达于B细胞，随着B细胞成熟 表达量增加，但浆细胞不表达，胞内区含胞内区含 有有ITIM模体，抑制模体，抑制B细胞活化。细胞活化。 CD32即即FcR-B，抑制，抑制B细胞的活化。细胞的活化。 （四）其他表面分子（四）其他表面分子 2021-5-2243 非霍奇金淋巴瘤（非霍奇

19、金淋巴瘤（non-Hodgkins lymphoma, NHL） 2021-5-2244 第三节第三节 B细胞的亚群细胞的亚群 CD5 固有免疫固有免疫 适应性适应性 免疫免疫 2021-5-2245 B1细胞产生于个体发育的早期， 分布于肠道固有 层和胸、腹膜腔中。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， 称为多反应性（polyreactivity）。 CD5 B Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y IgM B1细胞在对蛋白质的反应中无重 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 力的IgM类抗体。

20、B1细胞 肠道粘膜固有层的肠道粘膜固有层的B B主要是主要是B1B1。可能在肠道抗病原。可能在肠道抗病原 体的粘膜免疫中起重要作用。体的粘膜免疫中起重要作用。 但肠道固有层中的肠相关淋巴组织（GALT）内有派 氏集合淋巴结，其中的B主要是B2细胞。其主要作 用是产生分泌型IgA。 Y Y 抗原抗原 M CELL APC T B B 浆细胞浆细胞 抗体抗体 IgA 淋巴结淋巴结 2021-5-2247 B1B1细胞和细胞和B2B2细胞的生物学特征比较细胞的生物学特征比较 性质 B1细胞 B2细胞 产生时间 胎儿期 出生后 更新方式 自我更新 骨髓产生 自发性Ig 产生 高 低 特异性 多反应性

21、单特异性， 分泌Ig的同种型 IgM IgG IgG IgM 体细胞高频突变 低无 高 针对的抗原 碳水化合物 蛋白类 免疫记忆 少/无 有 2021-5-2248 第四节第四节 B B淋巴细胞的功能淋巴细胞的功能 qB2B2细胞的主要生物学功能有细胞的主要生物学功能有： 产生抗体产生抗体 抗原提呈抗原提呈 免疫调节免疫调节 2021-5-2249 抗体参与免疫应答的四种方式： 通过中和作用中和作用阻止病原体和靶细胞的结合， 中和细菌毒素的毒性作用 调理作用调理作用 ADCCADCC作用作用 参与补体的溶菌溶细胞作用参与补体的溶菌溶细胞作用，形成抗原- 抗体-补体复合物，通过经典途径激活补体，

22、 导致细菌或细胞的溶解。 （一）产生抗体介导体液免疫应答（一）产生抗体介导体液免疫应答 2021-5-2250 Viral and Bacterial Infection of Cells can be Blocked by Neutralizing Antibodies 2021-5-2251 Neutralization by IgG Antibodies Protects Cells from Toxin Action 2021-5-2252 调理作用调理作用 2021-5-2253 ADCC作用作用 2021-5-2254 B细胞可有效地提呈可溶性抗原可溶性抗原，并且，只有活活 化的化的B B细胞才能提呈抗原细胞才能提呈抗原，因为只有活化的B细胞 才能表达B7分子。 （二）提呈可溶性抗原（二）提呈可溶性抗原 2021-5-2255 2021-5