医学免疫学淋巴细胞

1、医学免疫学淋巴细胞第一页，共65页。第二页，共65页。 依赖于骨髓或法氏囊发育的依赖于骨髓或法氏囊发育的淋巴细胞，负责体液免疫和抗原淋巴细胞，负责体液免疫和抗原递呈功能，参与抗细胞外感染微递呈功能，参与抗细胞外感染微生物、速发型变态反应、溶细胞生物、速发型变态反应、溶细胞型变态反应、免疫复合物型变态型变态反应、免疫复合物型变态反应。反应。第三页，共65页。B B细胞的来源与分布细胞的来源与分布 人类人类B细胞来自骨髓，并在骨髓中发育成熟细胞来自骨髓，并在骨髓中发育成熟 人人B细胞占外周血淋巴细胞的细胞占外周血淋巴细胞的5% 25% 在淋巴结中占淋巴细胞的在淋巴结中占淋巴细胞的25% 在脾脏中为

2、淋巴细胞的在脾脏中为淋巴细胞的50% 骨髓中淋巴细胞主要为骨髓中淋巴细胞主要为B细胞细胞 胸腺中胸腺中B淋巴细胞含量较少（淋巴细胞含量较少（1%）B LYMPHOCYTE第四页，共65页。成熟成熟B B细胞的特性细胞的特性 功能性功能性BCR的表达的表达 自身免疫耐受的形成自身免疫耐受的形成B LYMPHOCYTE第五页，共65页。BCR分子的结构分子的结构第六页，共65页。B LYMPHOCYTE第七页，共65页。 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 5040 30 2010

3、 0 CDR1CDR2CDR3 抗 体 分 子 的 多 样 性 Igl 链 的 氨 基 酸 序 列酸残基的变异率相应位置上氨基B LYMPHOCYTE第八页，共65页。B LYMPHOCYTE第九页，共65页。特异性特异性/ /克隆水平克隆水平多样性多样性/ /个体水平个体水平T T细胞多样性库（细胞多样性库（10101515-10-101818）T cell repertoireT cell repertoireB B细胞多样性库（细胞多样性库（10109 9-10-101212）B cell repertoireB cell repertoire第十页，共65页。BCR的基因结构的基因结构

4、第十一页，共65页。V基因片段（variable gene segment)D基因片段(diversity gene segment)J基因片段(joining gene segment)C基因片段(constant gene segment)由多个处于分割状态的基因片段组成第十二页，共65页。BCR的的基因结构基因结构 F H链基因：链基因： 位于第位于第14号染色体长臂上，由号染色体长臂上，由V、D、J、 C 四种基因片段组成四种基因片段组成F 链基因：链基因： 位于第位于第2号染色体的短臂上，由号染色体的短臂上，由V、J、C三种基因片段组成三种基因片段组成F l l链基因：链基因： 位于

5、第位于第22号染色体上长臂上，由号染色体上长臂上，由V、J、C三种基因片段组成三种基因片段组成肽链肽链所在染色体所在染色体V(Variable)D(Diversity)J(Joining)C(Constant)H14 95（50）27 9（6） 11（9） 2 90（60）51l l227 7（4）B LYMPHOCYTE人人BCR的功能性基因片段数的功能性基因片段数第十三页，共65页。 Ig H基因：基因：V、D、J、C基因片段基因片段 VH基因：基因：编码编码VH N端端 96 101个氨基酸个氨基酸 ,包括：包括：CDR1、CDR2 DH基因：基因：可编码可编码5 9个氨基酸，构成个氨基

6、酸，构成 VH功能区的功能区的CDR3 JH 基因：基因：编码编码15 17 个氨基酸，构成个氨基酸，构成VH功能区的部分功能区的部分 CDR3 C 基因：基因： 人类有人类有 9 个基因片段，个基因片段，除除 外，其他外，其他8个片段的个片段的5 端各有端各有 一个无编码功能的一个无编码功能的转换区（转换区（S区）区）B LYMPHOCYTE第十四页，共65页。BCR的基因重排第十五页，共65页。B LYMPHOCYTE 基因重排基因重排 (gene rearrangement) 是是抗体分子抗体分子及及 TCR 分子多样分子多样性产生的的分子生物性基础。性产生的的分子生物性基础。 基因重排

7、的结果，使有限的基因造就了机体众多具有精细识基因重排的结果，使有限的基因造就了机体众多具有精细识别抗原能力的别抗原能力的BCR和和TCR分子。分子。第十六页，共65页。基因重排的信号序列基因重排的信号序列基因重排的信号序列基因重排的信号序列（recombination signal sequences，RSS）是是由一个七核苷酸的七聚体（由一个七核苷酸的七聚体（CACAGTG）和一个九核苷酸的九聚）和一个九核苷酸的九聚体（体（ ACAAAAACC ），之间间隔一非保守的），之间间隔一非保守的 12 或或 23 碱基对的碱基对的间隔序列组成间隔序列组成B LYMPHOCYTE第十七页，共65页。

8、* *重排机制重排机制 重组酶重组酶 recombinaserecombinase 重组激活基因（重组激活基因（RAG1RAG1、RAG2RAG2） 重组信号序列（重组信号序列（RSSRSS） recombination signal sequencerecombination signal sequence12/2379spacerRSS V RSS RSSJD12/23 “法则法则”第十八页，共65页。71297129723971299237/712971299237/7129V1V2 DJV1V2DJV1V2DJIg基因重排的基因重排的12-23原则原则B LYMPHOCYTE第十九页，

9、共65页。 Ig 基基 因因 重重 排排 序序 列列CCAAAAACAGGTTTTTGTD4 D3 D23 J1 C ACTGTG GTGACAC D1 D2 J2 J3 C 5 3剪切剪切12bp 23bp 一个IGHD（如IGHD2）和一个IGHJ （如IGHJ2）基因片段, 通过其两侧的23bp-RSS 和12bp-RSS被拉拢在一起, 它们之间的DNA 片段形成环状并被剪除，IGHD2和IGHJ2之间被修复酶连接在一起。B LYMPHOCYTE第二十页，共65页。B LYMPHOCYTE第二十一页，共65页。 L VH Cm1.胚系基因胚系基因2.基因重排基因重排3.重排基因重排基因4

10、.RNA转录本转录本5.mRNA剪切剪切6.成熟成熟mRNA7.Igm前体多肽前体多肽 V1 V2 V3 Vn D1 D2 D3 Dn J1 J2 J3 J4 Cm C Cg Ce Ca V1 V2 D2 J3 J4 Cm C Cg Ce Ca V1 V2 D2 J3 J4 Cm C Cg Ce Ca V2 D2J3 J4 Cm C V 2 D2J3 Cm C V2 D2J3 CCm J4 J4 V2 D2J3 Cm V2 D2 J3 C L VH C Ig Ig 重重 链链 基基 因因 重重 排排 B LYMPHOCYTE第二十二页，共65页。B LYMPHOCYTE第二十三页，共65页。第

11、二十四页，共65页。B细胞中位于一对染色体上的轻链或重链基因，其中只有一条染色体上的基因得到表达两种轻链之间的排斥，一个BCR和Ig分子只表达一种轻链， 第二十五页，共65页。 等位排斥（等位排斥（allelic exclusion）：）：是指对于一个特定的是指对于一个特定的 B 细胞，其两个细胞，其两个 同源染色体上编码重链或轻链的两个等位基因，只有其中一个得到同源染色体上编码重链或轻链的两个等位基因，只有其中一个得到 表达的现象表达的现象 同种型排斥（同种型排斥（isotype exclusion）：）： 是指一个是指一个 BCR 分子的两个轻链，分子的两个轻链， 只能表达相同的只能表达相

12、同的 链或链或 l l 链，链， 其表达频率在不同的物种有所不同其表达频率在不同的物种有所不同 （如人类为（如人类为 65 : 35） 类别转换（类别转换（class switch）：）：是指是指B细胞受抗原刺激后，膜上表达的和细胞受抗原刺激后，膜上表达的和 分泌的分泌的 Ig 从从 IgM 转换为其他转换为其他 Ig 类别的现象（受细胞因子影响）类别的现象（受细胞因子影响） 膜型膜型 Ig 和分泌型和分泌型 Ig：即即 Ig分子存在于细胞膜或体液中的现象分子存在于细胞膜或体液中的现象BCR/Ig基因表达的特点基因表达的特点B LYMPHOCYTE第二十六页，共65页。抗原识别受体多样性产生的

13、机制抗原识别受体多样性产生的机制第二十七页，共65页。1. 组合造成的多样性组合造成的多样性重排多样性重排多样性VH=65276=10530V =40 5=200V =30 4=120H链、链、L链配对的多样性链配对的多样性10530 200 120=2.5 108第二十八页，共65页。2. 连接造成的多样性连接造成的多样性不精确连接不精确连接（核苷酸丢失）（核苷酸丢失）N区核苷酸插入区核苷酸插入重新连接后插入的核苷酸称为重新连接后插入的核苷酸称为N区区结果：结果：连接部氨基酸变化连接部氨基酸变化连接部以后编码改变连接部以后编码改变GGC GTC GCG GAT ATC TAT GTA ACG

14、T（只发生在（只发生在H链）链）N NJDV第二十九页，共65页。3. 体细胞高频突变（体细胞高频突变（Ag刺激下）刺激下）成熟成熟B细胞细胞（基因已重排形成功能基因）（基因已重排形成功能基因）抗原、抗原、Th、CK活化、增殖、分化活化、增殖、分化（生发中心）（生发中心）V区发生高频率的突变区发生高频率的突变各种亲和力各种亲和力BCR的的B细胞（升高和降低）细胞（升高和降低）高亲和力高亲和力BCR的的B细胞细胞选择选择亲和力亲和力（成熟）（成熟）改变特异性改变特异性新克隆产生新克隆产生多样性多样性diedie第三十页，共65页。 组合造成的多样性：组合造成的多样性：如如 BCR 的多样性的多样

15、性 连接造成的多样性：连接造成的多样性：在在V、J或或V、D、J片段的连接处可有一定的变化片段的连接处可有一定的变化 范围，若丢失或插入几个氨基酸，即增加了其范围，若丢失或插入几个氨基酸，即增加了其V区的多样性区的多样性 体细胞高频突变引起的多样性：体细胞高频突变引起的多样性：在已成熟的在已成熟的 B细胞发育过程中，细胞发育过程中，V区区 基因发生突变，即增加了其基因库的容量基因发生突变，即增加了其基因库的容量Hl V654030 D27 J654 V D J10530200120 IgH 、 、l链的组合10530 （200 120 ） 3.5 106 不准确的连接多样性至少增加 3000

16、倍 核苷酸插入多样性增加 100 倍 可能出现的组合10111012 Ig基因重排及高频突变突变频率是其他基因的百万倍B LYMPHOCYTE第三十一页，共65页。BCR多样性和多样性和CDR3VH VL骨架区骨架区CDR1CDR2CDR3V VV VV VVDJVJ体细胞高频突体细胞高频突变变重排、连接、突变重排、连接、突变多样性主要发生在多样性主要发生在CDR3对对BCR的特异性和多样性影响最大的特异性和多样性影响最大的是的是CDR3第三十二页，共65页。B细胞的分化和发育细胞的分化和发育第三十三页，共65页。骨髓造血微环境（骨髓造血微环境（HIM）骨髓基质中的细胞因子骨髓基质中的细胞因子

17、骨髓基质中的粘附分子骨髓基质中的粘附分子是是B细胞发育的必要条件细胞发育的必要条件第三十四页，共65页。成熟成熟B B细胞的特性细胞的特性 功能性功能性BCR的表达的表达 自身免疫耐受的形成自身免疫耐受的形成B LYMPHOCYTE第三十五页，共65页。B B 细胞的分化和发育过程细胞的分化和发育过程B B细胞的分化过程可分为两个阶段细胞的分化过程可分为两个阶段 抗原非依赖期：抗原非依赖期：在中枢免疫器官中进行，与抗原刺激无关在中枢免疫器官中进行，与抗原刺激无关 抗原依赖期：抗原依赖期：在外周免疫器官中进行，依赖抗原刺激在外周免疫器官中进行，依赖抗原刺激 多能干细胞多能干细胞 祖祖B 前前B

18、不成熟不成熟 B 成熟成熟B 浆细胞浆细胞 抗原依赖期抗原依赖期抗抗原原IgIgm m链链mIgMmIgM mIgDB LYMPHOCYTE抗原非依赖期抗原非依赖期第三十六页，共65页。抗原非依赖阶段抗原非依赖阶段 B细胞在骨髓微环细胞在骨髓微环境中的发育也同样经境中的发育也同样经历历阳性选择和阴性选择阳性选择和阴性选择，通过这两次选择大约通过这两次选择大约75%的的B细胞细胞经历凋亡经历凋亡过程。只有少量经历功过程。只有少量经历功能性免疫球蛋白基因重能性免疫球蛋白基因重排的排的B细胞进入外周淋细胞进入外周淋巴器官。巴器官。第三十七页，共65页。B220LOWCD43+B220LOWCD43+

19、早期祖B细胞晚期祖B细胞DH-JH重排VH-DH-JH重排大前B细胞小前B细胞不成熟B细胞成熟B细胞替代轻链VL-JL重排Pre-B受体+ CD43-IgMIgMIgD重链基因DH-JHVH-DH-JHVH-DH-JHVH-DH-JHVH-DH-JHVH-DH-JH轻链基因_Vpre-B + l 5胚系Vpre-B + l 5 VL-JLVL-JLVL-JL膜型重链_+轻链_替代轻链/B细胞在中枢免疫器官中的分化发育细胞在中枢免疫器官中的分化发育B LYMPHOCYTE第三十八页，共65页。祖祖B细胞（细胞（pro B）早祖早祖B细胞阶段：细胞阶段：首先发生首先发生Ig重链重链DHJH的重排的

20、重排晚祖晚祖B细胞阶段：细胞阶段：开始编码无开始编码无V片段基因产物的片段基因产物的链。轻链链。轻链仍处于胚系（仍处于胚系（germ line)状态状态.，但出现替代轻链。，但出现替代轻链。DH JHC重链重链轻链（胚系）轻链（胚系）VH VL JH Cl l5基因基因 编码编码DH JH CVpro-B基因基因 编码编码l l 5蛋白蛋白编码编码Vpro-B蛋白蛋白替代替代BCR第三十九页，共65页。前前B细胞（细胞（pre-B）早期前细胞早期前细胞DH JH C重链重链VH 编码完整编码完整链链轻链（胚系）轻链（胚系）VL JH Cl l5基因基因 Vpro-B基因基因编码编码l l 5蛋

21、白蛋白编码编码Vpro-B蛋白蛋白前受体前受体 第四十页，共65页。晚期前晚期前B细胞细胞DH JH C重链重链VH 编码完整编码完整链链轻链（重排）轻链（重排）VL JH Cl l5基因基因 编码编码l l 5蛋白蛋白编码编码Vpro-B蛋白蛋白前受体前受体前受体对前受体对B细胞分化早期起着十分重要作用，它介导的信号可导致：细胞分化早期起着十分重要作用，它介导的信号可导致：A、 细胞大量增殖；细胞大量增殖；B、 RAG-1/RAG-2的表达短暂下调；的表达短暂下调；C 、上述重排终止。、上述重排终止。 此阶段若重链与轻链的基因重排发生错位时，这些细胞将发生凋亡。此阶段若重链与轻链的基因重排发

22、生错位时，这些细胞将发生凋亡。第四十一页，共65页。DH JH C重链重链VH 编码完整编码完整链链轻链轻链VL JH CBCR编码完整轻链编码完整轻链不成熟不成熟B细胞细胞 这个阶段的这个阶段的B细胞表面最早表达细胞表面最早表达sIgM分子。此时若受到分子。此时若受到抗原的刺激，易致膜受体交联而产生负信号，使抗原的刺激，易致膜受体交联而产生负信号，使B细胞不能细胞不能进一步分化成熟。这可能是自身反应性进一步分化成熟。这可能是自身反应性B细胞克隆发生流产，细胞克隆发生流产，形成形成B细胞耐受性的机制之一。细胞耐受性的机制之一。第四十二页，共65页。成熟成熟B细胞细胞DH JH C重链出现重链出

23、现类别转换类别转换VH 编码完整编码完整/链链轻链轻链VL JH CsIgM/sIgD编码完整轻链编码完整轻链第四十三页，共65页。B LYMPHOCYTEB细胞发育过程中的阴性选择细胞发育过程中的阴性选择 前前B细胞在发育为未成熟的细胞在发育为未成熟的B细胞后，只表达细胞后，只表达mIgM,与骨髓自身抗原结与骨髓自身抗原结合后，发育停滞。此时通过合后，发育停滞。此时通过受体编辑改变受体特性受体编辑改变受体特性，形成对自身抗原无反应，形成对自身抗原无反应性的细胞克隆继续发育成熟。若受体编辑不成功，则被性的细胞克隆继续发育成熟。若受体编辑不成功，则被克隆清除克隆清除，形成自身耐，形成自身耐受。受

24、。第四十四页，共65页。抗原受体编辑（抗原受体编辑（receptor editing）：二次重排，）：二次重排，消除自身应答性消除自身应答性B细胞细胞第四十五页，共65页。B细胞在外周淋巴器官中的分化发育过程细胞在外周淋巴器官中的分化发育过程 B 细胞在骨髓成熟后，迁移至各个外周淋巴器官，细胞在骨髓成熟后，迁移至各个外周淋巴器官，构成外周构成外周B细胞库。这些大多是未接触过抗原的初始细胞。细胞库。这些大多是未接触过抗原的初始细胞。当接受抗原后可发生活化、增殖，大部分分化为浆细胞，当接受抗原后可发生活化、增殖，大部分分化为浆细胞，小部分停止分化为记忆性小部分停止分化为记忆性B细胞。细胞。 接受抗

25、原刺激后的活化接受抗原刺激后的活化B细胞，大量增殖，并经历细胞，大量增殖，并经历体细体细胞突变、亲和力成熟和胞突变、亲和力成熟和Ig同型转换同型转换等过程。等过程。第四十六页，共65页。第二阶段第二阶段 依赖抗原刺激的外周分化阶段依赖抗原刺激的外周分化阶段第四十七页，共65页。Ag第四十八页，共65页。淋巴细胞的克隆选择淋巴细胞的克隆选择 体内众多淋巴细胞克隆具有各自特异的抗原受体体内众多淋巴细胞克隆具有各自特异的抗原受体,并都来自同一淋巴祖细胞并都来自同一淋巴祖细胞 在淋巴细胞发育的早期在淋巴细胞发育的早期,未成熟的淋巴细胞结合自身抗原后发生克隆排未成熟的淋巴细胞结合自身抗原后发生克隆排除而

26、形成自身耐受除而形成自身耐受 成熟的淋巴细胞可特异性识别抗原成熟的淋巴细胞可特异性识别抗原,发生活化和克隆扩增发生活化和克隆扩增,分化为效应分化为效应细胞发挥免疫效应细胞发挥免疫效应B LYMPHOCYTE第四十九页，共65页。 体内存在体内存在 有随机形成的有随机形成的 多样性的细胞多样性的细胞 克隆，每一细克隆，每一细 胞克隆表达胞克隆表达 一种抗原受体一种抗原受体抗原进入机体后，与相应抗原抗原进入机体后，与相应抗原受体结合该致使细胞克隆扩增受体结合该致使细胞克隆扩增产生大量后代细胞。如在胚胎产生大量后代细胞。如在胚胎时期接触自身抗原，该细胞则时期接触自身抗原，该细胞则发生克隆排除或禁忌，

27、形成自发生克隆排除或禁忌，形成自身耐受。身耐受。Burnet的克隆选择学说 (1957年) （clonal selection theory）B LYMPHOCYTE第五十页，共65页。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第五十一页，共65页。细胞的表面标志细胞的表面标志第五十二页，共65页。第五十三页，共65页。 膜表面免疫球蛋白（膜表面免疫球蛋白（BCR/mIg）：）：成熟成熟B细胞表达细胞表达 mIgM、mIgD, 是是B细胞特异性识别抗原细胞特异性识别抗原 的膜分子的膜分子 Ig/ Ig： 又称又称CD79a / CD79b, 为为 B 细胞传导细胞传导 活化信号

28、活化信号B细胞抗原受体复合物细胞抗原受体复合物B LYMPHOCYTE第五十四页，共65页。 CD40：在活化的在活化的B细胞表面表达较高，静息期的细胞表面表达较高，静息期的B细胞不表达或低表达。配体细胞不表达或低表达。配体为活化的为活化的T细胞表达的细胞表达的CD40L，是重要的协同刺激分子，是重要的协同刺激分子 CD80/CD86：由活化的由活化的B细胞表达细胞表达, 配体为配体为T细胞表面的细胞表面的CD28，是重要的协同刺激分，是重要的协同刺激分子子 CD19/CD21/CD81: 又称又称B细胞细胞共受体共受体，是，是B细胞活化的辅助受体，能提高细胞活化的辅助受体，能提高B细细胞对抗

29、原刺激的敏感性胞对抗原刺激的敏感性 其他：其他：CR1（CD35）、）、CR2（CD21）、）、CD20、CD22、CD32、CD27、CD70、CD72协同刺激分子及协同刺激分子及B B细胞共受体细胞共受体B LYMPHOCYTE第五十五页，共65页。B LYMPHOCYTE第五十六页，共65页。第五十七页，共65页。B B淋巴细胞的亚群淋巴细胞的亚群第五十八页，共65页。B-1细胞亚群细胞亚群 不依赖骨髓细胞不依赖骨髓细胞 分布于胸腔、腹腔和肠壁固有层中，分布于胸腔、腹腔和肠壁固有层中，具有具有自我增自我增殖殖的能力。的能力。 针对针对TI抗原抗原 产生产生IgM类低亲和力抗体、不发生抗体类别转换、类低亲和力抗体、不发生抗体类别转换、无免疫记忆无免疫记忆第五十九页，共65页。B-2细胞亚群细胞亚群 参与体液免疫应答参与体液免疫应答 抗原递呈抗原递呈 免疫调节免疫调节第六十页，共65页。B