第十三章B淋巴细胞介导的体液免疫应答

第十三章B淋巴细胞介导的体液免疫应答

外来抗原进入机体后诱导抗原特异性B细胞活化、增殖，并最终

分化为浆细胞，产生特异性抗体，存在于体液中，发挥重要的免疫效

应作用，此过程称为特异性体液免疫应答(humoralimmune

response)oB细胞识别的抗原包括T细胞依赖抗原(TD-Ag)和T细

胞非依赖抗原(TT-Ag),B细胞对TD抗原的应答需要Th细胞的辅助。

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

激活有两个相互关联的作用：BCR特异性结合抗原，产生B细胞活化

的第一信号；B细胞内化与其BCR结合的抗原，并进展加工处理，形

成抗原肽-MHCII类分子复合物，提呈给抗原特异性Th细胞识别，而

活化的Th细胞通过表达的CD40L与B细胞上CD40结合，又可提供B

细胞活化的第二信号。

BCR对抗原的识别与TCR识别抗原有所不同：①BCR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；

②BCR灯特异性识别完整抗原的天然构象，或识别抗原降解所暴露的

表位的空间构象；③BCR识别的抗原无需经APC的加工和处理，也无

MHC限制性。

二、B细胞活化需要的信号

与T细胞相似，B细胞活化也需要双信号，即特异性抗原传递的

第一信号和协同刺激分子提供的第二信号。B细胞活化后的信号转导

途径也与T细胞相似。

（一）B细胞活化的第一信号

1.第一活化信号经由Iga/IgB传导入胞内BCR与特异性抗

原的表位结合，启动B细胞活化的第一信号，但由于BCR重链胞浆区

短，自身不能传递信号，需由与mlg组成BCR复合物的Iga/IgE将

信号转入B细胞内。BCR被多价抗原交联后，活化Blk、Fyn或Lyn

等酪疑酸激酶后使Iga/IgB胞浆区的ITAM模体中的酪氨酸发生磷

酸化，从而募集并活化Syk（类似于TCR信号转导中的ZAP-70）,进

而活化细胞内信号转导的级联反响，最后经PKC、MAPK及钙调蛋白三

条途径激活转录因子（NF-KB、APT和NFAT等），参与并调控B细

胞激活、增殖相关基因的表达（图13T）。

IVI1O_1DC力行人已仿心nh/=旦

2.B细胞活化中共受体的作用在成熟B细胞外表,CD19与CD21、

CD81以非共价键形式组成B细胞活化共受体复合物。CD21能识别结

合于抗原的补体成分C3d,虽然CD21分子本身不能传导信号，但可

通过共受体中的CD19向胞内传递信号。结合抗原的补体成分C3d与

CD21的结合使CD19/CD21交联。CD19的胞浆区有多个保守的酪氨酸

残基，能募集含有SH2构造域的信号分子，包括Lyn、Fyn、Vav.Grb2、

PI-3激酶、PLC-y和cABl等。共受体中的CD81分子为4次跨膜分

子，其主要作用可能是连结CD19和CD21,稳定CD19/CD21/CD81复

合物。CD19分子传导的信号加强了由BCR复合物传导的信号，明显

降低了抗原激活B细胞的阈值，从而大大提高了B细胞对抗原刺激的

敏感性（图13-2）o

（二）R［竺二L・.R,细胞类一体在R细晌语件中的作用

B细胞的第二活化信号也是由多种黏附分子对的相互作用所提

供，其中最重要的是CD40/CD40L。CD40主要表达在B细胞以及单核

细胞和DC外表；CD40L主要表达在活化的CD4+T细胞和肥大细胞的外

表。静息T细胞不表达CD40L,活化T细胞迅速表达CD40L,CD40L

与B细胞外表组成性表达的CD40相互作用，向B细胞传递活化的第

二信号。

（三）T、B细胞相互作用与B细胞免疫应答

B细胞对TD抗原的应答需要T细胞的辅助，这一协助需要T、B

细胞间的相互作用来完成。一方面，B细胞可以作为抗原提呈细胞活

化T细胞，另一方面活化的T细胞可以提供B细胞活化的第二信号，

并分泌多种IL-4笔细胞因子协助B细胞的进一步分化（图13-3）o

Th细胞在生发中心暗区的形成，B细胞克隆性扩增和B细胞分化成生

发中心细胞，在抗体类别转换，以及记忆性B细胞的生成中均起重要

作用（详见下文）。

皮1199D如］序nTL如□附话1d而好1下■/左PR

三、B细胞的增殖和终末分化

被TD抗原诱导活化的B细胞迅速进入细胞周期，大量增殖，并

进一步分化，最终形成浆细胞和记忆性B细胞。在B细胞激活、增殖

与终末分化过程中，均需Th细胞的辅助。活化的Th细胞能分泌多种

细胞因子，作用于B细胞。Thl细胞分泌IL-2和IFN-y等细胞因子,

Th2细胞那么分泌IL-4、1L-5及1L-6等细胞因子。不同的细胞因子

在诱导B细胞的增殖、分化中发挥着不同的作用。

Th细胞对B细胞的辅助作用发生于外周淋巴器官的T细胞区和

生发中心(germinalcenter)。血循环中的B细胞穿过高内皮小静脉

进入T细胞区，抗原特异性B细胞与抗原特异性Th细胞在这一特定

的部位相遇，B细胞在Th细胞辅助下活化后进入淋巴小结。进入淋

巴小结的B细胞分裂增殖，形成生发中心。在这里，B细胞进一步分

化成浆细胞，产生抗体，或分化成记忆性B细胞。

四、B细胞在生发中心的分化成熟

在外周淋巴器官的T细胞区激活的局部B细胞进入初级淋巴小

结，分裂增殖，形成生发中心。生发中心在抗原刺激后一周左右形成。

生发中心里的B细胞每6〜8小时分裂一次，这些分裂增殖的B细胞

称生发中心母细胞(centroblast)。生发中心母细胞分裂增殖产生

的子代细胞体积小，称为生发中心细胞(centrocyte)o随着生发中

心细胞增加，生发中心可分为两个区域：一个是暗区(darkzone),

分裂增殖的生发中心母细胞在此严密集聚，滤泡树突状细胞(FDC)

很少；另一个为明区(lightzone),生发中心细胞在此聚集不甚严

密，但与众多的FDC接触(图13-4)。

质11O_/1D夕nJFUn"i/lzIXAhgrh.r'、%cEr

DC的树突外表高表达CD21分子，抗原-抗体所形成的免疫复合

物通过C3d与CD21分子结合，附着在FDC树突上，或结合于FDC树

突上的Fc受体，聚集在一起,成串珠状，称为串珠样小体（iccosome）。

B细胞可内化iccosome,加工后把抗原提呈给Th细胞。活化的Th通

过表达的CD40L与3细胞外表的CD40分子结合，向B细胞提供必不

可少的协同刺激信号，并分泌多种细胞因子辅助B细胞。

生发中心中绝大多数B细胞发生凋亡，局部B细胞在抗原刺激和

T细胞辅助下继续分化发育，在生发中心中完成Ig亲和力成熟及类

别转换，最终形成浆细胞及记忆性B细胞。

（一）体细胞高频突变和1g亲和力成熟

生发中心母细胞的轻链和重链V基因可发生高频率的点突变，称

为体细胞高频突变（somatichypermutation）。在每次细胞分裂中，

IgV区基因中大约每lOOObp就有一对发生突变，而一般的体细胞自

发突变的频率是1/10'~1/10'体细胞高频突变与Ig基因重排导致的

多样性一起，导致BCR多样性及体液免疫应答中抗体的多样性。

体细胞高频突变在抗原诱导下发生。在初次应答时，大量抗原的

出现，可使表达不同亲和力BCR的各种B细胞克隆被选择和激活，产

生多种不同亲和力的抗体。当大量抗原被去除，或再次免疫应答仅有

少量抗原出现时，该抗原会优先结合高亲和力的BCR,仅仅使相应B

细胞发生克隆扩增，最终产生高亲和力的抗体，此为抗体亲和力成熟

(affinitymaturation^。

(二)Ig的类别转换

B细胞在IgV区基因重排完成后，其子代细胞均表达同一个IgV

区基因，但TgC基因(恒定区基因)的表达在子代细胞受抗原刺激而

成熟并增殖的过程中是可变的。每个B细胞开场时一般均表达IgM,

在免疫应答中首先分泌IgM,但随后可表达IgG、IgA或IgE,而其

IgV区不发生改变，这种可变区一样而Ig类别发生变化的过程称为

Ig的类别转换(classswitching)或同种型转换(isutype

switching)。类别转换的遗传学根底是同一V区基因与不同重链C

基因的重排。在C基因的5'端内含子中含有一段称之为转换区

(switchingregion,S区)的序列，不同的转换区之间可发生重组

(图13-5)o

友11。匚T~来El挂将

Ig的类别上挟仕玩以伤守卜友王，叩Th细胞分泌的多种细胞因

子那么直接调节Ig转换的类别。如在小鼠，Th2细胞分泌的ILT诱

导Ig的类别转换成IgGl和IgE,TGF-P诱导转换成IgG2b和IgA；

Thl细胞分泌IFN-y诱导转换成IgG2a和IgG3o

(三)浆细胞的形成

浆细胞又称抗体形成细胞(antibodyformingcell,AFC),是

B细胞分化的终末细胞，浆细胞胞质中除了少量线粒体，几乎全部为

出现大量粗面内质网，能合成和分泌特异性抗体。，同时外表的BCR

表达减少。与初始B细胞不同，浆细胞的主要特点是能够分泌大量抗

体，而不能再与抗原起反响，也失去了与Th相互作用的能力，因为

浆细胞外表不在表达BCR和MHCH类分子。生发中心产生的浆细胞

大局部迁入骨髓，并在较长时间内持续产生抗体。

（四）记忆性3细胞的产生

生发中心中存活下来的B细胞，或分化发育成浆细胞，或成为运

忆性B细胞（memoryBcell,Bnd,大局部记忆性B细胞离开生发

中心进入血液参与再循环。记忆性B细胞的大小与静息B细胞相似。

记忆性B细胞不产生Ig,但再次与同一抗原相遇时可迅速活化，产

生大量抗原特异的Ig。记忆性B细胞表达CD27,并较初始B细胞表

达较高水平的CD44o有关记忆性B细胞的特异性外表标志尚不清楚。

一般认为记忆细胞为长寿细胞，尚不清楚是什么因素维持记忆B细胞

的存活。

第二节B细胞对TI抗原的免疫应答

某些抗原，如细菌多糖、多聚蛋白质及脂多糖等属T细胞非依模

性抗原（TI-Ag）,能激活初始B细胞而无需Th细胞的辅助。根据

激活B细胞方式的不同，TI抗原又可分为TIT抗原和TI-2抗原两

类（图13-6）

1^119_CTT_1inTT_O"r盾

（）B细胞对TIT抗原发生的应答

TI-1抗原不仅能与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TTT抗原又

常被称为B细胞丝裂原，如LPS。成熟或不成熟的B细胞均可被TTT

抗原激活，诱导产生低亲和力的IgM。

高浓度TI-1抗原经丝裂原受体与B细胞结合，诱导多克隆B细

胞增殖和分化；低浓度TIT抗原能激活抗原特异性B细胞。由于无

需Th细胞预先致敏与克隆性扩增，故机体对TT-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TI-1

抗原单独缺乏以诱导Ig类别转换、抗体亲和力成熟及记忆性B细胞

形成。

（二）B细胞对TI-2抗原发生的应答

TI-2抗原多为细菌胞壁与荚膜多糖，具有高度重复的构造。TI-2

仅能激活成熟的B细胞。对TI-2抗原发生应答的主要是B-1细胞。

由于人体内B-1细胞至5岁左右才发育成熟，故婴幼儿易感染含TT-2

抗原的病原体。

TI-2抗原通过其高度重复的抗原表位使B细胞的mlg广泛交联

而被激活，但mlg过度交联会使成熟B细胞产生耐受。因此，抗原表

位密度在门-2抗原激活B细胞中似乎起决定作用：密度太低，mlg

交联的程度缺乏于激活B细胞；密度太高，那么导致B细胞无能。

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，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特异性T细胞。

TI-2抗原可以直接激活B-1细胞，T细胞分泌的细胞因子可明显

增强此类B细胞的免疫应答，并发生抗体类型转换，可产生IgM及

IgGoT细胞在TI-2抗原的应答中的作用尚不十分清楚。

显然，B细胞对TD抗原和TI抗原的应答有着多方面的不同(表

13-1)o

表13-1TD抗原和TT抗原的异同

TD抗原TI-1抗原TI-2抗原

诱导婴幼儿抗体应++一

答

前激无胸腺小鼠产—++

生抗体

无T细胞条件下的一+—

抗体应答

T细胞辅助+——

多克隆B细胞激活—+一

对重复序列的需要——4-

举例白喉毒细菌多糖、多聚肺炎球菌

素、PPD、蛋白、LPS脂多糖、

病毒血凝沙门菌多

素聚鞭毛

第三节体液免疫应答抗体产生的一般规律

外来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。特定抗原初次刺激机体所引发的应答称为述应

答〔primaryresponse］；初次应答中所形成的记忆淋巴细胞当再次

接触一样抗原刺激后可迅速、高效、持久的应答，即再次应答

(secondaryresponse),或称回忆应答(anamnesticresponse)。

(一)初次应答

在初次应答中，机体产生抗体的过程可依次分为以下四个阶段。

1.潜伏期(lagphase)指抗原刺激后至血清中能测到特异抗

体前的阶段。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(logphase)此期抗体量呈指数增长，抗原剂量及

抗原性质是决定抗体量增长速度的重要因素。

3.平台期(plateauphase)此期血清中抗体浓度根本维持在

一个相当稳定的较高水平。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(declinephase)由于抗体被降解或与抗原结合而被

去除，血清中抗体浓度慢慢下降，此期可持续几天或几周。

(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。与初次应答比拟，再次应答

时抗体的产生过程有如下特征：①潜伏期短，大约为初次应答潜伏期

的一半；②抗体浓度增加快，快速到达平台期，平台高(有时可比初

次应答高10倍以上)；③抗体维持时间长；④诱发再次应答所需抗

原剂量小；⑤再次应答主要产生高亲和力的抗体IgG,而初次应答中

主要产生低亲和力的IgM(图13-7)o

再次应答的强弱主要取决于两次抗原刺激的间隔长短：间隔短那

么应答弱，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去除；间隔太长那么反响也弱，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个月或数年，

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

御该病原体的免疫力。

小结

特异性体液免疫应答主要由B细胞介导，由浆细胞所分泌的抗体

所执行的免疫功能。B细胞对T细胞依赖性抗原（TD抗原）的免疫应答

始于BCR（mlg）对TD抗原的识别，所产生的第一活化信号经由

Iga/IgP向胞内传导。BCR共受体复合物加强第一活化信号的传导。