第十三章 B淋巴细胞介导的特异性免疫应答

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（humoralimmuneresponse\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-MHCH类分子复合物（peptide-MHCncomplex,

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：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类抗原；②BCR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

与T细胞相似,B细胞活化也需要双信号特异性抗原提供笫一信号启动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

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

转入细胞内，与类似胞质区亦存在当被多价抗原交联后，

BCD3,CD79a/bITAMOBCR

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、MAPK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纸胞与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/CD40LCD40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T言号没有第二信号，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-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：①T细胞表

面的共刺激分子可提供B纽胞活化必需的第二信号；②T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pMHCn特异性结合后，

多个黏附分子对（如LFA3/CD工ICAM-l/LFALMHCII类分子/CD4等）形成免疫突触

(irTununologicdlsynapse)，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、分化为浆细泡或记忆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(germinalcenter)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6~8小时分裂一次，3~4天即可产生约IO4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

mlg。随着中心细胞扩增，生发中心可分为两个区域：一个是暗区(darkzone),分裂增

殖的中心母细胞在此紧密集聚，滤泡树突状细胞(FDC)很少另一个为明区(lightzone),

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

(follicularDC,FDC),另一种是滤泡辅助T细胞(fillicularhelperTcell,Tfh%FDC

的形态与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:somdtichypermuldLion'

每次细胞分裂，IgV区基因中大约有1/100。碱基对突变，而一般体细胞自发突变的频率

是1/101°~1/10乙体细胞高频突变与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(affinitymaturation\

(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Cy、Ca或Cs,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(classswitching)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(switchingregion,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1g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,TGF-0诱导转换成IgG2b和

IgA;Thl细胞分泌IFN-避导转换成IgG2a和IgG3oIg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（antibodyformingcell,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MHCII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

（memoryBcell,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（B-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-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LPSe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IgMe

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，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

强细胞的免疫应答，并可发生抗体类别转换，产生及

B1IgMIgGo

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(primaryresponse);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(anamnesticresponse\

(-)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。

1.潜伏期(lagphase)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(logphage)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。

3.平台期(plateauphase)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