體液免疫應(yīng)答

1、第十三章 B淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的體液免疫應(yīng)答外來抗原進(jìn)入機(jī)體后誘導(dǎo)抗原特異性B細(xì)胞活化、增殖，并最終分化為漿細(xì)胞，產(chǎn)生特異性抗體，存在于體液中，發(fā)揮重要的免疫效應(yīng)作用，此過程稱為特異性體液免疫應(yīng)答（humoral immune response）。B細(xì)胞識(shí)別的抗原包括T細(xì)胞依賴抗原（TD-Ag)和T細(xì)胞非依賴抗原（TI-Ag)，B細(xì)胞對(duì)TD抗原的應(yīng)答需要Th細(xì)胞的輔助。第一節(jié) B細(xì)胞對(duì)TD抗原的免疫應(yīng)答一、B細(xì)胞對(duì)TD抗原的識(shí)別BCR是B細(xì)胞識(shí)別特異性抗原的受體。BCR識(shí)別抗原對(duì)B細(xì)胞的激活有兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的作用：BCR特異性結(jié)合抗原，產(chǎn)生B細(xì)胞活化的第一信號(hào)；B細(xì)胞內(nèi)化與其BCR結(jié)合的抗原，并進(jìn)行加

2、工處理，形成抗原肽-MHC類分子復(fù)合物，提呈給抗原特異性Th細(xì)胞識(shí)別，而活化的Th細(xì)胞通過表達(dá)的CD40L與B細(xì)胞上CD40結(jié)合，又可提供B細(xì)胞活化的第二信號(hào)。BCR對(duì)抗原的識(shí)別與TCR識(shí)別抗原有所不同：BCR不僅能識(shí)別蛋白質(zhì)抗原，還能識(shí)別多肽、核酸、多糖類、脂類和小分子化合物；BCR可特異性識(shí)別完整抗原的天然構(gòu)象，或識(shí)別抗原降解所暴露的表位的空間構(gòu)象；BCR識(shí)別的抗原無需經(jīng)APC的加工和處理，也無MHC限制性。二、B細(xì)胞活化需要的信號(hào)與T細(xì)胞相似，B細(xì)胞活化也需要雙信號(hào)，即特異性抗原傳遞的第一信號(hào)和協(xié)同刺激分子提供的第二信號(hào)。B細(xì)胞活化后的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑也與T細(xì)胞相似。（一）B細(xì)胞活化的第一信

3、號(hào)1第一活化信號(hào)經(jīng)由Ig/Ig傳導(dǎo)入胞內(nèi) BCR與特異性抗原的表位結(jié)合，啟動(dòng)B細(xì)胞活化的第一信號(hào)，但由于BCR重鏈胞漿區(qū)短，自身不能傳遞信號(hào)，需由與mIg組成BCR復(fù)合物的Ig/Ig將信號(hào)轉(zhuǎn)入B細(xì)胞內(nèi)。BCR被多價(jià)抗原交聯(lián)后，活化Blk、Fyn或Lyn等酪氨酸激酶后使Ig/Ig胞漿區(qū)的ITAM模體中的酪氨酸發(fā)生磷酸化，從而募集并活化Syk（類似于TCR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的ZAP-70），進(jìn)而活化細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最后經(jīng)PKC、MAPK及鈣調(diào)蛋白三條途徑激活轉(zhuǎn)錄因子（NF-B、AP-1和NFAT等），參與并調(diào)控B細(xì)胞激活、增殖相關(guān)基因的表達(dá)（圖13-1）。圖13-1 BCR復(fù)合體介導(dǎo)的胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)

4、導(dǎo)2B細(xì)胞活化中共受體的作用 在成熟B細(xì)胞表面，CD19與CD21、CD81以非共價(jià)鍵形式組成B細(xì)胞活化共受體復(fù)合物。CD21能識(shí)別結(jié)合于抗原的補(bǔ)體成分C3d，雖然CD21分子本身不能傳導(dǎo)信號(hào)，但可通過共受體中的CD19向胞內(nèi)傳遞信號(hào)。結(jié)合抗原的補(bǔ)體成分C3d與CD21的結(jié)合使CD19/CD21交聯(lián)。CD19的胞漿區(qū)有多個(gè)保守的酪氨酸殘基，能募集含有SH2結(jié)構(gòu)域的信號(hào)分子，包括Lyn、Fyn、Vav、Grb2、PI-3激酶、PLC-和cAB1等。共受體中的CD81分子為4次跨膜分子，其主要作用可能是連結(jié)CD19和CD21，穩(wěn)定CD19/CD21/CD81復(fù)合物。CD19分子傳導(dǎo)的信號(hào)加強(qiáng)了由B

5、CR復(fù)合物傳導(dǎo)的信號(hào)，明顯降低了抗原激活B細(xì)胞的閾值，從而大大提高了B細(xì)胞對(duì)抗原刺激的敏感性（圖13-2）。圖13-2 B細(xì)胞共受體在B細(xì)胞活化中的作用（二）B細(xì)胞活化的第二信號(hào) B細(xì)胞的第二活化信號(hào)也是由多種黏附分子對(duì)的相互作用所提供，其中最重要的是CD40/CD40L。CD40主要表達(dá)在B細(xì)胞以及單核細(xì)胞和DC表面；CD40L主要表達(dá)在活化的CD4+T細(xì)胞和肥大細(xì)胞的表面。靜息T細(xì)胞不表達(dá)CD40L，活化T細(xì)胞迅速表達(dá)CD40L，CD40L與B細(xì)胞表面組成性表達(dá)的CD40相互作用，向B細(xì)胞傳遞活化的第二信號(hào)。（三）T、B細(xì)胞相互作用與B細(xì)胞免疫應(yīng)答B(yǎng)細(xì)胞對(duì)TD抗原的應(yīng)答需要T細(xì)胞的輔助，這

6、一協(xié)助需要T、B細(xì)胞間的相互作用來完成。一方面，B細(xì)胞可以作為抗原提呈細(xì)胞活化T細(xì)胞，另一方面活化的T細(xì)胞可以提供B細(xì)胞活化的第二信號(hào)，并分泌多種IL-4等細(xì)胞因子協(xié)助B細(xì)胞的進(jìn)一步分化（圖13-3）。Th細(xì)胞在生發(fā)中心暗區(qū)的形成，B細(xì)胞克隆性擴(kuò)增和B細(xì)胞分化成生發(fā)中心細(xì)胞，在抗體類別轉(zhuǎn)換，以及記憶性B細(xì)胞的生成中均起重要作用（詳見下文）。圖13-3 B細(xì)胞與Th細(xì)胞間的相互作用三、B細(xì)胞的增殖和終末分化被TD抗原誘導(dǎo)活化的B細(xì)胞迅速進(jìn)入細(xì)胞周期，大量增殖，并進(jìn)一步分化，最終形成漿細(xì)胞和記憶性B細(xì)胞。在B細(xì)胞激活、增殖與終末分化過程中，均需Th細(xì)胞的輔助?；罨腡h細(xì)胞能分泌多種細(xì)胞因子，作用

7、于B細(xì)胞。Th1細(xì)胞分泌IL-2和IFN-等細(xì)胞因子，Th2細(xì)胞則分泌IL-4、IL-5及IL-6等細(xì)胞因子。不同的細(xì)胞因子在誘導(dǎo)B細(xì)胞的增殖、分化中發(fā)揮著不同的作用。Th細(xì)胞對(duì)B細(xì)胞的輔助作用發(fā)生于外周淋巴器官的T細(xì)胞區(qū)和生發(fā)中心(germinal center)。血循環(huán)中的B細(xì)胞穿過高內(nèi)皮小靜脈進(jìn)入T細(xì)胞區(qū)，抗原特異性B細(xì)胞與抗原特異性Th細(xì)胞在這一特定的部位相遇，B細(xì)胞在Th細(xì)胞輔助下活化后進(jìn)入淋巴小結(jié)。進(jìn)入淋巴小結(jié)的B細(xì)胞分裂增殖，形成生發(fā)中心。在這里，B細(xì)胞進(jìn)一步分化成漿細(xì)胞，產(chǎn)生抗體，或分化成記憶性B細(xì)胞。四、B細(xì)胞在生發(fā)中心的分化成熟在外周淋巴器官的T細(xì)胞區(qū)激活的部分B細(xì)胞進(jìn)入初

8、級(jí)淋巴小結(jié)，分裂增殖，形成生發(fā)中心。生發(fā)中心在抗原刺激后一周左右形成。生發(fā)中心里的B細(xì)胞每68小時(shí)分裂一次，這些分裂增殖的B細(xì)胞稱生發(fā)中心母細(xì)胞（centroblast）。生發(fā)中心母細(xì)胞分裂增殖產(chǎn)生的子代細(xì)胞體積小，稱為生發(fā)中心細(xì)胞（centrocyte）。隨著生發(fā)中心細(xì)胞增加，生發(fā)中心可分為兩個(gè)區(qū)域：一個(gè)是暗區(qū)（dark zone），分裂增殖的生發(fā)中心母細(xì)胞在此緊密集聚，濾泡樹突狀細(xì)胞（FDC）很少；另一個(gè)為明區(qū)（light zone），生發(fā)中心細(xì)胞在此聚集不甚緊密，但與眾多的FDC接觸（圖13-4）。圖13-4 B細(xì)胞的活化及生發(fā)中心的形成DC的樹突表面高表達(dá)CD21分子，抗原-抗體所形成

9、的免疫復(fù)合物通過C3d與CD21分子結(jié)合，附著在FDC樹突上，或結(jié)合于FDC樹突上的Fc受體，聚集在一起，成串珠狀，稱為串珠樣小體（iccosome）。B細(xì)胞可內(nèi)化iccosome，加工后把抗原提呈給Th細(xì)胞?；罨腡h通過表達(dá)的CD40L與B細(xì)胞表面的CD40分子結(jié)合，向B細(xì)胞提供必不可少的協(xié)同刺激信號(hào)，并分泌多種細(xì)胞因子輔助B細(xì)胞。生發(fā)中心中絕大多數(shù)B細(xì)胞發(fā)生凋亡，部分B細(xì)胞在抗原刺激和T細(xì)胞輔助下繼續(xù)分化發(fā)育，在生發(fā)中心中完成Ig親和力成熟及類別轉(zhuǎn)換，最終形成漿細(xì)胞及記憶性B細(xì)胞。（一）體細(xì)胞高頻突變和Ig親和力成熟 生發(fā)中心母細(xì)胞的輕鏈和重鏈V基因可發(fā)生高頻率的點(diǎn)突變，稱為體細(xì)胞高頻突

10、變(somatic hypermutation)。在每次細(xì)胞分裂中，IgV區(qū)基因中大約每1000bp就有一對(duì)發(fā)生突變，而一般的體細(xì)胞自發(fā)突變的頻率是1/1071/1010。體細(xì)胞高頻突變與Ig基因重排導(dǎo)致的多樣性一起，導(dǎo)致BCR多樣性及體液免疫應(yīng)答中抗體的多樣性。體細(xì)胞高頻突變?cè)诳乖T導(dǎo)下發(fā)生。在初次應(yīng)答時(shí)，大量抗原的出現(xiàn)，可使表達(dá)不同親和力BCR的各種B細(xì)胞克隆被選擇和激活，產(chǎn)生多種不同親和力的抗體。當(dāng)大量抗原被清除，或再次免疫應(yīng)答僅有少量抗原出現(xiàn)時(shí)，該抗原會(huì)優(yōu)先結(jié)合高親和力的BCR，僅僅使相應(yīng)B細(xì)胞發(fā)生克隆擴(kuò)增，最終產(chǎn)生高親和力的抗體，此為抗體親和力成熟（affinity maturati

11、on）。（二）Ig的類別轉(zhuǎn)換 B細(xì)胞在Ig V區(qū)基因重排完成后，其子代細(xì)胞均表達(dá)同一個(gè)Ig V區(qū)基因，但I(xiàn)g C基因(恒定區(qū)基因)的表達(dá)在子代細(xì)胞受抗原刺激而成熟并增殖的過程中是可變的。每個(gè)B細(xì)胞開始時(shí)一般均表達(dá)IgM，在免疫應(yīng)答中首先分泌IgM，但隨后可表達(dá)IgG、IgA或IgE，而其Ig V區(qū)不發(fā)生改變，這種可變區(qū)相同而Ig類別發(fā)生變化的過程稱為Ig的類別轉(zhuǎn)換（class switching）或同種型轉(zhuǎn)換（isotype switching）。類別轉(zhuǎn)換的遺傳學(xué)基礎(chǔ)是同一V區(qū)基因與不同重鏈C基因的重排。在C基因的5端內(nèi)含子中含有一段稱之為轉(zhuǎn)換區(qū)（switching region, S 區(qū)）的

12、序列，不同的轉(zhuǎn)換區(qū)之間可發(fā)生重組（圖13-5）。圖13-5Ig類別轉(zhuǎn)換Ig的類別轉(zhuǎn)換在抗原誘導(dǎo)下發(fā)生，而Th細(xì)胞分泌的多種細(xì)胞因子則直接調(diào)節(jié)Ig轉(zhuǎn)換的類別。如在小鼠，Th2細(xì)胞分泌的IL-4誘導(dǎo)Ig的類別轉(zhuǎn)換成IgG1和IgE，TGF-誘導(dǎo)轉(zhuǎn)換成IgG2b和IgA；Th1細(xì)胞分泌IFN-誘導(dǎo)轉(zhuǎn)換成IgG2a和IgG3。（三）漿細(xì)胞的形成 漿細(xì)胞又稱抗體形成細(xì)胞（antibody forming cell,AFC），是B細(xì)胞分化的終末細(xì)胞，漿細(xì)胞胞質(zhì)中除了少量線粒體，幾乎全部為出現(xiàn)大量粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，能合成和分泌特異性抗體。，同時(shí)表面的BCR表達(dá)減少。與初始B細(xì)胞不同，漿細(xì)胞的主要特點(diǎn)是能夠分泌大量

13、抗體，而不能再與抗原起反應(yīng)，也失去了與Th相互作用的能力，因?yàn)闈{細(xì)胞表面不在表達(dá)BCR和MHC II類分子。生發(fā)中心產(chǎn)生的漿細(xì)胞大部分遷入骨髓，并在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生抗體。（四）記憶性B細(xì)胞的產(chǎn)生 生發(fā)中心中存活下來的B細(xì)胞，或分化發(fā)育成漿細(xì)胞，或成為記憶性B細(xì)胞（memory B cell, Bm），大部分記憶性B細(xì)胞離開生發(fā)中心進(jìn)入血液參與再循環(huán)。記憶性B細(xì)胞的大小與靜息B細(xì)胞相似。記憶性B細(xì)胞不產(chǎn)生Ig，但再次與同一抗原相遇時(shí)可迅速活化，產(chǎn)生大量抗原特異的Ig。記憶性B細(xì)胞表達(dá)CD27，并較初始B細(xì)胞表達(dá)較高水平的CD44。有關(guān)記憶性B細(xì)胞的特異性表面標(biāo)志尚不清楚。一般認(rèn)為記憶細(xì)胞為長(zhǎng)壽

14、細(xì)胞，尚不清楚是什么因素維持記憶B細(xì)胞的存活。第二節(jié) B細(xì)胞對(duì)TI抗原的免疫應(yīng)答某些抗原，如細(xì)菌多糖、多聚蛋白質(zhì)及脂多糖等屬T細(xì)胞非依賴性抗原（ TI-Ag），能激活初始B細(xì)胞而無需Th細(xì)胞的輔助。根據(jù)激活B細(xì)胞方式的不同，TI抗原又可分為TI-1抗原和TI-2抗原兩類（圖13-6）圖13- 6 TI-1和TI-2抗原（一）B細(xì)胞對(duì)TI-1抗原發(fā)生的應(yīng)答 TI-1抗原不僅能與BCR結(jié)合，還能通過其絲裂原成分與B細(xì)胞上的絲裂原受體結(jié)合，引起B(yǎng)細(xì)胞的增殖和分化，因此TI-1抗原又常被稱為B細(xì)胞絲裂原，如LPS。成熟或不成熟的B細(xì)胞均可被TI-1抗原激活，誘導(dǎo)產(chǎn)生低親和力的IgM。高濃度TI-1抗原

15、經(jīng)絲裂原受體與B細(xì)胞結(jié)合，誘導(dǎo)多克隆B細(xì)胞增殖和分化；低濃度TI-1抗原能激活抗原特異性B細(xì)胞。由于無需Th細(xì)胞預(yù)先致敏與克隆性擴(kuò)增，故機(jī)體對(duì)TI-1抗原刺激所產(chǎn)生的應(yīng)答發(fā)生較早，這在抗某些胞外病原體感染中發(fā)揮重要作用。但TI-1抗原單獨(dú)不足以誘導(dǎo)Ig類別轉(zhuǎn)換、抗體親和力成熟及記憶性B細(xì)胞形成。（二）B細(xì)胞對(duì)TI-2抗原發(fā)生的應(yīng)答TI-2抗原多為細(xì)菌胞壁與莢膜多糖，具有高度重復(fù)的結(jié)構(gòu)。TI-2僅能激活成熟的B細(xì)胞。對(duì)TI-2抗原發(fā)生應(yīng)答的主要是B-1細(xì)胞。由于人體內(nèi)B-1細(xì)胞至5歲左右才發(fā)育成熟，故嬰幼兒易感染含TI-2抗原的病原體。TI-2抗原通過其高度重復(fù)的抗原表位使B細(xì)胞的mIg廣泛交聯(lián)

16、而被激活，但mIg過度交聯(lián)會(huì)使成熟B細(xì)胞產(chǎn)生耐受。因此，抗原表位密度在TI-2抗原激活B細(xì)胞中似乎起決定作用：密度太低，mIg交聯(lián)的程度不足于激活B細(xì)胞；密度太高，則導(dǎo)致B細(xì)胞無能。B細(xì)胞對(duì)TI-2抗原的應(yīng)答具有重要的生理意義。大多數(shù)胞外菌有胞壁多糖，能抵抗吞噬細(xì)胞的吞噬消化。B細(xì)胞針對(duì)此類TI-2抗原所產(chǎn)生的抗體，可發(fā)揮調(diào)理作用，促進(jìn)吞噬細(xì)胞對(duì)病原體的吞噬，并且有利于巨噬細(xì)胞將抗原提呈給特異性T細(xì)胞。TI-2抗原可以直接激活B-1細(xì)胞，T細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子可明顯增強(qiáng)此類B細(xì)胞的免疫應(yīng)答，并發(fā)生抗體類型轉(zhuǎn)換，可產(chǎn)生IgM及IgG。T細(xì)胞在TI-2抗原的應(yīng)答中的作用尚不十分清楚。顯然，B細(xì)胞對(duì)T

17、D抗原和TI抗原的應(yīng)答有著多方面的不同（表13-1）。表13-1 TD抗原和TI抗原的異同TD抗原TI-1抗原TI-2抗原誘導(dǎo)嬰幼兒抗體應(yīng)答+-刺激無胸腺小鼠產(chǎn)生抗體-+無T細(xì)胞條件下的抗體應(yīng)答-+-T細(xì)胞輔助+-多克隆B細(xì)胞激活-+-對(duì)重復(fù)序列的需要-+舉例白喉毒素、PPD、病毒血凝素細(xì)菌多糖、多聚蛋白、LPS肺炎球菌脂多糖、沙門菌多聚鞭毛第三節(jié) 體液免疫應(yīng)答抗體產(chǎn)生的一般規(guī)律外來抗原進(jìn)入機(jī)體后誘導(dǎo)B細(xì)胞活化并產(chǎn)生特異性抗體，發(fā)揮重要的體液免疫作用。特定抗原初次刺激機(jī)體所引發(fā)的應(yīng)答稱為初次應(yīng)答（primary response）；初次應(yīng)答中所形成的記憶淋巴細(xì)胞當(dāng)再次接觸相同抗原刺激后可迅速、

18、高效、持久的應(yīng)答，即再次應(yīng)答（secondary response），或稱回憶應(yīng)答（anamnestic response）。（一）初次應(yīng)答在初次應(yīng)答中，機(jī)體產(chǎn)生抗體的過程可依次分為以下四個(gè)階段。1潛伏期（lag phase） 指抗原刺激后至血清中能測(cè)到特異抗體前的階段。此期可持續(xù)數(shù)小時(shí)至數(shù)周，時(shí)間長(zhǎng)短取決于抗原的性質(zhì)、抗原進(jìn)入機(jī)體的途徑、所用佐劑類型及宿主的狀態(tài)等。2對(duì)數(shù)期（log phase） 此期抗體量呈指數(shù)增長(zhǎng)，抗原劑量及抗原性質(zhì)是決定抗體量增長(zhǎng)速度的重要因素。3平臺(tái)期（plateau phase） 此期血清中抗體濃度基本維持在一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定的較高水平。到達(dá)平臺(tái)期所需的時(shí)間和平臺(tái)的高度及

19、其維持時(shí)間，依抗原不同而異，有的平臺(tái)期只有數(shù)天，有的可長(zhǎng)至數(shù)周。4.下降期(decline phase) 由于抗體被降解或與抗原結(jié)合而被清除，血清中抗體濃度慢慢下降，此期可持續(xù)幾天或幾周。（二）再次應(yīng)答同一抗原再次侵入機(jī)體，由于初次應(yīng)答后免疫記憶細(xì)胞的存在，機(jī)體可迅速產(chǎn)生高效、特異的再次應(yīng)答。與初次應(yīng)答比較，再次應(yīng)答時(shí)抗體的產(chǎn)生過程有如下特征：潛伏期短，大約為初次應(yīng)答潛伏期的一半；抗體濃度增加快，快速到達(dá)平臺(tái)期，平臺(tái)高（有時(shí)可比初次應(yīng)答高10倍以上）；抗體維持時(shí)間長(zhǎng)；誘發(fā)再次應(yīng)答所需抗原劑量??；再次應(yīng)答主要產(chǎn)生高親和力的抗體IgG，而初次應(yīng)答中主要產(chǎn)生低親和力的IgM（圖13-7）。再次應(yīng)答的

20、強(qiáng)弱主要取決于兩次抗原刺激的間隔長(zhǎng)短：間隔短則應(yīng)答弱，因?yàn)槌醮螒?yīng)答后存留的抗體可與再次刺激的抗原結(jié)合，形成抗原-抗體復(fù)合物而被迅速清除；間隔太長(zhǎng)則反應(yīng)也弱，因?yàn)橛洃浖?xì)胞只有一定的壽命。再次應(yīng)答的效應(yīng)可持續(xù)存在數(shù)個(gè)月或數(shù)年，故在很多情況下機(jī)體一旦被病原體感染后，可在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)具有防御該病原體的免疫力。圖13-7 初次及再次免疫應(yīng)答抗體產(chǎn)生的一般規(guī)律小 結(jié)特異性體液免疫應(yīng)答主要由B細(xì)胞介導(dǎo)，由漿細(xì)胞所分泌的抗體所執(zhí)行的免疫功能。B細(xì)胞對(duì)T細(xì)胞依賴性抗原(TD抗原)的免疫應(yīng)答始于BCR(mIg)對(duì)TD抗原的識(shí)別，所產(chǎn)生的第一活化信號(hào)經(jīng)由Ig/Ig向胞內(nèi)傳導(dǎo)。BCR共受體復(fù)合物加強(qiáng)第一活化信號(hào)的傳導(dǎo)。Th細(xì)胞藉與B細(xì)胞表面分子的相互作用(CD40/CD40L等)及分泌的細(xì)胞因子向B細(xì)胞提供第二活