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1、第九章 B淋巴细胞第一节 B细胞的分化发育哺乳动物的B细胞是在中枢免疫器官骨髓中发育成熟的。骨髓中髓质基质细胞表达的细胞因子和黏附分子是诱导B细胞发育的必要条件。B细胞在中枢免疫器官中的分化发育过程中发生的主要事件是功能性B细胞（抗原）受体（B cell receptor, BCR）的表达和自身免疫耐受的形成。（一）BCR的基因结构及其重排BCR是表达于B细胞表面的免疫球蛋白，即膜型免疫球蛋白(membrane immunoglobulin, mIg)。B细胞通过BCR识别抗原，接受抗原刺激，启动体液免疫应答。编码BCR的基因在胚系阶段以分隔的、数量众多的基因片段（gene segment）的
2、形式存在。在B细胞的分化发育过程中，这些基因片段发生重排（rearrangement）和组合，从而产生数量巨大、能识别特异性抗原的BCR。1BCR的胚系基因结构 人重链基因由编码可变区的V基因片段（variable gene segment）、D基因片段（diversity gene segment）和J基因片段（joining gene segment）以及编码恒定区的C基因片段组成。人轻链基因分为基因和基因，轻链V区基因只有V、J基因片段。轻重链每种基因片段都以多拷贝的形式存在。2BCR的基因重排及其机制 Ig的胚系基因是以被分隔开的基因片段的形式成簇存在的，只有通过基因重排形成V D J
3、（重链）或V J（轻链）连接后，再与C基因片段连接，才能编码完整的Ig多肽链，进一步加工、组装成有功能的BCR。Ig V区基因的重排主要是通过重组酶（recombinase）的作用来实现的。重组酶可以从众多的V（D）J基因片段中将1个V片段， 1个D片段（轻链无D片段）和1个J片段重排在一起，形成V（D）J连接（图9-2），最终表达为有功能的BCR。Ig胚系基因重排的发生具有明显的程序化，首先是重链发生基因重排，随后是轻链重排。经过Ig胚系基因的重排，B细胞的DNA序列与其他体细胞有很大不同，这是存在于B细胞和T细胞中非常独特的生物学现象。3等位基因排斥（allelic exclusion）和
4、同种型排斥（isotype exclusion） 一个B细胞克隆只表达一种BCR，只分泌一种抗体。对于遗传上是杂合子的个体来说，保证B细胞克隆单一的特异性以及只表达一种Ig型的轻链，主要是通过等位基因排斥和同种型排斥的机制来实现的。等位基因排斥是指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，先重排成功的基因抑制了同源染色体上另一等位基因的重排。同种型排斥是指k轻链和l轻链之间的排斥，k轻链基因的表达成功即抑制l轻链基因的表达。（二）抗原识别受体多样性产生的机制1组合造成的多样性 抗原识别受体的胚系基因以众多的V、D、J片段成簇存在，当发生V、（D）、J基因片段
5、重排时，只能分别取用众多V、（D）、J基因片段中的1个，因而可产生众多V区基因片段组合。2连接造成的多样性 Ig各基因片段之间的连接往往并不准确，有插入、替换或缺失核苷酸的情况发生，从而产生新的序列，称为连接多样性。在Ig V区基因重排过程中，V、（D）、J基因片段的连接处可以丢失或加入数个核苷酸。如末端脱氧核苷酸转移酶（TdT）能将N-核苷酸加到V、D、J基因片段重排中出现的DNA断端，从而显著增加了BCR和Ig的多样性。3体细胞高频突变造成的多样性 体细胞高频突变造成的多样性是在已成熟B细胞即已完成V基因重排的基础上发生的，而且发生在抗原刺激后外周淋巴器官生发中心的B细胞。体细胞高频突变的
6、主要方式是点突变，常发生在V区的CDR区，不仅能增加抗体的多样性，而且可导致抗体的亲和力成熟。（三）B细胞在中枢免疫器官中的分化发育B细胞在骨髓中的发育经历了祖B细胞（pro-B cell）、前B细胞（pre-B cell）、未成熟B细胞（immature B cell）和成熟B细胞（mature B cell）等几个阶段。1祖B细胞 此阶段发生重链重排。2前B细胞 前B细胞经历大前B细胞（large pre-B cell）和小前B细胞（small pre-B cell）两个阶段。大前B细胞可合成完整链，表达pre-B受体。pre-B受体可抑制另一条重链基因的重排（等位基因排斥），促进B细胞的
7、增殖和进一步发育。小前B细胞的轻链基因发生V-J重排，但依然不能表达功能性BCR。3未成熟B细胞 未成熟B细胞可以表达完整mIgM，此时未成熟B细胞如受抗原刺激，非但不能活化、增殖，反而引起未成熟B细胞发生凋亡而导致克隆清除，形成自身免疫耐受。4成熟B细胞 成熟B细胞又称初始B细胞（naive B cell）。成熟B细胞表面可同时表达mIgM和mIgD，其可变区完全相同。成熟B细胞离开骨髓，定居在外周淋巴器官，介导特异性体液免疫应答。B细胞在骨髓的分化发育过程不受抗原影响，称为B细胞分化的非抗原依赖期。初始B细胞离开骨髓后，到达外周免疫器官的非胸腺依赖区定居，在那里接受特异性抗原的刺激而活化、
8、增殖，进一步分化成熟为浆细胞和记忆性B细胞（图9-4），此过程为B细胞分化的抗原依赖期（四）B细胞中枢免疫耐受的形成B细胞中枢免疫耐受的形成的主要机制包括克隆清除（clone deletion）、受体编辑（receptor editing）和无能（anergy）。在骨髓中发育的未成熟B细胞通过上述的克隆清除、受体编辑和失能等机制形成了对自身抗原的中枢免疫耐受，成熟的B细胞到达外周淋巴组织后仅被外来抗原激活，发挥B细胞的适应性免疫应答。第二节 B淋巴细胞的表面分子及其作用B细胞表面有众多的膜分子，它们在B细胞识别抗原，B细胞的活化、增殖，以及抗体产生等过程中发挥着作用。（一）B细胞抗原受体复合物
9、B细胞表面最主要的分子是B细胞（抗原）受体（B cell receptor, BCR）复合物。BCR复合物由识别和结合抗原的mIg和传递抗原刺激信号的Ig/Ig（CD79a/CD79b）异源二聚体组成（图 9-4）。1mIg mIg是B细胞的特征性表面标志。mIg以单体形式存在，能结合特异性抗原，但由于其胞质区很短，不能直接将抗原刺激的信号传递到B细胞内，需要其他分子的辅助来完成BCR结合抗原后信号的传递。在抗原刺激下，B细胞最终分化为浆细胞，浆细胞不表达mIg。2Ig/Ig Ig和Ig均是免疫球蛋白超家族的成员，有胞膜外区、跨膜区和相对较长的胞质区。Ig和Ig在胞膜外区的近胞膜处藉二硫键相连
10、，构成二聚体。Ig/Ig和mIg的跨膜区均有极性氨基酸，藉静电吸引而组成稳定的BCR复合物。Ig/Ig胞质区含有免疫受体酪氨酸活化模体（immnoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM），通过募集下游信号分子，转导特异性抗原与BCR结合所产生的信号。 （二）B细胞共受体B细胞共受体（coreceptor）能加强B细胞活化信号的转导。B细胞表面的CD19与CD21及CD81（TAPA-1）非共价相联，形成B细胞特异的多分子活化共受体,能提高B细胞对抗原刺激的敏感性（详见第十三章）。CD19/CD21/CD81复合体中，CD19胞质区可传递活化信
11、号。CD21即CR2，可结合C3d，C3d是补体C3活化后的片段。CD19/CD21/CD81共受体通过CD21与C3d结合，发挥B细胞共受体的作用。此外，CD21也是B细胞上的EB病毒受体，与EB病毒选择性感染B细胞有关。（三）协同刺激分子抗原与B细胞的BCR结合, 所产生的信号经由CD79a/CD79b转导至细胞内，此即为B细胞活化的第一信号，但仅有第一信号不足以使B细胞活化, 还需要第二信号。第二信号主要由Th细胞和B细胞表面的协同刺激分子间的相互作用产生。1CD40 CD40属肿瘤坏死因子受体超家族（TNFRSF），组成性地表达于成熟B细胞。CD40的配体（CD40L即CD154），表
12、达于活化T细胞。CD40与CD40L的结合是B细胞活化的第二信号，对于B细胞分化成熟和抗体产生起着十分重要的作用（详见第十三章）。2CD80和CD86 CD80（B7.1）和CD86（B7.2）在静息B细胞不表达或低表达，在活化B细胞表达增强，其相应的受体是表达于T细胞上CD28和CTLA-4，提供T细胞活化的第二信号。3其他黏附分子 Th细胞对B细胞的辅助以及活化B细胞向T细胞提呈抗原，均需要细胞间的接触，黏附分子在此过程中起很大的作用。表达于B细胞的黏附分子有ICAM-1(CD54)、LFA-1(CD11a/CD18)等，这些黏附分子也具有协同刺激作用。（四）其他表面分子1CD20 表达于
13、除浆细胞外的发育分化各阶段的B细胞，可调节跨膜钙离子流动，在B细胞增殖和分化中起重要的调节作用。CD20是B细胞特异性标志，是治疗性单抗识别的靶分子。2CD22 特异性表达于B细胞，其胞内段含有ITIM模体，是B细胞的抑制性受体，能负调节CD19/CD21/CD81共受体。基因敲除CD22的小鼠其B细胞活化增强。3CD32 即FcgR，其中FcgRB亚型能负反馈调节B细胞活化及抗体的分泌（参见第十六章）。第三节 B淋巴细胞的亚群根据是否表达CD5分子，B细胞可分为CD5+B-1细胞和CD5-B-2细胞两个亚群。B-1细胞（B-1 cell）主要产生低亲和力的IgM，参与固有免疫；B-2细胞即通
14、常所指的B细胞，是参与适应性体液免疫的主要细胞。（一）B-1细胞B-1细胞约占B细胞总数的5%-10%，主要定居于腹膜腔、胸膜腔和肠道固有层中。B-1细胞出现较早，在个体发育胚胎期即产生，具有自我更新（self-renewal）能力。慢性淋巴细胞白血病中的B细胞均表达CD5，一般认为其来源于B-1细胞。B-1细胞表达的免疫球蛋白可变区相对保守，主要针对碳水化合物（如细菌多糖等）产生较强的应答，无需Th细胞的辅助，不发生免疫球蛋白的类别转换。B-1细胞所合成的低亲和力IgM能与多种不同的抗原表位结合，表现为多反应性（polyreactivity）。在无明显外源性抗原刺激的情况下，B-1细胞能自发
15、分泌针对微生物脂多糖和某些自身抗原的IgM，这些抗体称天然抗体（natural antibodies）。B-1细胞属固有免疫细胞，在免疫应答的早期发挥作用，尤其在腹膜腔等部位能对微生物感染迅速产生抗体，构成了机体免疫的第一道防线。B-1细胞也能产生多种针对自身抗原的抗体，与自身免疫病的发生有关。（二）B-2细胞B-2细胞是分泌抗体参与体液免疫应答的主要细胞。B-2细胞在个体发育中出现相对较晚，主要定居于淋巴器官。在抗原刺激和Th细胞的辅助下，B-2细胞最终分化成抗体形成细胞浆细胞（plasma），产生高亲和力的抗体，行使体液免疫功能。B-1细胞和B-2细胞在表面特征、免疫应答等多方面存在着明显的不同（见表9-1）。表9-1 B-1细胞和B-2细胞亚群的比较性质B-1细胞B-2细胞CD5分子表达+-更新的方式自我更新由骨髓产生自发性Ig的产生高低针对的抗原碳水化合物类蛋白质类分泌的Ig类别IgMIgGIgGIgM特异性多反应性单特异性体细胞高频突变低/无高免疫记忆少/无有第四节 B淋巴细胞的功能B细胞的主要功能是产生抗体介导体液免疫应答。此
