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知识加油站丨B细胞的分化与发育

IMMUNOLOGY

B细胞

B淋巴细胞(简称B细胞)来源于鸟类法氏囊和哺乳动物骨髓,其主要功能是产生抗体介导体液免疫应答,同时作为专职抗原提呈细胞能摄取、加工和提呈抗原给T细胞,还能分泌多种细胞因子(如IL-6和IL-10等)参与调节免疫应答。成熟的B细胞主要定居于外周免疫器官的非胸腺依赖区,占外周血淋巴细胞总数的20%-25%。

01

B细胞的来源

B细胞的分化过程

B细胞的分化

B细胞起源于骨髓的造血干细胞(HSC),多能造血干细胞在复杂的骨髓微环境和多种细胞因子及转录因子协调作用下定向分化为B细胞。

多能组细胞(MPP)在骨髓微环境的作用下分化为共同淋巴样祖细胞(CLP)和共同髓样祖细胞(CMP)。随后CLP向T细胞和(或)B细胞分化。

在骨髓中,B细胞分化经历了HSC、MPP和CLP后,将继续留在骨髓中,先后经历祖B细胞、前B细胞、未成熟B细胞并最终分化为成熟B细胞。同时表达mIgM和mIgD是B细胞成熟的标志。成熟B细胞具有识别抗原的能力,未受抗原刺激的成熟B细胞称为初始B细胞。成熟B细胞随血液循环进入外周免疫器官中,依赖抗原作用进一步增殖、分化和发育,发挥体液免疫效应,保护抗体并向浆细胞分化和形成记忆B细胞

02

B细胞亚群

不同阶段的B细胞特征分子

B细胞可分为多个亚群,主要有B1细胞、B2细胞、效应性B细胞亚群、调节性B细胞、记忆B细胞等。

B1细胞主要来源于胚胎晚期的胚胎干细胞,定居于腹膜腔、胸膜腔和肠道固有层中,而在脾、外周血、胸腺、淋巴结及骨髓中少见。B1细胞具有自我更新能力,主要产生低亲和力的IgM,参与固有免疫应答。

 B2细胞来源于骨髓造血干细胞,未成熟B细胞进入脾脏分化发育,经历过渡阶段(T1、T2细胞阶段)分化为产生抗体的成熟B细胞,定居在滤泡生发中心的B细胞区,是参与体液免疫的主要细胞,又称为滤泡B细胞。

B细胞分化过程

效应性B细胞亚群又称功能性B细胞。B细胞主要功能是分泌抗体发挥体液免疫功能,但是在一定情况下,B细胞也可以分泌细胞因子,发挥其他类型的免疫学功能。

调节性B细胞(Breg),通过产生抑制性细胞因子或分泌抑制性抗体影响其他免疫细胞的功能,减缓机体炎症症状。

记忆性B细胞。根据CD27的表达与否可将B细胞分为初始B细胞和记忆B细胞。记忆B细胞高表达CD27,IgV区基因已经发生高频突变,主要产生于生发中心,是初次免疫应答克隆消除后保留下来的少量高亲和力细胞。记忆B细胞占全部外周血B淋巴细胞的40%-60%。记忆B细胞的主要功能是当再次遭遇相同抗原刺激时,可以迅速活化增殖,分化为分泌抗体的浆细胞,快速产生大量高亲和力的抗体并发挥免疫效应。

03

B细胞的活化

B细胞的活化

T细胞和B细胞活化的相互作用

B细胞通过分泌抗体发挥体液免疫应答。B细胞识别的抗原分为T细胞依赖型抗原(TD-Ag)和T细胞非依赖型抗原(TI-Ag)。B细胞可通过B细胞受体(BCR)直接对TI-Ag(主要包括非蛋白质抗原,如某些细菌多糖和脂多糖)产生应答,无须T细胞的辅助。

B细胞对TD-Ag的应答需要T辅助细胞的参与和提供活化第二信号。B细胞活化需要双信号,第一信号由抗原提供,第二信号则由协同刺激分子提供。B细胞活化的第一信号,BCR与抗原表位结合后,启动B细胞活化的第一信号。BCR识别抗原后,活化Blk、Fyn或Lyn等酪氨酸激酶,Igα/Igβ胞质区的ITAM模体中的酪氨酸激酶发生磷酸化,募集并活化Syk进而活化细胞内信号转导的级联反应,随后经过PKC、MAPK及钙调蛋白三条途径激活转录因子,参与并调控B细胞激活、增殖相关基因的表达。

B细胞活化的第二信号由多种黏附分子的相互作用所提供,其中最重要的是CD40/CD40L。静息T细胞不表达CD40L,活化后T细胞迅速表达CD40L,CD40L与B细胞表面的CD40相互作用,向B细胞传递活化的第二信号。

B细胞活化受体分子

BCR

在TD抗原诱导的B细胞活化中,辅助T细胞给B细胞活化提供第二信号。B细胞被激活后,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B细胞。在B细胞分化过程中,辅助T细胞发挥了重要作用。

04

B细胞研究的关键问题

B细胞发挥体液免疫功能的重要过程-VDJ重排和类别转换

抗体主要由终末分化成熟的浆细胞分泌,是机体大多数病原微生物的重要效应成分之一,持续存在于血清中或细胞表面的抗体分子对维持机体长期的保护性免疫应答十分重要。如何诱导机体产生长效的记忆B细胞,是传染性疾病疫苗研发的关键所在,因此研究记忆B细胞的形成机制及抗原特异性抗体的产生和长期维持体液应答的机制,对疾病的治疗、预后和疫苗研究尤为重要。

未来,B细胞的分化发育、记忆B细胞的形成和机制、记忆B细胞与疫苗、B细胞亚群与疾病等将会是热点研究问题。

1.医学免疫学,曹雪涛,何维主编.第3版,人民卫生出版社,2015。

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