第一节 B淋巴细胞的分化和表面标志(当前章节内容组合)

一、B细胞的分化

哺乳类动物B细胞的分化过程主要可分为前B细胞、不成熟B细胞、成熟B细胞、活化B细胞和浆细胞五个阶段。其中前B细胞和不成熟B细胞的分化是抗原非信赖的,其分化过程在骨髓中进行。抗原依赖阶段是指成熟B细胞在抗原刺激后活化,并继续分化为合成和分泌抗体的浆细胞,这个阶段的分化主要是在外周免疫器官中进行的。

1.前B细胞(pre-B cell) 前B细胞是从骨髓中淋厂干细胞分化而来,只存在于骨髓和胎肝等造血组织。前B细胞胞浆中可检测到IgM的重链μ链,但无轻链,也无膜表面Ig的表达,因此缺乏对抗原的反应能力。末端脱氧核甘酸转移酶(terminal deoxynucleotidyl transferase,TdT)以及共同型急性淋巴母细胞白血病抗原(common acute lymphoblastic leukaemia antigen,CALLA)即CD10可表达在前B细胞,进入非成熟B细胞后这两种标志即消失,因此TdT和CD10对于区分前B细胞与B细胞其它发育阶段非常有用。CD19、CD20和MHCⅡ类抗原在此阶段开始表达。前B细胞对抗原沅应答能力。

2.不成熟B细胞(immature B cell) 开始表达mIgM,但如与抗原结合,则产生负应答,使B细胞转变为受抑制状态,不能继续分化为成熟的B细胞,这是形成自身免疫耐受的机制之一。不成熟B细胞CD19、CD20和MHCⅡ类抗原表达量增加,并可开始表达CD21抗原。

3.成熟B细胞(matrue B cell) 骨髓中发育成熟B细胞经血液迁移至外周淋巴器官,此时膜表面同时表达mIgM和mIgD,mIgD的表达防止了B细胞与抗原结合后所引起的免疫耐受。成熟B细胞表达补体受体1(CR1)、致有丝分裂原受体以及多种细胞因子受体。

4.活化B细胞(activated B cell) 成熟B细胞被相应抗原或多克隆刺激剂刺激后成为活化B细胞,断而发生增殖和分化,在此过程中,膜结合Ig水平逐渐降低,而分泌型Ig逐渐增加,并可发生免疫球蛋白基因重链类别的转换。活化B细胞中的一部分可分化为小淋巴细胞,停止增殖和分化,并可存活数月至数年,当再次与同一抗原接触时,很快发生活化和分化,产生抗体的潜伏期短,抗体水平高,维持时间长,这种B细胞称为记忆B细胞(memory Bcell)。

5.浆细胞(plasma cell,PC) 又称抗体分泌细胞(antibodysecreting cell)。成熟B细胞接受抗原刺激后,在抗原提呈细胞和Th细胞的辅助下成为活化B细胞,进而分化为浆细胞,合成和分泌各类免疫球蛋白,同时获得了PC-1(plasma cell antigen-1)等浆细胞特异性标志,而mIg,MHCⅡ类抗原、CD19、CD20、CD21等标记消失。

二、B细胞的膜表面分子

B细胞表面有多种膜表面分子,籍以识别抗原、与免疫细胞和免疫分子相互作用,也是分离和鉴别B细胞的重要依据。B细胞表面分子主要有白细胞分化抗原、MHC以及多种膜表面受体(图7-2)。

(一)CD抗原

在B细胞表面重要的CD抗原参见第一章表1-1,与B细胞识别、粘附、活化有关的CD分子结构和功能参见第一章第二节。应用某些B细胞CD抗原相应的单克隆抗体可鉴定和检测B细胞的数量、比例、不同的分化阶段和功能状态。

(二)主要组织兼容性复合体抗原(MHC)

B细胞不仅表达MHC I类抗原,而且表达较高比便和密度的MHCⅡ类抗原。除了浆细胞外,从前B细胞至活化B细胞均表达MHCⅡ类抗原。B细胞表面的MHCⅡ类抗原在B细胞与T细胞相互协作时起重要作用,此外,还参与B细胞作为辅佐细胞的抗原提呈作用。有关内容参见第六章“主要组织相容性复合体”。

(三)膜表面受体

B细胞膜表面具有多种类型的受体。

1.膜表面免疫球蛋白(surface membrane immunoglobulin,mIg) 这是B细胞特异性识别抗原的受体,也是B细胞重要的特征性标志。不成熟B细胞表达mIgM,成熟B细胞又表达了mIgD,即同时表达mIgM和mIgD,有的成熟B细胞表面还mIgG、mIgA或mIgE。在B细胞分化过程中,前B细胞的胞浆中可有IgM的重链μ链,但无mIgM;当发育为不成熟B细胞时,胞浆中μ链消失,胞膜上开始表达mIgM。在单个B细胞表面所有Ig的可变区都由相同的VH和VL基因所编码,因此它们的独特型和结合抗原的特异性是相同的。抗原刺激后的B细胞mIgD很快消失,记忆B细胞表面不存在mIgD。最近研究发现,作为B细胞受体(bcell receptor,BCR)的mIgM外,还有Igα和Igβ两种多肽链,分别命名为CD79a和CD79b,共同与mIg形成BCR复合物。

分化阶段→定向干细胞→前B细胞→不成熟B细胞→成熟B细胞→活化B细胞→浆细胞
抗原在增殖←-----------抗原非依赖----------→│←---------抗原诱导的-→
中的作用
存在部位←----------------------骨 髓--------------------→
←---------------------外 周---------------→
功能状态 B细胞前体 抗原无反应性 抗原刺激引起免疫耐受 抗原刺激正应答 抗体应答早期 初次和再次抗体应答
IgRNA ? μ重链基因重排,μmRNA μ重链、κ、λ轻链基因重排,μmRNA、κmRNA、λmRNA 初级RNA转录本不同剪接,形成μmRNA和δmRNA RNA不同剪接,形成膜结合或分泌型mRNA,重链类别转换γ、ε或α链 主要形成分泌型重链mRNA
表面标记
胞浆Ig + (μ)
膜结合Ig mIgM mIgM+mIgD mIgD↓或-重链类别转换 ±
分泌Ig - - - - + +++
MHCⅡ类分子 + + + + + -
CD10(CALLA) + + - - - -
C19 + + ++ + + -
C20 - + ++ + + -
CD21(CD2) - - ± + - -
CD23 - - - - +(部分) -
CD80(B7/BB1) +
PC - - - - - +++
TdT + + - - - -

2.补体受体(complement receptor,CR) B细胞膜表面具有CR1和CD2。CR1(CD35)可与补体C3b和C4b结合,从而促进B细胞的活化。CD2(CD21)的配体是C3d,C3d与B细胞表面CR2结合亦可调节B细胞的生长和分化。详性请参见第五章第三节。

3.EB病毒受体 CR2(CD21)也是EB病毒受体,这与EB病毒选择性感染B细胞有关。在体外可用EB病毒感染B细胞,可使B细胞永生化(immortlaized)而建成B细胞母细胞样细胞株,在人单克隆抗体技术和免疫学中有重要应用价值。在体内,EB病毒感染与传染性单核细胞增多症、Burkitt氏淋巴瘤以及鼻咽癌等的发病有关。

4.致有丝分裂原受体 美洲商陆丝分裂原(pokeweed mitogen ,PWM)对T细胞和B细胞均有致有丝分裂作用。在小鼠,脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)是常用的致有丝分裂原。此外金黄色葡萄球菌CowanI株(Staphylococcus aureus strain Cowan I,SAC)因含有金黄色葡萄球菌A蛋白(staphylococcal protein A,SPA),可通过与mIg结合刺激人B细胞的增殖。此外,大豆凝集素(soybean a gglutinin,SBA)可凝集B细胞。

5.细胞因子受体 多种细胞因子调节B细胞的活化、增殖和分化是通过与B细胞表面相应的细胞因子受体结合而发挥调节作用的。B细胞的细胞因子受体主要有IL-1R、IL-2R、IL-4R、IL-5R、IL-6R、IL-7R、IL-11R、IL-12R、IL-13R、IL-14R、IL-γR、IL-αR和TGF-βR等。有关细胞因子及其受体对B细胞的调节作用参见第四章“细胞因子及其受体”。