第 15 章 B 淋巴细胞活化 与抗体的产生 B Lymphocyte Activation & Antibody...

第 15 章 B 淋巴细胞活化与抗体的产生

B Lymphocyte Activation & Antibody Production

Contents

• B 细胞免疫应答•抗体产生的一般规律• B1 细胞对 TI 抗原的免疫应答• T 、 B细胞活化信号的转导

第一节 B细胞免疫应答

• 抗原识别阶段• 活化、增殖和分化阶段• 效应阶段

Recirculating B cells normally pass throughlymphoid organs

B cells inblood

Efferentlymph

T cell area

B cell area

Antigen entersnode in afferent

lymphatic

Y

Y

Y

Y

Y

YY

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

YY

Y

YB cells leave blood & enter lymph node via

high endothelial venulesB cellsproliferate

rapidly

GERMINAL CENTRETransient structure ofIntense proliferation

Germinal centrereleases B cellsthat differentiateinto plasma cells

Recirculating B cells are trapped by foreign antigens in lymphoid organs

一、抗原识别

• BCR 特异性识别天然抗原的抗原决定簇–直接识别，无需 APC 加工处理–无 MHC 限制性

二、活化、增殖分化阶段

• 活化• 增殖• 分化

1 、活化

•外周淋巴组织 T、 B细胞交界处的 T细胞区内

•双信号

双信号 ---- 第一信号

•第一信号（抗原特异性信号）–BCR 结合特异性抗原表位，启动第一信号–由 Igα/Igβ 传入胞内–协同受体 CD19/CD21/CD81 辅助第一信号的传递

•内吞抗原—加工处理—肽 -MHCП类—供 T识别

双信号 ---- 第二信号

•第二信号（协同刺激信号）–CD40/CD40L 等

•？？ Th2 细胞辅助

Th 细胞的辅助

•初次应答中 DC激活未致敏 Th2 细胞•再次应答中 B细胞激活记忆 Th2 细胞•活化的 Th2 细胞识别 B细胞表面的肽 -MHCП类复合物–提供第二信号：表达 CD40L ， CD40L-CD40–分泌细胞因子： IL-4 ， 5， 6等

B

B

2. Internalization via BCR induces the expression of CD40

3. Antigen degradation by exogenous antigen processing pathway

4. Ag peptide-MHC complexes areexpressed at the cell surface

Fate of Antigens Internalised by B cells

1. uptake of antigen by specific BCR

YYY

T cell help to B cells

B

Signal 1Ag & BCR

Th

1. TCR

2. CD4

3.CD40L

Th

Signal 2 – CD40/CD40L

YYY

B Th

Signal 2

Signal 1

Signal 1 & 2 thus allow the B cell to survive

T cells regulate the survival of B cells and thus control the clonal selection of B cells

Cytokines

CytokinesIL-4IL-5IL-6

IFN-TGF-

T cell help to B cells

Synaptic tethering of a B cell (red)to a T cell (green)

T cell (in centre) surrounded by B cells withcytoskeleton stained green

2 、增殖分化

•部位——生发中心（初级、次级）•活化 B细胞在 Th2 细胞分泌的多种细胞因子作用下增殖、分化为即浆细胞并发生抗体转类

Th

Signal 2

YYYB

Signal 1

CytokinesIL-4IL-5IL-6

IFN-TGF-

IgM IgG3 IgG1 IgG2b IgG2a IgE IgA

IL4 inhibits inhibits induces inhibits inducesIL-5 augmentsIFN-inhibits induces inhibits induces inhibitsTGF- inhibits inhibits induces induces

PC

BBB B

BB

B

BB

BB

B

BB

Proliferation & Differentiation

Ig 转类

• 淋巴细胞的分化途径– 分泌 IgM 的浆细胞– 转类成其它浆母细胞，入髓质成浆细胞– 体细胞高频突变，亲和力成熟– 分化为记忆性 B细胞，部分 Th2 也分化为

记忆性细胞

somatic hypermutation & Affinity Maturation

Five BCR: • all specific for • different affinities

B B B B B

Only this cell, that has a high affinity, is rescued from apoptosis i.e. clonally selected

The cells with lower affinity receptors die of apoptosis

浆细胞和记忆细胞的产生

•多聚 IgM 和分泌型 IgA 的产生

CD40

Immunoglobulinreceptor

MHC II

Antigen

Cytokine receptor

Bcell

B7B7B7B7 CD28

TCRTCRTCRTCRT helpercell

1. Antigen presentation toTh cell

2. B7 expressed

Bcell

3. Th cell is activated

and expresses CD40 ligand,

Cytokines secreted

CD40 ligand

Cytokine

Bcell

T helpercell

4. Cytokine binds to cytokine receptor,

CD40 ligand binds to CD40

Bcell

Bcell

Bcell

5. B cell activated

6. B cells proliferate, differentiate, secrete Ig

三、效应阶段（抗体的效应）

•中和作用•调理作用•激活补体• ADCC 效应

Y ``

Y`

`

NEUTRALISATION

Y` `

Toxin releaseblocked

Preventstoxicity

NEUTRALISING ANTIBODIES

Adhesion tohost cells blocked

Preventsinvasion

Bacterium

Y ``

Toxin

中和作用

Fc receptorbinding

OPSONISATION

OPSONISATION Phagocytosis

Bacteria in extracellular space

Ab

+

调理作用

COMPLEMENT Activation

Bacteria in plasma

Ab & COMPLEMENT

+

Phagocytosis

binding

Complement &Fc receptor

Lysis

Opsonisation

ADCC

第二节 抗体产生的一般规律

• 初次应答• 再次应答

•初次应答（ primary response ）–初次遇到抗原产生的应答

•再次应答 (secondary response)–再次遇到相同抗原产生的应答

• 初次应答与再次应答的比较： 初次应答 再次应答抗原 TD 或 TI 抗原 TD 抗原潜伏期 长 短对数期 升高较慢 升高较快平台期 时间短，低 维持时间长，高下降期 较短 较长抗体类型 IgM 为主 IgG 为主抗体亲和力 低 高

二、再次应答的机制•潜伏期短

–记忆细胞数量远大于初始细胞–记忆细胞已经致敏–记忆 T表达高水平黏附分子，更易被 APC 激活

•抗体水平高，持续时间长–记忆细胞数量大– IgG 半衰期长

•亲和力高–经历亲和力成熟

•同种型抗体的产生–同种型转换

三、再次应答的意义

——免疫应答的记忆性 ——强而迅速的应答，抗感染免疫中发 挥重要作用

第三节 B1 细胞对 TI 抗原的应答

• B1 细胞对 TI-1 抗原的免疫应答• B1 细胞对 TI-2 抗原的免疫应答

CD5

Two B cell lineages

B

B cell precursor

B

Mature B cell

B2 cells

Plasma cell

YY Y YY Y

YY Y

PC

IgG

B

YYYY

YYYYY

Y

YYYY

YYYYY

Y

IgM - no other isotypes

B

Distinct B cellprecursor

?

?B1 cells

B 细胞对 TDAg 和 TIAg 的应答

B1 cells B2 cells

一、 B1细胞对 TI-1 抗原的免疫应答

TI-1 抗原• 主要为细菌胞壁成分，如脂多糖• 具丝裂原成分• 高浓度时，其中的丝裂原可非特异性激活 B

细胞（多克隆激活）• 低浓度时，只能激活具有特异性 BCR 的 B细

胞，丝裂原参与第二信号的发送

YYYY

Y

YYYY

Y

YYYY

Y

YYYY

Y

IgM

YYY

YY

MatureB-1

B-1 cells are directly stimulated by antigens containing multivalent epitopes

produce IgM without T cell help

TI-2 Antigen

TI-2 抗原• 细菌细胞壁成分、荚膜多糖、多聚鞭毛蛋白

• 具有重复性抗原决定簇• 通过其重复性抗原决定簇使 B 细胞交联而激活

二、 B1细胞对 TI-2 抗原的免疫应答

三、 B1 细胞对 TI 抗原应答的意义

•在抗胞外病原菌感染中发挥重要作用，无需 B1 细胞致敏和 Th 细胞克隆扩增，发生迅速，早于对 TD 抗原的应答

• B1 细胞对 TI-2 抗原的应答在抗具有荚膜多糖的细菌感染中具有重要意义

HEV

1. Antigen loaded dendritic cellsmigrate from subcapsular sinus to paracortical area

of the lymph node

DC

BB

B

B

B

B

T

T

T

T

2. T cells migratethrough HEV and are trapped by antigen on DC

B

4. B cells migrate throughHEV - most pass through theparacortex and primary follicle.

T

TTT

3. T cellsproliferate

Some interact with T cells andproliferate to form a primary focus

B cells (90%) and T cells (10%) migrate to form

a primary follicle

BB

B

B

B

BT

Primary follicleformation

第四节 T、 B细胞活化信号的转导

一、 T细胞活化信号转导

•激酶：使底物中磷酸化– PTK– PK

•磷酸酶：使底物中磷酸化氨基酸去磷酸– CD45

•第一信号的转导– CD3分子 ITAM磷酸化– ZAP70磷酸化– IP3， DAG途径– Ras/Rac途径

•第一信号的转导 CD45

Lck， Fyn活化

CD3分子 ITAM磷酸化

ZAP70募集并磷酸化

PLC-γ 磷酸化 Ras活化

IP3途径 DAG途径 MAPK途径

NF-AT NF-κB AP-1

基 因 转 录

LckFyn

Zap-70

Receptor associated kinases accumulate under the membrane in close proximity to the cytoplasmic domains of the TcR -CD3 complex

CD4MHC IIMHC II

CD45

TCR binds MHC-peptide antigenphosphatase CD45 activates

kinases such as Fyn

P

Early T cell activation

The tyrosine kinase ZAP-70 binds to the phosphorylated

ITAMs of CD3 - further activation requires ligation of

the co-receptor, CD4

Zap-70

Fyn phosphorylates the ITAMs of CD3, , and ITAMS

LckFyn

CD4CD45

P

MHC II T cell activation

LckFyn

P

MHC II

Zap-70

T cell activation

Binding of CD4 co-receptor to MHC class II brings Lck into the complex,

which then phosphorylates and activates ZAP-70

Tyrosine rich cell membrane associated Linker of Activation in T cells (LAT) and SLP-76 associate with cholesterol-rich lipid rafts

LATSLP-76

Activated ZAP-70 phosphorylates LAT & SLP-76

P PP P

ZAP-70 phosphorylates LAT and SLP-76

T cell activation

LckFyn

P

MHC II

Zap-70

LATSLP-76P PP P

SLP76 binds Tec kinases and activates phospholipase C- (PLC-)

Tec Tec

PLC- cleaves phosphotidylinositol bisphosphate (PIP2) to yield diacylglycerol

(DAG) and inositol trisphosphate (IP3)

Activated ZAP-70 phosphorylates Guanine-nucleotide exchange factors (GEFS) that in turn activate the small GTP binding protein Ras

Ras activates the MAP kinase cascade

• IP3途径：活化 NF-AT• DAG 途径：活化 NF-ΚB• Ras/Rac 途径：活化 AP-1——诱导 IL-2等基因的转录

•第二信号的转导– Rac——MAPK途径—— Jnk——jun-fos——AP-1

——延长 IL-2 mRNA 的寿命

二、 B细胞活化信号的转导

•发送第一信号的是 Igα-Igβ• BCR交联后早期 PTK 为 blk,fyn 或 lyn• SYK 代替 ZAP70 •活化的转录因子和表达的基因不同