免疫学B细胞培训课件-2.ppt

1、免疫学免疫学B B细胞细胞2022-11-52第第9 章章 学习要点学习要点一、掌握掌握B细胞主要表面分子及其生物学作用；细胞主要表面分子及其生物学作用；B细胞的生物学功能。细胞的生物学功能。二、熟悉BCR多样性产生的机制,B细胞中枢耐受的形成；B细胞的亚群。三、了解B细胞的分化和发育。2022-11-53免疫应答的种类免疫应答的种类免疫应答固有免疫适应性免疫体液免疫细胞免疫2022-11-54uB细胞的发现uB细胞的功能？u参与体液免疫NO antibody2022-11-552022-11-56v 体内存在识别各种抗原的免疫细胞克隆（体内存在识别各种抗原的免疫细胞克隆（cloneclone

2、）。）。v 抗原通过与特异性抗原识别受体作用导致细胞活化及克隆扩增，产生抗原通过与特异性抗原识别受体作用导致细胞活化及克隆扩增，产生免疫应答。免疫应答。19571957：澳大利亚学者：澳大利亚学者BurnetBurnet提出克隆选择学说提出克隆选择学说克隆扩增克隆扩增Frank Macfarlane BurnetFrank Macfarlane Burnet(1899(18991985)1985)2022-11-57 为何机体B细胞库中会有如此多样性的BCR存在？为何每个B细胞有单一的BCR？Point to Ponder2022-11-58 B细胞发育过程中重要的事件都是围绕着功能性BCR的

3、表达和中枢耐受的形成。第一节 B细胞的分化和发育（一）BCR的基因结构及重排（二）抗原识别受体多样性的产生机制抗原识别受体多样性的产生机制（三）B细胞在中枢免疫器官中的分化和发育（四）B细胞中枢免疫耐受的形成细胞中枢免疫耐受的形成2022-11-59（一）（一）BCR基因结构及重排基因结构及重排 BCR 胚系基因结构；BCR的基因重排及其机制。2022-11-510VDJCHVJCL2022-11-5111、BCR的胚系基因结构的胚系基因结构 重链基因：14号染色体长臂，由V、D、J、C基因片段构成。轻链基因：基因：2号染色体长臂，由V、J、C基因片段构成。基因：22号染色体短臂，由V、J、C

4、基因片段构成。2022-11-5121.BCR1.BCR的胚系基因结构的胚系基因结构2022-11-5132.BCR的基因的重排及其机制的基因的重排及其机制重组酶Ig V区基因的重排重组激活酶基因重组激活酶基因(recombination activating gene RAG)编码重组激活酶RAG1和RAG2，特异性识别并切除V、（D）、J基因片段两侧的重组信号序列（recombination signal sequences，RSS）。2022-11-5142022-11-515重组酶还未连接时重组酶还未连接时末端脱氧核苷转移酶末端脱氧核苷转移酶可可将数个核苷酸通过一种非模板编码的方式将数

5、个核苷酸通过一种非模板编码的方式加到加到DNA的断端。的断端。其他其他DNA外切酶、外切酶、DNA合成酶等。合成酶等。VDJNNN2.BCR的基因的重排及其机制的基因的重排及其机制2022-11-516（二）抗原识别受体多样性产生的机制2022-11-5171.组合造成的多样性：包括众多V区基因片段的组合和轻重链的组合。Gene segmentVDJH gene40256 gene405 gene304（二）抗原识别受体多样性产生的机制H variety402566000 variety405200 variety3041202022-11-5181.组合造成的多样性：包括众多V区基因片段的组

6、合和轻重链的组合。VH V6000200=1.2106VH V6000120=7.2105total1.2106+7.2105=1.92106（二）抗原识别受体多样性产生的机制2022-11-5192.连接造成的多样性 各基因片段之间的连接可以丢失或加入数个核苷酸，从而产生新的序列。（二）抗原识别受体多样性产生的机制VDJNNNNC53TdTTdTVDJC 1IgH protein chainCDR1 CDR2CDR3U5-11-DVHCHVD JC 1C 2C3C 4DOMAINS ILLUSTRATED=RegionsFR1FR2FR3FR4V REGIONH2022-11-521 N=A

7、,T,C,or GNNNIn frameNNNNADDED BY TdT(TERMINALDEOXYNUCLEOTIDYLTRANSFERASE)VVOut ofFrameD SEGMENTD SEGMENTV-DJJUNCTIOND-JJUNCTIONJJNOTE:diversity segment can be read in many reading frames!2022-11-522 体细胞高频突变（somatic hypermutation）指生发中心的成熟B细胞的轻链和重链V基因可发生的高频率的点突变。常见于CDR区，尤其是CDR3。可导致抗体的亲和力成熟(affinity ma

8、turation)：即突变后有些分子的亲和力优于原先的分子，尤其是再次免疫后亲和力逐渐提高。3.体细胞高频突变造成的多样性为什么为什么CDR3最富于变化？最富于变化？突变后突变后抗原抗原突变前突变前BCR1BCR2抗原抗原高频突变高频突变为何机体为何机体B细胞库中会有如此多样性的细胞库中会有如此多样性的BCR存在？存在？2022-11-524 1.组合造成的多样性 2.连接造成的多样性 3.体细胞高频突变造成的多样性为何机体为何机体B细胞库中会有如此多样性的细胞库中会有如此多样性的BCR存在？存在？（二）抗原识别受体多样性产生的机制为何每个为何每个B细胞有单一的细胞有单一的BCR？2022-1

9、1-525等位排斥和同种型排斥为什么一个B细胞克隆只能产生单一特异性的BCR或抗体？一对等位基因编码两种产物2022-11-526等位排斥等位排斥(allelic exclusion)：指B细胞中位于一对染色体上的重链或轻链基因，其中只有一条染色体上的基因能够得到表达，先重排成功的基因抑制了另一条染色体上等位基因的重排。保证了一个保证了一个B细胞克隆只表达单一特异性的细胞克隆只表达单一特异性的BCR。等位排斥等位排斥V1V1V1肽肽NO2022-11-5272号22号 为什么一个B细胞克隆只能表达一种类型的轻链？同种型排斥同种型排斥2号22号2022-11-5282 2号号2222号号肽肽同种

10、型排斥同种型排斥 NONO 同种型排斥同种型排斥(isotype exclusion)：指轻链和轻链之间的排斥，链基因的表达成功即抑制链基因的表达。保证了一个保证了一个IgIg分子中分子中只含有一种轻链。只含有一种轻链。2022-11-529（三）（三）B细胞在中枢免疫器官中的发育细胞在中枢免疫器官中的发育2022-11-530（三）（三）B细胞在中枢免疫器官中的发育细胞在中枢免疫器官中的发育抗原非依赖阶段：在胚肝或骨髓抗原非依赖阶段：在胚肝或骨髓淋巴干淋巴干细胞细胞祖祖B B细胞细胞前前B B细胞细胞未成熟未成熟B B细胞细胞成熟成熟B B细胞细胞抗原依赖阶段：外周淋巴器官抗原依赖阶段：外周

11、淋巴器官成熟成熟B细胞细胞活化活化B细胞细胞抗原抗原记忆记忆B细胞细胞浆细胞浆细胞骨髓骨髓淋巴滤泡淋巴滤泡的冠状带的冠状带抗体抗体2022-11-531（四）（四）B细胞中枢免疫耐受的形成细胞中枢免疫耐受的形成 只表达mIgM的未成熟B细胞若与骨髓中的自身抗原结合，导致细胞凋亡，形成克隆清除克隆清除，这是B细胞发生自身耐受的主要机制。一些识别自身抗原的未成熟B细胞可以通过受体编受体编辑辑改变其BCR特异性，从而得以进一步发育。若受体编辑不成功，则该细胞发生凋亡。未成熟B细胞与自身抗原结合引起mIgM表达下调，这类细胞虽然可以进入外周淋巴器官，但对抗原刺激不产生应答，称为无能无能。B cell

12、self tolerance:clonal deletionImmature B cell recognisesmultivalentself AgBClonal deletion byapoptosisY YBImmatureBBSmallpre-BReceptor editingA rearrangement encoding a self specific receptor can be replacedVCJVVVYBB!Receptorrecognisesself antigen!BApoptosisor anergyYBBEdited receptor now recognises

13、a different antigen and can berechecked for specificityCJVVVVArrest developmentAnd reactivateRAG-1 and RAG-2YB cell self tolerance:anergyBYYYBAnergic B cellIgD normal IgM lowImmature B cell recognisessoluble self AgYYBImmatureBBSmallpre-BIgMIgDIgDIgDYYYYYYMature B cellexported to theperipheryYYB cel

14、l self tolerance:export of self tolerant B cellsIgD and IgM normalIgMIgDIgDIgDIgDIgMIgMIgMImmature B cell doesnt recognise anyself AgYYBImmatureBBSmallpre-BB2022-11-536第二节第二节 B B淋巴细胞表面的分子及其作用淋巴细胞表面的分子及其作用(一)B细胞抗原受体复合物 组成：组成：BCR和和Ig/Ig1.BCR（B cell receptor，mIg）：B细胞受体，识别抗原识别抗原，不成熟B细胞表达mIgM,成熟B细胞表达mIgM

15、和mIgD，浆细胞不表达mIg。2.Ig/Ig：转导信号转导信号。3.BCR可直接识别可溶性抗原。2022-11-537（二）（二）B B细胞共受体细胞共受体 CD19CD21CD81形成一个B细胞特异的多分子活化辅助受体，增强B细胞活化信号的转导。CD21即为CR2，是EB病毒受体，表达于成熟的细胞、FDC、咽部及宫颈上皮细胞。2022-11-538与与EBV感染有关疾病主要有三种：感染有关疾病主要有三种：传染性单核细胞增多症：三个典型症状为发热、咽炎和颈淋巴结肿大。非洲儿童淋巴瘤(即Burkitt淋巴瘤)鼻咽癌 2022-11-539（三）协同刺激分子（三）协同刺激分子1.CD40表达于成

16、熟B细胞表面，其配体CD40L表达于活化T细胞表面，二者结合向B细胞传导活化的第二信号。12CD40/CD40LB 细胞细胞Th细胞细胞TD 抗原抗原CD42022-11-5402.CD80（B7.1）和CD86（B7.2）活化的B细胞高表达B7分子，可充当APC。3.其他粘附分子ICAM-1、LFA-1等。（三）协同刺激分子（三）协同刺激分子2022-11-541与与B B细胞活化双信号刺激有关的细胞活化双信号刺激有关的CDCD分子分子1.BCR-CD79 2.CD19 CD21 CD81 3.CD40 4.CD80（B7-1）CD86（B7-2）(B7.1/B7.2)2022-11-542

17、 CD20 表达于各前体B细胞和成熟B细胞，浆细胞不表达。调节B细胞增殖和分化。是 B细胞标志，细胞标志，是治疗性单抗识别的靶分子。CD22特异性表达于B细胞，随着B细胞成熟表达量增加，但浆细胞不表达，胞内区含胞内区含有有ITIM模体，抑制模体，抑制B细胞活化。细胞活化。CD32即即FcR-B，抑制，抑制B细胞的活化。细胞的活化。（四）其他表面分子（四）其他表面分子2022-11-543非霍奇金淋巴瘤（非霍奇金淋巴瘤（non-Hodgkins lymphoma,NHL）2022-11-544第三节第三节 B细胞的亚群细胞的亚群CD5固有免疫固有免疫适应性适应性免疫免疫2022-11-545 B

18、1细胞产生于个体发育的早期，分布于肠道固有层和胸、腹膜腔中。其抗原受体与所产生的抗体可以相对低的亲和力与多种不同的抗原表位结合，称为多反应性（polyreactivity）。CD5BYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYIgM B1细胞在对蛋白质的反应中无重要性，但可对碳水化合物刺激产生较强的应答，主要产生低亲和力的IgM类抗体。B1细胞 肠道粘膜固有层的肠道粘膜固有层的B B主要是主要是B1B1。可能在肠道抗病原。可能在肠道抗病原体的粘膜免疫中起重要作用。体的粘膜免疫中起重要作用。但肠道固有层中的肠相关淋巴组织（GALT）内有派氏集合淋巴结，其中的B主要是B2细胞。其主要作用是产生分泌型I

19、gA。YY抗原抗原M CELLAPCTBB浆细胞浆细胞抗体抗体IgA淋巴结淋巴结2022-11-547B1B1细胞和细胞和B2B2细胞的生物学特征比较细胞的生物学特征比较 性质 B1细胞 B2细胞 产生时间 胎儿期 出生后 更新方式 自我更新 骨髓产生 自发性Ig 产生 高 低 特异性 多反应性 单特异性，分泌Ig的同种型 IgM IgG IgG IgM 体细胞高频突变 低无 高 针对的抗原 碳水化合物 蛋白类 免疫记忆 少/无 有2022-11-548第四节第四节 B B淋巴细胞的功能淋巴细胞的功能qB2B2细胞的主要生物学功能有细胞的主要生物学功能有：产生抗体产生抗体抗原提呈抗原提呈免疫调

20、节免疫调节2022-11-549抗体参与免疫应答的四种方式：通过中和作用中和作用阻止病原体和靶细胞的结合，中和细菌毒素的毒性作用调理作用调理作用ADCCADCC作用作用参与补体的溶菌溶细胞作用参与补体的溶菌溶细胞作用，形成抗原-抗体-补体复合物，通过经典途径激活补体，导致细菌或细胞的溶解。（一）产生抗体介导体液免疫应答（一）产生抗体介导体液免疫应答2022-11-550Viral and Bacterial Infection of Cells can be Blocked by Neutralizing Antibodies2022-11-551Neutralization by IgG A

21、ntibodies Protects Cells from Toxin Action2022-11-552调理作用调理作用2022-11-553ADCC作用作用2022-11-554B细胞可有效地提呈可溶性抗原可溶性抗原，并且，只有活活化的化的B B细胞才能提呈抗原细胞才能提呈抗原，因为只有活化的B细胞才能表达B7分子。（二）提呈可溶性抗原（二）提呈可溶性抗原2022-11-5552022-11-556B细胞通过与其它细胞的接触及分泌细胞因子，参与免疫调节、炎症反应及造血过程。激活的B细胞才能分泌细胞因子。细胞因子既可调节B细胞自身的发育分化，又可激活或灭活巨噬细胞和滤泡树突状细胞以及自然杀伤

22、细胞,还可诱导炎症细胞更新及协同刺激T细胞增殖.（三）免疫调节（三）免疫调节2022-11-557小结小结 BCRBCR多样性产生机制：组合、连接和体细胞高频突多样性产生机制：组合、连接和体细胞高频突变；中枢耐受机制：克隆删除、受体编辑和无能。变；中枢耐受机制：克隆删除、受体编辑和无能。B B细胞膜表面重要的膜分子：如细胞膜表面重要的膜分子：如BCR-Ig/IgBCR-Ig/Ig复合复合物、物、CD19CD19CD21CD21CD81CD81、CD40CD40、CD80CD80和和CD86CD86（B7B7）等。等。根据根据CD5CD5分子的表达，可分为分子的表达，可分为B-1B-1细胞（参与

23、固有免细胞（参与固有免疫）和疫）和B-2B-2细胞（参与适应性免疫）。细胞（参与适应性免疫）。B B细胞的功能是：细胞的功能是：产生抗体、提呈抗原以及分泌细产生抗体、提呈抗原以及分泌细胞因子参与免疫调节胞因子参与免疫调节。2022-11-558英文词汇 BCR ADCC Recombination activating gene,RAG Recombination signal sequence,RSS Clone deletion,receptor editing,anergy2022-11-559思考题思考题 BCR多样性产生机制及中枢耐受机制。B细胞的主要表面分子及其与功能的关系。B细胞的亚群。B细胞的功能。