第十六章 适应性免疫：B淋巴细胞 对抗原的识别及免疫应答

Presentation on theme: "第十六章 适应性免疫：B淋巴细胞 对抗原的识别及免疫应答"— Presentation transcript:

1 第十六章 适应性免疫：B淋巴细胞 对抗原的识别及免疫应答
　　　　　第十六章 　 　　适应性免疫：B淋巴细胞 　　对抗原的识别及免疫应答

2 体液免疫应答 (humoral immunity)
体液免疫应答　 (humoral immunity) B细胞介导的免疫为体液免疫，指B淋巴细胞接受抗原刺激后活化、增殖、分化为浆细胞合成并分泌抗体，由抗体与特异性抗原结合而发挥的排除抗原的效应过程。 由于抗体（存在于体液中）是B细胞应答的主要效应分子，故将此类应答称为体液免疫应答。

3 B细胞应答的第一步：BCR—Ag B细胞可识别TD抗原和TI抗原

4 多能造血干细胞  B细胞  外周免疫器官（外周血—10％～15％） 特征性表面标志—BCR（特异性抗原受体，mIg） 特异性抗原 B细胞活化、分化、增殖  浆细胞 特异性抗体 抗体应答 ＝ 体液免疫应答

5 第一节 Ｂ细胞对TD-Ag的免疫应答 应答过程 免疫原 分化 BC Th BC CKs 抗体 分化 CKR BC 浆C BCR CD40L
增殖 Th BC CKs 抗体 分化 CKR BC 浆C BCR

6 　　　　一、 B细胞对TD抗原的识别 （一）B细胞经由BCR识别抗原 B细胞表位(蛋白质抗原)与特异性BCR结合； T细胞表位（抗原肽）- MHC-II类分子复合物 表达于APC（DC、M、B细胞）细胞表面 TCR识别Th细胞活化  辅助B细胞活化。 注：再次应答、抗原浓度低时，B细胞是最有效的抗原提呈细胞。

7 B细胞由BCR识别抗原

8 BCR直接识别抗原的B细胞表位 BCR直接识别B表位，为单识别，不受MHC的限制性。

9 TD 抗原诱导的体液免疫应答 ITAMs 免疫受体酪氨酸活化基序位于Iga和Igb胞浆区域.磷酸化时激活信号
当smIg与抗原交联,信号启动.信号对克隆的增殖和分化为分泌Ig的浆细胞是必须的,但对B细胞活化是不够的.

10 （二）第一活化信号经由Igα/Igβ传入胞内
Ag + BCR Src家族激酶磷酸化 Igα/β的胞浆区ITAM磷酸化 B细胞被激活 活化磷脂酶Cγ 裂解 激活PKC 甘油二酯 磷脂酰肌醇二磷酸 Ca++释放 三磷酸肌醇

11 （三）B细胞活化辅助受体的作用 B细胞活化辅助受体对第一信号转导的辅助作用

12

13 （四）BCR交联介导的信号转导途径

14 B细胞活化信号的传导

15 二、Th细胞在B细胞免疫应答中的作用 （一）Th细胞对B细胞的辅助 半抗原、载体和T-B细胞协同作用 载体效应 B识别半抗原，T细胞识别载体
H1-C1免疫动物→ H1-C2免疫→抗H1抗体滴度不高 H1-C1免疫动物→ H1-C1免疫→抗H1抗体滴度高 H1-C1免疫动物→ C1免疫→抗H1抗体滴度不高 载体效应 B识别半抗原，T细胞识别载体

16 T细胞的参与对B细胞产生抗H1抗体是必须的
H1-C1完全抗原 C2载体 动物1 动物2 B 混合 T 动物1的T细胞 动物2的B细胞 X线照射 动物3 H1-C2 结果抗体不升高 抗体升高 T细胞的参与对B细胞产生抗H1抗体是必须的

17 Th细胞经由分泌的细胞因子对B细胞起辅助作用
TD抗原诱导的B细胞免疫应答必须有Th细胞参与：Th细胞为B细胞的活化提供第二活化信号 Th与B细胞直接接触作用 CD40L-CD40、ICAM-1 - LFA-1、CD28 - B7、CD2 - LFA-3。 Th释放细胞因子 Th细胞经由分泌的细胞因子对B细胞起辅助作用 Th1细胞产生的细胞因子：IL-2和IFN-γ； Th2细胞产生的细胞因子：IL-4、IL-5、IL-6、 　　 　　IL-10和IL-13

18 APC与Th细胞相互作用 初次进入的抗原被APC捕捉加工，与Th细胞的TCR结合，形成三元复合物（TCR-Ag-MHC-Ⅱ）；
BCR识别该抗原的半抗原决定簇 B 粘附分子: CD28/B7 、LFA-1/ICAM-1、CD2/ LFA-3。 CD40/CD40L B 第一信号 第二信号 Th Th

19 主要的细胞表面协同刺激分子 1.B7：B7.1和B7.2（主要表达细胞 — B细胞）：
配体：CD28和CTLA-4（表达细胞：CD28 — T细胞、CTLA-4—活化的T细胞） 主要功能：B7/CD28 — 活化T细胞；B7/CTLA-4 —抑制T细胞活化。 2.CD2（主要表达细胞 — T细胞）： 配体：LFA－3（表达细胞 — 淋巴细胞和所有APC） 主要功能：CD2/LFA－3—活化T细胞。 3.CD40（主要表达细胞 — B细胞）： 配体：CD40L（表达细胞：活化的T细胞） 主要功能：CD40/CD40L—B细胞活化最强有力信号；

20

21 活化的Th细胞分泌多种细胞因子，调节B细胞的增
细胞因子的作用 活化的Th细胞分泌多种细胞因子，调节B细胞的增 殖、活化和分化。 1.Th1细胞产生的细胞因子：IL-2和IFN-γ； 2.Th2细胞产生的细胞因子：IL-4、IL-5、IL-6、 IL-10和IL-13； 3.调控免疫应答类型的细胞因子：IL-4和IL-12。

22 主要细胞因子的作用： 1.IL-2：促进T和B细胞增殖； 2.IFN-γ：刺激B细胞产生IgG2；
3.IL-4：B细胞的激活和分化因子，导致IgG1和IgE产生；T细胞生长因子，促进Th2分化，增强抗体应答；参与I型超敏反应； 4.IL-5：嗜酸性粒细胞的生长因子； 5.IL-6：B细胞的分化因子； 6.IL-10：抑制Th1细胞因子产生；促进Th2细胞因子产生和B细胞激活； 7.IL-12：与IL-10作用相反。

23

24 B细胞活化的双信号模型 B B Th 活性封闭 没有Th 细胞的帮助 第1信号 第1信号 第2信号 CD4 MHC-II/抗原肽 / TCR
IFN-g , IL-4, IL-5 B 第1信号 第2信号 Th CD40 CD40L CD4 MHC-II/抗原肽 / TCR CD40 CD40L

25

26 Th活化信号： B细胞活化信号： 第一信号：TCR－Ag－MHCⅡ； 第一信号：BCR－Ag； 第二信号：CD28/B7等。 第二信号：CD40/CD40L。

27 （二）Ｔ细胞的辅助作用发生于Ｔ细胞区和生发中心

28 三、B细胞的激活、增殖和终末分化

29

30 四、B细胞在分化中心的分化成熟

31 B细胞在生发中心的分化成熟 生发中心：活化B细胞进入原始淋巴滤泡 暗区：分裂中的生发中心母细胞和少量的滤泡树突状细胞
明区：分散的生发中心细胞和众多滤泡树突状细胞

32

33 （一）抗原受体的修正：二次重排会修正编码能与自身抗原应答的重链和轻链蛋白基因，以此消除自身应答性B细胞。

34 （二）体细胞性高频突变和Ig亲和力成熟 体细胞高频突变 在抗原的诱导下发生的。IgV基因中编码IgV区中互补决定区的核苷酸序列容易发生突变。 只有表达高亲和力抗原受体的B细胞，才能有效地结合抗原，并在抗原特异的Th细胞辅助下增殖，产生高亲和力的抗体。此为抗体亲和力成熟 1）体细胞高频点突变:每次细胞分裂所产生的每个子代细胞的抗原受体会有一个突变的氨基酸，这样就产生了IgV区的多样性 2）抗体亲和力的成熟：由低亲和力到高亲和力逐渐提高的现象

35 高频体细胞基因突变(Somatic hypermutation) 与抗体分子的亲和性成熟(Affinity maturation)
What is affinity maturation？ 宿主被免疫后体内的抗原特异性抗体与抗原的亲和力随着时间的推移而逐渐增高的现象。 B 细胞增殖倚赖于抗原的刺激； Ig V区基因的具有高频突变的特点； IgV基因突变改变抗体与抗原的亲和性； 低浓度的抗原选择表达高亲和力BCR的B细胞；

36 （三）Ig同种型转换：V区不变，仅重链类别（恒 定区发生改变。
（四）记忆B细胞的产生

37 抗体分子的类别转换 （Class-switching） IgM IgG
在B淋巴细胞扩增过程中,所合成的抗体分子重链发生类别改变 (但抗原性不变) 的现象称为类别转换. primary antigen secondary antigen IgM maturation IgG antibody response Lost genes m d V D J m d g3 V D J g3 IgG IgM Primary transcript Primary transcript time V-D-J m mRNA V-D-J g3 mRNA primary response Secondary response

38 B 细 胞 合 成 抗 体 的 类 别 转 换 浆细胞 活化B细胞 IgG2a or IgG3 IFN- g IgA or TGF- b
IgG 2b TGF- b IL-2 IL-4 IL-5 IgE or IgG2 IL-4 IL-2 IgM IL-4 IL-5

39 TD-Ag B细胞 Th细胞辅助 浆细胞 记忆细胞 IL-4 IgE IFN-r IgM IgG IL-5,TGFb IgA

40 TD 抗 原 诱 导 体 液 免 疫 应 答 的 过 程 浆细胞 Th 细胞活化、增殖 Th Th B B B Th B 抗原 B 细胞扩增
Bm B7 CD28 Th Th CD4 浆细胞 MHC-II TCR B ICAM LFA-1 APC 分泌细胞因子 B B Th CD40L CD40 B BCR 抗原 B 细胞扩增

41 TI 与 TD 抗 原 第二节Ｂ细胞对TI抗原的免疫应答 TI抗原(TI1、TI2)刺激B细胞活化 --- 直接作用。 CD40/CD40L
Th细胞 TI-1 抗原 TD 抗原 CD4 TI 与 TD 抗 原

42 1.识别TI1抗原：细菌脂多糖（LPS）和聚合鞭毛素等。
　高浓度：B细胞多克隆激活剂，与丝裂原受体结合，激活大多数B细胞（注：与BCR特异性识别无关）； 低浓度：无多克隆激活作用，与BCR结合，激活结合TI1抗原的B细胞克隆。

43

44 2.识别TI2抗原：肺炎球菌多糖等。 TI-2抗原为细菌胞壁与荚膜多糖，只能激活成熟的B细胞，应答的细胞主要是B1细胞 结构特点：具有多个重复出现的抗原决定簇，呈线形排列，在体内不易降解。 与特异性BCR结合  BCR交联  传入活化信号 B细胞活化。

45 TI-1 和 TI-2 抗 原 TI-1 抗原 TI-2 抗原 LPS LPS 受体 信号转导 B 细胞 信号转导

46 胸腺非依赖性抗原激活B细胞的机制 （A）： TI-1抗原 （B）： TI-2抗原

47 TI 抗原诱导的体液免疫应答 初次免疫 再次免疫 IgM 天 数 抗原特异性血清抗体滴度（Log） 100000 10000 1000
IgM 天 数

48

49 B细胞对TI-Ag和TD-Ag应答的区别
（1）不需Th细胞辅助；（2）激发产生IgM抗体；无类别转换；（3）不产生免疫记忆。 　对TD-Ag应答的特点： 　（1）需Th细胞辅助；（2）可发生Ig类转换，产生各类抗体（IgM, IgG，IgA, IgE）；（3）具有免疫记忆。

50 一、 初次应答（primary response）
第三节　体液免疫应答一般规律 一、 初次应答（primary response） ---抗原初次进入机体所产生的应答。 特点： 潜伏期(诱导期)长(约7～10天)； 抗体的种类以IgM为主； 抗体亲和力低； 维持时间短； 总抗体水平低。

51 抗体产生的四个阶段 潜伏期 对数生长期 平台期 下降期

52 B细胞对TD抗原的初次应答 TD抗原 B/Th间相互作用 B/Th间相互作用 BCR识别抗原B细胞表位 BCR识别抗原B细胞表位
APC摄取处理提呈抗原 APC摄取处理提呈抗原 B7-CD28 IL-1 TCR识别肽/MHCII B/Th间相互作用 CD40/CD40L等结合 B/Th间相互作用 CD40/CD40L等结合 Th活化增殖分化 Th活化增殖分化 BCR识别抗原B细胞表位 BCR识别抗原B细胞表位 活化信号2 活化信号1 分泌IL-2、IL-4、IL-5、IL-6 分泌IL-2、IL-4、IL-5、IL-6 B细胞活化增殖分化 在生发中心分化成熟 浆细胞 （早期）IgM （2周死亡） 记忆B cell 浆细胞 （晚期）IgG抗体 （进入淋巴细胞再循环） （骨髓）

53 二、再次应答(secondary response)
--- 抗原再次进入机体所产生的应答。 特点： 　潜伏期短（约2～3天），大约为初次应答潜伏期时间的一半； 　　　　抗体的浓度增加快； 　　　　到达平台期快，平台高，时间长； 　　　　下降期持久； 　　　　用较少量抗原即可诱发二次应答； 抗体主要为IgG，而初次应答主要产生IgM； 抗体亲和力高，且较均匀。 实际意义：死疫苗预防接种，常需二次以上。

54 抗体及记忆T细胞抑制相同抗原对初始淋巴细胞的活化，其生物学意义是保证机体免疫系统首先使用那些针对病原体反应迅速而且有效的免疫细胞，以及时有效的驱除病原体，且避免不必要的浪费。 其机制： 1. 再次应答，记忆CD8+T细胞可迅速有效清除APC, 使之不能活化初始淋巴细胞； 2. 抗体可抑制初始淋巴细胞的激活（抗体介导的抗原清除），却对记忆细胞无影响。

55 初 次 与 再 次 体 液 免 疫 应 答 抗C 抗体 A B C D E 抗C 抗体 Bm细胞 Bm细胞

56

57 初次应答与再次应答的比较 初次应答 再次应答 APC 巨噬细胞 Bm 潜伏期 长 短 抗体产生 慢 快 抗体持续时间 抗原需要量 多 少
Ig类别 IgM为主 IgG为主 抗体亲和力 低 高 类别转换 无 有

58

59 体液免疫应答的效应 调理作用 激活补体 介导ADCC 中和毒素 2. 调理吞噬作用 4. 炎症反应 细菌 细菌代谢产物或其它大分子抗原
3. 补体介导杀伤 1. 抗原抗体复合物 介导ADCC 中和毒素 2. 调理吞噬作用 (肥大细胞脱颗粒) 4. 炎症反应

60 B细胞应答的效应（抗体的免疫效应） 1.中和作用：中和细菌、毒素、病毒 IgG（血液）和SIgA( 粘膜)： 结合外毒素 --- 中和毒性；
　结合外毒素 --- 中和毒性； 　结合病毒 --- 阻止病毒吸附进入宿主细胞。

61 Neutralization By Antiviral Antibodies
中和作用 点击动画

62

63 2.免疫调理： IgG和IgM包被抗原，促进吞噬
IgG(IgG1, 2, 3)和IgM + Ag  FCR(吞噬细胞)  促吞噬作用。

64

65 动画演示调理吞噬作用

66 3．激活补体：（IgG/IgM）IC，通过经典途径激活补体 - CDC
- 调理作用 Ag-Ab(IgG, IgM)复合物  激活补体经典途径膜攻击复合体  溶解靶细胞。 IgG(IgG1, 2, 3)和IgM + Ag  激活补体 CR(吞噬细胞)  促吞噬作用。

67 Complement activation

68 FcgR and Complement Receptors Cooperate To Induce Greater Phagocytosis

69 4．ADCC： NK、M、NC、EC IgG + 靶细胞  FcγR( NK细胞等) 杀伤靶细胞。

70 ADCC作用

71 Effector cells of ADCC

72 5．粘膜抗感染：分泌型IgA局部抗感染 SIgA  粘膜抗感染。

73 IgA against adhesins

74 - 超敏反应--- 可引起I、II、III型超敏反应。
6.免疫损伤作用: - 超敏反应--- 可引起I、II、III型超敏反应。 - 自身免疫病 - 移植排斥反应：预存抗体引起超急排斥反应 - 肿瘤逃逸,促进肿瘤生长：肿瘤细胞的封闭抗体，干扰CTL识别肿瘤抗原

75 免疫损伤 IgE Antibody Binds To Mast Cells & Basophils To Arm Them For Mediator Release

76 A 处理细菌蛋白 C 产生IgM 抗体 DC 表达MHC-II类分子 C3b 克隆扩增 B Th C3b受体 类别转换 Th 细菌特异性抗体
APC 克隆扩增 B Th C3b受体 类别转换 Th 细菌特异性抗体 Th 吞噬细胞 Th2 细菌代谢产物或其它大分子抗原 生发中心 细菌 输入淋巴管 3. 补体介导杀伤 上调粘附分子 1. 抗原抗体复合物 (肥大细胞脱颗粒) B 2. 调理吞噬作用 D 循环淋巴细胞 动脉 静脉 4. 炎症反映

77 A DC C3b C3b受体 吞噬细胞

78 生发中心 输入淋巴管 上调粘附分子 B 循环淋巴细胞 静脉 动脉

79 C 处理细菌蛋白 APC 产生IgM 抗体 表达MHC-II类分子 克隆扩增 B Th 类别转换 Th Th 细菌特异性抗体 Th2

80 细菌 细菌代谢产物或其它大分子抗原 3. 补体介导杀伤 1. 抗原抗体复合物 (肥大细胞脱颗粒) D 2. 调理吞噬作用 4. 炎症反映

81 抗体介导消灭细胞外感染细菌的机理 1.中和毒素 2.补体介导溶菌 3.调理吞噬作用 5.趋化作用 4.过敏毒素作用
补体活化 2.补体介导溶菌 C3b C3b C3b C3b C3b 3.调理吞噬作用 C3b 5.趋化作用 4.过敏毒素作用 C3a，C5a，C4a 巨噬细胞 肥大细胞 外渗

82 抗 体 的 抗 病 毒 效 应 介导 ADCC NK 靶细胞 C1qr2s2 调理吞噬作用 经典途径激活补体

83 B细胞免疫记忆：指B细胞再次遇到相同抗原时，快速产生高效价、高亲和力抗体的现象。
第五节 免疫记忆 B细胞免疫记忆：指B细胞再次遇到相同抗原时，快速产生高效价、高亲和力抗体的现象。 记忆B细胞库（二种类型）： 长寿记忆B细胞--- 不能分泌抗体； 长寿浆细胞 --- 能分泌抗体。

84 一．B细胞记忆的诱导： 1.B细胞记忆的诱导 Ag  成熟B细胞（生发中心） 增殖分裂成中心母细胞（centroblast） BCR改变  与FDC（滤泡性树突状细胞）上的抗原结合： BCR(低亲和力)  B细胞阴性选择，发生凋亡；BCR(高亲和力)  B细胞阳性选择，发育成浆细胞或者记忆细胞。

85 二．记忆B细胞库的维持 可能维持机制： a.抗原(反复刺激) --- 交叉反应、独特型网络：病原微生物反复暴露、长期慢性炎症、自身或环境中共同抗原的存在。记忆B细胞不断更新； b.抗原特异性长寿浆细胞的存在 --- 维持特异性高亲和力抗体水平； c.FDC上抗原抗体复合物的持续存在(数月至数年)。

86 四.记忆库的填充 三.记忆B细胞对再次抗原的应答

87 本章提要 B细胞来源于骨髓，主要介导体液免疫应答。
TI诱导的B细胞免疫应答不需要Th细胞辅助,高浓度的TI由B细胞丝裂原受体识别，是B细胞的多克隆激活剂。TI2由BCR识别，通过BCR的交联激活B细胞。 TD诱导的B细胞免疫应答包括三个阶段： 1.初次应答通过其它APC（IDC），再次应答通过B细胞。IDC通过吞饮摄入抗原，B细胞通过BCR摄取特异性抗原，在细胞内加工处理与MHC－II类分子结合传递给Th细胞。

88 2.B细胞活化阶段：Th细胞接受APC提呈的抗原肽，及 CD28/B7等协同刺激信号首先被活化，活化的Th细胞表达CD40L分泌许多细胞因子。抗原与BCR结合后，通过Igα和Igβ向细胞内传导B细胞激活的第一信号，然后B细胞接受了来自活化的Th细胞的第二信号（CD40/CD40L)进入增殖活化阶段，在Th分泌的细胞因子的作用下，进一步分化成浆细胞和记忆细胞。 3.抗体发挥效应阶段：抗体通过中和作用、免疫调理作用激活补体溶菌杀菌、ADCC等效应机制排除抗原异物。 记忆细胞负责再次抗原进入时的快速反应。B细胞免疫记忆的维持通过记忆细胞库的记忆B细胞和长寿浆细胞。

89 思考题 体液免疫应答的特点。 B细胞对TD、TI－1及TI－2抗原免疫应答的异同。 Th细胞如何辅助B细胞的应答。 粘膜免疫应答的特点。