免疫系统的超级英雄:B细胞!

文摘   2024-12-08 20:04   新加坡  

引言:先天免疫系统是第一响应者,通过一般微生物相关分子模式(MAMP)和损伤相关分子模式(DAMP)识别入侵和非己抗原。

适应性免疫具有高度特异性,依赖特异性T细胞和B细胞进行免疫反应。

关于先天免疫及T细胞相关免疫我们已经写过很多,今天系统学下B细胞相关免疫“干货”!

尤其是最近自免适应症领域的新疗法层出不穷,但是万变不离其中,底层逻辑还是B细胞相关的知识。

所以,搞了这一篇,再也不用担心和别人谈论自免相关的TCE、ADC和CAR-T药物啦!

解密B细胞

B细胞是驱动体液免疫的“大哥”也是适应性免疫的三种淋巴细胞之一(其他是T细胞和NK细胞)

B细胞的主要功能是产生抗体!

B细胞的标志性Marker是IgM、CD19、CD20、CD20以及BCMA等。

B细胞在1960-70年代被发现,当时Max Cooper和Robert Good发现手术切除Bursa of Fabricius(鸟类的免疫器官)会使鸡无法产生抗体。

因此,“B”细胞得名于Bursa of Fabricius的首字母!

B细胞是如何发育和分化的?

免疫学家的不断研究发现,人的B细胞由骨髓造血干细胞发育而来。

成熟后,B细胞会进入循环系统和外周淋巴器官。
每一个幼稚B细胞都有一个独特的BCR(BCR的结构类似抗体的抗原识别区),可特异的识别特异性抗原,而激活B细胞。
B细胞的激活包括T细胞依赖和非T细胞依赖两种方式。
激活后,B细胞会经历克隆扩增,产生大量具有相同BCR的B细胞群。

因此,从同一个“祖宗”增殖而来的B细胞都会识别相同的抗原!

最终,终末分化的B细胞被称为浆细胞,一小部分会变记忆B细胞。

B细胞的受体

在B细胞表面表达的BCR(B cell recptor)和抗体的识别区结构类似,使得每一个B细胞都有了特异性!

BCR有两个功能:内化和加工抗原以呈递给T细胞;传递B细胞激活的信号。

BCR由IgM和一个跨膜结合的Ig复合物组成,包括Igα和Igβ两条链(又称为CD79A和CD79B)

BCR的胞内结构和免疫受体酪氨酸激活基序(ITAM)相连,可以传递激活信号,启动B细胞相关功能。

BCR IgM由四个结构域组成:两条相同的轻、重链,通过二硫键连在一起。轻重链都具有可变区,识别并特异性结合抗原。

当然,BCR的可变区的成熟也需要经历抗体产生类似的V(D)J重排。

B细胞有啥子功能呢?

B细胞的发育始于骨髓造血干细胞(HSC),最早形式称为pro-B 细胞。

在发育阶段,细胞表面表达不同的B细胞标志物,如CD19。

基因重排发生在pro-B细胞阶段,随后进入pre-B 细胞阶段,BCR的部分恒定区作为pre-B细胞受体在细胞表面瞬时表达。
通过pre-B细胞受体的信号,重链可变区完成基因重排,并诱导细胞进一步分化,生成好的轻链可变区。
在所有可变区重排后,BCR的结构完成并在细胞表面表达为IgM,细胞变成未成熟的B细胞。
成熟B细胞的表面免疫球蛋白,可以防止进一步的基因重排,并确保在同一细胞上只表达一个特定可变区。
未成熟的B细胞离开骨髓前,还要经过测试选择,以确保不识别人自身抗原。未成熟的B细胞会与各种自身抗原接触,如果发生识别,则被“消灭”,这称为负选择!
进入外周后,B细胞开始在表面表达IgM和IgD,从而变成成熟B细胞,准备好对抗病原体了!
B细胞活化开始于抗原与BCR的结合,及来自辅助性T细胞的第二信号!
BCR既可以激活B细胞,又触发抗原内化。抗原一旦进入B细胞,就会被加工成短多肽,然后通过MHC-II递呈在B细胞表面,随后递呈给识别相同抗原的辅助T细胞。

呈递抗原与T细胞受体相互作用,激活辅助T细胞,进而分泌细胞因子,诱导B 细胞分化为浆细胞。

这称为T细胞依赖的B细胞激活,可以保证快速产生大量抗体来结合和中和入侵病原。

辅助T细胞产生的细胞因子也可以指导抗体类别的转换,决定产生不同类别的抗体,并触发长期记忆细胞的产生。

除此以外,具有重复基序的大的抗原,如细菌多糖,可通过同时交联多个 BCR以不依赖T细胞的方式激活B细胞。

与T细胞依赖性激活一样,B细胞活化后会增殖并产生浆细胞,但没有辅助T 细胞的细胞因子作用,所以不发生抗体类别转换,仅产生IgM类抗体。

在第一次遇到抗原时,B细胞活化和抗体产生的过程需要一定的时间,约10天左右可以检测到体内抗体水平增加,在约2-3周达到峰值。
然而,如再次暴露于相同抗原,则会触发继发性免疫反应,记忆B细胞被激活,免疫反应时间短、反应剧烈。

浆细胞及功能

浆细胞的主要功能是分泌大量抗体,可分为短寿命和长寿命浆细胞两种。

短寿命浆细胞往往只存活几天,但每秒约产生2,000个抗体!可以在抗原识别后提供快速反应。短寿命浆细胞产生的抗体几乎只有IgM。

一些B细胞进入淋巴结滤泡的生发中心,进行进一步分化,这个过程称为“亲和成熟”或“体细胞超突变”。

在这个过程中,BCR可变区的基因发生点突变,以产生具有更高抗原亲和力的抗体的B细胞。

这种优化的浆细胞比短寿命浆细胞的寿命长得多,并且在抗原暴露后可以存活数年。

这些浆细胞还可以进行抗体类别转换,从而产生不同的抗体类别,如 IgG、IgA 和 IgE。

不同的抗体类别具有不同的效应功能,因此不同的病原体入侵会对应不同的B细胞反应!

记忆B细胞及功能

记忆B细胞是对病原体的初始免疫反应期间产生的长寿命B细胞,在重复暴露于相同抗原的情况下负责产生快速而强大的反应。

记忆B细胞可以存活数年,甚至数十年!

为实现快速抗体反应,记忆B细胞位于遇到其特异性抗原的机会很高的区域,比如脾脏和淋巴结中。

记忆B细胞通过细胞表面存在类别转换的Ig(即IgG、IgA或IgE)。相比下,初始B细胞仅表达IgD和IgM,而浆细胞根本不表达极少的表面Ig。

免疫双子星:T细胞和B细胞

尽管T细胞和B细胞都被归类为淋巴细胞,但它们的结构和作用之间存在一些明显的差异。

在适应性免疫反应中,B细胞控制基于抗体的体液免疫,而T细胞驱动细胞免疫反应。

T细胞和B细胞都从造血干细胞在骨髓中开始发育,但B细胞一直在骨髓中完成发育,而T细胞较早地离开骨髓,在胸腺中完成成熟。

两种细胞表面都存在识别特异性抗原的受体,但T细胞受体(TCR)的结构与 BCR不同。

T细胞依靠抗原呈递细胞(如巨噬细胞、树突状细胞、中性粒细胞)使抗原与其TCR接触,以激活细胞和适应性免疫反应。

胖猫的生命科学札记
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