细胞对抗原的应答

（一）对TD抗原的识别

与TCR不同，BCR可变区能直接识别天然抗原决定簇，而无需APC对抗原的处理和提呈，亦无MHC限制性。BCR识别抗原启动B细胞激活的机制为：①BCR特异性结合抗原，向B细胞内传递抗原识别信号（第一信号）；②BCR结合抗原后，经内化摄入抗原，将其降解为肽段，形成pMHCⅡ类分子复合物，并向抗原特异性Th细胞提呈抗原，从而获得Th细胞辅助。

特异性B细胞与Th细胞相互作用的前提是：Th细胞所识别的抗原肽来自被B细胞识别并内化的抗原。即两者须分别识别同一抗原的B细胞表位和T细胞表位，此现象称为“联合识别”（linked recognition）。

（二）B细胞活化

与T细胞相似，初始B细胞活化也需双信号和细胞因子参与。

1.B细胞活化的第一信号（抗原识别信号）　BCR直接识别天然抗原表面的特异性决定簇；该信号由Igα/Igβ传入B细胞内；B细胞表面CD21、CD19和CD81组成的BCR共受体复合物，可增强B细胞对抗原刺激的敏感性。CD21能识别沉积于抗原分子表面的补体片段C3d、C3dg，故抗原-补体片段复合物介导BCR与共受体发生交联，从而诱导CD19胞内段相关的酪氨酸激酶和Igα/Igβ相关的酪氨酸激酶激活，使Igα/Igβ胞质段ITAM发生磷酸化，经PLC和PI-3K等信号转导途径，促进相关基因表达，从而促进B细胞激活（图8-10）。

图8-10　B细胞活化的第一信号

2.B细胞活化的第二信号（共刺激信号）　B细胞的第二活化信号也是由多种黏附分子对的相互作用提供的，其中最重要的是CD40/CD40L。静息T细胞不表达CD40L，活化的Th细胞迅速表达CD40L，与B细胞表面组成性表达的CD40结合，向B细胞提供共刺激信号。其主要效应为：促进B细胞进入细胞周期；上调B细胞表达B7分子，以增强B细胞对Th细胞的激活作用；促进生发中心发育及抗体类别转换（图8-11）。

3.细胞因子的作用　细胞因子是B细胞充分活化和增殖的必要条件。APC和Th2细胞分别分泌IL-1和IL-4等细胞因子，可参与B细胞活化，诱导B细胞依次表达IL-2R及其他细胞因子受体，对Th细胞分泌的细胞因子产生应答。

4.B细胞和Th细胞间的相互作用　B细胞对TD抗原的应答需B细胞与Th细胞的相互作用，该作用发生于外周免疫器官的T细胞区：①摄取抗原的APC迁移至外周淋巴组织T细胞区，与参与再循环的初始T细胞相遇；②借助TCR与APC表面pMHC的特异性识别，可将抗原特异性T细胞滞留于T细胞区，并在此增殖、分化为效应Th细胞；③再循环的B细胞通过高内皮静脉进入外周淋巴组织，其中非特异性B细胞迅速穿越T细胞区进入B细胞区，少数在血液或淋巴滤泡捕获抗原并表达特异性pMHCⅡ类分子复合物的B细胞，在T细胞区被抗原特异性Th细胞所识别而滞留于T细胞区，并与Th细胞相互作用；④已摄取抗原的B细胞若不能与Th细胞相互作用，则在24h内死亡。

在T细胞区，一方面，B细胞作为抗原提呈细胞活化T细胞；另一方面，活化的T细胞可表达多种膜分子（其中重要的膜分子是CD40L）以提供B细胞活化的第二信号，并分泌IL-4等细胞因子协助B细胞的进一步分化。活化的B细胞表达更多共刺激分子（如B7分子），向Th细胞提供维持活化、生长和分化的重要信号，从而增强T-B细胞的相互作用（图8-11）。

图8-11　T-B细胞间的相互作用

（三）B细胞增殖和分化

活化B细胞表面表达多种细胞因子受体，可对Th细胞（及APC）所分泌的细胞因子产生应答。IL-2、IL-4和IL-5可促进B细胞增殖；经历几轮增殖后，在IL-5、IL-6等作用下，B细胞分化为浆细胞；APC分泌的BAFF可维持分化B细胞的存活。

活化的抗原特异性B细胞有两个转归：①部分增殖的B细胞迁移至淋巴组织髓质，继续增殖、分化为浆细胞，产生抗体，提供即刻的防御性反应，且多在2周内发生凋亡；②部分B细胞（包括相关T细胞）迁移至附近B细胞区（即初级淋巴滤泡），继续增殖并形成生发中心（次级淋巴滤泡），在初次应答后期、慢性感染或再次感染中提供更有效的保护作用。

1.生发中心的形成　活化的B细胞进入初级淋巴滤泡，通过增殖而形成生发中心（germinal center）。生发中心在抗原刺激后一周左右形成，主要由增殖的B细胞组成（抗原特异性T细胞约占10%）。其结构为：①被膜区：在生发中心内增殖的B细胞将静止B细胞挤至边缘形成；②暗区：迅速增殖的B细胞（称中心母细胞）构成；③明区：较慢增殖的B细胞（称中心细胞）和滤泡树突状细胞构成（图8-12）。

生发中心内滤泡树突状细胞通过其表面Fc受体和补体受体，将抗原以免疫复合物形式长期滞留在其表面，可向B细胞持续提供抗原信号；Th细胞表达CD40L并分泌多种细胞因子，可辅助B细胞增殖和抗体类别转换。因此，在生发中心内，DC、Th细胞、B细胞三者间发生复杂的相互作用，使B细胞经历克隆增殖、体细胞高频突变和Ig亲和力成熟、抗体类别转换等过程，最终分化为Ig亲和力成熟的浆细胞和长寿命的记忆性B细胞。

图8-12　生发中心的形成

2.B细胞在生发中心成熟的机制

（1）体细胞高频突变与Ig亲和力成熟：体细胞高频突变是形成抗体多样性的机制之一。Ig重链和轻链V区基因的体细胞突变率比其他体细胞突变高1000万倍，即每次细胞分裂有50%B细胞的BCR（mIg）发生突变。

高频突变导致B细胞分别经历阴性选择和阳性选择：①大多数突变导致B细胞经历阴性选择：如某些突变提前引入终止密码，或影响BCR分子正确折叠，导致不能产生功能性BCR，则相应B细胞克隆经历阴性选择而凋亡。②CDR区突变可改变BCR亲和力，凡BCR不能结合特异性抗原或不能与高亲和力BCR竞争抗原的B细胞克隆，由于不能将抗原提呈给T细胞而获其辅助，则发生凋亡而被清除；极少数能与抗原高亲和力结合的B细胞可与T细胞相互作用，从而通过阳性选择而进入下一轮增殖、突变和选择。

经上述反复选择的过程，进入生发中心的B细胞仅1至几个抗原特异性B细胞克隆得以增殖，并分化为高亲和力浆细胞或记忆性B细胞。因此，IgV区体细胞高频突变及选择是抗体亲和力成熟的主要机制，使存活B细胞的平均亲和力明显增高（图8-13）。

（2）抗体类别转换：抗体类别转换（class switch）指抗体可变区不变，即结合抗原的特异性相同，但其重链恒定区类别不同，即恒定区编码基因发生改变。抗体类别转换的主要机制是：Ig恒定区基因重组或其重链mRNA的不同拼接。抗体应答早期以IgM为主，而晚期则以IgG和IgA为主（特定情况下以IgE为主）。

图8-13　体细胞高频突变与Ig亲和力成熟

图示：①B细胞活化，移入滤泡，形成生发中心；②B细胞增殖，发生体细胞高频突变；③B细胞识别FDC表面的抗原表位，选择高亲和力的B细胞，未结合或低亲和力结合抗原表位的B细胞死亡；④记忆B细胞及浆细胞产生，浆细胞分泌高亲和力抗体

影响抗体类别转换的因素为：①抗原的种类：TI抗原仅可引起有限的抗体类别转换；TD抗原主要诱导抗体向IgG转换；变应原主要诱导抗体向IgE转换等。②Th细胞的辅助作用：Th细胞若缺失CD40L，则不发生抗体类别转换；Th细胞分泌的细胞因子可导致不同抗体类别的转换，例如：Th2细胞分泌的IL-4促进抗体向IgE和IgG1转换、TGF-β促进向IgG2b和IgA转换、IL-5促进IgA产生；Th1细胞分泌的IFN-γ促进抗体向IgG2a和IgG3转换。

3.成熟B细胞的转归　B细胞在生发中心内经历克隆增殖、体细胞高频突变和Ig亲和力成熟、抗体类别转换等过程，最终分化为浆细胞和记忆性B细胞。

（1）浆细胞：部分B细胞分化为抗体形成细胞（即浆细胞），离开外周淋巴器官后迁移至骨髓，并停止分裂，但可长时间、持续产生高亲和力抗体。部分浆细胞进入脾脏红髓，而黏膜组织生发中心内分泌IgA的浆细胞停留于黏膜系统。

（2）记忆性B细胞：生发中心内部分B细胞可分化为记忆性B细胞，离开生发中心后参与再循环，一旦再次遭遇相同抗原刺激，即迅速活化、增殖、分化，产生大量高亲和力特异性抗体。

（四）B细胞应答的效应

B细胞应答的主要效应分子为特异性抗体，通过其中和毒素、调理素、激活补体、ADCC及局部阻止抗原入侵黏膜细胞（IgA）等作用来清除非己抗原。