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看透一个免疫细胞:B cell

2025-01-10

本文原创:Bicycle 来源于:Glyco-Immunology


B细胞,(B lymphocytes)



B细胞(B lymphocytes)是哺乳动物体内适应性免疫系统的关键组成部分,负责介导体液免疫反应。它们通过产生抗体,识别并清除外来病原体如病毒和细菌,在免疫记忆和免疫调节中发挥重要作用。




一、B细胞的发现与命名

B细胞最早在鸟类的一个特殊器官——法氏囊(Bursa of Fabricius)中被发现,并因此得名。

在哺乳动物中,B细胞主要在骨髓中发育和成熟。






二、B细胞分类

1. 初始B细胞(Naive B cells)

特征: 未接触过抗原。

表面表达未经历体细胞超突变的IgM和IgD抗体(B细胞受体,BCR)。

功能: 在遇到抗原后,通过活化、增殖和分化产生效应B细胞或记忆B细胞。

2. 效应B细胞(Effector B cells, Plasma cells)

特征: 由初始B细胞活化分化而来。丢失了表面BCR,专注于分泌抗体。

功能: 大量分泌抗体(如IgG、IgA、IgE)以中和病原体或标记其被清除。是体液免疫的核心执行者。

3. 记忆B细胞(Memory B cells)

特征: 由初始B细胞活化后分化形成。

表面表达高亲和力的BCR(通常是IgG、IgA或IgE)。

长寿命,驻留在体内以快速应对同一病原体的二次感染。




功能: 在再次接触抗原时快速活化并分化为效应B细胞。


4. 胚系中心B细胞(Germinal Center B cells)

特征: 位于次级淋巴器官(如淋巴结和脾脏)的胚系中心。参与体细胞超突变(Somatic Hypermutation)和亲和力成熟(Affinity Maturation)。

功能: 提高抗体对抗原的亲和力。决定B细胞分化为记忆B细胞或效应B细胞。

5. 调节性B细胞(Regulatory B cells, Bregs)

特征: 占B细胞总数的一小部分。分泌免疫抑制性细胞因子(如IL-10、TGF-β)。

功能: 抑制过度的免疫反应。调节自身免疫和炎症反应。

6. 边缘区B细胞(Marginal Zone B cells)

特征: 位于脾脏边缘区。能快速对抗原作出反应。

功能: 负责非T细胞依赖性抗原的快速应答。

主要产生IgM。

7. B1细胞

特征: 存在于胚胎时期,主要分布在腹腔和胸腔。表面标志包括CD5。

功能: 生成天然抗体(如IgM)。对某些病原体提供快速免疫防御。

8. B2细胞

特征: 成人骨髓产生的主要B细胞类型。

包括初始B细胞、效应B细胞和记忆B细胞。

功能: 参与典型的T细胞依赖性抗原应答。

9. 滤泡B细胞(Follicular B cells, FO B cells)

特征: 位于淋巴结或脾脏的B细胞滤泡中。需要T细胞的帮助完成活化。

功能: 产生高亲和力抗体(如IgG)。参与胚系中心反应。






三、B细胞的发育与成熟

B细胞的发育和成熟主要发生在骨髓,包括以下几个阶段:

1.前体B细胞(Pro-B cell)

起始阶段,来自造血干细胞。开始重链(IgH)基因重排。

2.早期B细胞(Pre-B cell)

成功完成重链基因重排并表达μ重链。开始轻链(IgL)基因重排。

3.未成熟B细胞(Immature B cell)

表面表达完整的IgM型B细胞受体(BCR)。通过中央耐受机制(如克隆清除)排除对自身抗原反应的B细胞。

4.成熟B细胞(Mature B cell)

表面同时表达IgM和IgD型BCR,具备完全功能。离开骨髓,迁移到外周淋巴器官(如淋巴结、脾脏)。


四、B细胞的活化机制

B细胞的活化需要抗原的刺激,并可分为两种方式:





1.T细胞依赖性活化(T cell-dependent activation)

需要辅助性T细胞(CD4⁺ T细胞)的帮助。

典型过程: 抗原通过BCR被识别并内吞。抗原被处理后呈递在MHC-II分子上。T细胞通过TCR识别MHC-II-抗原复合物,同时提供共刺激信号(如CD40-CD40L结合)。

结果: B细胞增殖、分化为浆细胞和记忆B细胞,并经历胚系中心反应(包括体细胞超突变和亲和力成熟)。

2.T细胞非依赖性活化(T cell-independent activation)

不需要T细胞帮助。多见于简单的、重复性抗原(如多糖、脂多糖)。

结果:主要产生IgM抗体,免疫记忆较弱。


五、B细胞的主要功能





1.抗体生成

浆细胞分泌抗体,用于中和病原体、激活补体系统或通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒性(ADCC)机制清除病原体。

2.抗原呈递

B细胞通过MHC-II分子向T细胞呈递抗原,促进T细胞的活化。

3.免疫调节

调节性B细胞(Bregs)分泌抑制性细胞因子(如IL-10、TGF-β),抑制过度的免疫反应,维持免疫稳态。

4.免疫记忆

记忆B细胞在二次免疫中快速应答,提高免疫效率。


六、B细胞受体(BCR)与抗体





1.B细胞受体(BCR):

每个B细胞表面表达特异性BCR,用于识别特定抗原。

由两条重链和两条轻链组成,可与抗原结合。

2.抗体(Immunoglobulin, Ig):

分泌型的BCR。

包括五类:IgM、IgG、IgA、IgE、IgD,分别具有不同功能。


七、B细胞在疾病中的作用

1.感染防御

B细胞通过抗体中和病原体或毒素。

2.自身免疫疾病

异常活化的B细胞可能导致自身抗体的产生(如系统性红斑狼疮中的抗dsDNA抗体)。

3.免疫缺陷

B细胞功能缺陷(如Bruton氏无丙种球蛋白血症)会导致抗体生成减少,增加感染风险。

4.癌症

B细胞淋巴瘤(如霍奇金淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤)源自B细胞的异常增殖。


八、治疗应用





B细胞在治疗中的应用涵盖了多种疾病,包括癌症、传染病、自身免疫疾病和移植排斥反应等领域。

1. 单克隆抗体疗法

单克隆抗体(Monoclonal Antibodies, mAbs)是由B细胞衍生的工具,可特异性识别目标分子,用于多种疾病的治疗。

肿瘤治疗:靶向肿瘤相关抗原(如CD20、HER2)。

例:

利妥昔单抗(Rituximab): 针对CD20,用于B细胞淋巴瘤和白血病。

曲妥珠单抗(Herceptin): 靶向HER2,用于乳腺癌和胃癌。

自身免疫疾病:调节过度的免疫反应。

例:

贝利尤单抗(Belimumab): 抑制B细胞活化因子(BAFF),用于系统性红斑狼疮。

传染病:中和病毒。

例:

抗新冠病毒单抗,如贝特鲁维单抗(Bebtelovimab)。

2. 抗体药物偶联物(Antibody-Drug Conjugates, ADCs)

利用抗体特异性靶向肿瘤细胞,将化疗药物递送至目标细胞,减少对正常组织的损伤。

肿瘤治疗:

例:

恩美曲妥珠单抗(Enhertu): 用于HER2阳性乳腺癌和胃癌。

Brentuximab vedotin: 靶向CD30,用于霍奇金淋巴瘤。

3. CAR-T细胞疗法

通过基因工程改造T细胞,使其表达靶向B细胞相关抗原(如CD19)的嵌合抗原受体(CAR)。

B细胞肿瘤:

靶向CD19,治疗急性淋巴细胞白血病(ALL)和弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)。

例:

Kymriah(Tisagenlecleucel)

Yescarta(Axicabtagene Ciloleucel)





参考文献:

Nature Reviews Immunology202020, 229–238

Front. Immunol.202314,1322546.