二、淋巴细胞(lymphocyte)
(一)淋巴细胞的形态特点、再循环与归巢
淋巴细胞是构成免疫系统的主要细胞群体,是执行免疫功能的主要成员。
一个成年人约有1012个淋巴细胞,它们在外周血中占白细胞总数的20~35%。
淋巴细胞的显著特征是具有异质性。
淋巴细胞种类繁多,分工极细,根据其表面标志和功能表现,主要分为T细胞、B细胞、NK细胞,各种淋巴细胞又可进一步分为若干亚群。
淋巴细胞寿命长短不一,如效应性淋巴细胞仅1周左右,记忆性淋巴细胞可长达数年甚至终生。
1 淋巴细胞的形态结构
各种淋巴细胞形态相似,不易区分。只能用免疫细胞化学才能鉴别。
淋巴细胞外形呈球形,细胞核圆形、椭圆形或肾形,按直径大小分为三种:
小淋巴细胞:直径5~8㎛
中淋巴细胞:直径9~12㎛
大淋巴细胞:直径13~20㎛
正常血液中多见小淋巴细胞和中淋巴细胞,脾 和淋巴结生发中心多岁大淋巴细胞。
在血涂片常规染色涂片上,淋巴细胞胞质呈蔚蓝色,细胞核周围着色较浅。
10~20%的淋巴细胞胞质内有嗜天青颗粒,颗粒大小不等,直径0.4~0.6㎛,过氧化物酶阴性。
小淋巴细胞的核体积约占整个细胞的80%,细胞质在核周呈狭窄环带;
中淋巴细胞胞质较多。
淋巴细胞的核染色质呈粗丝网状蒋集结成块,核周缘部染色质较密。
小淋巴细胞核染色质紧密,不见核仁;中淋巴细胞染色质较疏松,有时可见核仁。
电镜下,淋巴细胞表面有微绒毛,核内有较大有异染色质,分布在核周缘,胞质内有较多游离核糖体与极少量的粗面内质网和线粒体。近细胞核凹陷处,有中心粒和高尔基复合体,胞质内偶见多泡体。
2 淋巴细胞再循环与归巢
周围淋巴器官和淋巴组织内的淋巴细胞可以淋巴管进入血流,循环于全身。它们又可通过弥散淋巴组织内一些特殊的毛细血管后微静脉或高内皮微静脉(high endothelial venule,HEV),再回到淋巴器官或淋巴组织内,如此周而复始,使淋巴细胞从一个淋巴器官到另一个淋巴器官,从一处淋巴组织到另一处淋巴组织。这种现象称为淋巴细胞再篁recirculation of lymphocyte)。
除效应性T细胞、幼浆细胞和NK细胞外,大部分淋巴细胞均参与再循环,尤以记忆性T细胞和记忆性B细胞最活跃。
淋巴细胞再篁有利于识别抗原,促进细胞间协作,使一些具有相关特异性抗原的细胞共同进行免疫应答,并使分散于全身的淋巴细胞盛放一个相互关联的有机动性的统一体。
参与再循环的淋巴细胞大量位于淋巴器官或淋巴组织内,其总数为血液中淋巴细胞总数的数十倍,总称为淋巴细胞再循环库。
淋巴细胞通过淋巴结再循环一需18~20小时,通过脾再循环较快,需2`8小时,一般T细胞再循环比B细胞快。
淋巴细胞再循环示意图
淋巴细胞通过再循环回归到原来的淋巴组织称归巢(homing)。
淋巴细胞归巢是由归巢受体(homing receptor)引导的。
归巢受体主要包括L-selwctin、LFA-1、VLA-4、CD44、α4β7integrin等。
HEV的高内皮细胞通常处于活化状态,可能与局部产生的细胞因子如IFN-γ、IL-1、TNF等作用有关。这些细胞大量表达一般静止的扁平内皮细胞所缺乏的黏附分子,包括免疫球蛋白基因超家族(immunoglobulin gene superfamily,IgSF)的ICAM-1、ICAM-2、VCAM-1和整合素家族的E-selectin、P-selectin等。它们作为配体与淋巴细胞归巢受体结合,引导淋巴细胞定向进入淋巴组织。不同类型淋巴组织HEV内皮细胞表达的多糖配体有一定特异性,能选择性地引导表达相应归巢受体的淋巴细胞进入不同的外周淋巴组织,如,淋巴结HEV表达含O糖链称为周围淋巴结标志素(peripheral lymphonode addessin,PNAd)或gly-CAM-1的配体,能与L-selectin结合,引导淋巴细胞定向移行至外周淋巴结;船侧骨架淋巴组织HEV表达黏膜标志素黏附分子-1(mucosal addressin cell adhesion molecule-1,Mad-CAM-1),能选择性地与CD44、αβ7、L-selectin结合,引导淋巴细胞定向移行至肠道固有层的集合淋巴组织。在慢性炎症中,一些组织内微静脉的扁平内皮细胞可演变为高内皮细胞,选择性地引导某些特异性T细胞亚群移行到慢性炎症部位。淋巴细胞的这种再循环和归巢运行方式对于它捕捉抗原和执行免疫监视功能有重要意义。通过在全身器官组织及体液中的不断循环运行和巡视,可以扩大接触病原体和异物抗原的机遇,发挥特异免疫反应能力,还可延续淋巴细胞活力,通过回归原淋巴组织,对该类淋巴细胞进行休整、补充、增殖、培育,以提高该类淋巴细胞的数量和免疫能力。
(二)T淋巴细胞(T细胞)
1 T细胞的分化发育
T淋巴细胞(T细胞)是胸腺依赖性淋巴细胞(thymus -dependent lymphocyte)的简称。
T、B淋巴细胞由多能干细胞(ultipotential hemopoietic stem cell,MHSC)发育分化而来。MGSC进一步分化为髓样前体细胞和淋巴样前体细胞。
从妊娠第7周起,淋巴样前体细胞定向发育成原T细胞,在进入胸腺被膜下而未到达胸腺皮质前,称前T细胞。前T细胞向胸腺实质内稳重,可能是通过细胞表面某些分子与胸腺皮质、髓质交界处的毛细血管后微动脉的内皮细胞结合而进行的。前T细胞进入胸腺皮质后至离开胸腺前均称为胸腺细胞(thymocyte)。进入胸腺的前T细胞在胸腺内微环境作用下,从皮质外层到皮质深层,通过皮质与髓质交界处进入髓质,最终分化成熟,它们的分化程序受到严格的调节和控制。根据对人胸腺不同部位胸腺细胞进行表型分析,胸腺细胞分化可分四个阶段:
(1)前T细胞
主要位于胸腺被膜下区域,它们尚未表达T细胞标志,但表达末端脱氧核苷转移酶(Tdt),部分细胞表达CD7。
(2)早期胸腺细胞
主要位于胸腺皮质浅层,表达CD2、CD5和胞质 CD3,但缺乏CD4和CD8,又称阴性T细胞。这种细胞占全部胸腺细胞的1~5%。
胸腺内T细胞发育分化成熟过程
(3)普通型胸腺细胞
由早期胸腺细胞经数次分裂后移向皮质深层发育而成。细胞表达CD3、CD1和TCR,随即出现CD4和CD8。CD4+、CD8+双阳性胸腺细胞占胸腺细胞总数80~85%。CD1是此期细胞的特征性标志,在后期逐渐消失。
(4)成熟胸腺细胞
主要位于胸腺髓质。其特点是:出现CD4或CD8单阳性细胞群体,同时高表达T细胞抗原受体(T cell antigen receptor,TCR)。
成熟的胸腺细胞大部分通过皮质和髓质交界处的高内皮微静脉进入血液,少数通过淋巴管入血。成熟胸腺细胞迁出胸腺后,成为处女型T细胞(virgin T lymphocyte)或称初始T细胞(talve T lymphocyte),它们依靠细胞表面的归巢受体迁移到外周淋巴器官的胸腺依赖区定居。遍布全身各处的T细胞共同构成T细胞库(T cell receptoire)。
T细胞发育成熟、获得识别自我与非我能力的关键是在双阳性胸腺细胞向单阳性胸腺细胞分化阶段产生的胸腺选择。胸腺选择包括阳性选择和阴性选择。
①阳性选择(positive selection):CD4+CD8+双及时性胸腺细胞在TCRαβ介导下,与胸腺上皮细胞表面MHC-Ⅰ或MHC-Ⅱ类分子发生有效结合,在此过程,MHC-Ⅰ类分子选择双阳性胸腺细胞的CD8其受体,使CD4共受体减少,MHC-Ⅱ类分子则选择双阳性胸腺细胞的CD4共受体,使CD8共受体减少。这样选择的结果赋予成熟的CD4–CD8+T细胞具有识别自身MHC-Ⅰ类分子/外来抗原复合物的能力,而CD4+CD8–T细胞则具有识别自身MHC-运载蛋白类分子/外来抗原复合物的能力,这就是T细胞获得MHC限制性的基础。
②阴性选择(nagative selection):位于胸腺皮质与髓质交界处的树突状(dendritic cell,DC)和巨噬细胞表达高水平的MHC-Ⅰ类和MHC-Ⅱ类分子,它们与自身抗原结合复合物,对已经历过阳性选择的胸腺细胞进行阴性选择。能识别MHC自身抗原的胸腺细胞即被激活,发生凋亡(apoptosis),不能识别者则继续发育。
经历了上述与MHC分子有关的选择过程,T细胞才真正成熟为可与异物抗原发生反应的CD4+CD8–或CD4–CD8+的单阳性细胞,迁移离开胸腺,建立起符合机体需要的T细胞库。
凡能与机体自身抗原相结合或与自身MHC分子不相容的胸腺细胞(约占胸腺细胞的95%)将被灭活或淘汰。
2 T细胞表面标志
T细胞表面标志(surface marker)指存在于T细胞表面的多种膜分子。它们是T细胞识别抗原、与其他免疫细胞相互作用以及接收信号刺激的物质基础,也是鉴别T细胞的重要依据。
T细胞分化过程的不同阶段,膜分子的表达有很大差异。成熟T细胞膜分子主要包括TCR及一些表面分化抗原,即CD抗原(cluster of differenriarion,CD),如:CD2、CD3、CD4、CD5、CD8、CD28、CDLA-4、CD44、CD45、CD58等。
胸腺对T细胞的阳性选择和阴性选择
T细胞的主要分化抗原
(1)TCR
TCR是T细胞表面存在的、能识别抗原并民抗原发生特异性结合的受体,为一种糖蛋白。
多数T细胞的TCR由α链和β链两种多肽链通过二硫键连接,形成异二聚体,带有这两种肽链的T细胞称αβT细胞。
少数T细胞的TCR由γδ链和链构成,称为γδT细胞。
TCR上的αβ链在T细胞膜上与T细胞的分化抗原CD3以非共价键方式结合成复合物即TCR-CD3复合物。CD3分子与TCR分子形成复合物有利于稳定TCE的分子构型,对于 T细胞内信号传递及激发T细胞活化至关重要。
通常情况下,TCR只能识别抗原呈递细胞细胞膜上MHC分子/抗原多肽复合物,不能识别直接以溶解方式存在的抗原分子。
(2)CD2 、绵羊红细胞(sheep red blood cell SRBC)受体
跨膜糖蛋白分子,其配体为LFA-3、CD58。
将绵羊红细胞与人的T细胞混合共育,可见有以淋巴细胞为核心、四周有红细胞围绕的玫瑰花结细胞团形成称E玫瑰花结(E rosette)。
CD2在T细胞成熟过程表达递减,当T细胞活化后,数量迅速上升。
CD2也参与T细胞活化过程中的信号传递。
(3)CD3
CD3分子是由6条多肽链组成的糖蛋白,以异二聚体形式分别与TCR的α链和β链结合,组成TCR-CD3复合物。
CD3多肽链为跨膜分子,其在胞质内的部分较长,有助于传导来自TCR的信号。
(4)CD4和CD8
CD4和CD8在T细胞发育分化过程中同时表达于早期胸腺细胞,对于成熟T细胞来说,CD4和CD8则是不同亚群的表面标志。
在外周淋巴组织中,CD4+T细胞约占65%,CD8+T细胞约占35%。
CD4和CD8功能密切相关,被看作T细胞的协同受体(corecetof)。
CD4是一种单链跨膜糖蛋白,在辅助型T细胞和抑制型T细胞表面均有表达,在T细胞亚群的鉴别中有重要意义。在Th细胞识别抗原过程中,CD4参与抗原呈递细胞表面MHC-Ⅱ类分子上的非多态性部位相结合,帮助识别抗原多肽-MHC-Ⅱ类分子复合物,同时协助激活T细胞。
CD4分子胞外部分的一个结构域是人类免疫缺陷病毒(HIV)外壳蛋白gp120识别的部位,因此CD4也是HIV的受体。
CD8是由两条αβ多肽链组成的跨膜蛋白,表达于细胞毒性T细胞和抑制性T细胞。在细胞毒性T细胞识别靶细胞过程中,CD8与MHC-Ⅰ类分子非多态性部分结合,协助识别靶细胞表面的抗原多肽-MHC-Ⅰ类分子复合物。
TCR对抗原多肽-MHC-Ⅰ复合物结合亲和力较低,CD8可增强其细胞应答。
CD8也参与T细胞信号传递。
(5)CD28和CTL活性抗原-4(activity antigen-4,CTLA-4)
CD28是由两条多肽链以二硫键相连而成的二聚体,与CTLA-4有高度同源性。它们的天然配体是表达在抗原呈递细胞膜上的CD80(B7-1)和CD86(B7-2)。
T细胞的活化需要双重信号,除TCR识别抗原-MHC复合物产生的第一信号外,还必须有协同刺激信号(costimulatory signal)。
T细胞膜上有多种分子协同刺激信号的产生的关,如CD28、CTLA-4、CD2、LFA-1、VLA-4等,其中以CD28和CTLA-4最重要,它们与B7等配体相互作用后产生的协同刺激信号可促使T细胞活化和发生免疫应答。若缺乏协同刺激信号,T细胞即使能识别抗原,对抗原也无应答,称T细胞无能(anergy),或发生T细胞凋亡。
(6)CD45(白细胞共同抗原):
CD45是一组相对分子质量不等的单链异构体糖蛋白。T细胞成熟和活化的不同阶段表达不同类型的异构体,如处女型T细胞表达CD45RA、记忆T细胞表达CD45RO。
3 T淋巴细胞亚群
外周成熟T细胞是一个在表型和功能上具有高度异质性的群体。下表为目前较常用的一种T细胞亚群分类。
人T细胞亚群分类
(1)辅助性T细胞(helper T lymphocyte,Th)
辅助性T细胞主要分布在淋巴结、脾脏等周围淋巴器官及外周血中。外周血中Th细胞占T细胞总数的50~70%。
鉴别Th细胞主要根据细胞表面的分化抗原,如CD4和CD29、CD45R等。
Th细胞在识别抗原及与抗原结合的抗原呈递细胞上的MHC-Ⅱ类分子后而活化,活化的Th细胞具有辅助B细胞及其他T细胞亚群的活性,也称辅助性/诱导性T细胞。
Th细胞所辅助的免疫细胞有多种,作用方式也不一,故Th细胞有异质性。
根据其分泌细胞因子不同,分为Th0、Th1和Th2亚群。
Th0在不同细胞因子、激素或免疫原刺激后,可分别向Th1或Th2分化。如在诸多细胞因子中,比较明确的有:IL-2、IFN-γ、TNF-β等,而Th2则合成IL-4、IL-5、IL-6、IL-10等,引导不同的免疫应答反应。
Th1和Th2的特性比较见下表。
一般来说,Th1与Tc细胞的成熟、巨噬细胞的活化、NK细胞激活、迟发型超敏反应及抗病毒、抗胞内病原体感染等有关。Th2与抗体生成,尤其是自身抗体生成、Ⅱ型变态反应、抗寄生虫感染及嗜酸性粒细胞生长有关,并参与免疫抑制、免疫耐受形成。
Th1与Th2特性比较
(2)抑制性T细胞(suppressor T lymphocyte,Ts)
抑制性T细胞(Ts)至今未发现和鉴定出具有表面标志的Ts细胞亚群,但机体确实存在能抑制体液免疫和细胞免疫的抑制性T细胞。
Ts细胞是活化T细胞的不同亚型。CD4+、CD8+T细胞均可分化为Ts细胞。
按诱发Ts产生方式,可分抗原特异性Ts细胞和非特异性Ts细胞。
在抗原激活T细胞时,可诱发Th细胞,也可诱发Ts细胞。一般在低剂量抗原刺激下,多引起Th细胞活化;高剂量抗原刺激则除产生Th细胞外,也诱发形成Ts。
Th和Ts亚群各具独特功能,不能相互转变,然而它们彼此之间又相互作用,进行免疫调节,维持机体内环境相对稳定。丝裂原(V中Con-A、LPS等)或同种异体细胞的刺激能引起非特异性Ts细胞增多,以调节非特异性免疫的强度。
Ts细胞的抑制作用可发生在免疫应答的不同活化阶段,其作用机制为:
①直接对抗原呈递细胞产生细胞毒
②通过分泌抑制因子(TSF)发挥作用;
③借助独特性网络(idotype network)发挥抑制效应。
(3)细胞毒性T细胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL或Tc)
细胞毒性T细胞是一种能直接杀伤病毒感染细胞、肿瘤细胞或同种异体移植细胞的免疫效应细胞,主要参与抗病毒免疫、抗肿瘤免疫以及对移植物的排斥反应。
Tc多数为CD8+T细胞,能识别靶细胞表面的MHC-Ⅰ类分子及与其结合在一起的特异性抗原多肽,受自身MHC-Ⅰ类分子限制。另外,一小部分Tc为CD4+T细胞,它们属MHC-Ⅱ类分子限制性。
Tc的形成需要有MHC-抗原多肽的刺激,同时需要Th细胞产生的细胞因子及协同刺激分子参与。
Tc对靶细胞的杀伤、裂解大致分四个阶段:
T细胞的免疫应答
①Tc细胞与靶细胞直接接触和黏附;
②Tc细胞胞质内的细胞毒颗粒集聚到两个细胞的接触黏附面;
③Tc细胞向靶细胞释放颗粒内容物,使靶细胞发生凋亡;
④Tc与受损伤靶细胞解离,再接触新的靶细胞。

Tc杀伤靶细胞的机制主要为:
①Tc细胞分泌的穿孔素(perforin)进入靶细胞膜,形成穿膜通道,Na+及水经此通道进入靶细胞内,使细胞渗透压改变,导致细胞溶解;
②活化的Tc细胞释放多种丝氨酸酯酶,如CTLA-1、CTLA-3,通过活化穿孔素而促进其杀伤作用;
③分泌淋巴毒素(lymphotoxin)直接杀伤靶细胞;
④细胞表达FasL,通过与靶细胞表面Fas抗原结合,诱导靶细胞凋亡。
Tc细胞分泌穿孔素杀伤靶细胞
以上所述主要指αβTCR T细胞。
在外周血中占5~10%的γδTCR T细胞对多肽抗原的识别不受MHC抗原限制,即γδTCR T细胞无需识别MHC-Ⅰ或MHC-Ⅱ类分子就能活化细胞毒作用,杀伤靶细胞。这类细胞可能是具有䯹受体的第一线防御细胞,在抗微生物感染免疫,尤其是在皮肤、黏膜表面的免疫防御中发挥重要功能。
(4)迟发性超敏T细胞
迟发性超敏T细胞是介导迟发性超敏反应(delayed type hyper sensitivity,DTH)的T细胞,主要为CD4+Th1细胞。它们能释放IL-2、TNF、IFN-γ等细胞因子,作用于血管内皮细胞、单核细胞等。由此类细胞介导的DTH反应严格受MHC限制。
(5)初始T细胞和记忆T细胞
初始T细胞是指由胸腺内迁出后尚未受到抗原刺激、功能处于静止状态的T细胞即处女型 T细胞。
记忆T细胞则是接触过抗原、曾经活化而又回到静止的T细胞,它们是一类长寿命的细胞,能活跃参与淋巴细胞再循环,如再次受同一抗原刺激,能迅速增殖、分化,形成规模较大的免疫应答。
初始T细胞和记忆T细胞的表型及功能差异见下表。
人外周血初始T细胞和记忆T细胞的表型差异
机体受抗原刺激后,T细胞的原发性免疫应答主要涉及初始T细胞,再发性免疫应答则与记忆T细胞有关。
在初始T细胞和记忆T细胞活化过程中,二者之间可表现协同作用,并产生细胞因子来增强对方的增殖反应。
(三)B淋巴细胞(B细胞)
1 B细胞分化发育
B细胞是骨髓依赖淋巴细胞(bone marrow dependent lymphocyte)。
早期对鸟类的研究发现,B细胞的成熟需经腔上囊内发育。哺乳动物B细胞在胎肝(胚胎早期)和骨髓(胚胎中、晚期直到终生)中发育成熟。
B细胞的发育过程可分两个阶段。
第一阶段:中中枢淋巴器官中进行,为抗原非依赖期,由淋巴样前体细胞先后发育成原B细胞和前B细胞;
B细胞分化
前B细胞通过与组织微环境中基质细胞(stroma cell)的相互作用,在微环境中多种B细胞分化因子调节下,经幼B细胞(immature B cell)逐步分化为对抗原具有应答能力的成熟B细胞(mature B cell);
第二阶段,抗原依赖期,成熟B细胞离开中枢淋巴器官,缺憾至周围淋巴器官;细胞接触抗原后,可活化和增殖,绝大多数细胞分化为能合成和分泌抗体(免疫球蛋白)的浆细胞(plasma cell),小部分停止分化而成为记忆性B细胞(memory B cell)
2 B细胞形态结构
各类B细胞在形态上无明显差别。
光镜下,静息状态的B细胞体积较小,直径6~8㎛;活化及分裂前期的B细胞体积较大,直径可达10~15㎛。浆细胞则具有独特的形态结构,易于辨认,核多偏居细胞一侧,染色质成粗块状,沿核膜内面呈辐射状排列,胞质丰富,嗜碱性,核旁有一浅染区。
电镜下,胞质内含有大量平行排列的粗面内质网和游离核糖体,高尔基复合体、中心体位于核旁区。
B细胞发育过程中的分化标志变化见下表。
小鼠B细胞的阶段性分化
原B细胞呈B220(CD45)弱阳性,S7(CD43)阳性。其最显著的特征之一是膜表面出现IL-7受体,IL-7由基质细胞分泌。由B细胞向前B细胞及幼B细胞发育分化中,IL-7都是不可少的。
人的前B细胞出现于第9周胎肝内,出生后和成人阶段一直存在于骨髓内。B细胞胞质内开始出现μ重链。
前B细胞分裂活跃,形态大小各异,不表达S7,仍表达IL-7受体、AA4和B220分子。
幼B细胞的IL-7受体减少,对IL-7的反应明显降低,膜表面只表达μ重链,不能对抗原刺激产生免疫应答。
成熟B细胞开始具有对抗原刺激的免疫应答能力,CD23的的其分化成熟的标记。
浆细胞是B细胞分化的终末阶段。成熟B细胞受抗原刺激后,经体细胞突变(somatic mutation)、特异性克隆选择(clone selection)及组织内迁移过程,最终分化为浆细胞。
浆细胞发育
部分成熟的B细胞在抗原刺激后经历了克隆扩增、体细胞突变及特异性克隆选择后,不再继续增殖和分化,转而进入G0期,成为记B细胞。
记忆B细胞经淋巴管、脾或高内皮微静脉等途径进行再循环,如再次遇到相同抗原则能快速形成特异的再次免疫应答。再次免疫应答反应的特点是潜伏期短,产生Ig量多,Ig亲和力高且维持时间长。
记忆B细胞寿命比浆细胞长,但一般只能维持数周时间。
机体体液免疫记忆时间远比浆细胞和记忆细胞寿命长,可能与淋巴小结内滤泡树突细胞(follicular dendritic cell,FDC)有关。FDC能把抗原以抗原-抗体复合物形式保留数月至数年,可不断刺激淋巴小结内持续有少量抗原特异性B细胞分裂增殖,以补充浆细胞和记忆B细胞的缺失。FDC的这种免疫记忆维持功能还可能受到抗体水平的负反馈调节。
(1)B细胞发育过程中的阳性待我矣阴性选择:
在B细胞发育的非抗原依赖期,B细胞的阳性选择信号是由B细胞表面表达的μ链传导的。
在前B细胞时期,细胞膜上的μ链蛋白与λ5和VpreB蛋白结合形成前B细胞受体,前B细胞受体毒性极限㻥结合才能传递促进细胞继续发育的信号。
B细胞发育的抗原依赖阶段也存在阳性选择过程。
成熟B细胞在周围淋巴器官接受抗原刺激,在Th细胞辅助下,进入增殖状态并发生广泛的Ig可变区体细胞超突变。不与FDC表面抗原相结合的突变B细胞就会发生凋亡;部分B细胞突变后,其受体与抗原结合更紧密,在Th细胞参与下,此类B细胞免于凋亡,继续发育为浆细胞。
B细胞发育过程中可能出现针对自身抗原的B细胞克隆,在这种情况下,机体能通过阴性选择使这类细胞凋亡,称为克隆清除(clonal deletion);此类细胞也可诱导至无能状态(state of anergy)。通过清除或诱导自身反应性的B细胞克隆,机体建立对自身抗原的耐受性。
(2)基质细胞在B细胞分化中的作用:
骨髓内的基质细胞包括巨噬细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞、脂肪细胞等。
基质细胞可合成和分泌多种细胞因子和纤维黏连蛋白、胶原蛋白及层黏连蛋白等细胞外基质。从造血干细胞至原B细胞分化阶段,B细胞发育需要与基质细胞直接接触。在后期阶段,可能只依赖基质细胞分泌产生的细胞因子,其中最重要的是IL-7,其他还有GM-CSM-CSF、G-CSF、SCF、IL-4、TL6、TGF-β、IGF-1等。
(3)B细胞免疫应答的形成
成熟B细胞进一步分化为浆细胞至少需要两种信号,即抗原信号和Th细胞信号的协同作用。
Th细胞除了提供膜接触信号外,还可分泌多种细胞因子影响B细胞的分化和应答特征。
B细胞和T细胞相互作用如图所示:
B细胞和T细胞相互作用
1 BCR识别结合抗原 2 BCR/抗原复合物内化及抗原加工 3MHCⅡ类分子结合加工后的抗原 4加工后的抗原和MHC-Ⅱ类分子同时表达于膜表面 5 TCR识别MHC提供的抗原信号 6 T细胞被TCR信号活化 7 T细胞合成和表达CD40配体(CD40L) 8 T细胞上CD40L和B细胞上CD40相互作用 9活化T细胞分泌细胞因子 10 细胞因子作用于B细胞膜表面的细胞因子受体 11 CD40和细胞因子受体传递B细胞分化信号
B细胞膜受体(BCR)识别和捕捉抗原,抗原内化(internalization)后进入胞质,经加工处理,固定于MHC-Ⅱ类分子的凹槽内并重新表达于B细胞表面。Th细胞通过和B细胞表面MHC-Ⅱ类分子和抗原接触被激活,表达CD40配体,与B细胞表面的CD40相互作用,使该抗原特异性B细胞克隆扩增,形成浆细胞。如活化的T细胞为Th1型,则细胞通过分泌IL-2使B细胞分化为分泌IgG抗体为主的浆细胞;如为Th2型,则分泌IL-4,使B细胞向分泌IgE的浆细胞分化。
同样,活化的Ts细胞则可通过分泌 IL-10抑制B细胞应答反应。
3 B细胞的表面标志
B细胞的表面标志包括抗原受体、其他受体及一些表面抗原,它们参与B细胞的抗原识别以及与其他免疫细胞、免疫分子间的相互作用,也是 鉴别B细胞的重要依据。
B细胞上一些常见的CD分子分布、结构和功能见表。
B细胞上一些常见的CD分子分布、结构和功能
B细胞抗原受体(BCR)为识别抗原物质的复合物,由B细胞表面膜免疫球蛋白(surface membrane immunoglobulin,SmIg)和Ig超家族成员Igα、Igβ、Igγ组成的异二聚体以非共价键结合形成。每个B细胞表面有104~105个SmIg分子,其类别随B细胞发育阶段不同而有差别。幼B细胞为IgM类;处女B细胞和成熟B细胞主要为IgM主IgD。Igα、Igβ和Igγ协助SmIg完成细胞内信号传导功能。
B细胞的其他受体还有补体受体、EB病毒受体、丝裂原受体、细胞因子受体、Fc受体等。
B细胞表达多种CD抗原,如CD19、CD20、CD21、CD23、CD40和CD81等。
在B细胞不同分化发育阶段,CD分子表达不完全相同,它们参与B细胞的活化、增殖和分化。
成熟B细胞表达MHC-Ⅰ和MHC-Ⅱ类分子,活化B细胞MHC-Ⅱ类分子的表达明显增多,它在T、B细胞相互协作和抗原呈递中起重要作用。
4 B细胞亚群
根据B细胞是否表达CD5,可分B1(CD5+)细胞和B2(CD5–)细胞两个亚群。
B2细胞早期数量较多,胚胎期主要分布于大网膜和肝脏内,新生儿期分布于脾脏和腹腔内,成年期,其细胞数量明显减少,为逐渐增多的B2细胞取代。B1细胞的功能主要是产生针对多种细菌成分的低亲和力的IgM、IgA和IgG3,参与抗细菌感染的肠道黏膜免疫反应,另外 ,B1细胞能产生自身抗体,介导自身免疫性损伤。B2细胞即通常说的B细胞,出现较晚,位于周围淋巴器官的非胸腺依赖区。B2细胞主要针对蛋白质抗原,产生高亲和力抗体。此外,它还具有抗原呈递和免疫调节功能。
(四)NK细胞(natural killer cell,自然杀伤细胞)
1 NK细胞的形态结构
NK细胞是一类具有自发细胞毒活性的细胞。
按形态分类,大致属大颗粒淋巴细胞(large granular lymphocyte,LGL),占人外周血淋巴细胞总数的5~7%。
NK细胞体积较大,直径10~16㎛。Giemsa染色的涂片标本上可见其胞质丰富,着色较浅。细胞最大的特点是胞质内有许多嗜天青颗粒,有些颗粒较大,故有大颗粒淋巴细胞之称。
电镜下,活化NK细胞内的颗粒有两个结构不同的区域:
①致密的核心区,含穿孔素和硫酸软骨素𪄶;
②多囊泡的皮质区,含溶酶体蛋白如酸性磷酸酯酶、α-糖苷酶、β-葡糖醛酸酶和组织蛋白酶D等。
分离的大鼠肝大颗粒淋巴细胞 ×4000
2 NK细胞的来源、分化和分布
NK细胞由骨髓造血干细胞分化而来,在体内分化大致经历三个阶段:原始细胞、前体细胞和成熟细胞。
原始细胞和前体细胞主要位于胎儿骨髓,胞质内颗粒少,NK活性很弱;新生儿外周血NK细胞为CD56+、CD3+,胞质内有较多颗粒,NK活性最强。
NK细胞缺乏特异性表面标志,既有与T细胞相同的抗原,又有与髓样细胞相同的抗原,属于异质性细胞群体。
常用于检测人类NK细胞表面标志有CD56、CD57和CD16。
成熟NK细胞主要分布于外周血和脾脏,淋巴结 以及肝等其他组织、器官内也有少量NK细胞。
NK细胞位于淋巴小结的生发中心、淋巴结和扁桃体的副皮质区、脾红髓以及胸腺髓质。
一般来说,NK细胞不参与再循环。
3 NK细胞的功能
NK细胞的主要功能是抗肿瘤、抗感染和免疫调节作用。
其抗肿瘤、抗感染功能是非特异性的。
NK细胞可直接杀伤肿瘤细胞,尤其对淋巴瘤和白血病;还能杀伤多种病毒感染的细胞。
NK细胞杀伤靶细胞不需要抗原的预刺激,也不依赖抗体或补体参与,无MHC限制性。
NK细胞杀伤靶细胞大致分三个阶段:
①通过细胞间黏附分子如LFA-1、ICAM-1等识别靶细胞,并与之结合;
②合成并释放细胞毒物质如穿孔素、丝氨酸酯酶和NK细胞毒因子(NK cytotoxic factor,NKCF)等;
③溶解靶细胞。穿孔素还可通过打开膜缺口、协助其他效应分子进入细胞而导致细胞凋亡。
NK细胞在免疫调节中起重要作用,对T细胞、B细胞和骨髓干细胞等的功能均有一定影响。
NK细胞多分布在外周淋巴组织的生发中心,与B细胞毗邻,可能参与抑制B细胞的分化增殖,调节免疫系统的自身稳定和自身免疫发生。
NK细胞还能通过分泌 IL-2来增强抗原特异性T细胞增殖应答。
干扰素、诱生剂、IL-2等能显著增强NK细胞活性,前列腺素、甲状腺素及一些免疫抑制剂能直接抑制NK细胞活性。
NK细胞的分化发育