淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达.pptx

第第1313章章 淋巴细胞成熟与淋巴细胞成熟与抗抗 原受体基因的表达原受体基因的表达Lymphocyte Maturation&Antigen Receptor Expression免疫免疫细胞（胞（immunocytes）凡参与免疫凡参与免疫应答或与免疫答或与免疫应答有关的答有关的细胞胞包括：包括：淋巴淋巴细胞胞单核巨噬核巨噬细胞胞抗原抗原递呈呈细胞胞粒粒细胞、肥大胞、肥大细胞、血小板等胞、血小板等淋巴淋巴细胞胞T T淋巴淋巴细胞胞B B淋巴淋巴细胞胞NKNK细胞胞免疫活性免疫活性细胞胞 (immunocompetentcell，ICC)T T、B B细胞均有特异性抗原受体，接受抗原刺胞均有特异性抗原受体，接受抗原刺激后能激后能发生活化、增殖和分化，生活化、增殖和分化，产生特异性生特异性免疫免疫应答，故称免疫活性答，故称免疫活性细胞胞第一第一节 B B细胞成熟胞成熟过程程 Bcellmaturation 骨髓内成熟骨髓内成熟 骨髓外成熟骨髓外成熟 B B细胞因在骨髓（胞因在骨髓（b bone marrowone marrow）或）或禽禽类法氏囊（法氏囊（b bursa of Fabriciusursa of Fabricius）中）中分化成熟而得名，分化成熟而得名，简称称B B细胞胞ThediscoveryofBcellimmunity1957-BruceGlick,OhioStateUniversityStudiesonthefunctionofthealymphoidorganinthecloacalregionofthechickenthebursaofFabriciusBursectomynoapparenteffectNoneofthebursectomisedchickensmadeanti-SalmonellaantibodiesBursawastheorganwhereantibodyproducingcellsdevelopedAntibodyproducingcellswerethereaftercalledBcellsTransferfoetallivercellsOriginofBcellsandorganofBcellmaturationNoMatureBcellsAfterbirth,developmentcontinuesinthebonemarrowNormalbonemarrowDefectivebonemarrowMatureBcellsinperipheryBcelldevelopmentstartsinthefoetalliver起源：起源：胎儿期胎儿期胎肝和骨髓胎肝和骨髓出生后出生后骨髓骨髓 两两阶段段:骨髓内成熟骨髓内成熟(抗原非依抗原非依赖期期)骨髓外成熟骨髓外成熟(抗原依抗原依赖期期)一、骨髓内成熟一、骨髓内成熟过程程1 1、骨髓微、骨髓微环境和境和B B细胞成熟胞成熟2 2、B B细胞成熟的分期胞成熟的分期3 3、未成熟自身反、未成熟自身反应性性B B细胞的阴性胞的阴性选择4 4、IgIg基因重排基因重排1 1、骨髓微、骨髓微环境和境和B B细胞成熟胞成熟B B细胞成熟四胞成熟四阶段段祖祖B B细胞（胞（pro B cellspro B cells）前前B B细胞（胞（pre B cellspre B cells）未成熟未成熟B B细胞（胞（immature B cellsimmature B cells）成熟成熟B B细胞（胞（mature B cellsmature B cells）1 1、骨髓微、骨髓微环境和境和B B细胞成熟胞成熟骨髓基骨髓基质细胞提供微胞提供微环境境VCAM-1SCFIL-7基质细胞基质细胞VLA-4c-KitIL-7R祖祖B B细胞细胞Earlypro-Bc-KitSCFVLA-4pro-BCytokines and cell-cell contacts at each stage of differentiation are differentStromalcellCAMVCAM-1Earlypro-BIL-7RStromalcellLatepro-BPre-BIL-7Cytokines and cell-cell contacts at each stage of differentiation are differentBonemarrowstromalcellMaturingBcellsBBStromalcell2、B细胞成熟的分期胞成熟的分期分期分期重链重链轻链轻链表面标志表面标志祖祖B B细胞细胞(pro-B)(pro-B)（重链基因重排）（重链基因重排）胞质胞质前前B B细胞细胞(pre-B)(pre-B)（轻链基因重排）（轻链基因重排）替代轻替代轻链链类类IgIg未成熟未成熟B B细胞细胞(immature-(immature-B)B)（轻链基因重排、阴性选择）（轻链基因重排、阴性选择）或或IgMIgM成熟成熟B B细胞细胞(mature-B)(mature-B)+或或IgMIgMIgDIgD四四阶段：段：祖祖B B细胞胞前前B B细胞胞未成熟未成熟B B细胞胞成熟成熟B B细胞胞主要事件：主要事件：IgIg基因重排基因重排阴性阴性选择3、阴性、阴性选择（negativeselection）发生于未成熟生于未成熟B B细胞胞若若mIgMmIgM与基与基质细胞上的多价自身抗原胞上的多价自身抗原结合，合，发生交生交联而致未成熟而致未成熟B B细胞胞凋亡凋亡（apoptosisapoptosis）若若mIgMmIgM与与单价可溶性自身抗原价可溶性自身抗原结合，引起合，引起自身反自身反应性性B B细胞胞无能无能(anergy)(anergy)通通过阴性阴性选择的未成熟的未成熟B B细胞胞继续发育育为成熟成熟B B细胞胞（表达（表达mIgMmIgM和和mIgDmIgD）Negativeselection-ApoptosisImmatureBcellrecognisesMULTIVALENTselfAgBClonaldeletionbyapoptosisY YBImmatureBYBYYYBAnergicBcellIgDnormalIgMlowImmatureBcellrecognisessolubleselfAgNo cross-linkingYYBImmatureBIgMIgDIgDIgDNegativeselection-AnergyYYYYYYMatureBcellexportedtotheperipheryYYIgDandIgMnormalIgMIgDIgDIgDIgDIgMIgMIgMImmatureBcelldoesntrecogniseanyselfAgYYBImmatureBBBNegativeselection-MatureBcellsBindingtoselfmoleculesinthebonemarrowcanleadtothedeathorinactivationofimmatureBcells 4 4、IgIg基因重排基因重排（generearrangement）IgIg的基因的基因结构构(胚系基因胚系基因)链基因基因-2-2号染色体号染色体 链基因基因-22-22号染色体号染色体 H H链基因基因-14-14号染色体号染色体 轻链基因分基因分为V V、J J、C C三三组基因片段基因片段重重链基因分基因分为V V、D D、J J、C C四四组基因片段基因片段无功能，不表达无功能，不表达ThenumbersoffunctionalgenesegmentsfortheVregionsofhumanheavyandlightchainsIg的基因重排（的基因重排（Iggenerearrangement）B细胞成熟胞成熟过程中，程中，Ig基因片段基因片段经重排后重排后方能表达方能表达为功能性的功能性的Ig重重链基因重排基因重排轻链基因重排基因重排等位排斥和同种型排斥等位排斥和同种型排斥VDJCDJVCD JVCD JVGermlineDH-JHjoiningVH-DHJHjoiningVJCVCJVGermlineVL-JLjoiningHeavychainrearrangementCVD JVHDHJH-CHjoiningVCJVLJL-CLjoiningLightchainrearrangementDJDJ编码重链编码重链VDJVDJ(V(V基因基因)VDJCVDJCSplicingofIgMandIgDRNACm1Cm2Cm3Cm4Cd1Cd2Cd3pA1VDJCm1Cm2Cm3Cm4Cd1Cd2Cd3VDJAAARNAcleavedandpolyadenylatedatpA2VDJ CmIgMmRNARNAcleavedandpolyadenylatedatpA1AAAVDJ CdIgDmRNACg1Cg3CdCmVDJCm1Cm2Cm3Cm4Cd1Cd2Cd3DNApA1pA2VDJTwotypesofmRNAcanbemadesimultaneouslyinthecellbydifferentialusageofalternativepolyadenylationsitesandsplicingoftheRNAVJ(VVJ(V基因基因)VJCVJC编码轻链等位排斥（等位排斥（allelic exclusion）Ig 基因重排基因重排时，一，一对同源染色体上的两个等位同源染色体上的两个等位基因中只有一个能表达基因中只有一个能表达使得一个使得一个B细胞只能表达一种胞只能表达一种轻链和一种重和一种重链同种型排斥（同种型排斥（isotypic exclusion）一个一个B细胞中，胞中，链基因和基因和链基因只有其中的基因只有其中的一种能一种能够表达表达使得一个使得一个B细胞只能表达胞只能表达或或链中的一种中的一种 Ig Ig基因重排机制基因重排机制Ig 基因重排机制基因重排机制重重组识别信号序列和重信号序列和重组酶重重组酶RAG1和和RAG2识别信号序列信号序列RSS12/23原原则与与VDJ基因片段重基因片段重组V7239J7129DH71297129VH7239JH7239 RSSRSS间隔序列相同的基因片段之间不能发生重组间隔序列相同的基因片段之间不能发生重组 只有只有RSSRSS间隔序列不同的基因片段之间能发生重组间隔序列不同的基因片段之间能发生重组12merRSS12merRSS间隔序列的基因片段与间隔序列的基因片段与23merRSS23merRSS间隔序列的基因间隔序列的基因片段才有可能发生重组片段才有可能发生重组Recognition signal sequences(RSS)and 12/23Rule V7239D7129JV723972397129D7129J72397129VDJRAG1&RAG2andhighmobilitygroupproteinsbindtotheRSSThetwoRAG1/RAG2complexesbindtoeachotherandbringtheVregionadjacenttotheDJregionTherecombinasecomplexmakessinglestrandednicksintheDNAThenicksaresealedtoformahairpinstructureattheendoftheVandDregionsTherecombinasecomplexremainsassociatedwiththebreakSteps of Ig gene recombinationVDJ72397129Anumberofotherproteins,(Ku70:Ku80,XRCC4andDNAdependentproteinkinases)bindtothehairpinsandtheheptamerends.VDJThehairpinsattheendoftheVandDregionsareopened,andexonucleasesandtransferasesremoveoraddrandomnucleotidestothegapbetweentheVandDregionVDJ7 2397129DNAligaseIVjoinstheendsoftheVandDregiontoformthecodingjointandthetwoheptamerstoformthesignaljoint.Steps of Ig gene recombinationIg的表达（成熟的表达（成熟B）重重链与与轻链的表达的表达链和和链链或或链重重链与与轻链的装配的装配链和和链分分别与与轻链配配对，形成，形成IgMIgM和和IgDIgD（BCRBCR）特异性相同，恒定区不同特异性相同，恒定区不同二、骨髓外成熟二、骨髓外成熟过程程 成熟成熟B细胞在外周遇到抗原，胞在外周遇到抗原，产生免疫生免疫应答，最答，最终分化成分化成为浆细胞和胞和记忆细胞胞两个主要两个主要变化化:体体细胞高胞高频突突变Ig转类（同种型（同种型转换）Bcellrecognisesnon-selfantigeninperipheryIg-secretingplasmacellDifferentiationintheperipheryYYYYYYYYYBYYYYYYYBYYYYYYYBMatureperipheralBcellYYYYYYYBmemorycell1、体、体细胞高胞高频突突变(somatic hypermutation)初次免疫初次免疫应答后期和再次免疫答后期和再次免疫应答答生生发中心活化增殖的中心活化增殖的B细胞胞轻链和重和重链V基因基因发生随机点突生随机点突变抗原抗原选择表达高表达高亲和力和力Ig的的B细胞被胞被选择存活存活表达低表达低亲和力和力Ig的的B细胞凋亡胞凋亡抗体抗体亲和力提高和力提高抗体抗体亲和力成熟（和力成熟（affinitymaturation）BBBBBBBBMutation BBBBB2、重重链转类(classswitching)IgIg转类（class switchingclass switching）同种型同种型转换（isotype switchingisotype switching）B细胞受抗原刺激后，最先胞受抗原刺激后最先产生生IgM，然后再，然后再转成成产生其它生其它类别的的Ig，这种种现象称象称为Ig转类机制：机制：转换重重组，即，即VDJ基因片段与下游的另一基因片段与下游的另一个个C基因重基因重组特点：特点：Ig Fab不不变，抗体特异性不，抗体特异性不变意意义：Ig Fc的改的改变使抗体效使抗体效应机制机制发生生变化，以化，以适适应消消灭病原菌的需要病原菌的需要classswitchingCa2CeCg4Cg2Ca1Cg1Cg3CdCmCmCdCg3VDJSg g3CmCdCg3VDJCg1Sg g1Ca1Cg3VDJCa1Cg3VDJIgG3produced.SwitchfromIgMVDJCa1IgA1produced.SwitchfromIgG3VDJCa1IgA1produced.SwitchfromIgM三、三、Ig多多样性性产生机制生机制多个多个V V（D D）J J基因片段基因片段重重组多多样性（性（VDJVDJ、VJVJ随机重随机重组）连接的多接的多样性（性（连接的不精确性、接的不精确性、N N区多区多样性）性）N N区插入区插入IgIg重重链基因重排基因重排时，在，在V-DV-D之之间和和D-JD-J之之间额外加入新的核外加入新的核苷酸，苷酸，这些核苷酸序列不是依些核苷酸序列不是依赖模板而加入的，称模板而加入的，称为非模非模板区板区H H、L L链的随机的随机组合合体体细胞高胞高频突突变JunctionalDiversityNnucleotideadditionsVTCGAAGD JATTATATerminaldeoxynucleotidyltransferase(TdT)addsnucleotidesrandomlytothePnucleotideendsofthesingle-strandedVandDsegmentDNACACTCCTTATTCTTGCAAVTCGAAGD JATTATACACACCTTATTCTTGCAAComplementarybasesannealVD JDNApolymerasesfillinthegapswithcomplementarynucleotidesandDNAligaseIVjoinsthestrandsTCGAAGATTATACACACCTTATTCTTGCAAD JTATAExonucleasesnibblebackfreeendsVTCGACACACCTTATTCTTGCAAVTCDTAGTT AT ATAG C第一第一节 T细胞成熟胞成熟过程程 胸腺微胸腺微环境与境与T细胞成熟分期胞成熟分期 T细胞胸腺内成熟胞胸腺内成熟过程程 T淋巴淋巴细胞因在胸腺中分化成熟，所以称胞因在胸腺中分化成熟，所以称为胸腺依胸腺依赖性淋巴性淋巴细胞（胞（thymus-dependent lymphocytes），）简称称T细胞胞起源：起源：胚胎期：卵黄囊、肝胚胎期：卵黄囊、肝脏成人：骨髓成人：骨髓发育育:胸腺胸腺胸腺微胸腺微环境：境：哺育哺育细胞、胸腺上皮胞、胸腺上皮细胞、胞、DC、M胸腺激素、胸腺激素、细胞因子胞因子胸腺胸腺细胞（胞（thymocytes）胸腺内胸腺内发育中的育中的T细胞胞一、胸腺微一、胸腺微环境与境与T细胞成熟分期胞成熟分期骨髓骨髓胸腺胸腺皮质浅层皮质浅层皮质深层皮质深层髓质髓质T细胞成熟分期胞成熟分期T T细胞胸腺内成熟四胞胸腺内成熟四阶段：段：祖祖T T细胞（胞（pro T cellspro T cells）前前T T细胞（胞（pre T cellspre T cells）未成熟未成熟T T细胞（胞（immature T cellsimmature T cells）成熟成熟T T细胞（胞（mature T cellsmature T cells）T细胞成熟分期胞成熟分期分期分期TCRCD4/CD8CD3祖祖T 细胞细胞（Pro T cell）TCR CD4-CD8-DNCD3-前前T 细胞细胞（Pre T cell）TCR pT:CD4+CD8+DPCD3+未成熟未成熟T细胞细胞（Immature T cell）TCR CD4+CD8+DPCD3+成熟成熟T细胞细胞（Mature T cell）TCRCD4+/CD8+SPCD3+胸腺胸腺细胞三胞三阶段段:DN（doublenegativecells）：CD4-CD8-DP（doublepositivecells）：CD4+CD8+SP（singlepositivecells）：CD4+/CD8+二、二、T细胞在胸腺内成熟胞在胸腺内成熟过程程三事件：三事件：TCR基因重排基因重排阳性阳性选择阴性阴性选择1、TCR受体基因重排受体基因重排 DNDP阶段段（祖（祖T细胞、前胞、前T细胞、未成熟胞、未成熟T细胞）胞）TCR基因重排基因重排pT/CD3CD4;CD8TCR基因重排基因重排TCR/CD3CD4;CD82 2、阳性、阳性选择（positiveselection）DPSP（未成熟（未成熟T细胞）胞）凡所表达凡所表达TCR 能能够识别结合胸腺上皮合胸腺上皮细胞胞上自身上自身MHC分子的胸腺分子的胸腺细胞被胞被选择而存活而存活凡所表达凡所表达TCR 不能不能识别结合胸腺上皮合胸腺上皮细胞胞上自身上自身MHC分子的胸腺分子的胸腺细胞胞则自行凋亡自行凋亡识别结合合MHC类分子的胸腺分子的胸腺细胞，胞，发育育为CD8+T细胞胞识别结合合 MHC类分子的胸腺分子的胸腺细胞，胞，发育育为CD4+T细胞胞结果：果：获得自身得自身MHC限制性限制性CD8+T细胞具有胞具有识别MHC类分子复分子复合物的能力合物的能力CD4+T细胞具有胞具有识别MHC类分子复分子复合物的能力合物的能力3、阴性、阴性选择（negativeselection）（未成熟（未成熟T细胞）胞）凡凡TCR与自身与自身Ag肽-MHC分子复合物高分子复合物高亲和力和力结合的胸腺合的胸腺细胞，胞，发生凋亡生凋亡凡凡TCR与自身与自身Ag肽-MHC分子复合物低分子复合物低亲和力和力结合的胸腺合的胸腺细胞，胞，则存活存活结果果:清除自身反清除自身反应性性T细胞，胞，获得自身耐受得自身耐受三、三、TCR基因重排基因重排TCR基因重排特点基因重排特点链V V基因有效重排机会多基因有效重排机会多N N区插入多于区插入多于IgIg链基因重排不受基因重排不受严格等位排斥限制格等位排斥限制TCR多多样性性产生机制生机制具有多个具有多个V、D、J基因片段基因片段N区多区多样化化、链配配对的多的多样性性