B细胞对TD-Ag的应答
（一）B细胞对TD抗原的特异性识别
B细胞依赖其表面抗原识别受体BCR特异性识别抗原，B细胞针对TD抗原的应答有赖于Th细胞的辅助。与TCR识别抗原依赖MHC分子不同，BCR可变区能直接识别TD抗原的天然表位，不需要APC对抗原的处理和提呈，也无MHC限制性。BCR识别抗原启动B细胞激活的机制为：①BCR与抗原特异性结合，并向B细胞内传递抗原激活信号，即第一信号；②B细胞表面的CD19、CD21和CD81组成BCR共受体复合物，显著降低B细胞活化所需阈值，增强B细胞对抗原刺激的敏感性；③B细胞内化BCR所结合的抗原，并将其降解为肽段，形成抗原肽-MHC分子复合物（peptide-MHC Ⅱcomplex，p MHC），提呈给特异性Th细胞，并提供共刺激信号，促进Th活化。活化的Th细胞上调CD40L分子，与B细胞表面的CD40结合，提供B细胞活化的第二信号。
BCR识别抗原与TCR识别抗原有所不同：①BCR不仅能识别蛋白质抗原，还能识别肽类、核酸、多糖类、脂类及小分子化合物；②BCR能特异性识别完整抗原的天然空间构象，或识别抗原降解后暴露的表位空间构象；③BCR识别抗原无须APC对抗原的加工处理，也无MHC限制性，但需要活化的Th细胞的辅助。
（二）B细胞活化的双信号机制
1．B细胞活化的第一信号 BCR与特异性抗原表位结合后启动第一信号，由于BCR重链胞质区短，自身无法传递信号，故需要与BCR构成复合物的CD79a／CD79b将信号传入B细胞内。与TCR-CD3复合物中的CD3分子类似，CD79a／CD79b胞浆区存在ITAM 基序，当BCR被多价抗原交联后导致Lyn等Src家族蛋白酪氨酸激酶被活化，并催化CD79a／CD79b胞浆区ITAM 功能域上的酪氨酸发生磷酸化，继而募集、活化Syk分子，启动细胞内信号转导的级联效应（图5-6）。活化信号经PKC、MAPK及钙调蛋白等信号途径继续传导，激活转录因子（NF-κB、NFAT和AP-1），启动与B细胞增殖、活化相关基因的表达（图5-7）。
图5-6 B细胞活化的第一信号
图5-7 BCR介导的胞内信号转导途径
成熟B细胞表面的CD19、CD21和CD81以非共价键相联形成BCR共受体复合物，可增强B细胞对抗原刺激的敏感性。CD21自身不能传递信号，但可以识别与BCR-抗原结合的C3dg，通过BCR-抗原-C3dg-CD21结构使得BCR、CD19及相关分子交联成簇，形成B细胞活化的交联信号，该信号通过对CD19分子ITAM 功能域酪氨酸的磷酸化修饰，募集Lyn、Fyn等多种带有SH2结构域的信号分子，加强BCR 转导的信号，从而协同CD79a／CD79b传导的信号活化B细胞。
2．B细胞活化的第二信号 仅有抗原识别信号并不足以完全活化B细胞，其活化还需要Th细胞的辅助。由CD4＋Th细胞膜表面高表达的CD40L与B细胞表面的CD40结合，提供B细胞活化所需的第二信号，又称共刺激信号。绝大多数蛋白质抗原为TD抗原，B细胞对这类抗原的应答必须有Th细胞的帮助才能进行，用这类抗原免疫缺乏成熟T细胞的裸鼠，不能诱导抗体产生。
3．T、B细胞的相互作用 B细胞对TD抗原的应答需要Th细胞的辅助。Th细胞对B细胞活化起到的辅助作用至少体现在两方面：①提供B细胞活化必需的共刺激信号；②分泌细胞因子（如IL-4、IL-5、IL-21等）对B细胞的活化、增殖、分化等起辅助作用。
T、B细胞间的作用是双向的。一方面，B细胞作为抗原提呈细胞通过加工、处理、提呈p MHCⅡ激活Th细胞，诱导Th细胞表达多种膜分子和细胞因子。另一方面，活化的Th细胞表面诱导性表达的膜分子CD40L与B细胞表面CD40结合后，提供B细胞活化协同刺激信号，诱导静止期B细胞进入细胞增殖周期；活化Th细胞产生的细胞因子诱导B细胞进一步增殖、分化。CD40L／CD40结合后产生的作用也是双向的，除为B细胞提供活化的第二信号外，还能通过CD40转导的信号上调B细胞CD80／CD86的表达，进一步刺激T细胞的活化。
Th细胞和B细胞表面多个黏附分子对（如LFA3／CD2、ICAM-1或-3／LFA1、MHCⅡ类分子／CD4等）形成免疫突触（immunological synapse），使Th细胞与B细胞的特异性结合更为牢固，并使Th细胞分泌的细胞因子局限在突触部位，以维持局部高浓度，高效协助B细胞进一步增殖、活化（图5-8）。
图5-8 Th细胞与B细胞间的相互作用(https://www.daowen.com)
4．细胞因子的作用 多种细胞因子可参与B细胞的增殖、活化和分化，细胞因子通过与B细胞表面相应受体结合而发挥调节作用。Th1细胞分泌的IL-2、IFN-γ等细胞因子，Th2细胞分泌的IL-4、IL-5及IL-6等细胞因子，能促进B细胞进行大量活化增殖。细胞因子诱导的B细胞增殖是B细胞形成生发中心和继续分化的基础。
（三）B细胞增殖和分化
1．B细胞的滤泡外活化和初级灶（primary locus）形成 B细胞特异性识别抗原后，其细胞膜会很快（约在与抗原接触后的2～4分钟）发生扩张，存在于细胞膜上的BCR重新进行排列与聚集，以更好地与抗原结合，为接下来的信号传递及B细胞活化做准备。约2小时后，B细胞内吞抗原，处理加工产生的抗原肽并经MHCⅡ类分子呈递，表达于B细胞表面。与抗原结合的B细胞仍然表达趋化因子受体CXCR5（能特异性结合趋化因子CXCL13），因此可受CXCL13趋化进而迁移到T、B细胞区交界处，将抗原呈递给Th细胞。活化的Th细胞高表达CD40L并分泌细胞因子，有效辅助B细胞充分活化。已摄取抗原的B细胞若不能与Th细胞相互作用，则会在24小时内死亡。部分活化的B细胞，其趋化因子受体的表达发生改变，不再表达CCR5，而表达EBI2和CXCR4，并离开T细胞区域，迁移到滤泡外区域如淋巴结髓索，增殖、分化为早期浆细胞，形成初级灶。这种分化一般在结合抗原后4日即可完成，可产生少量抗体，以IgM 为主，可发生抗体类别转换。在这些滤泡外B细胞初级灶中，可发生抗体编码基因可变区超突变及抗原选择的抗体亲和力成熟过程，但其程度远低于生发中心。这些快速产生的抗体，参与机体早期防御。
2．B细胞大量增殖形成生发中心 T细胞、B细胞的相互作用，使部分激活的Th细胞表达CXCR5，进入淋巴滤泡，并分化为滤泡辅助性T 细胞（follicular helper T cell，Tfh）。经双信号刺激而完全活化的B细胞下调表达CCR7，表达CXCR5和CXCR4，进入初级淋巴滤泡，继续大量分裂增殖形成生发中心（geminal center）。生发中心B细胞在Tfh细胞辅助下，经历B细胞抗体编码基因可变区高频率点突变和抗体的亲和力成熟，以及抗体类别转换，最终形成能产生高亲和力抗体的浆细胞和记忆性B细胞。
生发中心是一个动态的微环境，是在滤泡树突状细胞（follicular dendritic cells，FDC）和Tfh细胞的协同作用下，B细胞应对TD-Ag抗原应答的重要场所。生发中心主要由增殖的B细胞组成，还有Tfh细胞（约占10%）以及FDC。成熟的生发中心由内向外依次为暗区（dark zone）、明区（light zone）和边缘区（marginal zone），其结构特征为：①生发中心内大量增殖的B细胞将静止B细胞挤到细胞边缘，形成生发中心的边缘区；②迅速增殖的B细胞（称为中心母细胞，分裂能力强，不表达mIg）构成生发中心的暗区；③缓慢增殖的B细胞（称为中心细胞，分裂速度减慢或停止，表达mIg）、Tfh和FDC构成生发中心明区。明区内B细胞在FDC和Tfh的协同作用下继续分化，经过阳性选择完成亲和力成熟的过程，只有表达高亲和力mIg的中心细胞才能继续分化发育，最终分化成浆细胞产生抗体，或分化成记忆B细胞。事实上，绝大部分生发中心细胞不能完成该过程而发生凋亡。
生发中心内有两种与B细胞发育分化密切相关的特殊细胞：FDC和Tfh。FDC与DC类似，但并非来源于骨髓，也不表达MHCⅡ类分子，故没有抗原提呈能力。但FDC高表达Fc受体和补体受体，可以结合抗原-抗体复合物或抗原-抗体-补体复合物，并将其滞留在细胞表面维持数周至数年。B细胞经BCR可以识别FDC滞留的抗原后，经历体细胞高频突变和抗体亲和力成熟。因此，FDC在激发体液免疫应答及产生、维持记忆性B细胞方面起到非常关键的作用。Tfh是一类CD4＋T细胞亚群，由Th0与B细胞相互作用后分化发育而来，诱导型表达CXCR5的Th，获得向淋巴滤泡迁移的能力，并分化为Tfh。Tfh可以分泌IL-21和少量IL-4、IFN-γ或TGF-β，在B细胞向浆细胞分化、抗体产生和Ig类别转换过程中发挥重要作用。
生发中心的重要性在于为B细胞提供合适的发育微环境：①生发中心的FDC通过其表面Fc受体和补体受体结合抗原，以免疫复合物的方式长期滞留在其表面，持续向B细胞提供抗原信号；②Tfh细胞表达CD40L并分泌多种细胞因子，辅助B细胞增殖和分化。在生发中心内，大部分B细胞均发生凋亡，只有极少部分B细胞在FDC和Tfh细胞的辅助下，经历克隆增殖、体细胞高频突变、Ig类别转换、抗体亲和力成熟等过程，最终分化为抗体亲和力成熟的浆细胞和长寿命记忆性B细胞。
3．体细胞高频突变及Ig亲和力成熟 体细胞高频突变是指生发中心内的中心母细胞在克隆增殖时，BCR分子Ig重链和轻链V 区编码基因会发生高频率的点突变。Ig轻链和重链可变区基因的突变率比其他体细胞高1 000万倍，每次细胞分裂，Ig V 区基因中约有1／1000碱基对突变，而一般体细胞发生突变的频率是1／1010～1／107。
体细胞高频突变需要抗原诱导和Tfh细胞的辅助，其与Ig基因重排一起导致BCR及抗体产生的多样性。体细胞高频突变有以下特点：①在特定的解剖部位（次级淋巴滤泡的生发中心）产生，且需要抗原的诱导和T细胞的参与；②突变的频率非常高；③突变只发生在重排后的V区基因；④突变方式主要是点突变，偶有插入、缺失等方式；⑤突变逐步引入且会累积，通过抗原选择逐步达到亲和力成熟。
Ig V 区基因互补决定区（CDR）的核苷酸序列最容易发生突变，该部位的突变可改变BCR的亲和力，此类突变细胞须经历阳性选择，其机制为①BCR不能与抗原结合或不能与高亲和力BCR竞争结合抗原的B细胞克隆，因其不能提呈抗原给T细胞而获得其辅助，故该B细胞会发生凋亡而被清除；②极少数能与抗原高亲和力结合的B细胞，能与T细胞相互作用，从而进入下一轮增殖、突变和选择。经过反复选择的过程后，进入生发中心的B细胞大多数被清除，极少数的抗原特异性B细胞克隆得以增殖、分化为浆细胞或长寿命记忆性B细胞。因此，Ig V 区体细胞高频突变和选择是Ig亲和力成熟的主要机制。
4．Ig类别转换 Ig可变区多样性是免疫应答特异性的基础，但Ig生物学效应的多样性取决于Ig重链恒定区的类型。B细胞被抗原激活最终分化为浆细胞后分泌抗体，但浆细胞最终分泌哪类抗体，有赖于B细胞内Ig类别转换。Ig类别转换是指Ig重链V 区基因保持不变，即抗体结合抗原的特异性相同，但C区基因则会发生不同的重排，使抗体类型由最初的IgM 向IgG、Ig A、IgE及其亚类进行转换的过程。类别转换的遗传学基础是每个重链C区基因的5′端内含子含有一段称之为转换区（switching region，S区）的序列，不同的转换区之间可发生重排，从而使已经完成重排的V区基因与编码不同类或亚类Ig的C区基因连接组成完整的Ig基因结构，而表达不同类或亚类的Ig分子。抗原类型、免疫应答途径均可以导致Th分泌不同类型细胞因子，从而影响Ig的类别转换。如IL-4诱导Ig类别转换为IgE、IgG1；IL-5诱导转换为IgA；TGF-β诱导转换为IgG2b和IgA；IFN-γ诱导转换为IgG2a和IgG3。类别转换是机体产生不同类别抗体发挥不同生物学功能的基础。
（四）成熟B细胞的转归
B细胞在生发中心内经历增殖、体细胞突变、亲和力成熟及类别转换等阶段后，存活的B细胞最终可分化为能产生特定类别抗体的浆细胞或记忆性B细胞。
1．浆细胞的形成 浆细胞又被称为抗体生成细胞（antibody forming cell，AFC），这些细胞停止分裂，但可高效合成、分泌抗体。浆细胞不再表达BCR和MHC分子，故不能结合抗原，也不能与T细胞相互作用。在初级灶分化的浆细胞通常短寿，主要分泌Ig M；而生发中心产生的浆细胞长寿，大部分迁入骨髓，从骨髓基质细胞中获得生存信号，能长时间、持续性产生高亲和力抗体。
2．记忆性B细胞的产生 生发中心内部分B细胞可分化为记忆性B细胞，该类细胞为长寿命、低增殖细胞，表达膜Ig，不产生或少量产生抗体。大部分记忆性B细胞离开生发中心进入血液参与再循环，一旦再次受到相同抗原刺激，可迅速活化、增殖、分化，产生大量高亲和力抗原特异性抗体。有关记忆性B细胞的表面标志尚不清楚，但其表达CD27，且CD44的水平高于初始B细胞。