B淋巴细胞亚群
成熟的B细胞也是一个异质性群体,根据B细胞的发育来源,可将成熟B细胞分为B1细胞和B2细胞2个亚群。B1细胞主要来源于胚胎或出生后早期的前体细胞;而B2细胞主要来源于骨髓造血干细胞。B2细胞又可根据其分布和功能分为经典B细胞(又称滤泡性B细胞,Follicular B cell,Lo-B)和边缘区B细胞(Marginal zone B cell,Mz-B)。其中,经典B细胞,即我们通常说的B2细胞,其BCR分子具有丰富的多样性,具有可以识别各种不同的抗原表位的能力,是介导适应性免疫应答的主要效应细胞;而B1细胞和边缘区B细胞,其BCR不具有丰富的多样性,主要产生分泌低亲和力IgM 的短寿命浆细胞,介导对TI抗原的免疫应答,是介导固有免疫应答的效应细胞,属于固有样淋巴细胞范畴。
B细胞活化后,也可产生不同的异质性功能群体,根据其功能特征,分为效应性B细胞(effector B lymphocyte,Beff)和调节性B细胞(regulatory B cell,Breg)。Beff其主要生物学作用是经类别转换后分化成为分泌各种Ig的浆细胞或者分泌细胞因子参与免疫调节。Breg主要是通过分泌IL-10等抑制性细胞因子,并抑制促炎症细胞因子形成,抑制功能性T细胞亚群、CTL以及巨噬细胞等功能,介导免疫抑制/调节功能。
B细胞又可以根据其是否接受抗原刺激及是否处于增殖和活化阶段,分为初始B细胞(Naïve B Lymphocyte,Bn)、浆细胞(Plasma cell,PC)和记忆B 细胞(Memory B Lymphocyte,Bm)。
(一)B1细胞和B2细胞
根据B细胞的发育来源,可将成熟B细胞分为B1细胞和B2细胞2个亚群。B1细胞具有自我更新能力,主要产生低亲和力的Ig M 类型抗体,参与固有免疫应答。B2细胞可分为经典B细胞(又称滤泡性B细胞,Lo-B)和边缘区B细胞(Mz-B)。经典B细胞既是适应性免疫应答中承担体液免疫的核心细胞,同时也担负抗原提呈和部分免疫调节作用。
1.B1细胞 大多数B1细胞是来源于胎肝内干细胞或出生后早期的前体细胞,主要在胚肝发育,少部分B1细胞可在骨髓内产生。B1细胞在小鼠胚胎期和围产期大量产生,出生后少量产生,可以自我更新。B1细胞在腹膜腔、胸膜腔和肠道固有层相对高频存在,仅低水平存在于脾和淋巴结等次级淋巴器官以及胸腺、骨髓和外周血中,约占B细胞总数的5%~10%。小鼠B1细胞的表面标志是Ig MhighIgDlowCD23-CD43+CD45RAlow,大多B1细胞表达CD5分子,根据是否表达CD5分子,可分为CD5+B1a细胞和CD5-B1b细胞2个亚类。B1细胞是固有免疫细胞,可直接介导针对TI抗原的免疫应答,产生低亲和力的IgM 类抗体,无须Th细胞的辅助,故在感染早期即发挥效应。B1细胞介导免疫应答的特点是:一般不发生体细胞突变、无亲和力成熟、产生低亲和力抗体、不形成免疫记忆。B1细胞也是天然抗体的主要来源,在感染发生前即可组成性地产生循环抗体,可以识别荚膜多糖抗原,在控制致病性病毒和细菌感染中发挥重要作用。但其在人体内的作用还尚不完全确定。详见固有免疫细胞章节。
2.B2细胞 B2细胞主要来源于骨髓造血干细胞。可分为经典B细胞(又称滤泡性B细胞,Lo-B)和边缘区B细胞(Mz-B)。
(1)经典B细胞 进入脾脏,受到抗原刺激,进一步分化为产生抗体的成熟B细胞,定居在滤泡生发中心的B细胞区,故又称滤泡性B细胞(Lo-B)。其BCR 具有丰富的多样性,主要识别TD抗原,需要在Th的辅助下才能够被充分激活,是介导适应性免疫应答的主要效应细胞。经典B细胞介导免疫应答的特点是:发生体细胞突变和亲和力成熟、产生高亲和力抗体;经历类别转换,可以产生IgM 以外的其他类型抗体;可以形成免疫记忆。其活化、增殖以及介导体液免疫应答效应机制,详见B细胞介导的免疫应答章节。
(2)边缘区B细胞(marginal zone B cell,Mz-B) 是定居于脾脏的一个特殊的解剖区域——边缘区的一群成熟的B细胞亚群,约占脾脏B细胞的5%。这个区域包绕于白髓的外侧,是红髓血流中各种细胞以及血源性病原体进入白髓的解剖部位,也是抗原过滤和清除的主要部位。故Mz-B可以对各种血源性病原体作出快速的应答反应。在所有的B细胞亚群中,只有Mz-B的发育依赖于Notch-2信号。低表达CD23(低亲和力IgE受体),高表达CD1d分子(MHCⅠ类分子类似物)、补体受体CR1(CD35)和CR2(CD21)等,其表面标志是IgMhighIgDlowCD21highCD23lowCD35highCD1dhigh。与B1细胞相似,Mz-B细胞的BCR没有丰富的多样性,主要介导对2型胸腺非依赖抗原(TI-2)的免疫应答,倾向于识别细胞壁成分以及衰老的自身成分。因而,两者可以统称为固有样B细胞(innate-like B lymphocyte,ILB)。不同的是B1参与淋巴循环,而Mz-B主要存在于脾脏边缘区。与B1细胞相似,Mz-B受到抗原刺激后,可快速激活和应答,快速分化为短寿命浆细胞,分泌低亲和力IgM,构筑了抗感染的第一道防线,对于血液中的病原体抗原起快速的反应。详见固有免疫细胞章节。
(二)效应性B细胞和调节性B细胞
活化后的B细胞可产生不同的异质性功能群体,主要包括效应性B细胞和调节性B细胞。B细胞的不同生物表型研究早期集中于CD5+B细胞,在对B1细胞进行界定后,近年来又在CD5+B细胞中发现了与Treg功能相近的Breg细胞。
1.效应性B细胞 效应性B细胞(effector B cell,Beff)又称为功能性B细胞。其主要生物学作用是经抗原刺激活化、类别转换后,分化成为分泌各类Ig的浆细胞,发挥体液免疫功能。但在某些特定情况下,Beff也可以分泌细胞因子,发挥免疫调节功能。在Th1型细胞因子存在时,抗原或TLR配体可以诱导B细胞分泌IL-10、TNF和IL-6等细胞因子,但不分泌IL-4、IL-2和IL-13,此类Beff细胞称之为效应型B1细胞(B effector 1 cell,Be1)。当Th2型细胞因子存在时,则B细胞经抗原或TLR配体刺激,可以分泌细胞因子IL-4、IL-2和IL-13,同时分泌IL-10、TNF和IL-6,此类Beff细胞称之为效应型B2细胞(B effector 2 cell,Be2)。2013年Bermejor DA报道了产生IL-17的Beff细胞。在锥虫和真菌感染后,B细胞以RORγt、RORα和AhR非依赖的方式,被诱导产生IL-17。(https://www.daowen.com)
2.调节性B细胞 调节性B细胞(regulatory B lymphocyte,Breg)是一群具有免疫抑制/调节功能的B细胞。通常具有分泌IL-10的表型特征。目前,在小鼠和人类,发现了多种Breg亚群,其表型、细胞因子分泌的格局各不相同。小鼠的Breg细胞主要有B10细胞、T2-MZP Breg细胞(T2-MZP Breg cell,MZ B)、边缘区B 细胞(Mz-B)浆母细胞及Tim-1+Breg细胞等。人类的Breg主要有:不成熟Breg细胞(immature Breg,im B)、B10细胞、Br1(B regulatory 1)细胞、浆母细胞和GrB+B细胞等。Breg细胞主要通过分泌IL-10、TGF-β和IL-35,抑制Th1、Th17、CTL和巨噬细胞的分化激活,并诱导Foxp3+iTreg和Tr1的分化,发挥免疫抑制功能,从而抑制炎症反应,在抗肿瘤免疫和自身免疫病中具有重要的免疫调节效应。详见本章的研究现状。
(三)初始B细胞、浆细胞和记忆性B细胞
以有否接受抗原刺激及是否处于增殖阶段划分,可将B细胞分为:初始B细胞(naïve B cell,Bn)、记忆性B细胞(memory B cell,Bm)和浆细胞(Plasma cell,PC)。
1.初始B细胞(naïve B cell,Bn) 成熟B细胞具有抗原识别能力,未受抗原刺激的成熟B细胞称为初始B细胞(Bn),Bn通常不表达CD27,其Ig V区基因没有经历高频突变;是介导初次应答的主要效应细胞。当其特异性识别TD抗原后,初始B细胞在Th2细胞的辅助下被激活,一部分停留在脾脏和淋巴结的T细胞区和边缘区,分化成短寿命浆细胞,分泌早期抗体(Ig M)。多数B细胞迁移至淋巴滤泡,在Tfh细胞的辅助下,启动生发中心反应。在生发中心经历体细胞高频突变、亲和力成熟、抗原选择,产生高亲和力记忆性B细胞,同时分化产生长寿命浆细胞或其前体细胞,并从脾脏、淋巴结迁移至骨髓,实施全身循环。骨髓作为次级免疫器官,参与再次应答。
2.记忆性B细胞(memory B cell,Bm) 记忆B细胞(Bm)产生于生发中心,是初次应答克隆消除后留下来的少量高亲和力细胞。Bm产生后,部分以Bm的形式滞留于外周免疫器官(如脾脏、淋巴结和派氏集合淋巴结)的淋巴滤泡,大部分进入血流,参与淋巴细胞再循环。Bm细胞通常高水平表达CD27,其Ig V 区基因经历了高频突变,是再次应答的主要效应细胞。当再次遇到相同抗原时,Bm 可在已活化的Th细胞(通常为TFHM)的辅助下,快速增殖并再次分化为成熟浆细胞,产生记忆性应答。其增殖和分化速率明显高于Bn,表面分子CD40、TLRs(TLR6、TLR7、TLR9和TLR10等)和细胞因子受体水平均高于Bn,使得在体外仅少量TLR配体也可刺激Bm 活化。Bm 在再次应答时,可以再一次进入生发中心,经历额外的体细胞突变和亲和力成熟过程。Bm 的表型与Bn有显著差别(表12-2):Bm 长寿,因为高水平表达抗凋亡蛋白Bcl-2等且不分裂或分裂非常慢;Bm 不易诱导耐受,因为其经历过亲和力成熟后表达经类别转换的高亲和力抗体,可被很低浓度的抗原激活。Bm 介导再次应答时产生抗体的速度、性质、数量、亲和力、维持时间等都与Bn介导的初次应答显著不同。
表12-2 Bm和Bn比较

Bm通常在初次接触抗原后1个月到达峰值(TM为5日),并长期存活。IL-7和IL-15等细胞因子可以促进一部分Bm处于持续的分裂状态,以保证记忆细胞的数量被高度调节,从而实现在细胞增殖和细胞死亡之间,保持一个相对长时间的平衡状态。Bm 也可以通过接收来自生发中心的FDC持续呈递的抗原信号的不断刺激而得以长期维持;也可能通过抗原的交叉反应,为Bm 不断地提供新刺激。FDC可以其借助其细胞表面的FcR和补体受体捕获的抗原抗体免疫复合物或者抗原抗体补体免疫复合物,形成免疫复合物覆盖小体(immune complex-coated body,iccosome),不吞噬不分解,并且将这些复合物原封不动的保持于iccosome的内侧,滞留数月至数年,并不停释放,持续刺激Bm。一般根据IgM 和IgD的表达与否,也可将Bm分为IgM+IgD+Bm(CD19+CD27+IgM+IgD+)、IgM+Bm(CD19+CD27+IgM+IgDlow/-)和类别转换Bm(CD 19+CD27+IgM-IgD-)。前两者通常位于边缘区,针对TI抗原产生高亲和力IgM,对预防有荚膜细菌感染尤为重要;后者是经典的Bm,常分布于生发中心的B细胞区,主要针对TD抗原产生应答,包括IgG Bm、Ig A Bm、IgE Bm 和IgD Bm。
3.浆细胞(Plasma cell,PC) 浆细胞是由B细胞经抗原激活后分化形成的抗体产生细胞。其胞浆内形成大量粗面内质网,可大量合成特异性抗体。但其表面不表达BCR 和MHCⅡ分子,失去了与抗原反应以及与T细胞相互作用的能力,故抗原的持续存在并不能促进浆细胞增殖并产生更多抗体。高水平浆细胞的维持主要是通过记忆性B细胞分化产生的。通常认为浆细胞是没有免疫记忆的终末细胞,近来发现,浆细胞分为短寿命浆细胞和长寿命浆细胞两类。短寿命浆细胞在经抗原刺激后,可快速产生大量抗体;而长寿命浆细胞是维持免疫记忆的主要效应细胞,可在体内长时间存活,并持续产生抗体。
短寿浆细胞由初始B细胞经抗原激活后,在Th2细胞的辅助下,在外周免疫器官的T细胞区和边缘区分化产生。主要针对TI抗原应答,可以即刻产生低亲和力的Ig M 抗体。短寿命浆细胞多停留在外周淋巴器官和组织。
长寿命浆细胞则是激活的B细胞迁移至外周免疫器官的淋巴滤泡区,经历亲和力成熟后分化而成,可以产生高亲和力的抗体,并迁移进入骨髓后方能长期存活,是再次应答中的主要效应细胞。浆细胞入骨髓后,通过细胞膜上的受体BCMA与骨髓内的BAFF家族细胞因子相互作用,使浆细胞能够长期停留并存活,使得骨髓成为抗体产生的主要部位。据估计,健康成年个体血液中约有半数抗体是由骨髓中的长寿命浆细胞产生。故长寿命浆细胞在适合的微环境中长期存在、分泌抗体、维持抗体水平并参与免疫记忆的维持。
如何维持长寿命浆细胞的持续存在。资料显示,大约10%的小鼠长寿命浆细胞可存活一生,而且还需要记忆B细胞不断补充产生新的浆细胞,才能长期维持血清中抗体水平。近年发现,骨髓浆细胞高水平表达的抗凋亡分子(Bcl-2、A20和IAP-20)也可助其长期存活。Bm 也可以抗原非特异方式促使浆细胞持续分化,例如:经抗原刺激后的B细胞同时通过TLR识别LPS或非甲基化CpG而启动固有免疫信号途径,促进进一步增殖和分化。胸腺微环境也为浆细胞的长期存活提供了信号,因为离开胸腺环境的浆细胞仅能生存数日。起到关键作用的可能微环境成分包括:基质细胞、IL-6、VLA-4,以及IL-5、TNF-α、SDF-1、CD44和BCMA,以及转录因子Aiolos等。