淋巴细胞成熟与抗原受体基因的表达.ppt

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1、第13章 淋巴细胞成熟与抗 原受体基因的表达Lymphocyte Maturation&Antigen Receptor Expression,免疫细胞（immunocytes）凡参与免疫应答或与免疫应答有关的细胞包括：淋巴细胞单核巨噬细胞抗原递呈细胞粒细胞、肥大细胞、血小板等,淋巴细胞T淋巴细胞B淋巴细胞NK细胞免疫活性细胞(immunocompetent cell，ICC)T、B细胞均有特异性抗原受体，接受抗原刺激后能发生活化、增殖和分化，产生特异性免疫应答，故称免疫活性细胞,第一节 B细胞成熟过程 B cell maturation,骨髓内成熟 骨髓外成熟,B细胞因在骨髓（bone ma

2、rrow）或禽类法氏囊（bursa of Fabricius）中分化成熟而得名，简称B细胞,The discovery of B cell immunity,1957-Bruce Glick,Ohio State UniversityStudies on the function of the a lymphoid organ in the cloacal region of the chicken the bursa of Fabricius,Bursectomy no apparent effect,None of the bursectomised chickens made anti-

3、Salmonella antibodies,Bursa was the organ where antibody producing cells developed Antibody producing cells were thereafter called B cells,Origin of B cells and organ of B cell maturation,After birth,development continues in the bone marrow,B cell development starts in the foetal liver,起源：胎儿期胎肝和骨髓出生

4、后骨髓 两阶段:骨髓内成熟(抗原非依赖期)骨髓外成熟(抗原依赖期),一、骨髓内成熟过程,1、骨髓微环境和B细胞成熟2、B细胞成熟的分期3、未成熟自身反应性B细胞的阴性选择4、Ig基因重排,1、骨髓微环境和B细胞成熟,B细胞成熟四阶段祖B细胞（pro B cells）前B细胞（pre B cells）未成熟B细胞（immature B cells）成熟B细胞（mature B cells）,1、骨髓微环境和B细胞成熟,骨髓基质细胞提供微环境,Early pro-B,Cytokines and cell-cell contacts at each stage of differentiation

5、are different,Late pro-B,Pre-B,Cytokines and cell-cell contacts at each stage of differentiation are different,Bone marrow stromal cell,Maturing B cells,B,B,Stromal cell,2、B细胞成熟的分期,四阶段：祖B细胞前B细胞未成熟B细胞成熟B细胞主要事件：Ig基因重排阴性选择,3、阴性选择（negative selection）,发生于未成熟B细胞若mIgM与基质细胞上的多价自身抗原结合，发生交联而致未成熟B细胞凋亡（apoptosi

6、s）若mIgM与单价可溶性自身抗原结合，引起自身反应性B细胞无能(anergy)通过阴性选择的未成熟B细胞继续发育为成熟B细胞（表达mIgM和mIgD）,Negative selection-Apoptosis,Immature B cell recognisesMULTIVALENTself Ag,Clonal deletion by apoptosis,Y,Y,Y,Y,Anergic B cell,IgD normal IgM low,Immature B cell recognisessoluble self AgNo cross-linking,IgM,IgD,IgD,IgD,Nega

7、tive selection-Anergy,Y,Y,Y,Y,Y,Y,Mature B cellexported to theperiphery,Y,Y,Immature B cell doesnt recognise anyself Ag,B,Negative selection-Mature B cells,Binding to self molecules in the bone marrow can lead to the death or inactivation of immature B cells,4、Ig基因重排（gene rearrangement）,Ig的基因结构(胚系基因

8、)链基因-2号染色体 链基因-22号染色体 H链基因-14号染色体 轻链基因分为V、J、C三组基因片段重链基因分为V、D、J、C四组基因片段无功能，不表达,The numbers of functional gene segments for the V regions of human heavy and light chains,Ig的基因重排（Ig gene rearrangement）B细胞成熟过程中，Ig基因片段经重排后方能表达为功能性的Ig重链基因重排轻链基因重排等位排斥和同种型排斥,V,Germline,DH-JH joining,VH-DHJH joining,V,Germli

9、ne,VL-JL joining,Heavy chain rearrangement,VHDHJH-CH joining,VLJL-CLjoining,Light chain rearrangement,DJ,编码重链,VDJ(V基因),VDJC,Splicing of IgM and IgD RNA,Two types of mRNA can be made simultaneously in the cell by differential usage of alternative polyadenylation sites and splicing of the RNA,VJ(V基因)V

10、JC编码轻链,等位排斥（allelic exclusion）Ig 基因重排时，一对同源染色体上的两个等位基因中只有一个能表达使得一个B细胞只能表达一种轻链和一种重链,同种型排斥（isotypic exclusion）一个B细胞中，链基因和链基因只有其中的一种能够表达使得一个B细胞只能表达或链中的一种,Ig基因重排机制,Ig 基因重排机制重组识别信号序列和重组酶重组酶RAG1和RAG2识别信号序列RSS12/23原则与VDJ基因片段重组,RSS间隔序列相同的基因片段之间不能发生重组 只有RSS间隔序列不同的基因片段之间能发生重组12merRSS间隔序列的基因片段与23merRSS间隔序列的基因片

11、段才有可能发生重组,Recognition signal sequences(RSS)and 12/23 Rule,RAG1&RAG 2 and high mobility group proteins bind to the RSS,The two RAG1/RAG 2 complexes bind to each other and bring the V region adjacent to the DJ region,The recombinase complex makes single stranded nicks in the DNAThe nicks are sealed to

12、 form a hairpin structure at the end of the V and D regions The recombinase complex remains associated with the break,Steps of Ig gene recombination,A number of other proteins,(Ku70:Ku80,XRCC4 and DNA dependent protein kinases)bind to the hairpins and the heptamer ends.,Steps of Ig gene recombinatio

13、n,Ig的表达（成熟B）重链与轻链的表达链和链链或链重链与轻链的装配链和链分别与轻链配对，形成IgM和IgD（BCR）特异性相同，恒定区不同,二、骨髓外成熟过程,成熟B细胞在外周遇到抗原，产生免疫应答，最终分化成为浆细胞和记忆细胞两个主要变化:体细胞高频突变Ig转类（同种型转换）,B cell recognisesnon-self antigenin periphery,Ig-secreting plasma cell,Differentiation in the periphery,Mature peripheralB cell,memory cell,1、体细胞高频突变(somatic h

14、ypermutation),初次免疫应答后期和再次免疫应答生发中心活化增殖的B细胞轻链和重链V基因发生随机点突变抗原选择表达高亲和力Ig的B细胞被选择存活表达低亲和力Ig的B细胞凋亡抗体亲和力提高抗体亲和力成熟（affinity maturation）,Mutation,2、重链转类(class switching),Ig转类（class switching）同种型转换（isotype switching）B细胞受抗原刺激后，最先产生IgM，然后再转成产生其它类别的Ig，这种现象称为Ig转类机制：转换重组，即VDJ基因片段与下游的另一个C基因重组特点：Ig Fab不变，抗体特异性不变意义：Ig

15、 Fc的改变使抗体效应机制发生变化，以适应消灭病原菌的需要,class switching,三、Ig多样性产生机制,多个V（D）J基因片段重组多样性（VDJ、VJ随机重组）连接的多样性（连接的不精确性、N区多样性）N区插入Ig重链基因重排时，在V-D之间和D-J之间额外加入新的核苷酸，这些核苷酸序列不是依赖模板而加入的，称为非模板区H、L链的随机组合体细胞高频突变,Junctional DiversityN nucleotide additions,Terminal deoxynucleotidyl transferase(TdT)adds nucleotides randomly to th

16、e P nucleotide ends of the single-stranded V and D segment DNA,CACTCCTTA,TTCTTGCAA,第一节 T细胞成熟过程,胸腺微环境与T细胞成熟分期 T细胞胸腺内成熟过程,T淋巴细胞因在胸腺中分化成熟，所以称为胸腺依赖性淋巴细胞（thymus-dependent lymphocytes），简称T细胞,起源：胚胎期：卵黄囊、肝脏成人：骨髓发育:胸腺,胸腺微环境：哺育细胞、胸腺上皮细胞、DC、M胸腺激素、细胞因子胸腺细胞（thymocytes）胸腺内发育中的T细胞,一、胸腺微环境与T细胞成熟分期,骨髓,胸腺,皮质浅层,皮质深层,髓

17、质,T细胞成熟分期,T细胞胸腺内成熟四阶段：祖T细胞（pro T cells）前T细胞（pre T cells）未成熟T细胞（immature T cells）成熟T细胞（mature T cells）,T细胞成熟分期,胸腺细胞三阶段:DN（double negative cells）：CD4-CD8-DP（double positive cells）：CD4+CD8+SP（single positive cells）：CD4+/CD8+,二、T细胞在胸腺内成熟过程,三事件：TCR基因重排阳性选择阴性选择,1、TCR受体基因重排,DNDP阶段（祖T细胞、前T细胞、未成熟T细胞）TCR基因重排p

18、T/CD3CD4;CD8TCR基因重排TCR/CD3CD4;CD8,2、阳性选择（positive selection）,DPSP（未成熟T细胞）凡所表达TCR 能够识别结合胸腺上皮细胞上自身MHC分子的胸腺细胞被选择而存活凡所表达TCR 不能识别结合胸腺上皮细胞上自身MHC分子的胸腺细胞则自行凋亡,识别结合MHC类分子的胸腺细胞，发育为CD8+T细胞识别结合 MHC类分子的胸腺细胞，发育为CD4+T细胞,结果：获得自身MHC限制性CD8+T细胞具有识别MHC类分子复合物的能力CD4+T细胞具有识别MHC类分子复合物的能力,3、阴性选择（negative selection）,（未成熟T细胞）凡TCR与自身Ag肽-MHC分子复合物高亲和力结合的胸腺细胞，发生凋亡凡TCR与自身Ag肽-MHC分子复合物低亲和力结合的胸腺细胞，则存活结果:清除自身反应性T细胞，获得自身耐受,三、TCR基因重排,TCR基因重排特点链V基因有效重排机会多N区插入多于Ig链基因重排不受严格等位排斥限制TCR多样性产生机制具有多个V、D、J基因片段N区多样化、链配对的多样性,