第三节　免疫应答

免疫应答（immune response）是指机体受抗原刺激后，免疫活性细胞（T淋巴细胞、B淋巴细胞）识别抗原，产生应答（活化、增殖、分化等）并将抗原破坏和/或清除的过程，是免疫系统各部分生理功能的综合体现。机体内环境的稳定有赖于有效的免疫应答。免疫应答可以分为固有免疫应答和适应性免疫应答两大类。

一、免疫应答的特点

（一）固有免疫的作用特点

固有免疫是生物种群在长期进化过程中逐渐形成，是机体抵御病原体侵袭的第一道防线。其特点是生物个体出生时即具备，作用范围较广，并非针对特定抗原。固有免疫的效应机制主要包括皮肤黏膜及其分泌的抑菌/杀菌物质具有屏障效应，以及体内多种非特异性免疫效应细胞和效应分子发挥生物学作用。固有免疫的识别功能主要是通过表达于巨噬细胞、树突状细胞表面的模式识别受体（包括Toll样受体、甘露糖凝集素受体和清道夫受体等）识别病原或组织损伤相关的分子模式。

（二）适应性免疫的作用特点

适应性免疫是生物个体因接触抗原而产生、且仅针对该特定抗原所产生的免疫应答。此类免疫应答在机体免疫效应机制中发挥主导作用，主要由可特异性识别抗原的淋巴细胞（即T细胞和B细胞）所承担，应答过程可以分为T、B细胞特异性识别，T、B细胞活化，增殖及免疫效应等阶段。适应性免疫应答又可分为若干类型。

1.体液免疫和细胞免疫

（1）体液免疫（humoralimmunity）　由B细胞介导，主要通过抗体发挥免疫效应。

（2）细胞免疫（cellular immunity）　由T细胞介导，主要通过T细胞的细胞毒作用和所分泌细胞因子而发挥免疫效应。

2.初次应答和再次应答

（1）初次应答（primary response）　指在初次接受抗原刺激时，机体所发生的免疫应答，其特点是潜伏期长，应答强度低。

（2）再次应答（secondary response）　即免疫记忆应答，指初次应答中所形成的记忆细胞再次接触相同抗原刺激后产生迅速、高效、持久的应答，其特点是潜伏期短，应答强度大。

3.主动免疫和被动免疫

（1）主动免疫（active immunity）　指外来抗原刺激机体所产生的特异性应答。

（2）被动免疫（passive immunity）　指从抗原致敏的机体获得免疫细胞或血清，将其过继转移至另一未致敏个体，使后者产生对该抗原的特异性应答能力。

（三）固有免疫应答和适应性免疫应答的比较

1.二者的相同点　固有免疫和适应性免疫是相辅相成的、密不可分的。固有免疫往往是适应性免疫的先决条件，如树突状细胞和吞噬细胞吞噬病原生物实际上是一个加工和提呈抗原的过程，为适应性免疫应答的识别准备了条件。适应性免疫应答的效应分子可大大促进固有免疫应答，如抗体可促进吞噬细胞的吞噬能力，或促进NK细胞的细胞毒作用；许多由T细胞分泌的细胞因子可促进参与固有免疫应答细胞的成熟、迁移和杀伤功能。

2.二者的不同点　固有免疫应答和适应性免疫应答的主要区别见表1-1。

二、分类

（一）固有免疫应答

1.固有免疫系统　固有免疫系统是生物体在长期种系进化过程中逐渐形成的天然免疫防御体系，是针对广泛的病原体、非特异性的、无记忆性的一种应答方式，是机体抵御病原体入侵的第一道屏障，并参与适应性免疫应答的启动、效应和调节。主要由屏障结构、固有免疫细胞和免疫分子完成。固有免疫细胞是生物体在长期种系进化过程中形成的一系列免疫效应细胞，在个体出生时就已具备，可对侵入的病原体迅速应答，产生非特异抗感染免疫作用；亦可参与对体内损伤、衰老或畸变细胞的清除，并参与适应性免疫应答。

2.固有免疫应答的时相

（1）瞬时固有免疫应答（immediate innate immune response）阶段　发生于感染0～4小时，主要作用包括：①皮肤黏膜及其附属成分的屏障作用。②某些病原体可直接激活补体旁路途径介导产生抗感染免疫作用。③病原体刺激感染部位上皮细胞募集活化中性粒细胞，引发局部炎症反应，有效吞噬杀伤病原体。④活化中性粒细胞和病原体刺激角质细胞释放的α/β-防御素、阳离子抗菌蛋白或CCL2（MCP-1）、CCL3（MIP-1α）等趋化因子，可直接抑杀某些病原体或趋化募集单核-巨噬细胞和朗格汉斯细胞，参与扩大局部炎症反应和对病原体等抗原性异物的摄取加工。通常绝大多数病原体感染终止于此时相，中性粒细胞是机体抗胞外病原体感染的主要效应细胞。

（2）早期诱导固有免疫应答（early induced innate immune response）阶段　发生于感染后4～96小时，主要作用包括：①在上述感染部位上皮/角质细胞产生的CCL2（MCP-1）、CCL3（MIP-1α）等趋化因子和活化中性粒细胞产生的IL-1α/β、IL-6、TNF-α等促炎细胞因子作用下，周围组织中的巨噬细胞和肥大细胞被招募至感染炎症部位并使之活化。②上述活化免疫细胞又可产生CCL2、CCL3、CXCL8等趋化因子及IL-1、TNF-α等促炎细胞因子和白三烯、前列腺素D2等其他炎性介质，并由此导致局部血管扩张和通透性增强，使血液中大量单核细胞、中性粒细胞进入感染部位增强局部炎症反应。③病毒感染细胞产生的IFN-α/β或活化巨噬细胞产生的IL-12可诱导NK细胞活化，使其对病毒感染或肿瘤等靶细胞的杀伤破坏作用显著增强；活化NK细胞产生的IFN-γ又可诱导巨噬细胞活化，使其对胞内病原菌的杀伤作用显著增强。④肝细胞接受IL-1等促炎细胞因子刺激后可产生一系列急性期蛋白，其中甘露聚糖结合凝集素能与某些病原体结合，导致补体的凝集素途径活化产生抗感染免疫作用。⑤NKT细胞和γδT细胞可通过表面有限多样性抗原受体识别某些病毒感染或肿瘤靶细胞表面相关特定表位而被激活，并通过释放穿孔素、颗粒酶、TNF-β或表达FasL等作用方式杀伤破坏病毒或肿瘤靶细胞。⑥B1细胞接受细菌多糖抗原刺激后48小时内，可产生以IgM为主的抗菌抗体，在机体早期抗感染免疫过程中发挥重要作用。

（3）适应性免疫应答（adaptive immune response）启动阶段　在感染96小时后，接受病原体等抗原性异物刺激的未成熟DC迁移到外周免疫器官，发育成熟为并指状DC。这些成熟DC高表达抗原肽-MHC分子复合物和CD80/86等共刺激分子，可有效激活抗原特异性初始T细胞，启动适应性细胞免疫应答。

（二）T细胞介导的适应性免疫应答

1.T细胞的抗原识别过程　初始T细胞的TCR与抗原提呈细胞（antigen presenting cell，APC）提呈的pMHC特异结合的过程称为抗原识别（antigen recognition），这是T细胞特异活化的第一步。这一过程遵循MHC限制性（MHC restriction），即TCR在特异性识别APC所提呈抗原肽的同时，也必须识别pMHC复合物中的自身MHC分子。同时，任何T细胞仅识别由同一个体APC提呈的pMHC。

（1）T细胞与APC的非特异性结合　从各器官组织摄取抗原并加工和表达pMHC的APC进入外周免疫器官，与定居于胸腺依赖区的初始T细胞相遇，两者通过表面的黏附分子对发生短暂的可逆性结合。未能特异性识别相应抗原肽的T细胞与APC分离，仍定居于胸腺依赖区或进入淋巴细胞再循环。能否特异性识别决定着T细胞能否特异性结合抗原。

（2）T细胞与APC的特异结合　TCR特异性识别相应的pMHC后，LFA-1构象改变，增强与ICAM-1的亲和力，从而稳定并延长T细胞与APC间结合的时间。此时，T细胞与APC的结合面形成一种称为免疫突触（immunological synapse）的特殊结构（图1-8）。免疫突触形成是一种主动的过程，形成初期，TCR-pMHC分散在周围，然后向中央移动，最终形成以一组中央为TCR-pMHC、外围为CD80/86-CD28等共刺激分子对、最外围为LFA-1-ICAM-1等黏附分子对的免疫突触。免疫突触不仅进一步增强T细胞与APC的结合，还引发细胞膜相关分子的一系列重要变化，促进T细胞信号转导分子的相互作用、信号通路的激活及细胞骨架系统和细胞器结构和功能的变化，从而参与T细胞的活化和生物学效应。

2.T细胞的活化、增殖及分化

（1）T细胞的活化信号　多种免疫细胞和免疫分子共同参与机体的免疫应答过程。T淋巴细胞的活化是免疫应答的核心，诱导T细胞活化、增殖及分化为效应T细胞，需要双信号刺激及细胞因子的作用（图1-9）。

1）T细胞活化的第一信号：APC将pMHC提呈给T细胞，TCR特异性识别结合在MHC分子槽中的抗原肽，导致CD3与共受体（CD4或CD8）的胞浆段相互作用，激活与胞浆段尾部相连的蛋白酪氨酸激酶，使CD3胞浆区ITAM中的酪氨酸磷酸化，启动激酶活化的信号转导分子级联反应，最终通过激活转录因子引起多种膜分子和细胞活化相关分子基因的转录，使得T细胞初步活化。这是T细胞活化的第一信号（抗原刺激信号），同时与T细胞接触的APC也被活化，并上调共刺激分子等活化相关分子的表达。

2）T细胞活化的第二信号：T细胞与APC细胞表面多对共刺激分子（例如CD28、CTLA-4和CD80、CD86，4-1BB和4-1BBL，ICOS和ICOSL，CD40和CD40L，PD-1和PD-L1等）相互作用产生T细胞活化所需的第二信号（共刺激信号），导致T细胞完全活化。活化T细胞诱导性表达一系列细胞因子和细胞因子受体，而活化的APC也产生多种细胞因子，这些均为T细胞增殖和分化奠定基础。如缺乏共刺激信号，第一信号非但不能有效激活特异性T细胞，反而导致T细胞失能（anergy）。根据效应不同，可将共刺激分子分为正性共刺激分子和负性共刺激分子（共抑制分子）。CD28是重要的共刺激分子，其主要作用是促进IL-2基因转录和稳定IL-2 mRNA，从而有效促进IL-2合成。与CD28高度同源的CTLA-4（其配体也是CD80和CD86）则是重要的共抑制分子。CTLA-4在T细胞活化后诱导性表达，与CD80和CD86的亲和力是CD28的20倍，可竞争抑制CD28的作用并启动抑制性信号，从而有效调节T细胞的适度免疫应答。共刺激分子和共抑制分子的相互作用，使免疫应答的不同阶段有序进行，实现了免疫应答的有效启动、适度效应和适时终止。

3）细胞因子促进细胞的增殖和分化：T细胞完全活化后，还有赖于多种细胞因子（IL-1、IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、1L-12、IL-15和IFN-γ等）的作用才能进一步增殖和分化。其中IL-1和IL-2对T细胞增殖至关重要；其他细胞因子参与T细胞的分化。如果没有细胞因子，活化的T细胞不能增殖和分化，反而会导致T细胞活化后凋亡。

（2）T细胞活化的信号转导途径　T细胞通过其表面的TCR识别由APC提供的抗原，经多种分子如蛋白激酶、衔接蛋白（LAT）或者受体间的相互作用等，激活T细胞若干信号途径，在各个途径中级联（cascade）反应分别发挥效力，激活并诱导T细胞的增殖和分化，从而参与到免疫反应当中。TCR活化信号转导的途径主要有PLC-γ活化途径和Ras-MAP激酶活化途径。经过一系列信号转导分子的级联反应，最终导致转录因子（NFAT、NF-κB和AP-1等）的活化并进入核内调节相关靶基因的转录。

在T细胞活化早期（约30分钟），第一信号诱导转录因子和膜相关的共刺激分子和黏附分子基因表达；T细胞活化后4小时，多种细胞因子及其受体基因的转录水平明显升高；12小时左右表达T细胞自分泌生长因子IL-2等。IL-2对T细胞的增殖和分化是必需的。增殖的T细胞进一步分化成为具有不同功能的效应细胞，其中的部分细胞则分化成为记忆T细胞。

（3）抗原特异性T细胞增殖和分化　初始T细胞经双信号活化后，在局部微环境、细胞因子等因素作用下增殖、分化成为效应细胞并形成不同的功能亚群，然后发挥辅助功能（Th）或随血液循环到特异性抗原部位发挥效应功能（CTL）。

1）CD4+T细胞的分化：初始CD4+T细胞（Th0）经活化后发生增殖和分化。Th0受不同细胞因子的调控向不同方向分化，介导不同的免疫应答类型。IL-12和IFN-γ等可诱导Th0向Th1分化。Th1主要介导细胞免疫应答。IL-4等可诱导Th0向Th2分化。Th2主要介导体液免疫应答。TGF-β和IL-2可诱导Th0向调节性T细胞（regulatory T cell，Treg）分化。Treg主要通过分泌细胞因子或者细胞接触等方式发挥负性免疫调节作用，在维持自身免疫耐受中发挥重要作用。TGF-β和IL-6诱导小鼠Th0向Th17分化，而IL-1β、IL-23和IL-6则在诱导人Th0向Th17分化过程中发挥关键作用。经树突状细胞活化的CD4+T细胞表达ICOS，活化B细胞通过表面ICOSL与之结合诱导其进一步分化为高表达CXCR5的滤泡辅助性T细胞（follicular helper T cell，Tfh），在CX-CL13（CXCR5的配体）的趋化作用下迁入淋巴滤泡（图1-10）。

2）CD8+T细胞的分化：初始CD8+T细胞的激活和分化主要有两种方式：第一种方式为Th细胞依赖性的，当靶细胞低表达或不表达共刺激分子，不能有效激活初始CD8+T细胞，需要APC和Th的辅助。胞内产生的病毒抗原和肿瘤抗原，以及脱落的移植供者同种异体MHC抗原以可溶性抗原的形式被APC摄取，可在细胞内分别与MHCⅠ类分子和MHCⅡ类分子结合形成复合物，表达于APC细胞表面。pMHCⅡ结合TCR后，激活Th；而pMHCⅠ结合TCR后，活化CD8+T细胞。CD8+T细胞在pMHCⅠ的特异性活化信号和Th细胞释放的细胞因子共同作用下，增殖分化为CTL。第二种方式为Th细胞非依赖性的，主要是高表达共刺激分子的病毒感染DC，可不依赖Th细胞的辅助而直接刺激CD8+T细胞产生IL-2，诱导CD8+T细胞增殖并分化为CTL。

3.T细胞的免疫效应　不同效应T细胞亚群具有不同的特点和效应。发挥免疫效应后，大部分效应T细胞发生凋亡被清除，少量效应T细胞则成为长寿命的免疫记忆T细胞。

（1）Th和Treg的效应

1）Th1的效应：Th1的效应主要有两种：一是通过直接接触诱导CTL分化；二是通过释放的细胞因子募集和活化单核-巨噬细胞和淋巴细胞，诱导细胞免疫反应，又称为单个核细胞浸润为主的炎症反应或迟发型炎症反应。

Th1对巨噬细胞的作用：Th1在宿主抗胞内病原体感染中发挥重要作用。Th1可通过活化巨噬细胞及释放各种活性因子增强巨噬细胞清除胞内寄生病原体的能力。Th1产生的细胞因子可通过多途径作用于巨噬细胞：①活化巨噬细胞。Th1通过表达CD40L等膜分子和分泌IFN-γ等细胞因子，向巨噬细胞提供活化信号；而活化的巨噬细胞也可通过上调CD80、CD86和MHCⅡ等免疫分子和分泌IL-12等细胞因子，进一步增强Th1的效应。②诱生并募集巨噬细胞。Th1产生IL-3和GM-CSF，促进骨髓造血干细胞分化为单核细胞；Th1产生TNF-α、LTα和MCP-1等，可分别诱导血管内皮细胞高表达黏附分子，促进单核细胞和淋巴细胞黏附于血管内皮细胞，继而穿越血管壁趋化到局部组织。

Th1对淋巴细胞的作用：Th1产生IL-2等细胞因子，可促进Th1、Th2、CTL和NK等细胞的活化和增殖，从而放大免疫效应；Th1分泌的IFN-γ可促进B细胞产生具有调理作用的抗体，从而进一步增强巨噬细胞对病原体的吞噬。

Th1对中性粒细胞的作用：Th1产生的淋巴毒素和TNF-α，可活化中性粒细胞，促进其杀伤病原体。

2）Th2的效应：①辅助体液免疫应答。Th2通过直接接触辅助B细胞活化，还通过产生IL-4、IL-5、IL-10和IL-13等细胞因子，协助和促进B细胞的增殖和分化为浆细胞，产生抗体。②参与超敏反应性炎症。Th2分泌IL-5等细胞因子可激活肥大细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞，参与超敏反应的发生和抗寄生虫感染。

3）Th17的效应：Th17通过分泌IL-17、IL-21和IL-22等细胞因子发挥效应：①IL-17可刺激局部组织细胞产生趋化因子和G-CSF等细胞因子，募集中性粒细胞和单核细胞，刺激中性粒细胞增生和活化；IL-17也可刺激局部组织细胞产生防御素等抗菌肽。②IL-22可刺激组织细胞分泌抗菌肽，提高上皮组织的免疫屏障功能和促进免疫屏障修复功能。IL-22还通过刺激上皮细胞分泌趋化因子和其他细胞因子参与组织损伤和炎症性疾病。③IL-21可通过自分泌方式刺激和放大Th17功能，可刺激CD8+T细胞和NK细胞增殖、分化和发挥效应，并参与B细胞的免疫应答。

因此，Th17的主要功能是通过诱导中性粒细胞为主的炎症反应，吞噬和杀伤细菌和真菌等病原及维持消化道等上皮免疫屏障的完整性，在固有免疫应答中发挥重要作用。Th17也是参与炎症和自身免疫病的重要成分。

4）Tfh的效应：Tfh分泌IL-21和表达CD40L等膜分子作用于B细胞，在生发中心发育和浆细胞形成过程中发挥关键作用。Tfh通过表达CD40L、分泌IL-21、IL-4或IFN-γ，参与抗体的类别转换。CD40L可刺激B细胞，参与高亲和力B细胞的选择过程。Tfh还可调节记忆B细胞的功能，促进其长期生存和保持免疫应答的能力。Tfh功能异常时，可增强Tfh和B细胞之间的相互作用，导致在清除外来抗原的同时诱导自身反应性抗体的产生，从而引发抗体介导的自身免疫病。Tfh功能异常导致CD40/CD40L信号缺失，可引起生发中心形成缺陷。

5）Treg的效应：Treg细胞可通过多种机制发挥负性免疫调控作用。①分泌IL-35、IL-10和TGF-β等可溶性负性免疫分子发挥免疫抑制作用。②高表达IL-2的高亲和力受体，竞争性掠夺邻近活化T细胞生存所需的IL-2，导致活化T细胞的增殖抑制和凋亡。③通过颗粒酶A、颗粒酶B以穿孔素依赖方式使CTL和NK等细胞凋亡。④通过表达CTLA-4等膜分子和分泌IL-35等分子抑制DC成熟和削弱其抗原提呈功能，并促进抑制性DC产生。

（2）CTL的免疫效应　CTL可高效、特异性地杀伤感染胞内寄生病原体（病毒和某些胞内寄生菌）的细胞、肿瘤细胞等靶细胞，而不损害正常细胞。CTL的效应过程包括识别与结合靶细胞、胞内细胞器重新定向、颗粒胞吐和靶细胞崩解。CTL也能产生细胞因子调节免疫应答。

1）CTL杀伤靶细胞的过程：①效-靶细胞结合。CD8+T细胞在外周免疫器官内活化、增殖、分化为效应性CTL，在趋化因子作用下离开淋巴组织向感染灶或肿瘤部位集聚。CTL高表达黏附分子（如LFA-1、CD2等），可有效结合表达相应配体（如ICAM-1、LFA-3等）的靶细胞。TCR识别靶细胞提呈的pMHCⅠ后形成免疫突触，使CTL分泌的效应分子在局部形成很高的浓度，从而选择性杀伤所接触的靶细胞，而不影响邻近的正常细胞。②CTL的极化。极化是指细胞膜分子或胞内成分聚集于细胞一端的现象。CTL识别靶细胞表面pMHCⅠ后，TCR和共受体向效-靶细胞接触部位聚集，导致CTL内某些细胞器的极化，如细胞骨架系统（肌动蛋白、微管等）、高尔基复合体及胞浆颗粒等向效-靶细胞接触部位重新排列和分布，从而保证CTL胞浆颗粒中的效应分子释放后能有效作用于所接触的靶细胞。③致死性攻击。CTL胞浆颗粒中的效应分子释放到效-靶结合面，效应分子对靶细胞进行致死性攻击。随后，CTL脱离靶细胞，寻找下一个目标；而靶细胞在多种杀伤机制的作用下凋亡。

2）CTL杀伤靶细胞的机制：CTL主要通过下列两条途径杀伤靶细胞。①穿孔素/颗粒酶途径。穿孔素（perforin）和颗粒酶（granzyme）均贮存于胞浆颗粒中。穿孔素结构类似于补体C9，单体可插入靶细胞膜，在钙离子存在的情况下，多个穿孔素聚合成内径约为16nm的孔道，使颗粒酶等细胞毒蛋白迅速进入细胞。颗粒酶是一类丝氨酸蛋白酶，进入靶细胞后通过激活凋亡相关的酶系统而诱导靶细胞凋亡。②死亡受体途径。效应CTL可表达膜型FasL，产生可溶性FasL（sFasL），或分泌TNF-α等分子。这些效应分子可分别与靶细胞表面的Fas和TNF受体结合，通过激活胞内半胱天冬蛋白酶参与的信号转导途径，诱导靶细胞凋亡（图1-11）。

4.T细胞的转归　通常，机体对特定抗原的免疫应答和免疫效应不会持久进行。一旦抗原被清除，免疫系统需恢复平衡。因此，效应细胞也需要被抑制或清除，仅余少数记忆细胞维持免疫记忆，以便再次接触抗原时能迅速发生应答。

（1）效应T细胞的抑制或清除

1）Treg的免疫抑制作用：Treg通常在免疫应答的晚期被诱导产生，它们通过多种机制负性调控免疫应答。

2）活化诱导的细胞死亡（activation-induced cell death，AICD）：指免疫细胞活化并发挥免疫效应后诱导的一种自发的细胞凋亡。活化T细胞表达Fas增加，多种细胞表达的FasL与之结合，启动活化T细胞的凋亡信号，诱导细胞凋亡。凋亡的T细胞被巨噬细胞清除。AICD对于机体清除可能由抗原交叉反应而产生的自身反应性T细胞克隆，从而防止自身免疫病，对维持自身免疫耐受至关重要。

（2）记忆T细胞的形成和作用　免疫记忆是适应性免疫应答的重要特征之一，表现为免疫系统对曾接触的抗原能启动更为迅速和有效的免疫应答。记忆T细胞（memory T cell，Tm）是对特异性抗原有记忆能力的长寿T细胞。一般认为Tm由初始T细胞或由效应T细胞分化而来，但分化机制未知。

1）Tm的表型：人Tm为CD45RA-CD45RO+，初始T细胞则是CD45RA+CD45RO-。

2）Tm的作用特点：与初始T细胞相比，Tm更易被激活，相对较低浓度的抗原即可激活Tm；Tm的活化对共刺激信号（如CD28/B7）依赖性较低；Tm分泌更多细胞因子，且对细胞因子作用的敏感性更高。

（三）B细胞介导的适应性免疫应答

1.B细胞对胸腺依赖抗原的免疫应答

（1）B细胞对TD抗原的识别　BCR是B细胞特异性识别抗原的受体。BCR识别抗原对B细胞的激活有两个相互关联的作用：①BCR特异性结合抗原，产生B细胞活化的第一信号。②B细胞内化BCR所结合的抗原，并对抗原进行加工，形成抗原肽-MHCⅡ类分子复合物（peptide-MHCⅡcomplex），提呈给抗原特异性Th识别，Th活化后通过表达的CD40L与B细胞表面CD40结合，又提供B细胞活化的第二信号。

BCR对抗原的识别与TCR识别抗原不同：①BCR不仅能识别蛋白质抗原，还能识别多肽、核酸、多糖类、脂类和小分子化合物类抗原。②BCR既能特异性识别完整抗原的天然构象，也能识别抗原降解所暴露表位的空间构象。③BCR对抗原的识别不需APC的加工和提呈，亦无MHC限制性。

（2）B细胞活化需要的信号　与T细胞相似，B细胞活化也需要双信号：特异性抗原提供第一信号启动B细胞活化，而共刺激分子提供的第二信号使B细胞完全活化。B细胞活化后的信号转导途径也与T细胞相似。

1）B细胞活化的第一信号：B细胞活化的第一信号又称抗原刺激信号，由BCRCD79a/CD79b（BCR-Igα/β）和CD19/CD21/CD81共同传递：①BCR-CD79a/CD79b信号。BCR与抗原特异性结合后即启动B细胞活化的第一信号。但由于BCR重链胞浆区短，自身不能传递信号，故需经BCR复合物中的CD79a/CD79b将信号转入B细胞内。与CD3类似，CD79a/CD79b胞浆区亦存在ITAM基序。当BCR被多价抗原交联后，BLK等SRC家族酪氨酸激酶被激活并使CD79a/CD79b胞浆区的ITAM基序磷酸化。随后SYK等酪氨酸激酶被募集、活化，启动信号转导的级联反应。活化信号经过PKC、MAPK及钙调蛋白等信号转导通路继续转导并最终激活NF-κB和NFAT等转录因子，启动与B细胞活化、增殖、分化相关基因的表达。②BCR共受体的增强作用。已知C3b可以与抗原结合，发挥调理作用。通过调理作用被补体C3b标记过的抗原，可以理解为抗原被天然免疫系统打上“危险”标签，将会被BCR更有效识别。成熟B细胞表面的CD19/CD21/CD81以非共价键组成BCR共受体复合物。CD21自身不传递信号，但能识别与BCR-抗原结合的C3d，并通过交联CD19向胞内传递信号。CD19的胞浆区有多个保守的酪氨酸残基，能募集LYN、FYN等多个含有SH2结构域的信号分子。CD81为4次跨膜分子，其主要作用可能是连结CD19和CD21，稳定CD19/CD21/CD81复合物。补体受体作为BCR共受体，其转导的信号加强了由BCR复合物转导的信号，明显降低了抗原激活B细胞的阈值，从而显著提高B细胞对抗原刺激的敏感性。

2）B细胞活化的第二信号：B细胞活化的第二信号又称共刺激信号，由Th细胞与B细胞表面多对共刺激分子相互作用产生，其中最重要的是CD40/CD40L。CD40构成性表达在B细胞、单核细胞和DC表面；CD40L则表达在活化的Th细胞表面。CD40L与CD40相互作用，向B细胞传递活化的第二信号。与T细胞类似，如果只有第一信号没有第二信号，B细胞不仅不能活化，反而会进入失能的耐受状态。

3）细胞因子的作用：活化B细胞表达多种细胞因子受体，在活化T细胞分泌的细胞因子如IL-4、IL-5和IL-21的作用下大量增殖。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。

4）T、B细胞的相互作用：B细胞对TD抗原的应答需要T细胞辅助，这种辅助主要表现在两个方面：①T细胞表面的共刺激分子可提供B细胞活化必需的第二信号；②T细胞分泌的细胞因子促进B细胞的活化、增殖和分化。

T、B细胞间的作用又是双向的：一方面，B细胞可作为APC加工、提呈pMHCⅡ活化T细胞，诱导T细胞表达多种膜分子和细胞因子；另一方面活化的T细胞表达CD40L，为B细胞提供活化的第二信号，CD40/CD40L结合可诱导静止期B细胞进入细胞增殖周期；活化T细胞分泌的细胞因子诱导B细胞进一步增殖和分化。T和B细胞经TCR和pMHCⅡ特异性结合后，多个黏附分子对（如LFA3/CD3、ICAM-1/LFA-1、MHCⅡ类分子/CD4等）形成免疫突触（immume synapse），促使T、B细胞结合更牢固，并使Th细胞分泌的细胞因子局限在突触部位，高效协助B细胞进一步增殖、类别转换、亲和力成熟、产生抗体和分化为浆细胞或记忆B细胞。BCR识别并结合抗原，抗原-抗体复合物内化，抗原被加工成抗原肽后与MHCⅡ类分子形成复合物，提呈给T细胞的TCR，产生T细胞活化的第一信号。B细胞识别抗原后表达CD80/CD86分子，与T细胞表面的CD28结合提供T细胞活化的第二信号。活化的T细胞表达CD40L，与B细胞表面组成性表达的CD40结合，产生B细胞活化的第二信号。活化的Th细胞分泌IL-2、IL-4、IL-21、IL-6等多种细胞因子，诱导活化B细胞的分化和Ig的产生（图1-12）。

（3）B细胞的增殖和终末分化　经双信号刺激完全活化的B细胞具备增殖和继续分化的能力。活化的B细胞在外周淋巴器官的T、B细胞区交界处形成初级聚合灶（primary focus），B细胞可直接在初级聚合灶中分化为浆母细胞分泌抗体，也可迁移至淋巴滤泡形成生发中心，并经历体细胞高频突变、Ig亲和力成熟和类别转换分化为浆细胞或记忆B细胞，发挥体液免疫功能。

1）B细胞的滤泡外活化：血液循环中的B细胞穿过高内皮微静脉（HEV）进入外周淋巴器官的滤泡的过程中，滤泡树突状细胞（follicular DC，FDC）或巨噬细胞将抗原提呈给B细胞识别。FDC高表达Fc受体和补体受体，结合抗原-抗体或抗原-抗体-补体复合物后可形成串珠状小体（iccosome）供B细胞识别或内吞。FDC在激发体液免疫应答及产生和维持记忆性B细胞中起到十分关键的作用。另一种与B细胞分化密切相关的细胞是Tfh，在B细胞分化为浆细胞、产生抗体和Ig类别转换中发挥重要作用。

微生物或病毒抗原通过淋巴液流入淋巴结，或通过血流进入脾脏。其中大部分经过补体的调理作用（opsonized），结合C3b（C3d或C3dg），被FDC或巨噬细胞表面的补体受体CR1和CR2所识别、捕获，滞留在淋巴滤泡内。识别了FDC或巨噬细胞提呈的抗原的B细胞获得活化所需的第一信号，开始上调CCR7的表达。随后，B细胞依赖CCR7迁移到T细胞区，在T、B细胞交界处，与活化的Th细胞相遇，接受第二信号进而完全活化。

2）初级聚合灶的形成：在B细胞和T细胞初次接触活化2～3天后，B细胞下调CCR7的表达，离开T、B细胞交界区，向滤泡间区、边缘窦（淋巴结）或T细胞区与红髓交界处（脾脏）迁移。在这些区域内，B细胞经过进一步增殖和分化，形成初级聚合灶。初级聚合灶一般在感染初次免疫应答5天后形成。B细胞在初级聚合灶中将会存活数天，介导第一阶段的体液免疫应答。部分B细胞在初级聚合灶中分化成为浆母细胞（plasmablasts），然后经历了Ig类别转换并分泌抗体。浆母细胞寿命较短，通常只有数天，并且不具备长距离迁移到骨髓的能力。浆母细胞分泌的抗体可以与FDC固定的抗原形成免疫复合物，促进FDC分泌细胞因子募集活化的B细胞向淋巴滤泡迁移，进而形成生发中心。此外，浆母细胞还通过T、B细胞相互作用，促进T细胞向Th细胞分化和向滤泡迁移。

3）生发中心（germinal center）的形成：生发中心又称为次级淋巴滤泡，是B细胞对TD抗原应答的重要场所，由活化B细胞快速分裂增殖所形成。生发中心在抗原刺激后1周左右形成，其中的B细胞被称为中心母细胞（centroblast），其特点为分裂能力极强，不表达mIg。中心母细胞分裂增殖产生的子代细胞称为中心细胞（centrocyte），其分裂速度减慢或停止且体积较小，表达mIg。随着中心细胞扩增，生发中心可分为两个区域：一个是暗区（dark zone），分裂增殖的中心母细胞在此紧密集聚，在光镜下透光度低；另一个为明区（light zone），细胞较为松散，在光镜下透光度高，为B细胞与FDC、Tfh细胞相互作用的区域。在明区，中心细胞在FDC和Tfh协同作用下继续分化，经过阳性选择完成亲和力成熟过程，只有表达高亲和力mIg的B细胞才能继续分化发育，其余大多数中心细胞则发生凋亡。在这里，B细胞最终分化成浆细胞产生抗体，或分化成记忆性B细胞。

4）体细胞高频突变、Ig亲和力成熟和阳性选择：中心母细胞的轻链和重链V基因可发生体细胞高频突变（somatic hypermutation）。体细胞高频突变与Ig基因重排一起导致BCR多样性及体液免疫应答中抗体的多样性。体细胞高频突变需要抗原诱导和Tfh细胞的辅助。体细胞高频突变后，B细胞进入明区，其命运有两种：大多数突变B细胞克隆中BCR亲和力降低甚至不表达BCR，不能结合FDC表面的抗原进而无法将抗原提呈给Tfh获取第二信号而发生凋亡；少部分突变B细胞克隆的BCR亲和力提高，表达抗凋亡蛋白而继续存活。这就是B细胞成熟过程中的阳性选择，也是抗体亲和力成熟的机制之一。T、B细胞经HEV进入外周淋巴器官的T细胞区和B细胞区，在Th辅助下活化的部分B细胞进入B细胞区，分裂增殖形成生发中心。生发中心母细胞紧密聚集形成生发中心暗区，生发中心细胞与众多FDC接触形成生发中心明区。

5）Ig的类别转换：B细胞在Ig重链区基因重排后其子代细胞中的重链V区基因保持不变，但C区基因则会发生不同的重排。IgM是免疫应答中首先分泌的抗体，但随着B细胞受抗原刺激、T细胞辅助而活化及增殖，其重链V区基因从连接Cμ转换为连接Cγ、Cα或Cε，因而分泌的抗体类别转换为IgG、IgA或IgE，抗体重链的V区保持不变。这种可变区相同而Ig类别发生变化的过程称为Ig的类别转换（class switching）或同种型转换（isotype switching）。类别转换的遗传学基础是每个重链C区基因的5'端内含子中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。Ig的类别转换是机体产生不同类别抗体并发挥不同功能的基础，在抗原诱导下发生，Th细胞分泌的细胞因子可直接调节Ig转换的类别。

6）浆细胞的形成：浆细胞又称抗体形成细胞（antibody forming cell，AFC），其特点是能分泌大量特异性抗体。浆细胞是B细胞分化的终末细胞，其胞质中富含粗面内质网，有利于抗体合成和分泌。此外，浆细胞不再表达BCR和MHCⅡ类分子，故不能识别抗原，也失去了与Th相互作用的能力。生发中心产生的浆细胞大部分迁入骨髓，并在较长时间内持续产生抗体。

7）记忆B细胞的产生：生发中心中存活下来的B细胞，除分化成浆细胞外还有部分分化为记忆B细胞（memory B cell，Bm），而大部分Bm离开生发中心进入血液参与再循环。Bm不产生Ig，但再次与同一抗原相遇时可迅速活化，产生大量抗原特异性Ig。有关Bm的特异性表面标志尚不清楚，但Bm表达CD27，且CD44的水平高于初始B细胞。

2.B细胞对胸腺非依赖抗原的免疫应答　非T细胞依赖性抗原（TI-Ag），如细菌多糖、多聚蛋白质及脂多糖等，能直接激活初始B细胞而无需Th的辅助。根据激活B细胞方式的不同，TI抗原又可分为TI-1抗原和TI-2抗原两类。

（1）B细胞对TI-1抗原的应答　TI-1抗原除能与BCR结合，还能通过其丝裂原成分与B细胞上的丝裂原受体结合，引起B细胞的增殖和分化，因此TI-1抗原又常被称为B细胞丝裂原，如LPS。成熟和不成熟的B细胞均可被TI-1抗原激活，诱导产生低亲和力的IgM。

高浓度TI-1抗原经丝裂原受体与B细胞结合能诱导多克隆B细胞增殖和分化，低浓度TI-1抗原则能激活抗原特异性B细胞。由于无需Th细胞预先致敏与克隆性扩增，故机体对TI-1抗原刺激所产生的应答发生较早，这在抗某些胞外病原体感染中发挥重要作用。但TI-1抗原单独作用不足以诱导Ig类别转换、抗体亲和力成熟及记忆B细胞形成。

（2）B细胞对TI-2抗原的应答　TI-2抗原多为细菌胞壁与荚膜多糖，具有多个重复的表位。TI-2抗原仅能激活成熟的B细胞。对TI-2抗原发生应答的主要是B1细胞。TI-2抗原通过其多个重复的抗原表位引起B1细胞的mIg广泛交联，进而激活B1细胞。但mIg过度交联又会使成熟B1细胞产生耐受。因此，抗原表位密度在TI-2抗原激活B细胞中似乎起决定作用：密度太低，mIg交联的程度不足以激活B1细胞；密度太高，则导致B1细胞无能。

B细胞对TI-2抗原的应答具有重要的生理意义。大多数胞外菌有胞壁多糖，能抵抗吞噬细胞的吞噬消化。B细胞针对此类TI-2抗原所产生的抗体，可发挥调理作用，促进吞噬细胞对病原体的吞噬，并且有利于巨噬细胞将抗原提呈给T细胞。

3.体液免疫的初次应答和再次应答　抗原进入机体后诱导B细胞活化并产生特异性抗体，发挥重要的体液免疫作用。抗原初次刺激机体所引发的应答称为初次应答（primary response）；初次应答中所形成的记忆细胞再次接触相同抗原刺激后产生迅速、高效、持久的应答，即再次应答（secondary response）。

（1）初次应答　在初次应答中，B细胞产生的抗体数量少、亲和力低，其产生过程可依次分为以下四个阶段：①潜伏期（lag phase）。指由机体接受抗原刺激到血清特异抗体可被检出之间的阶段。此期可持续数小时至数周，时间长短取决于抗原的性质、抗原进入机体的途径、所用佐剂类型及宿主的状态等。②对数期（log phase）。此期血清抗体量呈指数增长，抗原剂量及抗原性质是决定抗体量增长速度的重要因素。③平台期（plateau phase）。此期血清中抗体浓度基本维持在一个相当稳定的较高水平。到达平台期所需的时间和平台的高度及其维持时间，依抗原不同而异，有的平台期只有数天，有的可长至数周。④下降期（decline phase）。由于抗体被降解或与抗原结合而被清除，血清中抗体浓度慢慢下降，此期可持续几天或几周。

（2）再次应答　同一抗原再次侵入机体，由于初次应答后免疫记忆细胞的存在，机体可迅速产生高效、特异的再次应答。与初次应答比较，再次应答时抗体的产生过程有如下特征：①潜伏期短，大约为初次应答潜伏期的一半。②血清抗体浓度增加快，快速到达平台期，抗体滴度高（有时可比初次应答高10倍以上）。③抗体维持时间长。④诱发再次应答所需抗原剂量小。⑤再次应答主要产生高亲和力的抗体IgG，而初次应答中主要产生低亲和力的IgM。

再次应答的强弱主要取决于两次抗原刺激的间隔长短：间隔短则应答弱，因为初次应答后存留的抗体可与再次刺激的抗原结合，形成抗原-抗体复合物而被迅速清除；间隔太长则反应也弱，因为记忆细胞只有一定的寿命，再次应答的效应可持续存在数个月或数年，故在很多情况下机体一旦被病原体感染后，可在相当长时间内具有防御该病原体的免疫力。

（郝慧琴）