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B细胞免疫反应中的信号传导

B细胞抗原受体复合物传递信号

B淋巴细胞的表面免疫球蛋白可与几种成分形成复合物:识别结构(mIg)和一个转换结构(Igαβ两个多肽链的异二聚体)称为B细胞抗原受体复合物(BCR)。BCR通过与抗原结合特异性地识别抗原。膜IgM两个重链的胞质内部分仅由三个氨基酸组成,因而不适合于信号传导。B细胞表面另外两个多肽链Igα和Igβ,分别具有61个和48个胞质内残基,与IgM有一定关系。编码二者的基因分别称为mb1和B29。它们的胞质内蛋白部分带有26个残基一种由6个保守氨基酸(酪氨酸和负电荷氨基酸)的序列组成的重复基序(motif)。这个重复基序被命名为抗原受体同源重复序列1(ARH1),或称为抗原受体激活重复基序。在其他链如CD3链的γ、δ 和ξ上也发现有同样的重复序列,目前称之为免疫受体酪氨酸激活重复基序或ITAM。

胞质内Cμ的跨膜区需要结合Igα/Igβ异二聚体,跨膜区是种族和同种间免疫球蛋白分子的高度保守部分。这个高度保守的氨基酸序列并非全部为疏水性,而是包含有数个亲水残基。这种天然的二歧性分子再次提示,mIg会与其他蛋白形成复合物。

mb1和B29基因仅仅在B细胞中具有活性,在V基因装配之前即有表达。骨髓瘤细胞中仅有B29表达,不表达mb1,因此骨髓瘤浆细胞不表达IgM。而IgM与Igαβ异二聚体的完全装配需表面IgM的表达。BCR与蛋白酪氨酸激酶(PTK)的Src家族联系密切,包括fgn,tal,ck,lyn,blk,并且与syk相关。静止状态下,PTK主要通过Igα链N端的10个氨基酸与Igβ的非磷酸化的ARH1结合。抗原结合或BCR交联后,激活了H链相关的P72 syk,导致Src家族膜的募集反应,酪氨酸残基上的ITAM重复序列的磷酸化。这是BCR配体的最早期反应。这一过程在信号传导中至关重要,如果相应的一些位点发生突变,可以阻滞信号的传导。ITAM磷酸化可使Src PTK重新调节,SH2区替代V端与BCR结合,继而发生其他含有SH2的蛋白与BCR的结合。

BCR激活B细胞的一个重要特征是酪氨酸激酶有多样性,可以激活不同的下游通路,下游至少有三种途径。第一个途径,4,5二磷酸磷脂酰肌醇特异性的磷脂酶C(phosphatidylinositol 4,5 biphosphate specific phospholipase C,PLCγ)的激活,引起肌醇1,4,5三磷酸和二酰甘油(DAG)的水解。水解分子作为第2信使,释放细胞内储存的钙离子,并且分别激活蛋白激酶C。第二个途径为低分子量G蛋白P21ras激活微管相关蛋白激酶2(MAPK),MAPK使Cjun磷酸化。第三个途径是磷脂酰肌醇3(PI3)激酶的激活,PI3是磷酸化肌醇磷脂的肌醇环的酶。总之,信号的传导通过BCR启动,大量的酪氨酸激酶激活,通过各种途径,酪氨酸激酶刺激丝氨酸/苏氨酸激酶调节基因转录。这种形式似乎在受体介导的信号传递中是很常见的。

B细胞信号传递辅助结构

细胞表面还有许多分子参与了B细胞信号传递。受体复合物CD19/TAPA激活CD19相关PTK,引起CD10重复序列上的酪氨酸残基的磷酸化。结果形成较强的PI3激酶的SH2结合点,PI3激酶可产生磷酸肌醇。有些Src PTK通过磷酸化酪氨酸非依赖机制与PI3激酶结合。PLC激活产生DAG,DAG可激活PKC和1,4,5三磷酸,从而使细胞内钙离子增加。交联的BCR可使酪氨酸残基上的CD22快速磷酸化,在CD22磷酸化尾部重新出现P72 syk。因为P72 syk是BCR结合到120kD磷酸蛋白而激活PLC1的基础。BCR的信号扩增包括了BCR、lyn、PP120、PLCγ1/2的激活,发生肌醇磷脂的水解及形成第二信使。

B细胞信号传递受到一些细胞因子的影响,包括:

一、白细胞介素4(IL-4)

IL-4作用于B淋巴细胞,引起这些细胞强烈的再反应。IL-4结合到跨膜受体导致与其他蛋白的交联,称之为共同γ链蛋白(γc)。γc突变可导致X连锁严重联合免疫缺陷症(X linked severe combined immunodeficiency,XSCID),一种细胞和体液免疫严重抑制的遗传性疾病。结合了IL-4后,引起170kD的称为4PS的底物的磷酸化,这一过程非常精确,因为除了IL- 13可磷酸化一个相似的底物外,没有其他细胞因子具有相同的功能。

二、白细胞介素5(IL- 5)

IL- 5R的α链是具有415个氨基酸的Ⅰ型膜蛋白,它的细胞外部分包括3种Ⅲ型纤维结合素区域,而胞质区不含酪氨酸激酶的序列而与部分β光影蛋白的肌动蛋白结合区有同源性。它还包括一个富含脯氨酸的高度保守的区域,与其他细胞因子受体(如IL- 3,GM- CSF)类似。第2个β链对于信号传导是非常重要的,但是与IL-5的结合无关。膜近侧区含有一个保守的box1/ box2重复序列,负责与JAK激酶的反应,而远侧区负责ras相关途径的激活。IL- 5的这一信号传递途径包括酪氨酸磷酸化,如PI3激酶、Var和Shc蛋白,后两者激活ras途径。

三、白细胞介素6(IL-6)

也称为B细胞刺激因子2,是一种多效细胞因子,与B细胞的终末分化相关。与IL-6R有关的是一个被称为gp130的蛋白,是IL-6结合IL-6R后形成的二聚体。gp130蛋白与其他细胞因子受体共同启动信号传导途径。gp130的同源二聚体引起JAK激酶的活化与gp130膜近侧区的box1相关。由此引起gp130(box3)的远侧部分上的酪氨酸的磷酸化,与STAT3转录因子的SH2区的结合。STAT3是急性期反应因子或称APRF,JAK激酶通过磷酸化激活STAT3。另外一个gp130信号传导的核靶目标是带有亮氨酸拉链结构重复序列的NF IL-6转录因子。IL-6和其他细胞因子作用于肝细胞和单核细胞后,可以产生这一因子,并且调节IL-6诱导基因的表达。NF IL-6有一个MAP激酶共同序列,提示它是通过这一激酶而活化的。这一途径是ras依赖性的。总之,gp130同源二聚体诱发2个信号传递途径:一个涉及JAK激酶和STAT3;另一个与P21 ras MAP激酶和NF IL-6有关。

B细胞激活的刺激剂

有些物质能够不依赖抗原特异性激活B淋巴细胞。所有的B细胞克隆都对这些物质反应。因此,这些物质被称为多克隆B细胞激活因子(polyclonal B cell activators,PBA)。PBA基本是一些细菌和病毒微生物成分,包括LPS、PPD、葡萄球菌A蛋白、链球菌溶血素O、肺炎球菌Ⅲ型多糖、来源于诺卡菌属的一种水溶性抗原和EBV等。其他常用的PBA还有葡聚糖、聚乙烯比咯烷酮(PVP)、有毒植物提取液、商陆素(PWM)等。根据PBA对T细胞的需求可将PBA分为两组:一些类似PWM的是T细胞依赖性的,另外一些类似EBV的,是T细胞非依赖性的。虽然一些PBA发挥功能必须有适当数量的吞噬细胞(辅助细胞),但是如果数量过大,它们会发挥抑制作用。

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