第三節　免疫應答

免疫應答（immune response）是指機體受抗原刺激后，免疫活性細胞（T淋巴細胞、B淋巴細胞）識別抗原，產生應答（活化、增殖、分化等）并將抗原破壞和/或清除的過程，是免疫系統各部分生理功能的綜合體現。機體內環境的穩定有賴于有效的免疫應答。免疫應答可以分為固有免疫應答和適應性免疫應答兩大類。

一、免疫應答的特點

（一）固有免疫的作用特點

固有免疫是生物種群在長期進化過程中逐漸形成，是機體抵御病原體侵襲的第一道防線。其特點是生物個體出生時即具備，作用范圍較廣，并非針對特定抗原。固有免疫的效應機制主要包括皮膚黏膜及其分泌的抑菌/殺菌物質具有屏障效應，以及體內多種非特異性免疫效應細胞和效應分子發揮生物學作用。固有免疫的識別功能主要是通過表達于巨噬細胞、樹突狀細胞表面的模式識別受體（包括Toll樣受體、甘露糖凝集素受體和清道夫受體等）識別病原或組織損傷相關的分子模式。

（二）適應性免疫的作用特點

適應性免疫是生物個體因接觸抗原而產生、且僅針對該特定抗原所產生的免疫應答。此類免疫應答在機體免疫效應機制中發揮主導作用，主要由可特異性識別抗原的淋巴細胞（即T細胞和B細胞）所承擔，應答過程可以分為T、B細胞特異性識別，T、B細胞活化，增殖及免疫效應等階段。適應性免疫應答又可分為若干類型。

1.體液免疫和細胞免疫

（1）體液免疫（humoralimmunity）　由B細胞介導，主要通過抗體發揮免疫效應。

（2）細胞免疫（cellular immunity）　由T細胞介導，主要通過T細胞的細胞毒作用和所分泌細胞因子而發揮免疫效應。

2.初次應答和再次應答

（1）初次應答（primary response）　指在初次接受抗原刺激時，機體所發生的免疫應答，其特點是潛伏期長，應答強度低。

（2）再次應答（secondary response）　即免疫記憶應答，指初次應答中所形成的記憶細胞再次接觸相同抗原刺激后產生迅速、高效、持久的應答，其特點是潛伏期短，應答強度大。

3.主動免疫和被動免疫

（1）主動免疫（active immunity）　指外來抗原刺激機體所產生的特異性應答。

（2）被動免疫（passive immunity）　指從抗原致敏的機體獲得免疫細胞或血清，將其過繼轉移至另一未致敏個體，使后者產生對該抗原的特異性應答能力。

（三）固有免疫應答和適應性免疫應答的比較

1.二者的相同點　固有免疫和適應性免疫是相輔相成的、密不可分的。固有免疫往往是適應性免疫的先決條件，如樹突狀細胞和吞噬細胞吞噬病原生物實際上是一個加工和提呈抗原的過程，為適應性免疫應答的識別準備了條件。適應性免疫應答的效應分子可大大促進固有免疫應答，如抗體可促進吞噬細胞的吞噬能力，或促進NK細胞的細胞毒作用；許多由T細胞分泌的細胞因子可促進參與固有免疫應答細胞的成熟、遷移和殺傷功能。

2.二者的不同點　固有免疫應答和適應性免疫應答的主要區別見表1-1。

二、分類

（一）固有免疫應答

1.固有免疫系統　固有免疫系統是生物體在長期種系進化過程中逐漸形成的天然免疫防御體系，是針對廣泛的病原體、非特異性的、無記憶性的一種應答方式，是機體抵御病原體入侵的第一道屏障，并參與適應性免疫應答的啟動、效應和調節。主要由屏障結構、固有免疫細胞和免疫分子完成。固有免疫細胞是生物體在長期種系進化過程中形成的一系列免疫效應細胞，在個體出生時就已具備，可對侵入的病原體迅速應答，產生非特異抗感染免疫作用；亦可參與對體內損傷、衰老或畸變細胞的清除，并參與適應性免疫應答。

2.固有免疫應答的時相

（1）瞬時固有免疫應答（immediate innate immune response）階段　發生于感染0～4小時，主要作用包括：①皮膚黏膜及其附屬成分的屏障作用。②某些病原體可直接激活補體旁路途徑介導產生抗感染免疫作用。③病原體刺激感染部位上皮細胞募集活化中性粒細胞，引發局部炎癥反應，有效吞噬殺傷病原體。④活化中性粒細胞和病原體刺激角質細胞釋放的α/β-防御素、陽離子抗菌蛋白或CCL2（MCP-1）、CCL3（MIP-1α）等趨化因子，可直接抑殺某些病原體或趨化募集單核-巨噬細胞和朗格漢斯細胞，參與擴大局部炎癥反應和對病原體等抗原性異物的攝取加工。通常絕大多數病原體感染終止于此時相，中性粒細胞是機體抗胞外病原體感染的主要效應細胞。

（2）早期誘導固有免疫應答（early induced innate immune response）階段　發生于感染后4～96小時，主要作用包括：①在上述感染部位上皮/角質細胞產生的CCL2（MCP-1）、CCL3（MIP-1α）等趨化因子和活化中性粒細胞產生的IL-1α/β、IL-6、TNF-α等促炎細胞因子作用下，周圍組織中的巨噬細胞和肥大細胞被招募至感染炎癥部位并使之活化。②上述活化免疫細胞又可產生CCL2、CCL3、CXCL8等趨化因子及IL-1、TNF-α等促炎細胞因子和白三烯、前列腺素D2等其他炎性介質，并由此導致局部血管擴張和通透性增強，使血液中大量單核細胞、中性粒細胞進入感染部位增強局部炎癥反應。③病毒感染細胞產生的IFN-α/β或活化巨噬細胞產生的IL-12可誘導NK細胞活化，使其對病毒感染或腫瘤等靶細胞的殺傷破壞作用顯著增強；活化NK細胞產生的IFN-γ又可誘導巨噬細胞活化，使其對胞內病原菌的殺傷作用顯著增強。④肝細胞接受IL-1等促炎細胞因子刺激后可產生一系列急性期蛋白，其中甘露聚糖結合凝集素能與某些病原體結合，導致補體的凝集素途徑活化產生抗感染免疫作用。⑤NKT細胞和γδT細胞可通過表面有限多樣性抗原受體識別某些病毒感染或腫瘤靶細胞表面相關特定表位而被激活，并通過釋放穿孔素、顆粒酶、TNF-β或表達FasL等作用方式殺傷破壞病毒或腫瘤靶細胞。⑥B1細胞接受細菌多糖抗原刺激后48小時內，可產生以IgM為主的抗菌抗體，在機體早期抗感染免疫過程中發揮重要作用。

（3）適應性免疫應答（adaptive immune response）啟動階段　在感染96小時后，接受病原體等抗原性異物刺激的未成熟DC遷移到外周免疫器官，發育成熟為并指狀DC。這些成熟DC高表達抗原肽-MHC分子復合物和CD80/86等共刺激分子，可有效激活抗原特異性初始T細胞，啟動適應性細胞免疫應答。

（二）T細胞介導的適應性免疫應答

1.T細胞的抗原識別過程　初始T細胞的TCR與抗原提呈細胞（antigen presenting cell，APC）提呈的pMHC特異結合的過程稱為抗原識別（antigen recognition），這是T細胞特異活化的第一步。這一過程遵循MHC限制性（MHC restriction），即TCR在特異性識別APC所提呈抗原肽的同時，也必須識別pMHC復合物中的自身MHC分子。同時，任何T細胞僅識別由同一個體APC提呈的pMHC。

（1）T細胞與APC的非特異性結合　從各器官組織攝取抗原并加工和表達pMHC的APC進入外周免疫器官，與定居于胸腺依賴區的初始T細胞相遇，兩者通過表面的黏附分子對發生短暫的可逆性結合。未能特異性識別相應抗原肽的T細胞與APC分離，仍定居于胸腺依賴區或進入淋巴細胞再循環。能否特異性識別決定著T細胞能否特異性結合抗原。

（2）T細胞與APC的特異結合　TCR特異性識別相應的pMHC后，LFA-1構象改變，增強與ICAM-1的親和力，從而穩定并延長T細胞與APC間結合的時間。此時，T細胞與APC的結合面形成一種稱為免疫突觸（immunological synapse）的特殊結構（圖1-8）。免疫突觸形成是一種主動的過程，形成初期，TCR-pMHC分散在周圍，然后向中央移動，最終形成以一組中央為TCR-pMHC、外圍為CD80/86-CD28等共刺激分子對、最外圍為LFA-1-ICAM-1等黏附分子對的免疫突觸。免疫突觸不僅進一步增強T細胞與APC的結合，還引發細胞膜相關分子的一系列重要變化，促進T細胞信號轉導分子的相互作用、信號通路的激活及細胞骨架系統和細胞器結構和功能的變化，從而參與T細胞的活化和生物學效應。

2.T細胞的活化、增殖及分化

（1）T細胞的活化信號　多種免疫細胞和免疫分子共同參與機體的免疫應答過程。T淋巴細胞的活化是免疫應答的核心，誘導T細胞活化、增殖及分化為效應T細胞，需要雙信號刺激及細胞因子的作用（圖1-9）。

1）T細胞活化的第一信號：APC將pMHC提呈給T細胞，TCR特異性識別結合在MHC分子槽中的抗原肽，導致CD3與共受體（CD4或CD8）的胞漿段相互作用，激活與胞漿段尾部相連的蛋白酪氨酸激酶，使CD3胞漿區ITAM中的酪氨酸磷酸化，啟動激酶活化的信號轉導分子級聯反應，最終通過激活轉錄因子引起多種膜分子和細胞活化相關分子基因的轉錄，使得T細胞初步活化。這是T細胞活化的第一信號（抗原刺激信號），同時與T細胞接觸的APC也被活化，并上調共刺激分子等活化相關分子的表達。

2）T細胞活化的第二信號：T細胞與APC細胞表面多對共刺激分子（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）相互作用產生T細胞活化所需的第二信號（共刺激信號），導致T細胞完全活化。活化T細胞誘導性表達一系列細胞因子和細胞因子受體，而活化的APC也產生多種細胞因子，這些均為T細胞增殖和分化奠定基礎。如缺乏共刺激信號，第一信號非但不能有效激活特異性T細胞，反而導致T細胞失能（anergy）。根據效應不同，可將共刺激分子分為正性共刺激分子和負性共刺激分子（共抑制分子）。CD28是重要的共刺激分子，其主要作用是促進IL-2基因轉錄和穩定IL-2 mRNA，從而有效促進IL-2合成。與CD28高度同源的CTLA-4（其配體也是CD80和CD86）則是重要的共抑制分子。CTLA-4在T細胞活化后誘導性表達，與CD80和CD86的親和力是CD28的20倍，可競爭抑制CD28的作用并啟動抑制性信號，從而有效調節T細胞的適度免疫應答。共刺激分子和共抑制分子的相互作用，使免疫應答的不同階段有序進行，實現了免疫應答的有效啟動、適度效應和適時終止。

3）細胞因子促進細胞的增殖和分化：T細胞完全活化后，還有賴于多種細胞因子（IL-1、IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、1L-12、IL-15和IFN-γ等）的作用才能進一步增殖和分化。其中IL-1和IL-2對T細胞增殖至關重要；其他細胞因子參與T細胞的分化。如果沒有細胞因子，活化的T細胞不能增殖和分化，反而會導致T細胞活化后凋亡。

（2）T細胞活化的信號轉導途徑　T細胞通過其表面的TCR識別由APC提供的抗原，經多種分子如蛋白激酶、銜接蛋白（LAT）或者受體間的相互作用等，激活T細胞若干信號途徑，在各個途徑中級聯（cascade）反應分別發揮效力，激活并誘導T細胞的增殖和分化，從而參與到免疫反應當中。TCR活化信號轉導的途徑主要有PLC-γ活化途徑和Ras-MAP激酶活化途徑。經過一系列信號轉導分子的級聯反應，最終導致轉錄因子（NFAT、NF-κB和AP-1等）的活化并進入核內調節相關靶基因的轉錄。

在T細胞活化早期（約30分鐘），第一信號誘導轉錄因子和膜相關的共刺激分子和黏附分子基因表達；T細胞活化后4小時，多種細胞因子及其受體基因的轉錄水平明顯升高；12小時左右表達T細胞自分泌生長因子IL-2等。IL-2對T細胞的增殖和分化是必需的。增殖的T細胞進一步分化成為具有不同功能的效應細胞，其中的部分細胞則分化成為記憶T細胞。

（3）抗原特異性T細胞增殖和分化　初始T細胞經雙信號活化后，在局部微環境、細胞因子等因素作用下增殖、分化成為效應細胞并形成不同的功能亞群，然后發揮輔助功能（Th）或隨血液循環到特異性抗原部位發揮效應功能（CTL）。

1）CD4+T細胞的分化：初始CD4+T細胞（Th0）經活化后發生增殖和分化。Th0受不同細胞因子的調控向不同方向分化，介導不同的免疫應答類型。IL-12和IFN-γ等可誘導Th0向Th1分化。Th1主要介導細胞免疫應答。IL-4等可誘導Th0向Th2分化。Th2主要介導體液免疫應答。TGF-β和IL-2可誘導Th0向調節性T細胞（regulatory T cell，Treg）分化。Treg主要通過分泌細胞因子或者細胞接觸等方式發揮負性免疫調節作用，在維持自身免疫耐受中發揮重要作用。TGF-β和IL-6誘導小鼠Th0向Th17分化，而IL-1β、IL-23和IL-6則在誘導人Th0向Th17分化過程中發揮關鍵作用。經樹突狀細胞活化的CD4+T細胞表達ICOS，活化B細胞通過表面ICOSL與之結合誘導其進一步分化為高表達CXCR5的濾泡輔助性T細胞（follicular helper T cell，Tfh），在CX-CL13（CXCR5的配體）的趨化作用下遷入淋巴濾泡（圖1-10）。

2）CD8+T細胞的分化：初始CD8+T細胞的激活和分化主要有兩種方式：第一種方式為Th細胞依賴性的，當靶細胞低表達或不表達共刺激分子，不能有效激活初始CD8+T細胞，需要APC和Th的輔助。胞內產生的病毒抗原和腫瘤抗原，以及脫落的移植供者同種異體MHC抗原以可溶性抗原的形式被APC攝取，可在細胞內分別與MHCⅠ類分子和MHCⅡ類分子結合形成復合物，表達于APC細胞表面。pMHCⅡ結合TCR后，激活Th；而pMHCⅠ結合TCR后，活化CD8+T細胞。CD8+T細胞在pMHCⅠ的特異性活化信號和Th細胞釋放的細胞因子共同作用下，增殖分化為CTL。第二種方式為Th細胞非依賴性的，主要是高表達共刺激分子的病毒感染DC，可不依賴Th細胞的輔助而直接刺激CD8+T細胞產生IL-2，誘導CD8+T細胞增殖并分化為CTL。

3.T細胞的免疫效應　不同效應T細胞亞群具有不同的特點和效應。發揮免疫效應后，大部分效應T細胞發生凋亡被清除，少量效應T細胞則成為長壽命的免疫記憶T細胞。

（1）Th和Treg的效應

1）Th1的效應：Th1的效應主要有兩種：一是通過直接接觸誘導CTL分化；二是通過釋放的細胞因子募集和活化單核-巨噬細胞和淋巴細胞，誘導細胞免疫反應，又稱為單個核細胞浸潤為主的炎癥反應或遲發型炎癥反應。

Th1對巨噬細胞的作用：Th1在宿主抗胞內病原體感染中發揮重要作用。Th1可通過活化巨噬細胞及釋放各種活性因子增強巨噬細胞清除胞內寄生病原體的能力。Th1產生的細胞因子可通過多途徑作用于巨噬細胞：①活化巨噬細胞。Th1通過表達CD40L等膜分子和分泌IFN-γ等細胞因子，向巨噬細胞提供活化信號；而活化的巨噬細胞也可通過上調CD80、CD86和MHCⅡ等免疫分子和分泌IL-12等細胞因子，進一步增強Th1的效應。②誘生并募集巨噬細胞。Th1產生IL-3和GM-CSF，促進骨髓造血干細胞分化為單核細胞；Th1產生TNF-α、LTα和MCP-1等，可分別誘導血管內皮細胞高表達黏附分子，促進單核細胞和淋巴細胞黏附于血管內皮細胞，繼而穿越血管壁趨化到局部組織。

Th1對淋巴細胞的作用：Th1產生IL-2等細胞因子，可促進Th1、Th2、CTL和NK等細胞的活化和增殖，從而放大免疫效應；Th1分泌的IFN-γ可促進B細胞產生具有調理作用的抗體，從而進一步增強巨噬細胞對病原體的吞噬。

Th1對中性粒細胞的作用：Th1產生的淋巴毒素和TNF-α，可活化中性粒細胞，促進其殺傷病原體。

2）Th2的效應：①輔助體液免疫應答。Th2通過直接接觸輔助B細胞活化，還通過產生IL-4、IL-5、IL-10和IL-13等細胞因子，協助和促進B細胞的增殖和分化為漿細胞，產生抗體。②參與超敏反應性炎癥。Th2分泌IL-5等細胞因子可激活肥大細胞、嗜堿性粒細胞和嗜酸性粒細胞，參與超敏反應的發生和抗寄生蟲感染。

3）Th17的效應：Th17通過分泌IL-17、IL-21和IL-22等細胞因子發揮效應：①IL-17可刺激局部組織細胞產生趨化因子和G-CSF等細胞因子，募集中性粒細胞和單核細胞，刺激中性粒細胞增生和活化；IL-17也可刺激局部組織細胞產生防御素等抗菌肽。②IL-22可刺激組織細胞分泌抗菌肽，提高上皮組織的免疫屏障功能和促進免疫屏障修復功能。IL-22還通過刺激上皮細胞分泌趨化因子和其他細胞因子參與組織損傷和炎癥性疾病。③IL-21可通過自分泌方式刺激和放大Th17功能，可刺激CD8+T細胞和NK細胞增殖、分化和發揮效應，并參與B細胞的免疫應答。

因此，Th17的主要功能是通過誘導中性粒細胞為主的炎癥反應，吞噬和殺傷細菌和真菌等病原及維持消化道等上皮免疫屏障的完整性，在固有免疫應答中發揮重要作用。Th17也是參與炎癥和自身免疫病的重要成分。

4）Tfh的效應：Tfh分泌IL-21和表達CD40L等膜分子作用于B細胞，在生發中心發育和漿細胞形成過程中發揮關鍵作用。Tfh通過表達CD40L、分泌IL-21、IL-4或IFN-γ，參與抗體的類別轉換。CD40L可刺激B細胞，參與高親和力B細胞的選擇過程。Tfh還可調節記憶B細胞的功能，促進其長期生存和保持免疫應答的能力。Tfh功能異常時，可增強Tfh和B細胞之間的相互作用，導致在清除外來抗原的同時誘導自身反應性抗體的產生，從而引發抗體介導的自身免疫病。Tfh功能異常導致CD40/CD40L信號缺失，可引起生發中心形成缺陷。

5）Treg的效應：Treg細胞可通過多種機制發揮負性免疫調控作用。①分泌IL-35、IL-10和TGF-β等可溶性負性免疫分子發揮免疫抑制作用。②高表達IL-2的高親和力受體，競爭性掠奪鄰近活化T細胞生存所需的IL-2，導致活化T細胞的增殖抑制和凋亡。③通過顆粒酶A、顆粒酶B以穿孔素依賴方式使CTL和NK等細胞凋亡。④通過表達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，并促進抑制性DC產生。

（2）CTL的免疫效應　CTL可高效、特異性地殺傷感染胞內寄生病原體（病毒和某些胞內寄生菌）的細胞、腫瘤細胞等靶細胞，而不損害正常細胞。CTL的效應過程包括識別與結合靶細胞、胞內細胞器重新定向、顆粒胞吐和靶細胞崩解。CTL也能產生細胞因子調節免疫應答。

1）CTL殺傷靶細胞的過程：①效-靶細胞結合。CD8+T細胞在外周免疫器官內活化、增殖、分化為效應性CTL，在趨化因子作用下離開淋巴組織向感染灶或腫瘤部位集聚。CTL高表達黏附分子（如LFA-1、CD2等），可有效結合表達相應配體（如ICAM-1、LFA-3等）的靶細胞。TCR識別靶細胞提呈的pMHCⅠ后形成免疫突觸，使CTL分泌的效應分子在局部形成很高的濃度，從而選擇性殺傷所接觸的靶細胞，而不影響鄰近的正常細胞。②CTL的極化。極化是指細胞膜分子或胞內成分聚集于細胞一端的現象。CTL識別靶細胞表面pMHCⅠ后，TCR和共受體向效-靶細胞接觸部位聚集，導致CTL內某些細胞器的極化，如細胞骨架系統（肌動蛋白、微管等）、高爾基復合體及胞漿顆粒等向效-靶細胞接觸部位重新排列和分布，從而保證CTL胞漿顆粒中的效應分子釋放后能有效作用于所接觸的靶細胞。③致死性攻擊。CTL胞漿顆粒中的效應分子釋放到效-靶結合面，效應分子對靶細胞進行致死性攻擊。隨后，CTL脫離靶細胞，尋找下一個目標；而靶細胞在多種殺傷機制的作用下凋亡。

2）CTL殺傷靶細胞的機制：CTL主要通過下列兩條途徑殺傷靶細胞。①穿孔素/顆粒酶途徑。穿孔素（perforin）和顆粒酶（granzyme）均貯存于胞漿顆粒中。穿孔素結構類似于補體C9，單體可插入靶細胞膜，在鈣離子存在的情況下，多個穿孔素聚合成內徑約為16nm的孔道，使顆粒酶等細胞毒蛋白迅速進入細胞。顆粒酶是一類絲氨酸蛋白酶，進入靶細胞后通過激活凋亡相關的酶系統而誘導靶細胞凋亡。②死亡受體途徑。效應CTL可表達膜型FasL，產生可溶性FasL（sFasL），或分泌TNF-α等分子。這些效應分子可分別與靶細胞表面的Fas和TNF受體結合，通過激活胞內半胱天冬蛋白酶參與的信號轉導途徑，誘導靶細胞凋亡（圖1-11）。

4.T細胞的轉歸　通常，機體對特定抗原的免疫應答和免疫效應不會持久進行。一旦抗原被清除，免疫系統需恢復平衡。因此，效應細胞也需要被抑制或清除，僅余少數記憶細胞維持免疫記憶，以便再次接觸抗原時能迅速發生應答。

（1）效應T細胞的抑制或清除

1）Treg的免疫抑制作用：Treg通常在免疫應答的晚期被誘導產生，它們通過多種機制負性調控免疫應答。

2）活化誘導的細胞死亡（activation-induced cell death，AICD）：指免疫細胞活化并發揮免疫效應后誘導的一種自發的細胞凋亡。活化T細胞表達Fas增加，多種細胞表達的FasL與之結合，啟動活化T細胞的凋亡信號，誘導細胞凋亡。凋亡的T細胞被巨噬細胞清除。AICD對于機體清除可能由抗原交叉反應而產生的自身反應性T細胞克隆，從而防止自身免疫病，對維持自身免疫耐受至關重要。

（2）記憶T細胞的形成和作用　免疫記憶是適應性免疫應答的重要特征之一，表現為免疫系統對曾接觸的抗原能啟動更為迅速和有效的免疫應答。記憶T細胞（memory T cell，Tm）是對特異性抗原有記憶能力的長壽T細胞。一般認為Tm由初始T細胞或由效應T細胞分化而來，但分化機制未知。

1）Tm的表型：人Tm為CD45RA-CD45RO+，初始T細胞則是CD45RA+CD45RO-。

2）Tm的作用特點：與初始T細胞相比，Tm更易被激活，相對較低濃度的抗原即可激活Tm；Tm的活化對共刺激信號（如CD28/B7）依賴性較低；Tm分泌更多細胞因子，且對細胞因子作用的敏感性更高。

（三）B細胞介導的適應性免疫應答

1.B細胞對胸腺依賴抗原的免疫應答

（1）B細胞對TD抗原的識別　BCR是B細胞特異性識別抗原的受體。BCR識別抗原對B細胞的激活有兩個相互關聯的作用：①BCR特異性結合抗原，產生B細胞活化的第一信號。②B細胞內化BCR所結合的抗原，并對抗原進行加工，形成抗原肽-MHCⅡ類分子復合物（peptide-MHCⅡcomplex），提呈給抗原特異性Th識別，Th活化后通過表達的CD40L與B細胞表面CD40結合，又提供B細胞活化的第二信號。

BCR對抗原的識別與TCR識別抗原不同：①BCR不僅能識別蛋白質抗原，還能識別多肽、核酸、多糖類、脂類和小分子化合物類抗原。②BCR既能特異性識別完整抗原的天然構象，也能識別抗原降解所暴露表位的空間構象。③BCR對抗原的識別不需APC的加工和提呈，亦無MHC限制性。

（2）B細胞活化需要的信號　與T細胞相似，B細胞活化也需要雙信號：特異性抗原提供第一信號啟動B細胞活化，而共刺激分子提供的第二信號使B細胞完全活化。B細胞活化后的信號轉導途徑也與T細胞相似。

1）B細胞活化的第一信號：B細胞活化的第一信號又稱抗原刺激信號，由BCRCD79a/CD79b（BCR-Igα/β）和CD19/CD21/CD81共同傳遞：①BCR-CD79a/CD79b信號。BCR與抗原特異性結合后即啟動B細胞活化的第一信號。但由于BCR重鏈胞漿區短，自身不能傳遞信號，故需經BCR復合物中的CD79a/CD79b將信號轉入B細胞內。與CD3類似，CD79a/CD79b胞漿區亦存在ITAM基序。當BCR被多價抗原交聯后，BLK等SRC家族酪氨酸激酶被激活并使CD79a/CD79b胞漿區的ITAM基序磷酸化。隨后SYK等酪氨酸激酶被募集、活化，啟動信號轉導的級聯反應。活化信號經過PKC、MAPK及鈣調蛋白等信號轉導通路繼續轉導并最終激活NF-κB和NFAT等轉錄因子，啟動與B細胞活化、增殖、分化相關基因的表達。②BCR共受體的增強作用。已知C3b可以與抗原結合，發揮調理作用。通過調理作用被補體C3b標記過的抗原，可以理解為抗原被天然免疫系統打上“危險”標簽，將會被BCR更有效識別。成熟B細胞表面的CD19/CD21/CD81以非共價鍵組成BCR共受體復合物。CD21自身不傳遞信號，但能識別與BCR-抗原結合的C3d，并通過交聯CD19向胞內傳遞信號。CD19的胞漿區有多個保守的酪氨酸殘基，能募集LYN、FYN等多個含有SH2結構域的信號分子。CD81為4次跨膜分子，其主要作用可能是連結CD19和CD21，穩定CD19/CD21/CD81復合物。補體受體作為BCR共受體，其轉導的信號加強了由BCR復合物轉導的信號，明顯降低了抗原激活B細胞的閾值，從而顯著提高B細胞對抗原刺激的敏感性。

2）B細胞活化的第二信號：B細胞活化的第二信號又稱共刺激信號，由Th細胞與B細胞表面多對共刺激分子相互作用產生，其中最重要的是CD40/CD40L。CD40構成性表達在B細胞、單核細胞和DC表面；CD40L則表達在活化的Th細胞表面。CD40L與CD40相互作用，向B細胞傳遞活化的第二信號。與T細胞類似，如果只有第一信號沒有第二信號，B細胞不僅不能活化，反而會進入失能的耐受狀態。

3）細胞因子的作用：活化B細胞表達多種細胞因子受體，在活化T細胞分泌的細胞因子如IL-4、IL-5和IL-21的作用下大量增殖。細胞因子誘導的B細胞增殖是B細胞形成生發中心和繼續分化的基礎。

4）T、B細胞的相互作用：B細胞對TD抗原的應答需要T細胞輔助，這種輔助主要表現在兩個方面：①T細胞表面的共刺激分子可提供B細胞活化必需的第二信號；②T細胞分泌的細胞因子促進B細胞的活化、增殖和分化。

T、B細胞間的作用又是雙向的：一方面，B細胞可作為APC加工、提呈pMHCⅡ活化T細胞，誘導T細胞表達多種膜分子和細胞因子；另一方面活化的T細胞表達CD40L，為B細胞提供活化的第二信號，CD40/CD40L結合可誘導靜止期B細胞進入細胞增殖周期；活化T細胞分泌的細胞因子誘導B細胞進一步增殖和分化。T和B細胞經TCR和pMHCⅡ特異性結合后，多個黏附分子對（如LFA3/CD3、ICAM-1/LFA-1、MHCⅡ類分子/CD4等）形成免疫突觸（immume synapse），促使T、B細胞結合更牢固，并使Th細胞分泌的細胞因子局限在突觸部位，高效協助B細胞進一步增殖、類別轉換、親和力成熟、產生抗體和分化為漿細胞或記憶B細胞。BCR識別并結合抗原，抗原-抗體復合物內化，抗原被加工成抗原肽后與MHCⅡ類分子形成復合物，提呈給T細胞的TCR，產生T細胞活化的第一信號。B細胞識別抗原后表達CD80/CD86分子，與T細胞表面的CD28結合提供T細胞活化的第二信號。活化的T細胞表達CD40L，與B細胞表面組成性表達的CD40結合，產生B細胞活化的第二信號。活化的Th細胞分泌IL-2、IL-4、IL-21、IL-6等多種細胞因子，誘導活化B細胞的分化和Ig的產生（圖1-12）。

（3）B細胞的增殖和終末分化　經雙信號刺激完全活化的B細胞具備增殖和繼續分化的能力。活化的B細胞在外周淋巴器官的T、B細胞區交界處形成初級聚合灶（primary focus），B細胞可直接在初級聚合灶中分化為漿母細胞分泌抗體，也可遷移至淋巴濾泡形成生發中心，并經歷體細胞高頻突變、Ig親和力成熟和類別轉換分化為漿細胞或記憶B細胞，發揮體液免疫功能。

1）B細胞的濾泡外活化：血液循環中的B細胞穿過高內皮微靜脈（HEV）進入外周淋巴器官的濾泡的過程中，濾泡樹突狀細胞（follicular DC，FDC）或巨噬細胞將抗原提呈給B細胞識別。FDC高表達Fc受體和補體受體，結合抗原-抗體或抗原-抗體-補體復合物后可形成串珠狀小體（iccosome）供B細胞識別或內吞。FDC在激發體液免疫應答及產生和維持記憶性B細胞中起到十分關鍵的作用。另一種與B細胞分化密切相關的細胞是Tfh，在B細胞分化為漿細胞、產生抗體和Ig類別轉換中發揮重要作用。

微生物或病毒抗原通過淋巴液流入淋巴結，或通過血流進入脾臟。其中大部分經過補體的調理作用（opsonized），結合C3b（C3d或C3dg），被FDC或巨噬細胞表面的補體受體CR1和CR2所識別、捕獲，滯留在淋巴濾泡內。識別了FDC或巨噬細胞提呈的抗原的B細胞獲得活化所需的第一信號，開始上調CCR7的表達。隨后，B細胞依賴CCR7遷移到T細胞區，在T、B細胞交界處，與活化的Th細胞相遇，接受第二信號進而完全活化。

2）初級聚合灶的形成：在B細胞和T細胞初次接觸活化2～3天后，B細胞下調CCR7的表達，離開T、B細胞交界區，向濾泡間區、邊緣竇（淋巴結）或T細胞區與紅髓交界處（脾臟）遷移。在這些區域內，B細胞經過進一步增殖和分化，形成初級聚合灶。初級聚合灶一般在感染初次免疫應答5天后形成。B細胞在初級聚合灶中將會存活數天，介導第一階段的體液免疫應答。部分B細胞在初級聚合灶中分化成為漿母細胞（plasmablasts），然后經歷了Ig類別轉換并分泌抗體。漿母細胞壽命較短，通常只有數天，并且不具備長距離遷移到骨髓的能力。漿母細胞分泌的抗體可以與FDC固定的抗原形成免疫復合物，促進FDC分泌細胞因子募集活化的B細胞向淋巴濾泡遷移，進而形成生發中心。此外，漿母細胞還通過T、B細胞相互作用，促進T細胞向Th細胞分化和向濾泡遷移。

3）生發中心（germinal center）的形成：生發中心又稱為次級淋巴濾泡，是B細胞對TD抗原應答的重要場所，由活化B細胞快速分裂增殖所形成。生發中心在抗原刺激后1周左右形成，其中的B細胞被稱為中心母細胞（centroblast），其特點為分裂能力極強，不表達mIg。中心母細胞分裂增殖產生的子代細胞稱為中心細胞（centrocyte），其分裂速度減慢或停止且體積較小，表達mIg。隨著中心細胞擴增，生發中心可分為兩個區域：一個是暗區（dark zone），分裂增殖的中心母細胞在此緊密集聚，在光鏡下透光度低；另一個為明區（light zone），細胞較為松散，在光鏡下透光度高，為B細胞與FDC、Tfh細胞相互作用的區域。在明區，中心細胞在FDC和Tfh協同作用下繼續分化，經過陽性選擇完成親和力成熟過程，只有表達高親和力mIg的B細胞才能繼續分化發育，其余大多數中心細胞則發生凋亡。在這里，B細胞最終分化成漿細胞產生抗體，或分化成記憶性B細胞。

4）體細胞高頻突變、Ig親和力成熟和陽性選擇：中心母細胞的輕鏈和重鏈V基因可發生體細胞高頻突變（somatic hypermutation）。體細胞高頻突變與Ig基因重排一起導致BCR多樣性及體液免疫應答中抗體的多樣性。體細胞高頻突變需要抗原誘導和Tfh細胞的輔助。體細胞高頻突變后，B細胞進入明區，其命運有兩種：大多數突變B細胞克隆中BCR親和力降低甚至不表達BCR，不能結合FDC表面的抗原進而無法將抗原提呈給Tfh獲取第二信號而發生凋亡；少部分突變B細胞克隆的BCR親和力提高，表達抗凋亡蛋白而繼續存活。這就是B細胞成熟過程中的陽性選擇，也是抗體親和力成熟的機制之一。T、B細胞經HEV進入外周淋巴器官的T細胞區和B細胞區，在Th輔助下活化的部分B細胞進入B細胞區，分裂增殖形成生發中心。生發中心母細胞緊密聚集形成生發中心暗區，生發中心細胞與眾多FDC接觸形成生發中心明區。

5）Ig的類別轉換：B細胞在Ig重鏈區基因重排后其子代細胞中的重鏈V區基因保持不變，但C區基因則會發生不同的重排。IgM是免疫應答中首先分泌的抗體，但隨著B細胞受抗原刺激、T細胞輔助而活化及增殖，其重鏈V區基因從連接Cμ轉換為連接Cγ、Cα或Cε，因而分泌的抗體類別轉換為IgG、IgA或IgE，抗體重鏈的V區保持不變。這種可變區相同而Ig類別發生變化的過程稱為Ig的類別轉換（class switching）或同種型轉換（isotype switching）。類別轉換的遺傳學基礎是每個重鏈C區基因的5'端內含子中含有一段稱之為轉換區（switching region，S區）的序列，不同的轉換區之間可發生重排。Ig的類別轉換是機體產生不同類別抗體并發揮不同功能的基礎，在抗原誘導下發生，Th細胞分泌的細胞因子可直接調節Ig轉換的類別。

6）漿細胞的形成：漿細胞又稱抗體形成細胞（antibody forming cell，AFC），其特點是能分泌大量特異性抗體。漿細胞是B細胞分化的終末細胞，其胞質中富含粗面內質網，有利于抗體合成和分泌。此外，漿細胞不再表達BCR和MHCⅡ類分子，故不能識別抗原，也失去了與Th相互作用的能力。生發中心產生的漿細胞大部分遷入骨髓，并在較長時間內持續產生抗體。

7）記憶B細胞的產生：生發中心中存活下來的B細胞，除分化成漿細胞外還有部分分化為記憶B細胞（memory B cell，Bm），而大部分Bm離開生發中心進入血液參與再循環。Bm不產生Ig，但再次與同一抗原相遇時可迅速活化，產生大量抗原特異性Ig。有關Bm的特異性表面標志尚不清楚，但Bm表達CD27，且CD44的水平高于初始B細胞。

2.B細胞對胸腺非依賴抗原的免疫應答　非T細胞依賴性抗原（TI-Ag），如細菌多糖、多聚蛋白質及脂多糖等，能直接激活初始B細胞而無需Th的輔助。根據激活B細胞方式的不同，TI抗原又可分為TI-1抗原和TI-2抗原兩類。

（1）B細胞對TI-1抗原的應答　TI-1抗原除能與BCR結合，還能通過其絲裂原成分與B細胞上的絲裂原受體結合，引起B細胞的增殖和分化，因此TI-1抗原又常被稱為B細胞絲裂原，如LPS。成熟和不成熟的B細胞均可被TI-1抗原激活，誘導產生低親和力的IgM。

高濃度TI-1抗原經絲裂原受體與B細胞結合能誘導多克隆B細胞增殖和分化，低濃度TI-1抗原則能激活抗原特異性B細胞。由于無需Th細胞預先致敏與克隆性擴增，故機體對TI-1抗原刺激所產生的應答發生較早，這在抗某些胞外病原體感染中發揮重要作用。但TI-1抗原單獨作用不足以誘導Ig類別轉換、抗體親和力成熟及記憶B細胞形成。

（2）B細胞對TI-2抗原的應答　TI-2抗原多為細菌胞壁與莢膜多糖，具有多個重復的表位。TI-2抗原僅能激活成熟的B細胞。對TI-2抗原發生應答的主要是B1細胞。TI-2抗原通過其多個重復的抗原表位引起B1細胞的mIg廣泛交聯，進而激活B1細胞。但mIg過度交聯又會使成熟B1細胞產生耐受。因此，抗原表位密度在TI-2抗原激活B細胞中似乎起決定作用：密度太低，mIg交聯的程度不足以激活B1細胞；密度太高，則導致B1細胞無能。

B細胞對TI-2抗原的應答具有重要的生理意義。大多數胞外菌有胞壁多糖，能抵抗吞噬細胞的吞噬消化。B細胞針對此類TI-2抗原所產生的抗體，可發揮調理作用，促進吞噬細胞對病原體的吞噬，并且有利于巨噬細胞將抗原提呈給T細胞。

3.體液免疫的初次應答和再次應答　抗原進入機體后誘導B細胞活化并產生特異性抗體，發揮重要的體液免疫作用。抗原初次刺激機體所引發的應答稱為初次應答（primary response）；初次應答中所形成的記憶細胞再次接觸相同抗原刺激后產生迅速、高效、持久的應答，即再次應答（secondary response）。

（1）初次應答　在初次應答中，B細胞產生的抗體數量少、親和力低，其產生過程可依次分為以下四個階段：①潛伏期（lag phase）。指由機體接受抗原刺激到血清特異抗體可被檢出之間的階段。此期可持續數小時至數周，時間長短取決于抗原的性質、抗原進入機體的途徑、所用佐劑類型及宿主的狀態等。②對數期（log phase）。此期血清抗體量呈指數增長，抗原劑量及抗原性質是決定抗體量增長速度的重要因素。③平臺期（plateau phase）。此期血清中抗體濃度基本維持在一個相當穩定的較高水平。到達平臺期所需的時間和平臺的高度及其維持時間，依抗原不同而異，有的平臺期只有數天，有的可長至數周。④下降期（decline phase）。由于抗體被降解或與抗原結合而被清除，血清中抗體濃度慢慢下降，此期可持續幾天或幾周。

（2）再次應答　同一抗原再次侵入機體，由于初次應答后免疫記憶細胞的存在，機體可迅速產生高效、特異的再次應答。與初次應答比較，再次應答時抗體的產生過程有如下特征：①潛伏期短，大約為初次應答潛伏期的一半。②血清抗體濃度增加快，快速到達平臺期，抗體滴度高（有時可比初次應答高10倍以上）。③抗體維持時間長。④誘發再次應答所需抗原劑量小。⑤再次應答主要產生高親和力的抗體IgG，而初次應答中主要產生低親和力的IgM。

再次應答的強弱主要取決于兩次抗原刺激的間隔長短：間隔短則應答弱，因為初次應答后存留的抗體可與再次刺激的抗原結合，形成抗原-抗體復合物而被迅速清除；間隔太長則反應也弱，因為記憶細胞只有一定的壽命，再次應答的效應可持續存在數個月或數年，故在很多情況下機體一旦被病原體感染后，可在相當長時間內具有防御該病原體的免疫力。

（郝慧琴）