B細胞免疫突觸在抗原捕獲、加工和遞呈過程中的作用①

?

B細胞免疫突觸在抗原捕獲、加工和遞呈過程中的作用①

王倩楊桂連王春鳳

(吉林農業大學動物科學技術學院吉林省動物微生態制劑工程研究中心，長春130118)

①本文受國家“863”計劃項目(2013AA102806，2011AA10A215)、國家自然科學基金項目(31272552，31272541，81170358)、教育部新世紀優秀人才支持計劃項目(NCET-10-0175)、吉林省科技發展計劃項目(20111816)和吉林省世行貸款農產品質量安全項目(2011-Y07)資助。

B細胞具有捕獲外部抗原的能力，B細胞將其捕獲的外部抗原在抗原加工區室中降解成肽段，然后抗原肽與進入區室的MHCⅡ類分子結合，表達于B細胞表面并提呈給CD4+T細胞，這是適應性免疫反應過程的一個關鍵性步驟。B細胞與T細胞之間的這種聯系被稱為T、B細胞的合作［1］，這個過程B細胞形成生發中心，并且分化為能夠產生親和力更高的的漿細胞，同時發展成為記憶性B細胞亞群。B細胞通過MHCⅡ類分子對抗原進行遞呈的過程是十分復雜的，主要涉及以下幾個階段:第一，B細胞可通過B細胞抗原受體(BCR)識別并捕獲外部抗原;第二，捕獲后的抗原在B細胞的抗原加工室中被降解為肽段，然后被降解的肽段與MHCⅡ類分子結合;第三，MHCⅡ類分子與肽段的復合物將表達于B細胞表面并提呈給CD4+T細胞，見圖1。

如上所述，被B細胞識別的抗原經過特殊的抗原遞呈細胞處理后將其表達于細胞表面，形成一個免疫突觸［2］。這個動態平臺坐標信號與抗原的攝取和加工處理對于B細胞的完全活化過程是至關重要的。在本文中，我們將介紹B細胞突觸在抗原捕獲、加工處理與抗原遞呈的過程中所發揮的關鍵性作用。特別強調的是免疫突觸的形成保證了B細胞對侵入抗原反應的同時完成它們的免疫效應功能［3］。

1　B細胞突觸在捕獲抗原過程中所發揮的重要作用

1.1 B細胞與抗原的相遇過程在哺乳動物中，B細胞產生于哺乳動物的骨髓，隨后經歷一系列的發育再轉移至脾臟，它們在脾臟開始分化為成熟的B細胞和不成熟的B細胞［4］。然后成熟的B細胞通過血液再循環遷移至脾臟和淋巴結等次級淋巴器官，次級淋巴器官能夠為B細胞捕獲抗原和B細胞的完全活化過程提供其所需的結構和化學微環境［5］，見圖2。

圖1　 B細胞通過MHCⅡ類分子對抗原進行遞呈的過程Fig．1 B cells through MHCⅡmolecules on antigen presenting presess

圖2　 B細胞的來源及分化Fig．2 Sources of B cells

當B細胞遇到可溶性抗原或顆粒性抗原時，它們通常吸附于鄰近的細胞表面，如巨噬細胞、濾泡樹突狀細胞或者樹突狀細胞［6，7］。小的可溶性抗原可以通過輸入淋巴管進入淋巴結，并且可能直接獲得進入B細胞濾泡的機會從而對細胞的抗原遞呈起到調節作用［8，9］。

盡管可溶性抗原具有迅速進入濾泡B細胞的能力，在體內研究結果表明病毒團聚體，免疫復合物或抗原包被的微球體等大分子抗原只能有限地進入濾泡，到達B細胞區并觸動B細胞的活化［10］。此外，B細胞濾泡包含濾泡樹突狀細胞，而濾泡樹突狀細胞也具有向B細胞遞呈抗原的能力。與B細胞相互作用后的抗原將表達于鄰近細胞的次級淋巴器官表面，從而觸發免疫突觸的形成，免疫突觸的形成能夠促進膜抗原的高效捕獲和遞呈。

1.2 B細胞免疫突觸的形成B細胞在BCR與抗原銜接時能夠形成免疫突觸，并且這些抗原必須是結合在專職性抗原遞呈細胞的表面。B細胞所形成的這種動態結構反映了免疫突觸的經典特征，它是由BCR形成一個被一群黏附分子所包圍的中樞簇，其中包括淋巴細胞功能相關抗原1［11］。整合素能夠提高B細胞與抗原遞呈細胞的黏附力，并且當抗原親和力較低時，與整合素結合能夠降低B細胞活化的閾值［12］。BCR是由血漿膜免疫球蛋白與傳遞抗原信號的Igα和Igβ形成的二聚體，內含免疫受體酪氨酸活化基序(ITAMs)的酪氨酸殘基在與抗原結合后，會被SRC家族磷酸激酶迅速磷酸化［13，14］。這會導致酪氨酸激酶的活化與募集，隨后是鈣信號誘導，鈣信號誘導與B細胞功能相關基因的轉錄過程是相關聯的［15］。B細胞活化的早期，能在抗原接觸位點處快速誘導一個肌動蛋白依賴型膜擴散反應，這能促使與BCR相遇的抗原數量增加，同時也是形成信號微團簇的必要過程之一［16］。在此之后，抗原都被聚集到B細胞活化輔助受體中［17］，這些B細胞活化輔助受體包括CD19、CD21、CD81、CD225［18］，以及胞漿信號組件如LYN、SYK和VAV1［19］，它們都被募集到一起以形成小信號體。緊隨其后的就是一個收縮階段，也就是說抗原與B細胞抗原受體的復合物匯集成一個生發中心［20］。這種收縮是在ERM蛋白(ezrin/radixin/moesin，埃茲蛋白/根蛋白/膜突蛋白)和微管運動蛋白的共同介導下完成的，ERM蛋白是連接細胞皮質層肌動蛋白細胞骨架與質膜上整合膜蛋白的橋梁分子，整個過程下ERM蛋白和微管運動蛋白的介導下肌動蛋白重新分布，細胞骨架再建［21］，調節緊密連接功能和聚集，導致空泡樣結構的形成。這能夠直接作用于突觸位點所聚集的大量抗原，因此，這對高效攝取抗原的過程來講是十分重要的。這些結果表明在突觸形成的過程中各信號之間是緊密協調工作的，并且這對B細胞活化過程來講也是十分重要的。

1.3 B細胞突觸中肌動蛋白細胞骨架的作用B細胞通過其內部的肌動蛋白細胞骨架的動態改變來誘導細胞擴散，從而促進突觸的形成以及膜結合抗原的聚集和提取。一些位于下游的B細胞抗原受體效應蛋白能夠調節肌動蛋白的重新分布和細胞骨架的再建。其中包括鳥苷三磷酸激酶RAC1和RAC2，它們能夠促進激動蛋白的聚合，并且對細胞擴散反應也起著十分重要的作用［22］。特別是RAC2，它能夠與RAP1鳥苷三磷酸激酶共同發揮作用，并且RAC2在突觸形成過程中淋巴細胞功能相關抗原-1所調節的膜擴散反應來說是十分重要的。但是，RAP1鳥苷三磷酸激酶也能在淋巴細胞功能相關抗原-1缺席的情況下促進B細胞的擴散反應［22］，它能夠通過切斷肌動蛋白纖絲的活動使肌動蛋白細胞骨架迅速的發生重排反應從而促進B細胞的擴散反應［23］。事實上，起初我們認為B細胞抗原受體能夠快速地誘導肌動蛋白細胞骨架發生解聚反應，隨后通過極化作用重新聚合［23］。

總之，通過肌動蛋白骨架的重排反應對受體擴散動力學進行控制對B細胞來說是十分重要的［24，25］，它能夠協調B細胞抗原受體信號，并在突觸形成過程中促進抗原的攝取。

1.4在B細胞突觸形成過程中微管依賴性分子運輸的重要作用只有B細胞抗原受體的流動性在分子馬達定向運動的作用下增強時，才會形成突觸［26，27］。最近的研究結果表明微管網對B細胞突觸的形成起著突出的重要作用。研究結果表明動力蛋白是一種向微管負端運輸的馬達蛋白，它與細胞內的物質運輸密切相關，并且動力蛋白是突觸聚集抗原受體微團簇的必要條件。此外，我們最初在自然殺傷細胞和細胞毒性T細胞所建立的免疫突觸也得到了相似的結果［28］，我們發現B細胞能夠快速調動它們的微管組織中心至抗原位點與其相遇［29］。在B細胞中，位于免疫突觸的微管組織中心重新定位，同時因為MHCⅡ類分子內含有溶酶體，溶酶體能夠根據遞呈攝入抗原所需的MHCⅡ類分子量來控制MHCⅡ類分子的局部濃度［29］。此外，在突觸處含有溶酶體的MHCⅡ類分子的分泌是十分必要的，因為它能夠促進結合抗原的攝取和遞呈［30］。

有相關研究應用激光消融技術對微管組織中心進行處理，并分析對比了處理前后的溶酶體分布情況，從而對微管組織中心的極化和溶酶體向B細胞突觸運輸的狀況進行了判定。結果表明，經處理后溶酶體仍然保持分散的分布狀態，并且當微管組織中心被中斷時溶酶體沒有在免疫突觸聚集成簇［31］。這個結果表明，微管網會指揮溶酶體向突觸處運輸，而運輸形式由B細胞抗原受體所結合的固定抗原決定。

2　B細胞免疫突觸在的抗原加工所發揮的重要作用

2.1 B細胞免疫突觸所分泌的溶酶體的重要作用

免疫突觸是內吞和胞吐過程發生的一個動態平臺。事實上，輔助性T細胞和細胞毒性T細胞都能夠分泌一些效應分子，如細胞因子和溶酶顆粒，這些效應分子在經過免疫突觸時，能夠有選擇的進行激

活或摧毀相互作用的靶細胞［32，33］。研究發現T細胞內發生的胞吐作用往往發生在肌動蛋白聚合水平較低的子域［34］，這些子域能夠促進分子的局部分泌過程［35］。皮質肌動蛋白能夠起到聚合屏障的作用，從而阻礙上皮細胞細胞膜胞吐進程［36］。已有研究利用全內反射熒光顯微鏡(TIRFM)來觀察B細胞內溶酶體在突觸表面的募集過程。招募到的溶酶體逐漸趨于穩固，這表明細胞膜上的囊泡對接過程已經完成。此外，我們可以測量細胞外突觸間隙的局部酸化情況并且可以通過全內反射熒光顯微鏡(TIRFM)來監視細胞外的胞吐情況，這些研究結果表明突觸能夠分泌溶酶體。

2.2 B細胞免疫突觸所分泌的蛋白酶的重要作用

溶酶體被運輸到抗原相遇位置，并在該抗原相遇位點進行胞吐過程。這也表明，游離細胞膜栓系抗原與抗原遞呈細胞作用時免疫突觸局部釋放胞外蛋白酶的活性是必需的。有趣的是，巨噬細胞也涉及類似的細胞機制，巨噬細胞的溶酶體分泌是在一個封閉的酸性胞外區，這和酸性胞外區的作用主要是能夠利用酯酶和蛋白酶促進聚合脂蛋白的消化［37］。但是B細胞突觸在與膜栓系抗原結合時是否會在B細胞突觸形成一個緊密封閉的區域還是未知的。此外，目前尚未進行一些關于B細胞生物學方面的調查，也就是可能免疫突觸所分泌的溶酶體酶能夠提高膜結合抗原的能力。另外，B細胞能夠在細胞間進行信息交流的過程中攝取膜結合抗原［38，39］。很有可能的是，這種機制也需要依靠于細胞支架的重排反應產生的力，從而促進攝取抗原以及水解酶和脂肪酶的分泌。

分泌溶酶體的區域和分泌蛋白酶的區域位置是不同的，B細胞突觸所分泌的蛋白酶的種類和數量能夠決定T細胞所遞呈的抗原肽片段的太小。此外，細胞外所產生的抗原肽片段可能也能夠直接裝載到MHC-II類分子的細胞表面。由于B細胞內的溶酶體蛋白酶含量要遠遠低于巨噬細胞內的溶酶體蛋白酶含量［40］，這樣就能通過限制肽決定因素的完全破壞來促進MHC-II類分子表面的抗原肽片段的遞呈［41］。

3　B細胞免疫突觸在抗原遞呈過程中所發揮的重要作用

B細胞活化的一個關鍵步驟就是將已經處理過的抗原遞呈給CD4+T細胞，該過程保證了B細胞能夠完全活化。在遇到抗原后，B細胞必須遷移至T細胞的邊緣，在T細胞邊緣時B細胞能夠與同源輔助性T細胞發生接觸［42］。重要的是，B細胞和T細胞之間的相互作用形成了免疫突觸，在免疫突觸處各細胞間能夠進行信號交換。研究表明免疫突觸局部分泌能夠促進細胞產生極化表型和微管組織中心的重新定位。

4　結語

為了更好地了解B細胞突觸的重要作用，我們對最近研究結果進行分析整理，從而對B細胞突觸的重要性提供了一些新見解。綜上所述我們可以了解B細胞突觸在B細胞搜索查找抗原過程以及抗原的攝取、加工和遞呈過程所發揮的重要作用。目前關于微管組織中心重新定位的分子機制還沒有完全弄清楚，但是微管組織中心重新定位依賴于T細胞突觸相關動力蛋白所產生的作用力已經被闡明。動力蛋白能否對B細胞突觸處的微管組織中心的極化過程起到促進作用，以及微管組織中心的極化是否伴隨著核運動，這些問題將會是一些比較有意思的研究課題。

參考文獻:

［1］Mitchison NA.T cell-B cell cooperation［J］．Nat Rev Immunol，2004，4(4) : 308-312.

［2］Batista，Facundo D，Dagmar Iber，et al．B cells acquire antigen from target cells after synapse formation［J］．Nature，2001，411(6836) : 489-494.

［3］Dustin ML.What counts in the immunological synapse?［J］．Mol Cell，2014，54(2) : 255-262.

［4］Bertrand FE，Eckfeldt CE，Fink JR，et al．Microenvironmental influences on human B cell development［J］．Immunol Rev，2000，175 (1) : 175-186.

［5］von Andrian UH，Mempel TR.Homing and cellular traffic in lymph nodes［J］．Nat Rev Immunol，2003，3(11) : 867-878.

［6］Carrasco，Yolanda R，Batista FD.B cells acquire particulate antigen in a macrophage-rich area at the boundary between the follicle and the subcapsular sinus of the lymph node［J］．Immunity，2007，27(1) : 160-171.

［7］Tobias Junt，Moseman A，Iannacone M，et al．Subcapsular sinus macrophages in lymph nodes clear lymph-borne viruses and present them to antiviral B cells［J］．Nature，2007，450(7166) : 110-114.

［8］Pape KA，Catron DM，Itano AA，et al．The humoral immune response is initiated in lymph nodes by B cells that acquire soluble antigen directly in the follicles［J］．Immunity，2007，26 (4) : 491-502.

［9］Clark SL.The reticulum of lymph nodes in mice studied with the electron microscope［J］．Am J Anat，1962，110(3) : 217-257.

［10］Batista，Facundo D，Harwood NE.The who，how and where of antigen presentation to B cells［J］．Nature Rev Immunol，2009，9 (1) : 15-27.

［11］Yuseff MI，Lankar D，Lennon-Dumenil AM.Dynamics of membrane trafficking downstream of B and T cell receptor engagement: impact on immune synapses［J］．Trraffic，2009，10(6) : 629-636.

［12］Carrasco YR，Fleire SJ，Thomas Cameron，et al．LFA 1/ICAM 1 interaction lowers the threshold of B cell activation by facilitating B cell adhesion and synapse formation［J］．Immunity，2004，20 (5) : 589-599.

［13］Cambier JC，Pleiman CM，Clark MR.Signal transduction by the B cell antigen receptor and its coreceptors［J］．Annu Rev Immunol，1994，12(1) : 457-486.

［14］Michael R，Wienands J.Initiation and processing of signals from the B cell antigen receptor［J］．Annu Rev Immunol，1997，15 (1) : 453-479.

［15］Yoshihiro Baba，Tomohiro Kurosaki.Impact of Ca2+signaling on B cell function［J］．Trends Immunol，2011，32(12) : 589-594.

［16］Harwood NE，Facundo DB.Early events in B cell activation［J］．Annu Rev Immunol，2010，28: 185-210.

［17］David Depoil，Sebastian Fleire，Teranor BL，et al．CD19 is essential for B cell activation by promoting B cell receptor-antigen microcluster formation in response to membrane-bound ligand ［J］．Nat Immunol，2007，9(1) : 63-72.

［18］Depoil D.Early events of B cell activation by antigen［J］．Sci Signal，2009，2(63) : pt1.

［19］Pavel Tolar，Hea Won Sohn，Pierce SK.Viewing the antigen-induced initiation of B cell activation in living cells［J］．Immunol Rev，2008，221(1) : 64-76.

［20］Ramsbottom KM，Hawkins E，Shimoni R.Cutting edge: DNAX accessory molecule 1-deficient CD8+T cells display immunol-ogical synapse defects that impair antitumor immunity［J］．J Immunol，2014，192(2) : 553-557.

［21］Tim Schnyder，Angelo Castello，Christoph Feest，et al．B cell receptor-mediated antigen gathering requires ubiquitin ligase Cbl and adaptors Grb2 and Dok 3 to recruit dynein to the signaling microcluster［J］．Immunity，2011，34(6) : 905-918.

［22］John AH III，Janis KB.Controversy and consensus regarding myosin II function at the immunological synapse［J］．Curr Opin Immunol，2013，25(3) : 300-306.

［23］Kevin BL，Lin S，Freeman A，et al．The rap GTPases regulate B cell morphology，immune-synapse formation，and signaling by particulate B cell receptor ligands［J］．Immunity，2008，28 (1) : 75-87.

［24］Freeman SA，Victor Lei，May Dang-Lawson，et al．Cofilin-mediated F actin severing is regulated by the Rap GTPase and controls the cytoskeletal dynamics that drive lymphocyte spreading and BCR microcluster formation［J］．J Immunol，2011，187 (11 ) : 5887-5900.

［25］Bebhinn Treanor，David Depoil，Patricia Barral，et al．The membrane skeleton controls diffusion dynamics and signaling through the B cell receptor［J］．Immunity，2010，32 (2) : 187-199.

［26］Meyer-Bahlburg A，Becker-Herman S，Humblet-Baron S，et al．Wiskott-Aldrich syndrome protein deficiency in B cells results in impaired peripheral homeostasis［J］．Blood，2008，112 (10) : 4158-4169.

［27］Tsourkas PK，Baumgarth N，Simon SI，et al．Mechanisms of B cell synapse formation predicted by Monte Carlo stimulation［J］．Biophys J，2007，92(12) : 4196-4208.

［28］Tsourkas PK，Longo ML，Raychaudhuri S.Monte Carlo study of single molecule diffusion can elucidate the mechanism of B cell synapse formation［J］．Biophys J，2008，95(3) : 1118-1125.

［29］Stinchcombe JC，Salio M，Cerundolo V，et al．Centriole polarisation to the immunological synapse directs secretion from cytolytic cells of both the innate and adaptive immune systems ［J］．BMC Biol，2011，9(1) : 45.

［30］MARIA-Isabel Yuseff，Anne Reversat，Danielle Lankar，et al．Polarized secretion of lysosomes at the B cell synapse couples antigen extraction to processing and presentation［J］．Immunity，2011，35(3) : 361-374.

［31］Noa Beatriz Martin-Cofreces，Francesc Baixauli，Francisco Sanchez-Madrid.Immune synapse: conductor of orchestrated organelle movement［J］．Cell，2014，24(1) : 61-72.

［32］Stinchcombe JC，Giovanna Bossi，Sarah Booth，et al．The immunological synapse of CTL contains a secretory domain and membrane bridges［J］．Immunity，2001，15(5) : 751-761.

［33］Wen-Jen Poo，Lisa Conrad，Janewy IR.Receptor-directed focusing of lymphokine release by helper T cells［J］．Nature，1988，332 (6162) : 378-380.

［34］Stinchcombe JC，Endre Majorovits，Giovanna Bossi，et al．Centrosome polarization delivers secretory granules to the immunological synapse［J］．Nature，2006，443(7110) : 462-465.

［35］Karine Chemin，Armelle Bohineust，Marie Tourret，et al．Cytokine secretion by CD4+T cells at the immunological synapse requires Cdc42 dependent local actin remodeling but not microtubule organizing center polarity［J］．Immunol，2012，189 (5 ) : 2159-2168.

［36］Jin Xu，Toops KA，Fernando Diaz，et al．Mechanism of polarized lysosome exocytosis in epithelial cells［J］．J Cell Sci，2012，125 (24) : 5937-5943.

［37］Abigail S Haka，Inna Grosheva，Ethan Chiang，et al．Macrophages create an acidic extracellular hydrolytic compartment to digest aggregated lipoproteins［J］．Mol Biol Cell，2009，20 (23 ) : 4932-4940.

［38］Anne Aucher，Eddy Magdeleine，Etienne Joly，et al．Capture of plasma membrane fragments from target cells by trogocytosis requires signaling in T cells but not in B cells［J］．Blood，2008，111(12) : 5621-5628.

［39］Etienne Joly，Denis Hudrisier.What is trogocytosis and what is its purpose?［J］．NAT Immunol，2003，4(9) : 815.

［40］Kelia Delamarre，Margiit Pack，Henry Chang，et al．Differential lysosomal proteolysis in antigen-presenting cells determines antigen fate［J］．Science，2005，307(5715) : 1630-1634.

［41］Lennon-Dumenil AM，Bakker AH，Maehr R，et al．Analysis of protease activity in live antigen-presenting cells shows regulation of the phagosomal proteolytic contents during dendritic cell activation［J］．J Exp Med，2002，196(4) : 529-540.

［42］Pereira JP，Kelly LM，Cyster JG.Finding the right niche: B cell migration in the early phases of T dependent antibody responses ［J］．Int Immunol，2010，22(6) : 413-419.

［收稿2014-07-25修回2014-08-29］

(編輯許四平)

doi:10．3969/j．issn．1000-484X．2015．10．028

通訊作者及指導教師:楊桂連(1978年－)，男，博士，副教授，碩士生導師，主要從事動物寄生蟲免疫學研究，E-mail: yangguilian@ jlau．edu．cn。王春鳳(1972年－)，女，博士，教授，博士生導師，主要從事動物微生態與黏膜免疫的研究，E-mail: wangchunfeng@ jlau．edu．cn。

作者簡介:王倩(1989年－)，女，主要從事動物微生態與黏膜免疫的研究，E-mail: xiaowangqian1314@ 163．com。

文章編號1000-484X(2015) 10-1418-05

文獻標志碼A

中圖分類號Q952.5