B-lymfocytter

Sharing is caring

B-lymfocytter er de eneste af immunforsvarets celler der kan producere antistoffer. De genkender ekstracellulære antigener og differentierer til antistofdannende plasmaceller.

Karakterisering

B-cellerne udgør ikke en enkelt, homogen population. Der eksisterer to subpopulationer, som synes at opstå fra hver sine stamceller, og som har forskellige egenskaber. B-1 B-celler, hvoraf mange udtrykker membranbundet CD5, opstår tidligt i ontogenesen (fra den føtale lever), og de udgør hos voksne en selv-fornyende population, som er den dominante i pleura og peritoneum. B-1 B-cellernes repertoire er begrænset, og der dannes antistoffer med bred specificitet med relativ lav affinitet, specielt mod kulhydrater, og de er af IgM klasse.

Typisk er der sjældent klasseskift i B-1 B-cellerne, og de affinitetsmodnes ikke. Mange autoantistoffer hører til denne population af B-lymfocytter. De såkaldte naturlige antistoffer tilhører ligeledes B-1 populationen.

De konventionelle B-2 B-celler optræder først senere i ontogenesen, og de bliver genereret fra knoglemarven gennem hele livet hos mennesket. B-2 B-cellerne kan som før omtalt underinddeles i flere subpopulationer, som afspejler stadier i deres modning, hvor slutstadiet er den modne, antistofproducerende plasmacelle. Modne B-2 celler migrerer gennem det sekundære lymfatiske væv med forskellig lokalisering i kroppen, og hver celletype har sin specielle lokalisering. Således er B-lymfocytter der har mødt deres antigen i MALT næsten altid IgA-celler, som homer til slimhinderne. Dette tyder på at vigtige mikroomgivelsesfaktorer virker på celler på forskellig udviklingstrin. Disse forhold er afspejlet i B-celle tumorer, der afhængig af deres fænotype, har typiske lokaliseringer.

Endelig beskrives en yderligere type af B-lymfocytter, de såkaldte marginal zone B-celler. De udvikles som en speciel subpopulation og homer til milten, hvor de danner periferien af den hvide pulpa i milten og har mange ligheder med B1-B cellerne – har begrænset repertoire og fx specificitet for brede kulhydratstrukturer. Ligeledes stimuleres de til dannelse af først og fremmest IgM.

Dannelse af antistoffer

Immunoglobuliner eksisterer både som overflade-receptorer for antigen på B-celler og som secernerede serum proteiner. Den overfladebundne (transmembran-form) og den secernerede form af et immunglobulin fra én bestemt B-celle har samme antistofspecificitet, og forskellene mellem dem beror på forskellig tung-kæde afslutning af transkription og påfølgende RNA processering. Dette er et væsentligt punkt i klon selektions teorien. Udtryk af immunglobulin i cellemembranen og signal-transduktion efter binding af antigen kræver at den tunge kæde er tilknyttet to andre membran-proteiner, Igα og Igβ. Disse to molekyler danner et kompleks i cellemembranen. Krydsbinding af dette kompleks er nødvendigt for at aktivere de intracellulære enzymer, som initierer den række af biokemiske processer, der fører til aktivering af proteinkinaser og til en øgning af intracellulært calcium. Antigener som ikke i sig selv kan krydsbinde overfladeimmunglobulin eller kan stimulere via en mitogen effekt (TI-antigener) kan ikke aktivere B-celler uden hjælp fra T-celler. Aktiverede komplement komponenter udgør et specielt signal, og virker ved at bindes til komplement-receptorer (CR2, også benævnt CD21) på B-cellen, som danner et kompleks med CD19 og CD81 i cellemembranen og virker forstærkende på signaltransduktionen fra BCR.

Mødet med antigener

Efter modningen i knoglemarven forlader den modne, naive B-lymfocyt knoglemarven og starter nu en recirkulation mellem blodbanen og de sekundære lymfoide organer. Til lymfeknuder og MALT kommer de naive B-lymfocytter ved at interagere med endotelceller der besidder celleadhesionsmolekyler der fanger de naive lymfocytter (high endothelial venules). Chemokiner bevirker nu at B-lymfocytterne vandrer ud til folliklerne i B-celle området (cortex). Her kan de møde ”deres” antigen, som bindes til B-celle receptoren og internaliseres ved receptor medieret endocytose.

Inde i et endosom processeres antigenet som beskrevet ved den eksogene processering og peptider anbringes i bindingskløften på et MHC II molekyle, som herefter kommer ud og sidder i cellemembranen. Herefter vandrer B-cellen til overgangen mellem cortex og paracortex, hvor den kan møde og blive yderligere stimuleret af en antigenspecifik T-celle. Disse hjælpe-T-lymfocytter (CD4 T-celler af typen TH2 celler eller TH1-celler) er blevet aktiveret i paracortex området af antigenpræsenterende celler (APC), makrofager eller dendritceller, som har præsenteret det samme peptid for T-cellen, som den nu genkender på B-cellen.

Visse ikke-protein antigener stimulerer B-celler uden hjælp fra T-celler. Denne stimulation foregår ved krydsbinding af BCR og evt også ved binding af antigen til en mitogen-receptor på B-lymfocytten. Disse thymus-uafhængige antigener inducerer hverken isotype skift, affinitetsmodning eller hukommelses B-lymfocytter, men spiller en vigtig rolle i organismens forsvar mod patogener hvis overflade antigener ikke kan udvikle T-celle respons (fx visse typer af kulhydratstrukturer og LPS)).

T-cellen har da den blev aktiveret af den APC fået induceret udtryk af membranmolekylet CD40 ligand (CD40L). B-cellen udtrykker altid molekylet CD40, og interaktion mellem CD40 og CD40L udgør nu det andet signal i T-cellens aktivering af B-cellen – det første signal udgøres af interaktionen mellem TCR komplekset (omfattende også CD4, CD3 og ζ-kæden) og peptid i bindingskløften af MHC II på B-cellen. Nu induceres B-celle proliferation, som efterfølges af at de nu klonalt ekspanderede B-celler enten differentierer til antistofsecernerende plasmaceller eller til hukommelses B-lymfocytter. De første plasmaceller kan vandre til medulla og der som kortlevende plasmaceller secernere antistof.

Den aktiverede B-lymfocyt søger nu op i cortex til de primære follikler, hvor B-cellen kan interagere med antigen, der præsenteres af follikulære dendritiske celler og der dannes nu et kimcenter. (Den follikulære dendritcelle (FDC) udtrykker ikke MHC II men har receptorer for complement (CR1, CR2 og CR3) og for Fc. Med disse receptorer kan FDC ”fange” antigen i kompleks med antistof og complement C3, og dette kompleks kan så genkendes af den aktiverede B-celle).

I kimcenteret kan den aktiverede B-lymfocyt med T-celle hjælp proliferere og differentiere, og der indtræder ændringer i de antistoffer, der produceres: Først kan antistoffernes isotype skifte. Senere kan antistoffernes antigen-binding forstærkes ved somatisk hypermutation i CDR1, CDR2, og (især) i CDR3. Somatisk hypermutation kan også medføre at antigen-bindingen mistes, hvad der vil føre til at den pågældende B-celle dør i apoptose, men den kan altså også føre til en øget affinitet og yderligere selektiv ekspansion af netop disse B-celler. Somatisk hypermutation og selektion for højaffinitets binding (kaldes også affinitetsmodning) foregår altså i de kimcentre, der dannes af de prolifererende B-celler i de lymfoide follikler, hvor antigen præsenteres på ydersiden af de follikulære dendritiske celler (FDC). Hjælpe T-cellerne kontrollerer disse begivenheder ved selektivt at aktivere de B-celler, der præsenterer antigene peptider på MHC II. T-cellerne secernerer cytokiner som kan inducere isotype-switchen og desuden proliferationen og differentieringen af B-cellerne til antistof secernerende plasmaceller og hukommelses B-celler. Hvis TH-cellen er en TH1-celle bruger den IFNγ ved stimulationen af B-cellen, som så fortrinsvis klasseskifter til IgG1 eller IgG3. Er T-cellen en TH2-celle anvender den IL4, IL5 og IL13 til stimuleringen af B-cellen, og klasseskift kan så gå helt til IgE.

Thymus-uafhængige antigener

Visse ikke-protein antigener stimulerer B-celler uden hjælp fra T-celler. Disse såkaldte thymus-uafhængige antigener får deres ”andet signal” via andre mekanismer, og der induceres hverken isotype skift, affinitetsmodning eller udvikling af hukommelses B-lymfocytter. Disse typer af B-celle respons spiller en vigtig rolle i forsvaret mod patogener med kulhydratkapsler. Man skelner mellem to former for T-celle uafhængige antigener:

  • Type 1 antigener (TI-1) er molekyler der er såkaldte polyclonale aktivatorer (et eksempel er LPS, lipo-poly-sakkarid, som er karakteristisk for cellevæggen hos Gramnegative bakterier). LPS stimulerer alle B-lymfocytter ved sin binding til sin receptor (TLR4), men nogle af B-lymfocytterne vil også bære BCR med specificitet for LPS. I lave koncentrationer af LPS kan aktiveringen via TLR4 kombineres med binding af LPS til B-celle receptoren, så de LPS-specifikke kloner aktiveres.
  • Type II antigener (TI-2) har repeterede ens determinanter (fx bakteriel polysakkarid), som kan krydsbinde mange B-lymfocyt receptorer på den enkelte B-lymfocyt samtidig – og derved bevirke stimulation og modning af B-lymfocytten til plasmacelle. (Det er ikke helt korrekt at sige at der ikke kan ske klasseskift, fx ved vaccination med rene kulhydratvacciner – der ses faktisk fremkomst af IgG antistoffer. Ligeledes ses en form for memory-celler, der dog mere er sammenlignelige med en ekspansion af naive celler.

Tolerans

I princippet betyder gen-rearrangeringsmekanismerne for både B- og T-lymfocytterne at der i udviklingen lige så vel vil være opbygget receptorer som kan genkende selv-antigener som receptorer der kan genkende ikke-selv antigener. Elimineringen af selv-reaktivitet er nødvendig for at undgå autoimmunitet, og den foregår ved at der induceres tolerans over for selv-antigener. Man kan her skelne mellem central tolerans og perifer tolerans alt efter om toleransen bliver induceret i umodne celler i knoglemarv eller thymus, eller om den bliver induceret i modne celler i periferien.

T-celletolerans

For T-cellesystemets vedkommende sker den centrale toleransudvikling under den negative selektion: T-lymfocytter der i thymus genkender selv-MHC med høj affinitet eller selv-peptid siddende i selv-MHC med høj affinitet induceres til apoptose og dør. Det skal også her nævnes at antigenpræsenterende celler i thymus udtrykker en lang række gener, hvis funktionelle udtryk ellers fx er organspecifikt (disse udtryk er styret af såkaldte AIRE-gener). I thymus undslipper en subpopulation af T-celler med svag reaktivitet for selv denne negative selektion: de udvikles til regulatoriske CD4-positive T-lymfocytter, TReg’er). En sådan regulatorisk T-lymfocyt kan være karakteriseret ved at udtrykke CD25 og CTLA-4 (et CD28-lignende molekyle, som ved interaktion med B7 vil virke hæmmende på APC’s stimulation af T-celler. Treg’er er desuden karakteriseret ved udtryk af transkriptionsfaktoren Foxp3. I periferien ses dette fænomen, der kaldes infektiøs anergi: hvis en antigen-præsenterende celle ikke stimuleres til at kunne stimulere T-cellerne vil den generelt inducere anergi i andre T-celler der genkender de antigener der præsenteres. Endelig, hvis en naiv T-celle i periferien interagerer med selv-peptid på MHC men ikke får ”det andet signal” (fra en antigenpræsenterende celle der udtrykker B7) vil den blive anerg, dvs. den vil ikke senere kunne stimuleres.

Generelt er T-celle toleransen overordentlig effektiv. Det skal dog fremhæves at mange selv-reaktive T-celler undslipper den negative selektion. Dette gælder fx T-celler, der har specificitet for såkaldte cryptic antigens, selv-peptider der udtrykkes i meget lavt antal, og som ikke har tilstrækkelig epitop-densitet til at bevirke negativ selektion.

B-celletolerans

Toleransudviklingen i B-celle systemet er væsentligt mindre effektiv end i T-celle systemet. Der eksisterer således mange selv-reaktive B-lymfocytter – når de normalt ikke stimuleres i periferien skyldes det at de for at blive stimulerede behøver T-celle hjælp. Og når de specifikke hjælpe-T-celler er deleterede eller anerge kan B-cellen ikke få den nødvendige hjælp; den kan kaldes derfor en hjælpeløs B-celle.

Der er – mindst – tre forskellige mekanismer som forhindrer potentielt selv-reaktive B-celler i at udvikles frem til et stadie, hvor mødet med selv-antigen kan stimulere et immun respons. For B-cellesystemet kan de celler, der er umodne, og kun udtrykker IgM (og ikke IgD) i cellemembranen enten deleteres eller gøres anerge. De celler der deleteres er de der kan få krydsbundet deres BCR, mens de der gøres anerge er de umodne celler, der binder opløst antigen. Dette kaldes central toleransudvikling. Også i periferien kan modne B-lymfocytter blive anerge hvis de møder deres antigen, men ikke får ”det andet signal” fordi der mangler aktiverede selv-reaktive T-lymfocytter. Vi kalder dem hjælpeløse B-lymfocytter og fænomenet perifer tolerans.

Umodne B-celler med specificitet for udbredte multivalente ligander (som fx egne MHC molekyler) elimineres derfor straks efter at antigen receptorer først udtrykkes på den umodne B-celle (når cellen udtrykker µ men ikke samtidig δ). Denne proces kaldes clonal deletion. En fraktion af sådanne selv-reaktive B-celler kan dog undgå denne skæbne ved at undergå yderlige genrearrangering for den lette kæde, ved en proces kaldet receptor editing. B-celler der binder opløselige selv-antigener kan gøres anerge enten som umodne celler eller som modne B celler, og skønt de forlader knoglemarven, kommer de ikke i kontakt med de lymfoide follikler, og overlever kun ganske kort i periferien. Derfor er det modne B-celle repertoire en selekteret fraktion af det umodne repertoire, og det er således kun en fraktion af de nydannede B-celler der overlever og bliver en del af de modne perifere B-lymfocytter. Dette antyder at selektionen er omfattende, men hvor meget der er ligand-medieret (deletion) og hvor meget der skyldes receptor-specificiteter (anergi) er uklart.

Når de modnede B-celler forlader knoglemarven kommer de med blodbanen til milten hvor de færdigmodnes som enten marginal-zone B-2 Blymfocytter eller de recirkulerer og ender som naive follikulære B-lymfocytter.

Udvikling

B-lymfocytter udvikles gennem hele livet i bestemte områder af knoglemarven og i tæt kontakt med stroma-celler (i forstertilstanden udvikles B-lymfocytter først i blommesækken, senere i milt og lever). IL7 er en vigtig vækstfaktor.

Når de er udviklede til modne, recirkulerende celler, kan de – hvis de møder deres antigen – blive stimuleret af antigen på to forskellige måder:

  1. De kan blive stimuleret af at antigen bindes til B-celle-receptoren og internaliseres (og processeres og bindes til MHC II) og herefter stimuleres af en hjælpe-T lymfocyt (T-celle afhængige antigener).
  2. Antigenet kan indeholde strukturer som gør at antigenet alene kan stimulere B-cellen, enten via interaktion med BCR og samtidig en mitogen-receptor, eller via krydsbinding af BCR (kaldes T-celle uafhængige antigener). På længere sigt får de B-lymfocytter, der er stimuleret af T-celle afhængige antigener kontakt med follikulære dendritiske celler (FDC) i sekundære lymfatiske organer for at proliferere og videreudvikles (klasseskift, affinitetsmodning, dannelse af memory-celler og modning til plasmaceller).

Når B-celler differentierer fra primitive stamceller gennemgår de stadier, som markeres ved den trinvise rearrangering of immunglobulin gen-segmenter, førende til dannelsen af det store repertoire af antigene receptorer (BCR, membranbundne immunglobuliner). Denne udvikling omfatter også ændringer i udtryk af andre cellulære proteiner og styres af transkriptionsfaktorer. Der er to vigtige milepæle: når en immunglobulin-kæde er dannet ved somatiske gen-rearrangeringer signaleres til den udviklende celle, at yderligere rearrangeringer af den pågældende kæde ophører – og at cellen skal gå videre til næste udviklingstrin. Cellen dør hvis de successive gen-rearrangeringer ikke lykkes. Først ved at der dannes en produktiv tung-kæde, som kan danne en pre-B celle receptor, bestående af den tunge µ-kæde og en surrogat let-kæde, VpreB/λ5, og herefter ved dannelse af en produktiv re-arrangeret let-kæde, som så indgår i dannelsen af et komplet immunglobulin molekyle på celle-overfladen. Hvis den – nu umodne B-celle – møder selv-antigen vil den blive negativt selekteret enten ved deletion eller ved at den bliver anerg (negativ selektion).

Slut-produktet af denne proces er en B-celle, den modne, naive B-celle med overfladeimmunglobulin af een bestemt specificitet, men med såvel IgM som IgD i cellemembranen. På dette stadie af sin udvikling er B-cellen parat til at recirkulere mellem blodbanen og de sekundære lymfatiske organer (lymfeknude, milt eller MALT) – og hvis den møder ”sit” antigen vil dette bindes til receptoren og vil med hjælp fra en TH lymfocyt kunne blive stimuleret.


Sidst opdateret 9. juli 2016


Forslag til rettelse

Hvis du synes noget skal rettes i denne artikel, kan du her foreslå en rettelse.