B细胞超抗原及其识别模式
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压学综述2001年第7卷第2期M甜c Recapitulate 2001.Vol 7, 0-2 B细胞超抗原及其识别模式 华西医科大学免痤教研室(成都610044)黄 健缘述 蔡美英审校 80年代末迄今.人们对T细胞超抗原及其识别模式已研 究认识得比较清楚。与此同时.相应的B细胞超抗原的概念 也应运而生。不少学者已研究确定了多种B细胞超抗原.并 对其作用特点、免疫生物学功能及识别模式进行了大量研究。 现将有关研究综述如下。 1 Ig细胞超抗原殛其免疫生糟学功能 B细胞超抗原是能以BCRV 或v 特异方式与普通抗原 BCR结台位 外部位结台,并具有激活大量B细胞或避免其 凋亡等多种免疫生物学功能的内源性或外豫性抗原物质。目 前已经研究确定内源性B细胞超抗原或具有B细胞超抗原 活性的内源性物质包括称之为Fv蛋白(pFv)的』、类肠道相关 涎蛋白,人类白细胞分化抗原CD 、c D|厦引起睁凝集素的红 细胞膜抗原等;外源性的B细胞超抗原包括葡萄球菌A蛋白 (SPA)、葡萄球菌肠毒素D(SED)、葡萄球菌肠毒素A(SEA)及 』、娄免疫蚺骼病毒(HIV.1)的外膜糖蛋白gpl20等;此外,大 消化道链球菌的L蛋白、毒性体克综台征毒索一1(TSST-1)、链 球菌红疹毒素(ETs)、B型流感嗜血杆菌(HIb)的荚膜多糖、关 节炎支原体编码的超抗原MAM等也具有B细胞超抗原样活 性 I4 。B细胞超抗原的免疫生物学功能主要表现为以下几 点。 1.1激活大量B细胞 SPA是第一个被确证的B细胞超抗 厚。研究表明,SPA可与』、娄血流中25%一46%的B细胞结 合 ,从而激活大量B细胞,故一度认为SPA是B细胞的一 种良好的多克隆促有丝分裂原,而普通抗原可结合的未致敏 B细胞不到0 01%。体外研究表明,SPA能选择性地激活 v 3 B细胞,使其分化并分泌免疫球蛋白(Ig) 。对另一B 细胞超抗原SED的研究结果显示,SED在体外可诱导高频率 的幼稚B细胞分化,对SED应答的B细胞可选10%” 对 HW感染的临床观察发现,感染早期常出现高丙种球蛋白血 症和多克隆B细胞激活增加;实验研究提示.gpl20在体外可 选择性地激活 3’B细胞分泌I 。B细胞超抗原激活B 细胞需桥联BCR,因此,B细胞超抗原在结构上往往与非胸腺 依赣性抗原相似,具有重复出现的结构,其分子在功能上表现 为多价性,如pFv有6个Fag结合部位.SPA有2个或2个以 上的V 3Fab结合部位,gpl20则聚集在病毒体或感染细胞的 膜上 。但必须指出.B细胞超抗原激活相应B细胞仍需T 细胞的辅助或其他的辅助信号。Domiafi.Saad等研究发现,在 有T细胞的混合培养中,SED SEA可致多克隆B细胞增殖 分 化、分泌Ig,反之则不能,说明SED、SEA诱导B细胞增殖分化 呈T细胞依蓣性 ;SPA在体外刺激』、B细胞时,也必须加 ^IL-2或其他细胞因子 ;在有11,-2时,SEA也可刺激相应B 细胞表达激活标志cD 与cD 。。。B细胞超抗原激活的大 量B细胞中,不少是自身反应性B细胞,可产生诸如RF之类 的大量自身抗体,故与类风湿性关节炎、溃疡性结肠炎、系统 性红斑狼疮等多种自身免疫性疾病关系密切 】。 1.2避免凋亡与诱导凋亡 B细胞需要BCR的持续表达以 维持其生存,c Dl等内源性B细胞超抗原可为B细胞提供持 续刺激信号,诱导Bel-2等抗凋亡蛋白的高水乎表达,对未致 敏B细胞库的保持起重要作用4 “。” 。实验表明,外源性B 细胞超抗原也可避免相应vⅡ特异B细胞在体外培养中的凋 亡 维持其生存。例如.应用抗HLA—DR或lgM的单抗都可 诱导B细胞凋亡,SED可结台HLA—DR并诱导V 4 B细胞凋 亡,但对于v 4 B细胞,SED可交联其表面HLA.DR与v 4 I 从而使其避免凋亡维持生存 ;进一步的研究发现,SEA 可通过类似机制避免v 3’B细胞凋亡 。B细胞超抗原的 这一作用在体内受更多因素的影响,故常表现为多相变化。 例如,在HW感染早期常有v 3 B细胞的澈活,但随着病情
进展叉会出现V 3’B细胞的缺乏。Silvemmn等用去除 结 台活性但仍保持v 3结台特异性的一种称之为MS的SPA处 理新生BALB/c小鼠,荧光分析发现早期有骨髓和脾MS特异 克隆消失,到3周时叉恢复正常,6周后自发产牛烽异 IgG1 。 l_3影响B细胞库的形成B细胞超抗原与B细胞结合后, 或使其活化,或维持其生存,或诱导其凋亡,通过这些阳性和 阴性选择的作用与过程,B细胞超抗原极大地影响着未致敏 和致敏B细胞库的形成。实验证明.pFv可影响胚胎肝脏及 肠道相关淋巴样组织(CALT)中B细胞前体的克隆选择 J 另一内源性B细胞超抗原CO,对B细胞库的形成也有重要 影响.例如 在转c Dl基因小鼠,B细胞亚群有显著变化;CO, 的转基因表达有助于B细胞的生长与激活,导致高频率的B 细胞增生,产生过多的原浆细胞和浆细胞。病理情况下与B 淋细胞瘤及慢性淋巴细胞性白血病有关 。外源性B细胞超 抗原对B细胞库也有影响,如对健康个体、HIV感染者、艾滋 病患者的分析表明,由于gpl加的影响,三组』、群间B细胞库 的构成有显著差异 ;而前述Silverraan等的研究也表明,MS 处理新生小鼠后的B细胞库与免疫应答呈双相变化 ’。可 见,由于体内情况的复杂性,B细胞超抗原可因作用于B细胞 的不同发育阶段、疾病的不同阶昆、局部微环境中其他细胞及 体液因素等附加信号的影响而引起克隆增殖、分化、无能、清 除 受体编辑等不同结果,但总不外用性和阴性选择两种作 用.从而影响B细胞库的形成与构成。 2 B细胞超抗原的识别模式 B细胞抗原受体(BCR)或抗体识别昔通抗原需要v 、D、 JH、V 、JL等片殷形成相应于抗原决定蔟的对位,涉及决定蔟 互补区CDR1、cDR2,尤其是CDR3的参与,而B细胞超抗原的 识别模式具有不同于普通抗原识别模式的以下特点。 2.1 B细胞超抗原的识别是vH(或v )特异的根据核苷酸 序列的同源性,』、类V 片昆可分为vH I(V I V 5、vH7)、 Ⅱ(v 2、v 4、V 6)、V Ⅲ(V 3)等共三宗(cl肌)七族(f ̄miiy).B 细胞超抗原的识别仅取决于BCR或抗体分子上某一或某几
维普资讯 http://www.cqvip.com 72 个家族的V 片段,而与D、J 、J1等片段无关。现已清楚, SPA、gpl20、SEA等B细胞超抗原的识别是v 3特异的 ; SED的识别是v 4特异的 ;pFv的识别是v 3和v 6特异 的,能教从鱼类、两栖类、爬行类、鸟类到哺乳类的多种Ig分 子识别;蛋白L的识别取决于 片段。由于B细胞超抗原可 被具有相同 家旗的两类分子,即膜结台分子(BCR)和可溶 性分子(抗体)识别,故B细胞超抗原的免疫生物学效应受两 类分子比例的调节 如前所述,B细胞超抗原与BCR的相互 识别与结台可 『起B细胞澈活、增殖、分化、免于橱亡等多种 效应;而其与抗体分子的相互识别与结合则可激活补体,也具 有重要的病理生理意义。KoflowsM等的研究表明,高碘化处 理后的SPA丧失了Fc结合能力,但仍可与Fab段结台,通过 经典途径激活补体,且这一效应也是v 3依赖性的,即当去 除V 3阳性IgM后这种SPA就不能激活补体;进一步的研究 表明,SPA尚可因此而引起Ardaus反应。此外,pFv、蛋白L等 B细胞超抗原通过v 或v 方式教lgE识别并结台后,可激 活肥大细胞和嗜碱性粒细胞,从而可能参与I型变态反应。 2.2 B细胞超抗原的识别位点不同于普通抗原如前所述, 普通抗原的识别涉及BCR或抗体的多千CDR.尤其是CDR3, 而B细胞超抗原的识别则往往只涉及BCR或抗体的骨架区 (FR¨ 与CDR3无关。研究发现,每宗v 含有一个暴露于液 相的.站蜘七与抗原结台位点分离的特征性的Fill间隔(i n- terva1),每族v 含有自己独特的FR3间隔,推测它们可能与B 细胞超抗原结合有关。Kristiansen等通过对SPA应答B细胞 表达库的分析,认为FRI和3 端cDR2,nu参与识别SPA ; PoRer等的研究确证了这一看法,并认为识别SPA需V 3编码 的FR1、CDR2和rR3共同作用,缺一不可。Domiati-Saad等研 究认为,SED的识别需V 4编码的3 CDR2/FR3和(或)rm形 成的液相暴露面 ;他们进一步对SEA进行了研究,结果认 为SEA的识别涉及v 3基因编码的FRI和(或)FR3 Pospisil 等研究了c D,,认为CD5也是教Ig的FR序列识别的。Nilson 等研究发现,V l、v Ⅱ、V 识别结合蛋白L后并不影响 G 的抗原结合活性,表明蛋白L与V 的相互识别涉及的是1个 或多个FR区域。可见,BCR或抗体主要是通过FR形成的结 构识别B细胞超抗原,这与对普通抗原的识别显著不同 此 外,B细胞超抗原被识别的结掏与普通抗原的B细胞表位可 能也有所不同。 2.3 B细胞超抗原与BCR或抗体之间的相互识别与结台是 低亲和力的 现有资料表明,虽然不同B细胞超抗原与相同 v 家族内不同BCR或抗体分子问亲和力有着等级差异,但 都是低亲和力的。sasⅡno等研究发现.SPA与不同V 3分子 问的相互作用有一定的等级差异 其中SPA与V 3 23之间 的亲和力最高;Domiafi-Saad等应用SPR(surface plasmottreso一 医学综述2001年第7卷第2期Medical R apitolate 2001,VO1 7.No 2 nance)方法的研究显示,SPA与v 3相互作用的亲和力是SEA 的500倍,但这种相互识别与结台都是低亲和力的 …;此外. Pospisil等的研究提示,c —V 相互作用较普通抗原一抗体相 互作用的结台力低。 综上所述,B细胞超抗原识别模式与普通抗原有着显著 差别,这就使B细胞超抗原能与更多的B细胞及抗体相互识 别结台,既参与免疫生理的各环节.叉参与免疫病理过程,在 体内外都能引起显著的免疫生物学效应,对疾病的防治具有 重要意义。注意到不少抗原既是普通抗原.叉具有超抗原活 性,既是B细胞超抗原.叉是T细胞超抗原(如SEA、SED),故 应探^研究B细胞超抗原与T细胞超抗原的内在联系及超抗 原应答中的 r-B相互作用。另需特别指出的是,近年Milich 等的研究表明,小鼠未致敏B细胞库中有高频率的HBcAg特 异B细胞,可通过BCR结台HBc缸,诱导自身表达B7分子并 递呈抗原,这说明HBeAg也具有B细胞超抗原样活性;HBcAg 是否为B细胞超抗原及其在乙型肝炎病理过程中的意义尚 待进~步确证与阐明。 参考文献 l Le T 0n AI,Ko=lo忡ki L,Zheng Y,et al B—cell su ra口c :definifion and potentialimpact thej…Te5D。n J ClthI ̄uno1.1995,I 5 Supp[6]:26-36 2 Zonali M B-call superantigens:implicatio ̄for sele 0n of the human an‘ tibody pen—Impel Today,1995,t6(s):399—405 3 I…1;j B—c ll supemtingens Immuno1 Today,1997.1g(8 :379— 386 4 Pgc ̄.isil R,Mage RG,CD and other supe ̄tigensⅡs dckle ̄‘of the B— eeJl p Imago1 Today,J 8,l9(3):106-108 5 sj】…C,J S ㈨M Worrnsley SB Age一 ̄iated changes in biading of h—B lymphozyt ̄t0 a VH3一 ̄trleted u ̄tmvenfiono1 bacteria]anti‘ gen J lDlmun0I,1993.151:5840-5855 6 Kfi ̄ansen VS.P ̄ual V.Lips PE StaphTl ̄cal pmtoln A indues biased produetkm of lg by VH3- p一|lg B lymphocytest al J Immut ̄o1, 1994,I53:2974-2982 7 Xie C,Bmhl H.He X.etO1 Sel ̄live ̄tivafon ofVH3A10 rheu ̄told c协r pred ̄ing B eoll by staphyfocc. ̄al ̄terotoxin D Int Immuno1 r 1995.7:425434 g Be ∞L.Goedglick L,Kipl ̄TJ,et al I…0g 】ln VH3 prod ̄ts:aatural lJgards for HIV gp120 Scien ̄・1993,261:1588-1591 9 I, 一SaM R,Au W Brezi ̄hek HP.m Stnghyl ̄eo1 enle ̄一 to:tin D foncilom aB B hnman B cell superantlgen by ̄uing VH4一 pressing B cellsflma apc ̄osls JImmt ̄o1,1996・I56:36嗍一3620 10 Domthil Saed R.Ⅱp5ky PE Stapbyloo ̄ccal ̄terotoxth Ainduc ̄s ̄qvo1 VH3-expressing hum l B cells bthd ̄ng Io the VH陀 0n-sith low of- fl ̄,ily J Immu ̄1.1998,】61:1257-1260 11 Lain KP.Kahn R,H ̄ewsky K Ia…ablation of surf ̄eimⅡm珈 山n onmnu B c.1ls inducible ne ̄,thgfe inm d cell death lI.1997.90:1073—1083 12 Neubea'gerMS Aafigen ̄ceptor sig ̄dthg v ]ymphocytesⅡl0IIg life Cell,1997.90:971-973 13 5 哪lan cJ,Nayak Jv,Waratz K,et .The dual plla耻自ofthe re。P0 to neural p0sI1 to a VH m IP瑚 t。d staphylococeal B U mpe—