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长期存活的浆细胞(专职产生抗体的细胞)和记忆细胞参与二次感染引起的免疫反应。记忆细胞不是简单地作为产生浆细胞的后备军,而是通过抗体亲和力的提高来提升了抗体质量。最近加利福尼亚斯克里普斯研究所免疫与微生物系Michael G McHeyzer-Williams课题组在Nature Immunology发表文章《亚型转换过的记忆B细胞可以在二级生发中心重塑B细胞受体》。该研究在单细胞水平通过对免疫过的小鼠体内抗原特异B细胞分析,证明亚型转换过的记忆B细胞可以再次进入生发中心,进一步丰富B细胞受体(BCR)库。
用组织切片和引流淋巴结可以看出,经特异抗原NP-KLH初次免疫和二次免疫后,会有结构明显的含有滤泡树突状细胞、T滤泡辅助细胞和BCR亚型转换过的抗原特异的B细胞的的生发中心形成。通过对响应初次免疫和二次免疫的抗原特异的多克隆系BCR进行同源比对,发现BCR亚型转换过的记忆B细胞中存在大量变异。因此,在二次免疫反应中,生发中心生成与抗体库不断进行的多样化被联系到了一起。这种二次抗体的多样化反应不需要初级生发中心的维持。在多种过继转移模型中,研究者们证明BCR类型转换过的记忆B细胞可以在二次免疫中重头合成生发中心,并且比IgM类型的记忆B细胞更有效率。类型转换过的记忆B细胞是在二次免疫反应中主要产生表达CD138浆细胞的类群。
对抗原特异的B细胞的单细胞转录谱分析表明,二次免疫之后类型转换过的记忆B细胞有更高频率的与生发中心定位、增殖、B细胞受体多样化以及T-B细胞连接相关的基因表达。这种生发中心特异的转录谱在二次免疫后迅速被诱导表达。对单个二级生发中心进一步的基因表达类型分析表明他们可以分为四个阶段——涵盖生发中心循环的各个阶段——这些阶段的划分是根据共刺激分子CD83和DNA聚合酶Polη的表达。CD83?Polη? (阶段1) 和CD83+Polη? (阶段2) 细胞缺少DNA聚合酶Polη依赖的高频突变,这两群细胞出现在生发中心的亮区。CD83+Polη+(阶段3)细胞出现在暗区,Polη表达赋予他们具有潜在的突变能力。第四阶段CD83?Polη+细胞CD83的缺失意味着他们减少了与T细胞的互作,但是仍然可以在暗区发生高频突变。研究者们在单细胞水平进一步分析了对B细胞在亮区和暗区之间迁移起作用的趋化因子受体的基因表达,结果与记忆B细胞在生发中心四个阶段的循环过程相一致。
对二次免疫后淋巴结分离出的抗原特异B细胞的BCR库的种系分析显示亚克隆系的BCR变异来自抗原引起的筛选并进一步分别分化进入各自独立的亚克隆群,从多个分支分别进化。这些亚克隆的基因群包括了生发中心各个阶段细胞的转录本。因此,B细胞二次免疫反应中发生了的抗体多样化和选择的多重循环。
综上,这些实验结果表明表达类型转换过的BCR的记忆B细胞在二级生发中心可以不断发生多样化,这使得类型转换过的记忆B细胞仍有机会再次优化抗体库。