Skip to main content
Global

18.4: الخلايا الليمفاوية البائية والأجسام المضادة

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    194736

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    أهداف التعلم

    • وصف إنتاج ونضج الخلايا البائية
    • قارن بنية مستقبلات الخلايا البائية ومستقبلات الخلايا التائية
    • قارن التنشيط المعتمد على T والمستقل عن T للخلايا البائية
    • قارن بين استجابات الأجسام المضادة الأولية والثانوية

    تشير المناعة الخلطية إلى آليات الدفاعات المناعية التكيفية التي تتوسطها الأجسام المضادة التي تفرزها الخلايا الليمفاوية البائية أو الخلايا البائية. سيركز هذا القسم على الخلايا البائية ويناقش إنتاجها ونضجها ومستقبلاتها وآليات التنشيط.

    إنتاج الخلايا البائية ونضجها

    مثل الخلايا التائية، تتكون الخلايا البائية من الخلايا الجذعية المكونة للدم متعددة القدرات (HSCs) في نخاع العظام وتتبع مسارًا عبر الخلايا الجذعية اللمفاوية والخلايا اللمفاوية (انظر الشكل 17.3.1). ولكن على عكس الخلايا التائية، فإن الخلايا اللمفاوية التي من المقرر أن تصبح خلايا B لا تترك نخاع العظام وتنتقل إلى الغدة الصعترية للنضج. بدلاً من ذلك، تستمر الخلايا البائية في نهاية المطاف في النضج في نخاع العظام.

    تتمثل الخطوة الأولى لنضج الخلايا البائية في تقييم وظائف مستقبلات الارتباط بالمستضد. يحدث هذا من خلال الاختيار الإيجابي للخلايا البائية ذات المستقبلات الوظيفية العادية. ثم يتم استخدام آلية الاختيار السلبي للقضاء على الخلايا البائية ذات التفاعل الذاتي وتقليل مخاطر المناعة الذاتية. يمكن أن ينطوي الاختيار السلبي للخلايا البائية ذات التفاعل الذاتي على الإزالة عن طريق موت الخلايا المبرمج أو تحرير أو تعديل المستقبلات بحيث لا تكون ذاتية التفاعل، أو تحريض الطاقة في الخلية البائية. ثم تنتقل الخلايا البائية غير الناضجة التي تجتاز الاختيار في نخاع العظام إلى الطحال لمراحل نضجها النهائية. هناك تصبح خلايا B ناضجة ساذجة، أي الخلايا البائية الناضجة التي لم يتم تنشيطها بعد.

    التمارين\(\PageIndex{1}\)

    قارن نضوج الخلايا البائية مع نضوج الخلايا التائية.

    مستقبلات الخلايا البائية

    مثل الخلايا التائية، تمتلك الخلايا البائية مستقبلات خاصة بالمستضد بخصوصيات متنوعة. على الرغم من أنها تعتمد على الخلايا التائية للحصول على الوظيفة المثلى، إلا أنه يمكن تنشيط الخلايا البائية دون مساعدة من الخلايا التائية. مستقبلات الخلايا البائية (BCRs) للخلايا البائية الناضجة الساذجة هي أشكال أحادية مرتبطة بالغشاء من IgD و IgM. لديهم سلسلتين ثقيلتين متطابقتين وسلسلتين خفيفتين متطابقتين متصلتين بروابط ثاني كبريتيد في شكل «Y» الأساسي (الشكل\(\PageIndex{1}\)). يمتد جذع الجزيء على شكل Y، وهو المنطقة الثابتة للسلسلتين الثقيلتين، على غشاء الخلية B. يشارك موقعان ربط المستضد المعرضان للجزء الخارجي من الخلية البائية في ربط مثيلات مسببات الأمراض المحددة لبدء عملية التنشيط. تشير التقديرات إلى أن كل خلية من الخلايا البائية الناضجة الساذجة تحتوي على ما يزيد عن 100000 BCRs على غشاءها، ولكل من هذه الخلايا BCRs خصوصية متطابقة في ربط المثبتات.

    من أجل الاستعداد للتفاعل مع مجموعة واسعة من المثبتات الميكروبية، تستخدم الخلايا البائية، مثل الخلايا التائية، إعادة الترتيب الجيني لمئات شرائح الجينات لتوفير التنوع الضروري لخصائص المستقبلات. تتكون المنطقة المتغيرة من سلسلة BCR الثقيلة من مقاطع V و D و J، على غرار سلسلة β من TCR. تتكون المنطقة المتغيرة لسلسلة مصابيح BCR من مقاطع V و J، على غرار سلسلة α من TCR. توفر إعادة الترتيب الجيني لجميع التوليفات الممكنة من V-J-D (السلسلة الثقيلة) و V-J (السلسلة الخفيفة) الملايين من مواقع ربط المستضد الفريدة لـ BCR والأجسام المضادة التي يتم إفرازها بعد التنشيط.

    أحد الاختلافات المهمة بين BCRs و TCRs هو الطريقة التي يمكن أن تتفاعل بها مع المرقط المستضدي. في حين أن TCRs يمكن أن تتفاعل فقط مع الحليمات المستضدية التي يتم عرضها داخل شق ربط المستضد لـ MHC I أو MHC II، فإن BCRs لا تتطلب عرض المستضد مع MHC؛ يمكنها التفاعل مع الحطاطات على المستضدات الحرة أو مع المرضدات المعروضة على سطح مسببات الأمراض السليمة. هناك اختلاف مهم آخر وهو أن TCRs تتعرف فقط على أبيتمات البروتين، في حين أن BCRs يمكنها التعرف على المثبتات المرتبطة بفئات جزيئية مختلفة (مثل البروتينات والسكريات والسكريات الدهنية).

    يحدث تنشيط الخلايا البائية من خلال آليات مختلفة اعتمادًا على الفئة الجزيئية للمستضد. يتطلب تنشيط الخلية البائية بواسطة مستضد البروتين أن تعمل الخلية البائية كـ APC، حيث تقدم نظائر البروتين مع MHC II للخلايا التائية المساعدة. بسبب اعتمادها على الخلايا التائية لتنشيط الخلايا البائية، يتم تصنيف مستضدات البروتين على أنها مستضدات تعتمد على T. في المقابل، تعتبر السكريات والسكريات الدهنية والمستضدات غير البروتينية الأخرى مستضدات مستقلة عن T لأنها يمكن أن تنشط الخلايا البائية دون معالجة المستضد وعرضها على الخلايا التائية.

    يحتوي غشاء بلازما الخلية البائية على مستطيلين طويلين يمتدان إليه؛ ويشكل هذان المستطيلان شكل Y. يوجد مستطيلان أقصر على الجزء الخارجي من الجزء العلوي من Y. المنطقة الممتدة على الغشاء وفي منتصف الطريق عبر قضبان Y هي المنطقة الثابتة. المنطقة العلوية هي المنطقة المتغيرة التي تحتوي على مواقع ربط المستضد. المستطيلات الطويلة هي السلسلة الثقيلة. المستطيلات الأقصر هي سلاسل الإضاءة. تربط جسور ثاني كبريتيد المتعددة المنطقة الثابتة معًا.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): مستقبلات الخلايا البائية مضمنة في أغشية الخلايا البائية. تربط المناطق المتغيرة لجميع المستقبلات الموجودة في خلية واحدة نفس المستضد المحدد.

    التمارين\(\PageIndex{2}\)

    1. ما أنواع الجزيئات التي تعمل كـ BCR؟
    2. ما هي الاختلافات بين TCRs و BCRs فيما يتعلق بالتعرف على المستضد؟
    3. ما هي فئات الجزيئات المستضدات المعتمدة على T وما هي المستضدات المستقلة عن T؟

    التنشيط المستقل للخلايا البائية

    يُشار إلى تنشيط الخلايا البائية دون تعاون الخلايا التائية المساعدة باسم التنشيط المستقل للخلايا التائية ويحدث عندما تتفاعل BCRs مع المستضدات المستقلة عن T. تحتوي المستضدات المستقلة عن T (على سبيل المثال، كبسولات السكاريد، عديد السكاريد الشحمي) على وحدات مثثية متكررة داخل هيكلها، ويسمح هذا التكرار بالربط المتقاطع للعديد من BCRs، مما يوفر أول إشارة للتفعيل (الشكل\(\PageIndex{2}\)). نظرًا لعدم مشاركة الخلايا التائية، يجب أن تأتي الإشارة الثانية من مصادر أخرى، مثل تفاعلات المستقبلات الشبيهة بالرسوم مع PAMPs أو التفاعلات مع عوامل من النظام التكميلي.

    بمجرد تنشيط الخلية البائية، فإنها تخضع للتكاثر النسيلي وتتفرق الخلايا الوليدة إلى خلايا بلازما. خلايا البلازما هي مصانع الأجسام المضادة التي تفرز كميات كبيرة من الأجسام المضادة. بعد التمايز، تختفي BCRs السطحية وتفرز خلية البلازما جزيئات IgM الخماسية التي لها نفس خصوصية المستضد مثل BCRs (الشكل\(\PageIndex{2}\)).

    الاستجابة المستقلة عن الخلايا التائية قصيرة الأجل ولا تؤدي إلى إنتاج خلايا الذاكرة B. وبالتالي لن يؤدي ذلك إلى استجابة ثانوية للتعرض اللاحق للمستضدات المستقلة عن T.

    الدائرة ذات السلاسل الصغيرة من السداسيات البارزة من السطح هي خلية بكتيرية مسببة للأمراض. السلاسل عبارة عن مستضدات السكاريد ذات المثبتات المتكررة. ترتبط الأجسام المضادة الموجودة على الخلية البائية بهذه المثبتات. يؤدي هذا إلى تنشيط الخلية البائية وإفراز pentameric IgM.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): تحتوي المستضدات المستقلة عن T على مثبتات متكررة يمكن أن تحفز التعرف على الخلايا البائية وتنشيطها دون تدخل الخلايا التائية. هناك حاجة أيضًا إلى إشارة ثانية، مثل تفاعل TLRs مع PAMPs (غير معروضة)، لتنشيط الخلية B. بمجرد تنشيطها، تتكاثر الخلية البائية وتتحول إلى خلايا بلازما تفرز الأجسام المضادة.

    التمارين\(\PageIndex{3}\)

    1. ما الإشارتان المطلوبتان لتنشيط الخلايا البائية بشكل مستقل عن الخلايا التائية؟
    2. ما وظيفة خلية البلازما؟

    التنشيط المعتمد على الخلايا التائية للخلايا البائية

    يعد التنشيط المعتمد على الخلايا البائية أكثر تعقيدًا من التنشيط المستقل للخلايا التائية، ولكن الاستجابة المناعية الناتجة أقوى وتطور الذاكرة. يمكن أن يحدث التنشيط المعتمد على الخلايا التائية إما استجابة لمستضدات البروتين الحرة أو لمستضدات البروتين المرتبطة بمسببات الأمراض السليمة. يؤدي التفاعل بين BCRs على خلية B الناضجة الساذجة ومستضد البروتين الحر إلى تحفيز استيعاب المستضد، في حين أن التفاعل مع المستضدات المرتبطة بممرض سليم يبدأ في استخراج المستضد من العامل الممرض قبل الاستيعاب الداخلي. بمجرد الاستيعاب الداخلي داخل الخلية البائية، تتم معالجة مستضد البروتين وتقديمه مع MHC II. ثم يتم التعرف على المستضد المقدم بواسطة الخلايا التائية المساعدة الخاصة بنفس المستضد. يتعرف TCR للخلية التائية المساعدة على المستضد الأجنبي، ويتفاعل جزيء CD4 للخلية التائية مع MHC II على الخلية B. يُشار إلى التنسيق بين الخلايا البائية والخلايا التائية المساعدة الخاصة بنفس المستضد باسم التعرف المرتبط.

    بمجرد تنشيطها عن طريق التعرف المرتبط، تنتج خلايا T H 2 وتفرز السيتوكينات التي تنشط الخلية البائية وتتسبب في الانتشار في الخلايا الوليدة النسيلة. بعد عدة جولات من الانتشار، تحفز السيتوكينات الإضافية التي توفرها خلايا T H 2 تمايز نسخ الخلايا البائية المنشطة في خلايا الذاكرة B، والتي ستستجيب بسرعة للتعرض اللاحق لنفس بروتين epitope، وخلايا البلازما التي تفقد غشاءها BCRs و تفرز في البداية خماسي البروم ثنائي الفينيل IgM (الشكل\(\PageIndex{3}\)).

    بعد الإفراز الأولي لـ IgM، تحفز السيتوكينات التي تفرزها خلايا T H 2 خلايا البلازما على التحول من إنتاج IgM إلى إنتاج IgG أو IgA أو IgE. تسمح هذه العملية، التي تسمى تبديل الفئة أو تبديل النمط، لخلايا البلازما المستنسخة من نفس الخلية B المنشطة بإنتاج مجموعة متنوعة من فئات الأجسام المضادة بنفس خصوصية الصورة. يتم التبديل بين الفئات عن طريق إعادة الترتيب الجيني لشرائح الجينات التي ترميز المنطقة الثابتة، والتي تحدد فئة الجسم المضاد. لا يتم تغيير المنطقة المتغيرة، لذلك تحتفظ الفئة الجديدة من الأجسام المضادة بخصوصية epitope الأصلية.

    1: تفاعل BCR مع المستضد على مسببات الأمراض السليمة. يرتبط المستضد الموجود على سطح البكتيريا بمستقبلات الخلية البائية على الخلية البائية. s: معالجة المستضد وعرضه باستخدام MHC II. المستضد موجود على MHC II. 3: عرض المستضد وتفعيل الخلية التائية المساعدة. ترتبط مستقبلات الخلايا التائية للخلايا التائية المساعدة بالمستضد على MHCII. تم تثبيت هذا بواسطة CD4. يقوم Helper T بإطلاق السيتوكينات. 4: تحفز السيتوكينات التكاثر النسيلي والتمايز في خلايا الذاكرة B وخلايا البلازما التي تفرز الأجسام المضادة.
    الشكل\(\PageIndex{3}\): في التنشيط المعتمد على الخلايا التائية للخلايا البائية، تتعرف الخلية البائية على المستضد وتستوعبه وتعرضه على خلية T مساعدة خاصة بنفس المستضد. تتفاعل الخلية التائية المساعدة مع المستضد الذي تقدمه الخلية البائية، والتي تنشط الخلية التائية وتحفز إطلاق السيتوكينات التي تقوم بعد ذلك بتنشيط الخلية البائية. يؤدي تنشيط الخلية البائية إلى الانتشار والتمايز في الخلايا البائية وخلايا البلازما.

    التمارين\(\PageIndex{4}\)

    1. ما الخطوات المطلوبة لتنشيط الخلايا البائية اعتمادًا على الخلايا التائية؟
    2. ما هو تبديل فئة الأجسام المضادة ولماذا هو مهم؟

    الاستجابات الأولية والثانوية

    يلعب التنشيط المعتمد على الخلايا البائية دورًا مهمًا في كل من الاستجابات الأولية والثانوية المرتبطة بالمناعة التكيفية. مع التعرض الأول لمستضد البروتين، تحدث استجابة أولية للأجسام المضادة تعتمد على الخلايا التائية. المرحلة الأولية من الاستجابة الأولية هي فترة تأخر، أو فترة كامنة، تبلغ حوالي 10 أيام، لا يمكن خلالها اكتشاف أي جسم مضاد في المصل. فترة التأخير هذه هي الوقت المطلوب لجميع خطوات الاستجابة الأولية، بما في ذلك ربط الخلايا البائية الناضجة الساذجة للمستضد بـ BCRs، ومعالجة المستضد وعرضه، وتنشيط الخلايا التائية المساعدة، وتنشيط الخلايا البائية، والانتشار النسيلي. تتميز نهاية فترة التأخر بارتفاع مستويات IgM في المصل، حيث تحفز خلايا T H 2 تمايز الخلايا البائية في خلايا البلازما. تصل مستويات IgM إلى ذروتها بعد حوالي 14 يومًا من التعرض الأولي للمستضد؛ في نفس الوقت تقريبًا، يحفز T H 2 تبديل فئة الأجسام المضادة، وتبدأ مستويات IgM في المصل في الانخفاض. وفي الوقت نفسه، تزداد مستويات IgG حتى تصل إلى ذروتها بعد حوالي ثلاثة أسابيع من الاستجابة الأولية (الشكل\(\PageIndex{4}\)).

    أثناء الاستجابة الأولية، يتم تمييز بعض الخلايا البائية المستنسخة إلى خلايا ذاكرة B مبرمجة للاستجابة للتعريضات اللاحقة. تحدث هذه الاستجابة الثانوية بسرعة وقوة أكبر من الاستجابة الأولية. يتم تقليل فترة التأخير إلى بضعة أيام فقط وإنتاج IgG أعلى بكثير مما لوحظ للاستجابة الأولية (الشكل\(\PageIndex{4}\)). بالإضافة إلى ذلك، تكون الأجسام المضادة التي يتم إنتاجها أثناء الاستجابة الثانوية أكثر فعالية وترتبط بدرجة أعلى بالمثبتات المستهدفة. تعيش خلايا البلازما المنتجة أثناء الاستجابات الثانوية لفترة أطول من تلك المنتجة أثناء الاستجابة الأولية، لذلك تظل مستويات الأجسام المضادة المحددة مرتفعة لفترة أطول من الوقت.

    رسم بياني بالوقت على المحور X وتركيز الأجسام المضادة في المصل. في البداية كان هناك القليل جدًا من الأجسام المضادة (بالقرب من 0). لا تشهد فترة التأخير زيادة كبيرة. في الاستجابة الأولية، يبلغ IgM ذروته لمدة 5 أيام تقريبًا وينخفض. في نفس الوقت يزداد IgG ثم ينخفض. يؤدي هذا إلى زيادة في عدد الأجسام المضادة مع استقرار يبلغ حوالي 5 أيام حيث يوجد كلا النوعين من الأجسام المضادة. تشهد الاستجابة الثانوية ذروة IgM لمدة يوم إلى يومين تقريبًا ثم ذروة طويلة لـ IgG. يكون إجمالي الجسم المضاد أعلى أيضًا ولكنه ليس في حالة استقرار طالما كان في الاستجابة الأولية.
    الشكل\(\PageIndex{4}\): بالمقارنة مع الاستجابة الأولية، تحدث استجابة الأجسام المضادة الثانوية بسرعة أكبر وتنتج مستويات الأجسام المضادة التي تكون أعلى وأكثر استدامة. تتضمن الاستجابة الثانوية في الغالب IgG.

    التمارين\(\PageIndex{5}\)

    1. ما الأحداث التي تحدث خلال فترة تأخر الاستجابة الأولية للأجسام المضادة؟
    2. لماذا تظل مستويات الأجسام المضادة مرتفعة لفترة أطول أثناء الاستجابة الثانوية للأجسام المضادة؟

    المفاهيم الأساسية والملخص

    • تنتج الخلايا الليمفاوية البائية أو الخلايا البائية أجسامًا مضادة تشارك في المناعة الخلطية. يتم إنتاج الخلايا البائية في نخاع العظام، حيث تحدث المراحل الأولية من النضج، وتنتقل إلى الطحال للخطوات النهائية للنضج إلى خلايا B الناضجة الساذجة.
    • مستقبلات الخلايا البائية (BCRs) هي أشكال أحادية مرتبطة بالغشاء من IgD و IgM تربط مثيلات مستضدات معينة بمناطق ارتباط مستضد Fab. يتم إنشاء تنوع خصوصية ربط المستضد عن طريق إعادة الترتيب الجيني لقطاعات V و D و J المشابهة للآلية المستخدمة لتنوع TCR.
    • تسمى مستضدات البروتين المستضدات المعتمدة على T لأنها لا تستطيع تنشيط الخلايا البائية إلا بالتعاون مع الخلايا التائية المساعدة. لا تتطلب فئات الجزيئات الأخرى تعاون الخلايا التائية وتسمى المستضدات المستقلة عن T.
    • يتضمن التنشيط المستقل للخلايا البائية الارتباط المتبادل لـ BCRs عن طريق مثبتات المستضد غير البروتيني المتكررة. يتميز بإنتاج IgM بواسطة خلايا البلازما ولا ينتج خلايا الذاكرة B.
    • يتضمن التنشيط المعتمد على الخلايا التائية للخلايا البائية معالجة وتقديم مستضدات البروتين إلى الخلايا التائية المساعدة، وتنشيط الخلايا البائية بواسطة السيتوكينات التي تفرز من خلايا T H 2 المنشطة، وخلايا البلازما التي تنتج فئات مختلفة من الأجسام المضادة نتيجة للفئة التبديل. يتم إنتاج خلايا الذاكرة B أيضًا.
    • يؤدي التعرض الثانوي للمستضدات المعتمدة على T إلى استجابة ثانوية للأجسام المضادة التي تبدأها خلايا الذاكرة B. تتطور الاستجابة الثانوية بسرعة أكبر وتنتج مستويات أعلى وأكثر استدامة من الأجسام المضادة مع تقارب أعلى للمستضد المحدد.