第十二章 造血干細胞及免疫細胞的生成
第一節(jié) 造血干細胞的特性和分化
一、造血干細胞的起源和表面標記
1、造血干細胞的起源：最早發(fā)生在卵黃囊，隨后是胎肝，胚胎發(fā)育中期后及出生后，骨髓是造血場所。早期的造血干細胞是多能干細胞，具有自我更新和分化兩種潛能。
2、造血干細胞的表面標記
（1)CD34：是一種高度糖基化跨膜蛋白，隨造血干細胞的分化成熟逐漸消失，成熟細胞不表達。
（2)CD117：是干細胞生長因子受體（SCFR)，又稱c－kit，也是多能造血干細胞的重要標記
（3)Lin－細胞
二、造血干細胞的分化
（一)多能造血干細胞的分化：
1、研究造血干細胞實驗中的概念：
脾集落形成單位（colony forming unit-spleen, CFU-S)
體外培養(yǎng)集落形成單位（colony forming unit-culture, CFU-C)
2、造血干細胞發(fā)育分化的必要條件：骨髓、胸腺的微環(huán)境，通過分泌細胞因子或其他介質(zhì)，如IL－7、CSF、胸腺激素、胸腺素、促胸腺生成素等；通過粘附分子和細胞外基質(zhì)參與干細胞的分化。
（二)定向干細胞及其分化
1、髓樣干細胞及其分化：紅系在EPO作用下發(fā)育、分化；巨核系在血小板生成素（TPO)作用下分化；粒單系分化的刺激因子有GM－CSF／G-CSF、IL-3等
2、淋巴樣干細胞的分化
（1)T細胞的分化發(fā)育 T細胞在胸腺發(fā)育過程中獲得功能性TCR的表達、自身MHC限制以及自身免疫耐受。
① TCRα和β鏈基因重排：DN β鏈基因D-J重排→β鏈基因V-DJ重排→前T細胞（DP)表面表達pTα:β以及α鏈基因V-J重排→DP TCRαβ功能性表達表達
② CD3以及輔助受體CD4和CD8的表達
T細胞的成熟過程分為雙陰性、雙陽性和單陽性三個時期：
雙陰性期（DN)：不表達CD3、CD4、CD8分子，稱為雙陰性T細胞。
雙陽性期（DP) ：T細胞首先表達CD8分子，CD8分子的出現(xiàn)促進CD4分子的表達，CD3從低到高表達。轉(zhuǎn)化成雙陽性T細胞。
單陽性期（SP) ：雙陽性T細胞在胸腺中再經(jīng)第二次選擇過程，分化為CD4＋T細胞或CD8＋T細胞，即單陽性T細胞。
③胸腺中T細胞的選擇
部位：在胸腺皮質(zhì)、髓質(zhì)交界處。
陽性選擇：陽性選擇的意義在于賦予成熟T細胞具有識別、結合MHC的能力，使T細胞在識別抗原時顯示MHC約束性。
陰性選擇：其意義在于清除了自身反應性T細胞克隆
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（2)B細胞的分化發(fā)育 原始B細胞（pro-B細胞)→ pre-B細胞 → μ＋的不成熟B細胞 → μ＋δ＋的成熟B細胞（初始B細胞)→ 活化的B細胞→漿細胞。
Ig重鏈基因D-J重排→Ig重鏈基因V-DJ重排→表達μ鏈preB受體→輕鏈基因V-J重排→形成完整的mIgM →mIgM mIgD同時表達。
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3、NK細胞 骨髓是NK細胞發(fā)育分化的主要場所。
第二節(jié) 淋巴細胞抗原識別受體的編碼基因及多樣性的產(chǎn)生
一、BCR和TCR基因結構及其重排
（一)胚系基因結構
1、V區(qū)基因和Ｃ區(qū)基因：每種肽鏈的編碼基因均分為V區(qū)和Ｃ區(qū)基因。
BCR的Ｈ鏈、TCR的β、δ鏈的Ｖ區(qū)基因由Ｖ、D、J三個基因片段組成。
BCR的κ或λ鏈、TCR的α、γ鏈由Ｖ、J兩個基因片段組成。
BCR、TCR的各個Ｖ基因片段之前均有前導序列，編碼前導肽。
2、抗原受體的胚系基因結構
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（二)淋巴細胞發(fā)育過程中抗原受體基因的重排
1、重組酶及其重組信號序列：（1)重組激活酶，切除重組信號序列。（2)末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶，用于N插入。（3)其他DNA外切酶、DNA合成酶。
七聚體－間隔序列－九聚體稱為重組信號序列（recombination signal sequences，RSS)，
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2、BCR基因表達的一些特點
（1)等位排斥和同種異型排斥
等位排斥（allelic exclusion)：是指B細胞中位于一對染色體上的輕鏈和重鏈基因，其中只有一條染色體上的基因得到表達，這樣對遺傳上是雜合子的個體來說，也同樣保證了一個B細胞只表達一種輕鏈和一種重鏈，也即只表達一種特異抗原受體。TCR也有等位排斥。
同種型排斥（isotype exclusion)：是指兩種輕鏈之間的排斥，輕鏈有κ和λ鏈,但一個BCR和Ig分子只能表達其中的一種,在不同的物種中κ和λ鏈的表達變化很大,在小鼠和大鼠κ∶λ的比率為95∶5,在人是65∶35。
（2)
類別轉(zhuǎn)換
在抗體應答過程中，抗原激活B細胞后，膜上表達和分泌的Ig類別會從IgM轉(zhuǎn)換成IgG,IgA,IgE等其他類別或亞類的Ig，這種現(xiàn)象稱為類別轉(zhuǎn)換（class switch)或同種型轉(zhuǎn)換（isotypeswitch)。
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（3)BCR和分泌型quanxiangyun.cn/Article/Ig：編碼膜型Ig重鏈羧基端有兩個外顯子（MC)，分別編碼疏水的跨膜區(qū)和膜內(nèi)部分，而分泌型Ig重鏈羧基端序列是由外顯子SC編碼的，SC序列結在恒定區(qū)結構域最末一個外顯子之后。轉(zhuǎn)錄時，如果只轉(zhuǎn)錄到SC,則成為分泌型Ig，如果轉(zhuǎn)錄時包括MC，而把SC剪切掉，則表達為BCR。
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二、抗原識別受體多樣性產(chǎn)生的機制
1、組合造成的多樣性(combinatorial diversity)V區(qū)基因片段的組合和輕重鏈的組合。
2、連接造成的多樣性（junctional diversity)發(fā)生于CDR3區(qū)位于Ｖ、J或V、D、J片段連接處。如 N插入只發(fā)生在重鏈的V和D或Ｄ和J之間。
3、體細胞高頻突變造成的多樣性 體細胞高頻突變是已成熟的B細胞而且只在次級淋巴器官的生發(fā)中心中，發(fā)生在重排過的V基因上的突變。主要的方式是點突變和體細胞高頻突變導致抗體在應答過程中會產(chǎn)生親和力成熟的現(xiàn)象。
TCR與BCR不同的是： 沒有體細胞高頻突變。N區(qū)插入多于BCR，TCRαβ中, α鏈和β鏈基因都有N區(qū)插入,在α鏈的V-J片段和β鏈的V-D\D-J之間都有N區(qū)插入。人的γδ基因是否有N區(qū)插入還不清楚。TCRV區(qū)基因發(fā)生有效重排機會較多
BCR多樣性可達1014，TCRαβ的多樣性1016。
三、淋巴細胞的克隆選擇
1、眾多的淋巴細胞克隆具有各自特異的抗原受體，但都來自于同一個淋巴祖細胞
2、在淋巴細胞發(fā)育早期，未成熟淋巴細胞如結合自身抗原即被克隆刪除，發(fā)生自身免疫耐受
3、成熟淋巴細胞可識別外來抗原，并發(fā)生活化和克隆擴增
4、同一克隆的淋巴細胞識別相同的抗原，受抗原刺激的淋巴細胞分化為效應細胞，清除相應的抗原。
