Buňky imunitního systému, které vytvářejí protilátky proti napadajícím patogenům, jako jsou viry. Vytvářejí paměťové buňky, které si pamatují stejný patogen pro rychlejší tvorbu protilátek při budoucích infekcích.
B buňky jsou lymfocyty, které hrají velkou roli v humorální imunitní odpovědi (na rozdíl od buněčné imunitní odpovědi, která je řízena T buňkami). Hlavní funkcí B buněk je vytvářet protilátky proti antigenům, plnit roli antigenů prezentujících buňky (APC) a nakonec se vyvinout v paměťové B buňky po aktivaci interakcí antigenů. B buňky jsou základní složkou adaptivního imunitního systému.
Zkratka „B“ v B buňce původně znamenala u ptáků Fabriciovu bursu, ale nyní znamená kost, protože u savců se nezralé B buňky tvoří v kostní dřeni.
Nezralé B buňky vznikají v kostní dřeni většiny savců. Výjimkou jsou králíci, jejich B buňky se vyvíjejí v rotundu slepého střeva a kříže. Po dosažení IgM+ nezralého stadia v kostní dřeni migrují tyto nezralé B buňky do sleziny, kde se nazývají přechodné B buňky, a některé z těchto buněk se diferencují do zralých B lymfocytů.
Vývoj B buněk probíhá v několika fázích, přičemž každá fáze představuje změnu v obsahu genomu na místě protilátky. Protilátka se skládá ze dvou identických lehkých (L) a dvou identických těžkých (H) řetězců a geny, které je specifikují, se nacházejí v oblasti ‚V‘ (proměnná) a v oblasti ‚C‘ (konstanta). V oblasti ‚V‘ s těžkým řetězcem jsou tři segmenty; V, D a J, které se náhodně rekombinují v procesu zvaném rekombinace VDJ, aby vytvořily unikátní proměnnou doménu v imunoglobulinu každé jednotlivé B buňky. Podobné přeskupení se vyskytuje i v oblasti ‚V‘ s lehkým řetězcem s tím rozdílem, že se jedná pouze o dva segmenty; V a J. Níže uvedený seznam popisuje proces tvorby imunoglobulinu v různých fázích vývoje B buněk.
Když B buňka selže v kterémkoli kroku procesu zrání, zemře mechanismem zvaným apoptóza, zde nazývanou klonální delece. Pokud během procesu zrání rozpozná vlastní antigen, B buňka se utlumí (známá jako anergie) nebo podstoupí apoptózu (také nazývanou negativní selekce). B buňky jsou průběžně vytvářeny v kostní dřeni. Když se receptory B buňky na povrchu buňky shodují s detekovanými antigeny přítomnými v těle, B buňka proliferuje a vylučuje volnou formu těchto receptorů (protilátek) se stejnými vazebnými místy jako na původním povrchu buňky. Po aktivaci se buňka proliferuje a B paměťové buňky by se vytvořily, aby rozpoznaly stejný antigen. Tato informace by pak byla použita jako součást adaptivního imunitního systému pro účinnější a silnější imunitní odpověď na všechny dříve se vyskytující antigeny.
B buněčné membránové receptory se vyvíjejí a mění během celé doby života B buněk. TACI, BCMA a BAFF-R jsou přítomny na nezralých B buňkách i zralých B buňkách. Všechny tyto 3 receptory mohou být Belimumabem inhibovány. CD20 je exprimován ve všech stádiích vývoje B buněk kromě prvního a posledního; je přítomen z pre-pre B buněk prostřednictvím paměťových buněk, ale ne ani na pro-B buňkách, ani na plazmatických buňkách.
Lidské tělo vytváří každý den miliony různých typů B buněk, které cirkulují v krvi a lymfatickém systému a plní roli imunitního dohledu. Neprodukují protilátky, dokud se plně neaktivují. Každá B buňka má na svém povrchu unikátní receptorový protein (označovaný jako receptor B buněk (BCR)), který se naváže na jeden konkrétní antigen. BCR je imunoglobulin vázaný na membránu a právě tato molekula umožňuje odlišit B buňky od jiných typů lymfocytů a zároveň je hlavní bílkovinou podílející se na aktivaci B buněk. Jakmile se B buňka setká se svým koňatním antigenem a obdrží dodatečný signál z pomocné T buňky, může se dále diferencovat na jeden ze dvou typů B buněk uvedených níže (plazmatické B buňky a paměťové B buňky). B buňka se může buď stát přímo jedním z těchto typů buněk, nebo může projít mezistupněm diferenciace, zárodečnou centrovou reakcí, kdy B buňka hypermutuje variabilní oblast svého imunoglobulinového genu („somatická hypermutace“) a případně podstoupí změnu třídy.
B buňky existují jako klony. Všechny B buňky pocházejí z určité buňky, a tak protilátky, které produkují jejich diferencovaní potomci (viz níže), mohou rozpoznat a/nebo vázat stejné komponenty (epitopy) daného antigenu. Taková klonalita má důležité důsledky, protože na ní závisí imunogenní paměť. Velká rozmanitost imunitní odpovědi vzniká proto, že existuje až 109 klonů se specifickými vlastnostmi pro rozpoznání různých antigenů. Jedna B buňka nebo klon buněk se společnou specificitou při setkání se svým specifickým antigenem se rozdělí a vytvoří mnoho B buněk. Většina takových B buněk se diferencuje na plazmatické buňky, které vylučují protilátky do krve, která váže stejný epitop, který vyvolal proliferaci v první řadě. Malá menšina přežívá jako paměťové buňky, které mohou rozpoznat pouze stejný epitop. Nicméně s každým cyklem se zvyšuje počet přežívajících paměťových buněk. Nárůst je doprovázen afinitním zráním, které indukuje přežití B buněk, které se vážou na konkrétní antigen s vysokou afinitou. Tato následná amplifikace se zlepšenou specificitou imunitní odpovědi je známa jako sekundární imunitní odpověď. B buňky, které se setkají s antigenem poprvé, jsou známé jako naivní B buňky.
Rozpoznání antigenu B buňkami
Aktivace b-buněk závislá na T buňkách, ukazující TH2-buněk (vlevo) B-buněk (vpravo) a několik interakčních molekul
Kritickým rozdílem mezi B buňkami a T buňkami je to, jak každý lymfocyt rozpozná svůj antigen. B buňky rozpoznají svůj koňatový antigen v jeho původní formě. Rozpoznají volný (rozpustný) antigen v krvi nebo lymfě pomocí svého BCR nebo membránou vázaného imunoglobulinu. Oproti tomu T buňky poznají svůj koňatový antigen ve zpracované formě, jako peptidový fragment prezentovaný antigenem prezentující MHC molekulu buňky na receptoru T buněk.
Rozpoznání antigenu B buňkami není jediným prvkem nezbytným pro aktivaci B buněk (kombinace klonální proliferace a terminální diferenciace na plazmatické buňky).
B buňky, které nebyly vystaveny antigenu, také známé jako naivní B buňky, mohou být aktivovány T-buňkami závislým nebo nezávislým způsobem.
Aktivace závislá na T buňkách
Jakmile je patogen pozřen buňkou prezentující antigen, jako je makrofág nebo dendritická buňka, proteiny patogenu jsou pak stráveny na peptidech a navázány na MHC protein třídy II. Tento komplex je pak přemístěn na vnější stranu buněčné membrány. Makrofág je nyní aktivován, aby doručil více signálů konkrétní T buňce, která rozpozná předložený peptid. T buňka je pak stimulována k produkci autokrinů (viz Autokrinní signalizace), což vede k proliferaci a diferenciaci na efektorové a paměťové T buňky. Pomocné T buňky (tj. CD4+ T buňky) pak aktivují specifické B buňky prostřednictvím jevu známého jako imunologická synapse. Aktivované B buňky následně produkují protilátky, které pomáhají při inhibici patogenů, dokud fagocyty (tj. makrofágy, neutrofily) nebo komplementový systém například nevyčistí hostitele od patogenu (patogenů).
Většina antigenů je závislá na T-lymfocytech, což znamená, že pro maximální tvorbu protilátek je nutná pomoc T-lymfocytů. U T-dependentního antigenu vychází první signál z křížového propojení receptoru B-lymfocytů (BCR) a druhý signál z kostimulace, kterou poskytuje T buňka. T-dependentní antigeny obsahují proteiny, které jsou prezentovány na B buňce II. třídy MHC do speciálního podtypu T buňky nazývané Th2 buňka. Když B buňka zpracovává a prezentuje stejný antigen primované Th buňce, T buňka vylučuje cytokiny, které aktivují B buňku. Tyto cytokiny spouštějí proliferaci B buněk a jejich diferenciaci na plazmatické buňky. V reakci na T-dependentní antigeny dochází k přepínání izotypů na IgG, IgA a IgE a tvorbě paměťových buněk. Toto přepínání izotypů je známé jako rekombinace třídy (Class Switch Recombination, CSR). Jakmile k tomuto přepínání dojde, tato konkrétní B buňka již nemůže vytvářet dřívější izotypy, IgM nebo IgD.
Aktivace nezávislá na T buňkách
Mnoho antigenů je nezávislých na T buňkách v tom, že mohou doručit oba signály do B buňky. Myši bez brzlíku (nahé nebo athymické myši, které neprodukují žádné T buňky) mohou reagovat na T nezávislé antigeny. Mnoho bakterií má opakující se sacharidové epitopy, které stimulují B buňky, křížovým propojením IgM antigenových receptorů v B buňce, reagují syntézou IgM při absenci T buněčné pomoci. Existují dva typy T-buněčné nezávislé aktivace; typ 1 T buněčně nezávislá (polyklonální) aktivace a typ 2 T buněčně nezávislá aktivace (při které makrofágy prezentují několik stejných antigenů způsobem, který způsobuje křížové propojení protilátek na povrchu B buněk).
Rodové kořeny B buněk
V říjnovém čísle Nature Immunology z roku 2006 bylo prokázáno, že určité B buňky primitivních obratlovců (jako ryby a obojživelníci) jsou schopny fagocytózy, což je funkce obvykle spojená s buňkami vrozeného imunitního systému. Autoři předpokládají, že tyto fagocytární B-buňky představují rodovou historii sdílenou mezi makrofágy a lymfocyty. B-buňky se mohly vyvinout z buněk podobných makrofágům během formování adaptivního imunitního systému.
B buňky u lidí (a jiných obratlovců) jsou nicméně schopny endocytózou fixovat patogeny fixované na protilátky a právě touto cestou je možná prezentace MHC třídy II B buňkami, což umožňuje Th2 pomoc a stimulaci proliferace B buněk. Je to čistě ve prospěch prezentace MHC třídy II, nikoliv jako významná metoda snižování zátěže patogenů.
Zkratka „B“ v B buňce původně pocházela od Bursy z Fabricia, orgánu u ptáků, ve kterém dozrávají B buňky ptáků. Když se zjistilo, že u většiny savců vznikají v kostní dřeni nezralé B buňky, nadále se používalo slovo B buňka, i když jiné krvinky také pocházejí z pluripotentních kmenových buněk v kostní dřeni. Skutečnost, že kost i bursa začínají písmenem „B“, je náhoda.
Obrázek 1: Schématický diagram, který vysvětluje mechanismy klonální selekce B buňky a to, jak je sekundární imunitní odpověď silnější, rychlejší a specifičtější ve srovnání s primární.
Plazma – Hematopoetické kmenové buňky
T buňky: Cytotoxické CD8+, Helper CD4+/Regulatory, γδ, Natural Killer T buněčné B buňky: Plazma, MemoryNatural killer cells (lymfokinem aktivovaná zabijácká buňka)
Granulocyty (Neutrofil, Eosinophil, Basophil) – prekurzory žírných buněkDendritické buňky (Langerhansovy buňky, folikulární dendritické buňky)Monocyty/makrofágy (Histiocyty, Kupfferovy buňky, Langhansovy obří buňky, Microglia, Osteoclasty)Megakaryoblast – Megakaryocyt – destičky
Retikulocyt – Normoblast