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在有颌脊椎动物的出现之前,继承性免疫系统(adaptive immune system)的最古老的前体形式就出现了,形成了一种多样的、特异性抗原的防御系统,并且与已经建立的先天免疫相结合,形成了一个更强大和复杂的免疫防御系统。继承性免疫系统是一种针对抗原识别的免疫系统,可以识别和攻击特定的病原体。与先天免疫系统相比,继承性免疫系统具有更高的特异性和记忆性,可以针对不同类型的病原体做出更精确和有效的反应。这种进化中的改变对于有颌脊椎动物的生存和抵御病原体至关重要。
在哺乳动物中,B细胞是一种产生免疫球蛋白(抗体)的细胞类型。通过分子和细胞水平的相互作用,B细胞群体和分泌的免疫球蛋白不断演化和改变,增加了免疫系统的多样性和适应性,使得免疫系统能够更好地应对不同的病原体和疾病,构成了更强大的免疫防御体系。
在种系起源和生物进化过程中,细胞制造和释放细胞外囊泡(Extracellular vesicles,EVs)的能力,是先于继承性免疫系统出现的。EVs是一种由细胞膜包裹的小囊泡,其中含有细胞所释放的各种分子和信号物质。这些囊泡可以在细胞之间传递信息和生物分子,发挥重要的细胞间通讯和调控的作用。在进化过程中,这些EVs的能力可能为细胞提供某种防御机制,帮助它们应对病原体和环境压力。这种防御机制在不断进化的过程中演变成为更加复杂的过继性免疫系统。
EVs在生命起源的各个种系分支中都有发现,例如细菌、植物和人类等,由不同发育途径的细胞产生。越来越多的证据表明,EVs是一种细胞间通讯的基本方式,与通过传统的内质网到高尔基体的细胞分泌途径并存。细胞会通过传统的内质网到高尔基体的细胞分泌途径释放可溶性的活性分子,也会经由EVs通过包裹细胞内部物质后释放到细胞外。这两种方式都是细胞间通讯的重要方式,在细胞内同时存在。近些年人们越来越认识到传统分泌途径和EVs途径释放分子和信号物质,对细胞外环境和细胞间通讯的共同贡献。通过综合考虑这两种途径的生物学效应,可以更全面地理解和解释细胞间通讯和细胞外环境对细胞行为的影响。
在免疫过程中,EVs也发挥重要的作用,通过传递信号分子,能协助免疫细胞之间的相互作用和参与免疫反应。有关B细胞生成的EVs和与免疫反应相关性的研究很少。虽然早期对B细胞的MHC-II内体(endosome)运输和EVs的研究显示,B细胞可以通过释放含有MHC-II复合抗原的小型EVs来激活T细胞,但在评估EVs中免疫球蛋白含量和作用方面可供参考的资料很少。
最近的一项对B细胞生成的EVs研究显示:
B细胞释放的EVs可以呈现两种不同的大小, 这些EVs中都含有免疫球蛋白M (IgM)。IgM是作为免疫系统中的一种重要抗体,在免疫应答中起着关键作用。B细胞通过释放两种大小的EVs来传递IgM。这种特殊的方式可能对免疫系统中的信号传递和细胞通讯起着重要作用。
B细胞释放的EVs IgM既可以分布在EVs的表面,也存在于EV的内部。EVs的表面是由细胞膜构成的,所以IgM可以直接暴露在外面,与周围的细胞或分子发生相互作用。而EV的内部则是由细胞膜包裹的空腔,IgM也可以存在于这个空腔内。这种双重分布方式使得EV上的IgM可以同时参与膜表面的相互作用和内部传递,起到更加全面和多功能的作用。
B细胞产生的EVs的表面和内部的IgM显示为单体型IgM,这与B细胞通常分泌的五聚体IgM没有直接关系。IgM是一种免疫系统的抗体,在免疫应答中起着重要作用。正常情况下,B细胞会分泌五聚体IgM的抗体形式来抵御外来病原体。而B细胞产生的EVs表面与内部的IgM是以单体的形式存在的,与通常分泌的五聚体IgM相互独立。因此,EVs可能在IgM的调控和功能方面具有特殊的作用,这为深入了解EV中IgM的功能和应用提供了重要线索。
研究显示,B细胞生成的EVs中的IgM能够特异性地与抗原结合,这种特异性的抗原结合是免疫应答的重要一步,它可以识别和攻击入侵的病原体或异常细胞,并对其进行免疫攻击。EVs中的IgM通过与抗原特异性结合,发挥着重要的免疫功能。而且EVs中的IgM可以被吸收到细胞内,这意味着EVs通过释放IgM可以向周围的细胞传递信号,或者通过被其他细胞摄取的方式传递IgM的功能和作用。
B cell extracellular vesicles contain
monomeric IgM that binds
antigen and enters target cellsiScience 26, 107526, September 15, 2023
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