综述：并非所有浆细胞生来平等：被掩盖的异质性层次

《Frontiers in Immunology》：Not all plasma cells are made equal: well-hidden layers of heterogeneity

　　

浆细胞(PCs)是B细胞发育的终末阶段，通过持续分泌抗体来维持长期的体液免疫。浆细胞曾被认为是一个同质群体，其界定标准是短寿命与长寿命的二分法，但现在，浆细胞已被公认为是高度异质性的。近期研究进展颠覆了若干教条，揭示了长寿命浆细胞(LLPCs)可由不同的B细胞前体发育而来，并可在骨髓以外的组织中持续存在。浆细胞的异质性由内在因素塑造，包括B细胞的起源、抗原亲和力、B细胞受体(BCR)信号强度以及免疫球蛋白(Ig)同种型；同时也受外在因素影响，例如组织特异性微环境、细胞因子，以及在诱导部位和维持部位的细胞间相互作用。此外，被称为“时刻”的时间变量，包括年龄、性别和炎症状态，在整个成熟过程中调节着浆细胞的命运。这一过程也在这些长寿命浆细胞内部异质性的形成中扮演着核心角色。总之，这些参数共同定义了一个动态的、依赖于具体情境的浆细胞图景，对免疫调控和疫苗设计具有重大意义。

论文主体内容总结

引言

浆细胞(PCs)代表了B细胞分化的终末阶段，是体液免疫的主要效应细胞。它们通过持续产生和分泌抗体，确保了对病原体的长期保护，并有助于免疫记忆。B细胞分化为浆细胞的过程受一个严格调控的转录因子网络（包括BLIMP-1、XBP1和IRF4）的显著协调，并伴随着深刻的形态和代谢适应，以支持其高分泌率活性。以往教条认为，浆细胞异质性仅限于简单的短寿命与长寿命二分法；长寿命浆细胞(LLPCs)来源于生发中心(GC)B细胞；LLPCs只产生类别转换的免疫球蛋白；LLPCs仅存在于骨髓的固定龛位中。近期高通量和单细胞技术的发展表明，浆细胞远非同质群体，它们在分子、表型和功能上表现出显著的多样性。然而，由于浆细胞转录组中约60-70%是免疫球蛋白(Ig)mRNA，这往往掩盖了其他的转录变异，使得其异质性在早期研究中未被充分认识。研究发现，分泌不同Ig同种型（如IgM、IgG、IgA）的浆细胞在表型、转录组和功能上也存在差异，例如部分保留膜Ig表达，以及差异表达与细胞粘附和迁移相关的基因（如编码VLA-4的ITGA4和编码LFA-1的ITGAL）。这些分子差异得到了反式相互作用组分析的支持，该分析确定了浆细胞与其周围基质或免疫伙伴之间的特定相互作用网络。其中，分泌IgA的浆细胞是组织适应的一个突出例子，其表面表达趋化因子受体CCR10，这与它们优先定位于（或可能重新定位于）粘膜组织和皮肤的特征一致。

影响浆细胞异质性的内在因素

异质性浆细胞群体的生成始于B细胞活化的最早阶段，取决于B细胞所在位置、性质及活化类型。B细胞的细胞起源（例如滤泡B细胞、边缘区B细胞、GC B细胞或记忆B细胞）以及抗原刺激的性质（T细胞依赖性与T细胞非依赖性），连同B细胞受体(BCR)共刺激信号的影响，共同塑造了后续的分化轨迹，并导致了浆细胞的异质性。长期以来的观点是，边缘区(MZ)B细胞优先产生短寿命浆细胞，而滤泡B细胞通过形成生发中心，倾向于分化为产生高度突变和类别转换抗体的浆细胞，因此被认为是唯一能够成为长寿命浆细胞的细胞。然而，这个模型后来被修正，研究表明未突变的长寿命浆细胞同样可以来源于边缘区B细胞。这带来了一个新的视角，即这是一种情境依赖的可塑性和概率性命运。关于滤泡外反应与生发中心反应动力学的长期教条基本未变：滤泡外反应迅速，而生发中心的形成则需要延迟，记忆反应除外。然而，反应持久性的概念已经演变。现在清楚的是，滤泡外反应（常被生发中心反应所掩盖）可以持续数周甚至数月。在生发中心反应的后期，当B细胞面临分化为记忆B细胞或浆细胞的决定时，抗体质量和亲和力成熟再次发挥核心作用。评估抗体亲和力的竞争机制决定了B细胞接收的信号输入，特别是通过MYC轴。亲和力提升较少的B细胞优先分化为记忆B细胞，而具有最高亲和力的B细胞则分化为浆细胞。其生物学原理在于，记忆B细胞在再次接触抗原时，可以重新进入生发中心并在需要时进一步优化其抗体，而浆细胞必须已经拥有最高质量的抗体。然而，最近的一些研究对此观点进行了细化，表明生发中心会逐渐被初始B细胞重新侵入，这对于维持这些结构内的竞争至关重要，从而产生亲和力水平高度多样化的浆细胞群体。时间戳实验进一步证明，长寿命浆细胞在整个免疫应答过程中持续生成，并且高度突变和类别转换的长寿命浆细胞比例过高，这可能是生发中心寿命延长的结果。因此，产生表达不同亲和力抗体的浆细胞，表明浆细胞中存在基于亲和力的显著异质性，所有这些浆细胞都保留成为长寿命浆细胞的潜力。

另一个控制浆细胞分化的关键参数是BCR信号强度。早在2013年，利用小鼠LMP2A模型分析强与弱BCR信号的影响时，研究人员就证明了弱BCR信号有利于浆细胞分化，而强信号则促进B细胞维持，这与C. Goodnow的“少即是多”假说一致。尽管这些研究因模型的人为性质而受到批评，但它们具有将信号强度与信号特性分离的优点。此后，多项研究得出了类似的结论。最近研究表明，表达IgG1的B细胞比表达IgM/IgD的B细胞显示出更低的表面BCR水平，并且表现出更大的分化为浆细胞的倾向。在生发中心内，由于交联BCR数量的差异，这种BCR信号强度的差异可能通过不对称细胞分裂产生。计算机模拟研究进一步支持了与BCR结合的抗原滞留量是浆细胞分化的关键决定因素这一假说。不对称分裂产生的不平衡导致子代细胞表面BCR-抗原复合物减少，并伴有B细胞转录因子分布的改变，从而能够激活浆细胞的转录程序。

综上所述，这些研究表明免疫球蛋白同种型和抗原特异性可能对浆细胞分化产生影响。此外，抗原特性，包括其协同诱导Toll样受体(TLR)活化的能力，可能进一步塑造潜在的浆细胞异质性。最近的研究表明，抗原性质决定了具有不同表面标记物差异表达的独特浆细胞亚群的出现。

总之，浆细胞异质性既取决于产生浆细胞的B细胞的身份，也取决于抗原的性质及其引发的信号通路。因此，浆细胞异质性直接或间接地依赖于抗原本身，而抗原最终协调着整个免疫反应。除了抗原性质，进入途径以及因此产生的免疫诱导的解剖部位也起着关键作用，因为每个部位都提供了一个独特的微环境，有利于浆细胞异质性的出现。

影响浆细胞异质性的外在因素

定位隐含了微环境的差异。这种差异是多方面的。首先，区分诱导部位和维持部位很重要，因为它们不一定相同。其次，在诱导部位和维持部位，根据具体情境，炎症性和/或感染性微环境叠加在组织特异性微环境之上。浆细胞区室是由B细胞反应和分化建立和组织的，而这些反应和分化受到这些环境中不同的细胞成分和细胞因子背景的影响。

诱导部位的多样性已被全面综述，其中强调浆细胞异质性对于根据解剖部位产生最有效的免疫反应至关重要，无论是在抗原特异性还是持久性方面。例如，在粘膜表面（如皮肤、胃肠道和女性生殖道）的IgA应答的重要性可以得到强调。这些部位紧邻粘膜表面和外部环境。除了能够持续感知潜在病原体入侵的IgA产生外，这些组织中的浆细胞还可能通过产生IL-10来帮助建立抗炎微环境，IL-10是一种对于防止病原体主要入侵部位的免疫过度活化至关重要的细胞因子。通过这些调节和调制功能，浆细胞代表了这些组织内的关键细胞参与者。

诱导部位产生此类浆细胞直接受到局部细胞组成的影响，特别是通过与先天免疫细胞的相互作用，无论是直接的还是通过主要细胞因子背景间接影响的。自然杀伤T(NKT)细胞对B细胞活化以及最终浆细胞分化的影响已有详细记载。最近，不变NKT(iNKT)细胞已被证明可分化为iNKT滤泡辅助样细胞(iNKTfh)，参与控制生发中心B细胞反应。这种相互调节源于Tfh细胞、iNKTfh细胞和B细胞之间的三细胞对话，这三个组分中任何一方的失调都会间接促进自身抗体的出现，从而产生致病性浆细胞亚群。在肺部病毒感染的背景下，其他调节因子包括不同的记忆B细胞群体。真正的肺驻留记忆B细胞(CXCR3⁺)以抗原特异性方式反应，而旁观者记忆B细胞(CXCR3^-)则不引发抗原特异性反应。尽管这些不同的细胞参与者显然有助于塑造免疫反应，但直接相互作用与间接相互作用的各自贡献仍未完全阐明。特别是，细胞因子（尤其是IL-4和IL-21）的产生对B细胞异质性和由此产生的浆细胞群体的影响并不总是被充分考虑。观察到的差异可能是由于用于激活B细胞的实验模型所产生的人工假象造成的。直到最近，大多数研究B细胞反应和/或浆细胞分化的研究都依赖于成熟但人工的模型，这些模型最终更接近模拟疫苗接种而非自然感染。这两种情境之间的区别一直不明确，在某些情况下仍然如此。然而，疫苗接种和感染之间存在一个主要差异，即促炎微环境的程度和性质以及炎症本身。这两个参数严重影响浆细胞分化和体液反应的持久性，从而揭示了异质性浆细胞群体的存在。

疫苗开发是一个不断发展的领域，涉及疫苗平台（基于蛋白、DNA、RNA等）和佐剂配方。然而，疫苗效力，特别是关于体液免疫的持久性，通常主要通过抗原特异性抗体的存在与推测存在的抗体分泌细胞之间的相关性来评估，很少或没有直接研究这些细胞和/或其异质性。尽管如此，一些最近的研究强调了疫苗接种途径的重要性。传统上采用的肌肉注射主要诱导全身免疫反应，而呼吸道接种除了引发全身反应外，还能诱导强烈的局部免疫，从而在简化给药程序的同时提供更优的保护。通过这些不同途径产生的浆细胞的性质仍有待充分表征。理解那些停留在最初产生位置、之后迁移到骨髓的浆细胞，与那些只去往骨髓的浆细胞之间的差异至关重要。鉴于A. E. Denton和M. A. Linterman小组最近的研究工作，看来完整的、质量上相当的生发中心反应可以在三级淋巴结构(TLS)内产生，这种情况也可能适用于鼻用疫苗诱导的免疫反应。虽然肌肉注射对淋巴结的刺激最小，并支持骨髓驻留记忆的建立，但疫苗学的最新进展越来越挑战这种给药途径。

长寿命浆细胞的维持部位长期以来被认为是骨髓。现在很清楚，这种观点是不完整的。骨髓龛是支持长寿命浆细胞长期存活的特征最明确的环境。历史上，它们曾被视为唯一的地点。几篇权威综述详细介绍了其组成。关键共享成分包括产生CXCL12的基质细胞，以及通过嗜酸性粒细胞和巨噬细胞提供生存因子（如APRIL和IL-6）的细胞来源。这些细胞的功能冗余性对之前归因于嗜酸性粒细胞的排他性作用提出了质疑。通过特定信号轴介导的直接细胞-细胞相互作用也至关重要。尽管这些龛位曾被认为高度稳定和均匀，研究人员和其他人已证明，根据产生的免疫球蛋白同种型的不同，龛位相互作用存在差异，揭示了骨髓龛位之间先前未被认识的异质性。另一个最近被推翻的教条是认为骨髓是一个静态环境，浆细胞在其整个生命周期内固定在一个龛位中不动的观点。相反，浆细胞可以在骨髓内迁移，甚至可能离开这个区域。骨髓中罕见的浆细胞，曾被认为是占据单个龛位的孤立细胞，似乎在集群中能更有效地持续存在，其中APRIL起着关键作用。这种集群的存在提出了直接浆细胞-浆细胞相互作用和调节机制的可能性，因为孤立的浆细胞表现出存活率降低，并且似乎更难以成为长寿命浆细胞。这反映的是一种内在的无法获得长寿命状态的能力，还是缺乏进行必需相互作用所需的适当受体，目前仍未解决。重要的是，骨髓并非浆细胞维持的唯一部位。每个需要浆细胞的效应部位都有一个相关的诱导部位。我们现在知道，这种相互联系也使得长寿命浆细胞能够在这些部位得以维持。因此，浆细胞可以在生殖道、泪腺、脑膜和皮肤以及骨髓中持续存在。脾脏，特别是红髓，也作为长寿命浆细胞的维持部位，最近有报道称产生IgE的长寿命浆细胞优先在此器官中持续存在。然而，脾脏驻留的长寿命浆细胞通常比骨髓中的长寿命浆细胞寿命更短。不出所料，这些新发现的维持部位显示出高度不同的细胞和细胞因子组成，强烈暗示浆细胞寿命受部位特异性调节，这可能与它们特化的功能相关。此外，成熟状态与微环境信号之间的相互作用放大了浆细胞的异质性。处于不同成熟阶段的浆细胞表达不同的受体组合（包括对生存细胞因子和粘附分子的受体），表现出不同的代谢特征（例如线粒体活性和对缺氧适应的差异），因此对来自龛位的信号表现出不同的敏感性。这些替代维持部位是否支持浆细胞成熟的完成，仍然是一个悬而未决的问题。传统上，浆细胞成熟被认为仅在骨髓内完成；现在尚不清楚这个教条是否仍然成立。有几个问题仍未得到解答：是否所有浆细胞都拥有在其诱导部位完成成熟的内在能力，还是这种能力仅限于注定要成为长寿命浆细胞的那些？鉴于浆细胞的移动性并不仅限于未成熟细胞，浆细胞是否必须通过骨髓来完成成熟，然后重新定位到其他效应部位？最后，每个效应部位的结构和分子特征是否提供特定的信号，积极地塑造或生成浆细胞异质性？总的来说，这些问题仍然开放，是该领域的关键挑战。

讨论

如上所述，我们对浆细胞的理解正在迅速而实质性地演变，其产生和维持方面都发生了重大变化。长期存在的范式正逐步受到挑战，而由于浆细胞稀少带来的技术限制，其异质性长期以来未被注意，现已成为一个不可否认但尚未被充分理解的特征。控制这种异质性建立的参数众多，一些小组已经提出了模型，强调与浆细胞及其B细胞前体相关的内在因素，以及与它们生成部位和长期维持部位的微环境相关的外在因素相结合的重要性。这些已经相当广泛的参数共同促成了浆细胞异质性的塑造。越来越多由独立且不重叠的研究描述的标记物，共同支持这一新兴框架。例如，CXCR3、MHC II类和TIGIT优先与短寿命浆细胞相关，而EpCAM、Ly6a和CD93更常与长寿命浆细胞相关。目前，研究人员尚未明确它们的功能，主要将其用作标记物。然而，以CXCR3为例，其缺失与Blimp1表达的增加呈反比。另一方面，EpCAM似乎对于将IgM或IgG产生的浆细胞锚定在其龛位中至关重要。最后，虽然与CD93相关的机制尚不清楚，但其缺失会损害长寿命浆细胞的维持。此外，蛋白质表达的梯度模式，如MHC II类和/或Slamf6的逐渐丢失，与浆细胞的成熟和寿命相关。在最近的研究中，研究人员进一步将CD62L确定为不成熟的标记物，并证明了CXCR4、FcγRIIb和CD93的组合表达梯度对于建立T细胞依赖性和T细胞非依赖性浆细胞免疫应答至关重要。尽管CD138在过去被视为单纯的浆细胞参考标记，但Fooksman博士课题组的研究结果强调了其对功能的重要性。他们的发现表明，表达高水平CD138的浆细胞在存活、髓内聚集和骨髓内滞留方面表现出选择性优势。值得注意的是，当考虑由浆细胞自身表达但直接介导与微环境相互作用的粘附分子和趋化因子受体或配体时，内在和外在参数是交汇的。区分内在和外在成分的相对贡献可能极具启发性。浆细胞异质性是两者共同作用的结果吗？还是主要由其中之一介导？细胞可塑性是否可能？将在一个诱导部位产生的浆细胞重新引入到另一个部位的转移实验，可以让我们追踪其后续演化，特别是确定所产生的异质性是否保持不变。

尽管这个模型包含众多参数，错综复杂，但其方法似乎过于笼统。它未能考虑“时刻”，即个体一生中发生的独特特征和变化。每个个体固有的参数包括性别及相关激素背景、种族背景和HLA单倍型等。事实上，免疫反应和自身免疫病易感性的性别差异突显了内在的异质性，这至少部分与激素背景有关。类似地，COVID-19大流行清楚地揭示了不同种族群体在抗病毒反应上的差异，可能反映了HLA介导的抗原呈递的变异。对小鼠的实验可以通过比较怀孕和非怀孕小鼠，或经历过卵巢切除的动物的浆细胞异质性来为这些问题提供答案，然后与阉割与非阉割雄性小鼠的结果进行比较，以说明性激素在塑造浆细胞异质性中的重要性。此类分析可辅以命运追踪等方法来评估存活率，测量CD138标记物密度，监测CXCR4或CD93表达梯度，并评估对细胞代谢的潜在影响。时间变异性也是一个重要因素。在每日尺度上，昼夜节律对免疫效率有很强影响，影响疫苗反应和免疫治疗结果。研究控制昼夜节律的基因在不同时间点接种疫苗后对浆细胞异质性的作用，将有助于阐明这种影响。免疫反应在整个生命周期中也存在显著差异。例如，免疫系统不成熟的婴儿的反应与成人或老年人的反应不同。尽管免疫衰老已得到充分表征，但其对浆细胞异质性的影响尚不明确。数十年前生成的长寿命浆细胞可以持续存在；然而，老年个体中新生成的浆细胞的特性仍然知之甚少。环境因素，包括污染、烟草暴露和酒精消费，也可能通过促进慢性炎症状态来影响免疫反应，这与自身免疫病风险增加有关。这些环境压力很可能影响浆细胞异质性，这可以通过暴露于此类因素后进行的单细胞表观遗传分析来研究。

最终，成熟模型可能是长寿命浆细胞异质性的核心。它们的出现取决于成熟过程的成功、免疫反应的持续时间以及所涉及的组织微环境。成熟模型既考虑了内在因素，如B细胞的起源和决定初始成熟潜能的早期成熟事件的变化，也考虑了外在信号，如细胞因子背景和诱导部位的独特环境，这些环境要么促进要么阻止成熟。这导致了浆细胞状态的一个谱系。这个成熟框架也解释了浆细胞如何在非髓性组织中持续存在，从而支持了长寿命浆细胞可以存在于骨髓之外的观点。“时刻”所包含的所有个体间和个体内变量调节着浆细胞成熟的速度、轨迹和完成度。慢性炎症或衰老可能使浆细胞转向部分成熟或功能失调的状态。成功的长寿命浆细胞建立似乎基于成熟过程的时间维度和持久性。最近的发现进一步表明，浆细胞不应被视为固定的终末终点，而是在分化后经历渐进成熟的细胞。从这个角度来看，成熟模型提供了一个统一的生物学过程，将初始异质性、组织定位和时间背景联系起来，形成一个单一的、动态的、支配浆细胞命运的框架。