mini|200px|Eine B-Zelle wird nach Antigenkontakt zur Antikörper produzierenden Plasmazelle. B-Lymphozyten oder kurz B-Zellen, in ihrer spezialisierten Form als B-Gedächtniszellen bezeichnet, gehören zu den Leukozyten (weiße Blutkörperchen). Sie sind als einzige Zellen in der Lage, Plasmazellen zu bilden, die wiederum Antikörper ausschütten, und machen zusammen mit den T-Lymphozyten den entscheidenden Bestandteil des adaptiven Immunsystems aus. Während T-Zellen an der zellvermittelten Immunantwort beteiligt sind, sind die B-Zellen die Träger der humoralen Immunantwort (Bildung von Antikörpern). Wenn sie durch körperfremde Antigene aktiviert werden, können sie sich zu Antikörper-produzierenden Plasmazellen oder Gedächtniszellen differenzieren. Die Bezeichnung „B-Zellen“ stammt ursprünglich von ihrem Bildungsort in der Bursa Fabricii bei Vögeln. Beim Menschen und einigen anderen Säugetieren entstehen die B-Zellen im Knochenmark, daher erhielt der Buchstabe B hier nachträglich die Bedeutung bone marrow (engl. für ‚Knochenmark‘). Für viele Säugetiere ist die Herkunft noch nicht eindeutig geklärt. Hier verwendet man den Begriff „bursaäquivalentes Organ“.
Entwicklung Die Entwicklung der B-Zellen findet beim Menschen und auch bei einigen anderen Säugern im Knochenmark statt, davor, beim Fötus, aber in der Leber. Die Signale, die für das Entwicklungsprogramm notwendig sind, erhalten die sich entwickelnden Lymphozyten von so genannten Stromazellen. Bei der B-Zell-Entwicklung ist die Bildung eines funktionierenden B-Zell-Rezeptors (die membrangebundene Form des Antikörpers) von entscheidender Bedeutung. Nur mit diesem Antigenrezeptor sind reife B-Zellen später in der Lage, fremde Antigene zu erkennen und durch die Bildung von entsprechenden Antikörpern feindliche Strukturen zu bekämpfen. Die Antigenspezifität des Rezeptors wird durch die Verknüpfung bestimmter Gensegmente bestimmt. Die Segmente heißen V-, D- und J-Segmente, weshalb der Prozess als V(D)J-Rekombination bezeichnet wird. Dabei werden diese Segmente, die den Antigen-bindenden Teil des B-Zell-Rezeptors bilden, umgeordnet. Der gesamte Rezeptor besteht aus zwei identischen leichten Proteinketten und zwei identischen schweren Proteinketten, die über Disulfidbrücken verknüpft sind. Bei der VDJ-Rekombination werden zuerst die V-, D- und J-Segmente der schweren Kette des B-Zell-Rezeptors verknüpft, danach die V- und J-Segmente der leichten Rezeptorkette. Nur wenn die Gene dabei erfolgreich umgeordnet werden, was als „produktive Genumordnung“ bezeichnet wird, kann die Zelle in den jeweils nächsten Entwicklungsschritt übergehen.
B-Zellen, die während ihrer Ausreifung im Knochenmark auf körpereigene Antigene reagieren, sterben in den allermeisten Fällen durch Apoptose ab. Im Blut von gesunden Menschen lassen sich geringe Mengen an autoreaktiven Zellen, unter anderem gegen Thyreoglobulin oder auch Kollagen, nachweisen.Abul K. Abbas: Diseases of Immunity in Vinay Kumar, Abul K. Abbas, Nelson Fausto: Robbins and Cotran - Pathologic Basis of Disease. 7. Auflage. Philadelphia 2005, S. 224f.
Stadien der B-Zell-Entwicklung Das erste Stadium der B-Zell-Entwicklung stellen die Pro-B-Zellen dar, die sich von pluripotenten Stammzellen (hämatopoetischen Stammzellen) herleiten. In Pro-B-Zellen erfolgt die Umordnung der schweren Kette. Im Falle einer „produktiven Genumlagerung“ wird dabei eine schwere μ-Kette gebildet, was zum Eintritt in das Stadium der Prä-B-Zelle führt. Im ersten Prä-B-Zell-Stadium, den großen Prä-B-Zellen, wird die schwere μ-Kette zusammen mit einem Ersatz für die leichte Kette in Form eines Prä-B-Zell-Rezeptors auf der Zelloberfläche exprimiert. Die großen Prä-B-Zellen teilen sich mehrmals und entwickeln sich schließlich zu den kleinen Prä-B-Zellen, die keinen Prä-B-Zell-Rezeptor mehr bilden und nur noch über intrazelluläre schwere μ-Ketten verfügen. In den kleinen Prä-B-Zellen wird mit der V-J-Umordnung der leichten Kette begonnen. Nachdem die Gene für die leichte Kette erfolgreich umgelagert wurden, geht die Zelle ins Stadium einer unreifen B-Zelle über. Dabei wird ein komplettes B-Zell-Rezeptormolekül IgM auf der Oberfläche exprimiert. Reife B-Zellen zeichnen sich schließlich dadurch aus, dass bei ihnen durch alternatives Spleißen auch IgD-Rezeptoren gebildet werden.
frühe Pro-B-Zelle: D-J-Umordnung der schweren Kette späte Pro-B-Zelle: V-DJ-Umordnung der schweren Kette große Prä-B-Zelle: μ-Kette als Teil des Prä-B-Zell-Rezeptors auf der Oberfläche kleine Prä-B-Zelle: V-J-Umordnung der leichten Kette unreife B-Zelle: IgM-Rezeptor auf der Oberfläche reife B-Zelle: IgM- und IgD-Rezeptoren auf der Oberfläche.
Funktion mini|Plasmazelle B-Zellen sind in der Lage, mit ihren B-Zell-Rezeptoren bestimmte, in der Regel körperfremde Strukturen – Antigene – zu erkennen und daraufhin gegen diese Antigene gerichtete Antikörper zu produzieren. Diese B-Zellen beginnen jedoch erst dann mit der Produktion von Antikörpern, wenn sie zuvor vollständig aktiviert wurden. Naive B-Lymphozyten (reife B-Zellen, die noch keinen Kontakt zu ihrem Antigen hatten) zirkulieren im Blut und den lymphatischen Organen (Thymus, Milz, Lymphknoten, Knochenmark) des Körpers von Wirbeltieren. Sobald eine B-Zelle mit ihrem B-Zell-Rezeptor an ein fremdes Antigen bindet und gleichzeitig ein kostimulatorisches Signal von T-Helferzellen (die ebenfalls dasselbe Antigen erkannt haben müssen) bekommt, wandert sie zu den so genannten Keimzentren in Lymphknoten oder Milz. Hier teilt sie sich stark (Proliferation), differenziert zur Plasmazelle und sezerniert anschließend Antikörper. Diese Antikörper besitzen dieselbe Spezifität wie der B-Zell-Rezeptor der Zelle, das heißt, sie binden an dasselbe Antigen. Zusätzlich werden in ihre Antikörper-Gene Mutationen eingeführt, die zur Verbesserung der Antikörper-Affinität für das erkannte Antigen führen können (somatische Hypermutation). Außerdem kann hierbei ein Klassenwechsel des konstanten (konservierten) Teils der Antikörper, der die Funktion (z. B. als Membranrezeptor) determiniert, stattfinden. Das wiederum ist wichtig für die Art, wie die Antikörper im Weiteren auf den Erreger wirken beziehungsweise wohin die Antikörper im Körper gelangen.
Beim Menschen gibt es rund 109 bis 1010 verschiedene, spezifische B-Lymphozyten, die sich in ihren Antigen-Rezeptoren unterscheiden und durch V(D)J-Rekombination entstehen.
B-Lymphozyten tragen auf ihrer Oberfläche eine Reihe von Proteinen (die so genannten Oberflächenmarker), die funktionell wichtig sind und zu ihrer Identifizierung z. B. im menschlichen Blut oder in Gewebeproben verwendet werden können. Neben den membranständigen Immunglobulinen (Antikörpern) zählen dazu z. B. CD19, CD20 und CD21.
Antigenerkennung durch B-Zellen Ein grundlegender Unterschied zwischen B- und T-Zellen liegt darin, wie sie ihr entsprechendes Antigen erkennen. B-Zellen binden in ungebundener (löslicher) Form vorliegende Antigene direkt mit Hilfe ihres membrangebundenen B-Zell-Rezeptors. T-Zellen hingegen binden mit Hilfe ihres T-Zell-Rezeptors lediglich Peptid-Fragmente des Antigens, nachdem diese (nach entsprechender Prozessierung des Antigens) auf der Zelloberfläche der B-Zellen zusammen mit ihren MHC-Molekülen als Antigen-MHC-Komplexe präsentiert werden.
Aktivierung von B-Zellen Die Erkennung des Antigens durch die B-Zelle ist nicht der einzige notwendige Schritt, der für ihre Aktivierung erforderlich ist. Naive B-Zellen, also solche, die noch keinen Kontakt zu ihrem Antigen hatten, benötigen oft eine zusätzliche Stimulierung durch T-Zellen, um aktiviert zu werden. Je nach Art des Antigens können B-Zellen in einer T-Zell-abhängigen oder T-Zell-unabhängigen Weise aktiviert werden.
T-Zell-abhängige Aktivierung Die meisten Antigene sind T-Zell-abhängig, das heißt für eine maximale Antikörperproduktion ist eine Beteiligung von T-Zellen erforderlich. Zwei unterschiedliche Signale sind hierbei nötig, um die B-Zelle zu aktivieren: Das erste entsteht durch die Kreuzvernetzung des Antigenrezeptors auf der Oberfläche der Zelle, nachdem dieser ein entsprechendes Antigen gebunden hat. Das zweite erhält die B-Zelle von einer „T-Helferzelle“. Dabei wird das Antigen – nach der Bindung durch den B-Zell-Rezeptor – ins Zellinnere der B-Zelle aufgenommen und zusammen mit einem MHC-Molekül an der Oberfläche präsentiert. Hier kann eine entsprechende T-Zelle (T-Helferzelle) mit Hilfe ihres T-Zell Rezeptors an den Antigen-MHC-Komplex binden. Die T-Zelle aktiviert nun die B-Zelle, indem sie bestimmte Zytokine ausschüttet. Daraufhin vermehrt sich die B-Zelle (klonale Expansion) und differenziert zu einer Antikörper-produzierenden B-Zelle (Plasmazelle). Der Klassenwechsel der B-Zelle, nach dem nun auch Antikörper der Klassen IgG, IgA und IgE gebildet werden können, sowie die Ausbildung von Gedächtnis-B-Zellen sind T-Zell-abhängige Antworten einer B-Zelle.
Die Aktivierung der B-Zellen durch T-Helferzellen findet in den sekundären Lymphatischen Organen statt. B-Lymphozyten, die vorher ein fremdes Antigen erkannt haben, nehmen dieses auf und zerlegen die Antigen-Proteine in einzelne Peptide, die anschließend zusammen mit dem MHC-II auf der Oberfläche präsentiert werden. Derartige B-Zellen durchwandern die T-Zell-Zone lymphatischer Organe, wo sie festgehalten werden, falls sie auf eine T-Helferzelle treffen, die das präsentierte antigene Peptid erkennen können und somit an den Antigen-MHC-II-Komplex binden können.
T-Zell-unabhängige Aktivierung Einige Antigene sind T-Zell-unabhängig, sie benötigen also nur ein einziges Signal, das durch Kreuzvernetzung der B-Zell-Rezeptoren erzeugt wird. Vor allem sich wiederholende Polysaccharide, wie sie an der Oberfläche von Bakterien vorkommen, können auf diese Weise erkannt werden. Die B-Zelle wird dadurch aktiviert, vermehrt sich und bildet Antikörper der Klasse IgM. Ein Klassenwechsel unterbleibt bei dieser Form der Aktivierung ebenso wie die Bildung von Gedächtniszellen. Aus diesem Grunde führt die Impfung mit Polysaccharid-Impfstoffen in der Regel nur zu einem zeitlich befristeten Schutz von 3 bis 6 Jahren.
B-Zell-Typen Neben den verschiedenen Reife- und Endstadien von B-Zellen gibt es drei grundlegend unterschiedliche Typen von B-Zellen. B2-Zellen: Sie stellen den Hauptanteil der B-Zellen und werden als „gewöhnliche“ (konventionelle) B-Zellen bezeichnet. Ihr biologisches Verhalten über naive B-Zelle mit Reifung im Follikel zu langlebiger Plasmazelle ist detailliert beschrieben. Wenn keine nähere Spezifikation von B-Zellen genannt ist, wird üblicherweise diese Zellpopulation gemeint.