1、第五章 補 體 系 統(tǒng),主要內(nèi)容,補體概述 補體激活途徑 補體激活的調(diào)節(jié) 補體的生物學(xué)意義 補體與疾病的關(guān)系,羊抗血清 + 霍亂弧菌,細菌裂解,加熱的羊抗血清+霍亂弧菌,細菌裂解,destroyed,無抗體的新鮮血清,+,restored,細菌裂解,unable,Jules Bordet (1870-1961),1894年Bordet首次報道補體的溶菌效應(yīng),補體的發(fā)現(xiàn),補體的發(fā)現(xiàn),新鮮血清中存在的不耐熱成分可輔助特異性抗體介導(dǎo)的溶菌作用，稱為補體(complement，C),Paul Ehrlich (1854-1915),補體系統(tǒng)(complement system)： 包括30余種組分，廣

2、泛存在于血清、組織液和細胞膜表面，是一組具有精密調(diào)控機制的蛋白質(zhì)反應(yīng)系統(tǒng)。一般僅在被激活后才具有生物學(xué)功能。 在機體的免疫系統(tǒng)中擔(dān)負抗感染和免疫調(diào)節(jié)作用, 并參與免疫病理反應(yīng)。,第一節(jié) 補體概述 （一） 補體系統(tǒng)的組成 1、固有成分: (1) 經(jīng)典途徑：C1(C1q,1r,1s),C2,C4 (2) 旁路途徑：B、D、P因子 (3) 凝集素途徑：MBL、MASP (4) 共同組分：C3,C5,C6,C7,C8,C9 2、調(diào)節(jié)蛋白: (1)可溶性調(diào)節(jié)因子； (2) 膜結(jié)合性調(diào)節(jié)分子。 3、受體：CR1- CR5, C3aR, C4aR, C5aR, C1qR等。,補體成分命名： 固有成分：用C后

3、加阿拉伯?dāng)?shù)字表示， 如：C1(q,r,s), C2-C9等； 其他成分：用英文大寫字母表示。如：B因子、D 因子、P因子、H因子等； 調(diào)節(jié)蛋白：按功能，如C1抑制物, C4結(jié)合蛋白等 裂解片段：小片段用a表示 - 如：C3a； 大片段用b表示 - 如：C3b。 酶活性成分：符號上劃一橫線，如： C3bBb。 滅活補體片段：符號前加 i 表示，如：iC3b。,（二） 理化性質(zhì) 1. 糖蛋白； 2. 血清中各成分含量不等，C3含量最多， D因子最少； 3. 正常生理情況下，以非活化形式存在； 4. 性質(zhì)不穩(wěn)定，加熱56 C，30 min 失活; 紫外線、機械振蕩或某些添加劑可使其破壞。,（三） 補

4、體的代謝 1. 主要產(chǎn)生細胞為肝細胞和巨噬細胞； 2. 補體的基因表達有組織特異性。 3. 補體生物合成受多種因素調(diào)節(jié)。 4. 補體代謝極快。,第二節(jié) 補體激活途徑,.,11,(一) 經(jīng)典途徑(classical pathway)：,.,12,1. 激活劑：Ag-Ab復(fù)合物(IgG、IgM) 2. 參與成分：C1 C9 3. 激活過程(三個階段)： 識別階段 活化階段 膜攻擊階段,A. 識別階段,抗原-抗體復(fù)合物形成后，導(dǎo)致抗體分子的構(gòu)型改變，使Fc段上的補體結(jié)合部位(IgG的CH2區(qū)或IgM的CH3區(qū))暴露出來，便結(jié)合C1中的C1q，進而激活C1r和C1s，使C1變成有酶活性的C1 。,Ag

5、-Ab復(fù)合物 C1q C1r活化 C1s 活化,IgG分子結(jié)合抗原前后的構(gòu)象變化,每一個C1q分子必須同時與兩個或兩個以上Ab的Fc段結(jié)合，才能啟動補體系統(tǒng)的活化。一個五聚體的IgM分子與抗原結(jié)合即可有效地啟動經(jīng)典途徑。需兩個相鄰IgG分子與C1q橋聯(lián)，才使C1活化。,B. 活化階段 C4b2a和C4b2a3b的形成,活化的C1s依次酶解C4和C2，產(chǎn)生的C4b和C2a結(jié)合為C4b2a，具有酶活性，稱為C3轉(zhuǎn)化酶。它可以裂解C3，并與裂解片段C3b結(jié)合形成C4b2a3b，它可以裂解C5，至此，完成了經(jīng)典激活途徑的激活階段。,C. 膜攻擊階段 膜攻擊復(fù)合體（C5b6789n）形成 C5a C4b

6、2b3b C5 C5b + C6 + C7 C5b67+C8 C5b678 + C9 C5b6789n (膜攻擊復(fù)合體)細胞裂解,補 體 活 化 的 經(jīng) 典 途 徑,IgM/IgG -Ag復(fù)合物,C1q : r : s,C4,C4b + C2,C4a,C2a,C4b2a,C3,C3b,C3a,Ca+,Mg+,Ca+,（C3轉(zhuǎn)化酶）,C4b2a3b,（C5轉(zhuǎn)化酶）,識別,活化,C5,C5b-C6,7,8,9n,C5a,細胞溶解,攻擊,經(jīng)典途徑的特點： 1、激活物為抗原-抗體復(fù)合物 2、反應(yīng)順序為C1qrs-C4-C2-C3-C5-C6-C7-C8-C9 3、C3轉(zhuǎn)化酶和C5轉(zhuǎn)化酶為C4b2a和C

7、4b2a3b 4、在感染后期（或恢復(fù)期）起作用,(二) 旁路途徑(alternative pathway) 不經(jīng)對C1、C4、C2的激活而由微生物或外源異物直接激活C3的過程 激活劑：細菌、內(nèi)毒素、酵母多糖、葡聚糖、凝聚的IgA、IgE等。 參與成分：B、 D、 P因子、C3、C5 C9,旁路途徑的特點：,1、激活物是細菌、真菌或病毒感染細胞，為自發(fā)產(chǎn)生的C3b提供反應(yīng)表面。 2、C3轉(zhuǎn)化酶和C5轉(zhuǎn)化酶為C3bBb和C3bBb3b。 3、存在正反饋放大調(diào)節(jié)環(huán)路。 4、在機體感染早期或初次感染中起作用。,（三） 凝集素途徑 激活物：病原體表面的糖結(jié)構(gòu) MBL復(fù)合物： MBL (mannose-b

8、inding lectin) MASP-1 (MBL-associated serine protease-1) MASP-2 細菌多糖經(jīng)MBL和MASP 活化C4和C2 無C1的參與,1. MBL（甘露糖結(jié)合凝集素），結(jié)構(gòu)與C1q 相似，在病原微生物感染早期，由肝細胞合成和分泌，是急性期蛋白的一種。 MBL可與細菌等微生物表面的甘露糖殘基結(jié)合，但不與哺乳動物細胞結(jié)合。,2. MBL與細菌的甘露糖殘基結(jié)合后發(fā)生構(gòu)型改變，然后與絲氨酸蛋白酶（SP）結(jié)合，形成MBL相關(guān)絲氨酸蛋白酶（MASP-1、MASP-2）。 MASP具有與活化的C1s相似的生物學(xué)活性。,3. MASP具有與活化的C1s相似的

9、生物學(xué)活性水解C4和C2，繼而形成C3轉(zhuǎn)化酶（C4b2b），其后續(xù)反應(yīng)過程與經(jīng)典途徑相同。,凝集素途徑的特點：,1、激活物是病原體表面的半乳糖或甘露糖。 2、除識別機制外，后續(xù)過程與經(jīng)典途徑基本相同。 3、對經(jīng)典途徑和旁路途徑交叉促進。 4、在機體感染早期或初次感染中起作用。,補體三條激活途徑的比較 比較項目 經(jīng)典途徑 MBL途徑 旁路途徑 主要激活物 Ag-Ab 病原體甘露糖 細菌脂多糖等 參與成分 C1-9 MBL、SP、C4、 C3、C5-9、 C2-9 B、D、P因子 C3轉(zhuǎn)化酶 C4b2b C4b2b C3bBb C5轉(zhuǎn)化酶 C4b2b3b C4b2b3b C3bnBb 作 用 在抗

10、體形成后發(fā) 在感染早期即 在感染早期即 揮作用,參與特異 發(fā)揮作用，參 發(fā)揮作用，參 性免疫應(yīng)答。 與非特異性免 與非特異性免 疫應(yīng)答。 疫應(yīng)答。,第三節(jié) 補體激活的調(diào)節(jié),補體系統(tǒng)的激活是有序而嚴密的。,（1）補體系統(tǒng)不會被輕易的激活。 （2）激活是以級聯(lián)反應(yīng)方式進行的。 （3）補體系統(tǒng)激活過程中生成的產(chǎn)物極不穩(wěn)定、極易衰變。 （4）體內(nèi)還存在多種可溶性的和膜結(jié)合的補體調(diào)節(jié)因子。,（一）補體的自身調(diào)節(jié) 1. 未結(jié)合的C4b、C3b易被水解失活。 2. 與細胞膜結(jié)合的C4b、C3b易衰變。 3. 與病原體結(jié)合的C4b、C3b穩(wěn)定。,1、C1 抑制分子（C1 inhibitor, C1INH),結(jié)

11、合活化的C1rC1s，使其失去正常酶解底物C4 和 C2的功能,（二）可溶性調(diào)節(jié)分子的作用,2、C4bp的抑制作用（C4 binding protein) 結(jié)合C4b，抑制C4b與C2的結(jié)合，防止C3轉(zhuǎn)化酶的組裝。 促進I因子對C4b的蛋白水解,3、H因子的作用 （factor H) 能與C3b結(jié)合，抑制旁路途徑C3轉(zhuǎn)化酶（C3bBb） 作為I因子的輔助因子（Cofactor）水解C3b為iC3b和C3f,4、I因子的抑制作用（Factor I） 裂解C3b為iC3b和C3f, 繼而裂解iC3b為C3c和C3dg 裂解C4b為C4c和C4d,C3d,C3g,proteases,5、S蛋白的作用

12、 結(jié)合C5b67，阻止膜攻擊復(fù)合物的形成,6、過敏毒素滅活劑,血清羧肽酶N 滅活C4a、C3a、C5a，喪失過敏毒素活性,（三）膜結(jié)合性調(diào)節(jié)分子的作用,1、膜輔因子蛋白 (Membrane Cofactor Protein, MCP, CD46) 與C3b, C4b結(jié)合，抑制補體的活化。 分布于大部分細胞，但紅細胞缺少。 I因子的輔助因子，促進C3b, C4b滅活，抑制補體活化，比H因子強50倍。,2、DAF (Decay Accelerating Factor, CD55) 促衰變因子 結(jié)合C3b, C4b，促進C3和C5轉(zhuǎn)化酶衰變。 抑制補體的活化。 分布于機體大部分細胞，DAF缺陷導(dǎo)致陣

13、發(fā)性夜間血紅蛋白尿。,DAF作用機理,3、同源性限制因子(HRF)的作用,又稱C8結(jié)合蛋白，結(jié)合C8, 阻斷C9的聚合,第四節(jié) 補體的生物學(xué)意義 （一）補體的生物學(xué)功能 MAC的生物效應(yīng)； 活化補體片段的生物效應(yīng)。 1. 細胞毒作用 補體系統(tǒng)活化 MAC 溶解靶細胞。 意義：A. 抗感染、抗腫瘤； B. 自身免疫病。,2. 調(diào)理作用 Ag (顆粒性)-Ab C3b、C4b、iC3b 吞噬細胞CR 吞噬免疫復(fù)合物。 意義：機體抵抗全身性細菌或真菌感染的主要防御機制。,3. 炎癥介質(zhì)作用,A. 過敏毒素作用：過敏毒素C3a、C5a 肥大細胞和嗜堿性粒細胞（C3aR 、C5aR)釋放活性介質(zhì)( 如組

14、胺、白三烯及前列腺素等)過敏反應(yīng)性病理變化。,B. 趨化作用： 趨化因子(chemotaxin)：C5a、C3a、 C4a 和 C5b67 C5a、C3a 吞噬細胞向感染部位聚集 炎癥反應(yīng)。,C567,C5a,C3a,中性粒細胞,單核-巨噬細胞,血管,組織,C. 激肽樣作用： C2a、C4a 能增強血管的通透性 炎性滲出、水腫。,血管神經(jīng)性水腫,4. 清除免疫復(fù)合物 Ag-Ab復(fù)合物(可溶性) C3b或C4b 與血細胞(如紅細胞、血小板)CR結(jié)合 吞噬清除 意義： a. 清除免疫復(fù)合物，如抗病毒感染； b. 引起免疫性疾病，如免疫復(fù)合物沉積，引起腎小球腎炎。,補體的生物學(xué)功能,（二）補體的病理

15、生理學(xué)意義,機體抗感染防御的主要機制 參與適應(yīng)性免疫應(yīng)答 與其他級聯(lián)反應(yīng)系統(tǒng)的相互作用,1. 機體抗感染防御的主要機制,補體是固有免疫和適應(yīng)性免疫間的橋梁 （1）旁路途徑是最早出現(xiàn)的C3活化途徑 （2）MBL途徑顯示補體作為固有免疫防御機制的重要性 （3）經(jīng)典途徑出現(xiàn)最晚，將非特異性和特異性免疫相聯(lián)系 病原體旁路途徑或MBL途徑（固有免疫）經(jīng)典途徑（旁路途徑）,2. 參與適應(yīng)性免疫應(yīng)答,補體活化產(chǎn)物、補體受體、補體調(diào)節(jié)蛋白 （1）補體介導(dǎo)的調(diào)理作用 （2）補體促進T、B細胞活化 （3）補體促進免疫復(fù)合物清除,3. 與其他級聯(lián)反應(yīng)系統(tǒng)的相互作用,與凝血系統(tǒng)、纖溶系統(tǒng)、激肽系統(tǒng)密切相關(guān) （1）均借

16、助蛋白酶：絲氨酸蛋白酶裂解 （2）一個系統(tǒng)的活化成分可對另一個系統(tǒng)發(fā)揮作用 補體系統(tǒng)既是固有免疫防御的一部分，又是特異性體液免疫應(yīng)答的重要效應(yīng)機制,第五節(jié) 補體與疾病的關(guān)系,1. 補體缺陷 2. 補體與感染性疾病 3. 補體與炎癥性疾病 4. 補體與器官移植 5. 補體臨床應(yīng)用,1、補體缺陷,C2缺陷和C1INH缺陷較常見。 臨床表現(xiàn)是反復(fù)感染和自身免疫病。,補體缺陷的臨床表現(xiàn),C1IHN缺陷引起血管神經(jīng)性水腫,2、補體與感染性疾病,一些病原微生物可通過補體受體等感染宿主細胞。 EB病毒通過CR2感染B細胞 麻疹病毒通過MCP感染機體細胞 柯薩奇病毒、?？刹《竞湍c道病毒可通過DAF感染細胞等。

17、 在臨床上，可考慮應(yīng)用補體受體的阻斷劑治療某些病毒感染。,3、補體與炎癥性疾病,C5a，C3a，C4a具有過敏毒素效應(yīng) C5a具有趨化活性 自身免疫病、心血管疾病、感染過程中的炎癥性組織損傷、超急性移植排斥等。 通過抑制補體有可能受到治療疾病的效果。,4、補體與器官移植,超急性移植排斥的主要原因是補體系統(tǒng)的全身性激活，導(dǎo)致對機體自身的廣泛性組織損傷。 目前在臨床前研究的解決方案是： （1）利用補體抑制劑，如可溶性CR1進行藥物治療； （2）應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)。 目前已開展了CR1、DAF、CD59、MCP等膜表面補體調(diào)節(jié)蛋白轉(zhuǎn)基因豬的實驗研究。,5、補體臨床應(yīng)用,C1INH治療 遺傳性血管神經(jīng)性水腫 內(nèi)毒素休克 C5抑制劑(5G1.1-SC)治療 心臟再灌注損傷(Phase IIa) 可溶性C