免疫第五章補體系統(tǒng)

1、補體系統(tǒng)（complement system)C系統(tǒng)包括30余種組分，廣泛存在于血清、組織液和細胞膜表面，是一個具有精密調(diào)控機制的蛋白質(zhì)反應系統(tǒng)。補體概述補體激活途徑補體激活的調(diào)節(jié)補體的生物學意義補體與疾病的關系第一節(jié) 補體概述補體系統(tǒng)的組成補體的理化性質(zhì)補體的代謝Jules Bordet (1870-1961),Discoverer of complement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補體的命名 “C” ：補體的11種蛋白 (C1, C2C9)小寫字母 ：表示蛋白酶裂解的片段(C3a o

2、r C3b)上橫線 ：表示具有酶活性的蛋白活化復合物（C4b2b） 因子 ：一些旁路途徑的成分 (B因子、D因子、P因子等) “R” ：補體的受體 (C3bR)一、補體系統(tǒng)的組成1.補體固有成分 經(jīng)典途徑成份:C1q, r, s, C4,C2； 旁路途徑(替代途徑 )成份: B因子, D因子, P因子； 甘露糖結合蛋白途徑成份 (MBL途徑)：MBL，MASP； 上述三條途徑共同末端通路的 C3,C5-C9。2.補體調(diào)節(jié)蛋白以可溶性或膜結合形式存在（C1抑制物, I因子, C4結合蛋白, H因子, S蛋白，促衰變因子, 膜輔助因子蛋白）3.補體受體（CR） CR1（C3bR/C4bR，CR3(

3、C3aR/C5aR)）名稱配體細胞分布主要生物學功能CR1 CD35 C3b, C4b,C3bi* ,C4bi*,紅細胞,血小板,中性粒細胞,單核吞噬細胞, B細胞,NK細胞清除循環(huán)免疫復合物促進吞噬作用加速經(jīng)典和旁路C3轉化酶的滅活協(xié)助I因子滅活C3b和C4bCR2 CD21C3d*,EB病毒,C3bi*B細胞,樹突狀細胞,鼻咽上皮細胞 調(diào)節(jié)B細胞活化結合免疫復合物，促進吞噬作用EB病毒受體C3aRC3a,C4a肥大細胞, 嗜鹼性粒細胞,中性粒細胞脫顆粒，釋放組胺等炎性介子趨化作用C5aRC5a 肥大細胞, 嗜鹼性粒細胞,中性粒細胞,單核吞噬細胞脫顆粒，釋放組胺等炎性介子趨化作用分泌IL-1

4、補體受體分子的特征能使肥大細胞核嗜堿粒細胞脫顆粒的因素有哪些？二、 補體的理化性質(zhì) 占血清總蛋白總量的5-6，其中C3含量最高；多為球蛋白，少數(shù)為球蛋白（如：C1s、D因子）和球蛋白（如：C1q、C8）；補體不穩(wěn)定，56C溫育30分鐘滅活，室溫下也很快失活，0-10C能保持3-4天，須保存于-20 C；多種理化因素如射線、機械振蕩、酒精、膽汁和某些添加劑等均可破壞補體。三、補體的代謝1.補體的來源2.補體生物合成的調(diào)節(jié) C1s1. C1分子的結構和功能C1由 一個C1q、兩個C1r 和兩個C1s分子的共同組成C1q(C1r-C1s)2C1q C1rC1分子的結構C1q分子由6個花蕾狀亞單位組成

5、。C端球狀結構是與Ab結合部位C1r起連接C1q和C1s的作用C1s分子是酶原，可被C1r激活成具有酯酶活性的C1s活化的C1(C1s)作用于C4和C2，引起酶促連鎖反應。四、幾種重要補體固有成分的結構和功能N端C端2. C4分子的結構、裂解片段和功能裂解形成的小片段 C4a有較弱的過敏毒素樣作用大片段C4b可迅速與周 圍臨近的細胞或抗原-抗 體復合物非特異性結合 而獲得相應的穩(wěn)定性未被結合的C4b被 C4bp/I因子迅速滅活。3. C3分子的結構、裂解片段和功能在C3轉化酶作用下裂解出的小片段C3a釋放至液相成為過敏毒素大片段C3b與細胞膜表面的C3轉化酶穩(wěn)定結合成C5轉化酶。C3b也可以N

6、端直接結合免疫復合物，C端同CR1結合，介導調(diào)理和免疫粘附作用。4. C9分子C9為單鏈結構, N端以親水性氨基酸為主，C端均以疏水性氨基酸為主。被活化后形成管狀結構的多聚體，由10個以上的單體分子組成，可通過其疏水性的C末端插入細胞膜,導致細胞溶解。5. B因子及功能 參與旁路途徑中的重要分子，對激活物表面的C3b有較高的親和力，在Mg2+存在下可形成C3bB復合物，可被活化D因子酶解成另一種C3轉化酶。 B C3b D因子 C3b B C3b Bb B C3bC3轉化酶第二節(jié) 補體激活途徑補體激活反應實際上是級聯(lián)酶促反應，其最終結果是在抗原表面形成膜攻擊復合物(MACs），同時產(chǎn)生具有生物

7、學活性的補體小片段。生 化 級 聯(lián) 反 應 IIb Ia II IIa IIb IIIIIIb IIIa發(fā)揮生物學效應一、 經(jīng)典途徑定義： 以抗原抗體復合物為激活物，使補體固有成份C1-C9發(fā)生酶促級聯(lián)反應，產(chǎn)生一系列生物學效應和最終發(fā)生細胞溶解作用的補體活化途徑。整個過程分為以下三個階段：識別、啟動階段: Ag-Ab，C1q，r，s活化階段：C3轉化酶（C3 轉化酶，C4b2b），C5轉化酶（C5 轉化酶， C4b2b3b）膜攻擊階段： C5-C9VHCH1CH2CH3VLCLHinge regionCOONH3+ComplementBinding Site AntigenBinding S

8、ite識別、啟動階段：Fab段Fc段C1q 結合位點被屏障結合抗原之前 CH1 CH2暴露的C1q結合位點結合抗原之后Ig分子結合抗原前后的構象變化Fab段Fc段C1q 結合位點被屏障結合抗原之前 CH1 CH2暴露的C1q結合位點結合抗原之后Ig分子結合抗原前后的構象變化Fab段Fc段C1q 結合位點被屏障結合抗原之前 CH1 CH2暴露的C1q結合位點結合抗原之后Ig分子結合抗原前后的構象變化未與抗原結合的IgM示意圖與抗原結合后的IgM示意圖一個C1q分子與兩個以上抗體的Fc段結合并造成其構象發(fā)生變化；繼之使C1r和C1s活化， C1r起連接C1q和C1s；C1s可被C1r激活成具有酯酶

9、活性的C1s，啟動補體活化的經(jīng)典途徑?；罨腃1(C1s)作用于C4和C2，引起酶促連鎖反應。C4C4bC4a抗體抗原抗原活化階段： C3 轉化酶的形成活化的C1作用于后續(xù)的補體成分，至形成C3轉化酶 (C4b2b )和C5轉化酶(C4b2b3b ) 的階段。C3 轉化酶的形成C4bC2aC2C1C4bC2b C5轉化酶的形成C4bC3aC2bC4bC2bC3C3bC4b2b膜攻擊階段(終末途徑）:C5轉化酶裂解C5后，繼而作用于后續(xù)的其他補體成分，最終導致細胞受損、細胞裂解的階段。 C5的裂解：C5轉化酶裂解C5產(chǎn)生出C5a和C5b兩個片段。C5a游離于液相中，具有過敏毒素活性和趨化活性。C

10、5b可吸附于鄰近的細胞 表面，但其活性極不穩(wěn)定， 易于衰變成C5bi。b C5b678的形成：C5b雖不穩(wěn)定，當其與C6結合成C5b6復合物則較為穩(wěn)定，但此C5b6并無活性。C5b6與C7結合成三分子的復合物C5b67時，較穩(wěn)定,不易從細胞膜上解離C5b67即可吸附于已致敏的細胞膜上。C5b67是使細胞膜受損傷的一個關鍵組分。它與細胞膜結合后，即插入膜的磷脂雙層結構中。C5b67雖無酶活性，但 其分子排列方式有利于 吸附C8形成C5b678 。 膜攻擊復合物(C5-9)的形成：形成的C5b678中的C8是C9的結合部位，因此繼續(xù) 形成C5b6789，即補體的膜攻擊單位，可使細胞膜 穿孔受損。目

11、前已經(jīng)證明，C5b、C6、C7結合到細胞膜上時 細胞膜仍完整無損; 只有在吸附C8之后才出現(xiàn)輕 微的損傷，細胞內(nèi) 容物開始滲漏。在 結合C9以后才加速 細胞膜的損傷過程， 因而認為C9是C8的 促進因子。 C5bC9多聚體C5b+C6+C7+C8+C9 = MACs C7C6C8補體膜攻擊單位結構MACs 造成的細胞膜損傷70100 A補體膜攻擊單位 細胞膜表面的C5b與C6、C7、C8依次結合形成C5b678復合物。該復合物誘發(fā)C9在細胞膜表面共聚，形成膜表面的通道結構MACs，造成胞膜的穿孔損傷。補 體 活 化 的 經(jīng) 典 途 徑C1q : r :sC4C4b + C2C4aC2aC4b2

12、bC3C3bC3a Ca+Mg+ Ca+（C3轉化酶）C4b2b3b（C5轉化酶）識別活化C5C5b-C6,7,8,9C5a細胞溶解攻擊二、 旁路途徑 由微生物或外源異物直接激活C3，在B、D、P 因子參與下，啟動補體級聯(lián)酶促反應過程。生理情況下的準備階段在正常生理情況下，C3與B因子、D因子等相互作用，可產(chǎn)生極少量的C3b和C3bBb（旁路途徑的C3轉化酶），但迅速受H因子和I因子的作用，不再能激活C3和后續(xù)的補體成分。D因子旁路途徑的激活旁路途徑的激活在于激活物質(zhì)(例如細菌脂多糖等)的出現(xiàn)。激活物質(zhì)的存在為C3b或C3bBb提供不易受H因子、因子滅活的一種保護性微環(huán)境C5轉化酶(C3bBb

13、3b)的形成:C3bBb與其裂解C3所產(chǎn)生的C3b可進一步形成多分子復合物C3bBb3b或C3bnBb。 D因子D因子激活物Factor DFactor BLPSC3bC3bBbBaC3 轉化酶的形成P因子：P因子舊稱備解素.C3bBb與P因子結合成為C3bBbP時，這樣可以獲得更為穩(wěn)定的、活性更強的C3轉化酶。 C3 與 C3b 正 反 饋 環(huán) 路替代和凝集素途徑激活補體的關鍵步驟是C3b依賴性正反饋環(huán)路的形成。當C3被激活物質(zhì)激活時， C3裂解產(chǎn)物C3b與B因子結合為C3bB復和物，在D因子的作用下成為C3轉化酶C3bBb。C3bBb作用于C3，產(chǎn)生大量的C3b，C3b的生成又導致更多的C

14、3bBb出現(xiàn)，形成迅速放大的正反饋環(huán)路。C3D因子 C3bBbB因子 C3bC3bB C3bBBLPSC3bBbC3轉化酶C3bC5C5bC5aC3C5 轉化酶的形成旁路途徑C3C3b+B因子C3bBb(P) C3bnBb(P)DC3aBaC5b-C6,7,8,9 C5C5a正反饋調(diào)節(jié)環(huán)路LPS，多糖，凝聚Ig等活化P因子細胞溶解（C3轉化酶）（C5轉化酶） 三、 凝集素（MBL）途徑bb經(jīng)典激活途徑旁路激活途徑凝集素途徑激活物質(zhì)抗原與抗體（IgM、IgG1、IgG1、IgG3）形成的免疫復合物細胞脂多糖、酵母多糖、葡聚糖、凝聚的IgG4等激活物質(zhì)廣泛，主要是病原體表面的甘露糖或N氨基半乳糖，

15、由MBL和FCN識別。參與的補體成分C1C9C3，C5C9，B因子，D因子，P因子等C1-9，B、D、P因子C3轉化酶C42（C4b2b）C3bBb(P)C42（C4b2b），C3bBb(P)C5轉化酶C423(C4b2b3b) C3bnBb(P)C423(C4b2b3b) ， C3bnBb(P)作用參與特異性體液免疫的效應階段，在感染后期發(fā)揮作用。存在正反饋放大環(huán)，參與非特異性免疫，在感染早期即發(fā)揮作用對經(jīng)典途徑和旁路途徑具有交叉促進作用三條激活途徑的特點 第三節(jié) 補體激活的調(diào)節(jié)啟動擴增效應調(diào)控Classical經(jīng)典途徑MBLAlternative旁路途徑（C3轉化酶）（C3、C5轉化酶）（

16、MACs等）末端通路凝集素途徑級聯(lián)放大裂解效應前端反應主要包括：1.控制補體活化的啟動；2.補體活性片段發(fā)生自發(fā)性衰變；3.血漿和細胞膜表面存在多種補體調(diào)節(jié)蛋白，通過控制級聯(lián)酶促反應過程中酶活性和MAC組裝等關鍵步驟而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。一、可溶性補體調(diào)節(jié)蛋白及其主要作用1.C1抑制物（C1INH): 為血清蛋白酶抑制劑家族成員，可與C1不可逆地結合，使后者失去酯酶活性，不再裂解C4和C2，即不再形成C3轉化酶，從而阻斷或削弱后續(xù)補體成分的反應；亦可滅活MASP遺傳性血管性水腫：1）系常染色體顯性遺傳病，可發(fā)生于任何年齡， 而多見于成年早期。2）病因是患者血清中C1脂酶抑制物減少或功能缺損，以致C1

17、過度活化，C4及C2的裂解失控，所生成的補體激肽（C2a）增多。3）表現(xiàn)：微血管通透性增高，引起多以面部為中心的皮下血管性水腫。2. C4結合蛋白（C4bp): C4bp與C4b結合經(jīng)下列方式抑制補體活化： 輔助I因子裂解液相中的C4b。 競爭抑制C4b對C2b的結合，阻止經(jīng)典途徑的C3轉化酶的形成。 從C4b2b中解離并置換C2b，促進經(jīng)典途徑的C3轉化酶的衰變。3. H因子（factor H): 對C3b有高度親和力，輔助I因子裂解液相中的C3b。 競爭抑制B因子對C3b的結合，阻止旁路途徑的 C3轉化酶的形成。 從C3bBb中解離并置換Bb，促進旁路途徑的C3 轉化酶的衰變。4. I因子

18、（factor I): 協(xié)同C4bp、H因子，使C4b和C3b裂解滅活。5. S蛋白（SP) , 膜攻擊復合物抑制因子(MAC INH):可結合C5b67復合物使之喪失與膜結合活性，阻止C5b -9膜攻擊復合物的形成。 6. 過敏毒素滅活劑（AI): 具有羧基肽酶活性，可去除C2a、C3a、C5a羧基末端的精氨酸殘基，使它們喪失過敏毒素活性。二、 膜結合調(diào)節(jié)蛋白及其主要作用廣泛分布于血細胞及其他組織細胞表面（菌細胞表面缺失）防止補體活化對宿主自身正常組織細胞造成損傷，多數(shù)具有同源抑制作用（只對同一種屬的補體具有抑制作用）。第四節(jié) 補體的生物學意義一、補體的生物功能1.細胞毒作用2.調(diào)理作用3.炎癥介質(zhì)