補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)課件

補(bǔ)體分子

及其生物學(xué)效應(yīng)

補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)

第一節(jié)概述(1870-1961)

(1854-1915)19世紀(jì)末，在發(fā)現(xiàn)體液免疫后不久，Bordet即證明，新鮮血清中存在一種不耐熱的成分，可輔助特異性抗體介導(dǎo)的溶菌作用。由于這種成分是抗體發(fā)揮溶細(xì)胞作用的必要補(bǔ)充條件，故被Ehrlich稱為補(bǔ)體（complement,C）。定義：補(bǔ)體是存在于人和脊椎動(dòng)物血清與組織液中一組經(jīng)活化后具有酶活性的蛋白質(zhì)的總稱，又稱為補(bǔ)體系統(tǒng)。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)

一、補(bǔ)體系統(tǒng)的組成1補(bǔ)體的固有成分：指存在與體液中、參與補(bǔ)體活化級聯(lián)反應(yīng)的補(bǔ)體成分。如：C1~C92以可溶性或膜結(jié)合形式存在的補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白。如：C4bp3介導(dǎo)補(bǔ)體活性片段或調(diào)節(jié)蛋白生物學(xué)效應(yīng)的受體。如：C3bR補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)二、補(bǔ)體系統(tǒng)的命名參與補(bǔ)體系統(tǒng)經(jīng)典激活途徑的固有成分，按其被發(fā)現(xiàn)的先后分別命名為C1（q、r、s）、C2…C9;補(bǔ)體活化后的裂解片段，以該成分的符號后附加小寫英文字母表示，如C3a、C3b等；具有酶活性的成分或復(fù)合物，在其符號上劃一橫線表示，如C3bBb；滅活的補(bǔ)體片段，在其符號前加英文字母I表示，如iC3b。補(bǔ)體系統(tǒng)的其他成分以英文大寫字母表示，如B因子、D因子、H因子、P因子等；補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白以其功能命名，如C1抑制物、C4結(jié)合蛋白等；補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)三、補(bǔ)體系統(tǒng)的理化性質(zhì)多數(shù)屬β球蛋白，少數(shù)屬α或γ球蛋白；各補(bǔ)體成分的分子量及血清含量不一，C3含量最高；D因子最低。分子量最大的是C4bp；最小的是D因子。補(bǔ)體含量最豐富的動(dòng)物是豚鼠。均對熱敏感，56℃30分鐘即可滅活。主要由肝細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等細(xì)胞產(chǎn)生。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)

四、補(bǔ)體系統(tǒng)的基本特征含量相對穩(wěn)定性激活的連鎖反應(yīng)性效應(yīng)的放大性作用的兩面性反應(yīng)的局限性性質(zhì)的不穩(wěn)定性補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)五、幾種重要補(bǔ)體成分的結(jié)構(gòu)C1q的結(jié)構(gòu)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)每一個(gè)C1q分子必須同時(shí)與兩個(gè)以上Ig分子的FC段結(jié)合才能活化。IgM激活補(bǔ)體的能力強(qiáng)于IgG。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)C1qNC蛋白酶活性區(qū)SSC1rC1rNCSSC1sC1r、C1s分子結(jié)構(gòu)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)

Ｃ４結(jié)構(gòu)圖chain

chain參與C3和C5轉(zhuǎn)化酶的形成過敏毒素補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)Ｃ３結(jié)構(gòu)圖參與C3和C5轉(zhuǎn)化酶的形成過敏毒素補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)

補(bǔ)體C3的裂解圖補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)B因子結(jié)構(gòu)及其功能B因子為存在于血清的單鏈糖蛋白。D因子Ba（234aa）Bb（505aa）NC蛋白酶活性區(qū)C3bC3bBb（C3轉(zhuǎn)化酶）補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)C5結(jié)構(gòu)示意圖

C5為2肽鏈結(jié)構(gòu)，分別為

、

鏈。SSC5轉(zhuǎn)換酶

C5aC5b過敏毒素參與攻膜復(fù)合體的形成補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)C9,穿孔素(Perforin)

C9和穿孔素結(jié)構(gòu)類似，均為單鏈結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)的多聚體，由10個(gè)以上的單體分子組成，可通過其疏水性的C末端插入細(xì)胞膜，導(dǎo)致細(xì)胞溶解。NC親水區(qū)疏水區(qū)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)MBL結(jié)構(gòu)示意圖補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)依據(jù)補(bǔ)體激活過程的起始順序不同，可分為三條途徑：1由抗原-抗體復(fù)合物結(jié)合C1q啟動(dòng)激活的途徑

經(jīng)典激活途徑

（classicalpathway）;2由MBL等結(jié)合至細(xì)菌啟動(dòng)激活的途徑，

凝集素途徑；3由病原微生物等提供接觸面，而從C3開始激活旁路途徑（alternativepathway）.共同的末端通路（terminalpathway），即膜攻擊復(fù)合物（membraneattackcomplexMAC）的形成及其溶細(xì)胞效應(yīng)第二節(jié)補(bǔ)體系統(tǒng)的激活補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)一、補(bǔ)體活化的經(jīng)典途徑

（classcialpathway）激活物與激活條件免疫復(fù)合物（IC）是經(jīng)典激活途徑的主要激活物，其觸發(fā)C1活化的條件為：

C1僅與IgM的CH3區(qū)或某些IgG亞類的（IgG1、IgG2、IgG3）的CH2區(qū)結(jié)合才能活化游離或可溶性抗體不能激活補(bǔ)體，只有抗原抗體復(fù)合物（Fc段發(fā)生構(gòu)象改變）才能觸發(fā)補(bǔ)體激活。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)

抗原抗體復(fù)合物C1qrsC1qrsC4C4bC4b2b（經(jīng)典途徑C3轉(zhuǎn)化酶）

C3

C3bC3aC5b6789←C5b678←C5b67←C5b←C5←C4b2b3b(MAC)↓（經(jīng)典途徑C5轉(zhuǎn)化酶）

C5aC2aC4aC2C2b+補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)

二、補(bǔ)體活化的凝集素途徑

（lectinepathway）病原微生物入侵巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞TNF-

、IL-1、IL-6急性期反應(yīng)(acutephaserespone)肝臟合成急性期蛋白（包括參與補(bǔ)體激活的甘露聚糖結(jié)合凝集素MBL和C反應(yīng)蛋白）MBL（mannan-bindinglectine)

纖維膠凝蛋白（ficolin）補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)

三、補(bǔ)體活化的旁路途徑

（alternativepathway）某些細(xì)菌、革蘭氏陰性菌的內(nèi)毒素、酵母多糖、凝聚的IgA和IgG4以及其他哺乳動(dòng)物細(xì)胞可為補(bǔ)體的級聯(lián)激活反應(yīng)提供接觸表面。不需通過C1q的活化，不依賴于特異性抗體的形成。（在感染早期為機(jī)體提供有效的防御機(jī)制）補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)經(jīng)典途徑或自發(fā)產(chǎn)生C3bC3bBbC3bBbPB因子D因子備解素PC3

C3bC3a放大機(jī)制C3bnBbBa補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)補(bǔ)體活化的共同末端效應(yīng)全部三條補(bǔ)體活化途徑均可形成C5轉(zhuǎn)化酶，裂解C5，這是級聯(lián)反應(yīng)最后一個(gè)酶促步驟；此后的過程只涉及完整蛋白成分的結(jié)合與聚合，并形成兩類末端產(chǎn)物（根據(jù)激活發(fā)生的部位不同）：脂質(zhì)雙層C5~9（膜攻擊復(fù)合物，MAC）血清SC5b~7、SC5b~8、SC5b~9（與S蛋白形成親水的、無溶細(xì)胞活性的復(fù)合物）補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)MAC的組裝C5aC5轉(zhuǎn)化酶C5b+C6+C7C5b67（插入脂質(zhì)雙層中）+C8C5b678+多聚C9（即MAC）MAC效應(yīng)機(jī)制：MAC在膜上形成小孔使小的可溶性分子、離子、水分子可以自由透過胞膜，胞內(nèi)滲透壓降低，細(xì)胞溶解；此外，還可導(dǎo)致致死劑量的鈣離子被動(dòng)彌散至胞內(nèi)，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)*三條途徑的不同點(diǎn)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)*三條途徑的相同點(diǎn)都需要C3參與都需要激活物質(zhì)的激活都經(jīng)過共同的末端效應(yīng)最終發(fā)生的生物學(xué)效應(yīng)相同補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)第三節(jié)補(bǔ)體活化的調(diào)控一、補(bǔ)體的自身調(diào)控補(bǔ)體激活過程中生產(chǎn)的某些中間產(chǎn)物極不穩(wěn)定，成為級聯(lián)反應(yīng)的重要自限因素。觸發(fā)補(bǔ)體活化的表面也有一定的要求。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)二、補(bǔ)體調(diào)節(jié)因子的作用作用：平衡補(bǔ)體的激活與抑制，從而既防止對自身的傷害，又有效的殺滅外來病原體。分類（根據(jù)作用特點(diǎn)不同）：

防止或限制補(bǔ)體在液相中自發(fā)激活的抑制劑；抑制或增強(qiáng)補(bǔ)體對底物正常作用的調(diào)節(jié)劑；保護(hù)機(jī)體組織細(xì)胞免遭補(bǔ)體破壞作用的抑制劑。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)（一）經(jīng)典途徑的調(diào)節(jié)1.C1抑制分子（C1inhibitor,C1INH）C1INH可與活化的C1r和C1s以共價(jià)鍵結(jié)合成穩(wěn)定的復(fù)合物，使C1r和C1s失去酶解正常底物的能力。其次，C1INH還可有效的將與IC結(jié)合的C1大分子解聚，并可明顯縮短C1的半壽期。

補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)

2.抑制經(jīng)典途徑C3轉(zhuǎn)化酶形成（1）C4結(jié)合蛋白（C4bindingprotein,C4bp)與補(bǔ)體受體1（complementreceptor1，CR1：均可與

C4b結(jié)合并完全抑制C4b與C2結(jié)合，防止經(jīng)典途徑C3轉(zhuǎn)化酶的組裝，并加速其分解。（2）I因子：可裂解C4b為C4c與C4d；也可降解C3b。（3）膜輔助蛋白（MCP）：可作為輔助因子促進(jìn)I因子介導(dǎo)的C4b裂解。（4）衰變加速因子（DAF）：可同C2競爭與C4b的結(jié)合，從而抑制C3轉(zhuǎn)化酶的形成并促進(jìn)其分解。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)（二）旁路途徑的調(diào)節(jié)1.抑制旁路途徑C3轉(zhuǎn)化酶的組裝：H因子可與B因子或Bb競爭結(jié)合C3b，進(jìn)而使C3b被I因子酶解失活；CR1和DAF也有類似作用。2.抑制旁路途徑C3轉(zhuǎn)化酶的形成：I因子可將C3b

水解為無活性的iC3b；H因子、CR1和MCP均可輔助I因子的上述作用。3.促進(jìn)已形成C3轉(zhuǎn)化酶解離：CR1和DAF可促進(jìn)Bb

從已形成的旁路途徑C3轉(zhuǎn)化酶中解離。4.對旁路途徑的正性調(diào)節(jié)作用：P因子與C3bBb結(jié)合，可延長旁路途徑C3轉(zhuǎn)化酶的半壽期。

補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)（三）膜攻擊復(fù)合物形成的調(diào)節(jié)1.同源抑制因子（HRF）或稱為C8（C8bp）可干擾

C9與C8結(jié)合2.膜反應(yīng)性溶解抑制物（MIRL）即CD59，可阻礙

C7、C8與C5b~6復(fù)合物結(jié)合。抑制MAC形成，保護(hù)正常細(xì)胞免遭補(bǔ)體溶細(xì)胞作用的最重要因子。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)第四節(jié)、補(bǔ)體受體補(bǔ)體系統(tǒng)被激活后，可產(chǎn)生一系列具有重要生物活性的片段。這些活性片段通過同細(xì)胞表面的特異性受體結(jié)合而發(fā)揮作用。目前已知的補(bǔ)體受體有10種以上，按其功能可分為三類：①共價(jià)結(jié)合于活性表面的C3裂解片段的受體；②可溶液性C3a/C4a與C5a片段受體，它們介導(dǎo)補(bǔ)體激活的炎癥效應(yīng)；③調(diào)節(jié)補(bǔ)體級聯(lián)反應(yīng)的受體包括H因子、MCP（膜輔助蛋白）、DAF（衰變加速因子）等分子的受體等。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)共價(jià)結(jié)合于活性表面的C3裂解片段的受體補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)CR1的功能（CD35）（1）抑制補(bǔ)體活化CR1與C3b或C4b結(jié)合后，可促使C3轉(zhuǎn)化酶（C3bBb或C4b2a）降解，還可促進(jìn)I因子對C3b和C4b的裂解作用，起到類似于H因子的作用。（2）清除循環(huán)免疫復(fù)合物帶有C3b的免疫復(fù)合物與紅細(xì)胞的CR1結(jié)合后，可隨血流到肝臟，在那里被清除，或者促進(jìn)吞噬細(xì)胞對免疫復(fù)合物的吞噬作用。在系統(tǒng)性紅斑狼瘡病人，可出現(xiàn)紅細(xì)胞表面先天性和后天性的CR1數(shù)量減少，與其發(fā)病有密切關(guān)系。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)（3）促進(jìn)吞噬細(xì)胞的吞噬（4）免疫調(diào)節(jié)CR1在B細(xì)胞發(fā)育的早期階段即出現(xiàn)，大約15-50%前B細(xì)胞，64-80%的未成熟B細(xì)胞和幾乎所有成熟B細(xì)胞都有CR1，漿細(xì)胞無CR1。CR1對B細(xì)胞的分化可能有促進(jìn)作用?；蚯贸龑?shí)驗(yàn)證明，CR1基因缺陷小鼠表現(xiàn)為B細(xì)胞對TD抗原反應(yīng)低下，證明CR1對于B細(xì)胞功能具有重要作用補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)CR1的清除免疫復(fù)合物效應(yīng)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)CR2的功能(CD21)單鏈

C3d受體，結(jié)合C3d，C3dg，EBV

CR2主要存在于成熟B細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞，某些單核細(xì)胞、K細(xì)胞、胸腺細(xì)胞也表達(dá)少量CR2。功能：調(diào)節(jié)B細(xì)胞活化介導(dǎo)EBV感染結(jié)合免疫復(fù)合物，促進(jìn)吞噬作用

CR2缺陷小鼠B細(xì)胞數(shù)量減少

補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)

CR3(CD11b/CD18)雙鏈

整合素

2亞家族成員，結(jié)合iC3b，參與炎癥反應(yīng)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)第五節(jié)補(bǔ)體的生物學(xué)作用一、補(bǔ)體介導(dǎo)的溶菌、溶細(xì)胞作用1*機(jī)體抵抗病原微生物、寄生蟲感染的重要防御機(jī)制對G+溶解作用弱，對G-溶解作用強(qiáng)?？赡軝C(jī)制：

G+細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且缺乏補(bǔ)體的的底物-脂質(zhì)雙層膜。2*某些病理情況下，可介導(dǎo)自身細(xì)胞溶解，導(dǎo)致組織損傷與疾病。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)二、補(bǔ)體活性片段介導(dǎo)的生物學(xué)效應(yīng)補(bǔ)體激活過程中產(chǎn)生的一系列活性片段，可通過與表達(dá)在不同細(xì)胞表面的相應(yīng)的補(bǔ)體受體（complementreceptor）結(jié)合而發(fā)揮廣泛的生物學(xué)作用。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)（一）免疫粘附與調(diào)理作用1.粘附作用：抗原抗體復(fù)合物激活補(bǔ)體后可通過C3b等片段黏附到具有相應(yīng)受體的紅細(xì)胞、血小板上，形成較大的復(fù)合物，便于吞噬細(xì)胞吞噬。2.調(diào)理作用：補(bǔ)體/抗體覆蓋與顆粒性抗原表面，可通過與中性粒細(xì)胞或巨噬細(xì)胞表面的相應(yīng)補(bǔ)體受體或Fc受體的結(jié)合，促進(jìn)微生物與吞噬細(xì)胞黏附，并被吞噬和殺傷。由補(bǔ)體激活產(chǎn)生的C3b、C4b、iC3b等片段介導(dǎo)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)黏附和調(diào)理作用圖示：具有C3b、C4b受體的細(xì)胞：紅細(xì)胞血小板粒細(xì)胞單核細(xì)胞B細(xì)胞：

調(diào)節(jié)作用黏附作用調(diào)理作用補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)C2a：激肽樣作用。增加血管通透性，引起炎癥性充血。C3a、C5a：過敏毒素。使嗜堿性細(xì)胞、肥大細(xì)胞及中性粒細(xì)胞脫顆粒，釋放組胺、白三烯、前列腺素等介質(zhì)，引起血管擴(kuò)張、毛細(xì)血管通透性增加，平滑肌收縮，導(dǎo)致局部水腫等炎癥反應(yīng)及支氣管痙攣，產(chǎn)生過敏反應(yīng)。C5a：趨化因子。吸引具有C5a受體吞噬細(xì)胞（中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞）按濃度梯度移動(dòng)，使其向組織損傷/炎癥部位集中，對抗原進(jìn)行清除，同時(shí)亦參與炎癥反應(yīng)。（二）促炎癥作用補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)趨化作用C3a、C5a→促進(jìn)中性粒細(xì)胞趨化補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)1.激活中性粒細(xì)胞2.促使中性粒細(xì)胞粘附3.促進(jìn)中性粒細(xì)胞遷移和趨化作用4.激活單核細(xì)胞血管平滑肌收縮,

血管滲透性增高5.激活肥大細(xì)胞,使之脫顆粒(過敏毒素作用)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)（三）對循環(huán)免疫復(fù)合物的清除作用正常機(jī)體血液循環(huán)中可持續(xù)形成少量免疫復(fù)合物（IC）。當(dāng)人體對抗原發(fā)生免疫反應(yīng)產(chǎn)生足量抗體時(shí)，循環(huán)中可出現(xiàn)大量IC，一定大小的IC能沉積于血管壁，激活補(bǔ)體，引起炎癥反應(yīng)而造成組織損傷，因而必須及時(shí)清除這種IC以避免其有害作用。補(bǔ)體可以通過免疫黏附和調(diào)理作用促進(jìn)IC清除。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)（四）免疫調(diào)節(jié)作用參與捕捉、固定抗原。調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞增殖和分化。調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的效應(yīng)功能。補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)第六節(jié)、補(bǔ)體基因

和補(bǔ)體的生物合成補(bǔ)體分子及其生物學(xué)效應(yīng)第七節(jié)、補(bǔ)體系統(tǒng)異常與疾病一、補(bǔ)體固有成份缺陷、異常與疾病補(bǔ)體蛋白相關(guān)疾病

C1qSLE、腎小球腎炎