第六章 補體系統(tǒng)

1、補 體complement,C模式圖電鏡圖234000C1q分子由6個相同的亞基組成，每一個亞基含有三條肽鏈。C1q球形區(qū)與免疫球蛋白Fc段結(jié)合，頸部與C1r、C1s相互作用。C1qC1rC1sC1C1C4C4aC4b裂解裂解C2C2bC2aC4bC2aC4b2a裂解C3C3a C3bC4b2a3bC3b裂解C5C5aC5b5b678C5b6789識別階段活化階段膜攻擊階段 b aaa 1、識別階段：C1酯酶形成階段2、活化階段：C3、C5轉(zhuǎn)化酶形成階段3、膜攻擊階段：形成膜攻擊復(fù)合體 (membrane attack complex,MAC) 補體激活經(jīng)典途徑一、補體活化的經(jīng)典途徑n經(jīng)典途徑

2、經(jīng)典途徑（classical pathway): 主要由抗原抗體復(fù)合物與C1q結(jié)合，順序活化C1r、C1s、C2、C4、C3，形成C3轉(zhuǎn)化酶與C5轉(zhuǎn)化酶的級聯(lián)酶促反應(yīng)過程。它是抗體介導(dǎo)的體液免疫應(yīng)答的主要效應(yīng)形式。 經(jīng)典途徑n1、激活物質(zhì)：主要是與抗原結(jié)合的IgG、IgM形成的免疫復(fù)合物immune complex, IC。n2、活化條件：C1只與IgM的CH3或IgG1、IgG2、IgG3的CH2區(qū)結(jié)合才能活化。每一個C1分子必須同時與兩個以上Ig分子的Fc段結(jié)合。游離或可溶性的抗體不能激活補體。n3、激活順序：C1qrs C1qrs抗原抗體復(fù)合物C4 C4b C4b2 C4b2aC2C4a

3、C2b經(jīng)典途徑C3轉(zhuǎn)化酶C3C3bC3aC4b2a3b經(jīng)典途徑C5轉(zhuǎn)化酶補體激活經(jīng)典途徑示意圖補體激活經(jīng)典途徑示意圖激活順序激活順序C1、C4、C2、C3、C5、C6、C7、C8、C9二、補體活化的旁路途經(jīng)n旁路途經(jīng)又稱替代途徑（alternative pathway):指由B因子、D因子和備解素參與，直接由微生物激活C3，形成C3與C5轉(zhuǎn)化酶，激活補體級聯(lián)酶促反應(yīng)的活化途徑。n在種系發(fā)生上，旁路途經(jīng)是最早出現(xiàn)的補體活化途徑，是抵御微生物感染的非特異性防線。經(jīng)典途徑或自發(fā)產(chǎn)生C3bB因子Ba C3bBb備解素P C3bBbP （旁路途經(jīng)C3轉(zhuǎn)化酶）C3C3bC3a C3bnBb（ 旁路途經(jīng)C5

4、轉(zhuǎn)化酶）放大機制D因子補體活化旁路途經(jīng)示意圖旁路途經(jīng)的激活物質(zhì)及順序n激活物質(zhì)：為補體激活提供保護環(huán)境和接觸表面的成分，如某些細菌、內(nèi)毒素、酵母多糖、葡聚糖等n激活順序：C3、C5、C6、C7、C8、C9n旁路途經(jīng)的激活不需Ag、Ab反應(yīng)，微生物等細胞壁即可直接激活，在初次感染或感染的早期沒有特異性抗體產(chǎn)生或產(chǎn)生很少的情況下，對機體的防御有很大意義。然而當(dāng)經(jīng)典途徑活化后，通過放大途徑也可激活旁路途經(jīng)，所以在生理條件下，兩條途徑是密切相連的，兩者都以C3為活化中心。三、補體活化的MBL途徑n凝集素激活途徑（MBL pathway）指由血漿中甘露聚糖結(jié)合凝集素（mannose binding le

5、ctin,MBL)直接識別多種病原微生物表面的N-氨基半乳糖或甘露糖，進而依次活化MASP-1、MASP-2、C4、C2、C3，形成和經(jīng)典途徑相同的C3與C5轉(zhuǎn)化酶，激活補體級聯(lián)酶促反應(yīng)。n主要激活物：含有N-氨基半乳糖或甘露糖基的病原微生物。MBL途徑的激活nMBL分子結(jié)構(gòu)類似C1q分子，依賴Ca2+存在。MBL可與多種病原體微生物表面的甘露糖殘基或N-氨基半乳糖結(jié)合，發(fā)生構(gòu)型改變，與絲氨酸蛋白酶結(jié)合形成MBL相關(guān)的絲氨酸蛋白酶MBL-associated serine protease，MASP-1、MASP-2。MASP-2類似C1q可水解C4和C2，形成類似經(jīng)典途徑的C3轉(zhuǎn)化酶；MAS

6、P-1能直接裂解C3生成C3轉(zhuǎn)化酶C3bBb，參與旁路途經(jīng)正反饋環(huán)路。因此MBL途徑對補體經(jīng)典途徑和旁路途徑活化具有交叉促進作用。補體激活的MBL途徑 MBL +病原體甘露 糖殘基 MASP-1，MASP-2 +C4C4a + C4bC2C2a + C2bC4b2aC3C3bC3aC4b2a3b （ C5轉(zhuǎn)化酶） （ C3轉(zhuǎn)化酶）四、補體激活的終末過程n一旦C5被分解，C5b結(jié)合C6、C7，形成C5b67復(fù)合物，此復(fù)合物呈雙親性，能插入細胞膜。C8隨即連接到該復(fù)合物上并伸直插入細胞膜。C5b-8復(fù)合物本身能破壞和裂解細胞膜，但結(jié)合C9后此作用得到很大的增強。如果有6個以上的C9結(jié)合到該復(fù)合物上

7、，就形成典型的圓餅狀小孔，允許溶液和電解質(zhì)跨過細胞膜流動。膜攻擊復(fù)合物的電鏡照片。復(fù)合物由有一圓柱形孔組成，圓柱體壁由跨過細胞膜的C9形成五、補體活化的調(diào)節(jié)n控制補體活化的啟動n補體活性片段的自發(fā)性衰變n血漿中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(yīng)中酶活性和MAC組裝等步驟而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。（一）補體的自身調(diào)控n補體激活過程產(chǎn)生的某些中間產(chǎn)物極不穩(wěn)定，要發(fā)生自身衰變。C3轉(zhuǎn)化酶極易衰變，從而限制了C3裂解及其后的酶促反應(yīng)；與細胞膜結(jié)合的C4b、C3b及C5b也易衰變，可阻斷補體的級聯(lián)反應(yīng)，只有結(jié)合于固相的C4b、C3b及C5b才能激活經(jīng)典途徑，旁路途經(jīng)的C3轉(zhuǎn)化酶則僅在特異的細胞或

8、顆粒表面才具有穩(wěn)定性，所以在正常人血循環(huán)中不會發(fā)生過強的自身性補體激活反應(yīng)。（二）補體調(diào)節(jié)因子的作用（一）經(jīng)典途徑的調(diào)節(jié)n1、C1抑制物（C1 inhibitor，C1INH）n（1）與C1結(jié)合防止自發(fā)性活化；（2）與活化的C1r、C1s牢固結(jié)合，使二者失去裂解底物能力；（3）可調(diào)控MASP-1/MASP-2的活性。n2、對C3轉(zhuǎn)化酶的調(diào)控 （1）C4結(jié)合蛋白（C4 binding protein）與C4b結(jié)合。（2）I因子 具有絲氨酸蛋白酶活性，可將C4b裂解為C4c、C4d。I因子也可裂解C3b。n3、膜輔助蛋白（membrane cofactor protein，MCP）：促進I因子對C

9、4b裂解，阻礙C4b2a形成。n4、衰變加速因子 decay-accelerating factor,DAF 與C2競爭結(jié)合C4b，從而抑制C3轉(zhuǎn)化酶形成。C1INHab（二）旁路途徑的調(diào)節(jié)n旁路活化起始及正反饋放大效應(yīng)是補體調(diào)節(jié)最嚴密和關(guān)鍵的步驟。參與的調(diào)節(jié)蛋白包括血漿中的H因子、I因子和細胞膜上的CR1、DAF和MCP（二）旁路途徑的調(diào)節(jié)n1、血漿中的H因子可與B因子或Bb競爭結(jié)合C3b，從而阻礙C3bBb的形成。另外H因子還可輔助I因子降解C3b。n2、細胞膜表面的CR1和DAF能抑制B因子或Bb與C3b結(jié)合，阻礙C3轉(zhuǎn)化酶的形成或加速其衰變。MCP和CR1還可輔助I因子降解C3b，從而

10、抑制C3轉(zhuǎn)化酶形成。n3、CR1和DAF可促進Bb從已形成的旁路途徑的C3轉(zhuǎn)化酶中解離。n4、對旁路途徑的正性調(diào)節(jié)。（三）、膜攻擊復(fù)合物形成的調(diào)節(jié)n同源限制因子（homologous restriction factor，HRF）又稱C8結(jié)合蛋白（C8-binding protein，C8bp）可干擾C8與C9的結(jié)合。n膜反應(yīng)性溶解抑制物（membrane inhibitor of reactive lysis，MIRL）即CD59，可阻礙C7、C8與C5B-6復(fù)合物結(jié)合從而抑制MAC形成。n可保護正常細胞免遭補體溶細胞作用，稱同源限制性。同源限制性n若靶細胞與補體來源于同一種屬時，補體的溶細

11、胞效應(yīng)受到抑制，此現(xiàn)象稱為同源限制性（homologous restriction）。 同源限制性能保護組織細胞免受自身補體損傷，參與此效應(yīng)的補體調(diào)節(jié)蛋白稱為同源限制因子（homologous restriction factors，HRF），包括DAF、MCP、CR1、CD59。HRF廣泛分布于機體多種組織和細胞，尤其是感染和炎癥反應(yīng)時最易遭受補體攻擊的靶細胞如血液細胞、血管內(nèi)皮細胞等均高表達HRF。六、補體的生物學(xué)作用n補體活化的共同末端效應(yīng)是在細胞膜上組裝MAC，介導(dǎo)細胞溶解效應(yīng)。同時補體活化過程中生成多種裂解片段，通過與細胞膜相應(yīng)受體結(jié)合而介導(dǎo)多種生物功能。（一）介導(dǎo)細胞溶解n補體活化

12、產(chǎn)生的MAC，形成穿膜的親水性通道，破壞局部磷脂雙層，最終導(dǎo)致細胞崩解。MAC的生物學(xué)效應(yīng)是溶解紅細胞、血小板和有核細胞；參與宿主抗細菌和抗病毒防御機制。無抗體時可激活補體旁路途經(jīng)溶解細胞，對防止奈瑟氏菌屬感染具有重要機意義。（二）、調(diào)理作用nC3b、C4b和iC3b與細菌或其他顆粒結(jié)合，通過與吞噬細胞表面CR1、CR3、CR4結(jié)合而促進其吞噬作用，此為補體的調(diào)理作用。這種調(diào)理作用可能是機體抵抗全身性細菌和真菌感染的主要機制之一。C3b/CR1促進吞噬細胞的吞噬調(diào)理作用促進吞噬細胞的吞噬調(diào)理作用（三）免疫黏附作用n可溶性抗原-抗體復(fù)合物（如毒素-抗毒素復(fù)合物）活化補體后產(chǎn)生的C3b可共價結(jié)合至

13、復(fù)合物上，通過C3b與表達CR1的紅細胞、血小板黏附，將免疫復(fù)合物運至肝臟、脾臟內(nèi)，被吞噬細胞清除，此為免疫黏附（immune adherent），是機體清除免疫復(fù)合物的重要機制。C3b/CR1介導(dǎo)的介導(dǎo)的免疫黏附作用免疫黏附作用 （四）炎癥介質(zhì)作用nC3a、C5a、C4a被稱為過敏毒素（ anaphylatoxin），他們可與肥大細胞、嗜堿性粒細胞表面相應(yīng)受體結(jié)合，觸發(fā)靶細胞脫顆粒，釋放組胺和其他血管活性介質(zhì)，介導(dǎo)局部炎癥反應(yīng)。nC5a對中型粒細胞有很強的趨化活性；可誘導(dǎo)中性粒細胞表達黏附分子；刺激中性粒細胞產(chǎn)生前列腺素等；引起血管擴張、毛細血管通透性增高、平滑肌收縮等。（五）免疫調(diào)節(jié)作用n

14、C3可參與捕促、固定抗原，使抗原易被APC細胞處理與提呈。n補體成分可與多種免疫細胞相互作用，調(diào)節(jié)細胞的增殖分化，如C3b與B細胞表面的CR1結(jié)合，可使B細胞增殖分化為漿細胞。n補體可參與免疫細胞的效應(yīng)功能，如殺傷細胞結(jié)合C3b可增強對靶細胞的ADCC作用病例分析n一個家庭有7個兒童，其中三個從小反復(fù)患呼吸道感染。他們中有一人患細菌性腦膜炎，另一人患致死性敗血癥，在所有7人中，血清抗體水平均在正常人范圍內(nèi)，然而檢測溶血性補體試驗，3個患兒都有補體缺陷結(jié)果見表補體成分正常濃度（ug/ml）患兒中的水平C4600480-520C22015-22C3130010-80B因子210未測H因子48020-35I因子35未測請 問n1、為何一種補體缺陷易引起兒童患細菌性感染？n2、用已知補體知識你如何解釋所出現(xiàn)的C3和替代途徑幾種成分的缺陷？答 案n1、補體經(jīng)典和旁路途徑成分，特別是C3的缺乏，削弱調(diào)理細菌的能力，導(dǎo)致巨噬細胞和中性粒細胞吞噬作用減低，患者反復(fù)發(fā)生細菌感染?；純阂蚱渫淌杉毎荒苡行У財z取細菌而不能消除細菌感染（裂解途徑成分C5-C9缺乏使患兒更易對奈氏菌感染，因為裂解途徑能破壞如奈氏菌那樣的革蘭氏陰性菌的外膜。答 案n2、肯定有C3和旁路途徑成分的缺乏。經(jīng)典途徑成分處于正常范圍的下限。初看起來令人奇怪。