補體教學課件

醫(yī)學免疫學新鄉(xiāng)醫(yī)學院免疫學教研室

myx939@.cn

電話：

解博紅5-補體--第5章補體系統(tǒng)complementsystem5-補體--掌握補體系統(tǒng)的概念與補體系統(tǒng)組成掌握C3轉化酶及C5轉化酶的組成和表達式掌握補體三條激活途徑的異同點掌握補體系統(tǒng)的生物學作用

熟悉補體系統(tǒng)的命名與補體系統(tǒng)的調節(jié)了解補體系統(tǒng)異常與疾病

本章要點5-補體--第一節(jié)概述5-補體--補體的發(fā)現(xiàn)JulesBode(1870-1961)通過血清溶菌實驗發(fā)現(xiàn)了補體5-補體--血清溶菌實驗發(fā)現(xiàn)補體霍亂弧菌患者血清細菌溶解患者血清56℃，30min

細菌不溶解細菌溶解正常血清無抗菌抗體抗體失活？什么成份溶菌？×補體5-補體--補體的概念

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的溶菌作用，稱為補體（complement，C）;

補體是存在于血清、組織液和細胞膜表面的一組經(jīng)活化后具有酶活性的蛋白質；補體及其調節(jié)蛋白和相關膜蛋白（受體）共同組成的系統(tǒng)，稱為補體系統(tǒng)（complementsystem）。5-補體--

補體廣泛參與機體抗微生物防御反應及免疫調節(jié)，也可介導免疫病理的損傷性反應，是體內具有重要生物學意義的效應系統(tǒng)和效應放大系統(tǒng)。5-補體--一、補體系統(tǒng)的組成及理化性質5-補體--補體系統(tǒng)的組成

30余種成份1.補體的固有成分：指存在于體液中、參與補體激活（活化）級聯(lián)反應的補體成分，包括C1q、C1r、C1s、C4、C2；MBL、MASP；B因子、D因子；C3、C5、C6、C7、C8、C9

5-補體--2.

補體調節(jié)蛋白

以可溶性或膜結合形式存在，包括備解素、C1抑制物、I因子、C4結合蛋白、H因子、S蛋白、Sp40/40、促衰變因子、膜輔助因子蛋白、同種限制因子、膜反應溶解抑制因子。5-補體--3.補體受體

（completmentreceptor,CR）

與補體激活過程所形成的活性片段相結合，介導多種生物學效應的受體分子。包括CR1～CR5、C3aR、C4aR、C5aR、C1qR等。5-補體--補體成分的理化性質

1.補體蛋白均為糖蛋白，多屬β球蛋白；

2.補體含量相對穩(wěn)定，不因免疫而增加，僅在某些疾病時有所變動；

3.血清中各成分含量不等，C3含量最多，

D因子最少；

4.正常生理情況下，以非活化形式存在；

5.性質不穩(wěn)定：加熱56℃、30min失活。5-補體--二、補體系統(tǒng)的命名參與補體經(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；

C1（q、r、s）、C2、……C9補體系統(tǒng)的其他成分以英文大寫字母表示；

B、D、P、H因子、MBL、MASP補體調節(jié)蛋白多以其功能命名；

C1抑制物、C4結合蛋白、促衰變因子5-補體--

補體活化后的裂解片段，以該成分的符號后面附加小寫英文字母表示；

C3a、C3b

具有酶活性的成分或復合物，在其符號上劃一橫線表示;C4b2b

滅活的補體片段，在其符號前加英文字母i

表示。

iC3b5-補體--三、補體的生物合成約90%血漿補體成分由肝臟合成，少數(shù)由巨噬細胞等合成；多種炎性細胞因子可刺激補體基因轉錄和表達；在感染、組織損傷急性期以及炎癥狀態(tài)下，血清補體水平升高。5-補體--第二節(jié)補體激活5-補體--

在生理情況下，血清中大多數(shù)補體成分均以無活性的酶前體形式存在。只有在某些活化物的作用下或在特定的反應表面上，補體各成分才依次被激活，形成一系列放大的級聯(lián)反應，最終導致溶細胞效應。5-補體--補體活化的“級聯(lián)反應”特征

級聯(lián)反應是由生物大分子組成的連續(xù)而又分級的激活反應從而形成一系列擴大的連鎖反應。生化級聯(lián)反應

I

IaIb

IIIIbIIa

IIIIIIaIIIb發(fā)揮生物學效應5-補體--補體系統(tǒng)的激活—三條途徑

1.經(jīng)典途徑（classicalpathway）

由抗原抗體復合物結合C1q啟動激活

2.MBL途徑（MBLpathway）由MBL結合細菌啟動激活3.旁路途徑（alternativepathway）由病原微生物等提供接觸表面，從C3開始激活5-補體--在進化和發(fā)揮抗感染作用的過程中，最先出現(xiàn)或發(fā)揮作用的依次是不依賴抗體的旁路途徑和MBL途徑，最后才是依賴抗體的經(jīng)典途徑。

三條途徑有共同的末端通路(terminalpathway)，即攻膜復合物（membraneattackcomplex，MAC）的形成及其溶解細胞效應。5-補體--活化

效應經(jīng)典MBL旁路C3轉化酶，C5轉化酶（MACs等）末端通路補體活化的階段激活識別5-補體--一、補體激活的經(jīng)典途徑又稱第一途徑是抗體介導的體液免疫應答的主要效應方式5-補體--（一)參與的補體成分依次為C1、C4、C2和C3C2血漿濃度很低，為補體活化級聯(lián)酶促反應的限速步驟C3血漿濃度最高，是三條激活途徑中的共同組分5-補體--（二）激活物與激活條件1.激活物

經(jīng)典途徑從C1激活開始。免疫復合物（immunecomplex，IC）是經(jīng)典途徑的主要激活物。C1與IC中Ab分子的Fc段結合是經(jīng)典途徑的始動環(huán)節(jié)。5-補體--

①C1僅與IgM的CH3或某些IgG亞類的CH2結合才能活化

②每一個C1分子必須同時與兩個以上Ig分子Fc段結合

③游離或可溶性抗體不能激活補體2.激活條件：5-補體--Fab段Fc段暴露的C1q結合位點IgG分子結合抗原前后的構象變化C1q結合位點被屏障結合抗原之前結合抗原之后CH1CH2IgMCH3區(qū)，IgGCH2區(qū)TY5-補體--（三)識別階段抗原和抗體結合后，抗體發(fā)生構象改變，使Fc段的補體結合部位暴露，補體C1與之結合并被激活，這一過程被稱為補體激活的啟動或識別。5-補體--C1分子的結構C1q1個C1r2個C1s2個C1qC1sC1r柄頭C1qr2s25-補體--C1q分子的C端球形結構是與Ig上的補體結合位點相結合的部位5-補體--IgG

補體活化的經(jīng)典途徑一個C1q分子如果同時與兩個以上的Fc段結合將造成其構象的變化，繼之使C1r和C1s活化，啟動補體活化的經(jīng)典途徑。C1

抗原

抗原<40nm5-補體--C1q與IgM的結合因IgG為單體，IgM為5聚體，IgM活化補體能力>IgGIgM5-補體--

識別階段Ag-Ab復合物

C1q

C1r活化

C1s活化5-補體--（四）活化階段

活化的C1s依次酶解C4、C2，形成具有酶活性的C3轉化酶，后者進一步酶解C3并形成C5轉化酶，此即經(jīng)典途徑的活化階段。5-補體--5-補體--（五）補體活化的共同末端效應三條補體活化途徑形成的C5轉化酶，均可裂解C5，這是補體級聯(lián)反應中最后一個酶促步驟C5b-9：膜攻擊復合物（MAC）5-補體--1.MAC的成分及其組裝

MAC由C5b～9構成。C5轉化酶裂解C5為C5a、C5b，C5b依次與C6、C7、C8結合，并附著于細胞膜表面。

C5b～8復合物與

12～16個C9分子聚合形成MAC，C9多聚體插入靶細胞的脂質雙層膜，形成10nm的小孔。5-補體--C4b2a3b(C5轉化酶)

C5

C5b+C6+

C7

C5b67+C8

C5b678+C9

C5b6789n(膜攻擊復合體)

細胞裂解膜攻擊復合體形成C5a5-補體--2.MAC的效應機制

MAC在胞膜上形成的小孔使得小的可溶性分子、離子及水分子可以自由透過胞膜，而大分子難以從胞漿逸出。水、離子內流，導致胞內滲透壓降低、細胞膨脹溶解。5-補體--5-補體--5-補體--Antibody+complement-mediateddamagetoE.coliHealthyE.coliElectronmicrographsoftheeffectofantibodiesandcomplementuponbacteria5-補體--補體殺傷寄生蟲MACs的效應5-補體--二、補體激活的MBL途徑MBL途徑與經(jīng)典途徑的過程基本類似，但其激活起始于 MBL與病原微生物的結合。5-補體--（一）激活物與參與成分1.激活物:

病原微生物表面的重復糖結構（如甘露糖、巖藻糖及Ｎ－乙酰葡糖胺等）與MBL結合2.參與成分:MBL(mannose-bindinglectin),MASP-1(MBL-associatedserineprotease-1)MASP-2、C4、C2、C3、C5～C9

5-補體--（二）MBL結構及其特點MBL（mannose-bindinglectin）甘露聚糖結合凝集素，是鈣依賴性糖結合蛋白，可以識別和結合病原微生物表面的甘露糖、巖藻糖、N-乙酰葡糖胺MBL與C1q分子無氨基酸序列上的同源性，但結構類似5-補體--MBL復合體結構

甘露聚糖結合的凝集素）是一種肝臟分泌的急性期蛋白，廣泛存在于肝臟及血液中。

MBL通過專一與糖類結合，促發(fā)補體活化，在天然免疫中發(fā)揮著極其重要的作用。MBL5-補體--MBL可專一與細菌表面多糖結合MBL甘露糖5-補體--（三）MBL的激活MBL與病原微生物的糖類配體結合，構象發(fā)生改變，激活與之相連的MBL相關的絲氨酸蛋白酶（MASP）。MASP2可水解C4、C2，形成C3轉化酶（MASP1可水解C3），再依次激活補體的其他成分，后續(xù)過程與經(jīng)典途徑相同。5-補體--5-補體--補體活化的MBL途徑C4MBLC4bC4aC4bC2C2bC2aC2aMASPC4b2a——C3轉化酶5-補體--三、補體激活的旁路途徑

不經(jīng)C1、C4、C2途徑，而由C3、B因子、D因子參與的激活過程，稱為補體活化的旁路途徑，又稱第二途徑。5-補體--（一）激活物與參與成分1.激活物：主要是細菌脂多糖（內毒素）和其他多糖,以及凝聚的IgA和IgG4等（為補體激活提供接觸面）。2.參與成份：C3、B因子、D因子、P因子5-補體--（二）活化過程C3是啟動旁路途徑并參與其后級聯(lián)反應的關鍵分子C3+H2O

C3(H2O)+B因子C3(H2O)Bb，此即旁路途徑起始C3轉化酶，極不穩(wěn)定易被H因子I因子滅活，但仍足以活化若干C3生成C3bD因子5-補體--自發(fā)產生的C3b很快被降解

C3bC3bIIC3dgC3dgC3cC3c5-補體--C3b與B因子結合；結合狀態(tài)的B因子被D因子裂解形成C3bBb，即為旁路途徑的C3轉化酶。備解素（P因子）可與之結合并使之穩(wěn)定旁路途徑C3轉化酶水解C3生成C3a、C3b，C3b沉積于顆粒表面并與C3bBb結合形成C3bBb3b，即為旁路途徑的C5轉化酶，能裂解C55-補體--C3b細菌表面C3b沉積在細菌表面C3C3abC5bC5aBDbP如果不被降解……P因子穩(wěn)定C3bBbC3轉化酶形成C3bBbC5轉化酶形成C3bnBbC5b啟動MAC的組裝，導致細菌裂解5-補體--C3bC3C3與C3b正反饋環(huán)路D因子

C3bBbB因子C3bB

形成正反饋，放大補體活化強度5-補體--5-補體--（三）旁路途徑激活特點1.可以識別自己與非己

C3b若沉積于自身細胞表面，可被調節(jié)蛋白迅速滅活，終止級聯(lián)反應；反之，C3b若與缺乏調節(jié)蛋白的微生物表面結合，就可與B因子形成穩(wěn)定的C3bB，進而形成具有酶活性的C3bBb。5-補體--2.是補體系統(tǒng)重要的放大機制

C3bBb可以催化產生更多C3b分子，后者再參與旁路激活途徑，形成更多C3bBb，構成了旁路途徑的反饋放大機制。5-補體--四、三條補體激活途徑的特點及比較

補體的激活過程依據(jù)其起始順序的不同，可分為三條途徑：經(jīng)典途徑；MBL途徑；旁路途徑。在進化和發(fā)揮抗感染作用的過程中，最先出現(xiàn)或發(fā)揮作用的依次是不依賴抗體的旁路途徑和MBL途徑，最后才是依賴抗體的經(jīng)典途徑。5-補體--5-補體--

經(jīng)典途徑

旁路途徑

MBL途徑激活物IC細菌脂多糖、凝集IgG4,IgAMBL與病原體結合C3轉化酶C4b2aC3bBb同經(jīng)典途徑C5轉化酶C4b2a3bC3bBb3b同經(jīng)典途徑是否需抗體是否否生理作用參與特異性免疫應答參與非特異性免疫應答參與非特異性免疫應答

補體三條激活途徑的特點5-補體--第三節(jié)補體活化的調控5-補體--各種激活物啟動補體系統(tǒng)進行級聯(lián)反應，發(fā)揮廣泛的生物學作用。補體激活失控，則會導致在自身組織細胞表面形成MAC，造成自身組織細胞的損傷，或產生過多的炎癥介質。其調節(jié)主要包括補體自身的調節(jié)和調節(jié)因子的作用5-補體--補體的自身調控補體激活過程中生成的某些中間產物極不穩(wěn)定，成為級聯(lián)反應的重要自限因素未結合的C4b、C3b易被水解失活；與機體細胞膜結合的C4b、C3b易衰變；與病原體結合的C4b、C3b穩(wěn)定5-補體--補體調節(jié)因子的作用

體內補體調節(jié)因子可與不同補體成分相互作用，使補體的激活與抑制處于精細的平衡狀態(tài)5-補體--一、調控經(jīng)典途徑C3（和C5）轉化酶C1抑制物（C1inhibitor,C1INH）血漿糖蛋白，抑制C1r/C1s和MASP活性，使之不能裂解C4和C2，從而阻斷C4b2a的形成2.補體受體1（CR1）（CD35）

廣泛表達在紅細胞及有核細胞表面，可識別C3b和C4b，與C4b結合后可阻斷C4與C2的結合，抑制C4b2a形成；也可促進I因子對C4b的滅活5-補體--3.C4結合蛋白（C4bindingprotein,C4bp）為血漿蛋白，與C2競爭性結合C4b從而阻斷C4b2a的組裝或使C4b2a滅活，也可促進I因子對C4b的裂解4.衰變加速因子（decayacceleratingfactor,DAF）(CD55)

表達于所有外周血細胞、內皮細胞、黏膜上皮細胞表面的膜蛋白，可抑制C4b2a形成，分解已在細胞膜表面形成的C4b2a，或促進Bb與C3b解離

5-補體--5.

膜輔助蛋白（membranecofactorprotein,MCP）（CD66）可促進I因子裂解C3b的作用6.I因子為血漿蛋白，可在其他因子輔助下將C4b裂解為C4c和C4d，從而抑制C4b2a的活性或阻斷C4b2a的形成5-補體--二、調控旁路途徑C3（和C5）轉化酶多種調節(jié)蛋白均可調控旁路途徑中C3轉化酶（C3bBb）和C5轉化酶（C3bBb3b）的形成，或抑制已經(jīng)形成的C3轉化酶和C5轉化酶活性。

I因子、H因子、MCP等P因子可與C3bBb牢固結合形成穩(wěn)定的C3bBbP，從而加強C3bBb裂解C3的作用5-補體--三、針對攻膜復合物的調節(jié)1.CD59膜反應性溶破抑制物（membraneinhibtorofreactivelysis，MIRL）廣泛表達于多種組織細胞，可阻止MAC組裝，限制其對自身或同種細胞的溶破作用5-補體--2.C8結合蛋白（C8bindingprotein,C8bp）表達于多種組織細胞和血細胞表面的膜蛋白，能抑制MAC組裝及其對靶細胞的溶破作用3.S蛋白（Sprotein,SP）（玻璃連接蛋白）

為血漿蛋白，阻礙C5b67復合物與靶細胞膜結合從而抑制MAC的形成4.群集素為血漿蛋白，可抑制MAC組裝，且促進MAC從細胞膜解離為可溶性的MAC，從而喪失溶細胞作用5-補體--第四節(jié)補體的生物學意義5-補體--一、補體的功能

補體系統(tǒng)的功能可分為兩大方面：

1.補體介導的細胞溶解效應；

2.補體活性片段介導的生物學效應5-補體--（一）補體介導的細胞溶解是機體抵抗微生物感染的重要防御機制補體系統(tǒng)活化

膜攻擊復合物

溶解靶細胞（如：奈氏細菌等G陰性菌，異型紅細胞等，包膜病毒）5-補體--（二）調理作用

調理吞噬（C3b、C4b、iC3b），可能是機體抵抗全身性感染的主要防御機制5-補體--巨噬細胞5-補體--（三）免疫粘附(清除免疫復合物)Ag-Ab復合物（可溶性）

C3b或C4b與IC結合

C3b或C4b與血細胞（如紅細胞、血小板）CR1粘附

吞噬清除抑制IC的形成并促進其溶解參與清除循環(huán)IC5-補體--（四）參與炎癥反應過敏毒素（C3a、C5a）：激發(fā)細胞脫顆粒，釋放生物活性介質，介導局部炎癥反應趨化作用（C5a）：誘導中性粒細胞表達黏附分子和生物活性介質，引起血管擴張、毛細血管通透性增高、平滑肌收縮等5-補體--5-補體--二、補體的病理生理學意義1.機體抗感染防御的主要機制補體為天然免疫和獲得性免疫間的橋梁，其出現(xiàn)遠早于特異性免疫。補體中的經(jīng)典途徑將非特異的補體與特異的適應性免疫聯(lián)系在一起，成為體液免疫應答的重要效應機制。5-補體--病原微生物入侵機體后，在