免疫第五章補(bǔ)體系統(tǒng)

1、補(bǔ)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(xì)胞膜表面，是一個(gè)具有精密調(diào)控機(jī)制的蛋白質(zhì)反應(yīng)系統(tǒng)。補(bǔ)體概述補(bǔ)體激活途徑補(bǔ)體激活的調(diào)節(jié)補(bǔ)體的生物學(xué)意義補(bǔ)體與疾病的關(guān)系第一節(jié) 補(bǔ)體概述補(bǔ)體系統(tǒng)的組成補(bǔ)體的理化性質(zhì)補(bǔ)體的代謝Jules Bordet (1870-1961),Discoverer of complement羊抗血清 +霍亂弧菌細(xì)菌裂解加熱的羊抗血清+霍亂弧菌細(xì)菌裂解destroyed無(wú)抗體的新鮮血清+restored細(xì)菌裂解unable補(bǔ)體的命名 “C” ：補(bǔ)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(fù)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(bǔ)體的受體 (C3bR)一、補(bǔ)體系統(tǒng)的組成1.補(bǔ)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(jié)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(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白以可溶性或膜結(jié)合形式存在（C1抑制物, I因子, C4結(jié)合蛋白, H因子, S蛋白，促衰變因子, 膜輔助因子蛋白）3.補(bǔ)體受體（CR） CR1（C3bR/C4bR，CR3(

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

4、補(bǔ)體受體分子的特征能使肥大細(xì)胞核嗜堿粒細(xì)胞脫顆粒的因素有哪些？二、 補(bǔ)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(bǔ)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(jī)械振蕩、酒精、膽汁和某些添加劑等均可破壞補(bǔ)體。三、補(bǔ)體的代謝1.補(bǔ)體的來(lái)源2.補(bǔ)體生物合成的調(diào)節(jié) C1s1. C1分子的結(jié)構(gòu)和功能C1由 一個(gè)C1q、兩個(gè)C1r 和兩個(gè)C1s分子的共同組成C1q(C1r-C1s)2C1q C1rC1分子的結(jié)構(gòu)C1q分子由6個(gè)花蕾狀亞單位組成

5、。C端球狀結(jié)構(gòu)是與Ab結(jié)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(yīng)。四、幾種重要補(bǔ)體固有成分的結(jié)構(gòu)和功能N端C端2. C4分子的結(jié)構(gòu)、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(xì)胞或抗原-抗 體復(fù)合物非特異性結(jié)合 而獲得相應(yīng)的穩(wěn)定性未被結(jié)合的C4b被 C4bp/I因子迅速滅活。3. C3分子的結(jié)構(gòu)、裂解片段和功能在C3轉(zhuǎn)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(xì)胞膜表面的C3轉(zhuǎn)化酶穩(wěn)定結(jié)合成C5轉(zhuǎn)化酶。C3b也可以N

6、端直接結(jié)合免疫復(fù)合物，C端同CR1結(jié)合，介導(dǎo)調(diào)理和免疫粘附作用。4. C9分子C9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。5. B因子及功能 參與旁路途徑中的重要分子，對(duì)激活物表面的C3b有較高的親和力，在Mg2+存在下可形成C3bB復(fù)合物，可被活化D因子酶解成另一種C3轉(zhuǎn)化酶。 B C3b D因子 C3b B C3b Bb B C3bC3轉(zhuǎn)化酶第二節(jié) 補(bǔ)體激活途徑補(bǔ)體激活反應(yīng)實(shí)際上是級(jí)聯(lián)酶促反應(yīng)，其最終結(jié)果是在抗原表面形成膜攻擊復(fù)合物(MACs），同時(shí)產(chǎn)生具有生物

7、學(xué)活性的補(bǔ)體小片段。生 化 級(jí) 聯(lián) 反 應(yīng) IIb Ia II IIa IIb IIIIIIb IIIa發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)一、 經(jīng)典途徑定義： 以抗原抗體復(fù)合物為激活物，使補(bǔ)體固有成份C1-C9發(fā)生酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)生一系列生物學(xué)效應(yīng)和最終發(fā)生細(xì)胞溶解作用的補(bǔ)體活化途徑。整個(gè)過程分為以下三個(gè)階段：識(shí)別、啟動(dòng)階段: Ag-Ab，C1q，r，s活化階段：C3轉(zhuǎn)化酶（C3 轉(zhuǎn)化酶，C4b2b），C5轉(zhuǎn)化酶（C5 轉(zhuǎn)化酶， C4b2b3b）膜攻擊階段： C5-C9VHCH1CH2CH3VLCLHinge regionCOONH3+ComplementBinding Site AntigenBinding S

8、ite識(shí)別、啟動(dòng)階段：Fab段Fc段C1q 結(jié)合位點(diǎn)被屏障結(jié)合抗原之前 CH1 CH2暴露的C1q結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合抗原之后Ig分子結(jié)合抗原前后的構(gòu)象變化Fab段Fc段C1q 結(jié)合位點(diǎn)被屏障結(jié)合抗原之前 CH1 CH2暴露的C1q結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合抗原之后Ig分子結(jié)合抗原前后的構(gòu)象變化Fab段Fc段C1q 結(jié)合位點(diǎn)被屏障結(jié)合抗原之前 CH1 CH2暴露的C1q結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合抗原之后Ig分子結(jié)合抗原前后的構(gòu)象變化未與抗原結(jié)合的IgM示意圖與抗原結(jié)合后的IgM示意圖一個(gè)C1q分子與兩個(gè)以上抗體的Fc段結(jié)合并造成其構(gòu)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(dòng)補(bǔ)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(yīng)。C4C4bC4a抗體抗原抗原活化階段： C3 轉(zhuǎn)化酶的形成活化的C1作用于后續(xù)的補(bǔ)體成分，至形成C3轉(zhuǎn)化酶 (C4b2b )和C5轉(zhuǎn)化酶(C4b2b3b ) 的階段。C3 轉(zhuǎn)化酶的形成C4bC2aC2C1C4bC2b C5轉(zhuǎn)化酶的形成C4bC3aC2bC4bC2bC3C3bC4b2b膜攻擊階段(終末途徑）:C5轉(zhuǎn)化酶裂解C5后，繼而作用于后續(xù)的其他補(bǔ)體成分，最終導(dǎo)致細(xì)胞受損、細(xì)胞裂解的階段。 C5的裂解：C5轉(zhuǎn)化酶裂解C5產(chǎn)生出C5a和C5b兩個(gè)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(xì)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(dāng)其與C6結(jié)合成C5b6復(fù)合物則較為穩(wěn)定，但此C5b6并無(wú)活性。C5b6與C7結(jié)合成三分子的復(fù)合物C5b67時(shí)，較穩(wěn)定,不易從細(xì)胞膜上解離C5b67即可吸附于已致敏的細(xì)胞膜上。C5b67是使細(xì)胞膜受損傷的一個(gè)關(guān)鍵組分。它與細(xì)胞膜結(jié)合后，即插入膜的磷脂雙層結(jié)構(gòu)中。C5b67雖無(wú)酶活性，但 其分子排列方式有利于 吸附C8形成C5b678 。 膜攻擊復(fù)合物(C5-9)的形成：形成的C5b678中的C8是C9的結(jié)合部位，因此繼續(xù) 形成C5b6789，即補(bǔ)體的膜攻擊單位，可使細(xì)胞膜 穿孔受損。目

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

12、bC3C3bC3a Ca+Mg+ Ca+（C3轉(zhuǎn)化酶）C4b2b3b（C5轉(zhuǎn)化酶）識(shí)別活化C5C5b-C6,7,8,9C5a細(xì)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(dòng)補(bǔ)體級(jí)聯(lián)酶促反應(yīng)過程。生理情況下的準(zhǔn)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(zhuǎn)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(bǔ)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(xì)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(hù)性微環(huán)境C5轉(zhuǎn)化酶(C3bBb

13、3b)的形成:C3bBb與其裂解C3所產(chǎn)生的C3b可進(jìn)一步形成多分子復(fù)合物C3bBb3b或C3bnBb。 D因子D因子激活物Factor DFactor BLPSC3bC3bBbBaC3 轉(zhuǎn)化酶的形成P因子：P因子舊稱備解素.C3bBb與P因子結(jié)合成為C3bBbP時(shí)，這樣可以獲得更為穩(wěn)定的、活性更強(qiáng)的C3轉(zhuǎn)化酶。 C3 與 C3b 正 反 饋 環(huán) 路替代和凝集素途徑激活補(bǔ)體的關(guān)鍵步驟是C3b依賴性正反饋環(huán)路的形成。當(dāng)C3被激活物質(zhì)激活時(shí)， C3裂解產(chǎn)物C3b與B因子結(jié)合為C3bB復(fù)和物，在D因子的作用下成為C3轉(zhuǎn)化酶C3bBb。C3bBb作用于C3，產(chǎn)生大量的C3b，C3b的生成又導(dǎo)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(zhuǎn)化酶C3bC5C5bC5aC3C5 轉(zhuǎn)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(xì)胞溶解（C3轉(zhuǎn)化酶）（C5轉(zhuǎn)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(fù)合物細(xì)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(shí)別。參與的補(bǔ)體成分C1C9C3，C5C9，B因子，D因子，P因子等C1-9，B、D、P因子C3轉(zhuǎn)化酶C42（C4b2b）C3bBb(P)C42（C4b2b），C3bBb(P)C5轉(zhuǎn)化酶C423(C4b2b3b) C3bnBb(P)C423(C4b2b3b) ， C3bnBb(P)作用參與特異性體液免疫的效應(yīng)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(duì)經(jīng)典途徑和旁路途徑具有交叉促進(jìn)作用三條激活途徑的特點(diǎn) 第三節(jié) 補(bǔ)體激活的調(diào)節(jié)啟動(dòng)擴(kuò)增效應(yīng)調(diào)控Classical經(jīng)典途徑MBLAlternative旁路途徑（C3轉(zhuǎn)化酶）（C3、C5轉(zhuǎn)化酶）（

16、MACs等）末端通路凝集素途徑級(jí)聯(lián)放大裂解效應(yīng)前端反應(yīng)主要包括：1.控制補(bǔ)體活化的啟動(dòng)；2.補(bǔ)體活性片段發(fā)生自發(fā)性衰變；3.血漿和細(xì)胞膜表面存在多種補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白，通過控制級(jí)聯(lián)酶促反應(yīng)過程中酶活性和MAC組裝等關(guān)鍵步驟而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。一、可溶性補(bǔ)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(jié)合，使后者失去酯酶活性，不再裂解C4和C2，即不再形成C3轉(zhuǎn)化酶，從而阻斷或削弱后續(xù)補(bǔ)體成分的反應(yīng)；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(bǔ)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(jié)合蛋白（C4bp): C4bp與C4b結(jié)合經(jīng)下列方式抑制補(bǔ)體活化： 輔助I因子裂解液相中的C4b。 競(jìng)爭(zhēng)抑制C4b對(duì)C2b的結(jié)合，阻止經(jīng)典途徑的C3轉(zhuǎn)化酶的形成。 從C4b2b中解離并置換C2b，促進(jìn)經(jīng)典途徑的C3轉(zhuǎn)化酶的衰變。3. H因子（factor H): 對(duì)C3b有高度親和力，輔助I因子裂解液相中的C3b。 競(jìng)爭(zhēng)抑制B因子對(duì)C3b的結(jié)合，阻止旁路途徑的 C3轉(zhuǎn)化酶的形成。 從C3bBb中解離并置換Bb，促進(jìn)旁路途徑的C3 轉(zhuǎn)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(fù)合物抑制因子(MAC INH):可結(jié)合C5b67復(fù)合物使之喪失與膜結(jié)合活性，阻止C5b -9膜攻擊復(fù)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(jié)合調(diào)節(jié)蛋白及其主要作用廣泛分布于血細(xì)胞及其他組織細(xì)胞表面（菌細(xì)胞表面缺失）防止補(bǔ)體活化對(duì)宿主自身正常組織細(xì)胞造成損傷，多數(shù)具有同源抑制作用（只對(duì)同一種屬的補(bǔ)體具有抑制作用）。第四節(jié) 補(bǔ)體的生物學(xué)意義一、補(bǔ)體的生物功能1.細(xì)胞毒作用2.調(diào)理作用3.炎癥介質(zhì)