第26章-補(bǔ)體系統(tǒng)

1、主講教師 楊勝輝 補(bǔ) 體 系 統(tǒng)（Complement System） 7/17/20221本章學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握補(bǔ)體的概念和生物學(xué)作用理解補(bǔ)體激活的途徑及其激活機(jī)制了解補(bǔ)體的組成及其性質(zhì)7/17/20222 一、補(bǔ)體的發(fā)現(xiàn)（1894年，Bordet） 霍亂弧菌+新鮮免疫血清 細(xì)菌先凝集后溶解 霍亂弧菌+新鮮免疫血清 細(xì)菌只凝集 (56C,30min) 細(xì)菌又溶解第一節(jié) 補(bǔ)體系統(tǒng)概述+新鮮免疫血清7/17/20223 補(bǔ)體的發(fā)現(xiàn) Jules Bordet (1870-1961)由于發(fā)現(xiàn)補(bǔ)體獲1919年的諾貝爾獎(jiǎng)7/17/20224結(jié)論： 新鮮免疫血清中含兩種作用于細(xì)菌的物質(zhì)。 1、耐熱的、能凝集細(xì)菌

2、的物質(zhì)，即抗體。 2、不耐熱的、能輔助抗體介導(dǎo)的溶解細(xì)菌 的物質(zhì)，即補(bǔ)體。Ehrlich 在同時(shí)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象，將其命名為補(bǔ)體（Complement）。7/17/20225發(fā)現(xiàn)補(bǔ)體的溶菌現(xiàn)象后又發(fā)現(xiàn)其溶紅細(xì)胞現(xiàn) 象，提出早期補(bǔ)體概念，認(rèn)為補(bǔ)體為單一組 分，可被抗原抗體形成的復(fù)合物激活，出現(xiàn) 溶菌和溶細(xì)胞現(xiàn)象（即經(jīng)典激活途徑）60年代后證實(shí)補(bǔ)體由多種成分組成70年代發(fā)現(xiàn)補(bǔ)體的旁路激活途徑近年發(fā)現(xiàn)補(bǔ)體的MBL激活途徑7/17/20226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、能自我調(diào)節(jié)、具 有免疫作用的蛋白質(zhì),包括30余種可溶性蛋 白和膜結(jié)合蛋白，故又被稱為補(bǔ)體系統(tǒng)。在機(jī)體

3、的免疫系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)抗感染和免疫調(diào) 節(jié)作用, 并參與免疫病理反應(yīng)。補(bǔ)體是天然免疫（Innate immunity）的重 要組成部分二、 補(bǔ)體的概念7/17/20227 共30余種成分，按生物學(xué)功能分三類: 1、補(bǔ)體的固有成分 經(jīng)典激活途徑：C1q、C1r、C1s、C4、C2；MBL激活途徑：MBL、MASP；旁路激活途徑：B因子、D因子；共同末端通路：C3、C5C9 三、補(bǔ)體系統(tǒng)的組成7/17/202282、補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白： 備解素、C1抑制物、I因子、 C4結(jié)合蛋白、H因子、S蛋白等。 3、補(bǔ)體受體(CR): CR1-CR5、C3aR、C5aR、C1qR等。7/17/202291、固有成分：按發(fā)現(xiàn)

4、先后：C1(q、r、s)、C2-C9；其他成分（英文大寫字母）： 如B因子、D因子、P因子、H因子；四、補(bǔ)體系統(tǒng)的命名7/17/2022102、調(diào)節(jié)蛋白：多以其功能命名 如：C1抑制物、C4結(jié)合蛋白、衰變加速因子等；3、裂解片段： 如C3a、C3b4、有酶活性：如C4b2b5、滅活片段：如iC3b7/17/202211主要產(chǎn)生細(xì)胞：為肝細(xì)胞和巨噬細(xì)胞；均為糖蛋白；電泳多屬球蛋白,少數(shù)為或球蛋白；血清中各成分含量不等，C3含量最多， D因子最少；正常生理情況下，以非活性形式存在；性質(zhì)不穩(wěn)定： 56C、30min即被滅活。五、補(bǔ)體系統(tǒng)的性質(zhì)及來(lái)源7/17/202212第二節(jié) 補(bǔ)體的激活補(bǔ)體激活的特

5、點(diǎn)： 1、無(wú)活性的補(bǔ)體激活后具有效應(yīng) 2、補(bǔ)體激活后發(fā)揮級(jí)聯(lián)反應(yīng)-放大效應(yīng) 3、三條激活途徑：經(jīng)典途徑（classical pathway）旁路途徑（alternative pathway） MBL途徑（MBL pathway）共同末端通路：膜攻擊復(fù)合物（MAC）的形 成及其溶解細(xì)胞效應(yīng)。7/17/202213（一）激活物與激活條件激活物：Ag-Ab復(fù)合物(immune complex，IC)參與抗體：IgM、IgG（IgG1、IgG2、IgG3）每一個(gè)C1q須同時(shí)與二個(gè)以上Ig的Fc段結(jié)合才 可被激活。游離或可溶性抗體不能激活補(bǔ)體。一、 補(bǔ)體活化的經(jīng)典途徑7/17/202214參與成分：C1

6、C9激活過(guò)程：分三個(gè)階段：識(shí)別階段 活化階段 膜攻擊階段（二）固有成分及激活順序7/17/2022157/17/202216C1分子結(jié)構(gòu)示意圖7/17/202217N端C端C1由 一個(gè)C1q、兩個(gè)C1r 和兩個(gè)C1s分子共同組成。一個(gè)C1q分子如果同時(shí)與兩個(gè)以上的Fc段結(jié)合將造成其構(gòu)象的變化，繼之使C1r和C1s活化，啟動(dòng)補(bǔ)體活化的經(jīng)典途徑。C端球形結(jié)構(gòu)是與Ig上的補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)相結(jié)合的部位。7/17/202218Ag+Ab Ag-Ab C1q C1q C1r C1r C1s C1s (C1酯酶）1. 識(shí)別階段7/17/2022192.活化階段: C3轉(zhuǎn)化酶和C5轉(zhuǎn)化酶的形成 C4a C3aC4

7、 C4b C3 C3b C1S C4b2bC2 C2b C2aC4b2b3b （C3轉(zhuǎn)化酶）（C5轉(zhuǎn)化酶）7/17/2022207/17/2022217/17/2022223.膜攻擊階段: C5b6789n膜攻擊復(fù)合物形成 切換到：補(bǔ)體活化的經(jīng)典途徑Flash動(dòng)畫(huà)7/17/202223二、補(bǔ)體活化的 MBL（甘露聚糖結(jié)合凝集素）途徑 指由血漿中甘露聚糖結(jié)合的凝集素（ mannan-binding lectin，MBL)直接識(shí)別多種病原微生物表面的N-氨基半乳糖或甘露糖，進(jìn)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(bǔ)體級(jí)聯(lián)酶促反應(yīng)的活

8、化途徑。MASP：MBL-associated serine protease (MBL相關(guān)的絲氨酸蛋白酶）7/17/202224 激活物與參與成分 1、激活物：MBL及含有N-氨基半乳糖或甘露糖基的病原微生物。2、參與的固有成分:甘露聚糖結(jié)合凝集 (MBL) 、絲氨酸蛋白酶 (SP)、C2-C97/17/202225病原感染巨噬細(xì)胞TNF- IL-1、IL-6肝細(xì)胞MBL、C反應(yīng)蛋白7/17/202226 激活過(guò)程MBL + + SP（絲氨酸蛋白酶）病原體甘露糖殘基 MASP MASP具有C1S相似的生物學(xué)活性，其后的反應(yīng)過(guò)程與經(jīng)典途徑相同。 7/17/202227MBL的結(jié)構(gòu)示意圖N端C端

9、頸區(qū)膠原樣區(qū)信號(hào)肽區(qū)糖識(shí)別區(qū)結(jié)構(gòu)與C1q類似，三條相同的多肽鏈組成一個(gè)亞單位，數(shù)個(gè)亞單位以膠原樣區(qū)連接成多聚體結(jié)構(gòu)。7/17/2022287/17/202229（一）激活物及參與的成分激活物：某些細(xì)菌、內(nèi)毒素（LPS）、酵母多 糖、葡聚糖， 凝聚的 IgA、IgG4及其 他哺乳動(dòng)物細(xì)胞。 激活物作用：為補(bǔ)體激活提供保護(hù)性環(huán)境和接觸 表面。 參與成分：B、 D、 P因子、C3、C5C9 三、 補(bǔ)體活化的旁路（替代）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(guò)程。7/17/202230 激活過(guò)程1、生理準(zhǔn)備：正常情況下C3微量水解的C3b及形成的C3bBb迅速被滅活，濃度極低

10、，卻提供激活的物質(zhì)準(zhǔn)備。2、正式激活：病原體提供級(jí)聯(lián)反應(yīng)場(chǎng)所病原體表面缺乏滅活蛋白C3bC3bBb7/17/202231 細(xì)菌脂多糖等激活物的作用：為C3b、C3轉(zhuǎn)化酶等提供保護(hù)環(huán)境，使其不被I因子、H因子所滅活7/17/202232旁路途徑激活過(guò)程Flash動(dòng)畫(huà)旁路途徑的特點(diǎn)：旁路途徑可識(shí)別自己與非己；旁路途徑是補(bǔ)體系統(tǒng)重要的放大機(jī)制； C3b正反饋旁路激活方式在機(jī)體早期抗感染免疫中起作用。7/17/202233 細(xì)菌脂多糖等激活物的作用：為C3b、C3轉(zhuǎn)化酶等提供保護(hù)環(huán)境，使其不被I因子、H因子所滅活7/17/202234四、補(bǔ)體活化的共同末端效應(yīng)膜攻擊階段 -攻膜復(fù)合體（C5b6789n

11、）形成 C5a C6 C7 C8 C9n(n=12-15)C5 C5b C5b6789n (MAC)C4b2b3b(C3bBb3b) 細(xì)胞裂解7/17/2022357/17/202236MAC的效應(yīng)機(jī)制:1、胞內(nèi)滲透壓降低，細(xì)胞溶解；2、致死量鈣離子被動(dòng)向胞內(nèi)彌散，細(xì)胞死亡。7/17/2022377/17/202238補(bǔ)體三條激活途徑的比較7/17/202239第三節(jié) 補(bǔ)體活化的調(diào)控一、補(bǔ)體的自身調(diào)控C4b、C3b及C5b只有結(jié)合于固相才能觸發(fā) 經(jīng)典途徑；即使與細(xì)胞膜結(jié)合的也易衰變； C3、C5轉(zhuǎn)化酶極易衰變； 旁路途徑的C3轉(zhuǎn)化酶僅在特定的細(xì)胞或顆 粒表面才具有穩(wěn)定性。7/17/202240

12、二、補(bǔ)體調(diào)節(jié)因子的作用(一）經(jīng)典途徑的調(diào)節(jié) 1、C1INH：阻止C1r、C1s 結(jié)合C1q C1酯酶 2、抑制C3轉(zhuǎn)化酶形成 C4bp： 阻止C4b與C2結(jié)合,加速C4b2b衰變、 輔助I因子介導(dǎo)的C4b裂解 I因子：裂解C4b與C3b 膜輔助蛋白（MCP）：促進(jìn)I因子介導(dǎo)的C4b裂解 衰變加速因子（DAF）：同C2競(jìng)爭(zhēng)與C4b的結(jié)合， 抑制C3轉(zhuǎn)化酶形成并促進(jìn)其分解 (-)7/17/202241（二）旁路途徑的調(diào)節(jié)1、抑制C3轉(zhuǎn)化酶組裝 H因子：與B因子或Bb競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合C3b,促進(jìn)I 因子裂解C3b2、抑制C3轉(zhuǎn)化酶形成: I因子、H因子、MCP、CR13、促進(jìn)已形成的C3轉(zhuǎn)化酶解離：CR1、

13、DAF4、對(duì)旁路途徑的正調(diào)節(jié)作用 P因子： 穩(wěn)定C3bBb7/17/202242（三）膜攻擊復(fù)合物形成的調(diào)節(jié)1、同源限制因子（HRF，C8bp）：干擾C9與C8 結(jié)合，阻止MAC形成。2、膜反應(yīng)性溶解抑制物（ MIRL ）：阻止C7、 C8與C5b6復(fù)合物結(jié)合，抑制MAC形成。7/17/2022437/17/202244第四節(jié) 補(bǔ)體的生物學(xué)活性一、補(bǔ)體介導(dǎo)的溶菌、殺菌及細(xì)胞毒作用意義：抗感染：溶解微生物(如G- 細(xì)菌)、寄生蟲(chóng)等 免疫病理：溶解紅細(xì)胞、白細(xì)胞等組織細(xì)胞 組織損傷與疾病(輸血反應(yīng)、新生兒溶血癥等) 主要包括：MAC的生物學(xué)效應(yīng)； 活化補(bǔ)體片段的生物學(xué)效應(yīng)。7/17/2022457

14、/17/202246a、活的大腸桿菌 b、c、被補(bǔ)體殺傷的大腸桿菌補(bǔ)體殺傷大腸桿菌的電鏡照片7/17/202247 指C3b、C4b和iC3b結(jié)合中性粒細(xì)胞或巨噬細(xì)胞表面相應(yīng)的補(bǔ)體受體（CR1、CR3、CR4）而加強(qiáng)吞噬細(xì)胞對(duì)細(xì)菌等顆粒物質(zhì)的吞噬。類似抗體調(diào)理作用，是抗全身性細(xì)菌或真菌感染的主要防御機(jī)制。二、調(diào)理作用7/17/202248補(bǔ)體激活，裂解出C3b IC上的C3b與表達(dá)C3b受體（C3b receptor, CR）的紅細(xì)胞結(jié)合 IC隨著血流被運(yùn)輸?shù)礁?IC在肝臟被清除異常時(shí)導(dǎo)致型超敏反應(yīng)，如SLE、急性腎小球腎炎。三、免疫粘附作用7/17/202249增強(qiáng)抗體對(duì)病毒的中和作用阻止病

15、毒對(duì)易感細(xì)胞的吸附與穿入四、中和及溶解病毒作用7/17/202250五、炎癥反介質(zhì)作用1）過(guò)敏毒素作用：C3a、C4a、C5a能與肥大 細(xì)胞、嗜堿性細(xì)胞表面相應(yīng)受體結(jié)合，引 起后者釋放組胺等血管活性介質(zhì)血管通透 性、平滑肌收縮等。2）趨化作用：C5a能吸引具有C5a受體的中性 粒細(xì)胞、單核-巨噬細(xì)胞聚集于炎性部位。7/17/202251第五節(jié) 補(bǔ)體系統(tǒng)與疾病一、補(bǔ)體缺陷補(bǔ)體先天性缺陷患者的兩大臨床表現(xiàn)：反復(fù)感染和自身免疫病7/17/202252補(bǔ)體缺陷的臨床表現(xiàn)臨床表現(xiàn)主要相關(guān)的缺陷補(bǔ)體成分次要相關(guān)的缺陷補(bǔ)體成分遺傳性血管神經(jīng)性水腫C1INH嚴(yán)重頑固性皮膚損害C1q反復(fù)發(fā)作性細(xì)菌感染C3，I因子C1r，C1q免疫復(fù)合物性血管炎（包括腎炎）C1q，C1r，C4，C2C3，C5反復(fù)發(fā)作性革蘭氏陽(yáng)性球菌感染C5，C6，C7，C8系統(tǒng)性紅斑狼瘡CR17/17/202253C1IHN缺陷引起遺傳性血管神經(jīng)性水腫7/17/202254二、補(bǔ)體與炎癥性疾病 C5a，C3a，C4a具有