免疫學課件第四章補體

1、第四章 補體系統(tǒng)（Complement system） 補體的發(fā)現(xiàn)19世紀人們在新鮮免疫血清中加入相應的細菌，無論進行體內(nèi)或體外實驗，均可以發(fā)現(xiàn)細菌的溶解，稱之為免疫溶菌現(xiàn)象。如將免疫血清加熱60，30min則可喪失溶菌能力。證明免疫血清中含有二種物質(zhì)與溶菌現(xiàn)象有關(guān)。一種對熱穩(wěn)定的抗體，另一種對熱不穩(wěn)定的稱為補體，單獨的抗體或補體均不能引起細菌的溶解現(xiàn)象。 第一節(jié) 補體系統(tǒng)的組成 和理化性質(zhì) 一、補體分子的組分和理化性質(zhì) 補體分子是分別由肝細胞、巨噬細胞以及腸粘膜上皮細胞等多種細胞產(chǎn)生的，均為多糖蛋白，大多數(shù)電泳遷移率屬球蛋白。 補體系統(tǒng)補體系統(tǒng)是由將近20多種血清蛋白組成的多分子體系，具有酶

2、的活性和自我調(diào)節(jié)作用，它至少有兩種不同的活化途徑，其生物學意義不僅是抗體分子的輔助和增強因子，也具有獨立的生物學作用，對機體的防御功能，免疫系統(tǒng)功能的調(diào)節(jié)以及免疫病理過程都發(fā)揮重要意義。 補體的命名1968年世界衛(wèi)生組織對其進行了統(tǒng)一命名, 分別以C1-C9命名。1981年對新發(fā)現(xiàn)的成分和因子也進行了統(tǒng)一命名。如C1, C2, C3C9，其中C1又分為3個亞單位，分別為C1q, C1r, C1s。 統(tǒng)一命名的表示方法每一分子的酶解片段用小寫的英文字母表示，如C3a; C3b。 具有酶活性的可在其上面劃一橫線，如C1。對滅活的補體成分加i表示，如C2ai。 對具有酶活性的復合物則應用其片段表示，

3、 如C3轉(zhuǎn)化酶，可以用C4b2b表示。 補體系統(tǒng)的其他因子以英文大寫字母表示，如B因子, P因子等。補體系統(tǒng)各成分的理化性質(zhì) 補體成分分子量(KD)電泳區(qū)帶血清含量(g/ml)裂解片段產(chǎn)生部位第一組C1qC1rC1s39095852703535小腸上皮細胞, 脾, 巨噬細胞C2117130C2aC2b巨噬細胞C319011300C3aC3bC3cC3d巨噬細胞,肝補體系統(tǒng)各成分的理化性質(zhì)補體成分分子量(KD)電泳區(qū)帶血清含量(g/ml)裂解片段產(chǎn)生部位第一組C4(A因子)1802430C4aC4bC4cC4d巨噬細胞,肝C5190175C5aC5b巨噬細胞C6128260肝C7120255?C

4、8163155肝C979200肝補體系統(tǒng)各成分的理化性質(zhì)補體成分分子量(KD)電泳區(qū)帶血清含量(g/ml)裂解片段產(chǎn)生部位第二組B因子D因子P因子95252202240225BaBb巨噬細胞,肝巨噬細胞,血小板巨噬細胞第三組C4bpI因子H因子S蛋白10511009315080 500噬細胞噬細胞噬細胞,細小板補體的血清中含量血清中C3含量最高1300g/ml其次為C4，S蛋白，H因子各約為C3含量的1/3其他成分僅為C3的1/10以下 第二節(jié) 補體系統(tǒng)的激活 補體系統(tǒng)激活途徑補體系統(tǒng)各成分通常多以非活性狀態(tài)存在于血漿中，當其被激活物質(zhì)活化之后，才表現(xiàn)出各種生物學活性。補體系統(tǒng)激活可從C1開始

5、，也可以越過C1、C4、C2從C3開始，前一種稱為經(jīng)典途徑（classical pathway），后一種稱為替代途徑（alter native pathway）或旁路途徑。 一、經(jīng)典激活途徑 按其在激活過程中的作用，分為三組：識別單位(recognition unit) 包括C1q，C1r，C1S；活化單位 (activation unit) 包括C4，C2，C3；膜攻擊單位(membrane attack unit) 包括C59。 （一）識別階段 C1是由三個亞單位C1q，C1r，C1s依賴于Ca2+結(jié)合成牢固的非活性大分子，C1與抗原抗體復合物中免疫球蛋白的補體結(jié)合點結(jié)合至C1酯酶形成。C

6、1q：有6個Ig結(jié)合點。C1r：起著連接C1q和 C1s的作用。 識別階段C1q啟動后可引起C1r活化，C1r進一步使C1S活化，C1S具有酯酶活性，即C1的活性，此酶可被C1INH滅活。 （二）活化階段 C4是C1的底物，在Mg2+的存在下，裂解為C4a，C4b兩個片段。 C2也是C1的底物，在Mg2+的存在下裂解為C2a，C2b。 C4b與C2b結(jié)合成C42（C4b2b）成為C3轉(zhuǎn)化酶。 C3在C3轉(zhuǎn)化酶作用下，裂解成C3a和C3b。 C3b與C42相結(jié)合產(chǎn)生C423（C4b2b3b）為經(jīng)典途徑的C5轉(zhuǎn)化酶。 活化階段活化階段為C1作用 后續(xù)的補體成分， 至形成C3轉(zhuǎn)化酶和 C5轉(zhuǎn)化酶。

7、（三）膜攻擊階段 C5在C423的作用下裂解為C5a，C5b。 C5b不穩(wěn)定，當與C6結(jié)合成C56時成為較為穩(wěn)定的復合物。 C56與C7結(jié)合成C567即可吸附于已致敏的細胞膜上，插入膜的磷脂雙分子層中，成為細胞膜受損傷的一個關(guān)鍵組分。 C567雖無酶活性，但進一步同C8，C9結(jié)合后形成C59，即補體的膜攻擊單位，可使細胞膜穿孔受損。 膜攻擊階段C5轉(zhuǎn)化酶裂解C5后， 作用于后續(xù)的其他補 體成分，最終導致細 胞膜受損，細胞裂解 的階段。 穿膜復合物的形成和細菌的溶解二、旁路激活途徑 旁路激活途徑的激活物質(zhì)為非抗原抗體復合物，如細菌的細胞壁成分(脂多糖，肽聚糖，磷壁酸和凝聚的IgA和IgG等物質(zhì))

8、。旁路激活途徑在細菌性感染早期，尚無產(chǎn)生特異性抗體時，發(fā)揮重要作用。 （一）生理情況下的準備階段 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，但迅速受H因子和I因子的作用，不再能夠激活C3和后續(xù)的補體成分，只有當H因子和I因子的作用被阻擋之際，旁路途徑方得以激活。 （二）旁路途徑的激活 當細菌的脂多糖、肽聚糖，病毒，腫瘤細胞等激活物質(zhì)出現(xiàn)時，H因子，I因子不能滅活C3b，C3bBb時使旁路途徑被激活。 （三）激活效應的擴大 當C3被激活后，裂解為C3b，C3b又可在B因子和D因子的參與作用下合成新的C3bBb，進一步促使C3裂解，血漿中有豐富的C3、B因

9、子、Mg2+就可能在激活部位產(chǎn)生顯著的擴大效應，又稱為正反饋途徑。 三、兩條激活途徑的比較 共同點： 兩條途徑都是補體各成分的連鎖反應；許多成分在相繼活化后被裂解成一大一小的兩個片段；不同的片段或其復合物可在靶細胞表面向前移動，在激活部位就地形成復合物。兩條激活途徑的主要不同點： 比較項目經(jīng)典激活途徑旁路激活途徑激活物質(zhì)抗原抗體復合物細菌脂多糖，凝聚IgG、IgA參與的補體成分C1C9C3，C5-9，B因子，P因子所需離子Ca2+，Mg2+Mg2+C3轉(zhuǎn)化酶C42C3bBbC5轉(zhuǎn)化酶C423C3bnBb作 用參與特異性體液免疫的效應階段參與非特異性免疫,在感染早期發(fā)揮重要作用四、補體激活過程的

10、調(diào)節(jié) C3b的正反饋途徑可擴大補體的生物學效應，但補體的過度激活，不僅無益地消耗大量補體成分，使機體抗感染能力下降，而且在激活過程中產(chǎn)生的大量生物活性物質(zhì)，會使機體發(fā)生劇烈的炎癥反應，造成組織損傷，引起病理過程，這種過度激活及其造成的不良后果，可以通過調(diào)控而避免。 （一）自行衰變的調(diào)節(jié) 某些補體成分的裂解產(chǎn)物極不穩(wěn)定，易于自行衰變，成為補體激活過程中的一種自控機制。例如：C42復合物中的C2b自行衰變，使其不能持續(xù)激活C3，限制了后續(xù)補體成分的連鎖反應。 （二）體液中滅活物質(zhì)的調(diào)節(jié) C1抑制物（C1 inhibitor，C1INH）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，

11、不再形成C42（C3轉(zhuǎn)化酶），從而阻斷或削弱后續(xù)補體的反應。 C4結(jié)合蛋白（C4 binding protein，C4bp）能競爭性地抑制C4b與C2b結(jié)合，因此能抑制C42的形成。I因子（又稱C3b滅活因子，C3b inactivator，C3bINA）能裂解C3b，使其成為無活性的C3bi，因而使C42及C3bBb均失去與C3b結(jié)合成C5轉(zhuǎn)化酶的機會。 H因子（factor H） H因子不僅能加快I因子滅活C3b的速度，更能競爭性地抑制B因子與C3b的結(jié)合，還能使C3b從C3bBb中置換出來，加速其滅活。 S蛋白（S protein） S蛋白能干擾C5b67與細胞膜結(jié)合。 C8結(jié)合蛋白（C

12、8 binding protein，C8bp又稱同源性限制因子，homologous restriction factor，HRF） C8bp可阻止C5678中的C8與C9的結(jié)合，從而避免危及自身細胞膜的損傷作用。 體液中滅活物質(zhì)的調(diào)節(jié) 第三節(jié) 補體受體及其功能 補體受體補體成分激活后產(chǎn)生的裂解片段，能與免疫細胞表面的特異性受體結(jié)構(gòu)結(jié)合，稱為補體受體（Complement receptor，CR），分為CR1，CR2，CR3和CR4。 補體受體的特征 名稱別名CD分類配體特異性細胞分布CR1IA受體C3b受體C4b/C3b受體CD35C3b、iC3bC4b、iC4bC3c紅細胞，中性粒細胞單核

13、細胞，巨噬細胞B細胞，樹突狀細胞腎小球上皮細胞CR2C3b受體EB病毒受體CD21iC3b、C3dgC3d、EB病毒IFN-B細胞樹突狀細胞鼻咽部上皮細胞CR3iC3受體Mac-1抗原CD11b/CD18iC3b，植物凝集素細菌多糖中性粒細胞，單核細胞，巨噬細胞，樹突狀細胞，NK細胞CR4Gp150/95CD11C/CD18iC3b，C3b，C3dg中性顆粒細胞單核細胞巨噬細胞，血小板一、CR1（CD35） CR1作為免疫粘附（immune adherent，IA）受體，引起免疫粘附現(xiàn)象，主要免疫功能為： 中性粒細胞、單核巨噬細胞上的CR1，可與結(jié)合在細菌或病毒上的C3b結(jié)合，促進吞噬細胞的吞

14、噬作用。 促進兩條激活途徑中的C3轉(zhuǎn)化酶的滅活。 作為I因子的輔助因子，促使C3b和C4b滅活。 CR1在體內(nèi)有運送免疫復合物的作用。 在B淋巴細胞膜上的CR1與CR2協(xié)同作用下，可促進B細胞活化。 二、CR2（CD21） CR2是B細胞上的EB病毒受體，推測與二次抗體應答有關(guān)。 三、CR3（CD11b/CD18） CR3與吞噬功能密切相關(guān)，亦稱為iC3b受體。 四、CR4（gp150/95，CD11c/CD18） 中性粒細胞、單核-巨噬細胞高度表達受體，與吞噬功能有關(guān)。 第四節(jié) 補體的生物學活性補體的生物學活性 補體系統(tǒng)是人和某些動物種屬，在長期的種系進化過程中獲得的非特異性免疫因素。大多補

15、體系統(tǒng)激活時產(chǎn)生的各種活性物質(zhì)，發(fā)揮多種生物學作用。 補體成分及其裂解產(chǎn)物的活性 補體成分裂解產(chǎn)物生物活性作用機制C5-C9細胞毒作用，溶菌，殺菌作用嵌入細胞膜的雙磷脂分子層中，使細胞膜穿孔，細胞內(nèi)容物滲漏。C3b調(diào)理作用與細菌或細胞結(jié)合使之易被吞噬。C3b免疫粘附作用與抗原抗體復合物結(jié)合后，粘附于紅細胞或血小板，使復合物易被吞噬。C1，C4中和病毒作用增強抗體的中和作用，或直接中和某些RNA腫瘤病毒。C2a補體激肽增強血管透性。C3a，C5a過敏毒素與肥大細胞或嗜堿性粒細胞結(jié)合后，釋放出組胺等介質(zhì)，使毛細血管擴張。C3a，C5a趨化因子借其梯度濃度吸引中性粒細胞及單核細胞。一、細胞毒素及溶菌

16、殺菌作用 補體能溶解紅細胞、白細胞及血小板等。補體還能溶解殺傷某些革蘭氏陰性菌 （霍亂弧菌，沙門氏菌，嗜血桿菌）。 二、調(diào)理作用 補體裂解產(chǎn)物C3b與細菌或其他顆粒結(jié)合，可促進吞噬細胞的吞噬稱為調(diào)理作用。 三、免疫粘附作用 免疫復合物激活補體之后，可通過C3b而粘附到表面有C3b受體的紅細胞，血小板或某些淋巴細胞上，形成較大的聚合物，有助于被吞噬清除。 四、中和及溶解病毒作用 補體可明顯增強抗體對病毒的中和作用，阻止病毒對宿主細胞的吸附和穿入。 五、炎癥介質(zhì)作用 炎癥也是免疫防御反應的一種表現(xiàn)： 激肽樣作用 C2a能增加血管通透性，引起炎癥性充血。過敏毒素作用 C3a，C5a均有過敏毒素作用，

17、可使肥大細胞或嗜堿性粒細胞釋放組胺引起血管擴張，增加毛細血管通透性，以及使平滑肌收縮。趨化作用 C5a能吸引具有C5a受體的吞噬細 胞，到補體被激活的部位。 第五節(jié) 血清補體水平與疾病 補體缺陷癥血清補體水平人血清補體含量相對穩(wěn)定，只有患某些疾病時，血清補體總量或各成分含量才可能發(fā)生變動，惡性腫瘤等少數(shù)疾病的人血清補體總量較正常人高2-3倍。 血清補體總量低于正常值者，稱為低補體血癥，原因為： 補體成分的大量消耗（血清病，腎小球腎炎，免疫性溶血性貧血，類風濕） 補體大量丟失（外傷，手術(shù)的失血） 補體合成不足（肝病病人） 免疫的要求免疫的要求 對抗原的要求 免疫動物是制備抗血清的第一步。免疫所用

18、的抗原可用病毒、細菌或者其他蛋白質(zhì)抗原。如果使用半抗原如小分子激素等，必須與大分子載體連接。抗原的用量視抗原種類及動物而異，一次注射小鼠可以少至幾個微克，兔、羊甚至更大的動物每次注射的量就相應增加，從幾百g次至幾百mg次。對佐劑及乳化的要求 佐劑可以幫助抗原在注射部位緩慢釋放以增加免疫刺激的效果，通常使用弗氏佐劑。弗氏佐劑有完全和不完全佐劑之分。完全體劑加有滅活的分枝桿菌(如卡介苗)或棒狀桿菌。弗氏佐劑可從試劑公司購買，也可用羊毛脂和石蠟油按1：2-4混合自行制備。佐劑與抗原按1：1的比例混合乳化為均勻的乳液，放置后不會發(fā)生油水分離。對免疫動物的要求 常用于制備抗血清的動物有豚鼠、家兔、小鼠、大鼠、羊、馬等。 免疫的方法 免疫動物的途徑 抗原免疫動物的途徑取決于動物種類、抗原特性和是否使用佐劑。腹腔注射，肌肉注射，皮內(nèi)注射和皮下注射適合于任何抗原，這些途徑主要刺激局部淋巴結(jié)發(fā)生免疫應答。初次免疫和免疫加強注射均可使用。靜脈注射則只適用于可溶性抗原及分散的單細胞懸液其誘發(fā)的免疫應答主要發(fā)生在脾臟。免疫的劑量小鼠為0.1-0.2 ml家免為2-4ml動物接受免疫的乳液量加強免疫 初次免疫后要保證2-3次以上的加強免疫注射以保證能形成較高水平的IgG抗體。兩次免疫注射之間的時間間隔，一般3-4周比較適合大部分動物，小動物可間隔10-14d，大動物則在2個月左右。在