水產(chǎn)動物免疫免疫學-補體系統(tǒng)

1、 補體系統(tǒng) Complement System 第一節(jié) 概 述19世紀末，在發(fā)現(xiàn)體液免疫后不久，比利時醫(yī)生Bordet即證明，新鮮血清中存在不耐熱的成分，可輔助特異性抗體介導的溶菌作用。因其是抗體發(fā)揮溶細胞作用的必要補充條件，故被稱為補體。SRBC+抗SRBC抗體 不溶血SRBC+抗SRBC抗體新鮮動物血清 溶血 SRBC+抗SRBC抗體加熱處理新鮮動物血清 不溶血 37 30min37 30min37 30minSRBC：綿羊紅血球概念：補體是存在于正常人或脊椎動物血清與組織液中的一組被激活后具有酶活性的蛋白質(zhì)補體成分是正常的血清成分，只有當它們參與補體反應(yīng)時才降解成許多片段，并表現(xiàn)不同的功

2、能特性（除C1q）除C1q外，補體的各種成分都以不活動的酶原形式（非活性狀態(tài)）存在于血清中，當受激活劑作用后按一定順序活化，發(fā)揮一系列的生物學活性補體順序反應(yīng)：補體活化時，前一個活化成分是后一個活化成分的激活酶，按一定順序進行一、補體系統(tǒng)的組成與命名（一）補體系統(tǒng)的組成 1.補體系統(tǒng)固有成分 2.補體調(diào)節(jié)蛋白 3.補體受體分子（二）命名原則1.參與經(jīng)典途徑的固有成分 C1-C92.旁路途徑的補體成分 B因子 、D因子、P因子（備解素）3.補體調(diào)節(jié)蛋白 C1抑制蛋白 (C1 INH)、H因子、I因子等4.補體受體 CR1、CR25.補體活化的裂解片段 C3a、C3b (a為小片段；b為大片段)6

3、.具有酶活性的成分或復合物 C3bBb7.已失活的補體成分 iC3b/C3bi8. 補體成分被激活后表現(xiàn)出酶活性：C4b2b二、補體系統(tǒng)的理化性質(zhì) 1. 均為糖蛋白，對溫度、酸、堿、紫外線、震蕩、蛋白酶、乙醇等敏感。常用滅活條件為56 30分鐘。2. 血清中含量相對穩(wěn)定；各組分含量不一 （C3最高，D因子最低）；分子量大 小不一（C1q最大， D因子最小）。3. 不同種屬動物血清補體含量存在差異。4. 由肝細胞、巨噬細胞、脾細胞等合成。第二節(jié) 補體系統(tǒng)的激活 補體級聯(lián)(complement cascade)反應(yīng)：在某些激活物質(zhì)的作用下，各補體成分按一定順序，以連鎖的酶促反應(yīng)方式活化，并表現(xiàn)出各

4、種生物學活性的過程。溶胞作用、調(diào)理作用、介導炎癥反應(yīng) 前期階段，補體級聯(lián)反應(yīng)按其激活物質(zhì)及激活反應(yīng)的順序不同，可分為3條途徑，即： 經(jīng)典途徑(classical pathway) 旁路途徑(alternative pathway) MBL 途徑(MBL pathway) 后期階段：形成溶膜復合物（membrane attack complex，MAC），這一過程又稱溶膜途徑一、經(jīng)典激活途徑參與成分：C1(C1q、C1r、C1s)、C4、C2、 C3、C5-C9、Ca2+、Mg2主要激活物質(zhì)：特異性抗體(IgG或IgM)與相應(yīng)抗原結(jié)合所形成的免疫復合物(IC)；病原，魚精蛋白，組織蛋白酶激活過程

5、: 識別階段、活化階段、膜攻擊階段（一） 識別階段 即C1識別免疫復合物（IC）而活化形成C1酯酶的階段。C1是經(jīng)典激活途徑中的起始成分。 （一）C1結(jié)構(gòu)： 由1個分子的C1q和2個分子的C1r及2個分子的Cls組成，分子量約為750kDa。C1q為具有識別作用的亞單位，C1r和C1s為具有催化作用的亞單位。 C1q分子量最大，由A、B、C三種不同類型的肽鏈所組成。其中A、B、C鏈各6條，共18條。18條肽鏈中每三條不同的肽鏈組成一條三股螺旋，故共有6條這樣的結(jié)構(gòu)。每條螺旋的肽鏈均由絲狀膠原樣成分組成。在6條螺旋結(jié)構(gòu)C端由于氨基酸序列的隨機卷曲而形成6個花蕾狀的球形頭部，呈花朵形展開。 （二）

6、C1活化 （1）Ca2+存在 （2）同時與兩個或兩個以上補體結(jié)合位點結(jié)合 （3）C1q對Ig的親和力不同:IgMIgG3IgG1IgG2 （二）C1活化 （1）Ca2+存在 （2）同時與兩個或兩個以上補體結(jié)合位點結(jié)合 （3）C1q對Ig的親和力不同:IgMIgG3IgG1IgG2 （二）活化階段C1C1C4C4b2C3C3bC4b2b3bICC4bC4aC4b2bC3aC2aC3轉(zhuǎn)化酶C5轉(zhuǎn)化酶（抗原抗體復合物）Mg2Ca2+溶膜復合物（MAC）的形成 C5轉(zhuǎn)化酶裂解C5后，繼而作用于后續(xù)的其他補體成分（C6-C9），最終導致細胞受損、細胞裂解的階段。C 9 成分：C 9為一兩性分子，C端疏水

7、，N端親水性。C9以其羧基端部分嵌入細胞膜的脂質(zhì)雙層中。而N端則為與c5b-8相結(jié)合的結(jié)構(gòu)域。被稱為穿孔素。C9具有自發(fā)聚合的作用，但聚合很慢，在37下需3天才能完成，而在C5b-8的催化下，10分鐘內(nèi)即可完成。聚合四個C9就可溶胞。由12-16個C9分子聚合形成的多聚體C9，可形成內(nèi)徑10nm、壁厚2nm的中空穿膜孔道嵌入膜內(nèi)。由于細胞內(nèi)容物的外漏，最終可導致細胞溶解破壞。 （三）膜攻擊階段膜攻擊階段二、旁路激活途徑該途徑直接激活C3，再順序完成C5C9的激活過程。參與成分：C3、C5-C9，以及B、D、P、H、I等因子、Ca2+。主要激活物質(zhì)：多糖、凝聚的IgA及IgG4、各種革蘭氏陽性和

8、陰性細菌、寄生物?；罨恍枰锌贵w參與C3bBbD因子（B因子轉(zhuǎn)化酶）B因子P因子（備解素）BaC3C3aC3bC3bnBbC5C5bC5aC6、C7、C8、C9MACC3bC3C3轉(zhuǎn)化酶C5轉(zhuǎn)化酶C3b是參與經(jīng)典途徑與旁路途徑活化的重要成分，但只有結(jié)合到細胞膜上才能進行補體活化如結(jié)合的細胞表面上無激活物質(zhì)，C3b會與H因子結(jié)合再由I因子（C3b鈍化因子）作用而鈍化C3b結(jié)合在有激活物質(zhì)存在的表面上會降低與H因子的結(jié)合而不被鈍化三、甘露糖結(jié)合凝集素激活途徑（MBL激活途徑）與經(jīng)典途徑的重要區(qū)別是起始成分為C4，而無C1參與，起始激活物為MBL和C反應(yīng)蛋白病原微生物感染早期，體內(nèi)巨噬細胞和中性粒

9、細胞可產(chǎn)生TNF-、IL-1、IL-6，導致機體發(fā)生急性期反應(yīng)，并誘導肝細胞合成與分泌急性期蛋白，包括MBL和C反應(yīng)蛋白MBL：是一種鈣依賴型性糖結(jié)合蛋白，屬于凝集素家族，可與甘露糖殘基結(jié)合。MBL與C1q并不具有氨基酸序列上的同源性，但兩者分子結(jié)構(gòu)相似。MBL首先與病原表面含有甘露糖的蛋白結(jié)合，再與絲氨酸蛋白酶結(jié)合，形成MBL相關(guān)的絲氨酸蛋白酶（MBL-associated serine protease, MASP）。MASP具有與活化的C1q同樣的生物學活性，可水解C4和C2分子，繼而形成C3轉(zhuǎn)化酶，之后的反應(yīng)過程與經(jīng)典途徑相似。MBL途徑的主要參與成分:甘露糖結(jié)合凝集素(MBL)、絲氨

10、酸蛋白酶 (SP)、C4、C2、C3、C5-9、Ca2+、Mg2與活化的C1q活性相同 經(jīng)典途徑 IC（抗原抗體復合物）C1C1C4+C2C4b2bC4b2b3bMBL+病原體甘露糖殘基絲氨酸蛋白酶MASPMBL途徑旁路途徑C3C3bC3bBbB因子D因子C3bnBbC3C3bC5C5bMACC6 C7 C8 C9C3轉(zhuǎn)化酶C5轉(zhuǎn)化酶膜攻擊復合物C3轉(zhuǎn)化酶C5轉(zhuǎn)化酶 補體三條激活途徑的比較比較項目 經(jīng)典途徑 MBL途徑 旁路途徑主要激活物 IC 病原體甘露糖 細菌脂多糖等參與成分 C1-9 C4，C2-9 C3,C5-9 B、D、P因子C3轉(zhuǎn)化酶 C4b2b C4b2b C3bBbC5轉(zhuǎn)化酶

11、C4b2b3b C4b2b3b C3bnBb作 用 在抗體形成后發(fā) 在感染早期即 在感染早期即 揮作用,參與特異 發(fā)揮作用，參 發(fā)揮作用，參 性免疫應(yīng)答 與非特異性免 與非特異性免 疫應(yīng)答 疫應(yīng)答第三節(jié) 補體活化的調(diào)節(jié) 補體系統(tǒng)中各成分的活化與其生物學功能密切相關(guān)。補體過度的活化會使補體大量消耗，機體抗感染能力下降。過度活化過程中還產(chǎn)生大量的生物活性物質(zhì)，使機體發(fā)生炎癥反應(yīng)或造成機體傷害。在正常的機體中，補體的活化過程是通過體內(nèi)一些調(diào)節(jié)蛋白成分的調(diào)節(jié)而達到活化與抑制反應(yīng)的平衡的。這些調(diào)節(jié)蛋白有的在血清中，有的在細胞膜上。 一、血清中補體活化調(diào)節(jié)蛋白1.C1INH：抑制C1 的活化2.S蛋白：可

12、以結(jié)合C5b,6,7復合物，阻止其與細胞表面結(jié)合。3.I因子：C3b抑制因子，可降解C3b使其變?yōu)閕C3b,不能與 C4b2b,C3bBb結(jié)合形成C5轉(zhuǎn)化酶。4H因子：I因子的加速因子5.C4bp:抑制C4b與C2的結(jié)合，從而抑制C4b2b的形成。二、細胞膜上的調(diào)節(jié)蛋白1.促衰變因子（DAF）：阻斷來自兩條途徑的C3轉(zhuǎn)化酶的裝配。 DAF可保護宿主細胞免遭補體介導的溶解破壞。其作用機理是，DAF不僅可阻止經(jīng)典或旁路途徑C3和C5轉(zhuǎn)化酶的裝配，并且可通過誘導催化單位C2b或Bb的快速解離而使已形成的C3、C5轉(zhuǎn)化酶失去穩(wěn)定性，從而抑制補體攻擊單位的活化（圖5-15）。DAF的這種抑制作用僅限于直

13、接結(jié)合在細胞上的C3、C5轉(zhuǎn)化酶，也即DAF不抑制靶細胞上正常的補體激活劑如微生物和免疫復合物。但DAF不能作為I因子裂解C3b和C4b的輔因子而發(fā)揮作用。另外，DAF雖不能阻止C2和B因子（分別通過與C4b或C3b結(jié)合）與細胞的最初結(jié)合，但卻可使C2b或Bb由它們結(jié)合的部位解離出來，以而阻止C3轉(zhuǎn)化酶的裝配。 2.膜輔助蛋白（）：可與C3b或C4b結(jié)合而促進I因子對C3b和C4b的裂解滅活,從而保護自身宿主細胞免遭補體介導的溶解破環(huán)。 3.同源抑制因子（HRF）：分布于外周血細胞，當C5b，6，7復合物逃脫了液相中S蛋白的干擾，結(jié)合到細胞膜上，HRF在細胞膜上會干擾C5b，6，7與C8 結(jié)合

14、，從而干擾溶胞。4.溶膜抑制劑（MIRL）：廣泛分布于各種類型細胞，其是補體活化時保護病原細菌附近正常細胞的最重要因子。當溶膜復合物形成時，它通過與C8或C9結(jié)合抑制C9聚合成膜孔。第四節(jié) 補體受體 補體受體（complement recepter，CR)：是表達于細胞表面能與某些補體成分或補體片段特異性結(jié)合的糖蛋白分子CR1(CD35):分布：各種血細胞、樹突狀細胞、腎小球細胞配體：C3b/C4b（高親和力） iC3b/C3c（低親和力）功能：抑制補體激活 調(diào)理吞噬，促進免疫復合物清除 C3b與B細胞表面的CR1結(jié)合，使B細胞增殖分化為漿細胞CR2(CD21): 分布：B細胞、樹突狀細胞、鼻

15、咽部上皮細胞 配體：C3裂解片段（iC3b等） 功能：免疫調(diào)節(jié)作用、與EB病毒結(jié)合 CR3(CD11b) CR4(CD11c) CR5 第五節(jié) 補體系統(tǒng)的生物學作用一、 溶菌、溶細胞作用 溶解微生物 抗感染 溶解紅細胞、白細胞等組織細胞 組織損傷二、調(diào)理作用 補體裂解產(chǎn)物（C3b、C4b與iC3b）與細胞或其他顆粒性物質(zhì)結(jié)合，在靶細胞（或免疫復合物）與吞噬細胞間作為橋梁使兩者連接起來，從而促進吞噬細胞的吞噬作用，稱為補體的調(diào)理作用。三、免疫粘附與清除IC 免疫粘附(immune adherence)是指抗原抗體復合物激活補體后，可通過C3b或C4b粘附于具有CR1的紅細胞、血小板或某些淋巴細胞上，形成較大的復合物，易被吞噬細胞吞噬和清除。四、中和及溶解病毒 病毒與相應(yīng)抗體結(jié)合后，在補體參與下可顯著增強抗體對病毒的中和作用。其機理可能是直接溶解有包膜的病毒，阻止病毒對易感細胞的吸附和傳入；或干擾病毒在細胞中增殖。五、引起炎癥反應(yīng) 補體活化過程中產(chǎn)生多種具有炎癥介質(zhì)作用的活性片段，介導急性炎癥反應(yīng)或?qū)ψ陨斫M織成分造成損害。如C3a、C4a和C5a被稱為過敏毒素。與肥大細胞，嗜堿性粒細胞等受體結(jié)合，激發(fā)細胞脫顆粒、釋