补体分子及其生物学效应

补体分子及其生物学效应 第一节 概述(1870-1961) (1870-1961) (1854-1915) (1854-1915) bb1919世纪末，在发现体液免疫后不久，世纪末，在发现体液免疫后不久，Bordet Bordet 即证即证明，新鲜血清中存在一种不耐热的成分，可辅助明，新鲜血清中存在一种不耐热的成分，可辅助特异性抗体介导的溶菌作用由于这种成分是抗特异性抗体介导的溶菌作用由于这种成分是抗体发挥溶细胞作用的必要补充条件，故被体发挥溶细胞作用的必要补充条件，故被EhrlichEhrlich称为补体（称为补体（plement,Cplement,C）bb定义：定义：补体是存在于人和脊椎动物血清与组织液补体是存在于人和脊椎动物血清与组织液中一组经活化后具有酶活性的蛋白质的总称，又中一组经活化后具有酶活性的蛋白质的总称，又称为补体系统。

称为补体系统  一、补体系统的组成bb1 补体的固有成分：指存在与体液中、参与补体活化级联反应的补体成分如：C1~C9bb2以可溶性或膜结合形式存在的补体调节蛋白如：C4bpbb3介导补体活性片段或调节蛋白生物学效应的受体如：C3bR二 、补体系统的命名 bb参参与与补补体体系系统统经经典典激激活活途途径径的的固固有有成成分分，，按按其其被被发发现现的的先先后后分分别别命命名名为为C1C1（（q q、、r r、、s s））、、C2C2…………C9;C9;补补体体活活化化后后的的裂裂解解片片段段，，以以该该成成分分的的符符号号后后附附加加小小写写英英文文字字母母表表示示，，如如C3aC3a、、C3bC3b等等；；具具有有酶酶活活性性的的成成分分或或复复合合物物，，在在其其符符号号上上划划一一横横线线表表示示，，如如C C3bBb3bBb；；灭灭活活的的补补体体片片段段，，在在其其符符号前加英文字母号前加英文字母I I表示，如表示，如iC3biC3bbb补体系统的其他成分以英文大写字母表示，如补体系统的其他成分以英文大写字母表示，如B B因子、因子、D D因子、因子、H H因子、因子、P P因子等；因子等；bb补体调节蛋白以其功能命名，如补体调节蛋白以其功能命名，如C1C1抑制物、抑制物、C4C4结合蛋白等；结合蛋白等；三、补体系统的理化性质bb多数属β球蛋白，少数属α或γ球蛋白；bb各补体成分的分子量及血清含量不一，C3含量最高；D因子最低。

bb分子量最大的是C4bp；最小的是D因子bb补体含量最丰富的动物是豚鼠bb均对热敏感，56℃30分钟即可灭活bb主要由肝细胞、巨噬细胞等细胞产生 四、补体系统的基本特征bb含量相对稳定性含量相对稳定性bb激活的连锁反应性激活的连锁反应性bb效应的放大性效应的放大性bb作用的两面性作用的两面性bb反应的局限性反应的局限性bb性质的不稳定性性质的不稳定性五、几种重要补体成分的结构bbC1q的结构的结构bb每每一一个个C1qC1q分分子子必必须须同同时时与与两两个个以以上上IgIg分分子子的的F FC C段结合才能活化段结合才能活化IgM激活补体的能力强于IgGC1qNC蛋白酶活性区蛋白酶活性区SSC1rC1rNCSSC1sC1r、、C1s分子结构分子结构 Ｃ４结构图Ｃ４结构图  chain　　  chain参与参与C3和和C5转化酶的形成转化酶的形成过敏毒素过敏毒素Ｃ３结构图Ｃ３结构图参与参与C3和和C5转化转化酶的形成酶的形成过敏毒素过敏毒素 补体C3的裂解图B B因子结构及其功能因子结构及其功能bb B B因子为存在于血清的单链糖蛋白因子为存在于血清的单链糖蛋白。

D因子因子Ba（（234aa））Bb（（505aa））NC蛋白酶活性区蛋白酶活性区C3bC3bBb（（C3转化酶）转化酶） C5 C5结构示意图结构示意图 C5 C5为为2 2肽链结构，分别为肽链结构，分别为 、、 链SSC5转换酶转换酶  C5aC5b过敏毒素过敏毒素参与攻膜复合体的形成参与攻膜复合体的形成 C9, 穿孔素穿孔素(Perforin) C9C9C9C9和穿孔素结构类似，均为单链结构和穿孔素结构类似，均为单链结构和穿孔素结构类似，均为单链结构和穿孔素结构类似，均为单链结构, N, N, N, N端以亲端以亲端以亲端以亲水性氨基酸为主，水性氨基酸为主，水性氨基酸为主，水性氨基酸为主，C C C C端均以疏水性氨基酸为主端均以疏水性氨基酸为主端均以疏水性氨基酸为主端均以疏水性氨基酸为主被活化后形成管状结构的多聚体，由被活化后形成管状结构的多聚体，由被活化后形成管状结构的多聚体，由被活化后形成管状结构的多聚体，由10101010个以上个以上个以上个以上的单体分子组成，可通过其疏水性的的单体分子组成，可通过其疏水性的的单体分子组成，可通过其疏水性的的单体分子组成，可通过其疏水性的C C C C末端插末端插末端插末端插入细胞膜，导致细胞溶解。

入细胞膜，导致细胞溶解入细胞膜，导致细胞溶解入细胞膜，导致细胞溶解NC亲水区亲水区疏水区疏水区 MBL结构示意图依据补体激活过程的起始顺序不同，可分为三条途径：1由抗原-抗体复合物结合C1q启动激活的途径 经典激活途径经典激活途径 （ classical pathway）;2由MBL等结合至细菌启动激活的途径， 凝集素途径凝集素途径 ；3由病原微生物等提供接触面，而从C3开始激活 旁路途径旁路途径（alternative pathway）.á共同的末端通路（terminal pathway），即膜攻击复合物（membrane attack plex MAC）的形成及其溶细胞效应第二节 补体系统的激活一、补体活化的经典途径 （classcial pathway） bb激活物与激活条件bb免疫复合物（免疫复合物（ICIC）是经典激活途径的主要激活物，）是经典激活途径的主要激活物，其触发其触发C1C1活化的条件为：活化的条件为： bbC1C1仅与仅与IgMIgM的的C CH H3 3区或某些区或某些IgGIgG亚类的（亚类的（IgG1IgG1、、IgG2IgG2、、IgG3IgG3）的）的C CH H2 2区结合才能活化区结合才能活化bb游离或可溶性抗体不能激活补体，只有抗原抗游离或可溶性抗体不能激活补体，只有抗原抗体复合物（体复合物（FcFc段发生构象改变）才能触发补体激段发生构象改变）才能触发补体激活。

活 抗原抗体复合物C1qrs C1qrsC4 C4b C4b2b（经典途径C3转化酶） C3 C3b C3a C5b6789← C5b678←C5b67 ← C5b← C5←C4b2b3b(MAC) 　 ↓（经典途径C5转化酶） C5aC2aC4aC2 C2b+ 二、补体活化的凝集素途径 （lectine pathway）  病原微生物入侵 巨噬细胞、中性粒细胞 TNF-、IL-1、IL-6 急性期反应( acute phase respone ) 肝脏合成急性期蛋白 （ 包括参与补体激活的甘露聚糖结合凝集素MBL和C反应蛋白）MBL（（mannan-binding lectine) 纤维胶凝蛋白（ficolin）  三、补体活化的旁路途径 （alternative pathway） bb某些细菌、革兰氏阴性菌的内毒素、酵母多糖、凝聚的IgA和IgG4以及其他哺乳动物细胞可为补体的级联激活反应提供接触表面接触表面。

bb不需通过C1q的活化，不依赖于特异性抗体的形成在感染早期为机体提供有效的防御机制）经典途径或自发产生C3bC3bBbC3bBbPB因子D因子备解素PC3 C3bC3a放大机制放大机制放大机制放大机制C3bnBbBa补体活化的共同末端效应bb全部三条补体活化途径均可形成全部三条补体活化途径均可形成C5C5转化酶，裂转化酶，裂解解C5C5，这是级联反应最后一个酶促步骤；此后，这是级联反应最后一个酶促步骤；此后的过程只涉及完整蛋白成分的结合与聚合，并的过程只涉及完整蛋白成分的结合与聚合，并形成两类末端产物（根据激活发生的部位不同）形成两类末端产物（根据激活发生的部位不同）：：脂质双层 C5~9（膜攻击复合物，MAC）血清 SC5b~7、SC5b~8、SC5b~9（与S蛋白形成亲水的、无溶细胞活性的复合物） MAC的组装bb C5a C5转化酶 C5b+C6+C7 C5b67（插入脂质双层中）+C8 C5b678+多聚C9 （即MAC）bbMAC效应机制：MAC在膜上形成小孔使小的可溶性分子、离子、水分子可以自由透过胞膜，胞内渗透压降低，细胞溶解；此外，还可导致致死剂量的钙离子被动弥散至胞内，最终导致细胞死亡。

*三条途径的不同点三条途径的不同点* *三条途径的相同点三条途径的相同点bb都需要C3参与bb都需要激活物质的激活bb都经过共同的末端效应bb最终发生的生物学效应相同第三节 补体活化的调控bb一、补体的自身调控补体激活过程中生产的某些中间产物极不稳定，成为级联反应的重要自限因素触发补体活化的表面也有一定的要求二、补体调节因子的作用二、补体调节因子的作用bb作用：平衡补体的激活与抑制，从而既防止对自身的伤害，又有效的杀灭外来病原体bb分类（根据作用特点不同）：防止或限制补体在液相中自发激活的抑制剂；抑制或增强补体对底物正常作用的调节剂；保护机体组织细胞免遭补体破坏作用的抑制剂（一）经典途径的调节bb1 . C1 抑制分子（C1 inhibitor,C1INH） C1INH可与活化的C1r和C1s以共价键结合成稳定的复合物，使C1r和C1s失去酶解正常底物的能力其次，C1INH还可有效的将与IC结合的C1大分子解聚，并可明显缩短C1的半寿期  2 .抑制经典途径C3转化酶形成（1）C4结合蛋白（C4 binding protein,C4bp)与补体 受体1（plement receptor 1，CR1：均可与 C4b结合并完全抑制C4b与C2结合，防止经典途 径C3转化酶的组装，并加速其分解。

2）I因子：可裂解C4b为C4c与C4d；也可降解C3b3）膜辅助蛋白（MCP）：可作为辅助因子促进I因 子介导的C4b裂解4）衰变加速因子（DAF）：可同C2竞争与C4b的结 合，从而抑制C3转化酶的形成并促进其分解（二）旁路途径的调节1.抑制旁路途径C3转化酶的组装：H因子可与B因 子或Bb竞争结合C3b，进而使C3b被I因子酶解失 活；CR1和DAF也有类似作用2.抑制旁路途径C3转化酶的形成：I因子可将C3b 水解为无活性的iC3b；H因子、CR1和MCP均可 辅助I因子的上述作用3.促进已形成C3转化酶解离：CR1和DAF可促进Bb 从已形成的旁路途径C3转化酶中解离4.对旁路途径的正性调节作用： P因子与C3bBb结 合，可延长旁路途径C3转化酶的半寿期 （三）膜攻击复合物形成的调节1.同源抑制因子（HRF）或称为C8（C8bp）可干扰 C9与C8结合2.膜反应性溶解抑制物（MIRL）即CD59，可阻碍 C7、C8与C5b~6复合物结合 抑制MAC形成，保护正常细胞免遭补体溶细 胞作用的最重要因子。

第四节、补体受体bb补体系统被激活后，可产生一系列具有重要生物活性的片段这些活性片段通过同细胞表面的特异性受体结合而发挥作用目前已知的补体受体有10种以上，按其功能可分为三类：①共价结合于活性表面的C3裂解片段的受体；②可溶液性C3a/C4a与C5a片段受体，它们介导补体激活的炎症效应；③调节补体级联反应的受体包括H因子、MCP（膜辅助蛋白）、DAF（衰变加速因子）等分子的受体等共价结合于活性表面的C3裂解片段的受体CR1CR1的功能的功能 （（CD35CD35））（（（（1 1 1 1）抑制补体活化）抑制补体活化）抑制补体活化）抑制补体活化bbCR1CR1CR1CR1与与与与C3bC3bC3bC3b或或或或C4bC4bC4bC4b结合后，可促使结合后，可促使结合后，可促使结合后，可促使C3C3C3C3转化酶转化酶转化酶转化酶（（（（C3bBbC3bBbC3bBbC3bBb或或或或C4b2aC4b2aC4b2aC4b2a）降解，还可促进）降解，还可促进）降解，还可促进）降解，还可促进I I I I因子对因子对因子对因子对C3bC3bC3bC3b和和和和C4bC4bC4bC4b的裂解作用，起到类似于的裂解作用，起到类似于的裂解作用，起到类似于的裂解作用，起到类似于H H H H因子的作用。

因子的作用因子的作用因子的作用2 2 2 2）清除循环免疫复合物）清除循环免疫复合物）清除循环免疫复合物）清除循环免疫复合物bb带有带有带有带有C3bC3bC3bC3b的免疫复合物与红细胞的的免疫复合物与红细胞的的免疫复合物与红细胞的的免疫复合物与红细胞的CR1CR1CR1CR1结合后，结合后，结合后，结合后，可随血流到肝脏，在那里被清除，或者促进吞可随血流到肝脏，在那里被清除，或者促进吞可随血流到肝脏，在那里被清除，或者促进吞可随血流到肝脏，在那里被清除，或者促进吞噬细胞对免疫复合物的吞噬作用在系统性红噬细胞对免疫复合物的吞噬作用在系统性红噬细胞对免疫复合物的吞噬作用在系统性红噬细胞对免疫复合物的吞噬作用在系统性红斑狼疮病人，可出现红细胞表面先天性和后天斑狼疮病人，可出现红细胞表面先天性和后天斑狼疮病人，可出现红细胞表面先天性和后天斑狼疮病人，可出现红细胞表面先天性和后天性的性的性的性的CR1CR1CR1CR1数量减少，与其发病有密切关系数量减少，与其发病有密切关系数量减少，与其发病有密切关系数量减少，与其发病有密切关系bb（（3 3）促进吞噬细胞的吞噬）促进吞噬细胞的吞噬bb（（4 4）免疫调节）免疫调节bbCR1CR1CR1CR1在在在在B B B B细胞发育的早期阶段即出现，大约细胞发育的早期阶段即出现，大约细胞发育的早期阶段即出现，大约细胞发育的早期阶段即出现，大约15-15-15-15-50%50%50%50%前前前前B B B B细胞，细胞，细胞，细胞，64-80%64-80%64-80%64-80%的未成熟的未成熟的未成熟的未成熟B B B B细胞和几乎所细胞和几乎所细胞和几乎所细胞和几乎所有成熟有成熟有成熟有成熟B B B B细胞都有细胞都有细胞都有细胞都有CR1CR1CR1CR1，浆细胞无，浆细胞无，浆细胞无，浆细胞无CR1CR1CR1CR1。

CR1CR1CR1CR1对对对对B B B B细胞的分化可能有促进作用基因敲除实验证细胞的分化可能有促进作用基因敲除实验证细胞的分化可能有促进作用基因敲除实验证细胞的分化可能有促进作用基因敲除实验证明，明，明，明，CR1CR1CR1CR1基因缺陷小鼠表现为基因缺陷小鼠表现为基因缺陷小鼠表现为基因缺陷小鼠表现为B B B B细胞对细胞对细胞对细胞对TDTDTDTD抗原反抗原反抗原反抗原反应低下，证明应低下，证明应低下，证明应低下，证明CR1CR1CR1CR1对于对于对于对于B B B B细胞功能具有重要作用细胞功能具有重要作用细胞功能具有重要作用细胞功能具有重要作用CR1的清除免疫复合物效应的清除免疫复合物效应 CR2 CR2的功能的功能 (CD21) (CD21)　　单链　　单链 C3dC3d受体，结合受体，结合C3dC3d，，C3dgC3dg，，EBVEBVbb CR2CR2CR2CR2主要存在于成熟主要存在于成熟主要存在于成熟主要存在于成熟B B B B细胞和树突状细胞，某些细胞和树突状细胞，某些细胞和树突状细胞，某些细胞和树突状细胞，某些单核细胞、单核细胞、单核细胞、单核细胞、K K K K细胞、胸腺细胞也表达少量细胞、胸腺细胞也表达少量细胞、胸腺细胞也表达少量细胞、胸腺细胞也表达少量CR2CR2CR2CR2。

bb功能：功能：功能：功能：bb调节调节调节调节B B B B细胞活化细胞活化细胞活化细胞活化bb 介导介导介导介导EBVEBVEBVEBV感染感染感染感染bb 结合免疫复合物，促进吞噬作用结合免疫复合物，促进吞噬作用结合免疫复合物，促进吞噬作用结合免疫复合物，促进吞噬作用bb CR2 CR2 CR2 CR2缺陷小鼠缺陷小鼠缺陷小鼠缺陷小鼠B B B B细胞数量减少细胞数量减少细胞数量减少细胞数量减少 CR3 (CD11b/CD18) CR3 (CD11b/CD18) 双链双链整合素整合素整合素整合素   2 2 2 2亚家族成员亚家族成员亚家族成员亚家族成员，结合，结合，结合，结合iC3biC3biC3biC3b，参与炎症反应，参与炎症反应，参与炎症反应，参与炎症反应第五节 补体的生物学作用bb一、补体介导的溶菌、溶细胞作用一、补体介导的溶菌、溶细胞作用1*机体抵抗病原微生物、寄生虫感染的重要防御 机制 对G+溶解作用弱，对G-溶解作用强 可能机制： G+细胞壁结构复杂，且缺乏补体的的底物-脂 质双层膜。

2*某些病理情况下，可介导自身细胞溶解，导致 组织损伤与疾病二、补体活性片段介导的生物学效应bb补体激活过程中产生的一系列活性片段，可通过与表达在不同细胞表面的相应的补体受体（ plement receptor） 结合而发挥广泛的生物学作用（一）免疫粘附与调理作用（一）免疫粘附与调理作用bb1 . 1 .粘粘附作用附作用附作用附作用：抗原抗体复合物激活补体后可通：抗原抗体复合物激活补体后可通过过C3bC3b等片段黏附到具有相应受体的红细胞、等片段黏附到具有相应受体的红细胞、血小板上，形成较大的复合物，便于吞噬细胞血小板上，形成较大的复合物，便于吞噬细胞吞噬bb2. 2.调理作用调理作用调理作用调理作用：补体：补体/ /抗体覆盖与颗粒性抗原表面，抗体覆盖与颗粒性抗原表面，可通过与中性粒细胞或巨噬细胞表面的相应补可通过与中性粒细胞或巨噬细胞表面的相应补体受体或体受体或FcFc受体的结合，促进微生物与吞噬细受体的结合，促进微生物与吞噬细胞黏附，并被吞噬和杀伤胞黏附，并被吞噬和杀伤由补体激活产生的C3b、C4b、iC3b等片段介导黏附和调理作用图示：具有C3b、C4b受体的细胞：红细胞血小板粒细胞单核细胞B细胞： 调节作用调节作用黏附作用黏附作用调理作用调理作用C2a：激肽样作用。

增加血管通透性，引起炎症性充血C3a、、C5a：过敏毒素使嗜碱性细胞、肥大细胞及中性粒细胞脱颗粒，释放组胺、白三烯、前列腺素等介质，引起血管扩张、毛细血管通透性增加，平滑肌收缩，导致局部水肿等炎症反应及支气管痉挛，产生过敏反应C5a：趋化因子吸引具有C5a受体吞噬细胞（中性粒细胞、巨噬细胞）按浓度梯度移动，使其向组织损伤/炎症部位集中，对抗原进行清除，同时亦参与炎症反应二）促炎症作用（二）促炎症作用趋化作用趋化作用C3a、、C5a→促进中促进中性粒细胞性粒细胞趋化趋化1. 激活中性粒细胞激活中性粒细胞2. 促使中性粒细胞粘附促使中性粒细胞粘附3. 促进中性粒细胞促进中性粒细胞迁移和趋化作用迁移和趋化作用4. 激活单核细胞激活单核细胞血管平滑肌收缩血管平滑肌收缩, 血管渗透性增高血管渗透性增高5. 激活肥大细胞激活肥大细胞,使之脱颗粒使之脱颗粒(过敏毒素作用过敏毒素作用)（三）对循环免疫复合物的清除作用（三）对循环免疫复合物的清除作用bb正常机体血液循环中可持续形成少量免疫复合正常机体血液循环中可持续形成少量免疫复合物（物（ICIC）当人体对抗原发生免疫反应产生足）当人体对抗原发生免疫反应产生足量抗体时，循环中可出现大量量抗体时，循环中可出现大量ICIC，一定大小的，一定大小的ICIC能沉积于血管壁，激活补体，引起炎症反应能沉积于血管壁，激活补体，引起炎症反应而造成组织损伤，因而必须及时清除这种而造成组织损伤，因而必须及时清除这种ICIC以以避免其有害作用。

补体可以通过免疫黏附和调避免其有害作用补体可以通过免疫黏附和调理作用促进理作用促进ICIC清除（四）免疫调节作用（四）免疫调节作用bb参与捕捉、固定抗原 bb调节免疫细胞增殖和分化bb调节免疫细胞的效应功能第六节、补体基因 和补体的生物合成第七节、补体系统异常与疾病一、补体固有成份缺陷、异常与疾病一、补体固有成份缺陷、异常与疾病 补体蛋白补体蛋白 相关疾病相关疾病 C1q SLE C1q SLE、肾小球肾炎、肾小球肾炎 C1r C1r SLESLE、肾小球肾炎、化脓性感染、肾小球肾炎、化脓性感染 C1s C1s SLESLE、肾小球肾炎、化脓性感染、肾小球肾炎、化脓性感染 C4 C4 SLESLE、肾小球肾炎、化脓性感染、肾小球肾炎、化脓性感染 C2 C2 SLESLE、肾小球肾炎、化脓性感染、血管炎、肾小球肾炎、化脓性感染、血管炎 C3 C3 肾小球肾炎、化脓性感染肾小球肾炎、化脓性感染二、调节性补体蛋白的异常、缺陷与疾病 补体调节蛋白 相关疾病 C1 INH 遗传（获得）性血管神经性水肿遗传（获得）性血管神经性水肿 I因子 反复的化脓性感染、血管炎、肾小球肾炎反复的化脓性感染、血管炎、肾小球肾炎 DAF 阵发性夜间血红蛋白尿C1IHN缺陷引起血管神经性水肿缺陷引起血管神经性水肿高补体血症：高补体血症：多种急性感染引起的炎症以及恶性肿瘤，多种急性感染引起的炎症以及恶性肿瘤，多为多为C4C4、、C3C3、、C9C9升高，可比正常人高升高，可比正常人高2~32~3倍，此外，甲状腺炎糖尿病等可使总补体倍，此外，甲状腺炎糖尿病等可使总补体升高。

升高低补体血症：低补体血症：创伤失血和烧伤等体液丢失、补体消耗性疾病、创伤失血和烧伤等体液丢失、补体消耗性疾病、合成不足等合成不足等 小结小结bb1 .补体系统的组成及特性bb2.不同的激活途径，共同的末端通路bb3.重要的效应系统和放大系统；补体活性片段介导的广泛生物学作用bb4.补体激活的精密调节。