普通免疫学补体

1、会计学1普通免疫学补体普通免疫学补体第一节 概述补体(complement, C)：是人和脊椎动物血清与组织液中以酶原形式存在的一组蛋白质，其主要作用是协助抗体清除抗原。调理作用调理作用激活激活B B细胞细胞形成攻膜形成攻膜复合物复合物趋化作用和炎症反应趋化作用和炎症反应补体：补体：存在于新鲜血清中、不耐热的、非专一性、存在于新鲜血清中、不耐热的、非专一性、能补充完成抗体能补充完成抗体 作用的成分。由一系列功作用的成分。由一系列功能蛋白组成能蛋白组成羊抗血清羊抗血清 + + 霍乱弧霍乱弧菌菌细菌裂解细菌裂解加热的羊抗血清加热的羊抗血清 + + 霍乱弧菌霍乱弧菌细菌不裂解细菌不裂解无抗体的无抗体

2、的新鲜血清新鲜血清细菌裂解细菌裂解+细菌不裂解，凝集新鲜的抗某菌的新鲜的抗某菌的 抗血清抗血清+ +对应细菌对应细菌生理温度生理温度细菌裂解细菌裂解56 30 min30 min对应细菌其他动物正常新鲜血清其他动物正常新鲜血清溶菌能力恢复溶菌能力恢复补体，存在于新鲜血清中，能够裂解补体，存在于新鲜血清中，能够裂解抗体包被的细胞，这种活性可以经加热抗体包被的细胞，这种活性可以经加热5656、3030分而灭活分而灭活( (失活失活) )。对热不敏感的对热不敏感的特异性抗体特异性抗体热敏感热敏感的成分的成分 1907 Ferrata 1907 Ferrata 水中透析新鲜血清，水中透析新鲜血清，首次

3、发现首次发现C1C1、C2C2 1912 Ritz 1912 Ritz 眼镜蛇毒中眼镜蛇毒中 C3C3 1926 Gorder 1926 Gorder 氨处理新鲜血清，发现氨处理新鲜血清，发现C4C4 60S 60S后，蛋白质分离技术的发展，分离纯后，蛋白质分离技术的发展，分离纯化各种成分化各种成分 目前，补体系统由目前，补体系统由3030多种成分组成多种成分组成 一、补体系统的组成和命名 补体系统由30多种可溶性蛋白和膜蛋白组成，按功能和存在形式可分为三大类： 1、补体激活的固有成分 2、调节成分 3、补体受体二、补体组成成分及理化性质二、补体组成成分及理化性质补体系统的命名 补体固有成分：

4、大写字母C加数字表示，如 C1、C2、C9,按发现的先后次序。 旁路途径成分：大写字母加“因子”表示，如B因子、P因子等。 调节因子：以功能命名：如C1抑制物。 补体裂解片段：小片段称a，大片段称b，仅C2 例外。在原名后加数字代号小写英文字母，如C3a、C5a。 酶活性片段：在片段名称上划一横线表示，如C1、C3bBb。 灭活片段：在片段名称前加“i”表示，如iC3b。1、组分 占血清中球蛋白总量的10%。大多为-球蛋白，少数和 球蛋白。 名 称分子量 （kDa ）血清浓度（m g/ml）460808350835020060010220 C1qC1rC1sC4C2C3190130024901

5、210D因子B因子C520470C612065C712055C816055C97060 调节成分C1-INH105200C4-bp550250H 因子150480I 因子8835P 因子22025补体系统的组成成分MBLMASP-1MASP-2补体受体CR1CR5、C3aR、C5aR末端成分末端成分经典途径经典途径途径途径替代替代MBL途径固固 有有 成成 分分 补体激活后，许多成分能降解，C2、C5和B因子能降解2个片段；C4、C3则4个片段。降解片断重新组合。C3b是参与经典途径和替换途径活化的重要成分。二、补体成分的理化性质1、理化特性 化学组成均为糖蛋白，各成分的血清含量相对稳定，以C

6、3含量最高。 性质不稳定，不耐热，5630分钟即可灭活，室温下很快失去活性。2、合成与代谢 合成：肝细胞，单核/巨噬细胞，造血细胞，纤维母细胞，内皮细胞，生殖细胞，脂肪细胞，神经细胞。 代谢：非常快，血浆中补体每天约有一半更新。 补体系统的固有成分被激活后才能发挥各种效应。 补体的激活过程是一系列酶促反应，其最终结果是在靶细胞膜表面形成攻膜复合体(MAC),同时产生具有生物学活性的补体小片段。 补体的激活有三条途径。Section 2 补体的活化补体活化的三条途径经典途径经典途径 MBLMBL途径途径 替代途径替代途径C3a C3 C3bC5a C5 C5b + C6-C9末端反应末端反应补体

7、三条途径活化的激活物经典途径激活物抗原抗体复合物 替代途径激活物脂多糖，酵母多糖MBL途径激活物甘露糖、N乙酰葡萄糖胺一、经典活化途径激活物：抗原抗体复合物抗体类别：IgM、IgG1、IgG2、IgG3激活过程：可分为启动阶段、活化阶段和膜攻击阶段。1.启动阶段：Ag-Ab + C1q C1q变构C1s, C1rC1s, C1rC1酯酶酯酶Ca2+VHCH1CH2CH3CH4VLCL铰链区铰链区COOCOONHNH3 3+ + 补体结合部位（补体结合部位（FcFc） 抗原结合区（抗原结合区（FabFab）IgG分子结合抗原前后的构象变化FabFab段段FcFc段段C1q C1q 结结合位点合位

8、点被屏障被屏障结合抗原之前结合抗原之前CH1CH2暴露的暴露的C1qC1q结结合位点合位点结合抗原之后结合抗原之后IgG CH2IgG CH2区，区，IgM CH3IgM CH3区区 C1sC1q C1rC1qr2s2 40nm 40nm 抗抗 原原抗体抗体 抗抗 原原C1C1分子的结构与功能分子的结构与功能C1C1由一个由一个C1qC1q、两、两个个C1rC1r和和2 2个个C1sC1s分分子共同组成。子共同组成。一个一个C1qC1q分子如果同时分子如果同时与两个以上抗体的与两个以上抗体的FcFc段结合将造成其构象段结合将造成其构象的变化，继之使的变化，继之使C1rC1r和和C1sC1s活化

9、，启动补体活活化，启动补体活化的经典途径。化的经典途径。C1C1C1q：最大的补体成分，6个相同的亚基组成，每亚基由3条肽链经-S-S-连接成螺旋形结构。N 端束状，对胶原酶敏感C端（非胶原区）：随机卷曲成球状，C1q与Ig 分子结合部位。C1 分子结构模式图分子结构模式图 包括包括2 2 个相关补体酶的依次形成，即个相关补体酶的依次形成，即C3C3转化酶转化酶（C4b2bC4b2b）和）和C5C5转化酶（转化酶（ C4b2b 3bC4b2b 3b）（丝蛋白酶）（丝蛋白酶）（释放到液相）（释放到液相）（释放到液相）（释放到液相）(Ag-IgM或Ag-IgG 复合物) 丝氨酸蛋白酶是一个蛋白酶家

10、族，丝氨酸蛋白酶是一个蛋白酶家族，它们的作用是断裂大分子蛋白质中的肽它们的作用是断裂大分子蛋白质中的肽键。其激活是通过活性中心一组氨基酸键。其激活是通过活性中心一组氨基酸残基变化实现的，它们之中一定有一个残基变化实现的，它们之中一定有一个是丝氨酸。通过邻近的氨基酸残基链，是丝氨酸。通过邻近的氨基酸残基链，丝氨酸残基在活性中心被激活。丝氨酸残基在活性中心被激活。 被激活的羟基与肽键的碳原子发生亲核被激活的羟基与肽键的碳原子发生亲核反应。反应。反应步骤反应步骤 C1 C1 裂解裂解 C4C4：抗体抗体C1qr2s240nm40nm 抗抗 原原 抗抗 原原C4C4bC4aC1s C3转化酶(C4b2

11、b)的形成C4bC2aC2C1sC4bC2b C3 C3转化酶转化酶裂解裂解C3C3C3C3aC3bC3C3转化酶转化酶C4bC2b C5 C5转化酶转化酶(C4b2b3b)(C4b2b3b)降解降解C5C5C5C5bC5aC4bC2bC3b经典途径前期阶段3 3、膜攻击阶段、膜攻击阶段 膜攻击复合物（膜攻击复合物（membrane attack complexmembrane attack complex，MACMAC） 形成，从形成，从C5 C5 裂解开始裂解开始, ,C5b+C6+C7+C8+C9 = MAC C5C5b*C6C6C5b6C5b6C7C7C5b67*C8C8C5b678C

12、5b6789（多聚9） C5C5：、 链，链，链链 N N端降解，端降解，C5aC5a具过敏毒素活性具过敏毒素活性 C5b C5b 不太稳定，为不太稳定，为C6C6、C7C7的受体。的受体。 C6C6和和C7C7：单链蛋白。单链蛋白。C6C6与与C5C5结合，再与结合，再与C7C7结合，形结合，形 成与膜紧密联系的稳定复合物。成与膜紧密联系的稳定复合物。C5aC5转化酶* *: : 酶原酶原 C8 C8：、 和和异源三聚体，异源三聚体， 与与以以-S-S- -S-S- 相连，相连， 链以非共价键连接。链以非共价键连接。 C5bC5b与与C8C8 结合，结合，C8C8- - 再与再与C8C8 结

13、合，其结合，其中中链插入到细胞脂质膜中。开始形成穿膜孔道。链插入到细胞脂质膜中。开始形成穿膜孔道。 C9C9：单链，单链，C8C8促进因子，与促进因子，与C8C8 链结合，从链结合，从而启动而启动C9C9的聚合反应，的聚合反应， C5b678 C5b678 上聚合上聚合4 4个个C9 C9 分子分子时，足使微生物和一些真核细胞溶胞。时，足使微生物和一些真核细胞溶胞。C9C9呈呈环形聚环形聚合合达达12161216个分子，为穿孔结构。个分子，为穿孔结构。 溶膜复合物仅在靶细胞溶膜复合物仅在靶细胞上形成，液相中，上形成，液相中，C5b67C5b67会与抑制物会与抑制物S S蛋白结合，使蛋白结合，使

14、C5b6789C5b6789成为只有成为只有单个单个C9C9复合物复合物补体激活的后期阶段MAC 的效应被补体杀伤的寄生虫未被补体杀伤的寄生虫1、启动阶段 C3转化酶(C3bBb)的形成： 生理条件下，少量C3的内硫酯键受水的亲核攻击水化而成可自发水解产生C3b，C3b可与B因子结合，在D因子作用下形成C3bBb(即C3转化酶)，但不稳定，很快就被血清中的I因子和H因子灭活。 起始于C3b（来自经典途径）或C3(H2O)C3b的钝化（C3b钝化因子）钝化因子）（C3转化酶）转化酶）（C3转化酶）转化酶）（C5转化酶）转化酶）当当C3b结合在有结合在有激活物质存在的激活物质存在的表面时表面时（液

15、相）（液相）（液相）（液相） 当当C3bBbC3bBb与与P P因子结合因子结合，水解后，形成，水解后，形成pC3bBbpC3bBb（稳定的固相（稳定的固相C3C3转化酶）转化酶）或或 pC3pC3（H H2 2O O）BbBb（稳（稳定的液相定的液相C3 C3 转化酶转化酶）。）。 B B因子因子：单链，单链，C3C3有同源性，保护有同源性，保护C3bC3b。酶原，。酶原， C C端肽段具催化活性。端肽段具催化活性。BbBb片段表现丝蛋白酶活性片段表现丝蛋白酶活性 D D因子因子：丝蛋白酶，为：丝蛋白酶，为B B因子转化酶，水解被因子转化酶，水解被结合的结合的B B因子因子C3bBbC3bB

16、b、C3C3（H H2 2O O）BbBb不稳定，易失不稳定，易失活。活。C3C3转化酶转化酶 C3bBbC3bBb的形成的形成补体活化表面补体活化表面 B C3b P因子因子 C3b C3b Bb B C3bP P因子因子( (备解素备解素) )：连接到：连接到C3bBbC3bBb，并对其起稳定作用，并对其起稳定作用旁路途径BC3的裂解LPSC3bBbC3aC3C3转化酶转化酶C3C3b旁路途径C3bBb裂解C3，产生更多的C3b，与C3bBb结合形成C3bBb3b(即C5转化酶)，C5转化酶裂解C5进入末端反应LPSC3bBbC3C3转化酶转化酶C3bC5C5bC5aC32、激活阶段形成C

17、5转化酶(C3bBb3b)末端反应末端反应（替代途径）（B因子转化酶）C3bBb3b C3b与有激活物质的外源细胞表面结合之后再与保护活化因子B结合三、凝集素途径（三、凝集素途径（mannan-binding lectinmannan-binding lectin，MBL MBL ） 起始于一种血清凝集素起始于一种血清凝集素甘露聚糖结合凝集素，又甘露聚糖结合凝集素，又称甘露聚糖结合蛋白（称甘露聚糖结合蛋白（ mannan-binding proteinmannan-binding protein，MBPMBP）。）。MBLMBL与与C1q C1q 同属于结构相关的胶凝素家族同属于结构相关的胶凝

18、素家族（collectinfamilycollectinfamily）成员，其结构类似）成员，其结构类似C1qC1q，呈花蕊状，呈花蕊状病原体急性期反应机体MBL甘露糖残基甘露糖残基MASP MASP（MBL相关的丝蛋白酶）相关的丝蛋白酶）激活阶段：激活阶段： MBLMBL与细菌或病毒表面含甘露糖的蛋白结合后，与细菌或病毒表面含甘露糖的蛋白结合后，活化活化MASP.MASPMASP.MASP表现表现丝蛋白酶活性丝蛋白酶活性，其作用与，其作用与C1sC1s相似，相似，使使C4C4、C2C2成分活化，形成成分活化，形成C3 C3 转化酶。转化酶。 MBL MBL 途径的活化是非特异性的。途径的活化

19、是非特异性的。凝集素途径（细菌或病毒表面含有（细菌或病毒表面含有甘露糖的蛋白）甘露糖的蛋白）三条途径比较三条途径的后期归为三条途径的后期归为一条相同的一条相同的C5bC9的溶膜复合物形成的的溶膜复合物形成的途径途径C3b与有激活物与有激活物质的外源细胞表质的外源细胞表面结合之后面结合之后启动启动扩增扩增效应效应经典途径经典途径MBLMBL途径途径替代途径替代途径（C3C3转化酶）转化酶）（C3、C5转化酶）（MAC）共同终末反应共同终末反应级联放大级联放大裂解效应裂解效应调控调控补体活化的三条途径补体活化的三条途径Section 3 补体反应的调控及生物学效应调控：补体系统的活化过程是快速放大

20、的级联反应，产生的补体裂解片段对机体具有双重作用。免疫保护病理损伤因此补体的活化过程需要机体严密的控制，已知至少有12种蛋白参与补体活化的调节。（一）补体成分的自身衰变调节C3b、C4b、C5b、C3转化酶和C5转化酶不稳定，容易衰变失活。（二）调节因子的作用调节因子结合物作用C1抑制物C1与C1结合，使后者失去脂酶活性C4结合蛋白C4与C4结合，阻碍C4b与C2b结合，抑制C42形成I因子C3b裂解C3b，抑制C4b2b3b（C5转化酶）形成H因子C3b灭活C3b，促进I因子作用S蛋白C567干扰C567与细胞膜结合C8结合蛋白C8阻碍C5678中的C8与C9结合膜辅助因子蛋白（MCP）C4

21、b/C3b促进I因子裂解C4b，C3b促衰变因子（DAF）B因子C3转化酶阻碍B因子与C3b结合促使C3转化酶衰变C1INH的调节作用2、S-蛋白（溶膜复合物抑制因子） 单链糖蛋白，与C5b67 复合物结合以阻止其与细胞表面结合 液相中，S蛋白与C5b67 结合C8、C9，阻止C9聚合S蛋白的调节作用3、I 因子因子（C3b抑制因子） 丝氨酸酯酶活性，钝化C3b、C4b，降解其链。C3bC4biC3b C4b、C4dC5转化酶C3转化酶 作用条件：需因子H，MCP 以及补体受体（CR1）辅助I因子的调节作用4、H因子 I 因子的加速因子，主在替代途径中，作用于含C3b的转化酶。 1）与C3b结

22、合，阻止B 因子与之结合 2）加速I 因子降解C3b 的链 3）CR1和可溶性H因子可使Bb 从C3bBb 上脱落H H和和I I因子降解因子降解C3bC3b2、衰变加速因子（decay accelerating factor，DAF） 跨膜糖蛋白，存在外周血细胞、内皮细胞和各种黏膜上皮细胞上。 与C2b 竞争结合C4b，或解离C4b2b 通过CR1、H 因子共同作用DAF的调节作用3、同源限制因子（homologous restriction factor，HRF）C8连接蛋白（C8bp）阻碍C9与C8的结合4、溶膜抑制剂CD59 膜上裂解活性抑制因子（membrane inhibitor

23、of reactivelysis，CD59 MIRL） 广泛存在各种类细胞上，阻遏C7、C8与C5b6结合HRF，表现同源限制特性C1 INH、C4bp、I 、H 等因子的调节作用C1抑制因子抑制因子C3b的钝化（C3b钝化因子）钝化因子）（C3转化酶）转化酶）（C3转化酶）转化酶）（C5转化酶）转化酶）当当C3b结合在有结合在有激活物质存在的激活物质存在的表面时表面时（液相）（液相）（液相）（液相）2、补体裂解片段的生物学作用 1）免疫调理作用（opsonization） 可提高对吞噬作用的敏感性，促进对一些颗粒的吞噬作用。 C3b、iC3b：与嗜中性粒细胞、巨噬细胞上受体结合后，便于吞噬细

24、胞及时吞噬。a, a, 过敏毒素过敏毒素（anaphylatoxinanaphylatoxin）是补体活化产生的水解）是补体活化产生的水解片断片断C5aC5a、C3aC3a、C4aC4a，能引起炎症应答，能引起炎症应答 C3aC3a、C5aC5a使肥大细胞、嗜碱性粒细胞释放组胺使肥大细胞、嗜碱性粒细胞释放组胺 C5a = 20 C3aC5a = 20 C3a 抗组织胺药物：血清羧肽酶抗组织胺药物：血清羧肽酶B B（ carboxypepfidase Bcarboxypepfidase B）：水解其）：水解其- -COOH COOH 末端末端ArgArg，丧，丧失毒素活性失毒素活性b b，炎症介质作用，炎症介质作用 血管扩张、毛血管通透性增加，是使血细胞和血管扩张、毛血管通透性增加，是使血细胞和蛋白质泄露，引起炎症性充血蛋白质泄露，引起炎症性充血3）趋化作用（chemotaxis） C3a、C5a、C5b67：吸引吞噬细胞到炎症部位 1907 Ferrata