普通免疫学-7-2013-补体课件

1、 人的基因组由30亿碱基组成，编码约10万个基因。由于抗原的种类极多，每种抗原上也有不同的抗原决定簇。因此可能需要多达几百万个Ig分子的种类。 基因重排可以达到108109以上不同序列的基因，由重排的基因转录，翻译大量的具有不同特异性的Ig。Chapter 5 补体系统Complement systemSection 1 补体的组成及理化性质一、补体成分的命名二、补体组成成分及理化性质（）Section 2 补体的活化一、经典途径（） 二、凝集素途径三、替代途径 Section 3 补体反应的调控及生物学效应一、血清中的补体活化调节蛋白二、细胞膜上的调节蛋白三、补体受体四、补体的生物学作用（）

2、 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。调理作用激活B细胞形成攻膜复合物趋化作用和炎症反应羊抗血清 + 霍乱弧菌细菌裂解加热的羊抗血清 + 霍乱弧菌细菌不裂解无抗体的新鲜血清细菌裂解+细菌不裂解，凝集新鲜的抗某菌的 抗血清+对应细菌生理温度细菌裂解56 30 min对应细菌其他动物正常新鲜血清溶菌能力恢复 1907 Ferrata 水中透析新鲜血清，首次发现C1、C2 1912 Ritz 眼镜蛇毒中 C3 1926 Gorder 氨处理新鲜血清，发现C4 60S后，蛋白质分离技术的发展，分离纯化各种

3、成分 目前，补体系统由30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（mg/ml）460808350835020060010220 C1qC1rC1sC4C2C3190130024901210D因子B因子C520470C612065C712055C816055C97060 调节成分C1-INH105200C4-bp550250H 因子150480

4、I 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末端成分经典途径途径替代MBL途径固 有 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C3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

5、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 MBL途径 替代途径C3a C3 C3bC5a C5 C5b + C6-C9末端反应补体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, C1rC1酯酶Ca2+VHCH1CH2CH3CH4VLCL铰链区COO

6、NH3+ 补体结合部位（Fc） 抗原结合区（Fab） C1sC1q C1rC1qr2s2 40nm 抗 原抗体 抗 原C1分子的结构与功能C1由一个C1q、两个C1r和2个C1s分子共同组成。一个C1q分子如果同时与两个以上抗体的Fc段结合将造成其构象的变化，继之使C1r和C1s活化，启动补体活化的经典途径。C1C1q：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。1、识别阶段 C1 是启动经典途径的唯一识别单位 C1组成：1个C1q、2个C1s 和2个C1r 亚单位 C1

7、q：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。 Ca2+存在下，2个C1r 和 C1s 以C1s-C1r-C1r-C1s顺序连接成四聚体，缠绕在C1q 靠C端，形成完整C1分子。2、激活阶段 包括2 个相关补体酶的依次形成，即C3转化酶（C4b2b）和C5转化酶（ C4b2b 3b）（丝蛋白酶）（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族，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残基变化

8、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，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反应。反应步骤 C1 裂解 C4：抗体C1qr2s240nm 抗 原 抗 原C4C4bC4aC1s C3转化酶(C4b2b)的形成C4bC2aC2C1sC4bC2b C3转化酶裂解C3C3C3aC3bC3转化酶C4bC2b C5转化酶(C4b2b3b)降解C5C5C5bC5aC4bC2bC3b经典途径前期阶段3、膜攻击阶段 膜攻击复合物（membrane attack complex，MAC） 形成，从C5 裂解开始,C5b+C6+C7+C8+C9 = MAC C5C5b

9、*C6C5b6C7C5b67*C8C5b678C5b6789（多聚9） C5：、链，链 N端降解，C5a具过敏毒素活性 C5b 不太稳定，为C6、C7的受体。 C6和C7：单链蛋白。C6与C5结合，再与C7结合，形 成与膜紧密联系的稳定复合物。C5aC5转化酶*: 酶原 C8：、和异源三聚体， 与以-S-S- 相连，链以非共价键连接。 C5b与C8结合，C8- 再与C8 结合，其中链插入到细胞脂质膜中。开始形成穿膜孔道。 C9：单链，C8促进因子，与C8 链结合，从而启动C9的聚合反应， C5b678 上聚合4个C9 分子时，足使微生物和一些真核细胞溶胞。C9呈环形聚合达1216个分子，为穿孔

10、结构。 溶膜复合物仅在靶细胞上形成，液相中，C5b67会与抑制物S蛋白结合，使C5b6789成为只有单个C9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二、替代途径（alternative pathway） 途径的活化不必经过C1、C4、C2,从C3开始，有B、D、H、I及P因子参与特点： a，非特异性的，无须抗原-抗体复合物激活； b，具有利用C3b的正反馈调节。C3b 既为C3的裂解 产物，又是C3转化酶（C3bBb）的组成成分； c，必须提供一个吸附或结合C3b的载体表面 液相中C3b 很容易被水解、灭活。活化物质： a，各种多糖，尤菌多糖（酵母聚糖、肽聚

11、糖、磷壁 酸、G-菌脂多糖等） b，细菌、真菌 c，Ig A，IgG4等 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）（C3转化酶）（C3转化酶）（C5转化酶）当C3b结合在有激活物质存在的表面时（液相）（液相） 当C3bBb与P因子结合，水解后，形成pC3bBb（稳定的固相C3转化酶）或 pC3（H2O）Bb（稳定的液相C3 转

12、化酶）。 B因子：单链，C3有同源性，保护C3b。酶原， C端肽段具催化活性。Bb片段表现丝蛋白酶活性 D因子：丝蛋白酶，为B因子转化酶，水解被结合的B因子C3bBb、C3（H2O）Bb不稳定，易失活。 P因子：备解素（properdin），4个相同的亚基组成 血清中存在活化和非活化 2种构象，稳定C3转化酶作用C3 转化酶裂解C3，形成C3bBb3b复合物（C5转化酶）2、膜攻击阶段 同 “经典途径”C3转化酶 C3bBb的形成补体活化表面 B C3b P因子 C3b C3b Bb B C3bP因子(备解素)：连接到C3bBb，并对其起稳定作用旁路途径BC3的裂解LPSC3bBbC3aC3转

13、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LPSC3bBbC3转化酶C3bC5C5bC5aC32、激活阶段形成C5转化酶(C3bBb3b)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（mannan-binding lectin，MBL ） 起始于一种血清凝集素甘露聚糖结合凝集素，又称甘露聚糖结合蛋白（ mannan-binding protein，MBP）。MBL与C1q 同属于结构相关的胶凝素家族（collec

14、tinfamily）成员，其结构类似C1q，呈花蕊状病原体急性期反应机体MBL甘露糖残基MASP MASP（MBL相关的丝蛋白酶）激活阶段： MBL与细菌或病毒表面含甘露糖的蛋白结合后，活化MASP.MASP表现丝蛋白酶活性，其作用与C1s相似，使C4、C2成分活化，形成C3 转化酶。 MBL 途径的活化是非特异性的。凝集素途径（细菌或病毒表面含有甘露糖的蛋白）三条途径比较三条途径的后期归为一条相同的C5bC9的溶膜复合物形成的途径C3b与有激活物质的外源细胞表面结合之后启动扩增效应经典途径MBL途径替代途径（C3转化酶）（C3、C5转化酶）（MAC）共同终末反应级联放大裂解效应调控补体活化的

15、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

16、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）C4b/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转化酶衰变一、血清中的补体活化调节蛋白 初步钝化或抑制补体的作用1、C1 抑制因子（C1 inhibitor，C1INH） 丝蛋白酶抑制剂家族成员，与C1r、C1s结合，阻止C1r、C1s与C4、C2的结合 血液中，C1大多于C1 INH结合，阻止了C1 的构象变化。C1 与抗原-抗体结合后，释放C1抑制因子。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

17、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（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和I因子降解C3b5、C4bp （C4b结合蛋白） 高分子糖蛋白，可结合C4b，阻止C4b2b形成

18、，也可 使已形成C4b2b 迅速降解。 I 因子的配基，促进I 因子对C4b 的水解二、细胞膜上的调节蛋白 1、膜辅助蛋白（membrane cofactor protein，MCP） 存在于白细胞、淋巴细胞等细胞膜上的整合蛋白上 I 因子的协同因子，辅助C4b、C3b裂解 2、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

19、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 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C3b的钝化（C3b钝化因子）（C3转化酶）（C3转化酶）（C5转化酶）当C3b结合在有激活物质存在的表面时（液相）（液相）三、补体的生物学功能1、溶菌、溶细胞作用 体液应答，产生抗体， 抗体与微生物表面抗原结合导致补体的激活，发生溶胞。在没有抗体时，可通过替换途径和凝集素途径激活补体发生溶胞。