青岛农业大学海洋科学与工程学院水生动物免疫学课件第四章补体.ppt

第四章补体,第一节 概述 1、基本概念 补体系统是一个由多种具有酶活性的血浆蛋白组成的非特异防御系统, 激活后可溶解细胞, 参与炎症反应,1889年Buchner发现在血清中存在一种参与免疫血清溶菌作用的对热不稳定的成分称之为防御素(alexin)，它经56 30min加热处理或室内静置数周后则失去溶菌的能力，重新加入同种动物或其它动物（如豚鼠）的新鲜血清，细菌又可被裂解。上述现象表明，细菌的裂解需要两种血清成分参与，一种是存在于免疫血清中经56 30min加热处理仍保持活性的特异性免疫球蛋白分子，另一种是血清中对热不稳定的非特异成分, 这种成分是抗体发挥溶细菌作用的必要条件， 故此种成分即被称为补体。1895年Jules Bordet利用绵羊红细胞溶血系统建立了检测抗原、抗体的补体结合试验。,2、补体系统的组成和命名,补体系统由30余种成分，按其生物学功能可分为三组成分。,2、补体系统的组成和命名,第一组分是补体系统的基本成分， 指存在于体液中，参与补体激活反应的补体成分，共有9种，分别命名为C1C9，其中C1有三个亚单位组成，命名为C1q、C1r、C1s。 第二组分参与补体替代途径，有B因子、D因子、P因子。 第三组分为参与控制补体活化的抑制因子或灭活因子，如C1抑制物、I因子、C4结合蛋白等。,(1)固有成分：用C后加阿拉伯数字表示，如C1,C4,C2等。 (2)其他成分：用英文大写字母表示，如B因子、D因子、P因子、H因子等。 (3)裂解片段：小片段用a表示,如C3a;大片段用b表示,如C3b。 (4)酶活性成分：符号上划一横线,如C3bBb。 (5)灭活补体片段：符号前加 i 表示，如iC3b。,2、补体系统的组成和命名,3、理化特性及含量,1、补体是正常血清中一组不稳定的糖蛋白，含量相对稳定，与抗原刺激无关。 2、性质不稳定，加热56，30min失活。 3. 血清中各成分含量不等，C3含量最多，D因子最少。,4、不具有抗体的功能，但可协助、补充、加强抗体的免疫作用。 5、正常生理情况下，以酶原的形式存在，不能单独与抗原或抗体起反应，只有在抗原抗体结合成复合物后，才能激活酶原变成酶，以激活补体发挥作用。,3、理化特性及含量,第二节 补体系统的激活,补体的激活过程依据其起始顺序的不同，可分为三条激活途径： 一条是由抗原抗体复合物结合C1q启动激活的途径，最先被大家所认识，故称经典途径,。 第二条途径是由MBL结合至细菌而启动激活的途径，称为MBL途径。 第三条是由病原微生物等提供接触的表面，并从C3开始的激活途径，称为替代途径，又名旁路途径,一、经典激活途径,以抗原抗体复合物为主要刺激物，使补体固有成份C1C9发生酶促级联反应，产生一系列生物学效应和最终发生细胞溶解作用的补体活化途径,1.激活剂 Ag-Ab复合物( IgG、IgM ) 2.参与成分 C1C9 3.激活过程（三个阶段） 识别阶段 活化阶段 膜攻击阶段,一、经典激活途径,C1q 由六个相同的花蕾状亚单位组成，每个亚单位又由三条多肽链组成，其羧基末端盘卷成球状，为C1q的识别结构，它可主动识别抗原抗体复合物中抗体的补体结合位点（IgG的CH2和IgM的CH3）。而此时，C1q必须有二个以上的IgG分子才能激活补体，IgG在与相应抗原结合以后其构型由“T”型转变为“Y” 型， 可使CH2功能区的补体（C1q）结合位点暴露，从而为C1q“桥联”免疫球蛋白，为启动C1活化提供必需的条件；一个IgM分子在与相应抗原结合后其构型改变如“蟹爬状” ，可使若干CH3功能区补体（1q）结合位点暴露，为C1活化提供必需的条件。 C1r和C1s均为单链多肽分子，在Ca2+存在的情况下，它们以C1s C1r C1r C1s的顺序连接成四聚体，并与C1q分子相连，组成C1大分子。C1r在C1大分子中起着连接C1q和C1s的作用，当C1q启动后，C1r构型改变，成为具有活性的C1r，后者可诱导C1s活化。C1s在C1大分子中以酶原形式存在，被C1r激活后成为具有酯酶活性的C1s ，此酶的活性可被C1抑制物灭活。在Mg2+存在的条件下，C1（即C1s ）可作用于相应底物即后续补体成分C4和C2，进一步引起酶促连锁反应。本阶段产生一个关键酶: C1s,（1） 识别阶段,C1脂酶形成 Ag-Ab复合物 C1q C1r活化 C1s 活化,C4： C4是C1的底物。在Mg2+存在下，C1使C4裂解为C4a和C4b两个片段，并使C4b产生出不稳定的结合部位，非常迅速地与抗原抗体复合物或靶细胞的细胞膜结合；未被结合的C4b迅速失去结合能力。C1与C4反应之后能更好的显露出C1作用于C2的酶活性部位。 C2也是C1的底物，但 C1先与C4作用之后明显增强了与C2的相互作用。C2在Mg2+存在下被C1 裂解为两个片段，C2a和C2b。当C4b与C2b结合成C4b2b (简写成C42)即形成为经典途径的C3转化酶。 C3：C3是由经二硫键连接的两条肽链（链和链）组成，它是补体系统激活过程中起关键性作用的一种成分。不论是经典途径还是替代途径，均需在C3被激活以后，才能推进后续补体成分（C5C9）的连锁反应。,（2）活化阶段 C3转化酶和C5转化酶的形成,（3）膜攻击阶段 膜攻击复合体（C5b6789n）形成 C5a C4b2b3b C5 C5b + C6 + C7 C5b67+C8 C5b678 + C9 C5b6789n (膜攻击复合体)损伤胞膜 细胞裂解,是由病原微生物等提供接触的表面，并从C3开始的激活途径，称为替代途径(alternative pathway, AP)，又名旁路途径,二、替代途径,1.激活剂 酵母、细菌的多糖成分（LPS）； 凝聚的 IgA、IgE等。 2.参与成分 B、 D、 P因子、C3、C5C9,二、替代途径,三两条激活途径的比较,四、甘露糖结合凝集素（MBL）途径,MBL首先与细菌的甘露糖残基结合，然后与丝氨酸蛋白酶结合，形成MASP, MASP具有与活化的C1q同样的生物学活性，可水解C4和C2分子，并形成C3转化酶，接下来的反应过程与经典途径相同。此种补体激活途径被称为MBL途径(MBLpathway) MASP:MBL相关的丝氨酸蛋白酶 (MBL associated serine protease),MBL（甘露糖结合凝集素）激活途径 1.激活剂 MBL(mannan-binding lectin) MBL 2.MBL复合物 MASP-1（MBL-associated serine protease-1） MASP-2,四、甘露糖结合凝集素途径,MBL与细菌甘露糖残基结合 激活MASP（MBL associated serine protease) 水解C4和C2(类似活化的C1q的功能） 形成C3转化酶。,四、甘露糖结合凝集素途径,补体激活途径,经典（传统） 途径,替代（旁路） 途径,甘露糖凝集素 途径,第三节 补体激活的调节,补体的激活是一种高度有序的级联反应，从而发挥广泛的生物学效应。可是不受控制的补体激活也会对自身组织细胞造成损伤。正常情况下，补体的激活及其相关效应都被严格控制，包括补体的自身调节以及补体调节因子的作用，最终有效地维持机体的自身稳定。,(一) 补体的自身调控 某些补体成分的裂解产物极不稳定，成为补体激活过程中的自限机制。 比如不同激活途径的C3转化酶(C4b2b和C3bBb)均极易衰变，从而限制C3裂解及其后的酶促反应；与细胞膜结合的C4b、C3b及C5b也易衰变，可阻断补体级联反应。此外，只有结合于固相的C4b、C3b及C5b才能诱发经典途径，而旁路途径的C3转化酶只有在特定的细胞或颗粒表面才具有稳定性，所以人体血循环中一般不会发生过强的自发性补体激活反应。,(二) 体液中可溶性调节因子的作用 体内的补体调节因子可与不同的补体成分相互作用，使补体的激活与抑制处于适度平衡状态， 1、经典途径的调节 2、 旁路途径的调节 3 、膜攻击复合物形成的调节,1、经典途径的调节,（1）C1抑制物(C1 inhibitor,C1INH)： （2）抑制经典途径C3转化酶形成： C4结合蛋白 补体受体 I因子 膜辅助蛋白 衰变加速因子,2、 旁路途径的调节,（1）抑制旁路途径C3转化酶的组装 （2） 抑制旁路途径C3转化酶的组装 （3） 促进已形成的C3转化酶解离 （4） 对旁路途径的正调节作用,3 、膜攻击复合物形成的调节,同源限制因子(, HRF)又称为C8结合蛋白(C8bp)，可干扰C9和C8结合； 膜反应性溶解抑制物(MIRL)即CD59，可阻碍C7、C8和C5b6复合物结合，从而抑制MAC形成。 这两种调节蛋白可能是抑制MAC形成并保护正常细胞免遭补体溶细胞作用的最重要因子。,第四节 补体系统的生物学作用,补体的生物学功能,（一）溶菌、杀菌及细胞毒作用 补体激活形成MAC 溶解各种靶细胞抗微生物 溶解自身细胞组织损伤与疾病,（二）调理作用（opsonization） C3b、C4b、iC3b与靶细胞结合，通过与吞噬细胞表面CR1、CR3、 CR4的结合，促进吞噬。,（三）免疫复合物黏附清除作用 结合了抗原抗体复合物的C3b与表达CR1的红细胞、血小板黏附，运送至肝脏、脾脏内被巨噬细