免疫学第六章补体系统.ppt

第六章 补体系统,教学目的和要求： 掌握;补体的概念、组成和命名；补体的生物学作用；补体三条激活途径的比较 熟悉：补体系统的激活过程 了解：补体活化的调节；补体与疾病的关系,补体的发现,第一节 补体系统的组成和性质,一、补体的概念 补体（Complemnt;C）是存在于人或脊椎动物血清、组织液及细胞膜表面的，经活化后具有酶活性的一组蛋。 其含量约占血清总蛋白质的10%，且相对稳定，不受免疫剌激的影响。 因由30余种可溶性蛋白质与膜结合蛋白组成，故称为补体系统。,二、补体系统的组成,1固有成分： 经典激活途径：C1q、C1r、C1s、C4、C2； MBL 激活途径：MBL、丝氨酸蛋白酶； 旁路激活途径：B因子、D因子； 共同末端通路：C3、C5、C6、C7、C8和C9 2. 调节蛋白：C1抑制物、I因子、H因子、C4结合蛋白、S蛋白、 促衰变因子、膜辅助蛋白、同种限制因子、膜反应溶解抑制因子等 3. 补体受体（CR）：CR1-CR5、C3aR、C2aR、C4aR等,三、补体系统的命名,1.参与补体经典激活途径的固有成分，按其被发现的先后分别命名为 C1、C2C9； 2.旁路途径的成分以大写英文字母表示，如B因子、D因子、P因子； 3.补体调节蛋白根据其功能命名，如C1抑制物、C4结合蛋白、促衰变因子等； 4.补体受体多以其结合对象命名，如C3aR、C3bR； 5.补体活化后的裂解片段，以该成分后附加小写英文字母表示，如C3a、C3b、C5a； 6.具有酶活性的成分或复合物在其符号上加一横线表示，如C1、 C4b2b ； 7. 灭活的补体片段则在其符号前加英文字母i表示，如iC3b。,1.补体固有成份是由肝细胞、巨噬细胞、 肠粘膜上皮细胞和脾细胞等合成的糖蛋白，含量约占血清球蛋白总量的10%，其中C3含量最高、D因子含量最低。 2.固有成份间的分子量差异较大，其中C1q最大、D因子最小。 3.对热不稳定，56 、30min即被灭活，0-10条件下活性只能保持3-4d。 4.均为糖蛋白，对酸、碱、紫外线、 震荡、蛋白酶、乙醇等敏感。 5 .血清中补体含量相对稳定；不同种属动物血清的补体含量及活性存在差异,四、补体组分的生成和理化性质,五、补体的结构和功能,1、C1分子的结构和功能,C1q为18条肽链组成的胶原蛋白样分子，3条肽链一组形成6个亚单位。C1r，C1s均为单链血清蛋白酶。在钙镁离子参与下，一分子C1q与2分子C1r和2分子C1s形成复合物。C1是经典途径活化的始动分子。,C1是一个大的多聚分子复合物，由 一个C1q分子两个C1r分子，两个C1s分子以Ca2+相连的五分子复合物 C1q由六个相同的亚单位组成的六聚体，每个亚单位的氨基端集结成束状，共同构成C1q分子的中心部分。亚单位的羧基端为球形，呈放射状排列，构成C1q的头部，是C1q与抗体补体结合位点结合的部位。,C1r和C1s均为单链蛋白质，在Ca2+存在下以C1s-C1r-C1r-C1s的顺序连接成四聚体，缠绕在C1q分子的头部。,C1活化的条件： C1只与IgM的CH3区域某些IgG亚类（IgG1，IgG2、 IgG3）的CH2区结合才能活化； 每个C1分子必须同时与两个以上的Ig单体的Fc段结合才能活化，因此IgG需要两个分子凝集后才能与C1q结合，而IgM（五聚体）一个分子即可与C1q结合启动经典途径； 游离或可溶性抗体不能结合补体，只有抗体与细胞膜上的抗原结合后，重链构象改变，补体结合点暴露后才触发补体激活过程。,2、 C4的分子结构、裂解片段和功能, C4为3肽链结构，分别为、链。 C4是C1（C1S)的作用底物之一 C4,C4a,C4b,结构图,chain,chain,参与C3和C5 转化酶的形成,过敏毒素,3、C3 C3为2肽链结构，分别为、链。 三条激活途径的汇合点，起枢纽作用 C3为血清中含量最高的补体成分 C3,C3a,C3b,C3是由一条120 kDa的 a 链和一条70 kDa的 b 链共价组成的异二聚体型 b 球蛋白。深黑线段代表C3b与CR1，CR2和CR3等补体受体的结合位点。,CR2,结构图,参与C3和C5转化酶的形成,过敏毒素,4、B因子及其功能,B因子为存在于血清的单链糖蛋白。,D因子,Ba（234aa）,Bb（505aa）,N,C,蛋白酶活性区,C3b,C3bBb,（C3转化酶）,5、 C5 C5为2肽链结构，分别为、链。,S S,C5转换酶,C5a,C5b,过敏毒素,参与攻膜复合体的形成,6、C9, 穿孔素(Perforin) C9和穿孔素结构类似，均为单链结构, N端以亲水性氨基酸为主，C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10个以上的单体分子组成，可通过其疏水性的C末端插入细胞膜，导致细胞溶解。,N,C,凝血酶,亲水区,疏水区,第二节 补 体 的 激 活 生理情况下血清中的补体成分大部分以无活性的前体形式存在，在某些活化物作用下，或在特定的颗粒表面，补体各成分依次被激活，最终导致溶细胞效应；同时，产生多种水解片段，参与免疫调节及炎症反应等多种活动。 激活途径分三条： 一、补体激活的经典途径 二、补体激活的MBL途径 三、补体激活的旁路途径,一、补体系统的激活经典途径,（一）、特点： 1 抗原抗体特异结合活化 2 反应顺序为C1qrs-C4-C2-C3-C5-C6-C7-C8-C9 3 产生3个转化酶：C1酶, C3转化酶，C5转化酶 4 产生3个过敏毒素（Anaphylatoxin），C3a,C4a,C5a,（二）、激活物与激活条件： 主要激活物质：特异性抗体(IgM或IgG3、IgG1、 IgG2)与相应抗原结合所形成的免疫复合物(IC) 激活条件： 1.C1q分子同时与两个或两个以上补体结合位点结合。 2.Ca2+、Mg2+等,（三）补 体 活 化 的 经 典 途 径,IgM/IgG -Ag复合物,1、识别阶段,由C1识别抗原抗体免疫复合物而活化形成C1酯酶的阶段。,IgG分子结合抗原前后构象的变化,Fc段,Fab段,结合抗原之前,CH1,CH2,2、活化阶段,即C3转化酶和C5转化酶形成阶段。,3、膜攻击阶段,形成膜攻击复合体（MAC），导致靶细胞溶解。,二、旁路途径的激活 （一）特点： 1、 天然活化，LPS等多糖类物质可促进其活化。 2、 含有一个C3活化的正反馈调节环路。 3 、产生C3转化酶和C5转化酶 4、机体早期抗感染免疫中起作用 5、不经过C1、C4、C2活化，直接激活C3，再顺序完成C5C9激活的过程。 6、主要参与成分：C3、C5-C9,B、D、P、H、I因子、Mg2+等。 7、主要激活物质：细菌的细胞壁成分、凝聚的IgA及IgG4、眼镜蛇毒等。,C3C3b+B因子C3bBb(P) C3bnBb(P),D,C3a,Ba,C5b-C6,7,8,9 C5,C5a,正反馈调节环路,LPS，多糖，凝聚Ig等,活化,(二)、旁路活化途径,P因子,细胞溶解,（C3转化酶）,（C5转化酶）,C5b+C6+C7+C8+C9 = MACs,终末途径,经典和旁路途径的主要区别,比较项目,经典途径,旁路途径,激活物,补体固有成份,所需离子,C3转化酶,C5转化酶,生物学作用,IgM/IgG13与抗原形成的免疫复合物,细菌脂多糖、肽聚糖、酵母多糖和凝聚的IgG4/IgA等,C1C9,C3、B、D、P因子和C5C9,Ca+、Mg+,Mg+,C4b2b,C3bBb(P),C4b2b3b,C3bnBb(P),在特异性体液免疫的效应阶段起作用,参与非特异性免疫，在感染早期起作用,三、补体活化的 MBL途径,1、主要激活物：病原体甘露糖残基 2、主要参与成分: 甘露糖结合凝集素(MBL)、丝氨酸蛋白酶 (SP)、C2-9、Ca2+、Mg2 等,3、MBL是一种钙依赖结合蛋白，在结构上与C1q相似。 4、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MBL相关丝氨酸蛋白酶（MASP）。 MASP1：可直接裂解C3生成C3b MASP MASP2：具有与活化的C1s相似的生物学活性,比较项目 经典途径 MBL途径 旁路途径 主要激活物 IC 病原体甘露糖 细菌脂多糖等 参与成分 C1-9 MBL、SP、C4、 C3、C5-9、Mg2+ Ca2+ 、Mg2+ C2-9 Ca2+、Mg2+ B、D、P因子 C3转化酶 C4b2b C4b2b /C3bBb C3bBb C5转化酶 C4b2b3b C4b2b3b/C3bnBb C3bnBb 作 用 在抗体形成后 在感染早期即 在感染早期即 发挥作用，参 发挥作用，参 发挥作用，参 与特异性免疫 与非特异性免 与非特异性免 应答。 疫应答。 疫应答。,补体三条激活途径的比较, C3：可自然裂解为C3a和C3b，但含量非常低； B因子：C3激活剂前体； D因子：C3激活剂前体转化酶； P因子：备解素，血清中的糖蛋白； C3bBb：旁路途径的C3转化酶，但极不稳定，可被迅速降解； PC3bBb（C3bBbP）：稳定的C3转化酶； C3bBb3b（C3bnBb）：C5转化酶； H因子：可将PC3bBb分解； I因子：可将C3b水解为无活性的iC3b。,第三节 补体激活过程的调节,补体系统的激活必需在适度调节的情况下进行，才能发挥正常的生理学作用。补体激活失控，则大量补体无益消耗，导致机体感染能力下降，而且会使机体发生剧烈炎症反应或造成自身组织细胞的损伤。 补体活化途径的调节主要包括 （一） 补体自身衰变的调节 （二） 可溶性补体调节因子的作用 （三）膜补体调节蛋白和补体受体的作用,（一） 补体自身衰变的调节 C4、C3及C5活化片段C4b、C3b、C5b等，不与细胞膜结合，在短时间内失去活性 C2a和Bb极易自C4b2a和C3bBb两种转化酶中解离下来，从而失去活性。,1 C1 抑制分子（C1 inhibitor, C1INH),结合活化的C1rC1s，使其失去正常酶解底物C4 和 C2的功能,（二）可溶性调节分子的作用,2 C4bp的抑制作用（C4 Binding Protein) 结合C4b，抑制C4b与C2的结合，防止C3转化酶的组装。 促进I因子对C4b的蛋白水解,3 H因子的作用 （factor H) 能与C3b结合，抑制旁路途径C3转化酶（C3bBb） 作为I因子的辅助因子（Cofactor）水解C3b为iC3b和C3f,4 I因子的抑制作用（FactorI） 裂解C3b为iC3b和C3f, 继而裂解iC3b为C3c和C3dg 裂解C4b为C4c和C4d,C3d,C3g,proteases,5 蛋白的作用 结合5b67, 阻止膜攻击复合物的形成,6 过敏毒素灭活剂,血清羧肽酶N 灭活C4a、C3a、C5a，丧失过敏毒素活性 7、备解素（P因子） 与C3转化酶结合，加固C3转化酶，延长半衰期10天，加强旁路途径C3转化酶裂解C3的作用,（三）膜结合性调节分子的作用,1 膜辅因子蛋白 (Membrane Cofactor Protein, MCP, CD46) 单链膜蛋白结构，与C3b,C4b结合，抑制补体的活化。 分布于大部分细胞，但红细胞缺。 I因子的辅助因子，促进C3b,C4b灭活，抑制补体活化，比H因子强50倍,（二）DAF (Decay Accelerating Factor, CD55) 促衰变因子 单链膜蛋白 结合C3b,C4b，促进C3和C5转化酶衰变。 抑制补体的活化 分布于机体大部分细胞，DAF缺陷导致阵发性血红蛋白尿,DAF作用机理,（三） 同源性限制因子(HRF)的作用,有称C8结合蛋白，结合C8, 阻断的聚合,第四节 补体受体,1、CR1 (CD35) 单链 C3b受体，结合C3b，C4b 主要存在于红细胞、中性粒细胞、单核巨噬细胞、B细胞、部分T细胞、K细胞、肾小球囊细胞等，,CR1的功能,（1）抑制补体活化 CR1与C3b或C4b结合后，可促使C3转化酶（C3bBb或C4b2a）降解，还可促进I因子对C3b和C4b的裂解作用，起到类似于H因子的作用。 （2）清除循环免疫复合物 带有C3b的免疫复合物与红细胞的CR1结合后，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。在系统性红斑狼疮病人，可出现红细胞表面先天性和后天性的CR1数量减少，与其发病有密切关系。,（3）促进吞噬细胞的吞噬 （4）免疫调节 CR1在B细胞发育的早期阶段即出现，大约15-50%前B细胞，64-80%的未成熟B细胞和几乎所有成熟B细胞都有CR1，浆细胞无CR1。CR1对B细胞的分化可能有促进作用。基因敲除实验证明，CR1基因缺陷小鼠表现为B细胞对TD抗原反应低下，证明CR1对于B细胞功能具有重要作用,图。CR1的清除免疫复合物效应,2、CR2 (CD21) 单链 C3d受体，结合C3d，C3dg，EBV CR2主要存在于成熟B细胞和树突状细胞，某些单核细胞、K细胞、胸腺细胞也表达少量CR2。,CR2的功能,调节B细胞活化 介导EBV感染 结合免疫复合物，促进吞噬作用 CR2缺陷小鼠B细胞数量减少,3、CR3 (CD11b/CD18) 双链 整合素2亚家族成员，结合iC3b，参与炎症反应,第三节 补体系统的生物学作用,一、溶解靶细胞：C1C9、B因子、D因子、P因