课件：补体系统 (4).ppt

第四节,补体系统 （Complement, C）,第一节 概 述,19世纪末，在发现体液免疫后不久，Bordet即证明，新鲜血清中存在不耐热的成分，可辅助特异性抗体介导的溶菌作用。 因其是抗体发挥溶细胞作用的必要补充条件，故被称为补体。,SRBC+抗SRBC抗体 不溶血 SRBC+抗SRBC抗体新鲜动物血清 溶血 SRBC+抗SRBC抗体加热处理新鲜动物血清 不溶血,37 30min,37 30min,37 30min,补体及补体系统的概念,补体：是存在于正常人或脊椎动物血清与组织液中的一组被激活后具有酶活性的蛋白质。 补体系统：是由存在于人或脊椎动物血清与组织液中的一组可溶性蛋白及存在于血细胞与其它细胞表面的一组膜结合蛋白和补体受体所组成。,一、补体系统的组成与命名,（一）补体系统的组成 1.补体系统固有成分 2.补体调节蛋白 3.补体受体分子,1. 补体的固有成分成分,是指补体系统的固有成分，包括： 经典途径的C1q、C1r、C1s、C2、C4； 甘露聚糖结合凝集素（MBL）激活途径的MBL和丝氨酸蛋白酶; 旁路激活途径的B因子、D 因子； 参与共同末端通路的C3、C5、C6、C7、C8、C9。,2补体的调节蛋白,主要以可溶性和膜结合两种形式存在： 可溶性：包括C1抑制物、P因子、I因子、H因子、C4结合蛋白、S蛋白等； 膜结合：包括促衰变因子、膜辅助蛋白、同种限制因子和膜反应溶解抑制因子等。,3 补体受体（CR）,补体受体可与相应的补体活性片段或调节蛋白结合，介导补体生物学效应。 包括CR1-CR5、C3aR、C2aR、C4aR、C5aR等,（二）补体系统的命名,1. “C” ：补体的11种蛋白(C1, C2, 等.) 2.英文大写： 一些替代途径的成分(B因子) 3.上划横线：具有酶活性的蛋白复合物（C4b2b） 4.英文小写 ：蛋白酶裂解的片段(C3a or C5a) (a为小片段；b为大片段) 5. “R” ： 补体的受体(CR1 or C5aR) 6.英文字母i：表示灭活的补体片段（iC3b）,二、补体系统的理化性质,1.均为糖蛋白，性质不稳定，对温度、酸、碱、紫外线、震荡、蛋白酶、乙醇等敏感。常用灭活条件为56 30分钟。 2.血清中含量相对稳定不因免疫而增加，仅在某些疾病时有所变动；各组分含量不 一 （C3最高，D因子最低）；分子量大 小不一（C1q最大， D因子最小）。 3.不同种属动物血清补体含量存在差异。 4.由肝细胞、巨噬细胞、脾细胞等合成。,第二节 补体系统的激活,在生理情况下大多数血清补体成分以非活化的形式存在。 在激活物质的作用下或在特定的固相表面上，补体各成分可按一定顺序依次被激活。 活化的补体才能发挥生物学效应。 补体系统的激活主要有三条途径：即经典途径、旁路途径和MBL途径。,补体活化的特点,多条激活途径与共同末端通路 多种物质激活补体 补体必须在特定的固相表面才依次被激活。 补体呈现级联式活化 激活的补体具有多种生物学效应 补体激活的调控,补体激活途径的激活物质,经典途径 抗原抗体复合物 甘露糖结合蛋白途径甘露糖、N乙酰葡萄糖胺 替代途径脂多糖（LPS）,启动,扩增,效应,调控,经典途径,MBL,替代途径,（C3转化酶）,（C3、C5转化酶）,（MACs等）,终末途径,甘露糖结合蛋白途径,级联放大,裂解效应,补体激活的途径,经典途径 MBL途径 替代途径,C3a C3 C3b,C5a C5 C5b + C6-C9,终末途径,C3是血清中含量最高的补体蛋白。 同时因为它本身的活性，具有放大反应的作用。,C3,一.补体活化的经典途径,传统途径/第一途径/C1途径 概念：是指免疫复合物经激活C1q、C1r、C1s、C4、C2、C3成分，形成C3转化酶与C5转化酶的活化过程。 激活顺序:C1,4,2,3,5,6,7,8,9 作用:在感染的中晚期起作用,（一）激活物与激活条件,主要激活物：免疫复合物(immune complex,IC) 激活条件: C1仅与IgM CH3或IgG1-3 CH2结合才能活化。 一个C1分子必须同时与Ig两个或两个以上补体结合位点结合才能被激活。IgG 需个分子，IgM需1个分子。,（二）激活过程,参与成分：包括C1-C9，按其在激活过程中的作用，可分为三组： 1.识别单位(C1q、C1r、C1s) 2.活化单位(C4、C2、C3) 3.膜攻击单位(C5-C9)。,经典途径的激活过程,可分为三个阶段 1.识别阶段-C1活化 2.活化阶段-C3 、C5转化酶的形成 3.膜攻击阶段-共同末端通路,1、识别阶段,识别单位：C1qr2s2,（1）C1q 6个相同的亚基,（2）C1r 丝氨酸酯酶,（3）C1s 丝氨酸蛋白酶,C1进一步活化C4、C2,C3转化酶的形成：,C3转化酶,a,C4b2a,C4b2a,C5转化酶的形成：,C3 - C4b2a C3a + C3b C3b + C4b2a C4b2a3b C4b2a3b = C5转化酶,2.活化阶段,攻膜复合体（MAC）的形成：,12-15个C9插入靶细胞膜，溶解靶细胞 激活位置不同，形成产物不同,3.膜攻击阶段-MAC,3.膜攻击阶段,MAC的电镜结果,补体诱导的RBC膜的破裂,二、补体活化的旁路途径,概念：是由病原微生物等提供接触表面，不经过C1、C4、C2，从C3 活化开始，有B因子 D因子参与的激活过程，又称第二途径或替代途径。 作用：在感染早期即发挥作用,（一）激活物与激活条件,主要激活物：是某些细菌、革兰阴性菌的LPS、酵母多糖、葡聚糖、寄生虫、聚合IgA和IgG4。 激活条件: 启动成分：C3、C5、C6、C7、C8、C9 参与成分：B、D、P、H、I等因子、Mg2+。 激活物为旁路途径的激活提供了保护性微环境和接触表面。,（二）激活过程,1.生理情况下的准备阶段 2.激活阶段 3.旁路途径是补体系统重要的放大机制,1.生理情况下的准备阶段,在生理条件下，血清中C3可受蛋白酶等作用，缓慢而持久的自发降解，产生低水平的C3b。 在Mg2+ 离子存在下，C3b可与B因子结合形成C3bB复合体，血清中活化的D 因子可将结合状态的B因子裂解为Ba和Bb。Ba释放入液相；Bb仍粘附于C3b，形成C3bBb，即旁路途径C3转化酶，可裂解C3。C3bBb极不稳定，可被迅速降解。 C3的低速裂解和低浓度C3转化酶（C3bBb）的形成，对补体的激活具有重要意义。,2.激活阶段,激活物质的存在可为C3b或C3bBb提供不易被I因子、H因子灭活的保护性微环境，使旁路途径从缓慢进行的准备阶段过渡至激活阶段。 C3b与C3bBb 结合为C3bBb3b（或C3bnBb）即旁路途径C5转化酶。 C5转化酶一旦形成即进入末端效应阶段，其后续激活过程及效应与经典途径完全相同，最终形成MAC，导致靶细胞溶解。,3.旁路途径是补体系统重要的放大机制,结合于激活物表面的C3bBb或C3bBbP，即固相C3转化酶，可使C3大量裂解，产生更多C3b。 大量C3b还可再与B因子结合，形成更多C3转化酶，从而构成旁路途径的反馈性放大机制。,三、补体活化的MBL 途径,概念： MBL（甘露糖结合凝集素）与细菌和病毒等微生物表面的糖蛋白的甘露糖残基或糖结合，进而激活4、2、3的活化途径。 MBL：即甘露糖聚合凝集素，感染最早期肝细胞合成的急性反应蛋白。是一种钙依赖结合蛋白，在结构上与C1q相似，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） MASP：即 MBL结合的丝氨酸蛋白酶，具有与活化的C1相似的生物学活性，之后的反应过程与经典途径相似。,三、 补体活化的MBL 途径,活化顺序及主要参与成分: 甘露糖结合凝集素(MBL)、 丝氨酸蛋白酶 (SP)、 C4、C2、C3、C5-9、 Ca2+、Mg2,MBL 途径,MASP：MBL-相关的丝氨酸蛋白酶,补体激活的途径,经典途径 MBP途径 替代途径,C3a C3 C3b,C5a C5 C5b + C6-C9,终末途径,C5b+C6+C7+C8+C9 =攻膜复合体（MAC）,攻膜复合体的结构,C7,C6,C8,12-15,攻膜复合体 在细胞膜上打孔,补体杀死病原体,MACs 效应,启动,扩增,效应,调控,经典途径,MBP,替代途径,（C3转化酶）,（C3、C5转化酶）,（MACs等）,终末途径,甘露糖结合蛋白途径,级联放大,裂解效应,四、三条激活途径的比较,补体的三条激活途径既有共同之处，又有各自特点。 旁路途径和MBL途径在初次感染或感染早期发挥作用，对机体自身稳定和防御原发性感染有着重要意义。 经典途径则通常在疾病恢复或持续过程中发挥作用 。,补体三条激活途径的比较,第三节 补体系统的调节,补体系统的激活在体内受一系列调节机制的严格控制，使之反应适度，以防止补体成份过度消耗和对自身组织产生损伤。 补体系统激活的调控乃通过补体自身衰变以及体液中和细胞膜上存在的各种调节因子而实现。,一、补体的自身调控,补体激活过程中产生的大量生物活性物质极不稳定，易发生自行衰变，成为补体激活过程中的自控机制。 如C3转化酶和C5转化酶以及游离的C4b、C3b、C5b不稳定等。,二、补体调节因子的调控,血清中含有多种补体成分的抑制物或灭活因子，分别灭活特定的补体成分。 补体调节因子 C1抑制分子（C1 INH）、 C4结合蛋白（C4bp）、 I因子 H因子 P因子 膜攻复合物形成的调节,补体调节因子的调控,按其作用特点可分为三类： 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 三个环节：C1活化、C3转化酶形成、MAC组装 (C1INH、H、I、DAF、C4bp、HRF、CD59等）,补体系统的功能可分为两大方面： 补体在细胞表面激活并形成MAC，介导溶细胞效应； 补体激活过程中产生不同的蛋白水解片段，从而介导各种生物学效应。,第四节 补体的生物学功能,（一）溶细胞、细菌和病毒 （二）调理作用 （三）维持机体内环境稳定 （四）引起炎症反应 （五）参与适应性免疫 （六）参与免疫调节及与其他系统的相互作用,（一）溶细胞、细菌和病毒,抗微生物感染：补体系统被激活后形成膜攻击单位，插于靶细胞膜上，使细胞膜表面形成许多小孔，最终导致靶细胞溶解。 溶解多种靶细胞：如红细胞、粒细胞、血小板、病毒感染的靶细胞和肿瘤细胞等。 中和及溶解病毒：在补体参与下可显著增强抗体对病毒的中和作用。可直接溶解有包膜的病毒，阻止病毒对易感细胞的吸附和传入或干扰病毒在细胞中增殖。,（二）调理作用,补体裂解产物（C3b、C4b）与细胞或其他颗粒性物质结合，在靶细胞（或免疫复合物）与吞噬细胞间作为桥梁使两者连接起来，从而促进吞噬细胞的吞噬作用，称为补体的调理作用。,（三）维持机体内环境稳定,1.清除免疫复合物：是指结合在细菌或其他颗粒及IC上的C3b或 C4b可与表达CR的红细胞、血小板或某些淋巴细胞结合，形成较大的聚合物，易被吞噬清除的现象。 2.清除凋亡细胞,（四）引起炎症反应,1.激肽样作用：C2a具有激肽样作用，能增强血管通透性，引起炎症性充血，故称其为补体激肽。 2.过敏毒素样作用：C3a、C4a、C5a均具有过敏毒素作用，可使肥大细胞和嗜碱性粒细胞脱颗粒，释放组胺等生物活性介质，引起毛细血管扩张、血管通透性增加、平滑肌痉挛等。 3.趋化作用：C3a、C5a和C567有趋化作用，能吸引中性粒细胞和单核/巨噬细胞等向炎症部位聚集，发挥吞噬作用，增强炎症反应。,（五）参与适应性免疫,参与适应性免疫应答的启动 促进B细胞、T细胞的活化、增殖与分化 参与记忆细胞的形成和