课件：补体 (4).ppt

第三讲 补体系统,内容提要,补体系统概述 补体系统的激活 补体系统的调节 补体的生物学意义 补体与疾病的关系,第一节 补体概述,History,Jules Bodet (1870-1961), Discoverer of Complement 1894 Bordet 发现绵羊抗霍乱血清能够溶解霍乱弧菌，加热56C 30 min 阻止其活性；加入新鲜非免疫血清可恢复其活性。,Paul Ehrlich Complement the activity of blood serum that completes the action of antibody.,Ehrlich 在同时独立发现了类似现象， 将其命名为补体（Complement）。,补体（complement，C）：由30余种广泛存在于血清、组织液和细胞膜表面蛋白质组成的、具有精密调控机制的蛋白质反应系统，其活化过程表现为一系列丝氨酸蛋白酶的级联酶解反应。 在机体的免疫系统中担负抗感染和免疫调节作用, 并参与免疫病理反应。补体是天然免疫（innate immunity）的重要组成部分。,补体系统的组成,补体的固有成分 经典途径: C1q、C1r、C1s、C4、C2； MBL途径： MBL 、MASP; 旁路途径: B因子、D因子、P因子； 三条途径的共同末端通路: C3、C5-C9。,调节蛋白：调节关键酶 备解素（P因子）、C1抑制物、I因子、 H因子、C4结合蛋白等；促衰变因子（DAF）、膜辅助蛋白（MCP）、同种限制因子（HRF）。 补体受体： CR1-CR5、C3aR、C5aR、C4aR等。,补体的命名,C1C9 B、D、P、H因子 C1抑制因子 C3a、C3b、 C4b、C2a C1 、 C3bBb（酶活性）iC3b （灭活） 。,补体的生物合成及理化性质,主要由肝细胞、巨噬细胞等产生 血清中含量相对稳定，C3最高，D因子最低，感染时大量升高 均对热敏感，56 30分钟可灭活 多种理化因素如射线、机械振荡、酒精、胆汁和某些添加剂等均可破坏补体,第二节 补体的激活,补体系统各成分通常以非活性状态存在于血浆中，在活化物作用下，补体发生复杂的级联反应，表现出生物学活性，此为补体激活。,激活途径,经典激活途径（classical pathway） MBL（mannan-binding lectin）途径 旁路途径（alternative pathway） 补体活化的共同末端效应（膜攻击阶段）,补体反应实际上是一系列酶促反应，其最终结果是在靶细胞膜表面形成MACs，同时产生具有生物学活性的补体小分子片段。,一、补体激活的经典途径,激活物及激活条件 免疫复合物（IC）是经典激活途径的主要激活物质。 C1仅与IgM的CH3区或IgG1-3的CH2区结合才能活化； 每一个C1分子必须同时与两个以上Ig的Fc段结合才能被激活；IgG需2个以上的分子，IgM只需1个。 游离或可溶性抗体不能活化经典途径激活补体,C1由一个C1q、两个C1r 和两个C1s分子的共同组成。一个C1q分子如果同时与两个以上的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。,IgM CH3区/IgG CH2区,Ag-Ab,C1,C1,C1识别抗原抗体复合物,C4,Classical Pathway Generation of C3-convertase,Classical Pathway Generation of C3-convertase,C4b,Mg+,C4a,C2,C4b2a is C3 convertase,C2与C4b形成复合物，再被C1s裂解生成C2a和C2b。,Classical Pathway Generation of C5-convertase,C4b,Mg+,C4a,C2b,C3,C4b2a3b is C5 convertase; it leads into the Membrane Attack Pathway,MBL(mannan-binding lectin)途径,参与的成分 MBL, MASP-1, MASP-2 (MBL-associated serine protease-1,2), C2-C9 感染的急性期肝细胞合成分泌急性期蛋白MBL，属血凝集素家族，结构与C1q类似，可结合甘露糖残基。,C1,MBL, MASP1,2,C4,C2,C4b2a is C3 convertase; it will lead to the generation of C5 convertase,MASP1,MASP2,Generation of C3-convertase-1,Generation of C5-convertase,C4b,Mg+,C4a,C2b,C3,C4b2a3b is C5 convertase; it leads into the Membrane Attack Pathway,MASP2:类似C1s,裂解C4和C2 MASP1:直接裂解C3形成旁路途径C3转化酶,参与并加强旁路途径正反馈环路,替代途径（alternative pathway）,不经C1、C4、C2，由C3、C5-9、B因子、D因子、P因子参与的补体激活过程。,C3，C5-C9,B,P,D,激活物质 为补体激活提供保护性环境和接触面的成分，如细菌内毒素、酵母多糖、葡聚糖、凝集的IgA和IgG4等。 旁路途径是补体系统重要的放大机制，可以直接识别异物，作为非特异性免疫发挥效应。 不依赖于抗体的形成，在早期抗感染免疫中具有重要意义。,Spontaneous C3 activation,C3,H2O,B,D,C3,This C3b molecule has a very short half life,自发产生的 C3b 很快被降解,B,D,C3-activation,C3,C3a,B,D,C3,C3-activation the amplification loop,Generation of C3 convertase,C3a,C3a,C3,B,D,C3-activation the amplification loop,C3bnBb,C3 convertase,C3b stabilization and C5 activation,C3,C5,B,D,P,This leads to membrane attack pathway,补体活化的共同末端效应,膜攻击阶段：C5转化酶裂解C5形成C5a和C5b， C5a是重要的炎症介质， C5b可与C6稳定结合为C5b6，自发与C7结合，暴露膜结合位点，与附近的细胞膜非特异性结合，结合C8，促进C9聚合，形成C5b6789复合物，插入细胞膜，形成渗漏斑或形成穿膜的亲水性孔道，最终导致细胞崩解。,Lytic pathway C5-activation,C5,Lytic pathway assembly of the lytic complex,C6,Lytic pathway: insertion of lytic complex into cell membrane,C 9,C 9,C 9,C 9,C 9,C 9,C 9,C 9,C 9,MAC:membrane attack complex,三条途径的区别 比较项目 经典途径 替代途径 MBL途径 激活原 IgM.IgG1,2,3- 聚合Ig， MBL、病原体 抗原复合物 脂多糖等 甘露糖残基 参与成分 C1C9 C3，C5C9， C2C9 BF，PF，DF等 参与离子 Ca2+,Mg2+ Mg2+ C3转化酶 C4b2a C3bBb C4b2a C5转化酶 C4b2a3b C3bnBb C4b2a3b 作用 参与特异性 参与非特 参与非 免疫的效应 异免疫 特异性免疫,第三节 补体系统的调节,补体系统有很强的破坏和引起炎症反应的能力，补体系统的活性必须进行精确的调节，以限制它的活性和定位于微生物的表面和外源性抗原从而保护宿主免遭它的损害。这些调节成分一些是可溶性蛋白，循环在血液中，另一些是膜蛋白。,阻断转化酶形成或使已形成的转化酶灭活,（一）调控经典途径C3、C5转化酶,1.C1抑制物(C1 inhibitor,C1INH) 抑制C1r/C1s和MASP活性，使之不能裂解C4和C2 ，从而阻断C3转化酶形成,2. CR1：可识别C3b、C4b。结合C4b可阻断C4与C2结合，抑制C3转化酶形成。也能促进I因子对C4b的灭活作用。 3.C4bp：与C4结合，辅助I因子裂解C4b，从而竞争性抑制C2b与C4b的结合，阻止经典途径中C3转化酶的形成。还可从C3转化酶中解离并置换C2b，加速经典途径C3转化酶的衰变。,4.衰变加速因子(decay-accelerating factor,DAF) CD55,表达于所有外周血细胞、内皮细胞和各种粘膜上皮细胞表面，能与C2竞争C4，或者结合于C3转化酶(经典/替代途径)，加速它们的分离。 5.膜辅助蛋白(membrane cofactor protein,MCP) CD46,作为 I因子剪切复合物中C3b、C4b的辅助因子。表达于上皮 细胞和成纤维细胞表面。,6. I因子： 具有丝氨酸蛋白酶的活性，与H因子 一起可以剪切复合物上的C3b成iC3b(保留在复合物上)和C3f(扩散)。 I因子进一步剪切iC3b成C3dg(保留在复合物上)和C3c(扩散) 。,Bound C3b,Bound iC3b,C3dg,C3f,C3c,Factor I,Factor I,Factor H,与C4bp一起可以剪切复合物上的C4b成C4c和C4d，C4c马上扩散， C4d仍结合在抗原或抗原-抗体复合物上。,（二）调控旁路途径C3和C5转化酶,调控转化酶形成或抑制已形成的转化酶的活性。 P因子促进C3转化酶的稳定。,1.CD59：阻止MAC组装，限制MAC对自身 或同种细胞的溶破作用,2. C8结合蛋白(C8bp，CD59) 能抑制MAC的形成及其对靶细胞的溶破作用。,（三）针对攻膜复合物的调节作用,3. S蛋白：阻止末端补体成分插入细胞脂质双层膜，与攻膜单位形成SC5b7,SC5b 8,SC5b 9,这些复合物是亲水的，但没有溶解细胞活性。 4.群集素：抑制MAC组装，促进MAC从细胞膜解离为可溶性MAC，丧失溶细胞作用。,HRF（同源限制因子）：MCP，CR1，DAF，CD59,第四节 补体的生物学功能,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。,补体的功能,C5678(9)n 细胞毒作用，溶菌、杀菌 C3b,C4b 调理吞噬作用 免疫黏附 炎症介质作用,细胞溶解效应 补体系统通过经典途径、旁路途径或MBL途径被活化后，可在靶细胞上形成膜攻击复合物，导致靶细胞的溶解，补体的这一功能在机体的免疫系统中起重要的防御和免疫监视作用，可以抵抗病原微生物的感染，消灭病变衰老的细胞。,在病毒与相应抗体形成的复合物中加入补体，可明显增强抗体对病毒的中和作用；在没有抗体存在时，补体也可对病毒产生溶解灭活作用。,细胞毒及溶菌、杀菌作用,2.调理作用又称促吞噬作用，补体和抗体均具有调理作用。在吞噬细胞表面有多种补体受体，如CR1，CR2，CR3等，结合了靶细胞或抗原的补体片段（C3b/C4b)可与吞噬细胞表面的补体受体特异结合，促进两者的接触，增强吞噬作用和胞内氧化作用，最终使机体的抗感染能力增强。,调理作用（ opsonization）,3.免疫黏附作用 细菌或免疫复合物激活补体、结合C3b/C4b后，若与表面具有相应补体受体（CR1）的RBC和血小板结合，则可形成较大的聚合物，通过血液循环到达肝脏和脾脏，被巨噬细胞吞噬。是机体清除循环免疫复合物的重要机制。,免疫黏附,4.炎症介质作用 C3a，C5a，具有过敏毒素作用，可使表面具有相应受体的肥大细胞和嗜碱性粒细胞等脱颗粒，释放