课件：补体系统 (6).ppt

1,第五章 补 体 系 统,2,主要内容,补体概述 补体激活途径 补体激活的调节 补体的生物学意义 补体与疾病的关系,3,羊抗血清 + 霍乱弧菌,细菌裂解,加热的羊抗血清+霍乱弧菌,细菌裂解,destroyed,无抗体的新鲜血清,+,restored,细菌裂解,unable,Jules Bordet (1870-1961),1894年Bordet首次报道补体的溶菌效应,补体的发现,4,补体的发现,新鲜血清中存在的不耐热成分可辅助特异性抗体介导的溶菌作用，称为补体(complement，C),Paul Ehrlich (1854-1915),5,补体系统(complement system)： 包括30余种组分，广泛存在于血清、组织液和细胞膜表面，是一组具有精密调控机制的蛋白质反应系统。一般仅在被激活后才具有生物学功能。 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。,6,第一节 补体概述 （一） 补体系统的组成 1、固有成分: (1) 经典途径：C1(C1q,1r,1s),C2,C4 (2) 旁路途径：B、D、P因子 (3) 凝集素途径：MBL、MASP (4) 共同组分：C3,C5,C6,C7,C8,C9 2、调节蛋白: (1)可溶性调节因子； (2) 膜结合性调节分子。 3、受体：CR1- CR5, C3aR, C4aR, C5aR, C1qR等。,7,补体成分命名： 固有成分：用C后加阿拉伯数字表示， 如：C1(q,r,s), C2-C9等； 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； 调节蛋白：按功能，如C1抑制物, C4结合蛋白等 裂解片段：小片段用a表示 - 如：C3a； 大片段用b表示 - 如：C3b。 酶活性成分：符号上划一横线，如： C3bBb。 灭活补体片段：符号前加 i 表示，如：iC3b。,8,（二） 理化性质 1. 糖蛋白； 2. 血清中各成分含量不等，C3含量最多， D因子最少； 3. 正常生理情况下，以非活化形式存在； 4. 性质不稳定，加热56 C，30 min 失活; 紫外线、机械振荡或某些添加剂可使其破坏。,9,（三） 补体的代谢 1. 主要产生细胞为肝细胞和巨噬细胞； 2. 补体的基因表达有组织特异性。 3. 补体生物合成受多种因素调节。 4. 补体代谢极快。,10,第二节 补体激活途径,11,(一) 经典途径(classical pathway)：,12,1. 激活剂：Ag-Ab复合物(IgG、IgM) 2. 参与成分：C1 C9 3. 激活过程(三个阶段)： 识别阶段 活化阶段 膜攻击阶段,13,A. 识别阶段,抗原-抗体复合物形成后，导致抗体分子的构型改变，使Fc段上的补体结合部位(IgG的CH2区或IgM的CH3区)暴露出来，便结合C1中的C1q，进而激活C1r和C1s，使C1变成有酶活性的C1 。,14,Ag-Ab复合物 C1q C1r活化 C1s 活化,15,IgG分子结合抗原前后的构象变化,16,17,每一个C1q分子必须同时与两个或两个以上Ab的Fc段结合，才能启动补体系统的活化。一个五聚体的IgM分子与抗原结合即可有效地启动经典途径。需两个相邻IgG分子与C1q桥联，才使C1活化。,18,B. 活化阶段 C4b2a和C4b2a3b的形成,活化的C1s依次酶解C4和C2，产生的C4b和C2a结合为C4b2a，具有酶活性，称为C3转化酶。它可以裂解C3，并与裂解片段C3b结合形成C4b2a3b，它可以裂解C5，至此，完成了经典激活途径的激活阶段。,19,20,C. 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)细胞裂解,21,22,补 体 活 化 的 经 典 途 径,IgM/IgG -Ag复合物,C1q : r : s,C4,C4b + C2,C4a,C2a,C4b2a,C3,C3b,C3a,Ca+,Mg+,Ca+,（C3转化酶）,C4b2a3b,（C5转化酶）,识别,活化,C5,C5b-C6,7,8,9n,C5a,细胞溶解,攻击,23,经典途径的特点： 1、激活物为抗原-抗体复合物 2、反应顺序为C1qrs-C4-C2-C3-C5-C6-C7-C8-C9 3、C3转化酶和C5转化酶为C4b2a和C4b2a3b 4、在感染后期（或恢复期）起作用,24,(二) 旁路途径(alternative pathway) 不经对C1、C4、C2的激活而由微生物或外源异物直接激活C3的过程 激活剂：细菌、内毒素、酵母多糖、葡聚糖、凝聚的IgA、IgE等。 参与成分：B、 D、 P因子、C3、C5 C9,25,26,旁路途径的特点：,1、激活物是细菌、真菌或病毒感染细胞，为自发产生的C3b提供反应表面。 2、C3转化酶和C5转化酶为C3bBb和C3bBb3b。 3、存在正反馈放大调节环路。 4、在机体感染早期或初次感染中起作用。,27,（三） 凝集素途径 激活物：病原体表面的糖结构 MBL复合物： MBL (mannose-binding lectin) MASP-1 (MBL-associated serine protease-1) MASP-2 细菌多糖经MBL和MASP 活化C4和C2 无C1的参与,28,1. MBL（甘露糖结合凝集素），结构与C1q 相似，在病原微生物感染早期，由肝细胞合成和分泌，是急性期蛋白的一种。 MBL可与细菌等微生物表面的甘露糖残基结合，但不与哺乳动物细胞结合。,29,2. MBL与细菌的甘露糖残基结合后发生构型改变，然后与丝氨酸蛋白酶（SP）结合，形成MBL相关丝氨酸蛋白酶（MASP-1、MASP-2）。 MASP具有与活化的C1s相似的生物学活性。,30,3. MASP具有与活化的C1s相似的生物学活性水解C4和C2，继而形成C3转化酶（C4b2b），其后续反应过程与经典途径相同。,31,凝集素途径的特点：,1、激活物是病原体表面的半乳糖或甘露糖。 2、除识别机制外，后续过程与经典途径基本相同。 3、对经典途径和旁路途径交叉促进。 4、在机体感染早期或初次感染中起作用。,32,33,补体三条激活途径的比较 比较项目 经典途径 MBL途径 旁路途径 主要激活物 Ag-Ab 病原体甘露糖 细菌脂多糖等 参与成分 C1-9 MBL、SP、C4、 C3、C5-9、 C2-9 B、D、P因子 C3转化酶 C4b2b C4b2b C3bBb C5转化酶 C4b2b3b C4b2b3b C3bnBb 作 用 在抗体形成后发 在感染早期即 在感染早期即 挥作用,参与特异 发挥作用，参 发挥作用，参 性免疫应答。 与非特异性免 与非特异性免 疫应答。 疫应答。,34,第三节 补体激活的调节,补体系统的激活是有序而严密的。,（1）补体系统不会被轻易的激活。 （2）激活是以级联反应方式进行的。 （3）补体系统激活过程中生成的产物极不稳定、极易衰变。 （4）体内还存在多种可溶性的和膜结合的补体调节因子。,35,（一）补体的自身调节 1. 未结合的C4b、C3b易被水解失活。 2. 与细胞膜结合的C4b、C3b易衰变。 3. 与病原体结合的C4b、C3b稳定。,36,1、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,37,2、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,38,3、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,39,4、I因子的抑制作用（Factor I） 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,40,5、S蛋白的作用 结合C5b67，阻止膜攻击复合物的形成,41,6、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,42,（三）膜结合性调节分子的作用,1、膜辅因子蛋白 (Membrane Cofactor Protein, MCP, CD46) 与C3b, C4b结合，抑制补体的活化。 分布于大部分细胞，但红细胞缺少。 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。,43,2、DAF (Decay Accelerating Factor, CD55) 促衰变因子 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缺陷导致阵发性夜间血红蛋白尿。,44,DAF作用机理,45,3、同源性限制因子(HRF)的作用,又称C8结合蛋白，结合C8, 阻断C9的聚合,46,47,第四节 补体的生物学意义 （一）补体的生物学功能 MAC的生物效应； 活化补体片段的生物效应。 1. 细胞毒作用 补体系统活化 MAC 溶解靶细胞。 意义：A. 抗感染、抗肿瘤； B. 自身免疫病。,48,2. 调理作用 Ag (颗粒性)-Ab C3b、C4b、iC3b 吞噬细胞CR 吞噬免疫复合物。 意义：机体抵抗全身性细菌或真菌感染的主要防御机制。,49,3. 炎症介质作用,A. 过敏毒素作用：过敏毒素C3a、C5a 肥大细胞和嗜碱性粒细胞（C3aR 、C5aR)释放活性介质( 如组胺、白三烯及前列腺素等)过敏反应性病理变化。,50,B. 趋化作用： 趋化因子(chemotaxin)：C5a、C3a、 C4a 和 C5b67 C5a、C3a 吞噬细胞向感染部位聚集 炎症反应。,C567,C5a,C3a,中性粒细胞,单核-巨噬细胞,血管,组织,51,C. 激肽样作用： C2a、C4a 能增强血管的通透性 炎性渗出、水肿。,血管神经性水肿,52,53,4. 清除免疫复合物 Ag-Ab复合物(可溶性) C3b或C4b 与血细胞(如红细胞、血小板)CR结合 吞噬清除 意义： a. 清除免疫复合物，如抗病毒感染； b. 引起免疫性疾病，如免疫复合物沉积，引起肾小球肾炎。,54,补体的生物学功能,55,（二）补体的病理生理学意义,机体抗感染防御的主要机制 参与适应性免疫应答 与其他级联反应系统的相互作用,56,1. 机体抗感染防御的主要机制,补体是固有免疫和适应性免疫间的桥梁 （1）旁路途径是最早出现的C3活化途径 （2）MBL途径显示补体作为固有免疫防御机制的重要性 （3）经典途径出现最晚，将非特异性和特异性免疫相联系 病原体旁路途径或MBL途径（固有免疫）经典途径（旁路途径）,57,2. 参与适应性免疫应答,补体活化产物、补体受体、补体调节蛋白 （1）补体介导的调理作用 （2）补体促进T、B细胞活化 （3）补体促进免疫复合物清除,58,3. 与其他级联反应系统的相互作用,与凝血系统、纤溶系统、激肽系统密切相关 （1）均借助蛋白酶：丝氨酸蛋白酶裂解 （2）一个系统的活化成分可对另一个系统发挥作用 补体系统既是固有免疫防御的一部分，又是特异性体液免疫应答的重要效应机制,59,第五节 补体与疾病的关系,1. 补体缺陷 2. 补体与感染性疾病 3. 补体与炎症性疾病 4. 补体与器官移植 5. 补体临床应用,60,1、补体缺陷,C2缺陷和C1INH缺陷较常见。 临床表现是反复感染和自身免疫病。,61,补体缺陷的临床表现,C1IHN缺陷引起血管神经性水肿,62,2、补体与感染性疾病,一些病原微生物可通过补体受体等感染宿主细胞。 EB病毒通过CR2感染B细胞 麻疹病毒通过MCP感染机体细胞 柯萨奇病毒、埃可病毒和肠道病毒可通过DAF感染细胞等。 在临床上，可考虑应用补体受体的阻断剂治疗某些病毒感染。,63,3、补体与炎症性疾病,C5a，C3a，C4a具有过敏毒素效应 C5a具有趋化活性 自身免疫病、心血管疾病、感染过程中的炎症性组织损伤、超急性移植排斥等。 通过抑制补体有可能受到治疗疾病的效果。,64,4、补体与器官移植,超急性移植排斥的主要原因是补体系统的全身性激活，导致对机体自身的广泛性组织损伤。 目前在临床前研究的解决方案是： （1）利用补体抑制剂，如可溶性CR1进行药物治疗； （2）应用转基因技术。 目前已开展了CR1、DAF、CD59、MCP等膜表面补体调节蛋白转基因猪的实验研究。,65,5、补体临床应用,C1INH治疗 遗传性血管神经性水肿 内毒素休克 C5抑制剂(5G1.1-SC)治疗 心脏再灌注损伤(Phase IIa)