免疫学之补体系统PPT课件.ppt

补体系统 Complementsystem 1 JulesBodet 1870 1961 DiscovererofComplement1894Bordet发现绵羊抗霍乱血清能够溶解霍乱弧菌 加热56 C30min阻止其活性 加入新鲜非免疫血清可恢复其活性 Ehrlich在同时独立发现了类似现象 将其命名为补体 Complement 2 第一节 概述 3 补体 Complement C 是人和脊椎动物体内正常存在的一组具有酶活性的蛋白质 包括30多种成分 故称补体系统 由补体级联反应固有成分 补体调节蛋白 补体受体等组成的 具有精密调控机制和自限性的酶解系统 一 补体系统的概念 4 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段 5 二 组成 固有成分 经典途径 C1 C1q C1r C1s C4 C2 MBL途径 MBL MASP 旁路途径 B因子 D因子 共同末端通路 C3 C5 C6 C7 C8 C9 调节蛋白 P因子 I因子 H因子 C4结合蛋白 C1抑制物 膜辅蛋白 补体受体 CR1 CR5 C2aR C3aR C4aR 6 三 命名 参与经典激活途径的补体固有成分 C 补体系统的其他成分 B D P H 补体活化后的裂解片段 a b 如C3a C3b C5a C5b等 b为大片段 a为小片段 具有酶活性的补体成分 如C4b2b等 灭活的补体片段 i 如iC3b 调节蛋白 以功能命名 7 C3转化酶作用部位I因子作用部位C3aC3dC3cs ss sC3bC3分子及其裂解产物 8 9 10 四 特性 补体蛋白多为糖蛋白 占血清蛋白总量的10 左右 补体含量相对稳定 不因免疫而增加 仅在某些疾病时有所变动 补体一般以无活性形式存在于血清中 在补体系统中 C3含量最高 D因子含量最低 补体主要在血液和肝脏中代谢 半衰期约1天 补体性质不稳定 56 30min即失去活性 11 12 续上表 13 第二节 补体的激活 14 补体激活的三条途径 经典激活途径 MBL激活途径 旁路激活途径 15 一 经典途径 是指免疫复合物经C1q C1r C1s C4 C2 C3成分 形成C3转化酶与C5转化酶的活化过程 16 17 一 激活条件 二 激活顺序 激活物 免疫复合物 immunecomplex IC IgG IgM C1需同时与 个抗体单体分子结合 IgG结合CH2 IgM结合CH3 IC形成之后 才激活 C1 C4 C2 C3 C5 18 识别阶段 活化阶段 攻击阶段 经典途径激活过程 19 1 识别阶段 识别单位 C1qr2s2 1 C1q6个相同的亚基 2 C1r丝氨酸蛋白酶 3 C1s丝氨酸酯酶 20 C1q分子的C端球形结构是与Ig上的补体结合位点相结合的部位 它的启动可使C1r构型改变 成为具有活性的C1r并诱导C1s的活化 成为具有酶活性的C1s 在Mg2 存在下可启动补体活化的经典途径 21 C1q N C 酶活性区 SS C1r C1r N C SS C1s C1r C1s分子结构 22 2 活化阶段 1 C4 由3条链组成 2 C2 单链 3 C3 双链C3既是经典途径中 5转化酶的重要组成部分 又是替代途径中 3转化酶的重要组成部分 23 结构图 chain chain 参与C3和C5转化酶的形成 过敏毒素 24 结构图 参与C3和C5转化酶的形成 过敏毒素 25 26 ICC1qr2s2C4C2C4aC1qr2s2C2aC4bC2bC4b2bC4b2b3bC3C3bC3a 27 28 IgMCH3区 IgGCH2区 29 C1分子的结构与功能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 30 二 MBL途径 细菌和病毒表面的甘露糖蛋白与血清中的 结合 进而激活 4 2 3的活化途径 一 活化物质 甘露糖蛋白 二 活化顺序 mannanbindinglectin MBL MBP associatedserineprotease MASP 31 二 活化顺序 MBL 甘露糖残基丝氨酸蛋白酶C4MASPC2C4aC2aC4bC2bC4b2b 32 补体活化的MBL途径 MBL与C1q同属于结构上相关的胶凝素家族的成员 它有典型的胶原三螺旋结构 MBL是由许多亚基组成的大分子 每个亚基有3条多肽链 大分子结构类似于C1q 但无序列上的同源性 33 34 35 甘露糖苷 MBL 甘露糖苷 MBL MASP C4 C4a C4b C2 C2a C2b C4b2b C3转化酶 MASP 36 37 三 旁路途径 替代途径 不经过C1 C4 C2 而由B因子 Df Pf C3诸成分所参与的活化过程 一 活化物质 内毒素 菌多糖 寄生虫 凝聚的IgA和IgG4 38 三 旁路途径 启动成分 C3 C5 C6 C7 C8 C9 参与成分 B因子 D因子 二 激活过程 39 40 D因子 41 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 42 43 C3bBbP C3bnBb 44 45 依赖于C3b的正反馈环路替代和凝集素途径激活补体的关键步骤是C3b依赖性正反馈环路的形成 C3裂解产物C3b与B因子结合为C3bB复合物 在D因子的作用下成为C3与C5转化酶C3bBb C3bnBb C3bBb作用于C3 产生大量的C3b C3b的生成又导致更多的C3bBb出现 形成迅速放大的正反馈环路 46 C3b C3bB C3 C3与C3b正反馈环路 D因子 C3b Bb B因子 47 四 补体活化的共同末端效应 溶膜复合物 membraneattackcomplex MAC 的形成 溶膜复合物的效应 溶胞机制 一击假说 1 膜通透性增加 2 致死性钙离子内流 48 C5为2肽链结构 分别为 链 SS C5转换酶 C5a C5b 过敏毒素 参与攻膜复合体的形成 49 50 C5b C6 C7 C8 C9 MACs 终末途径 51 补体攻膜单位细胞膜表面的C3b5b与C6 C7 C8依次结合形成C5b678复合物 该复合物诱发C9在细胞膜表面共聚 形成膜表面的通道结构MACs 造成胞膜的穿孔损伤 52 MACs的效应 53 54 补体活化三条途径的比较 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 IgG1 3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 C1 C9 C3 B D P因子和C5 C9 Ca2 Mg2 Mg2 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 凝集素途径 凝集素 MBL 病原微生物 C4 C2 C9 Ca2 C4b2b C4b2b3b 参与非特异性免疫 在感染早期起作用 55 第三节 补体活化的调控 56 补体 补体活化 适度 抗感染作用 过度 炎症反应组织损伤 经典途径 旁路途径 补体系统的激活与调节 补体活化过程的调节 MBL途径 57 1 补体的自身衰变调节 2 补体调节因子的作用 1 体液调节因子 C1INH的调节作用 C4bp的调节作用 C4b C3b C5b等极易衰变 I因子和H因子的调节作用 S蛋白的调节作用 补体系统的激活与调节 58 2 细胞膜上的调节因子 补体活化的调控 膜辅助蛋白 MCP 辅助I因子裂解C3b C4b CR1促进C3转化酶解离 促衰变因子 DAF 可抑制C3转化酶形成 同源限制因子 HRF 可抑制C9与C8结合 阻止攻膜复合体发挥作用 59 C1抑制分子 C1inhibitor C1INH 结合活化的C1rC1s 使其失去正常酶解底物C4和C2的功能 60 C1INH缺陷引起血管神经性水肿 61 C4bp的抑制作用 C4BindingProtein 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 62 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 63 H因子的作用 factorH 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 64 C3b Bb 哺乳动物细胞表面微生物细胞表面 C3b 灭活 H 唾液酸 H 替代途径的调节 H因子与哺乳细胞表面的唾液酸结合之后被活化 抑制替代途径的补体活化 没有丰富的唾液酸的微生物细胞表面不能吸附H因子 容易成为补体系统的攻击对象 65 CD55和CD46CD55 DAF 是经GPI锚固于胞膜表面的75kDa糖蛋白 能够与C3b结合并且降解C3 C5转化酶 CD46是一个分子量为56 66kDa的膜蛋白 与CD55 CR1和CR2等具有同源性 能够与C3b和C4b结合并使之被I因子降解 膜结合性调节分子的作用 66 CD55 DecayAcceleratingFactor DAF 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 67 CD46膜辅因子蛋白 MembraneCofactorProtein MCP 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 但红细胞缺如 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 68 蛋白的作用结合 5b67 阻止膜攻击复合物的形成 69 同源性限制因子 HRF 的作用 C8bp 也称C8结合蛋白 结合C8 阻断 的聚合 70 CD59CD59是近年 1989 才发现的一种分子量只有18 20kDa的膜性调节蛋白 由Sugita等 1988年 首先描述 曾有不同的名称 如同种限制因子20 homologousrestrictionfactor 20 保护素 protectin 及膜反应性溶破抑制物 membraneinhibitorofreactivelysis MIRL 等 CD59分布甚广泛 已证明皮肤 肝 肾 胰 肺 唾腺 神经系统 胎盘以及各种血细胞 红细胞 淋巴细胞 中性粒细胞及血小板 和精子上均有表达 CD59的主要生理功能是 防止MAC对同种或自身细胞的溶解破坏 即同种限制作用 homologousspeciesrestriction HSR 作用机理为 通过其与C7 C8或C9的结合而阻止MAC的组装 从而限制了对同种或自身细胞的溶解 71 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 72 补体调节因子的调节作用 73 第四节 补体的生物学作用 74 一 溶解细胞作用 补体的生物学作用 红细胞 相应抗体C1 C9溶血反应 革兰阴性细菌旁路途径溶菌杀菌 1 抗感染作用 细菌 相应抗体经典途径溶菌杀菌 2 导致组织损伤与疾病 75 二 调理作用 调理吞噬 调理杀伤 细菌 C3b C4b 巨噬细胞 促进吞噬 补体的生物学作用 三 免疫粘附与清除免疫复合物 2 免疫复合物 1 免疫粘附作用C3b C4b Ag Ab复合物 C3b C4b RBC 76 四 参与炎症反应 1 趋化因子的作用C3a C4a C5a C5b67 2 过敏毒素作用C5a C3a C4a 3 激肽样作用C2a 补体的生物学作用 77 五 免疫调节 C3b参与APC对抗原的呈递 B细胞的分化 NK细胞的杀伤作用 补体的生物学作用 78 补体的生物学作用1 CDC2 调理3 引起炎症反应 趋化激肽样作用过敏毒素 79 4 C3b参与免疫复合物的清除 5 参与免疫调节 C3b CR1 C3d CR2 80 第五节补体受体 补体受体 CR 表达于细胞表面能与某些补体成分 补体片段特异性结合的糖蛋白 CR1 CR2 CR3 CR4 CR5 81 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 82 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 83 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 84 图 CR1的清除免疫复合物效应 85 2 CR2 CD21 单链C3d受体 结合C3d C3dg EBVCR2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 86 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 87 3 CR3 CD11b CD18 双链整合素 2亚家族成员 结合iC3b 参与炎症反应 88 第六节补体系统的异常与疾病 1 补体缺陷2 补体与炎症性疾病3 补体与病毒感染4 补体与器官移植的超急性排斥反应5 补体含量的增高和降低 89 1 补体缺陷 在临床上偶尔可以见到一些补体先天性缺陷的病人 除了C2缺陷和C1INH缺陷相对较常见外 其它补体成分的缺陷均非常罕见 补体先天性缺陷患者的两大临床表现是反复感染和自身免疫病 这也从反面证实了补体在抗感染免疫和免疫调节方面的重要意义 下表列举了一些补体缺陷的临床表现 90 补体缺陷的临床表现 91 2 补体与炎症性疾病 补体在活化过程中产生的片段具有一些新的生物学活性 其中C5a C3a C4a具有过敏毒素效应 C5a具有趋化活性 这些片段在促进炎症反应中起重要作用 因而在一些炎症相关的疾病中 补体起重要的病理作用 包括自身免疫病 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 在这些情况下 通过抑制补体有可能受到治疗疾病的效果 92 3 补体与病毒感染 最近 补体受体及补体膜表面调节蛋白与病毒感染的关联受到越来越多的重视 一些病毒可通过补体受体等感染宿主细胞 例如 EB病毒通过CR2感染B细胞 麻疹病毒通过MCP感染机体细胞 柯萨其病毒 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系某些