第四章 补体系统.ppt

第四章补体系统 2011级生物技术第三组 主要内容 第一节补体概述第二节补体活化1 补体活化的经典途径2 补体活化的凝集素途径3 补体活化的替换途径4 补体活化的后期阶段溶膜复合物的形成5 补体活化3条途径的比较第三节补体反应的调控及补体的生物学效应第四节补体的生物合成与补体缺陷 第一节 补体概述 一 补体的发现 Bordet于1894年发现新鲜血液中存在一种不耐热的成分 可辅助特异性抗体介导的溶菌作用 由于这种成分是抗体发挥溶细胞作用的必要补充条件 故称为补体 补体 是存在于正常人和动物血清中的一组与免疫相关并具有酶活性的蛋白质 包括30多种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 二 补体的概念 三 补体的命名 经典途径成分替代途径成分调节蛋白成分裂解片断成分活化补体成分灭活补体成分 C1 q r s C9B因子 D因子C1抑制物 C4结合蛋白C3a C3bC4b2aiC3b 四 补体的组成 补体的固有成分 参与经典激活途径的成分 C1 C4 参与旁路激活途径的成分 D B因子 参与MBL途径的成分 MBL 丝氨酸蛋白酶 末端通路成分 C5 C9 参与调节的成分 C1抑制物 I因子 P因子 H因子 C4结合蛋白 膜辅助蛋白因子MCP 促衰变因子 DAF 等 补体受体 CR1 CR2 CR3等 五 补体的理化性质 1 合成部位 肝细胞 巨噬细胞等 2 分子质量 大约在2 5 104 5 6 105 3 血清含量 补体蛋白多为糖蛋白 占血清蛋白总量的10 4 补体一般以无活性形式存在血清中 5 在补体系统中 C3含量最高 D因子含量最低 6 补体主要在血液和肝脏中代谢 半衰期约为1d 7 极不稳定 尤其对温度敏感 56 30min灭活 室温下很快失活 第二节 补体的活化 生理情况下 大多数血清补体成分以酶原体的形式存在 活化物的作用下 各成分依次被激活 形成一系列放大的级联反应 最终导致溶细胞效应 在补体活化过程中产生的多种水解片段 它们具有不同的生物学效应 广泛参与机体的免疫调节与炎症反应 补体的激活过程是一系列扩大的连锁反应 经典途径 由抗原抗体复合物结合C1q启动 旁路途径 由病原微生物等提供接触表面 而从C3开始激活 MBL途径 由MBL结合至细菌启动 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 识别阶段 C1活化活化阶段 C3 C5转化酶的形成效应阶段 共同末端通路 经典途径的激活过程 1 启动阶段 C1活化 C1s 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 成为具有酯酶活性的C1s C1激活条件 C1仅与lgM CH3或lgG1 3 CH2结合才能活化 每个C1须同时与两个以上lg的Fc段结合 游离或可溶性Ab不能激活补体 仅当Ab与Ag或细胞表面结合后 Fc段构象改变 C1q才可与Fc段的补体结合点接近 识别阶段 抗原与抗体结合后 抗体发生构象改变 使Fc段的补体结合位点暴露 补体C1与之结合并被激活 这一过程被称为补体激活的启动或识别C1激活的顺序为C1q C1r C1sC1活化后 继续裂解C4与C2 识别阶段 活化阶段 活化的C1s依次酶解C4 C2 形成具有酶活性的C3转化酶 后者进一步酶解C3并形成C5转化酶 此即经典途径的活化阶段C1s分别裂解C4 C2 形成C4b2b复合物 即C3转化酶C4b2b进一步裂解C3 形成C4b2b3b复合物 即C5转化酶 c2b c2a c2a c2a C4 C2 C3 C1complex 经典激活途径的成分 C4 经典途径C3转化酶的产生 C4b Mg C4a C2 C4b2aisC3convertase 经典途径C3转化酶的产生 C4b Mg C4a C2b C3 C4b2a3bisC5convertase itleadsintotheMembraneAttackPathway 经典途径C5转化酶的产生 溶膜复合物 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 效应阶段 MAC C6 C9 C5 溶膜途径的成分 C5 溶膜途径的C5 激活 C6 溶膜复合物的装配 C9 C9 C9 C9 C9 C9 C9 C9 C9 溶膜途径 溶膜复合物嵌入细胞膜 二 旁路途径 启动阶段 C3转化酶激活阶段 C5转化酶效应阶段 共同末端通路 旁路途径处于准激活状态旁路途径可以识别自己与非己旁路途径是补体系统重要的放大机制 旁路途径 旁路途径 第二途径 C3途径C3 B因子 D因子参与 不依赖于抗体的存在作用 在感染早期即发挥作用激活顺序 C3 C5 C6 C7 C8 C9激活物质 LPS 酵母多糖 葡聚糖 聚合IgA和IgG4提供补体级联反应进行的稳定物C3转化酶 激活过程 1 MASP激活2 C3转化酶 C4b2b 形成3 C5转化酶 C4b2b3b 形成 甘露糖结合蛋白 MBP 途径从MBP激活丝氨酸蛋白酶原 MASP 开始 经C4 C2 C3依次激活过程 最终形成C5转化酶 激活物质 病原生物 三 补体活化的凝集素途径 MBP的立体结构 类似C1q MBP 是脊椎动物血清中一种能与甘露糖苷特异结合的钙离子依赖性凝集素分子 与C1q分子结构相似 甘露糖苷主要存在于病原生物的表面 C4 C2 C4b2a是C3转化 这将导致C5转化的产生 MASP MASP2 补体激活的MBL途径 第三节补体反应的调控及补体的生物学效应 补体反应的调控及补体的生物学效应正常机体中 补体的活化过程是通过体内一些调节蛋白成分的调节而达到活化与抑制的平衡 补体过度活化会使补体大量消耗 则机体抗感染能力下降 同时也会使机体发生炎症反应对机体造成伤害 一 血清中的补体活化调节蛋白 1C1INH 是丝蛋白抑制剂家族的成员 成分是血清糖蛋白 功能 抑制液相中C1的活化 且能与C1r C1s结合 是C1抑制因子 2 S蛋白 又称溶膜复合物抑制因子 是单链的糖蛋白 功能 结合C5b6 7复合物以阻止与细胞表面结合 阻止C9多聚体在细胞膜上形成 3 I因子 即C3bINH是一种酯酶 为C3b抑制因子 能裂解和钝化C3b C4b 其a链裂解 变为无效的iC3b 从而不能再与C4b2 C3bBb结合成转化酶 使其失去效应 4 H因子 是C3b抑制因子的加速因子功能 作用于活化途径中C3b的转化酶 阻断旁路途径的扩增 作为l因子的辅助因子 使转化酶失活5 过敏毒素钝化因子 是血清羧基肽酶N 主要功能使过敏毒素失活 6 C4bp 是C4b的结合蛋白 能抑制C4b2a的形成 二 细胞膜上的调节蛋白1促衰变因子 是C端伸入细胞膜内的单链糖蛋白分子功能 阻断C3转化酶的装配 在细胞膜上起调节作用 2膜辅助蛋白 是C3b和C4b的蛋白水解酶钝化作用的辅助因子 且在细胞膜上起调节作用 3同源抑制因子 分布于外周血细胞 功能 干扰溶胞作用 4溶膜抑制剂 是补体活化时保护病原菌附近正常细胞的最重要的因子 三 补体的受体1 补体受体I型至少有4种多态型变化 且有多个有序排列的重复结构 功能 抑制C3转化酶活性来调控补体活化 是调理素 扩大吞噬性白细胞的胞饮作用 是免疫系统中免疫复合物的清除剂 2 补体受体2型是单链膜整合蛋白 主要结合C3d 可以结合病毒EBV 功能 对树突细胞在生发中心捕获抗原抗体复合物及导致记忆B细胞活化有一定作用 3 补体受体3型是异源二聚体 且是IC3b的受体 主要分布在巨噬细胞 单核细胞 中性粒细胞 肥大细胞等 功能 促进吞噬细胞发挥其功能 结合糖类 类似于凝集素 使带有CR3的吞噬细胞吞噬某些不依赖于补体的微生物 4 补体受体4型是异源二聚体 它的分布与CR3类似 因此功能也与CR3类似 四 补体蛋白的生物学功能1 补体的溶胞功能补体介导的对抗外来微生物细胞的溶胞作用是重要的防御机制 功能 产生抗体作用于微生物感染而发生体液应答 在没有抗体情况下可以直接通过旁路途径和凝集素途径而激活补体发生溶胞 2 补体活化和炎症反应1 过敏毒素与炎症反应无特异性的 补体活化产生的水解片段都可以引起免疫应答 主要效应表现在致痉挛性 功能 促使平滑肌收缩 增加毛细血管通透性 引起支气管痉挛 这是由于过敏素结合到肥大细胞及嗜碱性粒细胞的补体受体上 促使这些细胞释放组胺 2 趋化性吞噬细胞上的补体受体能识别趋化因子 C5a C3a C5b等能把吞噬细胞吸引到炎症或组织损伤部位 这些趋化作用的分子可以在炎症部位附近形成浓度梯度 越近炎症部位 趋化因子浓度越高 3 免疫黏附与调理 C3b与B细胞上的C3b受体结合会引起B细胞活化 起到B细胞活化的第二刺激信号的作用 C3与Ab Ag复合物能形成大的复合物 这种大复合物能与有C3b受体的吞噬细胞结合 从而增强这些细胞对免疫复合物的吞噬作用 同时具有免疫调理作用 清除免疫复合物 C3b IC3b的受体除分布在吞噬细胞上外还分布在非吞噬细胞上 红细胞通过CR1受体与C3b Ab Ag复合物结合 随血液循环到肝和脾中 接受巨噬细胞的处理 C3b分解产物C3d也能与抗原结合 增加抗原与树突细胞及B细胞的结合 促进抗体的形成 4 其他炎症作用 补体的溶菌作用主要是对革兰氏阴性菌起作用 而对革兰氏阳性菌几乎无效 补体与自身抗体的作用会引起炎症应答而导致组织损伤 补体在杀伤和清除感染的细菌 真菌 病毒等方面起着重要作用 这种免疫反应是非特异性的 是自然免疫的重要机制之一 第四节 补体系统异常和疾病 一 补体含量增高 多见于组织损伤和感染性疾病的早期和恢复期 某些肿瘤患者可表现为高补体血症 但其生物学意义不明 二 补体含量降低 1 补体成分消耗过多 血清病 自身免疫性疾病2 补体大量丢失 大面积烧伤 手术 大失血3 补体合成不足 肝病患者 三 补体的遗传缺陷1 补体固有成分的遗传缺陷 如C3缺陷 可使患者反复发生严重的甚至是致死性的细菌感染 也可导致循环免疫复合物的清除障碍 2 补体调节分子的遗传缺陷 1 C1缺陷 是遗传性血管神经性水肿症的原因 本病85 患者缺乏C1INH 由于C1INH缺陷 致使C4和C2消耗增多 C2的裂解产物C2b具有激肽样活性 能使血管扩张 毛细血管通透性增高 从而引起皮肤和粘膜水肿 严重的喉头水肿可导致窒息死亡 2 I因子缺乏