免疫学-补体

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。第三章补体以1895年Bordet的霍乱弧菌溶菌实验为例抗原抗菌血清正常人(豚鼠)试验结果(细菌)新鲜56℃30min新鲜血清凝集溶解霍乱弧菌+++霍乱弧菌++-霍乱弧菌+--霍乱弧菌++++推测结论：1.新鲜血清中存在一种帮助抗体溶解细菌的成分2.这种成份化学性质不稳定3.这种成份无抗原特异性细菌的裂解需要两种血清成分参与，一种是存在于免疫血清中经56℃30min处理仍保持活性的特异免疫球蛋白分子，另一种是血清中对热不稳定的非特异性成分。Ehrlich在同时独立发现了类似现象，认为这种因子是抗体发挥溶细胞作用的必要补充条件，故将其命名为补体（complement，C）一、补体系统概述二、补体的生物学特点三、补体系统的组成与命名四、补体系统的激活途径与过程五、补体系统的生物学活性本章内容重点：补体系统经典激活途径的激活过程。难点：补体系统经典激活途径的激活过程。目的要求：掌握补体的概念、补体系统的组成成分、激活途径及经典激活途径的激活过程、补体的作用。一、补体系统概述(一)概念1.补体（complement）：存在于人和动物正常新鲜血清中具有酶样活性的一组不耐热的球蛋白，是重要的非特异性免疫分子。2.补体系统：参与补体激活的各种成分以及调控补体成分的各种灭活或抑制因子及补体受体，称为补体系统（complementsystem）(二)补体的由来及研究概况19世纪末防御素Ehrlich首先提出补体Bordet建立了体外补体结合试验20世纪60年代发现补体的各种成分补体的纯化阐明了补体激活途径的机制20世纪80年代补体学（complementology）二、补体系统的组成与命名1、命名1970年WHO命名委员会规定补体的缩写为“C”，其组分分别以C1、C2、C3…C9表示，有的组分用字母表示，如：B因子、D因子、P因子。在数字后加英文字母表示补体反应过程中的衍生物，如C3a、C3b等，通常a为小片段，b为大片段。（C2例外）活化后，在其数字或字母上加一横线表示，如：C1s、C4b2a…经灭活的补体分子则在分子前或后加“i”表示，如iC3b或C3bi。补体的存在形式及其命名方法存在形式表示方法酶原形式C3、C4、C2活化形式C4b2a、C4b2a3b片段形式C3a、C5a、C4b、C5b灭活形式iC3b、iC2a补体系统的固有成分：参与经典激活途径：C1、C4、C2、C3、C5－C9参与MBL途径：MBL、MASP、C4、C2、C3、C5－C9参与旁路途径：B、D因子、C3、C5－C9共同：C3、C5－C9。参与调节的成分：C1抑制物、C4结合蛋白、I因子、H因子等补体受体：CR1-5、C3aR、C2aR、C4aR2.组成三、补体的理化性质及生物学特点1.补体蛋白多为糖蛋白2.肝细胞和单核巨噬细胞是补体合成和分泌的主要细胞3.含量相对稳定，不受免疫的影响；占血浆总球蛋白含量的10%-15%；不同种动物血清中补体含量不一致；补体以豚鼠血清中的含量最为丰富，实验中常以豚鼠血清作为补体应用3.连锁反应性:4.不稳定性，对理化因素的作用敏感61℃，2分钟或56℃，30分钟可灭活补体；0-10℃3-4d；-20℃可保存较长时间5.代谢率高，血清中补体蛋白每天约更新一半。6.与Ag-Ab复合物结合并被激活，其作用没有特异性7.作用的双重性：生理、病理激活补体的途径：经典途径（classicalpathway）替代途径(alternativepathway)MBL途径(mannose-bindinglectinpathway)四、补体系统的激活途径与激活过程补体的激活是指补体各成分在受到激活物质的作用后，在转化酶的作用下从无活性酶原转化为具有酶活性状态的过程。1、补体经典激活途径定义：由抗原抗体复合物作为激活物的激活过程阶段：识别阶段活化阶段攻膜阶段激活因子：抗原抗体复合物Ig分子结合抗原前后的构象变化(丝氨酸蛋白酶)（丝氨酸酯酶）活化的C1即为识别单位C1rC1sC1sC1r（1）识别阶段C1与Ag-Ab的补体结合部位结合后，随即被激活，这一过程称为补体激活的启动或识别。只有Ab与Ag结合暴露Fc补体结合位点后才可活化C1必须与IgMCH3或IgG1-3CH2结合才可活化C1必须与两个以上的IgFc结合才可活化C1激活满足的条件：（2）活化阶段C1s→C4、C2→C3、C5C3转化酶(C4b2a)的形成C5转化酶(C4b2a3b)的形成C1s激活C4C4aC4b,结合于抗原表面C4b与C2接触C1s激活C2C2bC2a,与C4b结合形成复合物C4b2a(C3转化酶)C4b2a激活C3C3aC3b,与C4b2b结合形成复合物C4b2a3b(C5转化酶)(三)攻膜阶段（终末补体途径）C5的活化攻膜复合体的形成ComponentsofmembraneattackpathwayC6C9C7bC5-activationassemblyandinsertionofMACintocellmembranebC6C7C9C9C9C9C9C9C9C9C9C4b2b3b裂解C5C5aC5b,与C6、C7结合形成复合物C5b67C5b67结合于抗原表面，并自动吸附C8，形成C5b678C5b678吸附C9，形成C5b6789，形成跨膜通道assemblyof效应：胞内渗透压降低，细胞溶解致死量钙离子被动向胞内弥散，细胞死亡膜攻击复合物membraneattackcomplex,MAC补体的经典激活途径小结：1、补体经典激活途径涉及3个功能单位：识别单位：C1q、C1r、C1s(活化的C1)激活单位：C4、C2、C3（C4b2a是C3转化酶，C4b2a3b是C5转化酶）攻膜单位：由C5-C9组成。2、C1的激活需要满足的条件：（1）必须是抗原-抗体复合物才能激活补体；（2）单个的C1分子必须同时与两个以上的IgG的Fc段结合才能激活，而IgM只须一个分子即可启动经典途径（为什么）。2、补体替代激活途径替代途径激活因子为脂多糖等激活顺序为：C3→C5→C6→C7→C8→C9参与成分：B、D、P因子、C3、C5－C9旁路途径的优势：在机体内产生抗体之前即可发挥作用，在感染早期的抗菌意义重大。ComponentsofthealternativepathwayC3DPC3bC3bC3convertaseThisC3bmoleculehasaveryshorthalflifePC5convertaseC3C3bC3bBC3bBbP.C3bBbC3b+P.BbiC3bC3bBbC3bB因子D因子PH因子I因子①H因子抑制剂②C3攻膜阶段细菌、真菌的细胞壁肿瘤细胞膜C5转化酶C3转化酶补体活化的旁路途径C3bBbC3b裂解C5C5aC5b,与C6、C7结合形成复合物C5b67C5b67结合于抗原表面，并自动吸附C8，形成C5b678C5b678吸附C9，形成C5b6789，形成跨膜通道与传统途径比较有2点不同：不需求C1、C4和C2的参与，激活过程由另一组血清因子所实现。诱因不尽相同。如：聚合IgG4、IgA2、IgD、IgE、LPS、眼镜蛇毒、某些肿瘤细胞膜等因子均能直接活化C3；相同点：C5以后的活化过程。因此，外来物质（如细菌、真菌或蠕虫）侵入时，机体可在没有抗体存在的情况下，通过补体替代途径激活补体，发挥生物学效应。3、补体MBL激活途径Mannan-bindinglectinpathway甘露聚糖结合凝集素途径补体活化的MBL途径定义：由急性期蛋白引起的补体系统激活过程阶段：识别阶段：MASP形成，裂解C4,C2分子活化阶段：C3→C5攻膜阶段：C5b→C5678(9)n(MAC)急性期蛋白——病原体感染早期，肝脏在某些细胞因子刺激下产生的蛋白质1、C反应蛋白2、甘露糖结合凝集素（MBL）C反应蛋白和MBL在结构上与C1q相似Componentsofmannose-bindinglectinpathwayMBLMASP细菌的甘露糖残基Mannose-bindinglectinpathwayMBLC4b2aisC3convertase;itwillleadtothegenerationofC5convertaseSPMASP病原体甘露糖残基MBLSPMASPC4C2C2b+C2aC4b2aC3C4a+C4bC3b+C3aC4b2a3bC4a+C4bC2b+C2aC3b+C3aC4b2aC4b2b3b裂解C5C5aC5b,与C6、C7结合形成复合物C5b67C5b67结合于抗原表面，并自动吸附C8，形成C5b678C5b678吸附C9，形成C5b6789，形成跨膜通道assemblyof补体三种激活途径全过程示意图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IC病原体甘露糖细菌脂多糖等参与成分C1-9MBLSPC3,C5-9C2-9B、D、P因子C3转化酶C4b2bC4b2bC3bBbC5转化酶C4b2b3bC4b2b3bC3bnBb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。五、补体系统的生物学活性（一）溶菌和细胞溶解效应导致靶细胞的溶解，可以抵抗病原微生物的感染起免疫防御作用某些病理情况下，补体系统可导致宿主细胞溶解，引发组织损伤与疾病。例如，针对细胞表面自身抗原的抗体可固定补体，形成膜攻击复合物，导致正常细胞溶解。当某些病人出现先天性或后天性的补体缺陷时，出现的最重要表现是容易遭受病原微生物的侵袭而出现反复性感染。（二）调理作用补体和抗体均具有调理作用存在于血清中的促吞噬作用物质称为调理素（opsonin）。调理素与细菌及其它颗粒物质结合，可促进吞噬细胞对颗粒物质的吞噬作用。在吞噬细胞表面有多种补体受体，如CR1，CR3，CR4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。C3b/CR1促进吞噬细胞的吞噬（调理）作用（三）细胞粘附作用嗜中性粒细胞、巨噬细胞、血小板、红细胞及B细胞都有CR1受体，结合C3b，覆盖有C3b的颗粒结合到上述细胞的过程称为细胞粘附。细胞粘附在抗感染免疫和免疫病理过程中具有重要作用，如调理吞噬、趋化作用、清除免疫复合物等。（四）促进中和及溶解病毒作用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。阻断病毒与细胞的吸附过程调理吞噬C3a和C5a对中性粒细胞具有趋化作用，吸引具有相应受体的中性粒细胞和单核吞噬细胞向补体激活的炎症区域游走和聚集，增强炎症反应。C3a，C4a，C5a，具有过敏毒素作用，可使肥大细胞和嗜碱性粒细胞等脱颗粒，释放组胺等血管活性物质，引起血管扩张、通透性增强。（四）炎症反应（inflammatoryresponse）（五）免疫复合物的溶解循环IC可激活补体，所产生的C3b与抗体共价结合（Ag-Ab-C3b）,C3b与红细胞、表面CRl的相互作用(免疫粘附)，通过血流被转运至肝脏、脾脏，被局部的吞噬细胞所清除。由于红细胞血小板数量巨大，故成为清除1C的主要参与者。此外，中性粒细胞、单核细胞、血小板也具有此功能。C4b2a3bC1qC3b补体结合试验（ComplementfixationTest,CFT）补体结合试验原理：CFT是根据任何抗原抗体复合物可激活、固定补体的特性，以绵羊红细胞（SRBC）和溶血素（抗SRBC的抗体）作为指示系统的检测抗原抗体间有无特异性结合的一类实验。图1抗原（antigenAg）与抗体（antibodyAb）结合形成