补体系统和细胞因子

补体系统和细胞因子第四章补体系统补体系统是由存在于人或脊椎动物血清与组织液中的一组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和补体受体所组成。补体的分类：补体固有成份补体调节蛋白补体受体C1~C9,B、D、P因子C1INH、C4BP、H、I、S蛋白和血清羧肽酶等C1qR、C3b/C4bR(CRI)、3dR(CRII)、H因子受体、C3a和C5a受体等第一节补体固有成份一、补体固有成份的组成、命名、生成部位和理化特征补体（complement）常用C表示，参与经典途径活化的补体固有成份按其发现的先后分别命名为C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8和C9，其中C1由C1q、C1r和C1s三个亚基组成。参与旁路途径活化的补体固有成份由B、D、P因子和C3、C5~C9组成。补体固有成份是由肝细胞、巨噬细胞、肠粘膜上皮细胞和脾细胞等合成的糖蛋白，含量约占血清球蛋白总量的10%，其中C3含量最高、D因子含量最低。固有成份间的分子量差异较大，其中C1q最大、D因子最小。对热不稳定，56°C、30min即被灭活，0~10°C条件下活性只能保持3~4d。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。补体活化的经典和旁路途径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,在Mg++存在下可启动补体活化的经典途径。二、几种重要的补体固有成份的结构和功能1、C1分子的结构和功能电镜观察活化C1的电镜图2、C4分子的结构、裂解片段及其功能是C1作用的底物之一，裂解形成的小片段C4a有较弱的过敏毒素样作用，大片段C4b可迅速于周围临近的细胞或抗原－抗体复合物非特异性结合而获得相应的稳定性，未被结合的C4b被C4bp\I因子迅速灭活。3、C3分子的结构、裂解片段及其功能为双链分子，在C3转化酶作用下裂解出的小片段C3a释放至液相成为过敏毒素，大片段C3b与细胞膜表面的C3转化酶稳定结合成C5转化酶，C3b也可以N端直接结合免疫复合物，C端同CRI结合，介导调理和免疫黏附作用。4、B因子及其功能参与旁路途径中的重要分子，对激活物表面的C3b有较高的亲和力，在Mg++存在下可形成C3bB复合物，可被活化D因子酶解成另一种C3转化酶。第二节补体系统的经典激活途径定义：以抗原－抗体复合物为主要刺激物，使补体固有成份C1~C9发生酶促级联反应，产生一系列生物学效应和最终发生细胞溶解作用的补体活化途径，称为～。整个过程人为分为以下三个阶段：1、识别、启动阶段：2、活化阶段：3、膜攻击阶段：未与抗原结合的IgM示意图与抗原结合后的IgM示意图未与抗原结合的IgM电镜结果与抗原结合的IgM电镜结果MAC的电镜结果补体诱导的RBC膜的破裂第三节补体活化的旁路激活途径定义：不经C1、C4、C2活化，而是在B、D、P因子参与下，直接由C3b与激活物结合启动补体酶促级联反应，产生一系列生物学效应和最终产生细胞溶解作用的补体活化途径，称为～。旁路激活途径同经典途径活化的差异主要在起始阶段和C3、C5转化酶形成的不同，一旦C5转化酶形成以后，其后继结果则完全相同。主要过程如左图：经典和旁路途径的主要区别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~C9C3、B、D、P因子和C5~C9Ca++、Mg++Mg++C4b2bC3bBb(P)C4b2b3bC3bnBb(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，在感染早期起作用第四节补体活化途径的调节补体系统的激活必需在适度调节的情况下进行，才能发挥正常的生理学作用。补体激活失控，则大量补体无益消耗，导致机体感染能力下降，而且会使机体发生剧烈炎症反应或造成自身组织细胞的损伤。其调节主要包括补体自身衰变的调节、体液中可溶性调节分子的作用、末结合性调节分子的作用等C1INH的作用C4BP的作用H因子的作用DAF因子的作用S蛋白的作用同源限制因子的作用第五节补体的生物学功能1、溶菌和细胞溶解作用细菌与相应抗体（IgG1~3或IgM）结合后，经经典途径活化形成的MAC可产生溶细菌作用；虽然没有抗体存在，但通过和G-细菌的LPS直接相互作用可激活补体的旁路途径，最终形成MAC而溶解细菌；针对自身抗原抗体，同相应细胞结合后也能产生溶细胞作用。2、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火作用。正常EB病毒的电镜图抗体包被的EB病毒的电镜图抗体和补体包被的EB病毒的电镜图3、调理和免疫黏附作用以补体裂解产物C3B/C4b为中间桥梁，通过其N端非稳定结合部位与细菌及其它颗粒性抗原或免疫复合物结合后，再通过其C端稳定结合部位与表面具有相应补体受体（CRI）的吞噬细胞结合，由此而产生的促进吞噬细胞吞噬的作用称为补体的调理作用；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（CRI）的RBC和血小板结合，则可形成较大的聚合物，这种效应称为免疫黏附作用。4、炎症介质作用1)激肽样作用：使小血管扩张、通透性增强、引起炎症性充血和水肿作用，叫～。补体C2裂解形成的小片段C2a有此作用。2)过敏毒素样作用：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，释放组胺等血管活性物质，引起血管扩张、通透性增强、平滑肌收缩和支器官痉挛等的作用，称～。补体裂解片段C3a、C4a、C5a有此作用。3)趋化作用：C3a和C5a等能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。补体受体细菌对抗补体杀伤作用的机制第五章细胞因子（Cytokine,CK）定义：是指由活化的免疫细胞或非免疫细胞（如骨髓或胸腺中的基质细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞等）合成分泌的、能调节细胞生理功能、介导炎症反应、参与免疫应答和组织修复等多种生物学效应的小分子多肽，是除免疫球蛋白和补体之外的又一类分泌型免疫分子。第一节细胞因子的共同特征绝大多数CK为低分子量糖蛋白，多数以单体、少数以双体、个别以三体形式存在；常以旁分泌或自分泌形式作用于邻近细胞或CK产生细胞；生理状态下，绝大多数CK只在局部起作用，少数CK可通过内分泌的形式作用于远处细胞；多种细胞都有产生CK的能力，如活化的免疫细胞、基质细胞和某些肿瘤细胞等；CK作用的多向性，即一种细胞可产生多种CK，而一种CK又可由多种细胞产生；CK的功能没有特异性，也不受MHC的限制；功能的高效性，即在pmol/L的水平就能发挥作用；多效性，即一种CK可作用于多种细胞，并产生多种生物学效应；重叠性，即多种CK可对同一细胞产生相同或相似的效应A：CK的产生和功能概况B：CK发挥功能的模式CK功能的多向性、重叠性、协同性和拮抗性作用示意图抗原于单核细胞作用后导致TH细胞活化并产生细胞因子，从而在整个免疫应答的不同过程中发挥相应的调节作用第二节CK的生物学作用抗感染和抗肿瘤作用IFN有抑制病毒复制作用，TNF除有IFN的作用外，还有直接抑瘤和杀瘤作用，IL-2/12等可增强巨噬细胞等的杀瘤效应等。免疫调节作用IL-1/2/4/5/6/7/12等具有上调免疫功能的作用，IL-4/10/13、TGF-等有下调免疫功能的作用；刺激造血细胞的增殖分化SCF/IL-3作用于早期造血干细胞，GM、G、M-CSF等作用于晚期干细胞，EPO作用于红系干细胞等；参与和调节炎症反应IL-1/8和TNF等具有趋化作用，间接参与炎症反应，IL-1参与发热反应等第三节细胞因子受体CK必需同相应受体结合后才能发挥相应的生物学效应。CKR的基本结构：主要分为：免疫球蛋白超家族成员、造血因子（I类）受体家族、IFN(II类）受体家族、TNF受体家族和趋化因子受体家族五类。第四节细胞因子各论第五节CK及其受体在治疗中的应用缺失跨膜区和胞浆区的IL-1R，可以阻止针对同种异体抗原的TH细胞的活化，动物实验显示可延长心脏移植后的存活期；重组IL-1Ra也能抑制TH细胞的活化；针对高亲和力IL-2受体亚基的抗体可阻断TH细胞的活化和增殖，以及Tc的活化；能延长心脏移植大鼠的存活期；通过基因突变技术得到的IL-2类似物具有上述类似的功能；CK同各种毒素偶联后用于心脏和肾脏移植后的抗排斥反应；IL-2、IFN-和TNF-可以增强T细胞的活化，在临床上已有应用；用IL-2培养的NK或Tc细胞，即LAK细胞已用于肿瘤的治疗；IL-12或IL-14有可能用于过敏性疾病的治疗；动物实验证实，IL-4的单抗可抑制IgE的产生；其它已广泛应用的有G、GM-CSF、EPO、EGF、NGF等。CK应用的缺陷要想达到有效浓度，全身使用时需要的量较大；半衰期短，需要短期内重复给药（静注IL-2的半衰期只有7~10min）；CK的多效性会产生较为严重的副作用。其它如前期投入大、制备困难、产量低等。