四川大学-医学免疫学课件-3补体

第三讲补体内容提要补体系统概述补体系统的组成和理化特性补体系统的激活补体的生物学功能HistoryJulesBodet(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；加入新鲜免疫血清可恢复其活性。PaulEhrlichComplementtheactivityofbloodserumthatcompletestheactionofantibody.Ehrlich在同时独立发现了类似现象，对抗体溶细胞作用的必要补充，将其命名为补体（Complement）。概述补体（complement，C）：存在于新鲜免疫血清中的一种不耐热成分,可辅助特异性抗体介导的溶菌作用,是抗体发挥溶细胞作用的必要补充条件。补体系统:由30余种可溶性蛋白,膜结合蛋白和补体受体构成的多分子系统.补体系统是具有精密调控机制的蛋白质反应系统，其活化过程表现为一系列丝氨酸蛋白酶的级联酶解反应。补体系统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。补体系统是天然免疫（innateimmunity）的重要组成部分。第一节补体系统的组成和理化特性一补体系统的组成补体的固有成分:经典途径:C1q、C1r、C1s、C4、C2；MBL途径：MBL、MASP;旁路途径:B因子、D因子、P因子；三条途径的共同末端通路:C3、C5-C9。补体调控成分：备解素（P因子）、C1抑制物、I因子、H因子、C4结合蛋白等；促衰变因子（DAF）、膜辅助蛋白（MCP）、同种限制因子（HRF）。补体受体：CR1-CR5、C3aR、C5aR、C4aR等。二补体系统的命名C1~C9B、D、P、H因子C1抑制因子C3a、C3b、C4b2aC1、C3bBb（具有酶活性）iC3b（灭活）三补体成分的理化特性糖蛋白,主要由肝细胞、巨噬细胞等产生血清中含量相对稳定，C3最高，D因子最低，感染时大量升高。均对热敏感，56℃30分钟可灭活。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。第二节补体系统的激活补体系统各成分通常以无活性的酶原形式存在于血浆中，在活化物作用下，补体发生复杂的级联反应，表现出生物学活性，此为补体激活。激活途径经典激活途径（classicalpathway）MBL（mannan-bindinglectin）途径旁路途径（alternativepathway）补体活化的共同末端效应（膜攻击阶段）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MAC，同时产生具有生物学活性的补体小分子片段。一、补体活化的经典激活途径激活物及激活条件免疫复合物是经典激活途径的主要激活物质。C1仅与IgM的CH3区或IgG1～3的CH2区结合才能活化；每一个C1分子必须同时与两个以上Ig的Fc段结合才能被激活；IgG需2个以上的分子，IgM只需1个。游离或可溶性抗体不能经过经典途径激活补体。Fc段暴露的C1q结合位点IgG分子结合抗原前后的构象变化C1q结合位点被屏障结合抗原之前结合抗原之后CH1CH2IgGCH2区/IgMCH3区图4-1C1分子结构及活化示意图头部C1由1个C1q、2个C1r和2个C1s分子共同组成。颈部C1qC1qr2s2C1rC1s40nm抗原抗体抗原一个C1q分子同时与两个以上抗体的Fc结合，将造成其构象改变，继而使C1r和C1s活化，启动补体活化的经典途径。ClassicalPathwayGenerationofC3-convertaseClassicalPathwayGenerationofC3-convertaseC4bC4b2aisC3convertaseClassicalPathwayGenerationofC5-convertaseC4bC3bC4b2a3bisC5convertase;itleadsintotheMembraneAttackPathway前半部分前半部分二MBL(mannan-bindinglectin)途径参与的成分MBL,MASP-1,MASP-2(MBL-associatedserineprotease-1,2),C2-C9感染的急性期肝细胞合成分泌急性期蛋白MBL，结构与C1q类似，可结合病原微生物表面的甘露糖残基。C1MBL,MASP1,2MBLMBLC4b2aisC3convertase;itwillleadtothegenerationofC5convertaseMASP1GenerationofC3-convertaseGenerationofC5-convertaseC4bC3bC4b2a3bisC5convertase;itleadsintotheMembraneAttackPathwayMBLMASP1MASP2:类似C1s,裂解C4和C2MASP1:直接裂解C3形成旁路途径C3转化酶,参与加强旁路途径正反馈环路前半部分前半部分三旁路途径（alternativepathway）不经C1、C4、C2，由C3、C5~9、B因子、D因子、P因子参与的补体激活过程。C3激活物质细菌、内毒素、酵母多糖、葡聚糖、凝集的IgA和IgG4等为补体激活提供保护性环境和接触表面的成分。旁路途径是补体系统重要的放大机制，可以直接识别异物，作为非特异性免疫发挥效应。不依赖于抗体的形成，在早期抗感染免疫中具有重要意义。C3自发性活化C3aC3bThisC3bmoleculehasaveryshorthalflifeC3bC3biC3biC3b自发产生的C3b很快被降解bC3bC3-activationC3bC3bC3bC3-activationtheamplificationloopC3bbGenerationofC3convertaseC3bC3bC3bbC3-activationtheamplificationloopC3bC3bnBbC5convertaseC3bstabilizationandC5activationC3bC3bfindsanactivator(protector)membraneC3bbbThisleadstomembraneattackpathway前半部分前半部分旁路途径的激活与调节特点旁路途径可识别自己与非己:沉积在自身细胞表面的C3b可被调节蛋白迅速灭活,中止级联反应,而与缺乏调节蛋白的微生物表面结合，则可与B因子形成C3转化酶。旁路途径是补体系统重要的放大机制:稳定的C3转化酶可催化产生更多的C3b分子，后者再参与旁路途径，形成更多C3转化酶。四补体活化的共同末端效应膜攻击阶段形成膜攻击复合物，在细胞上打孔，胞内渗透压降低，细胞溶解；致死量钙离子胞内弥散，导致细胞死亡。LyticpathwayC5-activationC3bC4bbLyticpathwayassemblyofthelyticcomplexbC6C7Lyticpathway:insertionoflyticcomplexintocellmembranebC6C7C9C9C9C9C9C9C9C9C9MAC:membraneattackcomplex三条途径的区别比较项目经典途径替代途径MBL途径激活原IgM,IgG1,2,3-聚合Ig，病原体抗原复合物脂多糖等甘露糖残基参与成分C1~C9C3，C5~C9，MBL、MASPC2~C9BF，PF，DF等C3转化酶C4b2aC3bBbC4b2aC5转化酶C4b2a3bC3bBb3bC4b2a3b作用参与特异性参与非特参与非免疫异性免疫特异性免疫第三节补体活化的调控补体系统激活是一种高度有序的级联反应，处于严密调控之下，能有效维持机体的自稳功能。1.补体的自身调控补体激活过程中的某些中间产物极不稳定，易发生衰变，称为级联反应的重要自限因素。2.补体调节因子的作用防止或限制补体在液相中自发激活的抑制剂抑制或增强补体对底物正常作用的调节剂保护机体组织细胞免遭补体破坏作用的抑制剂。第四节补体受体补体活化过程中产生很多活性片段，它们通过与相应受体结合而发挥生物学效应。第五节补体的生物学功能补体系统的功能可分为两大方面：补体在细胞表面激活并形成MAC，介导溶细胞效应；补体激活过程中产生不同的蛋白水解片段，从而介导各种生物学效应。一溶细胞作用补体系统通过经典途径、旁路途径或MBL途径被活化后，可在靶细胞上形成膜攻击复合物，导致靶细胞的溶解，补体的这一功能在机体的免疫系统中起重要的防御和免疫监视作用，可以抵抗病原微生物的感染，消灭病变衰老的细胞。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。细胞毒及溶菌、杀菌作用二调理作用补体和抗体均具有调理作用。在吞噬细胞表面有多种补体受体，如CR1，CR2，CR3等，结合了靶细胞或抗原的补体片段（C3b/C4b/iC3b)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。调理作用（opsonization）三清除免疫复合物和凋亡细胞免疫黏附: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（CR1）的RBC和血小板结合，则可形成较大的聚合物，通过血液循环到达肝脏和脾脏，被巨噬细胞吞噬，是清除中等大小循环免疫复合物的重要机制。免疫黏附的机制补体与IgFc段结合，一方面改变Ig的空间构象，抑制其结合新的抗原表位，继而抑制新的IC形成；另一方面,补体借此插入IC的网格结构，在空间上干扰Fc段之间的相互作用，从而溶解已沉积的IC。免疫黏附多种补体成分可识别和结合凋亡细胞，并通过与吞噬细胞表面相应受体的作用而参与对这些细胞的清除。四炎症介质作用C3a,C4a,C5a，具有过敏毒素作用，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、平滑肌收缩和支气官痉挛等的作用。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。五抗感染防御机制中作为固有免疫和适应性免疫间的桥梁旁路途径出现最早MBL途径联系补体与凝集素介导的防御功能经典途径出现最晚,联系非特异的补体和特异的适应性免疫,成为体液免疫的一种重要效应机制.病源微生物入侵，固有免疫，旁路途径或MBL途径，抗体产生，经典途径六补体系统与凝血和激肽系统的相互作用蛋白酶解级联反应活性成分相互影响下一讲细胞因子&白细胞分化抗原和黏附分子