4 补体 PPT课件

★掌握补体系统的概念、组成及作用特点。补体的生物学功能。★熟悉补体三条活化途径及调控机制。★了解补体受体，参与天然免疫的其它分子的作用。第四章补体系统1894Bordet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。JulesBodet(1870-1961)细菌+Ab+细菌+Ab+豚鼠血清++++细菌+Ab+灭活血清+溶菌新鲜血清中存在抗体溶细胞必要的补充成分DiscovererofComplement第一节概述一、基本概念补体：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。补体系统:是由存在于人和脊椎动物血清、组织液和细胞膜 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面的一组经活化后具有酶活性的球蛋白，加上其调节因子和相关膜蛋白（受体）共同组成一个反应系统。▼广泛参与免疫防御、免疫调节和免疫病理作用。▼补体系统是天然免疫的重要组成部分。二、补体系统的命名1．固有成分：按其被发现的先后用C后加阿拉伯数字表示，如C1、C2……C9；2．其他成分：以英文大写字母表示，如B因子、D因子、P因子等；3．补体调节蛋白：以其功能命名，如C1抑制物、C4结合蛋白、促衰变因子等；4．补体活化后的裂解片段：以该成分后附加小写英文字母表示，小片段用a表示,如C3a；大片段用b表示，如C3b。5．补体受体：多以其结合对象命名，如C3aR、C3bR6．酶活性成分：符号上划一横线,如C3bBb。7.灭活的补体片段：在其符号前加英文字母i表示，如iC3b。三、补体系统的组成(一）固有成分经典激活途径：C1q、C1r、C1s、C4、C2；甘露糖结合凝集素（MBL）激活途径：MBL、丝氨酸蛋白酶；旁路激活途径：B因子、D因子；共同末端通路：C3、C5、C6、C7、C8和C9（二）调节蛋白1.可溶性调节因子。2.膜结合性调节分子。（三）补体受体（CR）CR1~CR5、C3aR、C2aR、C4aR等四、补体系统的理化性状*主要产生细胞为肝细胞和巨噬细胞。*多数组分为糖蛋白，多数为β球蛋白。*固有成份间的分子量差异较大，其中C1q最大、D因子最小。*血清中C3含量最多，D因子最少。*正常生理情况下，以非活化形式存在。*性质不稳定，56℃30min失活。第二节补体的激活生理情况下血清中的补体成分大部分以无活性的前体形式存在，在某些活化物作用下，或在特定的颗粒表面，补体各成分依次被激活，最终导致溶细胞效应；同时，产生多种水解片段，参与免疫调节及炎症反应等多种活动。激活途径分三条：旁路激活途径MBL途径末端通路细胞溶解和片段作用经典途径指C1与免疫复合物中免疫球蛋白的补体结合点相结合而活化形成C1酯酶（C1）形成的阶段。（一）识别阶段C1qC1qr2s2C1rC1s<40nm抗原抗体抗原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。C1分子的结构C1q是补体成分中最大的分子，分子量为410kD，化学组成为胶原蛋白，由18条多肽链组成，肽链间借二硫键相连接，多肽链的末端呈球形，每3条不同的多肽链（α，β，γ）组合在一起形成6个亚单位，可与6个Ig分子结合，其结合部位在球状的头部。C1分子模式图由C1q、C1r、C1s三个糖蛋白亚单位组成，有Ca2+存在时形成巨分子复合体，病理状态下可有单体形式存在。C1qNC蛋白酶活性区SSC1r分子结构C1rNCSSC1s分子结构C1r是一种β球蛋白，正常时以无活性的酶原样形式存在，有二条相同的非共价键连接的多肽链，C1r常与C1s紧密相联在一起，同时C1r还是C1q和C1s的联桥。C1s是一种α2球蛋白，单链，可被C1r激活，C1s具有酶样活性，在Mg2+存在时一分子C1q与2分子C1r和2分子C1s形成复合物。C1是经典途径活化的始动分子。（二）活化阶段C1作用于后续的补体成分，至形成C3转化酶和C5转化酶的阶段。*C1进一步活化C4、C2：C3转化酶*C5转化酶的形成：C3------C4b2bC3a+C3bC3b+C4b2bC4b2b3bC4b2b3b=C5转化酶*C3转化酶的形成：1.MAC的组装C5aC4b2b3bC5C5b+C6+C7C5b67+C8C5b678+C9C5b6789n(膜攻击复合体)细胞裂解（三）膜攻击阶段----末端效应C5转化酶裂解C5后，继而作用于后续的其他补体成分，形成MAC（C5b6789），最终导致细胞受损、细胞裂解的阶段。*C5在C423的作用下裂解为C5a，C5b。*C5b不稳定，当与C6结合成C56时成为较为稳定的复合物。*C56与C7结合成C567既可吸附于已致敏的细胞膜上，插入膜的磷脂双分子层中，为细胞膜受损伤的一个关键组分。*C567虽无酶活性，但进一步同C8，C9结合后形成C5～9，即补体的膜攻击单位，可使细胞膜穿孔受损。2.MAC的效应机制孔洞H2O、离子渗透压改变溶涨性死亡*液相失活*脂质双层MAC是由一个复合物与12～15个C9分子组成的管状复合体，此复合体贯穿整个靶细胞膜，成为内径约11mm的跨膜孔道。MAC的形成使靶细胞失去通透屏障作用，电解质从细胞内逸出，水大量内流，细胞膨胀而溶解。补体经典激活途径IgM/IgG-Ag复合物C1q:r:sC4C4b+C2C4aC2aC4b2bC3C3bC3aCa++Mg++Ca++（C3转化酶）C4b2b3b（C5转化酶）识别活化C5C5b-C6,7,8,9C5a细胞溶解攻击经典激活途径的特点：1.抗原抗体特异结合活化。2.反应顺序为C1qrs-C4-C2-C3-C5-C6-C7-C8-C9。3.产生3个转化酶：C1酶,C3转化酶，C5转化酶。4.产生3个过敏毒素C3a,C4a,C5a。二、替代激活途径旁路途径/第二途径/C3途径激活物质：某些细菌、内毒素、酵母多糖、葡聚糖、凝聚的IgA和IgG4、其他哺乳动物细胞，为补体激活的级联反应提供可以进行的接触表面。激活顺序：该途径直接激活C3，再顺序完成C5－C9的激活过程。参与成分：C3、C5-C9，以及B、D、P、H、I等因子、Mg2+，不依赖于抗体的存在。作用：在感染早期即发挥作用。激活过程：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。特点：*C3b来自经典途径或血清中自发产生；*C3b正反馈效应*正常情况下：H因子和I因子的作用。*激活物存在时：C3b沉积在自身细胞表面，被调节蛋白迅速灭活；沉积在微生物表面，则形成稳定的C3转化酶。　*在正常生理情况下，C3与B因子、D因子等相互作用，可产生极少量的C3b和C3bBb（C3转化酶），但迅速受H因子和I因子的作用，不再能够激活C3和后续的补体成分，只有当H因子和I因子的作用被阻挡之际，旁路途径方得以激活。*当细菌的脂多糖、病毒等激活物质出现时，H因子、I因子不能灭活C3b、C3bBb时，使旁路途径被激活。C3bBb裂解C3产生C3a和C3b，C3b可与上述的C3bBb形成C3bnBb，即C5转化酶，使C5裂解为C5a和C5b，至此以后的补体激活过程与经典途径相同C3C3b+B因子C3bBbC3bnBbDC3aBaC5b-C6,7,8,9C5C5a正反馈调节环路LPS，多糖，凝聚Ig等活化旁路活化途径P因子细胞溶解（C3转化酶）（C5转化酶）当C3被激活后裂解为C3b，C3b又可在B因子和D因子的作用下合成新的C3bBb，进一步促使C3裂解，构成了一个正反馈的循环圈，放大了补体的激活作用。由于血浆中有丰富的C3、B因子、Mg2+，就可能在激活部位产生显著的扩大效应。有人称此为C3b的正反馈途径。不论是经典途径，还是替代途径，只要有C3活化，就可以进入C3正反馈循环，产生放大效应。激活效应的扩大旁路途径激活的特点：1.天然活化，LPS等多糖类物质可促进其活化。2.含有一个C3活化的正反馈调节环路。3.产生C3转化酶和C5转化酶。4.C1,C4和C2不参与，B因子、D因子、P因子参与。5.机体早期抗感染免疫中起作用。经典途径和旁路途径的共同点：（1）两条途径都是补体各成分的连锁反应；（2）许多成分在相继活化后被裂解成一大一小的两个片段；（3）不同的片段或其复合物可在靶细胞表面向前移动，在激活部位就地形成复合物。医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室*C3的核心作用三、MBL激活途径主要激活物：病原体甘露糖残基主要参与成分:甘露糖结合凝集素(MBL)、丝氨酸蛋白酶(SP)、C4、C2、C3、C5-9、Ca2+、Mg2＋，无C1的参与。MBL是一种钙依赖结合蛋白，在结构上与C1q相似，MBL首先与细菌的甘露糖残基结合，然后与丝氨酸蛋白酶结合，形成MBL相关丝氨酸蛋白酶（MASP）。MASP具有与活化的C1相似的生物学活性，之后的反应过程与经典途径相似。与经典途径比较：1、MBL与C1q结构相似。2、在感染早期发挥作用。3、MASP2具有C1s类似的生物学活性。补体三条激活途径的比较项目经典途径旁路途径MBL途径激活物质IC(IgM、IgG3、IgG1、IgG2)脂多糖、凝聚的IgA、IgG4等病原微生物起始分子C1qC3MBL参与的补体成分C1~C9C3、C5~C9、B因子、D因子、P因子C2~C9、MASP所需离子Ca2+Mg2+Mg2+Ca2+Mg2+C3转化酶C4b2bC3bBbC4b2bC5转化酶C4b2b3bC3bnBbC4b2b3b作用参与特异性体液免疫的效应阶段参与非特异性免疫。在感染早期即发挥作用。参与非特异性免疫。在感染早期既发挥作用。第三节补体激活过程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。补体活化途径的调节主要包括补体的自身调节可溶性补体调节因子的作用膜补体调节蛋白的作用一、补体的自身调节1.未结合的C4b、C3b易被水解失活。2.与细胞膜结合的C4b、C3b易衰变。3.与病原体结合的C4b、C3b稳定。二、可溶性调节分子的作用1C1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2C4bp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。3H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。4I因子的抑制作用（FactorI）裂解C3b为无活性的iC3b和C3f,继而裂解iC3b为C3c和C3dg裂解C4b为C4c和C4d。因而使C42及C3bBb均失去与C3b结合成C5转化酶的机会。5Ｓ蛋白的作用结合Ｃ5b67,阻止膜攻击复合物的形成。膜结合型的补体调节蛋白三、膜结合性调节分子的作用（一）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，但红细胞缺乏。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。（二）促衰变因子(DecayAcceleratingFactor，DAF)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。（三）同源性限制因子(HRF)也称C8结合蛋白，可阻止C5678中的C8与C9的结合。防止MAC引起自身细胞溶解。C8分子与C8bp之间的结合有种属特异性，即C5678中的C8与同种C8bp反应；但与异性种动物的C8不反应，所以又称为HRF。第四节　补体受体补体受体（complementreceptor，CR）是细胞膜上能与补体成分或补体片段特异性结合的一种表面糖蛋白。一、CR1(CD35)　1.配体C3b、C4b2.分布：各种血细胞、树突状细胞、肾小球细胞3.生物学功能(1)抑制补体激活，协助I因子裂解C3b和C4b(2)调理吞噬作用(3)促进免疫复合物清除(4)免疫调节CR1的清除免疫复合物效应二、CR2(CD21)1.配体C3裂解片段（iC3b和C3dg）2.分布：B细胞、树突状细胞、鼻咽部上皮细胞3.生物学功能(1)调节B细胞增殖、分化、记忆和抗体的产生(2)作为EB病毒受体，与某些疾病相关三、CR3(CD11b/CD18)1.配体iC3b2.分布中性粒细胞、单核吞噬细胞、肥大细胞和NK细胞3.主要生物学功能(1)介导粘附(2)增强吞噬细胞功能(3)具有凝集素活性四、CR4（P150/95、CD11c/CD18）1.配体iC3b和C3dg2.生物学功能增强Fc受体介导的吞噬作用五、C3a/C4a受体和C5a受体1.配体C3a/C4a和C5a2.生物学功能介导补体激活的炎症效应补体系统的功能可分为两大方面：MAC的生物生物效应激活补体产生的水解片段的生物效应第五节补体的生物学功能一、MAC介导细胞裂解作用补体系统活化膜攻击复合物溶解靶细胞溶解细菌抗感染是机体抵抗微生物感染的重要防御机制，某些微生物在无抗体存在的情况下，经旁路和MBL途径激活补体而被溶解。溶解红细胞、白细胞等组织细胞免疫病理作用在某些病理情况下，溶细胞作用参与组织损伤，如引起自身免疫病。二、补体活性片段介导的生物学效应病原菌C3bCR吞噬细胞（一）调理作用补体活化产生的C3b、C4b、iC3b等一端与中性粒细胞/巨噬细胞C3b受体结合，另一端与免疫复合物结合，促进微生物与吞噬细胞的粘附，并被吞噬杀伤。Ag（颗粒性）-Ab复合物C3b结合于吞噬细胞CR吞噬免疫复合物医学免疫学上海第二医科大学免疫教研室（二）免疫复合物清除作用Ag-Ab复合物（可溶性）C3b或C4b与血细胞（如红细胞、血小板）CR结合吞噬清除。免疫粘附：补体激活后通过C3b与细菌结合，另一端与具有C3b受体的红细胞或血小板结合，形成易被吞噬细胞吞噬清除的大分子复合物。（三）清除凋亡细胞生理条件下经常产生凋亡细胞→表面表达多种自身抗原→被某些补体活化片段（C1q、C3b、iC3b等）识别并结合→通过与吞噬细胞表面的相应的受体相互作用而参与对这些细胞的清除。（四）炎症介质作用1.过敏毒素作用过敏毒素：C5a、C3a和C4a具有炎症介质作用C5a、C3a肥大细胞和嗜碱性粒细胞（C5aR、C3aR)释放活性介质(如组胺、白三烯及前列腺素等)过敏反应性病理变化。2.趋化作用趋化因子C5a、C3a、C4a和C5b67C5a、C3a吞噬细胞向感染部位聚集炎症反应3.激肽样作用C2a、C4a能增强血管的通透性炎性渗出、水肿（五）参与免疫应答和免疫调节1.免疫应答的诱导C3参与捕获Ag，使易被APC摄取。2.免疫细胞的增殖分化C3b与B细胞表面CR1结合，促B细胞增殖分化。3.参与免疫应答的效应阶段C3b可增强对靶细胞的ADCC作用。4.参与免疫记忆