补体小讲座.

补体complement第二小组一、概述•补体（complement）：存在于人和脊椎动物血清、组织液中的一组球蛋白，经活化后具有酶活性，包括30余种成分，称为补体系统。理化特性及生成部位1.多属β球蛋白，少数属α或γ球蛋白；2.各补体成分的分子量及血清含量不一，C3含量最高；3.均对热敏感，56℃30分钟即可灭活；4.主要由肝细胞、巨噬细胞产生。antigen(bacteria)antiserumtothebacteriumnormalhuman/Guineapigserumresultsfresh56°C,30minfreshagglutinationlysisVibriocholerae+++Vibriocholerae++-Vibriocholerae++++Bordet:霍乱弧菌溶菌试验新鲜血清中存在的成分能够辅助抗体介导的溶菌作用（二）补体系统的组成1.补体的固有成分•经典途径的C1q、C1r、C1s、C4、C2；•MBL途径的MBL（甘露糖结合凝集素）和丝氨酸蛋白酶；•旁路途径的B因子、D因子；•三条途径的共同末端通路C3、C5-C9。2.调节蛋白：备解素（P因子）、C1抑制物、I因子、H因子、C4结合蛋白等。3.补体受体：CR1-CR5、C3aR、C2aR、C4aR等。补体系统的激活补体系统各成分通常多以非活性状态存在于血浆中，当其被激活物质活化之后，才表现出各种生物学活性。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)经典激活途径（classicalpathway）1.识别阶段:C1(C1q)与IC中I分子的补体结合位点结合，至C1（蛋白酶）形成C1qrsIC--→C1q→C1r→C1s2.活化阶段：C1s作用于后续成分,至形成C3转化酶和C5转化酶。C4---→C4a+C4bC2--→C2a+C2b↑C1s↓↓↑C3-----→C3b+C3a↓--→C4b2b(C3转化酶)→↑C4b2b3b(C5转化酶)补体膜攻击单位结构MACs造成的细胞膜损伤C7C6C8C5bC9多聚体3.膜攻击阶段C5转化酶→裂解C5→系列的连接反应→形成C5b-C9膜攻击复合物（membraneattackcomplexMAC）→损伤靶细胞膜→细胞崩解C4b2b3bC5──→C5a+C5b↓C6、C7、C8、C9───→C5b6789(MAC)C5b+C6+C7+C8+C9=MACs终末途径Flash（二）MBL（mannan-bindinglection）途径•该途径与经典途径的过程基本类似，但激活物质（MBL）不同；•MASP与活化的C1q具有同样生物学活性，可水解C4和C2分子，继而形成C3转化酶，其后的反应过程与经典途径相同。MBL＋病原体甘露糖残基＋丝氨酸蛋白酶--------------→↑MASP↓C4--→C4a+C4bC2--→C2a+C2b↓--→C4b2b(C3转化酶)↑Flash(三)旁路途径（alternativepathway）•不经C1、C4、C2，由C3、B因子、D因子参与的激活过程。•激活物质主要是细菌脂多糖（内毒素）和其他多糖,以及凝聚的IgA和IgG4等，为补体激活提供接触面。经典途径或自发产生-→C3bD因子B因子BaC3bBb备解素（P）↓--→C3bBbP(旁路途径--→C3转化酶)C3C3bC3aC3bnBb(旁路途径C5转化酶）放大机制Flash旁路途径的特点识别自己与非己；补体效应的重要放大机制；参与早期非特异抗感染。（四）补体活化的共同末端效应（膜攻击阶段）•三条补体活化途径形成的C5转化酶，均可裂解C5,继而通过系列的连接反应，形成C5b-C9膜攻击复合物（membraneattackcomplex，MAC），最终损伤靶细胞膜,致细胞崩解。C4b2b3bC5-------→C5a+C5bC3bnBb↓C6、C7、C8、C9----------------→C5b6789(MAC)补体的生物学功能（一）溶菌和细胞溶解效应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；（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)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。（三）免疫粘附和清除免疫复合物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。（四）炎症反应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、平滑肌收缩和支器官痉挛等的作用；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；C2a具有激肽样作用：使小血管扩张、通透性增强、引起炎症性充血和水肿作用。疾病illness1.补体缺陷•除了C2缺陷和C1INH缺陷相对较常见外，其它补体成分的缺陷均非常罕见。•补体先天性缺陷患者的两大临床表现是反复感染和自身免疫病，这也从反面证实了补体在抗感染免疫和免疫调节方面的重要意义。补体缺陷的临床表现临床表现主要相关的缺陷补体成分次要相关的缺陷补体成分遗传性血管神经性水肿LymphoproliferativediseaseC1INH严重顽固性皮肤损害自身免疫病（SLE)C1q反复发作性细菌感染C3，I因子C1r，C1q免疫复合物性血管炎（包括肾炎）C1q，C1r，C4，C2C3，C5反复发作性革兰氏阳性球菌感染C5，C6，C7，C8系统性红斑狼疮CR1C1-inhibitordeficiency:angioedema2.补体与炎症性疾病•补体在活化过程中产生的片段具有一些新的生物学活性，其中C5a，C3a，C4a具有过敏毒素效应，C5a具有趋化活性，这些片段在促进炎症反应中起重要作用，因而在一些炎症相关的疾病中，补体起重要的病理作用;•包括自身免疫病、心血管疾病、感染过程中的炎症性组织损伤、超急性移植排斥等;•通过抑制补体有可能受到治疗疾病的效果。补体与类风湿关节炎图1补体激活促进类风湿关节炎发展沉积在关节中的自身抗体、免疫复合物（IC）、凋亡细胞、死亡细胞以及纤维调节素（FM）等分子以不同途径激活补体系统，最终形成攻膜复合体（MAC）破坏正常细胞和组织；同时，补体激活过程中释放的炎性过敏毒素C3a和C5a趋化和活化嗜中性粒细胞和巨噬细胞，这些细胞释放蛋白酶和细胞因子趋化T、B淋巴细胞和其它炎性细胞，进一步促进了炎症反应过程。•双重作用一方面，SLE患者体内补体被强烈活化，病变部位有补体沉积，尤其是狼疮肾炎，沉积于肾小球的免疫复合物通过激活补体，导致炎症性损伤；另一方面，补体活化的经典途径早期蛋白成分的缺陷与SLE的易感性显著相关，并且补体与免疫球蛋白结合形成空间阻隔，阻断免疫球蛋白Fc和Fcb的相互作用，从而抑制免疫复合物（IC）的形成或使其失去稳定性，同时通过结合ICs上的补体C3b与红细胞上的CR1受体结合，ICs被带到肝脾清除掉，补体可能对抵抗SLE的发生发展具有保护作用。补体与系统性红斑狼疮（二）补体与缺血性中风•1999年Huang等在《Science》发表论文证明：缺血性中风造成的神经炎性损伤与补体激活和P选择素高表达导致的中性粒细胞迁移有密切关系。•研究表明：脑缺血后血肿及其周围C3d活性增强，72小时达到高峰，到7天仍处于较高水平，侧基底节C9含量增加6倍，持续3天，随后沉积于神经细胞膜上，进一步提示脑中风后有补体系统的激活，并导致一系列炎性继发性脑损伤。•在诱导C1q基因缺陷的脑缺血小鼠模型中，由于缺乏经典补体活化途径，可以明显减轻继发性炎性损伤程度。补体与缺血性中风C3基因缺陷组和靶向补体抑制物CR2-Crry治疗组与野生型对照组脑梗塞体积的对比：C3基因缺陷组和CR2-Crry治疗组脑梗塞体积明显小于对照组(p0.001)。B、C、D为脑组织TTC染色结果。补体与创伤性脊髓损伤（SCI)•创伤性脊髓损伤造成神经和血管结构的断裂（原发性损伤）和进行性的继发病理机制变化（继发性损伤），两者共同决定了功能恢复的程度。•研究发现在大鼠SCI模型中补体分子C1q、C4和C5b9大量沉积在损伤部位的神经元和少突神经胶质细胞上，并且在损伤的恢复过程中脊髓损伤部位中补体抑制物H因子水平明显升高，提示补体激活不仅参与了SCI的继发炎症损伤，而且补体抑制物通过抑制补体激活也促进了损伤的修复。在SCI脊髓损伤部位免疫荧光染色检测C3分子的沉积A：损伤后1h;B：损伤后24h;C：损伤后72h;D:假手术对照组。结果显示：SCI脊髓损伤部位大量C3分子沉积，证明SCI继发炎症损伤与补体激活有关。补体与创伤性脊髓损伤（SCI)3.补体与病毒感染•补体受体及补体膜表面调节蛋白与病毒感染的关联受到越来越多的重视，一些病毒可通过补体受体等感染宿主细胞；•EB病毒通过CR2感染B细胞，麻疹病毒通过MCP感染机体细胞，柯萨其病毒、埃可病毒和肠道病毒可通过DAF感染细胞等；•在临床上，可考虑应用补体受体的阻断剂治疗某系某些病毒感染。4.补体与器官移植的超急性、急性和慢性排斥反应•超急性移植排斥的主要原因是补体系统的全身性激活，导致对机体自身的广泛性组织损伤。补体复合物作用排斥反应超急性急性慢性C1q促进血小板黏附++++促进抗体的产生++加强ADCC+Bb促进B细胞增殖++C3b促进巨噬细胞、NK细胞黏附+C3dg促进B细胞增殖及抗体++C3a和C5a血管痉挛++C5a增加血管通透性+++破坏血管内皮抗凝作用++++淋巴细胞表达CR1、CR2、CR3及LAF-1+++C5b-C9促进细胞因子分泌+++增加血小板聚集和激活++++破坏血管内皮抗凝作用++++促进内皮细胞释放PDGF和BFGF++补体与排斥反应•目前在临床前研究的解决方案是：（1）利用补体抑制剂如可溶性CR1进行药物治疗；（2）应用转基因技术:目前已开展了CR1、DAF、CD59、MCP等膜表面补体调节蛋白转基因猪的实验研究，将其器官移植至灵长类动物后，由于补体调节蛋白对补体的抑制作用，可有效阻止超急性移植排斥的发生，使移植的器官存活时间明显延长。4.补体与肿瘤机体对肿瘤的免疫包括细胞免疫和体液免疫，体液免疫中通过抗体依赖介导的细胞毒作用（ADCC）和补体依赖的细胞毒作用(CDC)作为体液免疫中重要的抗肿瘤机制；补体调节蛋白（CRP）在调节补体攻击肿瘤细胞和在肿瘤逃避免疫攻击中起了非常重要的作用；在胃癌、肠癌、肺癌、肾癌、子宫内膜癌、神经纤维瘤和乳腺癌等肿瘤表面高表达一种或多种补体调节蛋白（CD46(MCP),CD55(DAF),CD59），从而抑制补体对肿瘤的细胞溶解作用，使肿瘤逃避免疫攻击。补体与肿瘤•补体调节蛋白（CRP）在肿瘤细胞上的高表达，一方面使肿瘤细胞逃避补体的攻击，另一方面也严重降低了治疗性单克隆抗体抗肿瘤效果（抑制了CDC作用）。•利用抗HER-2/neu抗体（Herceptin）诱导乳腺癌细胞的补体裂解作用，发现肿瘤细胞上的补体调节蛋白（CRP）被中和抑制后，补体依赖的细胞毒作用(CDC)从10%升高到80%。•被FDA批准用于晚期乳腺癌治疗的Herceptin（抗HER-2/neu抗体）目前已进入II期临床试验治疗非小细胞肺癌(non-smallcelllungcarcinoma,NSCLC),然而，临床实验结果显示：Herceptin治疗NSCLC的有效率低于l5％，结果不尽人意，肿瘤细胞CD55(DAF)高表达