12-病毒学virus巴斯德研究所

补体系统ComplementSystemBaoxueGeInstitutPasteurofShanghai概述•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。•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。•补体是天然免疫（Innateimmunity）的重要组成部分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。Ehrlich在同时独立发现了类似现象，将其命名为补体（Complement）•补体系统的组成：补体分子补体受体C1~C9,B、D、P因子C1INH、C4BP、H、I、S蛋白C1qR、C3b/C4bR(CRI)、3dR(CRII)、H因子受体、C3a和C5a受体等一、第一组分是由9种补体成分组成，命名为C1，C2……C9。其中C1是由三个亚单位组成，命名为Clq、Clr、Cls，因此第一组分是由11种球蛋白组成。二、在70年代又发现一些新的血清因子也参与补体活化，但它们不是经过抗原抗体复合物的活化途径，而是通过旁路活化途径。这些因子包括B因子、D因子和P因子，它们构成补体的第二组分。三、多种参与控制补体活化的抑制因子或灭活因子，如C1抑制物、I因子、H因子、C4结合蛋白过敏毒素灭活因子等。这些因子可控制补体分子的活化，对维持补体在体内的平衡起调节作用，它们构成补体的第三组分。补体分子的组分一、由肝细胞、巨噬细胞以及肠粘膜上皮细胞等多种细胞产生均为多糖蛋白，大多数电泳迁移率属α、γ球蛋白。二、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。三、固有成份间的分子量差异较大，其中C1q最大、D因子最小。四、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。五、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分子的理化性质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（class-icalpathway）补体系统激活从C1开始.替代途径（alternativepathway）或旁路途径:补体系统激活越过C1、C4、C2，从C3开始。MBL（Mannosebindinglectin）途径经典途径（classicalpathway）经典途径按其在激活过程中的作用，分为三组：1.识别单位(recognitionunit)包括C1q，C1r，C1S.2.活化单位(activationunit)包括C4，C2，C3.3.膜攻击单位(membraneattackunit)包括C5～9。（一）识别阶段C1与抗原抗体复合物中免疫球蛋白的补体结合点相结合至C1酯酶形成的阶段。C1是由三个亚单位C1q，C1r，C1S依赖于Ca2+结合成牢固的非活性大分子。C1q：有6个Ig结合点。C1r：起着连接C1q和C1S的作用,C1q启动后可引起C1r活化，C1r进一步使C1S活化。C1S:具有酯酶活性，即C1的活性，此酶可被C1INH灭活。（二）活化阶段C1作用于后续的补体成分，至形成C3转化酶（C42）和C5转化酶（C423）的阶段。1．C4是C1的底物，在Mg2+的存在下，裂解为C4a，C4b两个片段。2．C2也是C1的底物，在Mg2+的存在下裂解为C2a，C2b。3．C4b与C2b结合成C4b2b（C42）成为C3转化酶。4．C3在C3转化酶作用下，裂解成C3a和C3b。5．C3b与C42相结合产生C423（C4b2b3b）为经典途径的C5转化酶。（三）膜攻击阶段C5转化酶裂解C5后，作用于后续的其他补体成分，最终导致细胞膜受损、细胞裂解的阶段。1．C5在C423的作用下裂解为C5a，C5b。2．C5b不稳定，当与C6结合成C56时成为较为稳定的复合物。3．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。4．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。经典途径（classicalpathway）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CH1CH2IgMCH3区，IgGCH2区TYC1qC1qr2s2C1rC1s40nm抗原抗体抗原补体活化的经典途径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。旁路激活途径（一）生理情况下的准备阶段在正常生理情况下，C3与B因子、D因子等相互作用，可产生极少量的C3b和C3bBb（旁路途径的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。（二）旁路途径的激活当细菌的脂多糖、肽聚糖、病毒、肿瘤细胞等激活物质出现时，H因子、I因子不能灭活C3b、C3bBb时使旁路途径被激活。（三）激活效应的扩大当C3被激活后，裂解为C3b，C3b又可在B因子和D因子的参与作用下合成新的C3bBb，进一步促使C3裂解，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。有人称此为依赖C3b的正反馈途径，或称C3b的正反馈途径。旁路激活的激活物质为非抗原抗体复合物，如细菌的细胞壁成分（脂多糖、肽聚糖、磷壁酸和凝聚的IgA和IgG等物质）。旁路激活途径在细菌性感染早期，尚未产生特异性抗体时，即可发挥重要的抗感染作用。两条激活途径的比较两条激活途径的共同点（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。经典激活途径旁路激活途径激活物质抗原抗体复合物细菌脂多糖，凝聚IgG，IgA参与的补体成分C1～C9C3，C5～9，B因子，D因子，P因子所需离子Ca2+，Mg2+Mg2+C3转化酶C42C3bBbC5转化酶C423C3bBb3b作用参与特异性体液免疫的效应阶段参与非特异性免疫,在感染早期发挥重要作用两条激活途径的主要不同点细菌多糖经MBL（Mannosebindinglectin）和MASP（MBLassociatedserumprotease）活化C4和C2无C1的参与(三)MBL途径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（一）补体自身衰变的调节（二）可溶性补体调节因子的作用（三）膜补体调节蛋白和补体受体的作用（一）自行衰变的调节某些补体成分的裂解产物极不稳定，易于自行衰变，成为补体激活过程中的一种自控机制。例如：C42复合物中的C2b自行衰变，使其不能持续激活C3，限制了后续补体成分的连锁反应。（二）可溶性补体调节因子的作用（1）C1抑制物（C1inhibitor，C1INH）:可与C1不可逆地结合，使后者失去酯酶活性，不再裂解C4和C2，不再形成C42（C3转化酶），从而阻断或削减后续补体的反应。（2）C4结合蛋白（C4bindingprotein，C4bp）:能竞争性地抑制C4b与C2b结合，因此能抑制C42的形成。（3）I因子（又称C3b灭活因子，C3binactivator，C3bINA）:能裂解C3b，使其成为无活性的C3bi，因而使C42及C3bBb均失去与C3b结合成C5转化酶的机会。（4）H因子（factorH）:H因子不仅能促进I因子灭活C3b的速度，更能竞争性地抑制B因子与C3b的结合，还能使C3b从C3bBb中置换出来，加速其灭活。（5）S蛋白（Sprotein）:S蛋白能干扰C5b67与细胞膜的结合。（6）C8结合蛋白（C8bindingprotein，C8bp）（又称同源性限制因子，homologousrestrictionfactor，HRF）:C8bp可阻止C5678中的C8与C9的结合，从而避免危及自身细胞膜的损伤作用。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•C1IHN缺陷引起血管神经性水肿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C3f4I因子的抑制作用（FactorI）裂解C3b为iC3b和C3f,继而裂解iC3b为C3c和C3dg裂解C4b为C4c和C4dC3dC3gproteases5Ｓ蛋白的作用结合Ｃ5b67,阻止膜攻击复合物的形成DAF(DecayAcceleratingFactor,CD55)促衰变因子C8结合蛋白，结合C8,阻断Ｃ９的聚合补体受体及其功能一.CR1（CD35）CR1作为免疫粘附（immuneadherent，IA）受体而引起免疫粘附现象早已熟知。此受体也称为C3b受体或C3b/C4b受体。据报导，红细胞上的CR1数约为50～1400个/细胞，其数目显著少于B细胞和吞噬细胞，但体内90％的CR1却存在于红细胞上。提纯的CR1为分子量约200kD的糖蛋白，但后来发现它有4种分子量不同的同种异型，分子量的差异是由于基因不同所致。CR1的免疫功能可能有以下几个方面：（1）中性粒细胞，单核，巨噬细胞上的CR1，可与结合在细菌或病毒上的C3b结合，促进吞噬细胞的吞噬作用。（2）CR1与C3b或C4b结合后，可促使C3转化酶（C3bBb或C4b2a）降解（3）作为I因子的辅助因子，促进I因子对C3b和C4b的裂解作用。（4）带有C3b的免疫复合物与红细胞的CR1结合后，可随血流到肝脏，在那里被清除。（5）B淋巴细胞膜上的CR1对B细胞的分化可能有促进作用。图。CR1的清除免疫复合物效应2。CR2(CD21)单链C3d受体，结合C3d，C3dg，EBV•CR2主要存在于成熟B细胞和树突状细胞，某些单核细胞、K细胞、胸腺细胞也表达少量CR2。CR2的功能:调节B细胞活化•介导EBV感染•结合免疫复合物，促进吞噬作用•CR2缺陷小鼠B细胞数量减少三.CR3（CD11b/CD18）CR3亦称为iC3b受体。CR3的配体是iC3b，但CR1、CR2也和iC3b反应。CR3与配体结合时尚需有二价离子存在，为其特点。CR3是由分子量165kD的α链（CD11b）和95kD的β链（CD18）非共价结合的糖蛋白，识别此分子的单克隆抗体有Mac-1和Mo-1等。CR3和CR4（CD11c/CD18）有共同的β链，因此其功能也有相似之处。白细胞粘附缺陷病（leucocyteadhesiondeficiency）病人缺乏这种共同的β链。病人的中性粒细胞虽正常，但不能留在感染的部位，因此病人易反复遭受感染。这表明CR3和CR4均与吞噬功能密切相关。中性粒细胞和单核-巨噬细胞高度表达本受体，与吞噬功能有关。其配体为iC3b，但针对其他补体受体的单克隆抗体不能阻断CR4与iC3b的结合，证明CR4的存在。CR4与gp150/95为同一分子，对其功能尚有诸多不明之处。据认为CR4在排除组织内与iC3b结合的颗粒上起作用。它和CR3一样，与配体结合时需有二价离子的存在。三.CR4（gp150/95，CD11c/CD18）表3-5补体受体的特征名称别名CD分类配体特异性细胞分布CR1IA受体C3b受体C4B/C3b受体CD