补体系统PPT课件

第五章补体系统(ComplementSystem)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；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（Complement）Complementrefers,historically,tofreshserumcapableoflysingAb-coatedcells.Thisactivityisdestroyed(inactivated)byheatingserumat560Cfor30minutes.补体系统是一组对热和外界影响因素敏感，以酶原形式存在于人或脊椎动物体液中的球蛋白；一旦活化以级联反应形式进行，并产生一系列生物学作用。一、补体系统概念第一节补体系统概述补体的分类与命名：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,MCP,DAF,HRPC1qR、C3b/C4bR(CRI)、3dR(CRII)、H因子受体、C3a和C5a受体等补体固有成份的组成、命名、生成部位和理化特征1参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。2参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。3MBL途径成份：MBL(mannose-bindinglectin,MBL)，MASP（MBL-Associatedserumproteinase),C4,C2,C3,C5-C94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。5固有成份间的分子量差异较大，其中C1q最大、D因子最小。6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。7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血清补体成分名称分子量（kDa）血清浓度（g/ml）460808350835020060010220经典途径C1qC1rC1sC4C2C3185130024替代途径D因子B因子901210凝集素途径MBP30x31终端成分C520470C612065C712055C816055C97060调节因子C1-INH105200C4-bp550250H150480I8835P4x5620补体受体CR1CR2CR3补体活化有三条途径：1.补体的经典活化途径2.补体的旁路活化途径3.补体的MBP活化途径第二节补体的活化一．补体活化的经典途径TheClassicalPathwayThebindingofantibodytoitsantigenoftentriggersthecomplementsystemthroughtheso-calledclassicalpathway.Itcanoccurinsolutionorwhentheantibodieshaveboundtoantigensonacellsurface.经典途径主要以抗原抗体复合物为活化物，活化C1为活化的起点。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1.识别阶段TY1、C1分子的结构和功能C1q为18条肽链组成的胶原蛋白样分子，3条肽链一组形成6个亚单位。C1r，C1s均为单链血清蛋白酶。在钙镁离子参与下，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。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。C1qNC蛋白酶活性区SSC1rC1rNCSSC1sC1r、C1s分子结构C1qC1qr2s2C1rC1s40nm抗原抗体抗原补体活化的经典途径C1分子的结构与功能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。补体活化的经典途径IgM/IgG复合物C1q:r:sC4C4b+C2C4aC2bC4b2aC3C3bC3aCa++Mg++Ca++（C3转化酶）C4b2a3b（C5转化酶）2.活化阶段2.C4的分子结构、裂解片段和功能,C4为3肽链结构，分别为、、链。C4是C1（C1S)的作用底物之一C4C4aC4bC4结构图chainchain参与C3和C5转化酶的形成过敏毒素3.C3C3为2肽链结构，分别为、链。•三条激活途径的汇合点，起枢纽作用•C3为血清中含量最高的补体成分•C3•C3aC3bC3结构图参与C3和C5转化酶的形成过敏毒素C3结构以及活化和降解factorＩfactorＩCR1proteases4.C5C5为2肽链结构，分别为、链。SSC5转换酶C5aC5b过敏毒素参与攻膜复合体的形成补体活化经典途径补体系统的激活途径经典途径:几个特点：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-C93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（Anaphylatoxin），C3a,C4a,C5a二．补体活化的MBP途径细菌表面的多糖（甘露糖或N氨基半乳糖）经血浆中的甘露糖结合凝集素（Mannosebindinglectin，MBL）和MBL相关的丝氨酸蛋白酶（MBLassociatedserumprotease，MASP）活化C4和C2。无C1的参与ThereisaspontaneousconversionofC3toC3b.OrdinarilytheC3bisquicklyinactivated:theC3bbindstoinhibitoryproteinsandsialicacidpresentonthesurfaceofbody'sowncells,andtheprocessisaborted.细菌内毒素（LPS）、酵母多糖、多聚Ig和蛇毒因子等直接活化补体C3。三．旁路途经TheAlternativePathwayC3bBb的产生C3bBbC3bBD因子C3bBBC3b补体活化表面B旁路活化无活化C3C3C3aC3bD因子B因子及其功能B因子为存在于血清的单链糖蛋白。D因子Ba（234aa）Bb（505aa）NC蛋白酶活性区C3bC3bBb（C3转化酶）C3bC3bBC3C3与C3b正反馈环路D因子C3bBbB因子C3bBbPC3bnBbC3C3bBb的双重作用C3bBbC5C3bC3C3bC5C5aC3aC3bC3bC5bC3bBbP——C3转化酶（C3convertase）C3bnBb——C5转化酶（C5convertase）旁路途径的激活几个特点：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4C1,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旁路活化途径C3C3b+B因子C3bBb(P)C3bnBb(P)DC3aBaC5b-C6,7,8,9C5C5a正反馈调节环路LPS，多糖，凝聚Ig等活化P因子细胞溶解（C3转化酶）（C5转化酶）C9,穿孔素(Perforin)C9和穿孔素结构类似，均为单链结构,N端以亲水性氨基酸为主，C端均以疏水性氨基酸为主。被活化后形成管状结构的多聚体，由10个以上的单体分子组成，可通过其疏水性的C末端插入细胞膜，导致细胞溶解。NC凝血酶亲水区疏水区四．共同终末途径C5b+C6+C7+C8+C9=MACs补体攻膜单位细胞膜表面的C3b5b与C6、C7、C8依次结合形成C5b678复和物。该复和物诱发C9在细胞膜表面共聚，形成膜表面的通道结构MACs，造成胞膜的穿孔损伤。补体膜攻击单位结构MACs造成的细胞膜损伤C7C6C8C5bC9多聚体补体杀伤寄生虫MACs的效应细菌脂多糖、肽聚糖、酵母多糖和凝聚的IgG4/IgA等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C1~C9C3、B、D、P因子和C5~C9Ca++、Mg++Mg++C4b2aC3bBb(P)C4b2a3bC3bnBb(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第三节补体系统的调节机制RegulationofComplementActivityTheexplosivepotentialofthecomplementsystemrequiresthatitbekeptundertightcontrol.Atleast12proteinsareknownthatdothis.经典和MBP途径的调节C1IHN缺陷引起血管神经性水肿结合活化的C1rC1s，使其失去正常酶解底物C4和C2的功能C1抑制分子（C1inhibitor,C1INH)C4bp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C3fI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C4dC3dC3gproteasesNH2CLCLCLCLNH2CLCLCLCL补体抑制因子CD55CD46胞浆区胞膜GPI锚固CD46和CD55DAF(DecayAcceleratingFactor,CD55)促衰变因子是经GPI锚固于胞膜表面的75kDa单链膜糖蛋白，能够与C3b结合并且降解C3/C5转化酶。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。膜辅因子蛋白(MembraneCofactorProtein,MCP,CD46)是一个分子量为56-66kDa的共二聚体膜蛋白，与CD55、CR1和CR2等具有同源性。能够与C3b和C4b结合并使之被I因子降解，抑制补体的活化。分布于大部分细胞，但红细胞缺如。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。经典途径的调节IgM/IgG的复合物C1q:r:sC1qC1r:sC1-INHC4C4b+C2C4aC2bC4b2aC3C3bC3aC4c+C4dC2aC4BP+ICa++Mg++Ca++C3bBb哺乳动物细胞表面微生物细胞表面C3b灭活H唾液酸HH因子H因子与哺乳细胞表面的唾液酸结合之后被活化，抑制替代途径的补体活化。没有丰富的唾液酸的微生物细胞表面不能吸附H因子，容易成为补体系统的攻击对象。替代途径的调节CD59（C8bp）与C8结合，阻止MACs的组装CD59与C8的结合具有种属特异性，故是同源限制因子（HRF）之一。补体效应的同源限制性异种器官移植终末途径的调节Ｓ蛋白的作用结合Ｃ5b67,阻止膜攻击复合物的形成过敏毒素灭活剂血清羧肽酶N灭活C4a、C3a、C5a，丧失过敏毒素活性第四节补体受体CR1(