第5章-補體系統(tǒng)課件

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第五章 補體系統(tǒng),補體：,是存在于人和脊椎動物,血清與組織液中,一組,經(jīng)活化后具有,酶活性,的蛋白質(zhì)。,在機體的免疫系統(tǒng)中擔負,抗感染,和,免疫調(diào)節(jié),作用, 并參與,免疫病理反應(yīng),。,補體是天然免疫（Innate immunity）的重要組成部分。,1894 Bordet 發(fā)現(xiàn)綿羊抗霍亂血清能夠溶解霍亂弧菌，56加熱30min 阻止其活性；加入新鮮非免疫血清可恢復其活性。,他認為這類成分有輔助抗體進行溶胞的功能，他稱這些成分為防御素。,Ehrlich 同時也獨立發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象，,提出使用補體(Complement）這一名稱。,Jules Bodet (1870-1961),補體的分類：,補體固有成份,補體調(diào)節(jié)蛋白,補體受體,參與經(jīng)典激活途徑的成分（C1-C4）；參與旁路激活途徑的成分（D、B因子）；參與MBL途徑的成分（MBL，絲氨酸蛋白酶）；共同末端通路（C5-C9）,C1INH、C4bp、H、I、S蛋白和血清羧肽酶等,膜輔助蛋白 (,MCP,) , 促衰變因子(DAF）, 同源限制因子(HRF),CR1CR5、C2aR、C3aR、C4aR,補體的命名,補體固有成分“ C ”,如,C1 C9,補體系統(tǒng)的其他成分“ B、D、P、H”,補體活化后的裂解片段“ a、b ”,具有酶活性的補體成分“ ”,如,C4b2b,滅活的補體片段“ i ”,如,iC3b,調(diào)節(jié)蛋白以功能命名,補體固有成份,一、補體固有成份的組成、生成部位和理化特征,1 參與經(jīng)典途徑活化的補體固有成份按其發(fā)現(xiàn)的先后分別命名為C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8和C9，其中C1由C1q、C1r和C1s三個亞基組成。,2 參與旁路途徑活化的補體固有成份由B、D、P因子和C3、C5C9組成。,3,補體活化的凝集素途徑成份：甘露聚糖結(jié)合凝集素,(,MBL)，MBL-相關(guān)絲蛋白酶(MASP), C4,C2,C3,C5-C9。,補體固有成份是由肝細胞、巨噬細胞、 腸粘膜上皮細胞和脾細胞等合成的糖蛋白，含量約占血清球蛋白總量的,10%,，其中,C3,含量最高、,D,因子含量最低。,固有成份間的分子量差異較大，其中,C1q,最大、,D,因子最小。,對熱不穩(wěn)定，,56,、,30min,即被滅活，,010,條件下活性只能保持,34d,。,7,多種理化因素如射線、機械振蕩、酒精、膽汁和某些添加劑等均可破壞補體。,二、補體的結(jié)構(gòu)和功能,1、C1分子的結(jié)構(gòu)和功能,C1由,一個C1q分子、2 個C1r 分子和2 個C1s分子在鈣離子存在下結(jié)合而成的大分子 。,C1q為18條肽鏈組成的膠原蛋白樣分子，3條肽鏈一組形成6個亞單位。,C1q分子的C端球形結(jié)構(gòu)是與Ig上的補體結(jié)合位點相結(jié)合的部位，它的啟動可使C1r構(gòu)型改變，成為具有活性的C1r并誘,導C1s的活化，成為具有酯酶活性的C1s。,C1q,N,C,酶活性區(qū),SS,C1r,C1r,N,C,SS,C1s,C1r、C1s,分子結(jié)構(gòu),C1r，C1s,均為單鏈血清蛋白酶。C1r具有絲氨酸酯酶的活性， C1s具有絲氨酸蛋白酶的活性。,2、,C4的分子結(jié)構(gòu)、裂解片段和功能,C4,為,3肽鏈結(jié)構(gòu),，分別為,、,、,鏈。,C4是C1（C1S)的作用底物之一,C4,C4a,C4b,結(jié)構(gòu)圖,chain,chain,參與C3和C5,轉(zhuǎn)化酶的形成,過敏毒素,3、,C3,C3,為,2肽鏈結(jié)構(gòu)，分別為,、,鏈,。,三條激活途徑的匯合點，起樞紐作用,C3為血清中,含量最高,的補體成分,C3,C3a,C3b,結(jié)構(gòu)圖,參與C3和C5轉(zhuǎn)化酶的形成,過敏毒素,C3結(jié)構(gòu)以及活化和降解,factor,factor,CR1,proteases,C3bBb,4、,B因子及其功能,B因子為存在于血清的單鏈糖蛋白。,D因子,Ba（234aa）,Bb（505aa）,N,C,蛋白酶活性區(qū),C3b,C3bBb,（C3轉(zhuǎn)化酶）,5、,C5,C5,為,2肽鏈結(jié)構(gòu)，分別為,、,鏈,。,S,S,C5轉(zhuǎn)換酶,C5a,C5b,過敏毒素,參與攻膜復合體的形成,6、,C9,穿孔素(Perforin),C9,和穿孔素結(jié)構(gòu)類似，均為,單鏈結(jié)構(gòu), N端以親水性氨基酸為主，C端均以疏水性氨基酸為主。被活化后形成管狀結(jié)構(gòu)的多聚體，由10個以上的單體分子組成，可通過其疏水性的C末端插入細胞膜，導致細胞溶解。,N,C,凝血酶,親水區(qū),疏水區(qū),補體的激活,識別階段,活化階段,效應(yīng)階段,（一）經(jīng)典途徑,1.激活物及激活條件,AbAg免疫復合物（IC）,（IgM、IgG1、2、3）,構(gòu)象改變 暴露 補體結(jié)合部位,2個以上補體結(jié)合位點,C1q球型頭部結(jié)合,Fab段,Fc段,暴露的C1q結(jié)合位點,IgG 分 子 結(jié) 合 抗 原 前 后 的 構(gòu) 象 變 化,C1q 結(jié)合位點被屏障,結(jié)合抗原之前,結(jié)合抗原之后,C,H1,C,H2,IgM CH3區(qū)，IgG CH2區(qū),T,Y,未與抗原結(jié)合的IgM示意圖,與抗原結(jié)合后的IgM示意圖,未與抗原結(jié)合的IgM電鏡結(jié)果,與抗原結(jié)合的IgM電鏡結(jié)果,C1q,C1qr2s2,C1r,C1s,<40nm,抗 原,抗體,抗 原,補體活 化的經(jīng)典 途徑,C1由 一個C1q、兩個C1r 和兩個C1s分子的共同組成。,一個C1q分子如果同時與兩個以上的Fc段結(jié)合將造成其構(gòu)象的變化，繼之使C1r和C1s活化，啟動補體活化的經(jīng)典途徑,。,2. 經(jīng)典途徑激活順序,C1,AbAg,C,1s,(C1脂酶),C4,C4a,C4b,C2,C2a,C2b,C,4b2b,（C3轉(zhuǎn)化酶）,(與細胞膜或AbAg結(jié)合),C3,C3bC3a,C,4b2b3b,(C5轉(zhuǎn)化酶),C5,C5aC5b,C6,、,C7,C5b67,C8,C5b678,多個C9,C5b6789n,(攻膜復合體),MAC,3.,經(jīng)典途徑: 幾個特點：,1 抗原抗體特異結(jié)合活化,2 反應(yīng)順序為C1qrs-C4-C2-,C3-,C5-C6-C7-C8-C9,3 產(chǎn)生3個轉(zhuǎn)化酶：C1酯酶, C3,轉(zhuǎn)化酶，C5轉(zhuǎn)化,酶,4 產(chǎn)生3個過敏毒素（Anaphylatoxin），C3a,C4a,C5a,補 體 活 化 的 經(jīng) 典 途 徑,IgM/IgG -Ag,復合物,C1q : r : s,C4,C4b + C2,C4a,C2a,C4b2b,C3,C3b,C3a,Ca,+,Mg,+,Ca,+,（,C3轉(zhuǎn)化酶）,C4b2b3b,（,C5轉(zhuǎn)化酶,）,識別,活化,C5,C5b-C6,7,8,9,C5a,細胞溶解,攻擊,病原體,急性期反應(yīng),機體,MBL,（甘露聚糖結(jié)合凝集素）,甘露糖殘基,MASP,(MBL相關(guān)的絲氨酸蛋白酶),MASP相當于C1s,以后過程同經(jīng)典途徑,MASP（甘露糖相關(guān)絲蛋白酶）,(二) 凝集素途徑（,MBL途徑）,無C1的參與,（三）旁路途徑,自發(fā)產(chǎn)生,C3,C3b,滅活,B因子,C3bB,D因子,Ba,C,3b,Bb,(C3轉(zhuǎn)化酶),降解,細菌、內(nèi)毒素、酵母多糖、葡聚糖、凝聚的IgAIgG4、,結(jié)合在,表面,C3,bn,Bb,(C5轉(zhuǎn)化酶),以后同經(jīng)典,（二）,旁路途徑的激活,幾個特點：,1 天然活化，LPS等多糖類物質(zhì)可促進其活化。,2 含有一個C3活化的正反饋調(diào)節(jié)環(huán)路。,3 產(chǎn)生C3轉(zhuǎn)化酶和C5轉(zhuǎn)化酶,4 C1, C4 和C2不參與，B因子、D因子、P因子參與,5 機體早期抗感染免疫中起作用,C3,C3b+B,因子,C3bBb(P),C3bnBb(P),D,C3a,Ba,C5b,-C6,7,8,9,C5,C5a,正反饋調(diào)節(jié)環(huán)路,LPS，多糖，凝聚Ig等,活化,旁路活化途徑,P因子,細胞溶解,（C3轉(zhuǎn)化酶）,（C5轉(zhuǎn)化酶）,補體膜攻擊單位結(jié)構(gòu),MACs 造成的細胞膜損傷,C7,C6,C8,C5b,C9,多聚體,C5b+C6+C7+C8+C9 = MACs,終末途徑,補體激活的共同末端效應(yīng)階段,三條激活途徑的主要不同點,病原體,MBL、MASP、C2-C9,C4b2b,C4b2b3b,非特異性免疫，感染早期,補體激活過程的調(diào)節(jié),補體系統(tǒng)的激活必需在適度調(diào)節(jié)的情況下進行，才能發(fā)揮正常的生理學作用。補體激活失控，則大量補體無益消耗，導致機體感染能力下降，而且會使機體發(fā)生劇烈炎癥反應(yīng)或造成自身組織細胞的損傷。,補體活化途徑的調(diào)節(jié),主要包括,（一）,補體自身衰變的調(diào)節(jié),（二） 可溶性補體調(diào)節(jié)因子的作用,（三）膜補體調(diào)節(jié)蛋白和補體受體的作用,1 C1 抑制分子（C1 inhibitor, C1INH),結(jié)合活化的C1rC1s，使其失去正常酶解底物C4 和 C2的功能,（二）可溶性調(diào)節(jié)分子的作用,C1IHN缺陷引起血管神經(jīng)性水腫,2 C4bp的抑制作用（C4 Binding Protein),結(jié)合C4b，抑制C4b與C2a的結(jié)合，防止C3轉(zhuǎn)化酶的組裝。,促進I因子對C4b的蛋白水解,3 H,因子的作用 （factor H),能與C3b結(jié)合，抑制旁路途徑C3轉(zhuǎn)化酶（C3bBb）,作為I因子的輔助因子（Cofactor）水解C3b為iC3b和C3f,4 I因子的抑制作用（FactorI）,裂解C3b為iC3b和C3f, 繼而裂解iC3b為C3c和C3dg,裂解C4b為C4c和C4d,C3d,C3g,proteases,5 蛋白的作用,結(jié)合5b67, 阻止膜攻擊復合物的形成,6 過敏毒素滅活劑,血清羧肽酶N,滅活C4a、C3a、C5a，喪失過敏毒素活性 。,（三）膜結(jié)合性調(diào)節(jié)分子的作用,1. 膜輔因子蛋白 (Membrane Cofactor Protein, MCP),單鏈,膜蛋白結(jié)構(gòu)，與C3b,C4b結(jié)合，抑制補體的活化。,I因子的輔助因子，促進C3b,C4b滅活,抑制補體活化，比H因子強50倍,2. DAF (Decay Accelerating Factor, CD55) 促衰變因子,單鏈膜蛋白,結(jié)合C4b，C3b, 促進C3和C5轉(zhuǎn)化酶衰變。,抑制補體的活化,分布于機體大部分細胞，DAF缺陷導致陣發(fā)性血紅蛋白尿,DAF作用機理,3. 同源性限制因子(HRF),有稱C8結(jié)合蛋白，結(jié)合C8, 阻斷C9的聚合,補體受體,1. CR1 (CD35，又稱,C3b受體,),主要存在于紅細胞、中性粒細胞、單核巨噬細胞、B細胞、部分T細胞、K細胞、腎小球囊細胞等。,CR1的功能,（1）抑制補體活化,CR1與C3b或C4b結(jié)合后，可促使C3轉(zhuǎn)化酶（C3bBb或C4b2a）降解，還可促進I因子對C3b和C4b的裂解作用，起到類似于H因子的作用。,（2）清除循環(huán)免疫復合物,帶有C3b的免疫復合物與紅細胞的CR1結(jié)合后，可隨血流到肝臟，在那里被清除。,在系統(tǒng)性紅斑狼瘡病人，可出現(xiàn)紅細胞表面先天性和后天性的CR1數(shù)量減少，與其發(fā)病有密切關(guān)系。,圖。CR1的清除免疫復合物效應(yīng),（3）促進吞噬細胞的吞噬,促進吞噬細胞對免疫復合物的吞噬作用。,（4）免疫調(diào)節(jié),CR1在B細胞發(fā)育的早期階段即出現(xiàn)，大約15-50%前B細胞，64-80%的未成熟B細胞和幾乎所有成熟B細胞都有CR1，漿細胞無CR1。CR1對B細胞的分化可能有促進作用。,2. CR2 (CD21),單鏈,C3d受體，結(jié)合C3d，C3dg，EBV,CR2主要存在于成熟B細胞和樹突狀細胞，某些單核細胞、K細胞、胸腺細胞也表達少量CR2。,CR2的功能,調(diào)節(jié)B細胞活化,介導EBV感染,結(jié)合免疫復合物，促進吞噬作用,CR2缺陷小鼠B細胞數(shù)量減少,3. CR3 (CD11b/CD18),雙鏈的異源二聚體，整合素,2亞家族成員,，結(jié)合iC3b，參與炎癥反應(yīng),補體的生物學功能,（一）溶菌和細胞溶解效應(yīng),補體系統(tǒng)通過經(jīng)典途徑、旁路途徑或MBL途徑被活化后，,可在靶細胞上形成膜攻擊復合物，,導致靶細胞的溶解。,補體的這一功能在機體的免疫系統(tǒng)中起重要的防御和免疫監(jiān)視作用，可以抵抗病原微生物的感染，消滅病變衰老的細胞。,（二）調(diào)理和免疫粘附作用,調(diào)理作用又稱促吞噬作用，補體和抗體均具有調(diào)理作用。,在吞噬細胞表面有多種補體受體，如CR1，CR2，CR3等，結(jié)合了靶細胞或抗原的補體片段（C3b/C4b)可與吞噬細胞表面的補體受體特異結(jié)合，促進兩者的接觸，增強吞噬作用和胞內(nèi)氧化作用，最終使機體的抗感染能力增強,。,清除免疫復合物,細菌或免疫復合物激活補體、結(jié)合C3b/C4b后，若與表面具有相應(yīng)補體受體（CRI）的RBC和血小板結(jié)合，則可形成較大的聚合物，通過血液循環(huán)到達肝臟和脾臟，被巨噬細胞吞噬。,（三）促進中和及溶解病毒作用,在病毒與相應(yīng)抗體形成的復合物中加入補體，可明顯增強抗體對病毒的中和作用；,在沒有抗體存在時，補體也可對病毒產(chǎn)生溶解滅活作用。,（四）炎癥反應(yīng),C3a,，C4a，C5a，具有過敏毒素作用，,可使表面具有相應(yīng)受體的肥大細胞和嗜堿性粒細胞等脫顆粒，釋放組胺等血管活性物質(zhì)，引起血管擴張、通透性增強、平滑肌收縮和支器官痙攣等的作用；,C3a和C5a對中性粒細胞具有趨化作用,，吸引具有相應(yīng)受體的中性粒細胞和單核吞噬細胞向補體激活的炎癥區(qū)域游走和聚集，增強炎癥反應(yīng)。,C2a具有激肽樣作用,：使小血管擴張、通透性增強、引起炎癥性充血和水腫作用，,（五） 免疫調(diào)節(jié)作用,補體活化過程中產(chǎn)生的活性片段可與免疫細胞相互作用，對免疫功能起調(diào)節(jié)作用。,例如,，C3d，Ba，Bb等片段對B細胞的功能可產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用；C5a可促進多種細胞因子如IL-1，IL-6，IL-8，TNF,的產(chǎn)生等。,補體系統(tǒng)的異常與疾病,1.補體缺陷,2.補體與炎癥性疾病,3.補體與病毒感染,4.補體與器官移植的超急性排斥反應(yīng),1. 補體缺陷,在臨床上偶爾可以見到一些補體先天性缺陷的病人，,除了C2缺陷和C1INH缺陷相對較常見外，,其它補體成分的缺陷均非常罕見。,補體先天性缺陷患者的兩大臨床表現(xiàn)是,反復感染和自身免疫病，,這也從反面證實了補體在抗感染免疫和免疫調(diào)節(jié)方面的重要意義。,補體缺陷的臨床表現(xiàn),臨床表現(xiàn),主要相關(guān)的缺陷補體成分,次要相關(guān)的缺陷補體成分,遺傳性血管神經(jīng)性水腫,C1INH,嚴重頑固性皮膚損害,C1q,反復發(fā)作性細菌感染,C3，I因子,C1r，C1q,免疫復合物性血管炎（包括腎炎）,C1q，C1r，C4，C2,C3，C5,反復發(fā)作性革蘭氏陽性球菌感染,C5，C6，C7，C8,系統(tǒng)性紅斑狼瘡,CR1,2. 補體與炎癥性疾病,補體在活化過程中產(chǎn)生的片段具有一些新的生物學活性，其中C5a，C3a，C4a具有過敏毒素效應(yīng)，C5a具有趨化活性，這些片段在引起炎癥應(yīng)答中起重要作用。,3. 補體與病毒感染,最近，補體受體及補體膜表面調(diào)節(jié)蛋白與病毒感染的關(guān)聯(lián)受到越來越多的重視，一些病毒可通過補體受體等感染宿主細胞。,例如，EB病毒通過CR2感染B細胞，麻疹病毒通過MCP感染機體細胞，柯薩其病毒、?？刹《竞湍c道病毒可通過DAF感染細胞等。,在臨床上，可考慮應(yīng)用補體受體的阻斷劑治療某系某些病毒感染。,4. 補體與器官移植的超急性排斥,目前研究結(jié)果表明，超急性移植排斥的主要原因是補體系統(tǒng)的全身性激活，導致對機體自身的廣泛性組織損傷，產(chǎn)生致命的后果。,目前在臨床前研究的解決方案是：,（1）利用補體抑制劑如可溶性CR1進行藥物治療；,（2）考慮應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)解決這一問題。,目前已開展了CR1、DAF、CD59、MCP等膜表面補體調(diào)節(jié)蛋白轉(zhuǎn)基因豬的實驗研究，將這些人類基因在胚胎期轉(zhuǎn)入豬胚胎細胞后，使其發(fā)育成含有人類基因的轉(zhuǎn)基因豬，將其器官移植至靈長類動物后，由于補體調(diào)節(jié)蛋白對補體的抑制作用，可有效阻止超急性移植排斥的發(fā)生，使移植的器官存活時間明顯延長。,