免疫调节对人体稳态的维持.doc

补体
　　补体(complement，C)是存在于正常人和动物血清与组织液中的一组经活化后具有酶活性的蛋白质。早在19世纪末Bordet即证实，新鲜血液中含有一种不耐热的成分，可辅助和补充特异性抗体,介导免疫溶菌、溶血作用，故称为补体。目前已知补体是由30余种可溶性蛋白、膜结合性蛋白和补体受体组成的多分子系统，故称为补体系统(complement system)。根据补体系统各成分的生物学功能，可将其分为补体固有成分、补体调控成分和补体受体（CR）。
　　一、补体固有成分
　　补体固有成分可分为以下4类：1.经典激活途径的C1、C2、C4。
　　2.旁路激活途径的B因子、D因子和P因子。
　　3.甘露聚糖结合凝集素（MBL）激活途径的MBL和丝氨酸蛋白酶。
　　4.参与共同末端通路的C3、C5、C6、C7、C8、C9。
　　补体激活过程依据其起始顺序不同，可分为三条途径：①从C1q-C1r2-C1s2开始的经典途径（classic pathway），抗原-抗体复合物为主要激活物；②从C3开始的旁路途径（alternative pathway），其不依赖于抗体；③通过甘露聚糖结合凝集素(mannan binding lectin, MBL)糖基识别的凝集素激活途径（MBL pathway）。上述3条途径具有共同的末端通路，即膜攻击复合物的形成及其溶解细胞效应。
　　一、 补体活化的经典途径
　　经典激活途径（classical pathway）指主要由C1q与激活物（IC）结合后，顺序活化C1r、C1s、C2、C4、C3，形成C3转化酶（C4b 2b）与C5转化酶（C4b2b3b）的级联酶促反应过程。它是抗体介导的体液免疫应答的主要效应方式。
　　（一）经典途径的激活物与激活条件：
　　1.激活物：主要是IC，特别是与抗原结合的IgG、IgM分子。另外，C-反应蛋白、细菌脂多糖（LPS）、髓鞘脂和某些病毒蛋白（如HIV的gp120等）等也可作为激活物。
　　2.激活条件：每个C1q分子必须与两个以上Ig分子的Fc段结合；游离的或可溶性抗体不能激活补体。
　　（二）参与经典途径的补体成分：
　　参与经典途径活化的补体成分依次为：C1、C4、C2和C3、C5～C9
　　（三）经典途径活化过程：
　　1、识别阶段；2、活化阶段；3、膜攻击阶段（攻膜阶段）
　　二、补体活化的MBL途径
　　凝集素激活途径（MBL pathway）指由血浆中甘露聚糖结合的凝集素(mannan binding lectin,MBL) 直接识别多种病原微生物表面的N-氨基半乳糖或甘露糖，进而依次活化MASP-1、MASP-2、C4、C2、C3，形成和经典途径相同的C3与C5转化酶，激活补体级联酶促反应的活化途径。MBL激活途径的主要激活物为表面含有甘露糖基、岩藻糖和N-氨基半乳糖的病原微生物。
　　三、旁路激活途径
　　旁路激活途径又称替代激活途径（alternative pathway）指由B因子、D因子和备解素参与，直接由微生物或外源异物激活C3，形成C3与C5转化酶，激活补体级联酶促反应的活化途径。
　　二、补体调控成分
　　主要以可溶性和膜结合两种形式存在。
　　三、补体受体
　　可与相应的补体活性片段或调解蛋白结合，介导补体生物学效应。包括CR1～CR5、C3aR、C2aR、C4aR等。
　　体系统激活过程中，可产生多种生物活性物质，引起一系列生物学效应，参与机体的抗感染免疫，扩大体液免疫效应，调节免疫应答。同时，也可介导炎症反应，导致组织损伤。
　　人们发现机体的免疫溶血活性或免疫杀菌活性，不仅需要抗体的热稳定成分，而且还需要存在于血浆中的热不稳定成分，所以人们把这种协助抗体发挥生物学作用的因子取名为补体。
　　正常情况下，补体是血浆浆蛋白的组成成分。补体系统的各成分，以无活性的前体存在于血浆中。需要时，再在激活物如抗原—抗体复合物等的作用下，依次被激活，最终发挥溶解、破坏细菌、病毒等致病物的作用。
　　补体的生物学效应有：1。增强吞噬作用，增强吞噬细胞的趋化性；2。增加血管的通透性；3。中和病毒；4。细胞溶解作用；5。免疫反应的调节作用。等等。
补体（complement，C）是存在于人和脊椎动物血清及组织液中的一组具有酶样活性的球蛋白，加上其调节因子和相关膜蛋白共同组成一个反应系统棗补体系统。补体系统参与机体的抗感染及免疫调节，也可介导病理性反应，是体内重要的免疫效应系统和放大系统。
　　（一）补体系统的组分及命名
　　补体系统包括30余种活性成分，按其性质和功能可以分为三大类：①在体液中参与补体活化级联反应的各种固有成分；②以可溶性形式或膜结合形式存在的各种补体调节蛋白；③结合补体片段或调节补体生物效应的各种受体。
　　1968年WHO命名委员会对补体系统进行了统一命名。参与补体激活经典途径的固有成分按其被发现的先后顺序分别称为C1、C2、……C9，C1由C1q、C1r、C1s三种亚单位组成；补体系统的其他成分以英文大写字母表示，如B因子、D因子、P因子、H因子等；补体调节成分多以其功能进行命名，如C1抑制物、C4结合蛋白、衰变加速因子等；补体活化后的裂解片段以该成分的符号后面加小写英文字母表示，如C3a、C3b等；具有酶活性成分或复合物在其符号上划一横线表示，如C1、C3bBb等；灭活的补体片段在其符号前面加英文字母i表示，如iC3b等。
　　（二）补体组分的理化性质
　　补体的大多数组分都是糖蛋白，且多属于β球蛋白；C1q、C8等为γ球蛋白，C1s、C9为α球蛋白。正常血清中各组成分的含量相差较大，C3含量最多，C2最低。各种属动物间血中补体含量也不相同，豚鼠血情中含有丰富的补体，故实验室多采用豚鼠血作为补体来源。
　　补体性质不稳定，易受各种理化因素影响，例如加热65℃30min即被灭活。另外紫外线照射、机械振荡或某些添加剂等理化因素均可能破坏补体。所以补体活性检测标本应尽快地进行测定，以免补体失活。补体系统各组成分的主要理化性质见表3-1。
表3-1 补体成分及其主要理化性质

分子量(kD)
血清浓度(μg/ml)
电泳位置
肽链数目
经典途径成分

C1q
410
75
γ
18
C1r
85
50
β
1
C1s
85
50
α2
1
C4
210
200～500
β1
3
C2
110
20
β1
1
C3
195
550～1200
β1
2
C5
19
70
β1
2
C6
128
60
β2
2
C7
121
60
β2
1
C8
155
60
γ
1
C9
79
60
α
1
替代途径成分

B因子
93
200
β1
1
D因子
25
1～2
α
1
备解素
220
25
γ
1
可溶性调节蛋白

C1抑制物
104
200
α2
1
I因子
88
35
β
2
H因子
150
480
β
1
S蛋白
8.3
505
β
1
Sp40/40
0.08
50
α
2
C4结合蛋白(C4Bp)
550
250
γ
8或10
过敏毒素灭活因子
300

α

膜结合调节蛋白

促衰变因子(DAF)
70

1
膜辅助蛋白(MCP)
45～70

1
同种限制因子
65

膜反应溶解抑制因子
18

　　（三）补体成分的分子结构
　　1．C1 是由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。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IgG分子结合，其结合部位在球状的头部（图3-1）。

  图3-1 C1分子模式图
　　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+存在时激活C4和C2。
　　2．C4 是一种β球蛋白，由3条多肽链组成（α，β，γ），分子量分别是95kD、78kD和33kD。C1s可将3条链中最大的α链裂解，释放出一较小的多肽C4a，余下的大部分结合在靶细胞上，进行补体的下一步活化程序。
　　3．C2 是一种β球蛋白，单链，是血清中含量最少的补体成分。激活的C2极不稳定，易衰变，形成补体系统中的一种自身调节机制，以控制补体的激活过程。
4．C3 是一种β球蛋白，由α和β两条多肽链组成（图3-2），分子量分别是110kD和75kD。α链有998个氨基酸残基，β链有669个氨基酸残基；两链间以氢键、疏水键及二硫键相连，相互平行。α链参与C3活化，链的第77位精氨酸和78位丝氨酸之间的肽键是C3裂解酶的作用部位。C3裂解后产生小片段C3a和大片段C3b；C3b受H因子、I因子和CR1的协同作用降解为无活性的iC3b；iC3b可以被水解为C3c和C3dg，C3dg还可被进一步降解成C3d和C3g。

细胞因子
　　为了维持机体的生理平衡，抵抗病原微生物的侵袭，防止肿瘤发生，机体的许多细胞，特别是免疫细胞合成和分泌许多种微量的多肽类因子。它们在细胞之间传递信息，调节细胞的生理过程，提高机体的免疫力，在异常情况下也有可能引起发烧、炎症、休克等病理过程。这样一大类因子已发现的有上百种，统称为细胞因子，包括淋巴细胞产生的淋巴因子、单核细胞产生的单核因子、各种生长因子等。许多细胞因子是根据它们的功能命名的，如白细胞介素（IL）、干扰素（IFN）、集落刺激因子（CSF）、肿瘤坏死因子(TNF)、红细胞生成素（EPO）等。
　　细胞因子的作用方式：1.自分泌作用。2.旁分泌作用。3.内分泌作用。细胞因子的作用特点：多效性、重叠性、协同性、拮抗性和双重性。
　　细胞因子研究具有非常重要的理论和实用意义，它有助于阐明分子水平的免疫调节机理，有助于疾病的预防、诊断和治疗，特别是利用基因工程技术生产的重组细胞因子已用于治疗肿瘤、感染、炎症、造血功能障碍等，并收到良好疗效，具有非常广阔的应用前景。
　　从分子结构来看，细胞因子都是小分子的多肽，多数由100个左右氨基酸组成。细胞因子都是通过与靶细胞表面的细胞因子受体特异结合后才能发挥其生物学效应，这些效应包括促进靶细胞的增殖和分化，增强抗感染和杀肿瘤细胞效应，促进或抑制其他细胞因子的合成，促进炎症过程，影响细胞代谢等。细胞因子的这些作用具有网络性的特点，即每种细胞因子可作用于多种细胞；每种细胞可受多种细胞因子的调节；不同细胞因子之间具有相互协同或相互制约的作用，由此构成了复杂的细胞因子免疫调节网络。目前人们对这一网络的认识尚远未清晰明了。
　　最近几年，基因重组的细胞因子作为一种新型的生物应答调节剂在临床应用上取得了令人瞩目的成就。例如，最早用于临床的干扰素α在治疗白血病和病毒感染中收到显著疗效。中国的干扰素a1在1991年通过新药审评，已得到较为广泛的应用。目前在国际上已批准生产的细胞因子药物还包括EPO、干扰素γ、GM-CSF、G-CSF、IL-2等。由于细胞因子为人体自身成分，通过调节机体生理过程和提高免疫力来治疗疾病，在低剂量即可发挥作用，因而疗效显著，副作用小是一种全新的生物疗法，将会很快获得突飞猛进的发展。
　　细胞因子：一类非抗体蛋白质的统称。此种蛋白质由一个细胞群(如已活化的T淋巴细胞)与特异性抗原接触后所释放。如淋巴活素.
　　细胞因子的研究渊源始于50年代的干扰素研究和60年代的集落刺激因子研究，由于基因工程技术的迅速发展，使细胞因子研究发生了突破性的进展。在80--90年代相继克隆出一大批细胞因子，细胞因子的化学本质是多肽，从信息传递的角度，细胞因子是生物体内一类重要的第一信使分子，是细胞内基因表达的产物。
　　在自然状态下，细胞因子受体 (cytokine receptor, CK-R)主要以膜结合细胞因子受体 (membrane-bound cytokine receptor, mCK-R) 和存在于血清等体液中可溶性细胞因子受体 (soluble cytokine receptor, sCK-R)两种形式存在。 细胞因子复杂的生物学活性主要是通过其与相应的mCK-R结合后所介导的，而sCK-R却具有独特的生物学意义。近年来， sCK-R水平变化与某些疾病的关系日益受到学者们的重视。部分重组sCK-R(rsCK-R) 基因工程产品已进入临床验证，关于sCK-R的产生机理， 结构特点及其免疫学功能等方面的基础研究也取得了长足的进展。
　　研究表明，体内的各种细胞因子之间并不是孤立存在的，而是有着复杂的相互作用，它们之间通过合成和分泌的相互调节，受体表达的相互调节、生物学效应的相互影响等组成一个复杂的细胞因子互作网络。

图3-2 C3分子及其裂解产物示意图
　　C3呈多样性，有30多种异构型。完整的C3分子含糖约2.2％，主要是甘露糖和岩藻糖。C3在血清中含量甚高，可达550～120μg/ml。C3是补体系统中起关键作用的一种成分，所有的补体激活途径均需C3的参与。
　　5．C5 是一种β球蛋白，由2条多肽链组成，与C3相似。α链被裂解后游离出一小分子具有特殊生物活性的C3a，其余大部分片段C5b参与后续的补体活化。
　　（四）补体的细胞受体
　　补体受体（complement receptor，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。许多类型的细胞膜上都具有补体受体，而且在同一细胞膜上可含有不同的受体。现将已发现的几种主要补体受体作简单介绍。
　　1．C1q受体 在中性粒细胞、单核细胞、多数B细胞等一些细胞的表面发现有C1q受体，该受体不与完整C1分子中的C1q相互作用，但C1被C1NH解离后则可结合C1q。受体在结合C1q后可活化各种细胞的相应功能，例如氧化代谢、吞噬功能及某些抗体非依赖性的细胞毒作用等。
　　2．C3受体 研究最多的是C3系列片段受体，最先命名的CR1～CR4都是C3片段的受体（表3-2）。这些受体不能识别循环中的C3分子，只选择性地结合C3裂解后的片段；而且这种结合作用不能被正常血浆蛋白所封闭。不同片段的受体分布于不同类型的细胞，以CR1（C3b受体）的分布较广，可发现在人类红细胞、中性粒细胞、单核－巨噬细胞和B细胞上；CR2（C3d受体）只表达在淋巴母细胞及淋巴细胞上；而CR3（iC3b受体）只表达在吞噬细胞上。
　　如果C3片段结合在抗原抗体复合物上，则C3受体就是抗原与细胞结合的桥梁；如果结合到吞噬细胞表面，则将促进吞噬细胞对抗原的吞噬，故CR1和CR3均是吞噬过程中的重要物质。同时，CR1和CR2均是血清酶I因子裂解C3片段的协同因子；CR3和CR4还是整合素（integrin）家族的成员，在细胞吸附过程中具有重要作用；CR3缺乏患者血中的吞噬细胞的吸附和吞噬功能明显异常，经常性软组织及皮肤感染，特别是链球菌和铜绿假单胞菌感染。
表3-2 C3片段的细胞受体
受体
蛋白结构
结合片段
分布细胞
主要功能
CR1
单链15～40kD
C4b/C3b iC3b
红细胞,吞噬细胞,嗜酸性粒细胞等
促吞噬作用,辅助裂解C3b成C3dg
CR2
单链140kD
C3d
B细胞,少数其他淋巴细胞
B细胞分化,EB病毒受体
CR3
双链265kD
iC3d
吞噬细胞
促吞噬,辅助C3bi降解
CR4
双链254kD
iC3b,C3d
枯否细胞,其他吞噬细胞
不详
C3aR
?
C3a,C4a
MN,T-C,平骨肌,肥大细胞单核细胞等
免疫调节,过敏毒素
C3eR
?
C3e
中性粒细胞
引起骨髓中PMNS释放
　　补体的可溶性调节蛋白和细胞膜相关蛋白是补体系统的重要组成部分，其主要成分的理化性质见表3-1；对补体活化的调节作用见表3-3。