补体系统解读ppt课件.ppt

第五章 补体系统（complement system)一.补体的组分二.补体的活化三.补体活化的调节四、补体受体五、补体的生物学作用六、补体与疾病内 容1.参与补体活化的分子Classical pathway:C1(C1q,C1r,C1s),C4,C2,C3MBLectin Pathway(mannan-binding lectin，甘露聚糖结合凝集素):MBL,MASP-1(serine protease，丝氨酸蛋白酶-1),MASP-2,C4,C2,C3Alterative pathway:Factor B,Factor D,C3Terminal pathway:C5,C6,C7,C8,C9第一节 补体的组分(30余种分子)2.参与调节补体活化的分子可溶性分子:C1INH（C1 inhibitor,C1抑制物），Factor I，Factor H,properdin（备介素）,C4bp（C4 binding protein,C4结合蛋白),S蛋白(Sp/Vn),Sp40/40 膜分子：MCP(membrane co-factor protein,CD46,膜辅助蛋白),DAF(decay-accelerating factor,衰变加速因子),MIRL(membrane inhibitor of reactive lysis,CD59,膜性反应性溶解抑制物),同源限制因子3.补体受体（膜分子）CR1,CR2,CR3,CR4,CR5,C1qR,C3aR,C5aR补体活化后裂解片段的命名以该成分的符号后附加小写英文字母表示，如C3a、C3b等，其中裂解后的小片段为a，大片段为b；具有酶活性的成分或复合物:在其符号上划一条横线（C4b2b,C4b2b3b)；灭活的补体片段:在其符号前加英文字母i，如iC3b第二节 补体的活化 在生理条件下，血清中大多数补体成分均以无活性的酶前体形式存在。只有在某些活化物作用下，补体各成分才依次被激活。每当前一组分被激活，即具备了裂介下一组分的特性，由此形成一系列放大的级联反应，最终导致溶细胞效应。补体活化的特点1.三个途径，最后殊途同归，产生类似的生物学效应。补体活化的3条途径与补体的3种功能经典途径MBLectin途径旁路途径一、经典激活途径（classical pathway）C1(C1qC1rC1s)C4C2C3C5C6C7C8C9 识别阶段 活化阶段 膜攻击阶段识别阶段 抗原和抗体结合后，抗体发生构象改变，使Fc段的补体结合部位暴露，补体C1与之结合并被激活，这一过程被称为补体激活的启动或识别。C1由一个C1q和C1r和C1s各两个组成。它们之间依赖Ca2+结合。C1q为六聚体，呈球形，其每一亚单位的头部是C1q与Ig结合的部位。C1r和C1s与C1q相连。当两个以上的C1q头部被免疫复合物中IgM或IgG Fc段结合固定后，C1q六个亚单位的构象即发生改变，导致C1r被裂解，所形成的小片段即为激活的C1r，它可裂解C1s成为两个片段，其中小分子片段也具有蛋白酶活性，它依次裂解C4与C2。必须能和 C1q结合（抗体，核酸，线粒体膜，某些病毒，细菌和多糖）的物质才能激活经典途径，其中最主要的是抗体（免疫复合物）。只有 Ig分子与抗原结合，Ig分 子 Fc区的构相发生改变，I gM 的CH3区 及 IgG 1、IgG 2、IgG 3的CH2中 的 C 1q 结合位点才暴露。因此，C1 q不能与游离的抗体结合。与C1q结合的抗体必须提供两个以上的结合位点才能使C1q活化。由于 I gM 分子为五聚体，含五个 Fc段，故单 个 I gM 分子即可结合 C1q。但 IgG 是单体，需要两个或 两 个 以 上 IgG 分 子 凝 聚 后，才 能 与 C 1q结 合。活化阶段C1s作用于C4，所产生的小片段C4a释放入液相，大片段的C4b可与胞膜或抗原-抗体复合物结合。在Mg2+存在情况下，C2可与附着有C4b的细胞表面结合，继而被C1s裂解，所产生的小片段C2a被释放入液相，而大片段C2b可与C4b形成C4b2b复合物，后者即经典途径的C3转化酶。C4b2b中的C4b可与C3结合，C2b可水解C3，所产生的小片段与水分子作用，不再参与补体级联反应；10%左右的C3b分子可与细胞表面的C4b2b结合，形成C4b2b3b复合物，后者即经典途径的C5转化酶。补体片段如何结合于细胞膜thioester bond（硫脂键）与细胞表面的羟基或氨基结合二、甘露聚糖结合凝集素激活途径（MBLectin pathway）MBLMASPC4C2C3C5C6C7C8C9 识别阶段活化阶段 膜攻击阶段Mannose-binding lectin,MBL-associated serine protease MBL是C型凝集素,存在于血清中，其作用像模式识别分子，识别和结合微生物表面多种碳水化合物，激活补体系统。新近在血清中又发现了另一种lectin（ficolin，在人有L-ficolin、H-ficolin与M-ficolin，在小鼠有ficolin-A），有激活补体作用。识别阶段 MBL在正常血清中的水平低，在急性相反应时，其水平明显升高，MBL是1种急性相蛋白。急性相反应发生在病原体感染早期，巨噬细胞和中性粒细胞产生TNF-、IL-1和IL-6，诱导肝细胞合成与分泌MBL、C反应蛋白、纤维蛋白、淀粉样蛋白等急性相蛋白。MBL与C1q并不具有氨基酸序列上的同源性，但二者的分子结构类似。MBL的结构示意图MASP1/3和MASP2/sMAP的基因结构MASP 在血循环中以单链存在，与微生物结合的MBL-MASP复合物中的MBL发生构象改变，激活MASP，MASP被切断成重链和轻链，两者由二硫键相联。MASP-2能切割C2和C4，MASP-1能直接切割C3。MASP-3的功能不清，可能竞争性地与MBL结合，对补体MBL途径起抑制作用。三、旁路激活途径三、旁路激活途径（alternative pathwayalternative pathway）识别与早期激活某些细菌、革兰氏阴性菌的内毒素、酵母多糖、葡聚糖、凝聚的IgA和IgG4以及其他哺乳动物细胞，均可不通过C1q的活化，而直接“激活”旁路途径。上述成分实际上是提供了使补体激活级联反应得以进行的接触表面。这种激活方式可不依赖于特异性抗体的形成，从而在感染早期为机体提供有效的防御机制。C3是启动旁路途径并参与其后级联反应的关键分子。在经典途径中或自发产生的C3b可与B因子结合；血清中D因子继而将结合状态的B因子裂解成小片段Ba和大片段Bb。Ba释放入液相，Bb仍附着于C3b，所形成的C3bBb复合物即是旁路途径的C3转化酶，其中Bb片段具有蛋白酶活性，可裂解C3。旁路途径C3转化酶水解C3生成C3a和C3b，后者沉积在颗粒表面并与C3bBb结合形成C3bBb3b，该复合物即为旁路途径的C5转化酶，其功能与经典途径的C5转化酶C4b2b3b类似，能够裂解C5，引起相同的末端效应。后期激活C3bBb极不稳定，可被迅速降解。血清中的备解素可与C3bBb，并使之稳定。旁路途径的激活与调节具有两个重要的特点1.旁路途径是补体系统的重要放大机制,产生的C3b分子再参与旁路激活途径，形成更多的C3转化酶。2.旁路途径可以识别自己与非己 正常情况下，体内不断产生低水平的C3b，少数C3b可结合于颗粒表面。自身细胞表面的调节蛋白(如衰弱变加速因子)可加速C3转化酶（C4b2b、C3bBb）降解；微生物表面则缺乏此类调节蛋白，结合于微生物表面的C3b与B因子形成稳定的C3bB，进而形成具有酶活性的C3bBb。四、备解素启动的补体激活途径五、补体激活的共同末端效应 MAC（membrane attack complex)的形成 附着于胞膜表面 C5b-8复合物，可 与 10-16(12-19)个C9分 子 联结 成 C 5b-9,即MAC。电镜下可见这种 C9多聚体的特征性结构，为中空的多聚 C9（poly-C 9）插入靶细胞的脂质双层膜，形成一 个 内 径 为 1 nm 的 小 孔。第三节补体活化的调控调控的意义防止补体过度消耗确保酶促反应发生在靶细胞表面,避免过量的生物活性物质引起的炎症反应,使自身组织或细胞不受损伤 调控方式活化成分的衰变灭活物质的调节活化成分的衰变大多数补体活化后的产物极不稳定，如：C3b,C4b半衰期60微秒 C4b2b的半衰期在37C为5分钟 C5b半衰期在37C为2.3分钟 C567半衰期0.1秒 C5a,C3a,C4a可以被羧肽酶裂解灭活物质（补体调节因子）的调节经典途径 旁路途径补体激活的调节C1C3转化酶C5转化酶MACa.C1抑制物（C1 inhibitor,C1INH）C1INH可有效地将与IC结合的C1大分子解聚，与活化的C1r和C1s以共价键结合成稳定的复合物，使C1r和C1s失去酶介正常底物的能力。b.C3转化酶的抑制 C4结合蛋白（C4binding protein,C4bp）、补体受体1（complement receptor 1,CR1)、膜辅助蛋白（membrane cofactor protein,MCP）、衰变加速因子（decay-accelerating factor,DAF，即CD55）：C4bp是可溶性蛋白，其它均为属膜蛋白。它们均可与C4b结合，完全抑制C4b与C2结合，从而防止经典途径C3转化酶即C4b2b的组装，并促进I因子对C4b的蛋白水解作用。I因子具有丝氨酸蛋白酶的活性，可将C4b酶解为无活性的iC3b。H因子、MCP、CR1和DAF可与B因子或Bb因子竞争结合C3b，促进已形成的C3转化酶解离，进而使C3b被I因子酶解为无活性的iC3b。备解索(properdin,P因子)与C3bBb结合后发生构象改变，可使C3bBb半寿期延长10倍，从而加强C3转化酶裂解C3的作用。c.C5转化酶的抑制 CR1和H因子与C4b2b3b中的C3b结合，促进I因子水解C3b，生成无活性的iC3b。d.膜攻击复合物形成的抑制 CD59阻碍C5b,6,7,8与C9结合，从而抑制MAC形成；同源限制因子(homologous restriction factor,HRF)，也称为C8结合蛋白(C8-binding protein)，可干扰C9与C8结合。第四节 补体受体补体受体1（CR1）：属单链膜结合蛋白，与C3b和C4b有高度亲和性补体受体2（CR2）：属单链跨膜糖蛋白补体受体3（CR3）：iC3bR、Mac-1、CD11b/CD18补体受体4（CR4）：P150.95、CD11c/CD18第五节补体的生物学作用 一、参与宿主早期抗感染免疫补体系统活化后可通过溶解细胞、细菌和病毒，发挥抗感染作用补体活化过程中可产生多种具有炎症介质效应的活性片段，如C3a、C4a、C5a等，参与炎症反应增加血管通透性Ig与补体从血管漏出M、PMNs及淋巴细胞游出，杀细胞作用增强二、维持机体内环境稳定 促进免疫复合物清除清除凋亡细胞 3、清除免疫复合物清除凋亡细胞的机制C1q、MBL、C3b等可与凋亡细胞的分子结合三、连接天然免疫和获得性免疫第六节 补体系统与疾病补体固有成分的遗传缺陷补体调节蛋白缺陷由一大群分子综合发挥作用辅助免疫细胞和抗体发挥功能（抗感染、维持机体内环境稳定、连接天然免疫和获得性免疫）如何发挥作用：活化（酶的级联反应和组装）调节：活化成分的衰变与灭活物质的调节 某些补体固有成分对热不稳定，经56C温育30分钟即灭活，在室温下也很快失活，在0-10C其活性仅能保持3-4天，因此补体应保存在-20 C以下。紫外线照射、机械振荡或某些添加剂均有可能使补体破坏。The End