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第四章第四章补体分子补体分子(Complement,C)内容简介内容简介一一.补体概述补体概述二二.补体及受体的结构补体及受体的结构三三.补体激活途经补体激活途经四四.补体的调控补体的调控五五.补体的生物学功能补体的生物学功能六六.补体异常与疾病补体异常与疾病第一节第一节概述概述18951895年年BordetBordet通通过过免免疫疫溶溶菌菌试试验验发发现现新新鲜鲜血血清清中中存存在在一一种种不不耐耐热热的的成成分分，可可辅辅助助特特异异性性抗抗体体介介导导的的溶溶菌菌作作用用。由由于于这这种种成成分分是是抗抗体体发发挥挥溶溶细细胞胞作作用用的的必必要要补补充充条条件件。故故被被称称为为补补体体(complement(complement，C)C)。补补体体并并非非单单一一分分子子，而而是是存存在在于于血血清清、组组织织液液和和细细胞胞膜膜表表面面的的一一组组经经活活化化后后具具有有酶酶活活性性的的蛋蛋白白质质，包包括括3030余余种种可可溶溶性性蛋蛋白白和和膜膜结结合合蛋蛋白白，故故被被称称为为补补体体系系统统。目目前前对对各各类类补补体体的的cDNAcDNA已已克克隆隆成成功功,并并获获部部分分基基因因工工程程产品产品.一一.补体的概念补体的概念补体是存在于正常人和动物血清、组织液和细胞膜表面补体是存在于正常人和动物血清、组织液和细胞膜表面的不耐热的一组经活化后具有酶活性的与免疫有关的蛋的不耐热的一组经活化后具有酶活性的与免疫有关的蛋白质，包括白质，包括3030余种可溶性蛋白和膜结合蛋白，故被称为余种可溶性蛋白和膜结合蛋白，故被称为补体系统。补体系统。补体与抗体的区别补体与抗体的区别为存在于正常人血清中，不耐热，具为存在于正常人血清中，不耐热，具酶活性，酶活性，球蛋白。球蛋白。二、组成、理化性质和命名二、组成、理化性质和命名（一）（一）组成：组成：3030多种蛋白质多种蛋白质1 1 固固有有补补体体成成份份：C1-C9 C1-C9 B B D D MBL MBL MASP-1 MASP-1 MASP-2,MASP-2,C3C3含量最高含量最高(1200mg/ml)1200mg/ml)2.2.调调节节蛋蛋白白：C1INH C1INH C4bp C4bp H H I I C8bp C8bp CD59 CD59 S S DAF MCPDAF MCP 3.3.受体受体:CR1-CR5,C3aR,C5aR,C1qR:CR1-CR5,C3aR,C5aR,C1qR（二）理化性质：（二）理化性质：补体成分均为补体成分均为糖蛋白糖蛋白，多属，多属 球蛋白，少数属球蛋白，少数属（如（如C1sC1s、D D因子）及因子）及 球蛋白球蛋白(如如C1qC1q、C8)C8)。多数补体成分。多数补体成分(尤其尤其是固有成分是固有成分)对对热不稳定热不稳定。经。经5656温育温育3030分钟即灭活；分钟即灭活；在室温下很快失活；在在室温下很快失活；在0 01010条件下活性仅能保持条件下活性仅能保持3 34 4天。因此。天。因此。用于研究或检测的补体标本须保存于用于研究或检测的补体标本须保存于-20-20以下。以下。（三）补体系统的命名（三）补体系统的命名固有成分，按其被发现的先后分别命名为固有成分，按其被发现的先后分别命名为C1(qC1(q、r r、s)s)、C2C2、C9C9；其他成分以英文大写；其他成分以英文大写字母表示，如字母表示，如B B因子、因子、D D因子、因子、P P因子、因子、H H因子、因子、MBLMBL等；补体调节蛋白多以其功能命名，如等；补体调节蛋白多以其功能命名，如C1C1抑抑制物、制物、C4C4结合蛋白、衰变加速因子等；补体活结合蛋白、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附加小化后的裂解片段，以该成分的符号后面附加小写英文字母表示，如写英文字母表示，如C3aC3a、C3bC3b等；活化的补体等；活化的补体在其符号上划一横线表示，灭活的补体片段，在其符号上划一横线表示，灭活的补体片段，在其符号前加英文字母在其符号前加英文字母i i表示，如表示，如iC3biC3b。（四）补体的合成（四）补体的合成肝细胞肝细胞和巨噬细胞是补体的主要产生细胞，肝细胞病变和巨噬细胞是补体的主要产生细胞，肝细胞病变可致补体异常如肝坏死、肝硬化、肝癌、重症肝炎等致可致补体异常如肝坏死、肝硬化、肝癌、重症肝炎等致补体减少。炎症状态时，补体可增高。补体减少。炎症状态时，补体可增高。第二节第二节补体系统的结构补体系统的结构一、补体分子的结构一、补体分子的结构C1/Q R S,C1/Q R S,C1Q R SC1Q R SC2 6 7 9/aC2 6 7 9/a链链C3 5/a+C3 5/a+链链C4 8/a+C4 8/a+r+r二、补体受体二、补体受体补体受体是细胞表面的重要膜结构。补体系统激活的级补体受体是细胞表面的重要膜结构。补体系统激活的级联反应产生的多种生物学效应联反应产生的多种生物学效应,诸如调理促吞噬作用、诸如调理促吞噬作用、免疫调控作用、粘附作用、清除免疫调控作用、粘附作用、清除ICIC及炎症作用等，都是及炎症作用等，都是通过补体受体而介导的。各种补体受体分布不尽相同，通过补体受体而介导的。各种补体受体分布不尽相同，但其但其主要作用是识别配体、传导信号和诱导细胞应答等。主要作用是识别配体、传导信号和诱导细胞应答等。第三节第三节补体的激活途经补体的激活途经一、经典途经（一、经典途经（Classicalpathway,CP)1 1、激活过程：、激活过程：识别阶段：识别阶段：C1C1活化活化活化阶段：活化阶段：C4 2 3C4 2 3活化活化 膜攻击阶段：膜攻击阶段：C5-C9C5-C9活化形成活化形成MACMAC（膜攻击复合体）（膜攻击复合体）2 2、激活条件及特点：、激活条件及特点：（1 1）ICIC为激活剂为激活剂（2 2）Fc/2+C1Q Fc/2+C1Q （3 3）C1-C9C1-C9均参与均参与（4 4）体免效应阶段发挥作用）体免效应阶段发挥作用二二 MBLMBL激活途经：激活途经：1 1、特点：、特点：病原菌甘露糖为激活剂，无需抗体参与，越病原菌甘露糖为激活剂，无需抗体参与，越过过C1C1直接激活直接激活C4C2C4C2，在感染早期发挥溶菌作用。，在感染早期发挥溶菌作用。2 2、激活过程：、激活过程：细菌细菌-巨噬细胞巨噬细胞-IL1 6 TNFa-IL1 6 TNFa-肝细胞肝细胞-MBL CRP-C4 2-C9(-MBL CRP-C4 2-C9(见图见图)三三旁路途经：旁路途经：1特点：特点：LPS为激活剂为激活剂，BDP因子参与，直接从因子参与，直接从C3始活化补体，在感染早期发挥效应。始活化补体，在感染早期发挥效应。2激活过程：激活过程：（见图）（见图）膜攻击复合体（MAC）MACMAC组成：组成：C5 6 7 8/1C5 6 7 8/1分子分子+C9/12-16+C9/12-16 MACMAC效应机制：效应机制：在胞膜上形成小孔，使得小的可溶性分子、离子以及水在胞膜上形成小孔，使得小的可溶性分子、离子以及水分子可自由透过胞膜，但蛋白质之类的大分子却难以从分子可自由透过胞膜，但蛋白质之类的大分子却难以从胞浆中逸出，最终导致胞内渗透压降低，细胞溶解。此胞浆中逸出，最终导致胞内渗透压降低，细胞溶解。此外，末端补体成分插入胞膜，可能使致死量钙离子被动外，末端补体成分插入胞膜，可能使致死量钙离子被动向胞内弥散，并最终导致细胞死亡。向胞内弥散，并最终导致细胞死亡。补体三条激活途经比较补体三条激活途经比较CPAPMBL激活物激活物ICLPS病菌甘露糖病菌甘露糖参与成份参与成份C1-C9C3-C9C2-C9C3转化酶转化酶C4b2bC3bBbC4b2bC5转化酶转化酶C4b2b3bC3bnBbC4b2b3b作用作用体免效应体免效应早期非特异早期非特异早期非特异早期非特异第四节第四节补体激活的调控补体激活的调控一、自身衰变调节一、自身衰变调节某些补体成分的裂解产物极不稳定，易于自行衰变，成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。例如为补体激活过程中的一种自控机制。例如C4bC4b、C3bC3b及及C5bC5b易衰变易衰变二、补体调节因子的作用二、补体调节因子的作用（一）（一）C1抑制物抑制物(C1INH)C1 INHC1 INH调节的主要方式是，与活化的调节的主要方式是，与活化的C1rC1r或或C1sC1s结合形成结合形成稳定的复合物而导致稳定的复合物而导致C1C1丝氨酸蛋白酶失活。丝氨酸蛋白酶失活。其作用机理其作用机理是是,C1INH,C1INH通过提供一个酷似通过提供一个酷似C1rC1r和和C1sC1s的正常底物的序列的正常底物的序列为为“锈铒锈铒”(“baitbait”),),被被C1rC1r和和C1sC1s裂解暴露出一个活裂解暴露出一个活性部位性部位,然后再与然后再与C1rC1r或或C1sC1s结合形成共价的酯键而发挥结合形成共价的酯键而发挥抑制作用。抑制作用。(二二)C4结合蛋白（结合蛋白（C4bp）C4bpC4bp由由8 8个亚单位组成个亚单位组成,电镜下观察形似电镜下观察形似蜘蛛蜘蛛,C4bp,C4bp以以两种方式抑制补体的活化。第一种方式是两种方式抑制补体的活化。第一种方式是,通过其通过其与与C2C2竞争竞争C4bC4b,而从而从C4b2bC4b2b中取代中取代C2b,C2b,并通过其与并通过其与C4bC4b的结合而的结合而阻止剩余的阻止剩余的C2C2同同C4bC4b结合结合,由此抑制由此抑制C3C3转化酶的形成。第转化酶的形成。第二种方式是二种方式是,C4bp,C4bp作为作为I I因子的一种辅助因子因子的一种辅助因子,促进促进I I因子因子对对C4bC4b的裂解。的裂解。(三三)促衰变因子促衰变因子(DAF)促衰变因子促衰变因子(decay accelerating factor,(decay accelerating factor,DAF)DAF)。膜。膜DAFDAF广泛分布于各种血细胞及其他各处广泛分布于各种血细胞及其他各处的细胞上的细胞上,包括红细胞、粒细胞、单核细胞、淋包括红细胞、粒细胞、单核细胞、淋巴细胞巴细胞(T(T、B)B)等。等。DAFDAF的生物学活性是可保护宿的生物学活性是可保护宿主细胞免遭补体介导的溶解破坏。主细胞免遭补体介导的溶解破坏。其作用机理其作用机理是，是，DAFDAF不仅可阻止经典或替代途径不仅可阻止经典或替代途径C3C3和和C5C5转化转化酶的装配，酶的装配，并且可通过诱导催化单位并且可通过诱导催化单位C2aC2a或或BbBb的快速解离而使已形成的的快速解离而使已形成的C3C3、C5C5转化酶失去稳转化酶失去稳定性。定性。(四四)膜辅蛋白（膜辅蛋白（membranecofactorprotein,MCP)MCPMCP的主要功能是其辅因子活性。的主要功能是其辅因子活性。即可与即可与C3bC3b或或C4bC4b结结合而促进合而促进I I因子对因子对C3bC3b和和C4bC4b的裂解灭活的裂解灭活(图图5-17),5-17),从而从而保护自身宿主细胞免遭补体介导的溶解破坏。保护自身宿主细胞免遭补体介导的溶解破坏。(五五)H因子因子H H因子的功能因子的功能包括以下几个方面：包括以下几个方面：(1)(1)为为I I因子的辅助因因子的辅助因子，可增加子，可增加C3bC3b对对I I因子的敏感性。因子的敏感性。(2)(2)加速加速C3C3转化酶转化酶的衰变：的衰变：H H因子能将已同因子能将已同C3bC3b结合的结合的B B因子或因子或BbBb从从C3C3转化转化酶中逐出酶中逐出,而使之失去酶活性。而使之失去酶活性。(3)(3)阻止替代途径中初始阻止替代途径中初始和放大和放大C3C3转化酶的形成转化酶的形成。(六六)I因子因子I I因子的生物学活性是因子的生物学活性是,在在C4bpC4bp、MCPMCP、H H因子和因子和CR1CR1等辅等辅助因子的协同下，将助因子的协同下，将C4bC4b裂解裂解为为C4dC4d和和C4cC4c；使；使C3bC3b裂解裂解出出C3fC3f形成形成C3bi,C3bi,后者再进一步裂解为后者再进一步裂解为C3dgC3dg和和C3cC3c，由此而，由此而控制补体系统的活化。控制补体系统的活化。(七七)CD59CD59CD59是近年是近年(1989)(1989)才发现的一种分子量只有才发现的一种分子量只有181820kDa20kDa的膜性调节蛋白。其的膜性调节蛋白。其C C端借端借GPIGPI锚固定于细胞表面。锚固定于细胞表面。CD59CD59分布甚广泛，已证明皮肤、分布甚广泛，已证明皮肤、肝、肾、胰肝、肾、胰、肺、唾腺、神、肺、唾腺、神经系统、经系统、胎盘胎盘以及各种血细胞以及各种血细胞(红细胞、淋巴细胞、中红细胞、淋巴细胞、中性粒细胞及血小板性粒细胞及血小板)和精子上均有表达。和精子上均有表达。CD59CD59的主要生的主要生理功能理功能是防止是防止MACMAC对同种或自身细胞的溶解破坏对同种或自身细胞的溶解破坏 CD59 CD59 GPIGPI借助穿膜蛋白借助穿膜蛋白LATLAT激活激活T T细胞细胞1：CD59 2：LAT 3：MergeCD59作用前作用前CD59作用后作用后作用机理为：作用机理为：通过其与通过其与C7C7、C8C8或或C9C9的结合而阻止的结合而阻止MACMAC的的组装。当其与组装。当其与C5bC5b7 7复合物结合后，可阻止其再与复合物结合后，可阻止其再与C8C8结结合；当其与合；当其与C8C8结合后，则可阻碍结合至结合后，则可阻碍结合至MACMAC上的第上的第1 1个个C9C9分子的铺展，从而阻止后继分子的铺展，从而阻止后继C9C9的结合；而当其与的结合；而当其与MACMAC中中的的C9C9结合后结合后,又可又可阻止阻止C9C9进一步的聚合进一步的聚合。其作用与。其作用与C8bPC8bP相似。相似。第五节第五节 补体的生物学作用补体的生物学作用BiologicalfunctionofComplement一一溶菌、溶细胞、溶病毒作用：溶菌、溶细胞、溶病毒作用：G G-细菌细菌 红细胞红细胞二二 调理吞噬作用：调理吞噬作用：C3bC3b是重要调理素是重要调理素三炎症介质作用：三炎症介质作用：C3a C4a C5a-C3a C4a C5a-趋趋化、激化、激 肽、过敏毒素作用。肽、过敏毒素作用。四免疫粘附作用：空间干扰，四免疫粘附作用：空间干扰，C3b/C4bRC3b/C4bR五五免疫调节作用：免疫调节作用：感应阶段感应阶段-C3b+-C3b+网络固网络固 定抗原定抗原 增殖分化阶段：增殖分化阶段：C3b+BC3bRC3b+BC3bR 效应阶段：效应阶段：C3b+MQ+NKC3bR-ADCCC3b+MQ+NKC3bR-ADCC第六节第六节补体异常与疾病补体异常与疾病一、补体异常与疾病：一、补体异常与疾病：（一一）固固有有成成份份遗遗传传缺缺陷陷：严严重重化化脓脓感感染染，自自身身免免疫疫病病（二）调节蛋白缺陷：（二）调节蛋白缺陷：C1INH-C1INH-遗传性血管性水肿遗传性血管性水肿 H I-C3H I-C3消耗消耗-肾小球肾炎肾小球肾炎 DAF MCP DAF MCP 血管内溶血血管内溶血-血红蛋白尿血红蛋白尿（三）三）低补体血症：低补体血症：合成不足合成不足-肝病肝病 大量丢失大量丢失-肾病及烧伤肾病及烧伤 消耗过多消耗过多-免疫复合物病免疫复合物病（四）与传染病有关：（四）与传染病有关：1 1）病毒表达）病毒表达MCPMCP模拟蛋模拟蛋白或上调白或上调MCPMCP表达量；表达量；2 2）干扰补体与免疫复干扰补体与免疫复合物结合；合物结合；3 3）利用补体受体）利用补体受体作为病毒受体作为病毒受体。（五）与不孕症相关：（五）与不孕症相关：胎盘滋养层细胞高表达胎盘滋养层细胞高表达CD59 DAF MCPCD59 DAF MCP可保护胎儿免受补体攻击。精子可保护胎儿免受补体攻击。精子高表达高表达CD59CD59可保护精子免受女性生殖道抗精子可保护精子免受女性生殖道抗精子抗体及补体的攻击。反之，可致不孕症抗体及补体的攻击。反之，可致不孕症（六）与肿瘤免疫逃逸有关：（六）与肿瘤免疫逃逸有关：CD59 CD59 DAF-DAF-抗补抗补体溶破作用并与肿瘤逃逸信号转导相关。体溶破作用并与肿瘤逃逸信号转导相关。二二.干预策略干预策略1.G1.G-菌感染菌感染可用抗生素可用抗生素2.2.补体缺陷者补体缺陷者可输注补体及新鲜血浆可输注补体及新鲜血浆3.3.自身免疫病自身免疫病可用免疫抑制剂如激素可用免疫抑制剂如激素4.4.阵发性血红蛋白尿阵发性血红蛋白尿可采用补体调节因子（可采用补体调节因子（DAFDAF、MCPMCP、CD59CD59）5.5.类风关类风关可用受体拮抗剂（可用受体拮抗剂（C5aRC5aR拮抗剂）拮抗剂）6.6.炎症炎症可采用阻断性抗体（抗可采用阻断性抗体（抗C5a C5a 抗抗C5C5）7.7.肿瘤肿瘤患者可采用抗患者可采用抗CD59CD59单抗，抗单抗，抗CD20CD20单抗单抗三、补体检测：三、补体检测：1.50%1.50%溶血试验，测补体总量溶血试验，测补体总量2.2.酶标记酶标记3.3.单扩试验：测单扩试验：测C3C3含量含量本章要点本章要点1.1.补体三条激活途经的区别补体三条激活途经的区别2.2.补体的生物学功能补体的生物学功能3.MAC3.MAC概念概念4.4.补体调节蛋白的作用机理补体调节蛋白的作用机理5 5补体异常与临床疾病补体异常与临床疾病