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第五章 补体

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第5章 补体

第5章 补体

H因子、S蛋白等。
(3) 补体受体(complement receptor, CR) CR1——CR5、C3aR/C4aR/C5aR、H因子受体等
3. 补体的命名 3. 补体的生物合成
90%的血浆补体由肝脏合成。本身不稳定，C3最多， 56℃→灭活
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。
第五章 补体系统 p49
一. 概 述
1.补体(complement, C)： 是存在于人和脊椎动物血清与组织液中一组经 活化后具有酶活性的蛋白质。
2.补体系统的组成
(1) 补体固有成分 C1-C9 、甘露糖结合凝集素(mannan-binding lectin, MBL) 、
丝氨酸蛋白酶 (serine protease)、B因子、D因子、P因子。 (2) 补体调节蛋白：C1抑制物、I因子、C4结合蛋白、
二. 补体激活
在生理情况下，大多数血清补体成分以酶前体的 形式存在。 补体的激活过程是一系列扩大的酶促连锁反应。
现已经发现三条补体激活途径：
经典途径
旁路途径
MBL途径 三条途径具有共同的终末反应过程。
(一) 经典激活途径(classical pathway)（传统途径）
1. 激活物质 免疫复合物(immune complex, IC) Ab：IgM、 IgG(IgG1、 IgG2、IgG3) 每一个C1分子必须同时与两个以上Ig的Fc段结合才能 被激活，游离或可溶性抗体不能通过经典途径激活补体。
(三) MBL途径（MBL pathway，凝集素途径） 1 激活剂 MBL(mannan-binding lectin)结合半乳糖或甘露糖

第五章 补体(医学免疫学,人民卫生出版社第7版)

第五章 补体(医学免疫学,人民卫生出版社第7版)
第五章 补体(Complement)
本章教学大纲
【目的要求】 掌握：补体的概念，补体三条途径的主要特
点，补体的生物学功能。 熟悉：补体系统的组成、命名，补体经典途
径、旁路途经和MBL途径的激活过程； 了解：补体的主要理化性质，补体活化的调
控。
【教学内容】
1、补体的概念，组成和命名，补体的理化性质和代谢。 2、补体的激活：补体经典途径，MBL途径和旁路途经的
参与非特异性免 疫的效应阶段， 感染早期发挥作
用
参与非特异性免 疫的效应阶段， 感染早期发挥作
用
补体系统激活的特点
1、激活后才具有酶活性 2、严格的级联反应 3、生物放大效应 4、可通过三条激活途径发挥生理或病理效应
①经典途径 ②MBL途径 ③旁路途径 5、在进化和抗感染中，出现或发挥作用的顺序: 旁路途径→MBL途径→经典途径
阶段I—识别阶段： 步骤1—识别单位的活化：C1酯酶的形成
阶段II—活化阶段： 步骤2—C3转化酶的形成 步骤3—C5转化酶的形成
阶段III—膜攻击阶段： 步骤4—C5b67三分子复合物的形成 步骤5—膜攻击复合体的形成和靶细胞溶解
（一）阶段I—识别阶段
第1步：C1酯酶的活化
IgG/IgM 与Ag结合后 暴露补体结合点 C1q与补体结合点结合 使C1r、C1s构象改变而活化 形成活性C1酯酶（C1）
实际意义： A. 抗感染； B. 自身免疫病。
激活补
体经典途 径，溶解 抗原靶细 胞
二、调理作用
Ag（颗粒性）-Ab 复合物 → C3b、C4b、iC3b → 结合于吞噬细胞CR →吞噬免疫复合物。
C3转化酶 的形成
（二）阶段II—活化阶段
第3步：C5转化酶的形成 C4b2a (即C3转化酶）水解C3 C3a+C3b C4b2a + C3b 结合成C4b2a3b （即C5转化酶）

第五章-补体

第五章-补体

④ 肽链降解后常具有新的生物学活性或与其它补体 的降解成分重新组合，形成新的活性分子。
⑤ 性质不稳定，不耐热，56℃30分钟即可灭活， 室温下很快失去活性。
五、补体的合成与代谢 ① 合成：肝细胞，单核/巨噬细胞，造血细胞，纤维 母细胞，内皮细胞，生殖细胞，脂肪细胞，神经 细胞。
② 代谢：非常快，血浆中补体每天约有一半更新。
二、替代途径
三、 MBL途径（凝集素途径）
MBL：甘露糖结合凝集素 FCN：纤维胶原素
MBL途径是指细菌或病毒表面的甘露糖蛋白与血 清中的MBL或FCN结合，进而激活C4、C2、C3 的活化途径。
三、 MBL途径（凝集素途径）
1、激活物:病原微生物表面以甘露糖或半乳糖为末端糖基 的糖结构 2、参与成分:MBL（FCN），MASP，C2-C9 3、激活过程: 病原入侵 TNF,IL等诱导机体产生MBL等 急性期蛋白 MBL结合到细菌表面的甘露糖 激活丝氨 酸蛋白酶MASP 活化C4,C2等 形成MAC杀伤入侵的病 原微生物
导C9分子聚合，产 生穿膜孔道，引起细 胞溶解
补体经典激活途径激活过程（二）
二、替代途径
该途径越过C1、C4、C2直接激活C3，故又称C3途径或旁路 途径。 激活物：某些细菌、内毒素、酵母多糖、葡聚糖等，为补 体激活提供保护性环境和接触性的表面。 参与替代途径的激活与调节因子：B因子、D因子、P因子为 激活因子；H因子、I因子为抑制与调节因子。 在细菌感染早期，即可发挥重要的抗感染作用
4. 补体的中和及溶解病毒的作用
抗体对病毒的中和作用，阻止病毒对宿主细胞的吸附
和穿入。
只有补体也可出现溶解病毒（有囊膜）的现象，
如由补体介导引起RNA肿瘤病毒溶解的现象。所有 C型RNA病毒，均能被灵长类动物新鲜血清所溶解

5补体

5补体

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补体三条激活途径特点及比较要点
MBL途径 旁路途径 项 目 经典途径 主要激活物 Ag-Ab(IC) 病原体甘露糖 细菌脂多糖 （Ab:IgM/IgG123） 聚合IgA,IgG4等 参 与 C1-9 MBL MASP B D P因子 补体成分 C2-9 C3,5-9 C3转化酶 C5转化酶 作 C4b2a C4b2a3b 左+右 左+右 C3bBb C3bBb3b
作用：促进吞噬细胞对细菌等吞噬
（三）免疫粘附与清除IC
补体片段： C3b
参与细胞：红细胞、血小板 作用：粘附，运输转移给巨噬细胞
（四）炎症介质作用
过敏毒素作用: C3a/5a 增强血管通透性，平滑肌收缩 趋化作用: C5a 吸引细胞聚集于炎性部位
Ab激活力： IgM＞＞IgG3＞IgG1＞IgG2
（二）活化过程
1.识别阶段
Ag+Ab C1q Ag-Ab C1q C1r C1r C1s C1s
识别阶段
C1q
IgG IgG 补体结合 位点CH2
经典途径识别阶段
2.活化阶段
C4b2a
C2b
C4b2a3b
C4b2a
C4b2a3b
C2b
C2a C2a
三、补体系统的组成 1、补体的固有成分 经典途径：C1q/r/s、C4、C2； MBL途径：MBL、MASP； 旁路途径：B因子、D因子； 共同组分：C3、C5—9；
2、补体调节蛋白：
P因子、C1抑制物、I因子、C4结合蛋 白、H因子、S蛋白等。
3、补体受体(CR):
CR1～CR5、C3aR、C2aR、C4aR等。
C4b2a
C2a C2b C4b2a3b

5 补体

5 补体

+
溶
++++ 菌
+
Bordet (1870 – 1961) Nobel Prize in 1919
由于这种成分是抗体发挥溶细胞作用的必要 补充条件，故被称为补体(complement，C)
补体系统(complement system)
基本概念
补体并非单一分子，而是存在于血清、组织液和细胞膜表面的一组 经活化后具有酶活性的蛋白质，包括30余种可溶性蛋白和膜结合 蛋白，故被称为补体系统。 补体系统一般以非活动状态存在，当受到某些物质刺激时，C各成分便 按一定的顺序呈现连锁的酶促反应，参与机体的免疫防御。同时C作为 炎性介质，引起免疫损伤。
补体成分以无活性的酶前体形式存在； 只有在某些活化物的作用下，或在特定的固相表面上，补
体各成分才依次被激活； 补体被激活后形成一系列放大的级联反应；
最终导致靶细胞溶解。
同时，在补体活化过程中可产生多种水解片段，它们具有不同 生物学效应，广泛参与机体免疫调节与炎症反应。
第二节 补体的激活
补体系统的三条激活途径
通过与补体活性片段结合而介导生物学效应。
补体系统(complement system)
一般性质
主要产生细胞为肝细胞和巨噬细胞。 多数组分为糖蛋白。 血清中各成分含量不等，C3含量最多，D因子最少。 正常生理情况下，以非活化形式存在。 性质不稳定，加热56℃，30min失活。
补体系统(complement system)
2.活化阶段
➢ C3转化酶的形成：C4b2a复合物 ➢ C5转化酶的形成：C4b2a3b复合物
经典(传统)激活途径 — classica1 pathway
2.活化阶段

第五章 补体

第五章 补体

2 补体调节蛋白

以可溶性或膜结合形式存在，具有调节和控制补体活化
作用的蛋白分子，包括C1抑制物、I 因子、C4结合蛋
白、H因子、S蛋白、促衰变因子、膜辅助蛋白、同种 限制因子等。
3 补体受体
存在于细胞表面，介导补体活性片段或调 节蛋白发挥生物效应的各种受体（CR），
如CR1～CR5、C3aR、C2aR、C4aR等。
一、补体激活的经典途径
（ The Classical Pathway）
（一）经典途径的激活物及激活条件
Ag—Ab免疫复合物（immune
complexes，IC） （IgM、IgG1、IgG2、IgG3）
某些逆转录病毒的胞膜蛋白等
一个C1q分子必须同时与两个以上补体结合位点结
酸性粘多糖、肝素、鱼精蛋白、纤溶酶、组织蛋白酶、
补体系统的组成
1）固有成分：
经典及MBL途径的 前端反应成分： C1、 C4、C2、C3 MBL、 MASP
旁路途径的前端 反应成分：
C3、B、D、
2）调节成分： C1-INH、 I因子 C4bp、 H因子、 MCP、DAF、 HRF 3）补体受体：
P因子
共同末端反应成分 C5、C6、C7、C8、 C9
作用靶
C1r， C1s C3b，C4b C4b，C3b C4b C5b67
主要功能
抑制丝蛋白酶 阻止C3b与Bb结合 蛋白裂解，钝化 加速C4b2a衰变 阻止形成膜孔
整合的膜蛋白：
DAF 多数血细胞， 上皮及内皮细 胞 红细胞，淋巴 细胞、单核细 胞、嗜中性粒 细胞、血小板 C4b2a， C3bBb C8，C9 加速C3转化酶衰变
CR1、CR2、 CR3、CR4、 C3aR、C4aR

医学免疫学第五章补体系统


与其它酶系统 联系
病理生理学意 义
参与适应性免 疫
第五节 补体与疾病
01 补体的遗传性缺陷 02 补体与传染病 03 补体与其他炎症 04 补体与异种器官移植
DAF转基因猪（猪-狒狒心脏移植），阻断超急性排斥反应。
BACK
遗传性血管神经性水肿 Hereditary angioedema
阵发性夜间血红蛋白尿Paroxymal Nocturnal Hemoglobinuria （PNH）
病因：编码GPI的基因翻译后修饰缺 陷，使DAF/CD55和MIRL/CD59不 能锚定在细胞膜上。失去抑制作用。
机理：补体介导的溶血
3
2.5
Days with
paroxysms
2
per patient
per month 1.5
1
0.5
0 Before treatment
During 12 weeks treatment
第四节 补体的生物学意义
补体的生物学功能 调理作用
细胞毒作用：溶解细 菌等
免疫黏附
1. 炎症介质（图）
抗感染临床表现：慢性溶血来自贫血、全血细 胞减少、静脉血栓，晨尿中出现血红 蛋白。渐进性骨髓衰竭。平均寿命 10-15岁。
治疗： gene therapy? Somatic mutation ,多细胞受累 No!
C5的人源化单抗-Eculizumab Yes!
Treatment of PNH pathents with Eculizumab relieves hemoglobinuria. Hillmen, P., et al. New England Journal of Medicine 2004;350:6,552-559

第五章 补体系统



5、膜辅助蛋白（MCP）：可促进I因子 裂解C3b 的作用。 6、I因子：可将C3b 裂解为C3c与C3dg， 从而抑制 C4b2b活性或阻断C4b2b形成。
二、调控旁路途径C3转化酶与C5转化
酶 I因子：可裂解C3b； H因子：可直接作用于C5转化酶或间接辅
助I因子的作用； CR1： 可与C3b牢固结合； MCP：可促进I因子裂解C3b的作用； P因子：可与C3bBb牢固结合而形成稳定 的C3bBbP，从而加强C3bBb裂解C3的作用。

二、补体的命名

1．补体经典激活途径和终末成分按其发现先 后依次命名为C1、C2……C9； 2．补体旁路途径成分以大写英文字母表示， 如B因子、D因子、P因子； 3．具有酶活性的补体分子在其上加一横线表 示，如C1、C4b2b ； 4．补体在活化过程中被裂解为若干片段，分 别以该补体成分后附加小写英文字母表示，如 C3a、C3b、C5a； 5．补体调节蛋白根据其功能命名，如C1抑制 物、C4结合蛋白、衰 变加速因子等。
一、补体的生物功能 补体活化的共同终末效应是在细胞膜上组 装MAC所介导细胞溶解效应；同时，补体 活化过程中产生多种裂解片段，通过与细 胞膜表面相应受体结合而介导多种生物学 功能。
Hale Waihona Puke 1、溶菌、溶解病毒和细胞的细胞毒
作用
补体激活后，可在靶细胞表面形成攻膜 复合体，使细胞膜表面出现许多小孔， 最终导致靶细胞溶解。 MAC的生物学效应是：溶解红细胞、血小 板和有核细胞；参与宿主抗细菌和抗病 毒防御机制。

三条途径的区别

比较项目 经典途径 替代途径 激活物 抗原-抗体（IgM， 聚合的Ig， IgG1,2,3）复合物 脂多糖等 参与成分 C1~C9 参与离子 Ca2+,Mg2+ C3转化酶 C4b2b C3，C5~C9， BF，PF，DF等 Mg2+ C3bBb

5第五章补体系统


补体受体（complement receptor, CR）
概念：是表达于细胞表面能与某些补体成分或 补体片断特异性结合的糖蛋白分子。
补体系统活化后产生的一系列生物学效应多是 通过CR介导的对补体的活化可产生调节作用：
分 I型、II型、III型
★ 第四节 补体的生物学作用
(一)补体的生物功能
C1 complex
C5
C2
C3
C6、C7
C8、C9
激活条件：
a. 抗原抗体结合，Ig的 Fc段空间构型改变， 易与补体C1q结合。
b. C1与IgM的CH3区或 IgG（ IgG 1/ IgG 2 /IgG 3）的CH2区结合。
c. 1个C1分子同时与两 个或以上Fc段结合。
IgG分子结合抗原前后的构象变化
有不同的生物学效应，广泛参与机体的免疫调节 与炎症反应。
补体激活的三条途径
（一） 经典激活途径（classical pathway）
参与的补体成分 C1（q、r、s）、C4、C2、C3。
经典激活途径的激活物 特异性抗体与抗原形成免疫复合物（immune complex，IC），以C1q结合于免疫复合物而启 动激活的途径。
补体固有成份 C1~C9
C3转化酶
C4b2a
C2~C9/ C3、C5~C9
C4b2a/C3bBb
C3、B、D、P因子 和C5~C9
C3bBb(P)
C5转化酶
C4b2a3b
C4b2a3b/C3bnBb C3bnBb(P)
生物学作用
在特异性体液 免疫的效应阶
段起作用
对经典途径和旁路途 参与非特异性免
径有交叉促进作用， 疫，在感染早期
C4b2a3b is C5 convertase; it leads into the Membrane

第五章 补体

医学免疫学Medical Immunology第六版第五章补体系统(Complement)第一节补体概述第二节补体激活第三节补体系统的调节第四节补体的生物学意义第五节补体与疾病的关系第一节补体概述补体的发现：十九世纪末,在发现体液免疫后不久,Bordet即证明,新鲜血清中存在一种不耐热的成分,可辅助特异性抗体介导的溶菌作用。

由于这种成分是抗体发挥溶细胞作用的必要补充条件,故被称为补体(complement, C)。

定义存在于人和脊椎动物血清、组织液和细胞膜表面的一组经活化后具有酶活性的蛋白质．包括３０余种成分，故被称为补体系统（complement，C）。

（一）补体系统的组成：1.补体固有成份：2.补体受体(CR)：3.补体调节蛋白：C1~C9,B、D、P因子，MBL，MASP CR1、CR2、CR3、CR4、CR5及C3aR、C4aR，C5aR等C1INH、C4BP、H、I、S蛋白和血清羧肽酶, MCP, DAF, HRP（二）补体的命名：1.参与补体经典激活途径的固有成分，按发现的先后命名：C1（q r s）、C2…C92.补体系统的其他成分以英文大写字母表示：如B、D因子、H因子、MBL等。

3.调节成分以功能命名：C1抑制物；C4结合蛋白。

4.活化裂解片段加小写字母：如C3a、C3b等。

5.具有酶活性的成分加横线；如C3bBb。

6.灭活的补体片段，在其符号前加i：如iC3b。

（三）补体的理化性质与生物合成：1.补体的理化性质◆补体均为糖蛋白，多数为β球蛋白。

◆在生理情况下，多以酶前体形式存在。

◆多数补体对热不稳定，56℃，30min灭活。

2.补体的生物合成约90%血浆补体成分由肝脏合成，仅少数成分在肝脏以外的其他部位合成，在组织损伤急性期以及炎症状态下，补体产生增多，血清补体水平升高。

第二节补体的激活激活过程依据起始顺序的不同，可分为三条途径：由抗原-抗体复合物结合C1q启动激活的途径，称为经典途径(classical pathway)；由MBL结合至细菌启动激活的途径，称为MBL 途径（mannan-binding lectin pathway）；病原微生物等提供接触表面，而从C3开始激活的途径，称为旁路途径（alternative pathway) 。

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C3 C3b C3bBb (C3转化酶) C3转化酶 转化酶) PC3bBb
胰酶 D D
Ba B
p (C5转化酶) C5转化酶 转化酶) PC3bBb3b C5 C9
两种途径的类似性和差异性:
激活物质； 参与的补体成分； 所需的2价离子； C3转化酶； C5转化酶； 效应等。
补体的生物学功能 1. 溶菌 杀菌 溶细胞 溶解靶细胞 溶菌,杀菌 溶细胞(溶解靶细胞 杀菌,溶细胞 溶解靶细胞) G 为主； G+抗性。 为主； 抗性。 抗性 2. 促吞噬作用：C3b,C4b受体 促吞噬作用： 受体. 受体 3. 中和病毒：C1234,不依赖 抗 中和病毒： 不依赖Ab抗 不依赖 RNA Virus。 。 4. 白细胞的趋化作用：C3aC5a,C567 白细胞的趋化作用： 5. 过敏毒素作用 过敏毒素作用:C4a,C3a,C5a受体 受体 肥大细胞) （肥大细胞 。
第五章 补 体(Complement)
1895年,Bordet在Serum中发现的一组(几十 种成分)不耐热的能帮助抗体进行免疫反应,并 有杀菌作用及溶解细胞功能物质,统称补体。
定 义: 补体是血清中一组不耐热的具有酶活 性的球蛋白分子,能增强抗体的作用 能增强抗体的作用,同时 性的球蛋白分子 能增强抗体的作用 同时 具有溶菌,灭活病毒 溶解细胞作用,占血 灭活病毒,溶解细胞作用 具有溶菌 灭活病毒 溶解细胞作用 占血 清球蛋白总量的10-15%,在>56度时 可使 度时,可使 清球蛋白总量的 在 度时 其失活。 其失活。
两条活化途径: 两条活化途径: (1)经典活化途径: (1)经典活化途径: 由抗原抗体反应后,结合补体, 由抗原抗体反应后,结合补体, 激活补体。由C1开始活化。 激活补体。由C1开始活化。 (2)旁路途径：又称备解素途径 (2)旁路途径：又称备解素途径 或替代途径。 不经过C1,不需特异性的抗原 不经过C1,不需特异性的抗原 抗体反应, C3开始活化, 抗体反应,从C3开始活化,相对较为 非特异性。
补体活化后可分解， 补体活化后可分解， C3a及 C3b 如:C3 及 活化用C3b 表示。 表示。 活化用 可形成几种成分复合体 如: C4b2a
补体的合成部位: 补体的合成部位
大多在肝脏,少数在胃肠上皮, 巨噬细胞,脾脏中合成。 C1: 胃肠上皮; C2,4:巨噬细胞 C8: 脾脏; C3,5,6,7,9:肝脏。
1.经典活化途径 经典活化途径 ( Classic pathway ) : 1分子IgM.或2分子IgG1~3 + Ag 分子IgM.或 分子IgG1~3 补体结合位点暴露 C1q
AbAg
C1q C1r
C2b C1s
甘露糖结合蛋白
C1s C2 C4 C4a C4b C2a
mannosemannose-BP
（C3转化酶）C4b2a C3转化酶）C4b2a
C4b2a （C3转化酶） C3转化酶） C3 C3a (过敏毒素) 过敏毒素) C4b2a3b （C5转化酶） C5转化酶 转化酶）
C5
C56789 (溶膜复合体) 溶膜复合体) C5a (过敏毒素) (过敏毒素 过敏毒素)
(2) 替代途径 替代途径Alternative pathway： ： 又称备解素途径Properdin pathway 又称备解素途径 或旁路途径。 或旁路途径。 细菌多糖， IgA,G4 F(ab)2, 溶酶体酶， 纤溶酶 C3 C3a C3b
一.补体的命名
1968年,WHO命名:补体, 以C代表. 主要有九组,按发现顺序分别命名 C1,C2.........C9。 C1有三种亚基 有三种亚基（ C1有三种亚基（ C1 q,C1r, C1s ） 补体系统中还有其他因子参与补体的 活化和反应过程。 活化和反应过程。 因子－ C3激活剂前体 如：B因子－ C3激活剂前体 因子－ C3激活剂前体转换酶 D因子－ C3激活剂前体转换酶 因子－备解素。 P因子－备解素。
二. 补体的激活 补体的活化: 补体的活化:从无功能状态变为有功 协助抗体溶菌,溶细胞,调理, 能状态:协助抗体溶菌,溶细胞,调理,
过敏毒素作用。 过敏毒素作用。
补体在体内正常情况下处于酶原状 态, 一旦受外界因子活化,则具有催化 一旦受外界因子活化, 下一补体成分分解活化作用。同时暴 下一补体成分分解活化作用。 露自身受体,与其锁反应。
三个阶段: 三个阶段: (1)识别阶段: C1---C1q,C1r,C1s参与。 (1)识别阶段: C1---C1q,C1r,C1s参与。 (2)激活阶段: C4,C2,C3参与。 (2)激活阶段: C4,C2,C3参与。 产生连锁催化的酶。 (3)溶膜阶段：C5,6,7,8,9参与,攻击 (3)溶膜阶段：C5,6,7,8,9参与, 靶细胞膜，形成孔洞,破坏细胞, 靶细胞膜，形成孔洞,破坏细胞, 通透 性变化，溶解, 性变化，溶解, 形成膜穿孔。
四. 补体的异常 1. 补体消耗增多：炎症。 补体消耗增多：炎症。 2. 分解加速 举例:大面积烧伤,渗出，细胞破 坏裂解,释放大量蛋白酶,消耗大量补 体.失去皮肤保护,血管通透性增加, 体液外渗,造成低血压。 3. 合成不足 当肝功能下降(肝炎,肝硬化),补体 含量不正常,免疫功能下降.
五. 补体的基因 位于人6号染色体短臂 MHC编码 MHC- I 编码A,B,C,E位点 MHC-II 编码D位点 MHC-III 编码补体