补体系统的激活与效应整理

DAF作用机理
CD46 膜辅因子蛋白 (Membrane Cofactor Protein, MCP,) • 单链膜蛋白结构，与C3b,C4b结合，抑制补体的活化。 •分布于大部分细胞，但红细胞缺如。 • I因子的辅助因子，促进C3b,C4b灭活，抑制补体活化，比 H因子强50倍
Ｓ蛋白的作用
结合Ｃ5b67, 阻止膜攻击复合物的形成
C1r N
SS C C1q
C1s N
SS
C
C1r
酶活性区
C1r、C1s分子结构
2、活化阶段
（1）C4：由3条链组成
（2）C2：单链 （3）C3：双链 C3既是经典途径中Ｃ5转化酶的 重要组成部分，又是替代途径中Ｃ3 转化酶的重要组成部分。
chain
参与C3和C5 转化酶的形成 过敏毒素 chain
C4、C2、C3成分，形成C3转化酶与C5转
化酶的活化过程。
（一）激活条件
激活物：免疫复合物(immune complex, IC)
１．IgG 、IgM
２．C1需同时与２个抗体单体分子结合； IgG结合CH2，IgM结合CH3 ３．IC形成之后，才激活。
（二）激活顺序
C1，C4，C2，C3，C5
膜结合性调节分子的作用
CD55和CD46 CD55（DAF）是经GPI锚固 于胞膜表面的75 kDa 糖 蛋白，能够与C3b结合并 且降解C3/C5转化酶。 CD46是一个分子量为5666 kDa的膜蛋白，与CD55、 CR1和CR2等具有同源性。 能够与C3b和C4b结合并使 之被I因子降解。
补 体 抑 制 因 子
C3 与 C3b 正 反 馈 环 路
C3b
D因子
Bb
C3bB

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3．激活过程（三个阶段）：
识别阶段→活化阶段→膜攻击阶段
经典途径中补体的活化与转换
IgG分子结合抗原前后构象的变化
结合抗原之前 结合抗原之后
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CH1
CH2
Fc段
C1q 结 合位点 被屏障
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二、补体的命名
1968年WHO命名委员会对补体进行了统一命名：
2等。
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（2）其他成分：用英文大写字母表示，如B因子 、D因子、P因子、H因子等。
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一、补体系统的组成
1．补体的发现
2．补体系统的组分
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补体系统包括30余种活性成分，按其性质和功能可 以分为：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 效应的各种补体受体三大类。 补体系统的组成
2．血清中C3含量最多，D因子最少；分子最小的 是D因子，最大的是C4b结合蛋白C4bp。 3．正常生理情况下，以非活化形式存在。
4．降解片段重新组合表现出新的生物活性，如 C4b2b和C3bBb等都有C3转化酶活性。
5．性质不稳定，加热56℃，30min失活。
第二节 补体系统的激活
补体系统的各组分在体液中通常以类似酶原的非活 性形式存在，无生物学功能，仅当补体级联酶促反 应被激活后，才产生具有生物学活性的产物。多种 外源性或内源性物质可通过3条途径激活补体： 一、经典途径（classic pathway） 二、旁路途径（alternative pathway） 三、凝集素激活途径（MBL pathway） 四、补体活化三大途径的比较

3.理化特征：



本质为糖蛋白，以酶前体的形式存在。 性质极不稳定，易灭活（56C,30min)。 C1分子量最大，血清中C3含量最高， D因子含量最低。 豚鼠血清中补体含量最高。

4.几种重要补体固有成分的 结构和功能
C1 C3 C9

(1) C1分子的结构和功能
N端
C1q C1r

旁路途径可以识别自己与非己. 旁路途径是补体系统重要的放大机制.



正常状态 C3 C3b
I因子
替代途径
B，Mg2+ Ba
C3bB
C3bBb
H、I因子 灭活
灭活

激活状态
激活物质
攻膜复合体

C3
C3bBb3b
C5转化酶
C3b
C3bBb
C3转化酶
C3b
三、MBL（甘露糖结合凝集素）激活 途径
判断题

1.血清补体成分是抗原刺激机体产生的

2.补体性质很不稳定，多种理化因子及 微生物污染均可使其灭活

3.血清各补体成分中以C3含量最高，且 结构最为复杂

4.补体激活从起始到末端的全过程都是 酶的级联反应

5.补体激活的三条途径所产生的C3b均 能形成C3b正反馈环路

6.革兰氏阴性菌感染机体后，最先激活 的是补体经典途径


3、攻膜阶段—形成攻膜复合体
(MACs,membrane attack complexes)

C1 C4、C2———C4b2b （C3转化酶）
C4a/C2a


C3———C4b2b3b（ C5转化酶 ） C3a C5 ———— C5b C5a C6 C7 C8 C9 —— C56789

Figure 2-24
MBL途径
C3 C3b 旁路途径
经典途径
C4b2a (C3转化酶）
病原体甘露糖残基
+ MBL
C3
C3b
旁路途径
MASP1 C4
MASP2 C2
C4a+C4b C2a+C2b
C4b2a (C3转化酶）
C4b2a3b （C5转化酶）
补体MBL途径的激活
C3 C3a
C3b
四、补体活化的共同末端效应
1.MAC的组装 组成:C5～C9,中空的小孔
2.MAC的效应机制 渗透压降低；致死量钙离子
MAC的形成及细胞裂解
2 1
三条途径的不同点
比较项目 经典途径 激活物 免疫复合物等
参与成分
C1~C9
MBL途径 微生物甘露糖等
MBL, MASP C2~C9
旁路途径
细菌脂多糖、酵母多糖 等
C3，C5~C9，B因子、 D因子
补体系统
主要内容
一概述 二 补体系统的激活 三 补体系统的调控 四 补体系统的生物学活性
第一节 概 述
补体的发现
Bordet于1894年发现 新鲜血清中的具有酶活
性物质 辅助抗体介导的溶菌和
溶细胞作用
1919, Nobel Prize
补体（complement，C）系统：
新鲜血清 不耐热 酶活性蛋白成分 溶菌作用
3.补体系统中的受体成分： 表达于细胞表面，通过与补体活性片段结合而介 导生物学效应，包括CR1-CR5等
二、补体系统的命名
1.参与经典途径的固有成分命名为C1-C9 2.补体系统的其他成分以英文大写字母表示,如B, D,
P，I因子等 3.补体的调节蛋白以其功能表示，如C1抑制物、C4结

原因：无合适反应克隆 克隆活化受阻
初次应答与再次应答
初次应答：
免疫活性细胞首次接触抗原后出现的反应 格局——一种无免疫记忆细胞参与的应答。
再次应答：
免疫活性细胞再次接触抗原后出现的反应 格局——一种有免疫记忆细胞参与的应答。
初次应答与再次应答 的抗体变化
初次应答与再次应答中
抗体形成的比较
初次应答 诱导期 抗体效价 抗体持续时间 1-3周 低 短 再次应答 2-3天 高 长
攻膜复合体的生物学作用
1、溶菌
2、溶细胞
补体的溶细胞作用
溶菌
溶细胞
活性片段介导的生物学作用
1、调理作用：
2、炎症介质作用：过敏毒素作用 趋化作用 3、免疫复合物清除作用：
补体的调理作用
细菌 C3b受体
吞噬细胞
C3a C5a
肥大细胞
过敏介质
炎症介质作用——过敏毒素
单核-巨噬细胞
血管
中性粒细胞
C5a——过敏毒素、趋化因子
C5b、C6、C7——组成攻膜复合体 C8、C9——组成攻膜复合体
Ba——参与免疫调节
Bb——组成C3、C5转化酶
固有免疫细胞的激活与效应
1、吞噬细胞的激活与效应 2、NK细胞的激活与效应
3、其他免疫细胞的激活与效应
吞噬细胞的激活与效应
1、PRR对分子模式的识别与激活 2、清除与杀灭效应
参与分子
补体，C反应蛋白，抗菌肽， 免疫球蛋白（抗体）、细胞因子 甘露糖结合凝集素、细胞因 等 子等
受体特征
胚系基因编码，同类型细胞 表达相同的受体（非克隆表 达）
TLR，NLR，补体等
体细胞基因片段重排后的基因编 码，同类细胞表达各自独有特异 性的受体（克隆表达）

三、免疫调节(immune regulation)

B细胞具有CR1受体,而T细胞却没有此受体。 补体缺失会使抗体应答延迟,抑制抗体的产生,严重影响 生发中心的发育和免疫记忆功能,由此推测CR1受体可 能与免疫应答的调节有关。 补体的作用是十分复杂的 C3a具有免疫抑制作用,抑制TH与Tc细胞的活性
识别阶段(二)
C1活化有下列条件: ①C1只与IgM的CH3区或某些IgG亚类(IgG1,IgG2,IgG3)的CH2区结 合才能活化; ②每个C1分子必须同时与两个以上的Ig单体的Fc片段结合才能活化, 因此IgG需要两个分子凝集后才能与Clq结合,而IgM(五聚体)一个分 子即可与C1q结合启动经典途径 ③游离或可溶性抗体不能激活补体,只有抗体与细胞膜上的抗原结 合后,重链(H链)构象改变,补体结合点暴露后才触发补体激活过程。 当Clq以其头部受体与Ig的Fc片断结合时,Clq的六个亚单位的构象发 生改变,导致1个Clr激活并分裂出另一个Clr酶原。活化的Clr可裂解 两个C1s分子,形成有酯酶活性的C1s,亦即形成C1见表6-3。C1的形 成标志着识别过程的终结。在整个识别过程中需要完整的C1大分子, 而且必须有Ca2+存在。
二、补体激活的替代途径





补体激活的替代途径(alternate pathway)又称为C3激活途径,C3旁路或C3支路。 该途径是而由C3、B因子、D因子参与的活化过程。 在经典途径中产生C3b或由C3缓慢裂解自发产生的C3b粘附于细胞表面,并与 一种单链蛋白质B因子结合形成C3bB。 血清中的D因子将C3bB中的B因子裂解成Ba和Bb。大片断的Bb仍附着于C3b, 形成C3bBb复合物。C3bBb可起到C3转化酶的作用,但C3bBb极不稳定,必须 与血清中的P因子(备解素)结合形成P.C3bBb,才能稳定。 正常 血清中存在两种抑制因子,分别称为H因子与I因子。H因子将P.C3bBb 复合物裂解为C3b与BbP,然后I因子将C3b灭活。因此,在正常情况下,替代途 径的C3转化酶形成后即被破坏。但当有H因子抑制物时,H因子受到抑 制,P.C3bBb即能保持稳定不被裂解,并可作用于C3产生C3a与C3b。 P.C3bBb与C3b结合产生P. C3bBb C3b(C5转化酶)。C5转化酶即可发挥作用, 进入攻膜阶段(与经典途径相同)。该激活途径在有激活作用表面存在时,可迅 速产生。

膜攻击阶段

C5转化酶裂解C5后， 作用于后续的其他补 体成分，最终导致细 胞膜受损，细胞裂解 的阶段。
穿膜复合物的形成和细菌的溶解
二、旁路激活途径

旁路激活途径的激活物质为非抗原抗体复合物， 如细菌的细胞壁成分(脂多糖，肽聚糖，磷壁 酸和凝聚的IgA和IgG等物质)。旁路激活途径 在细菌性感染早期，尚无产生特异性抗体时， 发挥重要作用。
体液中灭活物质的调节



H因子（factor H） H因子不仅能加快I因子灭活C3b的速度，更能 竞争性地抑制 B因子与C3b 的结合，还能使 C3b从C3bBb中臵换出来，加速其灭活。 S蛋白（S protein） S蛋白能干扰C5b67与细胞膜结合。 C8结合蛋白（C8 binding protein，C8bp又称同 源性限制因子，homologous restriction factor， HRF） C8bp可阻止C5678中的C8与C9的结合，从而 避免危及自身细胞膜的损伤作用。
一、经典激活途径

按其在激活过程中的作用，分为三组：识别 单位(recognition unit) 包括C1q，C1r，C1S； 活化单位 (activation unit) 包括C4，C2，C3； 膜攻击单位(membrane attack unit) 包括C5~9。
（一）识别阶段


C1 是 由 三 个 亚 单 位 C1q ， C1r ， C1s 依 赖 于 Ca2+ 结合成牢固的非活性大分子，C1与抗原 抗体复合物中免疫球蛋白的补体结合点结合 至C1酯酶形成。 C1q：有6个Ig结合点。 C1r：起着连接C1q和 C1s的作用。
（一）自行衰变的调节

补体系统概述、激活和调控
补体系统概述、激活和调控
补体杀伤寄生虫
补体系统概述、激活和调控
一.补体自身调控
补体激活过程中的某些中间产物 （如C3转化酶）不稳定，易于衰变， 使补体级联反应中断。
补体系统概述、激活和调控
二.补体调节蛋白的作用
（一）可溶性调节蛋白的作用 1.C1抑制分子（C1INH） 作用方式：与C1r-C1s、MASP-1/-2不 可逆结合，使之失活 效应：抑制经典途径和MBL途径的启 动
补体受体参与补体活性 调节作用
补体系统概述、激活和调控
几种表示方法
补体裂解几片种段，表补示体方名后法加小写字母表示
C3a C3b
C3
具有酶活性的补体分子，加横线表示 如C1、C4b2b 补体失活片段，在前面加“i”表示,如iC3b
补体系统概述、激活和调控
二.补体的性质和来源 不耐热二，加.补热体56的℃理、3化0分性钟质灭和活来。源
补体系统概述、激活和调控
可溶性调节蛋白
C1抑制物，I因子，C4结合蛋白， H因子，S蛋白等
膜结合调节蛋白
衰变加速因子（DAF）， 膜辅助因子蛋白（MCP）， 同源限制因子（HRF）
补体系统概述、激活和调控
补
体
受
体
参
与
调
理
作
用
CR1
补体系统概述、激活和调控
补体受体参与IC清除作用
CR1
补体系统概述、激活和调控
C3bBb C3bBbP
正反馈途径
C3b
C3bnBbp （C5转化酶）
补体系统概述、激活和调控
旁路途径
补体系统概述、激活和调控
攻膜阶段
C5转化酶 C5a 1.C5

（二）补体的命名 1、参与经典激活途径的固有成分：按发现顺序 命名为：C1（q、r、s）、C2……C9 2、其它一些固有成分：以英文大写字母表示，如
B因子、D因子、P因子、H因子、MBL，等
3、调节蛋白：多以其功能命名，如 C1抑制物、C4结合蛋白、衰变加速因子，等
4、补体成分的裂解片断：在其符号后加小写英文
C3b参与捕获、固定Ag
C3b参与激活B细胞
第3节 补体活化的调控
一、补体的自身调控
补体激活过程中产生的某些中间产物极不稳定， 成为级联反应的重要自限因素。凡是进入液相的补体 成分都很快自发裂解。 二、调节因子的作用
按作用可以分为三种：
*防止或限制补体在液相中自我激活。
**抑制或增强已激活的补体成分的作用。


Inflammation Inducing Functions of Small Complement Fragments C3a, C5a,C4a
4、清除免疫复合物( clear up IC ) 补体参与清除循环IC，减少其沉 积在血管壁而造成组织损伤的可能性。
抗
原
抗
体
复
合
物
的
形
成
抗原多于抗体
字母表示，如C3a、C3b、C5a、C4b等 5、有酶活性的成分：在其符号上划一横线表示 6、灭活的补体片断：在其符号前加英文字母i，如 iC3b
二、补体系统的激活
在生理情况下，血清中大多数补体
成分均以无活性的酶前体形式存在，仅
在某些活化物作用下或在特定的反应表
面上，补体各成分才依次被激活。
由抗原-抗体复合 物结合C1q启动
抗原与抗体数量相当
抗原少于抗体
补体清除IC机制：