MAC的形成、作用机制及其病理生理意义

免疫复合物介导的肾小球肾炎为肾炎发病的主要机制之一，补体系统在免疫复合物在肾小球沉积从而引起细胞凋亡的清除障碍及组织损伤占重要地位。

补体系统及细胞凋亡细胞清除机制也较复杂，本文就补体的激活途径及免疫复合物的清除，补体的病理生理意义及临床意义作一综述。

一、补体系统激活途径补体系统是人体天然免疫系统的重要组成部分,其主要作用:破坏及清除抗原、免疫复合物及凋亡细胞，吸引吞噬细胞，调节吞噬等。

补体系统通过3种途径激活,即经典途径、替代途径、甘露糖结合凝集素(mannose-binding lectin,MBL)途径[1]。

1.经典途径参与经典途径活化的第一个补体成分是C1,C1由两个主要的亚成分组成:C1q和C1r2C1s2。

C1q至少有2个结合位点,可以与IgG、IgM形成的免疫复合物结合,从而激活经典途径。

C1q与免疫复合物结合后,C1r和C1s分子构象发生改变而活化,活化的C1s将C4、C2分别裂解为C4a、C4b、C2a、C2b。

C2b与C4b结合形成C4b2b复合物即C3转化酶,后者裂解C3为C3a和C3b。

C3b则与C4b2b结合形成C5转换酶,使C5裂解产生C5a、C5b，C3a与C5a均为一种很强的过敏毒素，介导血管通透性增高及炎症细胞浸润，此外，还有趋化因子的作用，它们能使单核-巨噬细胞、中性粒细胞向病变肾小球聚集从而加重肾脏损害。

C5b则接下来与C6、C7、C8、C9结合形成膜攻击复合物(membrane attack complex,MAC)。

一些补体成分缺陷可引起自身免疫性疾病的发生，如C1q缺陷患者中90%会发生系统性红斑狼疮。

2.替代途径也叫旁路途径，经典途径中产生或自发产生的C3b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Ba和Bb，当血浆中存在活化表面时,例如细菌细胞壁、内毒素和损伤组织等,Bb与C3b附着形成旁路途径C3转化酶C3bBb，再作用于C5，最终形成MAC。

旁路途径无C1、C2、C4参与，而由C3、B因子、D因子直接参与激活，例如某些细菌的内毒素、酵母菌多糖、葡聚糖、聚集的IgA、IgG4等，可不通过C1q的活化，而直接活化旁路途径。

3.MBL 途径MBL途径开始于MBL与各种细菌、真菌、病毒表面的糖基之间的结合。

配体与MBL结合后,激活丝氨酸蛋白酶(MASP-2),C4、C2裂解,C3转化酶C4b2b形成。

4.共同的终末途径无论经典途径、替代途径或者甘露糖结合凝集素途径,都会通过共同的终末途径激活C3、C5,裂解产生的C5b结合C6、C7、C8、C9进而形成膜攻击复合物(MAC)。

高浓度的MAC导致溶细胞效应,较低浓度的MAC则刺激效应细胞释放炎性因子等。

二、补体调节蛋白人体还存在对抗补体活化的自我保护机制，保护正常组织细胞免受损伤,由多种调节蛋白实现。

包括多种可溶性血浆蛋白及细胞膜结合蛋白。

可溶性蛋白包括H因子（factor H）、I因子（factor I）、C4结合蛋白、C1抑制物（C1 inhibitor）;细胞膜结合蛋白包括加速衰变因子(decay-accelerating factor,DAF/CD55)、膜辅蛋白(membrane cofactor protein,MCP/CD46)、补体1型受体(complement receptor type 1,CR1/CD35)、膜攻击复合物抑制因子(MAC inhibition factor MACIF/CD59),它们主要通过加速C3、C5转换酶的降解或者抑制膜攻击复合物形成来调控补体活化通路。

当机体内调节机制和活化机制处于平衡状态时,补体可以使机体免受"异己"的损伤,然而当处于病理状态下,这种平衡状态被打破,补体系统发生紊乱,破坏自身细胞、组织,导致多种炎症反应及自身免疫性疾病。

（一）H因子的结构和功能1.结构H因子蛋白家族包括:H因子、H因子相关蛋白1-4(factor H-related protein1~4,FHR1~FHR4)和H因子样蛋白1(factor H-like protein 1,FHL-1)。

H因子蛋白家族代表了免疫学和结构相关的一组分泌型血浆蛋白,由独立的能折叠的结构域组成,这些结构域称为短的一致重复片段(short consensusrepeats,SCRs )。

其中H因子分子量155 kD，其氨基酸数目为1213,是H因子蛋白家族中最具特征性的一员,由20个SCRs结构域组成,而每个SCR由大约60个氨基酸组成,形成球状结构,含有四个保守的半胱氨酸残基(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ),在Ⅰ~Ⅲ和Ⅱ~Ⅳ间形成二硫键。

因为其存在多个与配体如C3b、肝素/糖氨聚糖相互作用的结构域,提示这个血浆蛋白功能的复杂性。

H因子至少有3个与C3b结合的部位,位于SCR1-4,5-8,20;3个与肝素结合的部位,位于SCR7,5-12,20[1]。

2.功能H因子是一个多功能的血浆糖蛋白,1965年由Nilsson和Muller-Eberhand首先分离出来,这种的多结构域和多功能的蛋白质在肝脏及其它细胞和组织如血小板、纤维母细胞中合成。

具有补体调节活性及作为黏附蛋白的作用[2]。

H因子在早期的补体活化中起最重要的调节作用。

因为这种蛋白决定着C3b分子的命运,一方面在C3b降解中作为I因子的辅助因子,促进C3b降解成iC3b而失活;另一方面可与B因子或Bb因子竞争性结合C3b,抑制C3转换酶C3bBb的合成，从而抑制旁路途径的激活[3]。

目前认为H因子是抑制补体旁路激活途径的重要因子,H因子虽不能完全阻止补体旁路系统的激活,但可有效减少补体C3和膜攻击复合物的沉积，减轻补体旁路系统的持续激活对肾脏的病理损伤[4]。

人类H因子缺乏比较少见，但一旦H因子基因突变或抗体产生致体内H因子片段缺失或功能缺陷,沉积在细胞表面的C3b出现激活效应,造成补体旁路途径持续激活,导致血管内皮损伤,可引起多种疾病。

其他调节蛋白如H因子相关蛋白1～5（CFHR1～5）、衰变加速因子（DAF）、膜辅助蛋白（MCP）、补体受体1（CR1）等旁路途径抑制蛋白，通过作用于活性C3b使其裂解而失活或者作用于C3转换酶使其失去活性从而抑制旁路途径的激活［5］。

在免疫复合物介导的补体活化导致的肾小球肾炎中，补体调节蛋白的水平降低或功能缺陷会加重肾脏的组织损伤。

（二）H因子病理生理意义 1.H因子与系统性红斑狼疮系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)是一种典型的自身免疫性疾病,其特征为患者血中出现大量的自身抗体、免疫复合物沉积，并表现多系统损害，肾脏是SLE 最常侵犯的脏器。

免疫系统机能紊乱贯穿了SLE整个发病过程,有研究发现SLE 患者细胞免疫和体液免疫功能失调，体内补体被强烈活化,病变部位有补体沉积,表明补体在SLE时有病理损伤作用, 狼疮性肾炎因肾小球有C1q、C2、C4等的沉积认为与补体经典途径介导有关。

而补体H因子是一种重要的补体调节蛋白,它决定C3b分子的命运,控制C3转化酶的生成和稳定性,CFH缺乏可导致C3过度激活,使血清C3降低，导致底补体C3血症。

Bao等[6]在Ｈ因子缺乏的系统性红斑狼疮小鼠中发现Ｈ因子的缺乏可以加速狼疮性肾炎的发生，且有研究结果[7]显示,膜联蛋白-Ⅱ是H因子的配基,而在SLE患者血清中检测到抗膜联蛋白-Ⅱ的自身抗体,因此推测CHF可能参与SLE的发病过程,特别与SLE造成肾脏损伤有关,同时是导致SLE患者低补体血症的因素之一。

2.H因子与MPGNⅡ型膜增生性肾小球肾炎（membrano proliferative glomerulo nephritis）底膜弥漫性增厚，系腹细胞增生及插入不明显，电镜下可见毛细血管基膜致密层内大量缎带状电子致密物沉积，因而称为致密物沉积病（dense deposite disease DDD），临床表现为持续性血尿、蛋白尿和肾病综合征。

Jansen等[8]最先建立DDD动物模型，通过免疫电镜证实在肾小球基底膜上有C3和MAC的大量沉积，但没有免疫复合物沉积，且伴随有补体调节蛋白的沉积，同时血液循环中有广泛的补体活化，表现为低补体血症，提示DDD的发病机制可能与补体旁路途径的激活有关。

H因子缺乏与MPGNⅡ的分子和细胞学间的关系从下面3个方面获得证实:(1) 先天性H因子缺乏的人在出生后早期即会出现MPGNⅡ。

(2)针对H因子SCR3的自身抗体,通过抑制H因子对补体旁路途径活化的调节会导致MPGNⅡ的发生。

(3)先天性H因子缺乏的猪在生后早期可发生本病,并且在输注H因子后可以成功地阻止本病的进展。

当出现补体H 因子基因突变、抗补体H 因子抗体和C3NeF 等可能导致MPGNⅡ的发病。

有详细研究[9]报道13个月的男孩患MPGNⅡ型,临床上可见低补体血症和高血压性肾脏病,经检测血浆中H因子呈缺如状态。

使用基因分析和细胞生物学分析得出该病人的H因子的两个等位基因均发生了突变。

在mRNA 水平可见纤维母细胞中FHR-1和H因子的转录,在细胞溶解物中可检测到两种蛋白。

然而150 kD的H因子蛋白分泌被阻断,在血浆中仅检测到42 kD的FHL-1/再连接蛋白。

mRNA和基因组DNA序列分析发现6个点突变,两个最突出的突变影响到两个等位基因的保守的半胱氨酸残基,进而影响二硫键的形成,导致内质网中新合成蛋白的功能低下。

3.H因子与其他C3肾病近年来，将一组免疫荧光染色以补体C3沿肾小球毛细血管袢沉积为主的肾小球疾病统一命名为C3 肾病( C3 glomerulopathy ) 或C3沉积病( C3 deposition glomerulopathy，C3 DG)，发病机制与补体旁路调节异常有关［10-11］。

除外MPGNⅡ型还包括特发性C3肾小球肾炎、C3肾小球肾炎、家族性MPGNⅢ型、补体H 因子相关蛋白5( CFHR5) 肾病。

Servais等［12］将C3肾小球肾炎分为两类，一类伴有系膜区增生，另一类仅有系膜及内皮下C3沉积而无系膜区增生。

旁路途径抑制蛋白基因突变致旁路途径异常激活，而H因子作为补体旁路途径调节的关键因子，H因子的基因突变或抗体产生致体内H因子缺乏，使得C3b持续增多，旁路途径持续激活，参与C3肾病。

Gale等[13]报道来自于塞浦路斯岛同一家族的26位患者，临床表现以镜下血尿为主，感染加重后表现为肉眼血尿，对其基因分析发现为CFHR5基因突变，病理表现为IgA肾病、薄基底膜肾病、C3肾小球肾炎［13］，将这类疾病称作CFHR5肾病。

IgA肾病是一种与补体旁路激活和MBL途径激活有关的疾病，系膜细胞可以通过内源性生成的C3和旁路途径及MBL来活化局部补体，不需要全身性补体活化。