补体系统的激活与效应整理
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免疫学之补体系统
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
·第04章 补体系统
信 阳 农 业 高 等 专 科 学 校 生 物 技 术 系
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
信 阳 农 业 高 等 专 科 学 校 生 物 技 术 系
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
第四章 补体系统
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
补体系统PPT课件
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
简述补体系统的生物功能
简述补体系统的生物功能
补体系统是一组在人体中起免疫功能的蛋白质分子。
它的主要功能是增强免疫系统的效力，参与自身免疫和抗体介导的免疫反应，以及消除外来病原体（如细菌、病毒等）。
补体系统的主要生物功能包括：
1. 诱导炎症反应：补体系统可以激活炎症反应，包括发热、组织红肿、血管扩张和炎性细胞浸润等，促进免疫细胞的吞噬和消化病原体。
2. 细胞毒作用：补体系统可以通过促进细胞溶解，直接杀死或破坏入侵的细菌、病毒和其他微生物。
3. 清除和中和病原体：补体系统可以通过结合到病原体表面，标记病原体并增强其被免疫细胞捕获和消灭的能力，从而清除病原体。
此外，它还能够通过与抗体结合，形成免疫复合物，中和毒素和病毒。
4. 促进免疫细胞的吞噬和清除：补体系统能够结合到病原体表面，从而增强免疫细胞（如巨噬细胞和中性粒细胞）对病原体的吞噬和清除能力。
5. 促进抗原递呈和T细胞激活：补体系统可以提高抗原呈递细胞对细菌和病毒等病原体的处理和抗原递呈能力，进而通过T细胞激活和增强细胞免疫效应。
总而言之，补体系统通过一系列复杂的生物功能，提高机体的免疫效应，帮助清除病原体，促进炎症反应和抗体介导的免疫反应。
适应性免疫应答
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）
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）
补体系统
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。
4-补体
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
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补体系统的激活--专题
正常生理情况下，多数补体以酶原形式存在，受激活物作用可以依次被激活，发挥生物学作用。
补体系统激活分为两个阶段
1前段反应：从级联反应启动到C5转化酶形成。
2末端通路：从C5活化到攻膜复合体（MAC）形成，直至介导溶细胞效应。
按照激活方式分类
1补体活化的经典途径（classical pathway）
2补体活化的MBL途径(MBL pathway)
3补体活化的替代途径(alternative pathway)
1补体活化的经典途径
激活剂：抗原抗体复合物
参与成分：C1—C9
定义：由抗原抗体复合物作为激活物的激活过程
阶段：识别阶段:C1酯酶形成阶段【活化的C1s就是C1酯酶，可作用与C4和C2】具体描述在p61
活化阶段：C3转化酶【也就是C4b2a】形成和C5转化酶【也就是C4b2a3】形成具体描述p62
攻膜阶段：MAC的形成，按照C5—C9依次
导致靶细胞溶解破坏
2补体活化的MBL途径（MBL——是脊椎动物血清中一种能与甘露糖苷特异结合的钙离子依赖性凝集素分子，与C1q分子结构相似）
激活剂：病原生物的甘露糖苷
参与成分: MBL、MBL结合的丝氨酸蛋白酶（MASP）
C2-C9
定义：由MBL结合病原体甘露糖残基引起的补体系统激活过程
阶段：识别阶段
活化阶段
机体在病原体感染早期，肝脏在某些细胞因子刺激下产生急性期蛋白质，产生MBL，产生的MBL可以与病原体表面的甘露糖残基激活，随之激活MBL相连的MBL相关丝氨酸蛋白酶（MASP）
3补体活化的替代途径
激活剂:细菌胞壁成分（LPS、磷壁酸）、酵母多糖等
参与成分：B、D、因子、C3、C5—C9
定义：是由C3b灭活受阻而导致的激活途径，又称为旁路途径或备解素途径。
阶段：识别阶段
活化阶段
攻膜阶段
考点替代途径中的C3转化酶为C3bBb
替代途径中的C5转化酶为C3bBb3b或者C3bnBb（C3正反馈环路）。