第五章补体系统

第五章补体系统
第五章补体系统

第五章补体系统

第一节概述

19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)。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。补体广泛参与机体抗微生物防御反应以及免疫调节,也可介导免疫病理的损伤性反应,是体内具有重要生物学作用的效应系统和效应放大系统。

近十余年来,随着分子生物学技术的飞跃发展,几乎所有补体成分的cDNA及部分补体成分的基因组DNA已克隆成功,并已获得多种补体成分的基因工程产物。这些成果有力地促进了在分子和基因水平上对补体结构与功能的研究。

一、补体系统的组成和理化性质

构成补体系统的30余种成分按其生物学功能可以分为三类。

1.补体固有成分指存在于体液中,参与补体激活(活化)级联反应的补体成分,包括:①经典激活途径的C1q、C1r、C1s、C4、C2;②甘露聚糖结合凝集素(mannan-binding lectin, MBL)激活途径的MBL、MASP(MBL- associated serine protease,MBL相关的丝氨酸蛋白酶);③旁路激活途径的B因子、D因子;④上述三条途径的共同末端通路的C3、C5、C6、C7、C8和C9。

2.补体调节蛋白乃以可溶性或膜结合形式存在、参与调节补体活化和效应的一类蛋白质分子,包括血浆中的备解素、C1抑制物、I因子、C4结合蛋白、H因子、S蛋白、Sp40/40,以及细胞膜表面的衰变加速因子、膜辅助蛋白、同源抑制因子、膜反应溶解抑制物等。

3.补体受体补体受体包括CR1-CR5(表1)、C3aR、C5aR、C1qR等,表达于不同类型细胞表面,通过与补体活性片段结合而介导生物学效应。

表1 主要的补体受体

受体配体细胞分布生物学功能

CR1 C3b,C4b,iC3b 红细胞清除循环IC

MBL 大、小吞噬细胞加速C3转化酶解离

嗜酸粒细胞辅助I因子裂解C3b、C4b

B细胞、T细胞增强Fc受体介导的吞噬作用

介导非Fc受体依赖的吞噬

肾小球上皮细胞促进被捕获的IC溶解

滤泡树突状细胞结合IC

CR2 iC3b,C3dg,

C3d,C3b(弱),

EBV B细胞

鼻咽部上皮细胞

B细胞激活

介导EBV感染

滤泡树突状细胞结合IC

记忆性B细胞激活

CR3 iC3b 单核/巨噬细胞参与黏附、趋化及调理作用

中性粒细胞

脾脏DC

NK细胞

CR4 iC3b 嗜酸粒细胞增强Fc受体介导的吞噬作用

平滑肌细胞介导非FcR依赖的吞噬作用CR5 C3dg/C3d 中性粒细胞处理带有iC3b的IC

血小板

C3aR C3a,C4a 肥大细胞、脱颗粒释放各种炎症介质

嗜碱粒细胞

平滑肌细胞收缩平滑肌

淋巴细胞

C5aR C5a 肥大细胞, 脱颗粒释放炎症介质

嗜碱粒细胞

内皮细胞增强血管通透性

吞噬细胞增强趋化作用

C1qR C1q(胶原区)

MBL B细胞及其母细

胞,单核/巨噬细

胞,中性粒细胞,

内皮细胞、

促进B细胞产生Ig,促进吞噬

作用和ADCC效应,调节血小

板的作用

成纤维细胞

*EBV: Epstein-Barr病毒

补体成分均为糖蛋白,多属β球蛋白,少数属α(如C1s、D因子)及γ球蛋白(如C1q、C8)。多数补体成分(尤其是固有成分)对热不稳定,经56℃温育30分钟即灭活;在室温下很快失活;在0℃~10℃条件下活性仅能保持3~4天。因此,用于研究或检测的补体标本须保存于-20℃以下。

体内多种组织细胞均能合成补体蛋白,其中肝细胞和巨噬细胞是补体的主要产生细胞。组织损伤急性期或炎症状态下,局部单核吞噬细胞可合成大量补体,致血清补体水平升高,故补体亦属急性期蛋白。

二、补体系统的命名

由于补体系统组成和功能的复杂性,其命名较为复杂,一般有以下规律可循:参与补体经典激活途径的固有成分,按其被发现的先后分别命名为C1(q、r、s)、C2、……C9;补体系统的其他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;补体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;补体活化后的裂解片段,以该成分的符号后面附加小写英文字母表示,如C3a、C3b等;具有酶活性

的成分或复合物,在其符号上划一横线表示,如C1、C3bBb;灭活的补体片段,在其符号前加英文字母i表示,如iC3b。

第二节 补体的激活

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。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。每当前一组分被激活,即具备了裂解下一组分的活性,由此形成一系列放大的级联反应,继之以补体分子的组装,在细胞上打孔,最终导致溶细胞效应。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。

补体激活过程依据其起始顺序不同,可分为三条途径:①由抗原-抗体复合物结合C1q 启动激活的途径,最先被人们所认识,故称为经典途径;②由MBL结合至细菌启动激活的途径,为MBL途径;③由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)。上述三条激活途径具有共同的末端通路(termina1 pathway),即膜攻击复合物(membrane attack comp1ex,MAC)的形成及其溶解细胞效应。

在进化和发挥抗感染作用的过程中,最先出现或发挥作用的依次是不依赖抗体的旁路途径和MBL途径,最后才是依赖抗体的经典途径。

一、 补体活化的经典途径

经典途径(classica1 pathway)又称第一途径,它是抗体介导的体液免疫应答的主要效应方式。

(一)激活物与激活条件

兔疫复合物(immune complex,IC)是经典途径的主要激活物。C1与IC中抗体分子的Fc段结合是经典途径的始动环节,其触发C1活化的条件为:①C1仅与1gM的C H3区或某些IgG亚类(IgG1、IgG2、IgG3)的C H2区结合才能活化。②每一个C1分子须同时与两个以上1g分子的Fc段结合。由于1gM分子为五聚体,含5个Fc段,故单个1gM分子即可结合C1q,并有效地启动经典途径。但1gG是单体,需要两个或两个以上IgG分子凝聚后,才能与C1q结合。③游离或可溶性抗体不能激活补体,仅当抗体与抗原或细胞表面结合后,Fc段发生构象改变,C1q才可与抗体Fc段的补体结合点接近,从而触发补体激活过程。

(二)固有成分及激活顺序

参与经典途径的固有成分包括C1(C1q、C1r、C1s)、C2、C4、C3,整个激活过程可分为识别和活化两个阶段。

1.识别阶段抗原和抗体结合后,抗体发生构象改变,使Fc段的补体结合部位暴露,补体C1与之结合并被激活,这一过程被称为补体激活的启动或识别。

C1是由C1q、C1r和C1s分子组成的多聚体复合物。C1q为六聚体,呈球形,其每一亚单位的头部是C1q与Ig结合的部位。C1r和C1s与C1q相连(图5-1)。当两个以上的C1q 头部被IC中IgM或IgG Fc段结合固定后,C1q 6个亚单位的构象即发生改变,导致C1r被裂解,所形成的小片段即为激活的C1r,它可裂解C1s成为两个片段,其中小分子片段(C1s)

也具有蛋白酶活性,它依次裂解C4与C2。

图5-1 C1大分子结构示意图

2.活化阶段活化的C1s依次酶解C4、C2,形成具有酶活性的C3转化酶,后者进一步酶解C3并形成C5转化酶。此即经典途径的活化阶段。

C1s作用于C4,所产生的小片段C4a释放入液相;大片段C4b可与胞膜或抗原-抗体复合物结合。在Mg2+存在的情况下,C2可与附着有C4b的细胞表面结合,继而被C1s裂解,所产生的小片段C2a被释放入液相,而大片段C2b可与C4b形成C4b2b复合物,后者即经典途径C3转化酶。

C4b2b中的C4b可与C3结合,C2b可水解C3,所产生的小片段C3a释放入液相,大片段为C3b。大部分C3b与水分子作用,不再参与补体级联反应;10%左右的C3b分子可与细胞表面的C4b2b结合,形成C4b2b3b复合物,后者即经典途径的C5转化酶。

另外,C3裂解产物C 3b可被I因子水解为C3f和无活性的iC3b,后者可被继续裂解为C3c和C3dg。在炎性细胞所产生丝氨酸蛋白酶作用下,C3dg被进一步裂解为C3d和C3g。上述多个C3b裂解片段可分别参与免疫应答的调节和效应(见免疫应答和免疫调节章)。

经典激活途径的全过程见图5-2。

图5-2 补体经典激活途径全过程示意图

二、补体活化的MBL途径

补体活化的MBL途径(mannan-binding lectin pathway),亦称凝集素途径(lectin pathway),与经典途径的过程基本类似,但其激活起始于炎症期产生的蛋白与病原体结合之后,而非依赖于抗原-抗体复合物的形成(图5-3)。

图5-3 补体MBL途径的激活

在病原微生物感染早期,体内巨噬细胞和中性粒细胞可产生TNF-α、IL-1和IL-6,从而导致机体发生急性期反应(acute phase response),并诱导肝细胞合成与分泌急性期蛋白,其中参与补体激活的有甘露聚糖结合凝集素(MBL)和C反应蛋白。

MBL是一种钙依赖性糖结合蛋白,属凝集素家族,可识别和结合病原微生物表面的甘露糖(mannose)、岩藻糖(fucose)和N-乙酰葡糖胺(N-acetyl-glucosamine,GlcNAc)等糖结构。正常血清中MBL水平极低,急性期反应时其水平明显升高。MBL与C1q并无氨基酸序列上的同源性,但二者分子结构类似。MBL首先与病原微生物的糖类配体结合,随后构象发生改变,激活与之相连的MBL相关的丝氨酸蛋白酶(MBL associated serine protease,MASP)。两种MASP (MASP1、MASP2)具有与活化的C1s类似的生物学活性,其中MASP2可水解C4和C2分子,MASP1则可直接切割C3,继而形成C3转化酶,其后的反应过程与经典途径相同。这种补体激活途径被称为MBL途径(MBL pathway)。

此外,血清纤维蛋白胶凝素(ficolin)亦能直接识别N-乙酰葡糖胺,继而激活MASP,启动凝集素途径。

三、补体活化的旁路途径

不经C1、C4、C2途径,而由C3、B因子、D因子参与的激活过程,称为补体活化的旁路途径(alternative pathway),又称第二途径。

某些细菌、革兰阴性菌的内毒素、酵母多糖、葡聚糖、凝聚的IgA和IgG4以及其他哺乳动物细胞,可不通过C1q的活化,而直接“激活”旁路途径。上述成分实际上是提供了

使补体激活级联反应得以进行的接触表面。这种激活方式可不依赖于特异性抗体的形成,从而在感染早期为机体提供有效的防御机制。

C3是启动旁路途径并参与其后级联反应的关键分子。在经典途径中产生或自发产生的C3b可与B因子结合;血清中D因子继而将结合状态的B因子裂解成小片段Ba和大片段Bb。Ba释放入液相,Bb仍附着于C3b,所形成的C3bBb复合物即旁路途径C3转化酶,其中的Bb片段具有蛋白酶活性,可裂解C3。C3bBb极不稳定,可被迅速降解。血清中备解素(properdin,P因子)可与C3bBb结合,并使之稳定。

旁路途径C3转化酶水解C3生成C3a和C3b,后者沉积于颗粒表面并与C3bBb结合形成C3bBb3b(或称C3bnBb),该复合物即旁路途径C5转化酶,其功能与经典途径的C5转化酶C4b2b3b类似,能够裂解C5,引起相同的末端效应。旁路途径的激活过程见图5-4。

图5-4旁路途径激活过程示意图

旁路途径的激活与调节具有如下两个重要特点:

(1)旁路途径可识别自己与非己:正常情况下,体内不断产生低水平C3b,少数C3b 可以随机方式与颗粒表面形成共价键。若沉积在自身细胞表面,C3b可被调节蛋白迅速灭活(详见本章下节),并中止级联反应。反之,若与缺乏调节蛋白的微生物表面结合,则C3b 可与B因子形成稳定的C3bB,进而形成具有酶活性的C3bBb。

(2)旁路途径是补体系统重要的放大机制:稳定的C3bBb复合物可催化产生更多C3b 分子,后者再参与旁路激活途径,形成更多C3转化酶。上述过程构成了旁路途径的反馈性放大机制。

四、补体活化的共同末端效应

三条补体活化途径形成的C5转化酶,均可裂解C5,这是补体级联反应中最后一个酶促步骤。此后的过程仅涉及完整蛋白成分的结合与聚合,并形成两类末端产物:若补体激活发生在脂质双层上,则可形成由C5b~9(组成的膜攻击复合物membrane attack complex,MAC);若补体激活发生在无靶细胞的血清中,则相关的补体成分可与S蛋自形成亲水性、无溶细胞活性的SC5b~7、SC5b~8、SC5b~9.

(一)MAC的组装

C5与C5转化酶中的C3b结合,并被裂解成C5a和C5b。前者释放人液相,后者仍结合于细胞表面,并可依次与C6、C7结合,所形成的C5b67复合物插入浆膜脂质双层中,进而与C8呈高亲和力结合,形成C5b678。该复合物可牢固地附着于细胞表面,但其溶细胞

能力有限。

附着于胞膜表面的C5b~8复合物可与12~15个C9分子联结成C56~9,即MAC。电镜下可见这种C9多聚体的特征性结构:中空的多聚C9(poly-C9)插入靶细胞脂质双层膜,形成内径为11nm的小孔(图5-5)。

补体三条激活途径及它们的共同末端效应全过程见图5-6。

图5-5 C9多聚体分子结构示意图

图5-6 补体三条激活途径及共同末端效应全过程

二 MAC的效应机制

MAC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向胞内弥散,并最终导致细胞死亡。

第三节补体活化的调控

补体激活是一种高度有序的级联反应,从而发挥广泛的生物学效应。但是,不受控制的补体激活也会对自身组织细胞造成损伤。正常情况下,补体激活及其末端效应均处于严密调控之下,包括补体的自身调控以及补体调节因子的作用,从而有效地维持机体的自稳功能。

一、补体的自身调控

补体激活过程中生成的某些中间产物极不稳定,成为级联反应的重要自限因素。例如:不同激活途径的C3转化酶(C4b2b和C3bBb)均极易衰变,从而限制C3裂解及其后的酶促反应;与细胞膜结合的C4b、C3b及C5b也易衰变,可阻断补体级联反应。此外,只有结合于固相的C4b、C3b及C5b才能触发经典途径,而旁路途径的C3转化酶则仅在特定的细胞或颗粒表面才具有稳定性,故人体血循环中一般不会发生过强的自发性补体激活反应。

二、补体调节因子的作用

体内补体调节因子可与不同补体成分相互作用,使补体的激活与抑制处于精细的平衡状态,从而既防止对自身组织造成损害,又能有效杀灭外来微生物。目前已发现的可溶性或膜结合性补体调节蛋白有10余种,按其作用特点可分为三类:①防止或限制补体在液相中自发激活的抑制剂;②抑制或增强补体对底物正常作用的调节剂;③保护机体组织细胞免遭补体破坏作用的抑制剂。

(一)经典途径的调节

1.C1抑制分子(C1 inhibitor,C1INH) C1INH可与活化的C1r和C1s以共价键结合成稳定的复合物,使C1r和C1s失去酶解正常底物的能力。其次,C1INH还可有效地将与IC结合的C1大分子解聚,并可明显缩短C1的半寿期。

2.抑制经典途径C3转化酶形成多种调节蛋白可抑制经典途径C3转化酶形成。

⑴ C4结合蛋白(C4 binding protein,C4bp)与补体受体l(complement receptor 1,CR1):C4bp是可溶性蛋白,CR1属膜蛋白,二者均可与C4b结合,并完全抑制C4b与C2结合,从而防止经典途径C3转化酶(即C4b2b)的组装,并加速其分解。此外,C4bp和CR1还可作为辅助因子,促进I因子对C4b的蛋白水解作用。

⑵I因子:I因子具有丝氨酸蛋白酶活性,可将C4b裂解为C4c与C4d。前者释放人液相,后者仍结合于细胞表面,但无C3转化酶活性。I因子亦可降解C3b。

⑶膜辅助蛋白(membrane cofactor protein,MCP):MCP表达于白细胞、上皮细胞和成纤维细胞表面,可作为辅助因子,促进I因子介导的C4b裂解,但其并不直接促进C4b2b 分解。

⑷衰变加速因子(decay-accelerating factor,DAF):DAF(CD55)表达于所有外周血细胞、内皮细胞和各种黏膜上皮细胞表面,可同C2竞争与C4b的结合,从而抑制C3转化酶形成并促进其分解。

(二)旁路途径的调节

1.抑制旁路途径C3转化酶的组装H因子可与B因子或Bb竞争结合C3b,进而使C3b被I因子酶解失活。此外,CR1和DAF也可竞争性抑制B因子与C3b结合。上述作用均干扰旁路途径C3转化酶的组装。

2.抑制旁路途径C3转化酶形成I因子可裂解C 3b,而H因子、CR1和MCP均可作为辅助因子,促进I因子裂解C3b的作用;MCP和CR1还可增强膜结合C3b与H因子的亲和力。上述调节机制均能降低C3bBb复合物形成。机体大多数正常细胞均高表达MCP 和/或CR1,可保护细胞免遭补体介导的损害。反之,许多外来颗粒和病原微生物缺乏MCP 和CR1,有利于C3bBb复合物形成,导致补体激活。

3.促进已形成的C3转化酶解离CR1和DAF可促进Bb从已形成的旁路途径C3转化酶(3bBb)中解离。

4.对旁路途径的正调节作用备解素(properdin,P因子)与C3bBb结合后发生构象改变,可使C3bBb半寿期延长10倍,从而加强C3转化酶裂解C3的作用。另外,某些疾病(如膜增生型肾小球肾炎)患者血清中存在一种C3肾炎因子(C3 nephritic factor,C3Nef),它实际上是抗C3转化酶的自身抗体,与C3bBb特异结合后,可直接稳定C3bBb,并使其半寿期延长10~30倍。

(三)膜攻击复合物形成的调节

同源限制因子(homo1ogous restriction factor,HRF)也称为C8结合蛋白(C8-binding protein,C8bp)可干扰C9与C8结合;膜反应性溶解抑制物(membrane inhibitor of reactive lysis,MIRL)即CD59,可阻碍C7、C8与C5b~6复合物结合,从而抑制MAC形成。这两种调节蛋白可能是抑制MAC形成并保护正常细胞免遭补体溶细胞作用的最重要因子。

第四节补体的生物学作用

三条补体激化途径通过末端通路于细胞膜表面组装MAC,介导溶细胞效应。同时,补体激活过程中可生成多种裂解片段,通过与细胞膜表面相应受体结合而介导多种生物功能。通过上述机制,补体系统在机体抗感染免疫防御、维护内环境稳定及作为连接固有免疫和适应性免疫的桥梁中发挥重要作用。另外,补体还可与其他血浆酶系统相互作用,产生一系列生理和病理效应,具有十分重要的生物学意义。

一、参与宿主早期抗感染免疫

(一)溶解细胞、细菌和病毒

补体系统被激活后,可在靶细胞表面形成攻膜复合体,从而导致靶细胞溶解,这种补体介导的细胞溶解是机体抵抗微生物感染的重要防御机制。在无抗体存在的情况下,某些微生物可“激活”补体旁路途径及MBL途径而被溶解,该机制对防止奈瑟菌属感染具有重要意义。

某些病理情况下,补体系统可引起宿主细胞溶解,并导致组织损伤与疾病。例如,针对细胞表面自身抗原的抗体可固定补体,形成攻膜复合体,引起正常细胞溶解。

补体的溶细胞效应不仅可以抗细菌,也可以抗其他致病微生物及寄生虫感染。在补体缺陷时,机体易受病原微生物的感染。

(二)调理作用

血清调理素(opsonin)与细菌及其他颗粒物质结合,可促进吞噬细胞的吞噬作用。补

体激活过程中产生的C3b、C4b和iC3b均是重要的调理素,它们可结合中性粒细胞或巨噬细胞表面相应受体如CR1(C3b/C4bR,CD35)、CR3(iC3bR,Mac-1,CD11b/CD18)和CR4(CD11c/CD18)。因此,在细胞表面发生的补体激活,可促进微生物与吞噬细胞黏附,并被吞噬及杀伤,这种依赖C3b、C4b和iC3b的吞噬作用,可能是机体抵御全身性细菌或真菌感染的主要防御机制。

(三)引起炎症反应

补体活化过程可产生多种具有炎症介质作用的活性片段,如C3a、C4a和C5a等。C3a/C4a 受体表达于肥大细胞、嗜碱粒细胞、平滑肌细胞和淋巴细胞表面。C5a受体则表达于肥大细胞、嗜碱粒细胞、中性粒细胞、单核/巨噬细胞和内皮细胞表面。C3a、C4a和C5a又被称为过敏毒素,它们作为配体与细胞表面相应受体结合,激发细胞脱颗粒,释放组胺之类的血管活性介质,从而增强血管通透性并刺激内脏平滑肌收缩。过敏毒素也可与平滑肌结合并刺激其收缩。三种过敏毒素中,以C5a的作用最强。C5a还是一种有效的趋化因子。

上述由补体介导的急性炎症反应在正常情况下仅发生于外来抗原侵入的局部。某些情况下,也可能对自身组织成分造成损害而引起超敏反应。

二、维护机体内环境稳定

(一)清除免疫复合物

体内中等分子量的循环免疫复合物(IC)可沉积于血管壁,通过激活补体而造成周围组织损伤。补体成分可参与清除循环免疫复合物,其机制为:①补体与IgFc段结合,一方面可改变Ig的空间构象,抑制其结合新的抗原表位,继而抑制新的IC形成;另一方面,补体可藉此插入免疫复合物的网格结构,在空间上干扰Fc段之间的相互作用,从而溶解已沉积的IC;②循环IC可激活补体,C3b与IC中的抗体结合,藉此,IC借助C3b与表达CR1和CR3的血细胞结合,并通过血流运送至肝而被清除。由于表达CR1的红细胞数量巨大,因此是清除IC的主要参与者。

(二)清除凋亡细胞

在生理条件下,机体经常产生大量凋亡细胞,这些细胞表面表达多种自身抗原,若不能及时并有效清除之,可能引发自身免疫病(见第二十章)。多种补体成分(如C1q、C3b和iC3b等)均可识别和结合凋亡细胞,并通过与吞噬细胞表面相应受体相互作用而参与对这些细胞的清除。

三、参与适应性免疫

作为天然免疫的重要组分,补体不仅在机体早期抗感染免疫机制中发挥重要作用,而且还参与适应性免疫应答的启动、效应和维持。补体通过与适应性免疫相互作用,有助于机体形成完备的免疫应答机制,以完善免疫系统的功能。

(一)补体参与免疫应答的诱导

C3等可参与网罗、固定抗原,使抗原易被APC处理与递呈。补体活化片段C3d可与BCR共受体复合物CR2(即CD21)/CD19/CD81中的CR2结合,同时通过抗原与BCR相连,促使BCR-共受体交联,促进B细胞活化;补体调节蛋白CD55、CD46和CD59能介导细胞活化信号,参与T细胞活化。

(二)补体参与免疫应答的增殖分化

补体成分可与多种免疫细胞相互作用,调节细胞增殖、分化。尤其不同的C3活性片段可选择性作用于不同淋巴细胞亚群,在免疫调节中发挥重要作用。例如,C3b与B细胞表面CR1结合促进了B细胞增殖分化为浆细胞的过程。

(三)补体参与免疫应答的效应阶段

前文已详述,补体具有细胞毒作用、调理作用以及清除IC作用等。补体还参与调节多种免疫细胞效应功能,如杀伤细胞结合C3b后可增强对靶细胞的ADCC作用。

(四)补体参与免疫记忆

补体可能参与免疫记忆,其可能的机制为:一般认为,记忆细胞的存活需要抗原的持续刺激,免疫复合物可通过沉积于其表面的补体与滤泡树突状细胞(FDC)表面CR1和CR2相互作用而被滞留于生发中心,以免疫复合物形式存在的抗原得以持续刺激生发中心的记忆B细胞,从而维持后者的存活。

四、补体与其他酶系统的相互作用

血浆中还存在其他一些酶系统,如凝血系统、激肽系统及纤溶系统等。它们与补体系统一样,仅进行有限蛋白酶解作用(limited proteolysis),即在酶解级联反应中,蛋白质底物并不降解至单个氨基酸,而是形成某些活性片段, 发挥各自效应,成为具有重要生物学意义的放大系统。

补体系统与凝血、纤溶、激肽系统间存在着十分密切的相互影响及相互调节关系,例如:①抗原-抗体复合物既可分别激活补体经典途径和旁路途径,也可通过激活凝血因子XII而活化凝血、纤溶、激肽系统;②C1INH既可抑制补体经典激活途径,也可抑制凝血因子XII、激肽释放酶、纤维蛋白溶酶等;③补体活化产物C3a和C5a可促使血管内皮细胞释放组织因子,启动并加速凝血过程,也可能激发纤溶过程。

另外,补体和凝血、纤溶、激肽系统所产生的活化产物,均具有相似的致炎效应,如增加血管渗透性、扩张血管、释放溶酶体酶、趋化吞噬细胞、使平滑肌痉挛等。因此,上述酶系统相关作用的综合效应是介导炎症、超敏反应、休克、DIC等病理过程发生发展的重要机制之一。

小结

补体系统包括30余种可溶性蛋白和膜蛋白,是体内一个重要的效应系统和效应放大系统。补体的各种固有成分在不同激活物作用下,分别循经典途径、MBL途径或旁路途径被顺序活化,然后通过共同的末端通路,最终形成具有溶细胞作用的膜攻击复合物,参与机体特异性和非特异性免疫效应机制。补体活化过程中还产生多种活性片段,可参与调节特异性免疫应答,并发挥广泛的生物学作用。此外,补体活化也可能导致对机体组织的损伤。补体的激活处于严格的调控之下,体内多种可溶性蛋白和膜蛋白参与对补体激活的调节。补体成分或补体调节蛋白的遗传性缺陷,均可导致补体功能的紊乱,并引发严重的病理后果。

思考题

1.补体系统的概念及其组成。

2.比较补体三条激活途径的异同。

3.试述补体激活的调节机制。

4.补体系统具有哪些生物学作用?

参考文献

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(龚非力)

免疫题目1-第5章补体系统

第五章补体系统 第一部分学习习题 一、填空题 1.补体系统由________、_______和_________组成。 2.补体三条激活途径为_________、_________和_______,它们的C3转化酶分别为______________________. 3.补体固有成分对热不稳定,通常加热到_______,作用_______分钟即可灭活。 4.C1是由三个亚单位____(识别Ig补体结合位点)、____、_____(有酯酶活性)组成。5.补体的经典激活途径激活物为____和_____类抗体与抗原结合形成的复合物。 6.参与旁路激活途径的补体固有成分有____、____、____、_____和C5-9。 7.具有免疫粘附和调理作用的补体分子片段有____和_____。 一、多选题 [A型题] 1.补体经典激活途径中,补体成分激活顺序是: ** B. C145236789 C. C124536789 ** E. C132456789 2. 在经典激活途径中补体的识别单位是: A.C3 B. C2 C. C1 ** E. C5 3.下列补体固有成分中含量最高的是: A.C3 B. C4 C. C1q ** E. C5 4.具有激肽样作用的补体裂解片段是: ** B. C3a C. C4a ** E. C5a 5. 具免疫粘附作用又有调理作用的补体裂解片段是: ** B. C3b C. C4b ** E. C567 6.三条补体激活途径的共同点是: A.参与的补体成分相同 B. 所需离子相同 **转化酶的成分相同 D.激活物相同 E.攻膜复合体的形成及其溶解细胞的作用相同 7.补体系统的三条激活途径均参与的成分是: ** B. B因子 C. C1 D.C3 E. C4 8.补体: A.是一组具有酶活性的脂类物质 B. 对热稳定 C. 具有溶菌作用,但无炎症介质作用 D.参与免疫病理作用 E.C1在血清含量最高 9.可刺激肥大细胞脱颗粒释放活性介质的成分是: A. C1q B. C5a C. C3b D.C4b E.C1s

第五章《补体系统》练习题

第五章《补体系统》练习题 一、单项选择题 1.补体激活的经典途径中,其补体成分的激活顺序是·····························() A、C1→C2→C3→C4→C5→C6→C7→C8→C9 B、C1→C2→C4→C3→C5→C6→C7→C8→C9 C、C1→C4→C5→C2→C3→C6→C7→C8→C9 D、C1→C4→C2→C3→C5→C6→C7→C8→C9 2.下列补体固有成分中含量最高的是··········································() A、C3 B、C4 C、C1q D、C2 3.具有调理作用的补体裂解片段是············································() A、C2b B、C3b C、C3a D、C5b 4.具有过敏毒素作用的补体组分是············································() A、C3a、C4a、C5a B、C3a、C4a C、C2a D、C3b、C4b 5.构成膜攻击复合物的补体成分是············································() A、C6b~9 B、C4b2a C、C5b6789n D、C3bBb 6.与抗原结合后,可通过经典途径激活补体系统的Ig是··························() A、IgA、IgG B、IgM、IgG C、sIgA、IgD D、IgA、IgM 7.可以激活补体旁路途径的成分是············································() A、内毒素 B、抗原抗体复合物 C、IgM D、MBL 8.关于补体正确的叙述是····················································() A、补体成分在血液中处于活化状态 B、旁路途径的活化是从C2开始的 C、补体的理化性质稳定 D、补体主要是由肝细胞和巨噬细胞产生的9.三条补体激活途径的共同点是··············································() A、参与的补体成分 B、C3转化酶的组成 C、激活物质 D、膜攻击复合物的形成及其溶解细胞效应 10.与免疫球蛋白Fc段的补体结合部位相结合的补体分子是······················() A、C3 B、C1q C、C1r D、C1s 11.既对中性粒细胞具有趋化作用又可激发肥大细胞释放组胺的补体裂解产物是·····() A、C3b B、C4b C、C4a D、C5a 12.某些补体片段能促进吞噬细胞的吞噬作用,是因为吞噬细胞表面存在············() A、D因子受体 B、C3b受体 C、C5a受体 D、C3a受体13.下列补体活化中形成的转化酶中,不包含补体C3b成分的是····················() A、经典途径C5转化酶 B、旁路途径C5转化酶 C、经典途径C3转化酶 D、旁路途径C3转化酶

第五章补体系统

第五章补体系统 一.选择题 【A型题】 1.补体系统3种激活途径均必须有哪种成分参加? A.C1q B.C4和C2 C.C3 D.B因子 E.D因子 2.在经典激活途径中,补体的识别单位是: A.C1 B.C2 C.C3 D.C5 E.C9 3.经典途径中,激活补体能力最强的免疫球蛋白是: A.IgG B.IgE C.IgA D.IgM E.IgD 4.补体系统是: A.正常血清中的单一组分,可被抗原-抗体复合物激活 B.存在正常血清中,是一组对热稳定的组分 C.正常血清中的单一组分,随抗原刺激而血清含量升高 D.由30多种蛋白组成的多分子系统,具有酶的活性和自我调节作用 E.正常血清中的单一组分,其含量很不稳定 5.既有趋化作用又可激发肥大细胞释放组胺的补体裂解产物是: A.C3b B.C4b C.C4a D.C5a E.C2a 6.下列哪种成分是C5转化酶? A.C3bBbP B.C4b2b C.C3bBb D.C3bBb3b E.C5b~9 7.三条补体激活途径的共同点是: A. 参与的补体成分相同 B. 所需离子相同 C. C3转化酶的组成相同 D. 激活物质相同 E. 膜攻击复合物的形成及其溶解细胞效应相同 8.具有刺激肥大细胞脱颗粒、释放组胺的补体裂解产物是: A.C3a B.C3b C.C5b D.C4b E.C2a 9.关于补体经典激活途径的叙述,下列哪项是错误的? A. 抗原抗体复合物是其主要激活物 B. C1q分子有六个结合部位,必须与Ig结合后才能激活后续的补体成分

C. C4是C1的底物,C4b很不稳定 D. 激活顺序为C123456789 E. 分为识别和活化两个阶段 10.参与旁路激活途径的补体成分不包括: A.C3 B.I因子 C.D因子 D.B因子 E.P因子 11.具有调理作用的补体裂解产物是: A.C4a B.C5a C.C3a D.C3b E.C5b 12.参与旁路激活途径的补体成分是: A.C3~C9 B.C5~C9 C.C1~C9 D.C1~C4 E.C1、C2、C4 13.关于补体的叙述,下列哪项是正确的? A. 参与凝集反应 B. 对热稳定 C. 在免疫病理过程中发挥重要作用 D. 有免疫调节作用,无炎症介质作用 E. 补体只在特异性免疫效应阶段发挥作用 14.与免疫球蛋白Fc段补体结合点相结合的补体分子是: A.C3 B.C1q C.C1r D.C1s E.以上都不是 15.下列哪种补体成分在激活效应的放大作用中起重要作用? A.C1 B.C2 C.C3 D.C4 E.C5 16.经典途径中各补体成分激活的顺序是: A.C143256789 B.C124536789 C.C142356789 D.C124356789 E.C123456789 17.通过自行衰变从而阻断补体级联反应的补体片段是: A.C2a B.C3a C.C3c D.C4b E.C5a 18.关于补体三条激活途径的叙述,下列哪项叙述是错误的? A. 三条途径的膜攻击复合物相同 B. 旁路途径在感染后期发挥作用

第五章补体系统

第五章补体系统 第一节概述 19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)。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。补体广泛参与机体抗微生物防御反应以及免疫调节,也可介导免疫病理的损伤性反应,是体内具有重要生物学作用的效应系统和效应放大系统。 近十余年来,随着分子生物学技术的飞跃发展,几乎所有补体成分的cDNA及部分补体成分的基因组DNA已克隆成功,并已获得多种补体成分的基因工程产物。这些成果有力地促进了在分子和基因水平上对补体结构与功能的研究。 一、补体系统的组成和理化性质 构成补体系统的30余种成分按其生物学功能可以分为三类。 1.补体固有成分指存在于体液中,参与补体激活(活化)级联反应的补体成分,包括:①经典激活途径的C1q、C1r、C1s、C4、C2;②甘露聚糖结合凝集素(mannan-binding lectin, MBL)激活途径的MBL、MASP(MBL- associated serine protease,MBL相关的丝氨酸蛋白酶);③旁路激活途径的B因子、D因子;④上述三条途径的共同末端通路的C3、C5、C6、C7、C8和C9。 2.补体调节蛋白乃以可溶性或膜结合形式存在、参与调节补体活化和效应的一类蛋白质分子,包括血浆中的备解素、C1抑制物、I因子、C4结合蛋白、H因子、S蛋白、Sp40/40,以及细胞膜表面的衰变加速因子、膜辅助蛋白、同源抑制因子、膜反应溶解抑制物等。 3.补体受体补体受体包括CR1-CR5(表1)、C3aR、C5aR、C1qR等,表达于不同类型细胞表面,通过与补体活性片段结合而介导生物学效应。 表1 主要的补体受体 受体配体细胞分布生物学功能 CR1 C3b,C4b,iC3b 红细胞清除循环IC MBL 大、小吞噬细胞加速C3转化酶解离 嗜酸粒细胞辅助I因子裂解C3b、C4b B细胞、T细胞增强Fc受体介导的吞噬作用 介导非Fc受体依赖的吞噬 肾小球上皮细胞促进被捕获的IC溶解 滤泡树突状细胞结合IC

第五章补体系统

第五章补体系统 .选择题 【 A 型题】 1.补体系统 3 种激活途径均必须有哪种成分参加? A.C1q B.C4 和 C2 C.C3 D. B 因子 E. D 因子 2.在经典激活途径中,补体的识别单位是: A.C1 B.C2 C.C3 D.C5 E.C9 3.经典途径中,激活补体能力最强的免疫球蛋白是: A.IgG B.IgE C.IgA D.IgM E.IgD 4.补体系统是: A. 正常血清中的单一组分,可被抗原-抗体复合物激活 B. 存在正常血清中,是一组对热稳定的组分 C. 正常血清中的单一组分,随抗原刺激而血清含量升高 D. 由30 多种蛋白组成的多分子系统,具有酶的活性和自我调节作用 E. 正常血清中的单一组分,其含量很不稳定5.既有趋化作用又可激发肥大细胞释放组胺的补体裂解产物是: A.C3b B.C4b C.C4a D.C5a E.C2a 6.下列哪种成分是C5 转化酶? A.C3bBbP B.C4b2b C.C3bBb D. C3bBb3b E. C5b~9 7.三条补体激活途径的共同点是:

A. 参与的补体成分相同 B. 所需离子相同 C. C3 转化酶的组成相同 D. 激活物质相同 E. 膜攻击复合物的形成及其溶解细胞效应相同 8.具有刺激肥大细胞脱颗粒、释放组胺的补体裂解产物是: A.C3a B.C3b C.C5b D.C4b E.C2a 9.关于补体经典激活途径的叙述,下列哪项是错误的? A. 抗原抗体复合物是其主要激活物 B. C1q 分子有六个结合部位,必须与Ig 结合后才能激活后续的补体成分 C. C4 是C1 的底物,C4b 很不稳定 D. 激活顺序为C123456789 E. 分为识别和活化两个阶段 10.参与旁路激活途径的补体成分不包括: A.C3 B.I 因子 C. D 因子 D. B 因子 E.P 因子 11.具有调理作用的补体裂解产物是: A.C4a B.C5a C.C3a D.C3b E.C5b 12.参与旁路激活途径的补体成分是: A.C3~C9 B.C5~C9 C.C1~C9 D.C1~C4 E.C1、C2、C4 13.关于补体的叙述,下列哪项是正确的? A. 参与凝集反应 B. 对热稳定

第五章补体系统

第五章补体系统 第一节补体概述 补体(complemen, C)系统包括30余种组分,其广泛存在于血清、组织液和细胞膜表面,是一个具有精密调控机制的蛋白质反应系统。血浆中补体成分 在被激活前无生物学功能。多种微生物成分、抗原-抗体复合物以及其他外源性或内源性物质可循三条既独立又交叉的途径,通过启动一系列丝氨酸蛋白酶的级联酶解反应而激活补体,所形成的活化产物具有调理吞噬、溶解细胞、介导炎症、调节免疫应答和清除免疫复合物等生物学功能。补体不仅是机体固有免疫防御的重要部分,也是抗体发挥免疫效应的主要机制之一,并对免疫系统的功能具有调节作用。补体缺陷、功能障碍或过度活化与多种疾病的发生和发展过程密切相关。 (一)补体系统的组成 补体系统由补体固有成分、补体受体、血浆及细胞膜补体调节蛋白等蛋白组成。 1. 补体固有成分补体固有成分是指存在于血浆及体液中、构成补体基本 组成的蛋白质,包括:①经典激活途径的C1q、C1r、C1s、C2、C4;②旁路激 活途径的B因子、D因子和备解素(properdin, P因子);③甘露糖结合凝集素激活途径(MBL途径)的MBL、MBL相关丝氨酸蛋白酶(MASP);④补体活化的共同组分C3、 C5、C6、C7、C8、C9。 2. 补体调节蛋白(complement regulatory protein)指存在于血浆中和细胞膜表面,通过调节补体激活途径中关键酶而控制补体活化强度和范围的蛋白分 子,包括血浆中H因子、I因子、C1INH、C4bp、S蛋白、Sp4O/40羧肽酶N (过敏毒素灭活因子)、H因子样蛋白(FHL )、H因子相关蛋白(FHR);存在于细胞膜表面的衰变加速因子(DAF)、膜辅助蛋白(MCP)、CD59等。 3. 补体受体(complement receptor,CR)指存在于不同细胞膜表面、能 与补体激活过程所形成的活性片段相结合、介导多种生物效应的受体分子。目前已发现CR1、CR2、CR3、CR4、CR5 及C3aR C4aR、C5aR、C1qR、C3eR、H 因子受体(HR、等。

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