补 体 系 统 武汉大学基础医学院免疫学系 刘 焰.

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1 补 体 系 统 武汉大学基础医学院免疫学系 刘 焰

2 第一节、概述 19世纪末，Bordet 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。
Ehrlich称这种抗体发挥溶细胞作用的必要补充成分为补体（complement,C）

3 概念 补体系统(complement system)
---是存在于血清、组织液和细胞膜表面的一组具有酶活性或经活化后具有酶活性的蛋白质，它们之间相互作用从而发挥多种免疫功能。

4 一、补体系统的组成 （一）补体固有成分： 存在于体液中、参与补体活化级联反应的补体成分。
1.经典途径的C1（C1q、C1r、C1s）、C4、C2； 2.凝集素途径的MBL, MASP MBL (mannan binding lectin，甘露聚糖结合凝集素） MASP(MBL associated serin protease, MBL相关的丝氨酸蛋白酶） 3. 旁路途径的B因子、D因子 4.三条途径共有的C3、C5、C6、C7、C8、C9

5 (二）补体调节蛋白 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。
1.备解素（P因子）、 C1抑制物（C1INH）、I因子、H因子、C4结合蛋白（ C4bp ）、 S蛋白等。 2. 衰变加速因子（DAF）、膜辅助蛋白（MCP）、 膜反应性溶解抑制物（ MIRL ）等。

6 （三）补体受体 表达于不同类型的细胞表面，通过与补体活性片段结合而介导生物学效应 CR1~CR5、C3aR、C4aR等

7 二、补体系统的命名 参与补体系统经典激活途径的固有成分 参与补体系统替代激活途径的固有成分及部分调节蛋白 补体调节蛋白 补体活化后的裂解片段
—按其被发现的先后分别命名为C1（q、r、s）、C2…C9 参与补体系统替代激活途径的固有成分及部分调节蛋白 －以英文大写字母表示，如B因子、D因子、 I因子、H因子等 补体调节蛋白 －以其功能命名，如C1抑制物、C4结合蛋白等 补体活化后的裂解片段 －以该成分的符号后附加小写英文字母表示， 如C3a、C3b等 a-小片段，b-大片段 例外 C2a-大片段 具有酶活性的成分或复合物 在其符号上划一横线表示，如C3bBb 灭活的补体片段 －在其符号前加英文字母i表示，如iC3b

8 三、补体的理化性质 1.多属β球蛋白；少数属α或γ球蛋白
2.各补体成分的分子量及血清含量不一,总含量相对稳定，含量最高的是C3（1200mg/L)，最低的是D因子(1-2mg/L)；分子量最大的的是C1q(400KDa),最小的是D因子(25kDa) 3.多数补体成分对热不稳定 4.主要由肝细胞、产生 5.亦属急性期蛋白

9 第二节、补体系统的激活 补体激活依据起始顺序不同可分为三条途径： 三条途径具有共同的末端通路（terminal pathway）
（一）经典激活途径（classical pathway） （二） 凝集素途径（ lectin pathway ） （三） 旁路途径（alternative pathway） 三条途径具有共同的末端通路（terminal pathway） 即膜攻击复合物（membrane attack complex ，MAC） 的形成及其溶细胞效应

10 一、补体激活的经典途径 （一）激活物与激活条件 1.激活物:免疫复合物(IC)， IgG1、IgG2、 IgG3、IgM
2. 激活条件：即IC触发C1活化的条件为 C1仅与IgM的CH3区或某些IgG亚类的（IgG1、IgG2、IgG3）的CH2区结合才能活化 每一个C1分子必须同时与两个以上Ig分子的FC段结合才能活化。 游离或可溶性抗体不能激活补体，只有抗原抗体复合物（抗体Fc段发生构象改变）才能触发补体激活。 三阶段之间有箭头相连

11 2、

12 Classical pathway starts from the C1q binding to antigen-antibody complex

13 Activation of complement by IgG and IgM antibodies

14 （二）固有成分及激活顺序 1. 识别阶段 2. 活化阶段 Ag+Ab Ag-Ab，Ab 的Fc段补体结合部位
1. 识别阶段 Ag+Ab Ag-Ab，Ab 的Fc段补体结合部位 暴露 C1+Ab C1激活 C1s 2. 活化阶段 活化的C1s依次酶解C4、C C3转化酶 C5转化酶

15 激活过程 C3 C4a C4 C4b C4b2a 抗原抗体复合物 （经典途径 C3a C3转化酶） C3b C2 C1 C1 C4b2
C4b2a3b （经典途径C5转化酶）

16 激活过程 C3 C4a 抗原抗体复合物 C4 C4b C4b2b （经典途径 C3a C3转化酶） + C3b C1qrs C1qrs
C4b2b3b （经典途径C5转化酶）

17 二、补体激活的凝集素途径 MBL ---- 甘露聚糖结合凝集素 识别病原微生物上的N-氨基半乳糖 Ficolin ---- 纤维蛋白胶凝素
或甘露糖 Ficolin ---- 纤维蛋白胶凝素 识别病原微生物上的N-乙酰葡萄糖胺

18 MBL结构

19 （一）激活物与固有成分 1.激活物：病原体表面的糖基 2.固有成分
MASPs(MBL associated serin protease, MBL相关的丝氨酸蛋白酶） MASPs 包括MASP-1，MASP-2，MASP-3，sMAP MASP-1可直接裂解C3 MASP-2在功能上类似于C1s， MASP-3 和sMAP的功能尚不清楚

20 （二）激活过程

21 (alternative pathway）
三、补体激活的旁路途径 (alternative pathway） 不经C1、C4、C2，由C3、B因子、D因子参与的补体激活过程。 “激活物”主要是细菌脂多糖（内毒素）和其他多糖,以及凝聚的IgA和IgG4等， 上述成分实际上是为补体激活级联反应提供接触的界面）

22 激活过程 经典途径 D因子 B因子 Ba 备解素（P） --→ C3 C3b C3a 或自发产生 C3bBbP
C3bnBb (旁路途径C5转化酶） 放大机制

23 菌

24 补体旁路途径激活的特点： 1、可识别自已与非已； 2、正反馈放大。

25 四、补体活化的共同末端效应 C5转化酶，裂解C5，这是级联反应最后一个酶促步骤；此后的过程只涉及完整蛋白成分的结合与聚合，并形成两类末端产物（根据激活发生的部位不同）： 脂质双层 C5b~9（膜攻击复合物，MAC） 血清 SC5b~7、SC5b~8、SC5b~9（与S蛋白形成亲水的、无溶细胞活性的复合物）

26 (一）MAC的组装 C5a C5转化酶 C5b+C6+C C5b67（插入脂质双层中）+C C5b678+多聚C9 （即MAC）

27

28 （二）MAC效应机制 MAC在膜上形成小孔使小的可溶性分子、离子、水分子可以自由透过胞膜，而大分子难以从胞浆中逸出，导致水和离子内流，胞内渗透压降低，细胞溶解； 末端补体成分插入胞膜，可能导致致死剂量的钙离子被动弥散至胞内，最终导致细胞死亡。

29 膜攻击阶段

30 三条途径的相同点： 1、均需激活物存在； 2、均经过C3； 3、C5以后过程相同（共同末端效应）； 4、均为级联反应。

31 三条途径的不同点 激活物 参与成分 首先激活 反应顺序 C3转化酶 C5转化酶 作用时相

32 第三节、 补体活化的调控 一、补体的自身调控（自身衰变） 补体激活过程中生产的某些中间产物极不稳定，成为级联反应的重要自限因素。

33 二、补体调节因子的作用 作用：平衡补体的激活与抑制，从而既防止对自身的伤害，又有效地杀灭外来病原体。 分类（根据作用特点不同）：
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 存在形式：可溶性、膜结合性

34 （一）经典途径/MBL途径的调节 1．对C1的调节---C1抑制物(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。 还可有效的将与IC结合的C1大分子解聚，并可明显缩短C1的半寿期。 缺乏C1INH C2b 遗传性血管神经性水肿

35 2.调控C3转化酶 1）C4结合蛋白(C4bp)与 补体受体1（complement receptor 1，CR1）
均可竞争性抑制C4b与C2结合，阻止C3转化酶的组装，并加速其分解。 还可辅助I因子对C4b的蛋白水解作用 C4bp：血浆蛋白 CR1： 广泛表达于红细胞及有核细胞表面

36 2）衰变加速因子（decay-accelerating factor, DAF）
表达于所有外周血细胞、内皮细胞和各种粘膜上皮细胞的一种膜蛋白。 可同C2竞争与C4b的结合，从而抑制C3转化酶的形成而且能促进已形成的C3转化酶的解离。 3）膜辅助蛋白（membrane cofactor protein, MCP） 表达于多种组织细胞表面，作为辅助因子促进I因子介导的C3b ,C4b裂解。 4）I因子（血浆蛋白） 具有丝氨酸蛋白酶活性，可裂解C4b和C3b。

37 （二）旁路途径的调节 1.调控旁路途径C3转化酶 H因子:与B因子或Bb竞争结合C3b，进而使C3b被 I因子酶解失 活；
CR1和DAF也有类似作用。 I因子：将C3b 水解为无活性的iC3b； H因子、CR1和MCP均可 辅助I因子的上述作用。 机体大多数 细胞均高表达CR1 、MCP。

38 1）P因子(备解素):与C3bBb结合，可延长其半寿期10倍。 2）C3肾炎因子( C3 nephritic factor，C3 Nef)
2.对旁路途径的正性调节作用： 1）P因子(备解素):与C3bBb结合，可延长其半寿期10倍。 2）C3肾炎因子( C3 nephritic factor，C3 Nef) — 抗C3转化酶的自身抗体 与C3bBb结合，可延长其半寿期10－30倍。

39 （三）膜攻击复合物形成的调节 1.同源抑制因子（homologous restriction factor，HRF）
或称为C8结合蛋白（C8 binding protein, C8bp) ---- 表达于多种组织细胞，可干扰C9与C8结合 2. 膜反应性溶解抑制物 （membrane inhibitor of reactive lysis, MIRL）即CD59 表达于多种组织细胞，可阻碍 C7、C8与C5b-6复合物结合 以上两种调节蛋白可能是抑制MAC形成，保护自身细胞 免遭补体溶细胞作用的最重要因子。

40 第四节、补体的生物学作用 一、溶解细菌、细胞和病毒 病理：MAC溶解自身细胞，导致机体组织损伤与疾病。

41 二、补体活性片段介导的生物学效应 补体激活过程中产生的一系列活性片段，可通过与表达在不同细胞表面的相应的补体受体（ complement receptor） 结合而发挥广泛的生物学作用。

42 （一）免疫粘附与调理作用 由补体激活产生的C3b、C4b、iC3b等片段介导 1. 粘附作用： 2.调理作用：
补体/抗体覆盖与颗粒性抗原表面，可通过与中性粒细胞或巨噬细胞表面的相应补体受体或Fc受体的结合，促进微生物与吞噬细胞黏附，并被吞噬和杀伤。

43 黏附和调理作用图示： 具有C3b、C4b 受体的细胞： 红细胞 血小板 粒细胞 单核细胞 黏附作用 调理作用

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45 （二）促炎症作用 2. 趋化作用 3. 激肽样作用 1. 过敏毒素作用
C3a、C5a与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面相应受体结合，使细胞脱颗粒，释放组胺等活性介质，引起血管扩张、毛细血管通透性增加，平滑肌收缩，产生过敏反应。 2. 趋化作用 C5a促进中性粒细胞趋化。 3. 激肽样作用 C2b增加血管通透性，引起炎症性充血。

46 （三）清除免疫复合物 补体与Ig结合 →抑制新的IC形成；或使已形成的IC解离 C3b/C4b与红细胞表面CR1结合

47 （四）清除凋亡细胞 多种补体成分（如 C1q、C3b、iC3b ）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清除凋亡细胞

48 （五）免疫调节作用 参与捕捉、固定抗原。 调节免疫细胞增殖和分化。

49 C3b参与免疫复合物的清除 C3b参与免疫调节

50 第五节、补体与疾病 ---与补体缺陷有关的疾病 (一)补体固有组分缺损 C3、MBL缺陷→严重的反复感染 (二)补体调节分子的遗传缺陷
C1INH缺陷→遗传性血管神经性水肿 I因子缺陷→C3耗竭 → 循环IC清除障碍，常伴肾小球肾炎 （三）补体受体缺陷 红细胞表面CR1表达减少可致循环IC清除障碍，引发某些自身免疫病。