课件：补体系统-免疫学教学课件.ppt

1,湖北理工学院精品课程,医学免疫学,2,第五章 补体系统,第一节 补体概述 第二节 补体激活 第三节 补体系统的调节 第四节 补体的生物学意义 第五节 补体与疾病的关系,3,定义:存在于人和动物血清、组织液和某些细胞膜表面的一组经活化后具有酶活性的蛋白质。补体并非单一成分，是由30多种可溶性蛋白质与膜结合蛋白组成的，有C1(q、r、s)，C2-C9等,故称为补体系统。,什么是补体？,第一节 补体概述,4,1.补体固有成份：指存在于血浆和体液中，构成补体基本组成的蛋白质；C1-C9,B、D因子 2.补体受体(CR)：指存在于某些细胞膜表面，能与补体激活过程所形成的活性片段相结合，介导多种生物学效应的受体分子。CR1、CR2、CR3、CR4、C3aR 3.补体调节蛋白：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性强度和范围的蛋白分子。H因子、I因子、S蛋白和血清羧肽酶等,（一）补体系统的组成,5,（二）补体的命名,1.参与补体经典激活途径的固有成分，按发现的先后命名：C1（q r s）、C2C9 2.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、H因子等 3.调节蛋白以功能命名：C1抑制物,C4结合蛋白 4.活化裂解片段加小写字母：如C3a、C3b等 5.具有酶活性的成分加横线；如C3bBb 6.灭活的补体片段，在其符号前加i：如iC3b,6,（三）补体的理化性质与生物合成,1.补体的理化性质 A、补体含量相对稳定，占血清总蛋白的10 B、补体性质很不稳定，5630min即可灭活 C、补体有非特异性和两面性 D、补体的连锁反应性 F、补体是糖蛋白，多数为球蛋白 G、在生理情况下，补体多以酶原形式存在。,7,2.补体的生物合成 多种组织细胞均能合成补体蛋白，如肝细胞、巨噬细胞、肾小球细胞、肠道上皮细胞、骨髓细胞等。但肝细胞和巨噬细胞是补体的主要产生细胞。约90%血浆补体成分由肝脏合成，在血浆中的补体主要来自肝细胞，炎性病灶中的补体主要由巨噬细胞合成。,8,第二节 补体的激活,补体系统有三条不同的激活途径，根据其发现的先后顺序,由抗原-抗体复合物结合C1q启动激活的途径，称为经典途径；,由MBL结合至细菌启动激活的途径，称为MBL途径；,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。,9,(一)补体活化的经典途径,1.激活物：抗原-抗体复合物（IC）,2.参与成分：C1-C9,3.激活条件：,* IgG1、G2、G3、IgM才能活化C1 ； * IgG分子需两个或两个以上,IgM单个分子； * 游离的或可溶性抗体不能激活补体； * 激活顺序:C1,4,2,3,5,6,7,8,9。,10,4.活化过程：,1)识别阶段：C1（ C1q ）(图)与抗原抗体复合物中的补体结合位点相结合至C1酯酶形成。,2)活化阶段： C1酯酶作用于后续成分,至形成C3转化酶（C4b2b）和C5转化酶（C4b2b3b） 。,3)攻膜阶段：附着于胞膜的C5b678复合物与12-15个C9分子联结成C5b-9，即形成攻膜复合体（MAC）。,(一)补体活化的经典途径,MAC的效应机制：,MAC在胞膜上打孔（内径11nm）,胞内渗透压下降,细胞溶解,11,12,补 体 活 化 的 经 典 途 径,Ig M / Ig G -Ag复合物,C1q : r : s,C4,C4b + C2b,C4a,C2a,C4b2b,C3,C3b,C3a,（C3转化酶）,C4b2b3b,（C5转化酶）,识别,活化,C5,C5b-C6,7,8,9,C5a,细胞溶解,攻击,13,旁路激活途径：C3首先被激活，然后完成C5-C9活化的级联反应，该途径补体系统不经C1、C4、C2而直接活化C3，称为旁路途径或C3途径。,1、激活物：LPS、酵母多糖、凝聚的IgA和IgG4。,(二)旁路激活途径,2、参与成分：C1,C4和C2不参与，B因子、D因子、P因子参与,3、最早出现的补体活化途径，在感染早期为机体提供有效的防御机制。,4、激活过程：,14,Mg2+,正常状态下，C3不会大量裂解,15,Mg2+,C3转化酶,C5转化酶,细菌、内毒素、酵母多糖等激活物主要为C3b和C3bBb提供不易被H因子和I因子灭活的微环境和接触表面,D因子,正反馈放大效应,16,进入液相,稳定结构,附于颗 粒性表面,补体激活的旁路途径,17,1.病原微生物感染早期，TNF-，IL-1，IL-6，导致机体发生急性期反应，所分泌的急性期蛋白甘露聚糖结合凝集素（MBL）。,2.MBL先与细菌的甘露糖残基结合，后与丝氨酸蛋白酶结合，形成MBL相关的丝氨酸蛋白酶（MASP-1、MASP-2）。MASP具有与活化的C1q同样的生物学活性，即裂解C4和C2，形成C3转化酶，后继反应与经典途径相同。,(三)MBL激活途径：无C1的参与,18,19,(四)三条途径的特点与比较,激活物 参与成分 C3、C5转化酶 所需离子 生物学作用,20,21,第三节 补体系统的调节,补体系统的激活必需在适度调节的情况下进行，才能发挥正常的生理学作用。补体激活失控，则大量补体消耗，导致机体防御能力下降，而且会使机体发生剧烈炎症反应或造成自身组织细胞的损伤。 补体活化途径的调节主要包括： （一）控制补体活化的启动； （二）补体活性片段发生自发性衰变； （三）血浆和细胞膜表面存在多种补体调节蛋白，通过控制级联酶促反应中酶活性和MAC组装等关键步骤发挥调节作用。,22,第三节 补体系统的调节,（一）调控经典途径C3转化酶和C5转化酶 1.C1抑制物（C1 inhibitor, C1INH),2.补体受体1（CR1）-(CD35),3.C4结合蛋白（C4bp）,4.衰变加速因子（DAF） -(CD55),5.膜辅助蛋白（MCP） -(CD46),6.I因子,（二）调控旁路途径C3转化酶和C5转化酶,（三）针对MAC的调节,1.CD59,2.C8结合蛋白（C8bp）,3.S蛋白（SP）,4.群集素,23,第四节 补体的生物学作用,（一）补体的生物功能,1.溶菌、溶解病毒和细胞的细胞毒作用 补体被激活以后，通过在靶细胞表面形成MAC，导致靶细胞溶解。补体的这一功能在机体的免疫系统中起重要的防御和免疫监视作用，可以抵抗病原微生物的感染，消灭病变衰老的细胞。,24,2.调理作用 C3b、C4b与颗粒性抗原结合，可促进吞噬细胞的吞噬作用。最终使机体的抗感染能力增强。,25,3.免疫黏附 免疫粘附作用是指c3b或c4b一端与抗原抗体复合物结合，另一端与血细胞、血小板等结合，形成较大聚合物，有利于吞噬细胞的吞噬清除。,26,4.炎症介质作用,a、C3a和C5a，有过敏毒素作用，可使表面具有相应受体的肥大细胞和嗜碱性粒细胞等释放组胺等血管活性物质，引起血管扩张、通透性增强、平滑肌收缩和支器官痉挛等的作用； b、C3a和C5a对中性粒细胞具有趋化作用，吸引具有相应受体的吞噬细胞向补体激活的炎症区域游走和聚集，增强炎症反应。,27,C5a的炎症介质作用,28,（二）补体的病理生理学意义,1.机体抗感染防御的主要机制,病原微生物侵入机体后，在特异性抗体前数天内，机体有赖于固有免疫机制发挥抗感染效应。补体旁路途径和MBL途径通过识别微生物表面或其糖链组分而触发级联反应，所产生的裂解片段和复合物通过调理吞噬、炎症反应和溶解细菌而发挥抗感染作用。在特异性抗体产生之后，可通过经典途径触发C3活化，与旁路途径中C3正反馈环路协同作用，形成更为有效的抗感染防御机制。,29,2.参与适应性免疫应答 （见十四章),3.补体系统与血液中其他级联反应系统的相互作用,30,第五节 补体与疾病的关系,（一）遗传性补体缺损相关的疾病,在临床上偶尔可以见到一些补体先天性缺陷的病人，除了C2缺陷和C1INH缺陷相对较常见外，其它补体成分的缺陷均非常罕见。补体先天性缺陷患者的两大临床表现是反复感染和自身免疫病，这也从反面证实了补体在抗感染免疫和免疫调节方面的重要意义。 下表列举了一些补体缺陷的临床表现。,31,补体缺陷的临床表现,32,第五节 补体与疾病的关系,（二）补体与感染性疾病,某些情况下，病原生物可借助补体受体入侵细胞，机制有： （1）微生物表面与C3b、iC3b、C4b等补体片段结合，通过CR1、CR2进入细胞，使感染播散； （2）某些微生物可以补体受体或补体调节蛋白作为其受体而入侵细胞。在临床上，可考虑应用补体受体的阻断剂治疗某系某些病毒感染。 （3）微生物感染细胞后，可产生类似MCP、CD59、DAF样的调节蛋白，有效抑制补体的活化及溶解效应。,33,第五节 补体与疾病的关系,（三）补体与炎症性疾病,补体在活化过程中产生的片段具有一些新的生物学活性，其中C5a，C3a，C4a具有过敏毒素效应，C5a具有趋化活性，这些片段在促进炎症反应中起重要作用，因而在一些炎症相关的疾病中，补体起重要的病理作用，包括自身免疫病、心血管疾病、感染过程中的炎症性组织损伤、超急性移植排斥等。在这些情况下，通过抑制补体有可能受到治疗疾病的效果。,34,第五节 补体与疾病的关系,（四）补体与异种器官移植,目前研究结果表明，超急性移植排斥的主要原因是补体系统的全身性激活，导致对机体自身的广泛性组织损伤，产生致命的后果。 目前在临床前研究的解决方案是： （1）利用补体抑制剂如可溶性CR1进行药物治疗； （2）考虑应用转基因技术解决这一问题。,35,目前已开展了CR1、DAF、CD59、MCP等膜表面补体调节蛋白转基因猪的实验研究，将这些人类基因在胚胎期转入猪胚胎细胞后，使其发育成含有人类基因的转基因猪，将其器官移植至灵长类动物后，由于补体调