第5章-補(bǔ)體系統(tǒng)課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,第五章 補(bǔ)體系統(tǒng),,,,,補(bǔ)體：,是存在于人和脊椎動物,血清與組織液中,一組,經(jīng)活化后具有,酶活性,的蛋白質(zhì)。,,,在機(jī)體的免疫系統(tǒng)中擔(dān)負(fù),抗感染,和,免疫調(diào)節(jié),作用, 并參與,免疫病理反應(yīng),。,,,補(bǔ)體是天然免疫（Innate immunity）的重要組成部分。,,1894 Bordet 發(fā)現(xiàn)綿羊抗霍亂血清能夠溶解霍亂弧菌，56℃加熱30min 阻止其活性；加入新鮮非免疫血清可恢復(fù)其活性。,,,他認(rèn)為這類成分有輔助抗體進(jìn)行溶胞的功能，他稱這些成分為防御素。,,,Ehrlich 同時也獨(dú)立

2、發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象，,提出使用補(bǔ)體(Complement）這一名稱。,Jules Bodet (1870-1961),,補(bǔ)體的分類：,,,補(bǔ)體固有成份,,補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白,,補(bǔ)體受體,參與經(jīng)典激活途徑的成分（C1-C4）；參與旁路激活途徑的成分（D、B因子）；參與MBL途徑的成分（MBL，絲氨酸蛋白酶）；共同末端通路（C5-C9）,C1INH、C4bp、H、I、S蛋白和血清羧肽酶等,膜輔助蛋白 (,MCP,) , 促衰變因子(DAF）, 同源限制因子(HRF),,CR1~CR5、C2aR、C3aR、C4aR,,補(bǔ)體的命名,?,,補(bǔ)體固有成分—“ C ”,如,C1 ~ C9,?,,補(bǔ)體系統(tǒng)的其他成分——

3、“ B、D、P、H…”,?,,補(bǔ)體活化后的裂解片段——“ a、b… ”,?,,具有酶活性的補(bǔ)體成分——“ – ”,如,C4b2b,?,,滅活的補(bǔ)體片段——“ i ”,如,iC3b,?,,調(diào)節(jié)蛋白——以功能命名,,補(bǔ)體固有成份,一、補(bǔ)體固有成份的組成、生成部位和理化特征,,,1 參與經(jīng)典途徑活化的補(bǔ)體固有成份按其發(fā)現(xiàn)的先后分別命名為C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8和C9，其中C1由C1q、C1r和C1s三個亞基組成。,,2 參與旁路途徑活化的補(bǔ)體固有成份由B、D、P因子和C3、C5~C9組成。,,3,補(bǔ)體活化的凝集素途徑成份：甘露聚糖結(jié)合凝集素,(,MBL)，MBL-相關(guān)絲蛋

4、白酶(MASP), C4,C2,C3,C5-C9。,,補(bǔ)體固有成份是由肝細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、 腸粘膜上皮細(xì)胞和脾細(xì)胞等合成的糖蛋白，含量約占血清球蛋白總量的,10%,，其中,C3,含量最高、,D,因子含量最低。,,,固有成份間的分子量差異較大，其中,C1q,最大、,D,因子最小。,,,對熱不穩(wěn)定，,56,℃,,、,30min,即被滅活，,0~10,℃,條件下活性只能保持,3~4d,。,,,7,多種理化因素如射線、機(jī)械振蕩、酒精、膽汁和某些添加劑等均可破壞補(bǔ)體。,,二、補(bǔ)體的結(jié)構(gòu)和功能,1、C1分子的結(jié)構(gòu)和功能,C1由,一個C1q分子、2 個C1r 分子和2 個C1s分子在鈣離子存在下結(jié)合而成的大分

5、子 。,,C1q為18條肽鏈組成的膠原蛋白樣分子，3條肽鏈一組形成6個亞單位。,,C1q分子的C端球形結(jié)構(gòu)是與Ig上的補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)相結(jié)合的部位，它的啟動可使C1r構(gòu)型改變，成為具有活性的C1r并誘,,導(dǎo)C1s的活化，成為具有酯酶活性的C1s。,,,C1q,,N,,C,,酶活性區(qū),SS,,C1r,,,C1r,,N,,C,,SS,,C1s,,C1r、C1s,分子結(jié)構(gòu),C1r，C1s,均為單鏈血清蛋白酶。C1r具有絲氨酸酯酶的活性， C1s具有絲氨酸蛋白酶的活性。,,2、,,C4的分子結(jié)構(gòu)、裂解片段和功能,,,,C4,為,3肽鏈結(jié)構(gòu),，分別為,?,、,?,、,?,鏈。,,C4是C1（C1S)的作用底

6、物之一,,C4,C4a,,C4b,,,Ｃ４結(jié)構(gòu)圖,?chain,,?chain,參與C3和C5,,轉(zhuǎn)化酶的形成,,過敏毒素,,3、,,C3,,,C3,為,2肽鏈結(jié)構(gòu)，分別為,?,、,?,鏈,。,,三條激活途徑的匯合點(diǎn)，起樞紐作用,,C3為血清中,含量最高,的補(bǔ)體成分,,C3,,,,C3a,C3b,,Ｃ３結(jié)構(gòu)圖,參與C3和C5轉(zhuǎn)化酶的形成,,過敏毒素,,C3結(jié)構(gòu)以及活化和降解,factorＩ,factorＩ,CR1,proteases,C3bBb,,4、,,B因子及其功能,,B因子為存在于血清的單鏈糖蛋白。,D因子,Ba（234aa）,Bb（505aa）,N,C,蛋白酶活性區(qū),C3b,C3bBb

7、,（C3轉(zhuǎn)化酶）,,5、,C5,,C5,為,2肽鏈結(jié)構(gòu)，分別為,?,、,?,鏈,。,,S,,S,C5轉(zhuǎn)換酶,?,?,C5a,C5b,過敏毒素,參與攻膜復(fù)合體的形成,,6、,C9,,穿孔素(Perforin),,,C9,和穿孔素結(jié)構(gòu)類似，均為,單鏈結(jié)構(gòu),, N端以親水性氨基酸為主，C端均以疏水性氨基酸為主。被活化后形成管狀結(jié)構(gòu)的多聚體，由10個以上的單體分子組成，可通過其疏水性的C末端插入細(xì)胞膜，導(dǎo)致細(xì)胞溶解。,N,C,凝血酶,親水區(qū),疏水區(qū),,,補(bǔ)體的激活,識別階段,,活化階段,,效應(yīng)階段,,（一）經(jīng)典途徑,1.激活物及激活條件,,,AbAg免疫復(fù)合物（IC）,（IgM、IgG1、2、3）,構(gòu)

8、象改變 暴露 補(bǔ)體結(jié)合部位,2個以上補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn),C1q球型頭部結(jié)合,,Fab段,Fc段,,,,,暴露的C1q結(jié)合位點(diǎn),IgG 分 子 結(jié) 合 抗 原 前 后 的 構(gòu) 象 變 化,C1q 結(jié)合位點(diǎn)被屏障,結(jié)合抗原之前,結(jié)合抗原之后,C,H1,C,H2,IgM CH3區(qū)，IgG CH2區(qū),T,Y,,,未與抗原結(jié)合的IgM示意圖,與抗原結(jié)合后的IgM示意圖,未與抗原結(jié)合的IgM電鏡結(jié)果,與抗原結(jié)合的IgM電鏡結(jié)果,,C1q,C1qr2s2,C1r,C1s,,,,,<40nm,,抗 原,抗體,,抗 原,,補(bǔ)體活 化的經(jīng)典 途徑,,,,,C1由 一個C1q、兩個C1r 和兩個C1s分子的共同組

9、成。,,一個C1q分子如果同時與兩個以上的Fc段結(jié)合將造成其構(gòu)象的變化，繼之使C1r和C1s活化，啟動補(bǔ)體活化的經(jīng)典途徑,。,,2. 經(jīng)典途徑激活順序,C1,AbAg,C,1s,(C1脂酶),C4,C4a,,C4b,C2,C2a,,C2b,C,4b2b,（C3轉(zhuǎn)化酶）,(與細(xì)胞膜或AbAg結(jié)合),C3,C3bC3a,C,4b2b3b,(C5轉(zhuǎn)化酶),C5,C5aC5b,C6,、,C7,C5b67,C8,C5b678,多個C9,C5b6789n,(攻膜復(fù)合體),MAC,,3.,經(jīng)典途徑: 幾個特點(diǎn)：,,,1 抗原抗體特異結(jié)合活化,,2 反應(yīng)順序?yàn)镃1qrs-C4-C2-,C3-

10、,C5-C6-C7-C8-C9,,3 產(chǎn)生3個轉(zhuǎn)化酶：C1酯酶, C3,轉(zhuǎn)化酶，C5轉(zhuǎn)化,,酶,,4 產(chǎn)生3個過敏毒素（Anaphylatoxin），C3a,,,C4a,C5a,,,,,補(bǔ) 體 活 化 的 經(jīng) 典 途 徑,IgM/IgG -Ag,復(fù)合物,C1q : r : s,C4,C4b + C2,C4a,C2a,C4b2b,C3,C3b,C3a,Ca,++,Mg,++,Ca,++,（,C3轉(zhuǎn)化酶）,C4b2b3b,（,C5轉(zhuǎn)化酶,）,識別,活化,C5,C5b-C6,7,8,9,C5a,細(xì)胞溶解,攻擊,,,,病原體,急性期反應(yīng),機(jī)體,MBL,（甘露聚糖結(jié)合凝集素）,甘露糖殘基,,MASP,(

11、MBL相關(guān)的絲氨酸蛋白酶),MASP相當(dāng)于C1s,,以后過程同經(jīng)典途徑,MASP（甘露糖相關(guān)絲蛋白酶）,,(二) 凝集素途徑（,MBL途徑）,無C1的參與,,,（三）旁路途徑,自發(fā)產(chǎn)生,C3,C3b,滅活,B因子,C3bB,D因子,Ba,C,3b,Bb,(C3轉(zhuǎn)化酶),降解,細(xì)菌、內(nèi)毒素、酵母多糖、葡聚糖、凝聚的IgAIgG4、,結(jié)合在,表面,C3,bn,Bb,(C5轉(zhuǎn)化酶),以后同經(jīng)典,,（二）,旁路途徑的激活,,幾個特點(diǎn)：,,,,1 天然活化，LPS等多糖類物質(zhì)可促進(jìn)其活化。,,2 含有一個C3活化的正反饋調(diào)節(jié)環(huán)路。,,3 產(chǎn)生C3轉(zhuǎn)化酶和C5轉(zhuǎn)化酶,,4 C1, C4 和C2不參與，B

12、因子、D因子、P因子參與,,5 機(jī)體早期抗感染免疫中起作用,,,,C3,?C3b+B,因子?,C3bBb(P),,C3bnBb(P),D,C3a,Ba,C5b,-C6,7,8,9,,C5,C5a,正反饋調(diào)節(jié)環(huán)路,LPS，多糖，凝聚Ig等,活化,旁路活化途徑,P因子,細(xì)胞溶解,（C3轉(zhuǎn)化酶）,（C5轉(zhuǎn)化酶）,,,,,補(bǔ)體膜攻擊單位結(jié)構(gòu),MACs 造成的細(xì)胞膜損傷,,,C7,C6,C8,C5b,C9,多聚體,C5b+C6+C7+C8+C9 = MACs,終末途徑,,補(bǔ)體激活的共同末端效應(yīng)階段,,,三條激活途徑的主要不同點(diǎn),病原體,MBL、MASP、C2-C9,C4b2b,C4b2b3b,非特異性免

13、疫，感染早期,,補(bǔ)體激活過程的調(diào)節(jié),補(bǔ)體系統(tǒng)的激活必需在適度調(diào)節(jié)的情況下進(jìn)行，才能發(fā)揮正常的生理學(xué)作用。補(bǔ)體激活失控，則大量補(bǔ)體無益消耗，導(dǎo)致機(jī)體感染能力下降，而且會使機(jī)體發(fā)生劇烈炎癥反應(yīng)或造成自身組織細(xì)胞的損傷。,,補(bǔ)體活化途徑的調(diào)節(jié),主要包括,,（一）,,補(bǔ)體自身衰變的調(diào)節(jié),,（二） 可溶性補(bǔ)體調(diào)節(jié)因子的作用,,（三）膜補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白和補(bǔ)體受體的作用,,,1 C1 抑制分子（C1 inhibitor, C1INH),,,結(jié)合活化的C1rC1s，使其失去正常酶解底物C4 和 C2的功能,（二）可溶性調(diào)節(jié)分子的作用,,,C1IHN缺陷引起血管神經(jīng)性水腫,,2 C4bp的抑制作用（C4 Bindi

14、ng Protein),,結(jié)合C4b，抑制C4b與C2a的結(jié)合，防止C3轉(zhuǎn)化酶的組裝。,,促進(jìn)I因子對C4b的蛋白水解,,3 H,因子的作用 （factor H),,能與C3b結(jié)合，抑制旁路途徑C3轉(zhuǎn)化酶（C3bBb）,,作為I因子的輔助因子（Cofactor）水解C3b為iC3b和C3f,,4 I因子的抑制作用（FactorI）,,裂解C3b為iC3b和C3f, 繼而裂解iC3b為C3c和C3dg,,裂解C4b為C4c和C4d,,C3d,C3g,proteases,,5 Ｓ蛋白的作用,,,結(jié)合Ｃ5b67, 阻止膜攻擊復(fù)合物的形成,,6 過敏毒素滅活劑,血清羧肽酶N,,滅活C4a、C3a、C5

15、a，喪失過敏毒素活性 。,,（三）膜結(jié)合性調(diào)節(jié)分子的作用,1. 膜輔因子蛋白 (Membrane Cofactor Protein, MCP),,,,單鏈,膜蛋白結(jié)構(gòu)，與C3b,C4b結(jié)合，抑制補(bǔ)體的活化。,,,I因子的輔助因子，促進(jìn)C3b,C4b滅活,,,抑制補(bǔ)體活化，比H因子強(qiáng)50倍,,,2. DAF (Decay Accelerating Factor, CD55) 促衰變因子,,,單鏈膜蛋白,,,結(jié)合C4b，C3b, 促進(jìn)C3和C5轉(zhuǎn)化酶衰變。,,,抑制補(bǔ)體的活化,,,分布于機(jī)體大部分細(xì)胞，DAF缺陷導(dǎo)致陣發(fā)性血紅蛋白尿,,DAF作用機(jī)理,,3. 同源性限制因子(HRF),有稱C8結(jié)合

16、蛋白，結(jié)合C8, 阻斷C9的聚合,,,補(bǔ)體受體,1. CR1 (CD35，又稱,C3b受體,),,,,,主要存在于紅細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、B細(xì)胞、部分T細(xì)胞、K細(xì)胞、腎小球囊細(xì)胞等。,,CR1的功能,（1）抑制補(bǔ)體活化,,CR1與C3b或C4b結(jié)合后，可促使C3轉(zhuǎn)化酶（C3bBb或C4b2a）降解，還可促進(jìn)I因子對C3b和C4b的裂解作用，起到類似于H因子的作用。,,（2）清除循環(huán)免疫復(fù)合物,,,帶有C3b的免疫復(fù)合物與紅細(xì)胞的CR1結(jié)合后，可隨血流到肝臟，在那里被清除。,,,在系統(tǒng)性紅斑狼瘡病人，可出現(xiàn)紅細(xì)胞表面先天性和后天性的CR1數(shù)量減少，與其發(fā)病有密切關(guān)系。,,圖。CR1的清

17、除免疫復(fù)合物效應(yīng),,（3）促進(jìn)吞噬細(xì)胞的吞噬,,促進(jìn)吞噬細(xì)胞對免疫復(fù)合物的吞噬作用。,,,（4）免疫調(diào)節(jié),,,CR1在B細(xì)胞發(fā)育的早期階段即出現(xiàn)，大約15-50%前B細(xì)胞，64-80%的未成熟B細(xì)胞和幾乎所有成熟B細(xì)胞都有CR1，漿細(xì)胞無CR1。CR1對B細(xì)胞的分化可能有促進(jìn)作用。,,,2. CR2 (CD21),,,,,單鏈,,,C3d受體，結(jié)合C3d，C3dg，EBV,,,,CR2主要存在于成熟B細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞，某些單核細(xì)胞、K細(xì)胞、胸腺細(xì)胞也表達(dá)少量CR2。,,CR2的功能,調(diào)節(jié)B細(xì)胞活化,,介導(dǎo)EBV感染,,結(jié)合免疫復(fù)合物，促進(jìn)吞噬作用,,CR2缺陷小鼠B細(xì)胞數(shù)量減少,,3. CR3

18、 (CD11b/CD18),,雙鏈的異源二聚體，整合素,?2亞家族成員,，結(jié)合iC3b，參與炎癥反應(yīng),,,,,補(bǔ)體的生物學(xué)功能,（一）溶菌和細(xì)胞溶解效應(yīng),,,,補(bǔ)體系統(tǒng)通過經(jīng)典途徑、旁路途徑或MBL途徑被活化后，,可在靶細(xì)胞上形成膜攻擊復(fù)合物，,導(dǎo)致靶細(xì)胞的溶解。,,補(bǔ)體的這一功能在機(jī)體的免疫系統(tǒng)中起重要的防御和免疫監(jiān)視作用，可以抵抗病原微生物的感染，消滅病變衰老的細(xì)胞。,,,（二）調(diào)理和免疫粘附作用,,,,調(diào)理作用又稱促吞噬作用，補(bǔ)體和抗體均具有調(diào)理作用。,在吞噬細(xì)胞表面有多種補(bǔ)體受體，如CR1，CR2，CR3等，結(jié)合了靶細(xì)胞或抗原的補(bǔ)體片段（C3b/C4b)可與吞噬細(xì)胞表面的補(bǔ)體受體特異結(jié)

19、合，促進(jìn)兩者的接觸，增強(qiáng)吞噬作用和胞內(nèi)氧化作用，最終使機(jī)體的抗感染能力增強(qiáng),。,,清除免疫復(fù)合物,,細(xì)菌或免疫復(fù)合物激活補(bǔ)體、結(jié)合C3b/C4b后，若與表面具有相應(yīng)補(bǔ)體受體（CRI）的RBC和血小板結(jié)合，則可形成較大的聚合物，通過血液循環(huán)到達(dá)肝臟和脾臟，被巨噬細(xì)胞吞噬。,,（三）促進(jìn)中和及溶解病毒作用,在病毒與相應(yīng)抗體形成的復(fù)合物中加入補(bǔ)體，可明顯增強(qiáng)抗體對病毒的中和作用；,,,在沒有抗體存在時，補(bǔ)體也可對病毒產(chǎn)生溶解滅活作用。,,（四）炎癥反應(yīng),,,C3a,，C4a，C5a，具有過敏毒素作用，,可使表面具有相應(yīng)受體的肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞等脫顆粒，釋放組胺等血管活性物質(zhì)，引起血管擴(kuò)張、通透性

20、增強(qiáng)、平滑肌收縮和支器官痙攣等的作用；,,,C3a和C5a對中性粒細(xì)胞具有趨化作用,，吸引具有相應(yīng)受體的中性粒細(xì)胞和單核吞噬細(xì)胞向補(bǔ)體激活的炎癥區(qū)域游走和聚集，增強(qiáng)炎癥反應(yīng)。,,,C2a具有激肽樣作用,：使小血管擴(kuò)張、通透性增強(qiáng)、引起炎癥性充血和水腫作用，,,,（五） 免疫調(diào)節(jié)作用,,補(bǔ)體活化過程中產(chǎn)生的活性片段可與免疫細(xì)胞相互作用，對免疫功能起調(diào)節(jié)作用。,,,,例如,，C3d，Ba，Bb等片段對B細(xì)胞的功能可產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用；C5a可促進(jìn)多種細(xì)胞因子如IL-1，IL-6，IL-8，TNF,?,的產(chǎn)生等。,,補(bǔ)體系統(tǒng)的異常與疾病,1.補(bǔ)體缺陷,,2.補(bǔ)體與炎癥性疾病,,3.補(bǔ)體與病毒感染,,4.補(bǔ)

21、體與器官移植的超急性排斥反應(yīng),,,,1. 補(bǔ)體缺陷,在臨床上偶爾可以見到一些補(bǔ)體先天性缺陷的病人，,除了C2缺陷和C1INH缺陷相對較常見外，,其它補(bǔ)體成分的缺陷均非常罕見。,,,補(bǔ)體先天性缺陷患者的兩大臨床表現(xiàn)是,反復(fù)感染和自身免疫病，,這也從反面證實(shí)了補(bǔ)體在抗感染免疫和免疫調(diào)節(jié)方面的重要意義。,,補(bǔ)體缺陷的臨床表現(xiàn),,臨床表現(xiàn),主要相關(guān)的缺陷補(bǔ)體成分,次要相關(guān)的缺陷補(bǔ)體成分,遺傳性血管神經(jīng)性水腫,C1INH,,嚴(yán)重頑固性皮膚損害,C1q,,反復(fù)發(fā)作性細(xì)菌感染,C3，I因子,C1r，C1q,免疫復(fù)合物性血管炎（包括腎炎）,C1q，C1r，C4，C2,C3，C5,反復(fù)發(fā)作性革蘭氏陽性球菌感染,

22、C5，C6，C7，C8,,系統(tǒng)性紅斑狼瘡,CR1,,,2. 補(bǔ)體與炎癥性疾病,,補(bǔ)體在活化過程中產(chǎn)生的片段具有一些新的生物學(xué)活性，其中C5a，C3a，C4a具有過敏毒素效應(yīng)，C5a具有趨化活性，這些片段在引起炎癥應(yīng)答中起重要作用。,,3. 補(bǔ)體與病毒感染,最近，補(bǔ)體受體及補(bǔ)體膜表面調(diào)節(jié)蛋白與病毒感染的關(guān)聯(lián)受到越來越多的重視，一些病毒可通過補(bǔ)體受體等感染宿主細(xì)胞。,,例如，EB病毒通過CR2感染B細(xì)胞，麻疹病毒通過MCP感染機(jī)體細(xì)胞，柯薩其病毒、埃可病毒和腸道病毒可通過DAF感染細(xì)胞等。,,在臨床上，可考慮應(yīng)用補(bǔ)體受體的阻斷劑治療某系某些病毒感染。,,4. 補(bǔ)體與器官移植的超急性排斥,,目前研究結(jié)果表明，超急性移植排斥的主要原因是補(bǔ)體系統(tǒng)的全身性激活，導(dǎo)致對機(jī)體自身的廣泛性組織損傷，產(chǎn)生致命的后果。,,目前在臨床前研究的解決方案是：,,（1）利用補(bǔ)體抑制劑如可溶性CR1進(jìn)行藥物治療；,,（2）考慮應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)解決這一問題。,,目前已開展了CR1、DAF、CD59、MCP等膜表面補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白轉(zhuǎn)基因豬的實(shí)驗(yàn)研究，將這些人類基因在胚胎期轉(zhuǎn)入豬胚胎細(xì)胞后，使其發(fā)育成含有人類基因的轉(zhuǎn)基因豬，將其器官移植至靈長類動物后，由于補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白對補(bǔ)體的抑制作用，可有效阻止超急性移植排斥的發(fā)生，使移植的器官存活時間明顯延長。,,