微生物学(药学专业)-补体系统.ppt

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1、补体系统 概 述概念：补体(complement，C)是存在于正常人和动物体液中的一组经活化后具有酶活性的蛋白质。目前已知补体是由30余种可溶性蛋白、膜结合性蛋白和补体受体组成的多分子系统，故称为补体系统生物学效应：在补体系统激活过程中，可产生多种生物活性物质，引起一系列生物学效应，参与机体的抗感染免疫，扩大体液免疫效应，调节免疫应答。同时，也可介导炎症反应，导致组织损伤。补体系统的概念调理、中和B细胞激活形成裂解复合物趋化和炎症反应补体系统凝血系统纤溶系统缓激肽系统是一组由生物大分子组成的连续而分级的激活反应系统。一旦激活，可介导一系列的对宿主重要的生物反应。(一)补体系统的组成及性质1.补

2、体系统的组成2.补体系统的命名3.补体系统的生成与理化性质1.补体系统的组成根据补体系统各成分的生物学功能，可将其分为三类：p（1）参与级联反应的补体成分p（2）补体激活的调节蛋白p（3）补体受体（CR）参与级联反应的补体成分是指补体系统的固有成分，包括：经典途径的C1q、C1r、C1s、C2、C4；甘露聚糖结合凝集素（MBL）激活途径的MBL和丝氨酸蛋白酶;旁路激活途径的B因子、D 因子；参与共同末端通路的C3、C5、C6、C7、C8、C9。补体激活的调节蛋白主要以可溶性和膜结合两种形式存在：可溶性：包括C1抑制物、P因子、I因子、H因子、C4结合蛋白、S蛋白等；膜结合：包括促衰变因子、膜辅

3、助蛋白、同种限制因子和膜反应溶解抑制因子等。补体受体（CR）补体受体可与相应的补体活性片段或调节蛋白结合，介导补体生物学效应。包括CR1-CR5、C3aR、C2aR、C4aR、C5aR等2.补体系统的命名1.“C”-补体的11种蛋白(C1,C2,等.)2.英文大写-一些替代途径的成分(B因子)3.上划横线-具有酶活性的蛋白复合物（C4b2b）4.英文小写-蛋白酶裂解的片段(C3a or C5a)5.“R”-补体的受体(CR1 or C5aR)6.英文字母i：表示灭活的补体片段（iC3b）3.补体系统的生成与理化性质生成：人类胚胎发育早期即可合成补体各成分，出生后36 个月达到成人水平。体内多种

4、组织细胞均能合成补体成分，其中肝细胞和巨噬细胞是产生补体的主要细胞。1.化学组成：补体各成分的化学组成均为球蛋白，多数为球蛋白，少数为或球蛋白。理化性质理化性质2.血清含量：血清中的补体含量相对稳定，约为4mg/ml，约占血清总球蛋白的10%，其中C3含量最高，约1.3mg/ml,D因子含量最低约2g/ml。理化性质 3.存在形式：正常生理状况下，多数补体成分以非活化形式存在。理化性质4.特征：补体成分性质极不稳定，56加热30min即可灭活，在室温下也会很快被灭活，故补体应保存在-20以下，冷冻干燥后能较长时间保存。许多理化因素如机械震荡、紫外线照射、强酸强碱、乙醇及蛋白酶等均可使补体灭活。

5、（二）补体系统的激活p在某些物质作用下，或在特定的固相表面上，补体各成分可按一定顺序依次被激活。在这一过程中，被激活的前一组分，即具备了裂解下一组分的活性，由此形成一系列放大的补体级联反应，最终导致溶细胞效应。p激活过程中产生的多种补体片段，也广泛参与机体的免疫调节与炎症反应。p补体系统的激活主要有三条途径：即经典途径、旁路途径和MBL途径。启动 扩增 效应调控经典途径MBL替代途径（C3转化酶）（C3、C5转化酶）（MACs等）终末途径甘露糖结合蛋白途径级联放大裂解效应补体激活途径的激活物质经典途径 抗原抗体复合物甘露糖结合蛋白途径甘露糖、N乙酰葡萄糖胺替代途径脂多糖（LPS）补体激活的途径

6、 经典途径 MBL途径 替代途径C3a C3 C3bC5a C5 C5b+C6-C9终末途径nC3是血清中含量最高的补体蛋白。n同时因为它本身的活性，具有放大反应的作用。C31.补体激活的经典途径p以抗原-抗体复合物为主要激活物质p由C1启动激活的途径p是抗体介导的体液免疫应答的主要效应方式。激活物与激活条件主要激活物：抗原-抗体形成的免疫复合物触发C1活化的条件为：C1只能与IgM 或某些IgG亚类(IgG1、IgG2、IgG3)的结合才能活化；激活过程n参与成分：包括C1-C9，按其在激活过程中的作用，可分为三组：1.识别单位(C1q、C1r、C1s)2.活化单位(C4、C2、C3)3.膜

7、攻击单位(C5-C9)。n激活过程：可分为三个阶段：1.识别阶段 2.活化阶段 3.膜攻击阶段 识别阶段 即C1 识别IC而活化形成C1 酯酶的阶段。nIgG1-3和IgM 与抗原结合，可导致抗体分子的构型改变，使Fc 段上的补体结合部位暴露出来；nC1q分子识别并与之结合后，发生构象改变，使C1r活化成为具有酶活性的C1r，进而激活C1s，形成具有丝氨酸蛋白酶活性的C1 复合物，即C1酯酶。C1sC1q C1rC1qr2s2 40nm AgAbAgC1:C1q C1r2 C1s2C1C1q分子的头部由6个相同的花蕾状亚单位组成，其羧基端为球形结构，呈辐射状排列，是C1q与Ig Fc 段结合的

8、部位。活化阶段 即C3转化酶和C5转化酶形成阶段。n在Mg2+存在的条件下，C1可裂解C4，产生C4a和C4b两个片段。C4a 游离于液相；C4b可与邻近细胞表面或IC结合，形成固相C4b，而未能与膜结合的C4b 在液相中则很快被灭活。nC2对固相C4b有较高亲和力，能与之结合，继而被C1裂解为C2a和C2b。C2a 游离于液相；C2b则与固相C4b结合，形成稳定的C2b4b复合物，此即经典途径的C3转化酶。n在C3转化酶作用下，C3被裂解为两个片段：C3a游离于液相；C3b与细胞膜表面的C2b4b结合，形成C2b4b3b三分子复合物，即C5转化酶。C1 及 C4的活化 抗体C1qr2s2 4

9、0nm 抗原 抗原C4C4bC4aC1sC3 转化酶的形成C4bC2aC2C1sC4bC2bnC4b2b复合物即经典途径的C3转化酶。C3 的活化C3C3aC3bC3转化酶C4bC2bC5转化酶(经典途径)C5C5bC5aC4bC2bC3bnC4b2b3b三分子复合物即C5转化酶。C4b2b C3转化酶C4b2b3b C5转化酶经典途径IgM/IgG 复合物 C1q:r:sC4C4b+C2C4aC2aC4b2bC3 C3bC3a Ca+Mg+Ca+（C3转化酶)（C5转化酶)C4b2b3b 膜攻击阶段（1）即补体活化的末端效应阶段。此阶段形成膜攻击复合体(MAC),导致靶细胞溶解。nC5转化酶

10、裂解C5，C5与C5转化酶中的C3b结合，被裂解成C5a和C5b。C5a游离于液相；C5b仍结合在细胞表面，可依次与C6、C7结合形成C5b67三分子复合物，插入靶细胞膜脂质双层中，与C8结合，形成的C5b678复合物可牢固附着于细胞表面。nC5b678可与12-15个C9分子结合成C5b6789大分子攻膜复合体。膜攻击阶段（2）n电镜下可见，MAC为中空的C9 聚合体，其插入靶细胞的脂质双层膜，形成一个内径为11nm的跨膜通道。该孔道允许可溶性小分子和离子等从胞内逸出，而蛋白质类的大分子则难以从胞内逸出，导致胞内渗透压发生改变，致使大量水分子内流，最终导致细胞肿胀并破裂。n此外，MAC嵌入靶

11、细胞膜可使致死量钙离子向胞内被动弥散，从而导致不依赖渗透作用的细胞死亡。2、补体激活的旁路途径n是由病原微生物等提供接触表面，从C3 活化开始，有B因子 D因子参 与的激活过程，又称第二途径或旁 路途径。（1）激活物与激活条件n主要激活物：是某些细菌、革兰阴性菌的内毒素、酵母多糖、葡聚糖、凝聚IgA 和IgG4等。n激活物为补体旁路途径的激活提供了保护性微环境和接触表面。n意义：这种激活方式不依赖于特异性抗体的形成，从而可在感染早期为机体提供有效的防御机制。（2）激活过程nC3是启动旁路途径的关键分子。n1.生理情况下的准备阶段：n在生理条件下，血清中C3可受蛋白酶等作用，缓慢而持久的自发降解

12、，产生低水平的C3b。n在Mg2+离子存在下，C3b可与B因子结合形成C3bB复合体，血清中活化的D 因子可将结合状态的B 因子裂解为Ba和Bb。Ba释放入液相；Bb仍粘附于C3b，形成C3bBb，即旁路途径C3转化酶，可裂解C3。nC3bBb极不稳定，可被迅速降解。血清中P因子可与C3bBb结合成C3bBbP，使之稳定。替代途径的激活C3LPSC3bFactor DFactor B*参与C3转化酶形成的蛋白Factor BLPSC3bC3bBbBaC3 转化酶的形成Factor DC3bBb即旁路途径C3转化酶C3 活化LPSC3bBbC3aC3 转化酶C3C3b（2）激活过程n体液中的H

13、因子可置换C3bBb中的Bb，使C3b与Bb解离，游离的C3b立即被I因子灭活。在生理情况下，I 因子和H 因子调控着液相中C3bBb产量，使之保持在很低水平，避免C3大量裂解及后续补体成分的激活。n这种C3的低速裂解和低浓度C3bBb的形成，对补体的激活具有重要意义，可视为生理情况下的准备阶段。（2）激活过程n2.旁路途径的激活阶段n若存在激活物质，可为C3b或C3bBb提供不易被I因子、H因子灭活的保护性微环境，使旁路途径从缓慢进行的准备阶段过渡至激活阶段。n结合于激活物表面的C3bBb或C3bBbP，即固相C3转化酶，可使C3大量裂解，产生更多C3b。nC3b与C3bBb 结合为C3bB

14、b3b（或C3bnBb），此即旁路途径C5转化酶。nC5转化酶一旦形成即进入末端效应阶段，其后续激活过程及效应与经典途径完全相同，最终形成MAC，导致靶细胞溶解。(旁路途径)LPSC3bBbC3转化酶C3bC5C5bC5aC3C5转化酶形成C3b与C3bBb 结合为C3bBb3b（或C3bnBb）即旁路途径C5转化酶C3bBbP C3转化酶C3bnBb C5转化酶P(备解素):与 C3bBb结合并使之稳定.补体激活的途径 经典途径 MBP途径 替代途径C3a C3 C3bC5a C5 C5b+C6-C9终末途径终末途径三条激活途径的C5转化酶C5 C5a+C5b攻膜复合体（MAC）C5bC9多

15、聚体C5b+C6+C7+C8+C9=攻膜复合体（MAC）攻膜复合体的结构 C7 C6C812-15攻膜复合体在细胞膜上打孔补体杀死病原体 MACs 效应经典途径替代途径抗原-抗体C1qr2s2C1qr2s2C4 C4bC4aC4b2bC4b2b3bC2 C2b微生物表面成分C3C3bC3aFactor DB BaC3bBbC3bBb3bC5C5bC5a(C3 转化酶)(C5 转化酶)C6C7C8C9MACC3 C3bC3aC3a启动 扩增 效应调控经典途径MBP替代途径（C3转化酶）（C3、C5转化酶）（MACs等）终末途径甘露糖结合蛋白途径级联放大裂解效应二条激活途径的比较（1）n补体的二条

16、激活途径既有共同之处，又有各自特点。n旁路途径在初次感染或感染早期发挥作用，对机体自身稳定和防御原发性感染有着重要意义。n经典途径则通常在疾病恢复或持续过程中发挥作用。补体二条激活途径的比较（2）经典激活途径 替代激活途径 激活物质起始分子参与的补体成分所需离子C3转化酶C5转化酶生物学作用 抗原抗体复合物C1、C4、C2、C3、C5-C9Ca2+Mg2+C4b2b、C4b2b3b参与特异性免疫的效应阶段，感染后期发挥作用 肽聚糖、酵母多糖、脂糖、凝聚的IgAIgG4C3、C5-C9、B因子、D因子Mg2+C3bBbC3bnBb 参与非特异性免疫的效应阶段，感染早期发挥作用（三）补体系统的生物

17、学功能p1.溶细胞作用p2.调理作用p3.免疫粘附作用p4.引起炎症反应p5.清除免疫复合物p6.免疫调节作用补体的功能MAC细胞溶解靶细胞 清除免疫复合物吞噬细胞吞噬细胞调理炎症肥大细胞(脱颗粒)补体补体的受体免疫复合物1.溶细胞作用n补体系统被激活后形成膜攻击单位，插于靶细胞膜上，使细胞膜表面形成许多小孔，最终导致靶细胞溶解，这是机体抵抗微生物感染的重要防御机制。n除溶菌作用外，补体还能溶解多种靶细胞，如红细胞、粒细胞、血小板、病毒感染的靶细胞和肿瘤细胞等。2.调理作用n抗体和补体与细菌或其他颗粒性抗原物质结合，可促进吞噬细胞的吞噬作用，称为调理作用。nC3b、C4b等可与中性粒细胞或巨噬

18、细胞表面相应受体结合。从而作为靶细胞（或免疫复合物）和吞噬细胞间的连接成份，促进了吞噬作用。3.免疫粘附作用n是指结合在细菌或其他颗粒及IC上的C3b或 C4b可与表达CR的红细胞、血小板或某些淋巴细胞结合，形成较大的聚合物，易被吞噬清除的现象。n由于表达CR的红细胞数量多，其表面受体丰富，故成为清除IC的主要参与者。4.引起炎症反应n1.激肽样作用 C2a具有激肽样作用，能增强血管通透性，引起炎症性充血，故称其为补体激肽。n2.过敏毒素样作用 C3a、C4a、C5a均具有过敏毒素作用，可使肥大细胞和嗜碱性粒细胞脱颗粒，释放组胺等生物活性介质，引起毛细血管扩张、血管通透性增加、平滑肌痉挛等。n

19、3趋化作用 C3a、C5a有趋化作用，能吸引中性粒细胞和单核/巨噬细胞等向炎症部位聚集，发挥吞噬作用，增强炎症反应。5.清除免疫复合物n体内形成中等大小循环免疫复合物（IC）并发生沉积，可激活补体，从而造成周围组织损伤。n补体成份的存在有助于减少IC产生，并使已形成的IC解离或溶解，发挥自我稳定作用，避免IC过度生成和沉积所致的组织损伤。n循环IC可激活补体，IC借助C3b与表达CR的红细胞结合，并通过血流运送到肝脏而被清除。n表达CR的红细胞数量多，成为清除IC的主要参与者。6.免疫调节作用n补体成分可与多种免疫细胞相互作用，调节细胞的增殖和分化。例如，C3b与B细胞表面CR结合，可促进B细

20、胞增殖分化为浆细胞。补体的生物学效应C3C5调理作用 中和作用B细胞活化C3aC5a裂解复合体的形成 趋化作用炎症反应C3bC5b趋化作用炎症反应C3a/C5a 生物活性*过敏和趋化因子*引起肥大细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸粒细胞(释放组织胺)*血管渗透性增加，水肿*促进细胞因子的释放，粘附分子和急性反应蛋白的表达*促进/加剧呼吸爆发C5b 生物活性*启动膜攻击复合物的形成：非蛋白水解相联的 C5b,C6,C7,C8 和 C9 导致水解膜的孔复合物的形成*细胞的信号传导C3b 生物活性*抗原-抗体复合物清除的调理作用*溶解免疫复合物*中和侵入的病原微生物 补体系统的效应经典途径 C3旁路途径活化巨噬细胞 C5活化肥大细胞C5a C5b-9MBP 途径直接杀伤靶细胞MAC C3b C3a调理作用补体的其它生物学功能一、名词解释 补体系统 C3二、简答题 1.试述补体系统的生物学活性。2.补体系统有哪二条途径激活途径，比较二条激活途径的特征。复习题