第五章 补体(医学免疫学,人民卫生出版社第7版)

第五章 补体(Complement)
本章教学大纲
【目的要求】 掌握：补体的概念，补体三条途径的主要特
点，补体的生物学功能。 熟悉：补体系统的组成、命名，补体经典途
径、旁路途经和MBL途径的激活过程； 了解：补体的主要理化性质，补体活化的调
控。
【教学内容】
1、补体的概念，组成和命名，补体的理化性质和代谢。 2、补体的激活：补体经典途径，MBL途径和旁路途经的
参与非特异性免 疫的效应阶段， 感染早期发挥作
用
参与非特异性免 疫的效应阶段， 感染早期发挥作
用
补体系统激活的特点
1、激活后才具有酶活性 2、严格的级联反应 3、生物放大效应 4、可通过三条激活途径发挥生理或病理效应
①经典途径 ②MBL途径 ③旁路途径 5、在进化和抗感染中，出现或发挥作用的顺序: 旁路途径→MBL途径→经典途径
阶段I—识别阶段： 步骤1—识别单位的活化：C1酯酶的形成
阶段II—活化阶段： 步骤2—C3转化酶的形成 步骤3—C5转化酶的形成
阶段III—膜攻击阶段： 步骤4—C5b67三分子复合物的形成 步骤5—膜攻击复合体的形成和靶细胞溶解
（一）阶段I—识别阶段
第1步：C1酯酶的活化
IgG/IgM 与Ag结合后 暴露补体结合点 C1q与补体结合点结合 使C1r、C1s构象改变而活化 形成活性C1酯酶（C1）
实际意义： A. 抗感染； B. 自身免疫病。
激活补
体经典途 径，溶解 抗原靶细 胞
二、调理作用
Ag（颗粒性）-Ab 复合物 → C3b、C4b、iC3b → 结合于吞噬细胞CR →吞噬免疫复合物。
C3转化酶 的形成
（二）阶段II—活化阶段
第3步：C5转化酶的形成 C4b2a (即C3转化酶）水解C3 C3a+C3b C4b2a + C3b 结合成C4b2a3b （即C5转化酶）
C5转化酶 的形成
（三）阶段III—攻膜阶段：
第4步： 膜攻击复合体（C5b6789n）形成 C5a
C4b2a3b C5 C5b + C6 + C7 C5b67+C8 C5b678 + C9 C5b6789n (膜攻击复合体)细胞裂解
概述
补体的发现
1894 Bordet 发现绵羊抗霍乱 血清能够溶解霍乱弧菌，加热 56°C 30 min 阻止其活性；加入 新鲜非免疫血清可恢复其活性。
Ehrlich 在同时独立发现了类 似现象，将其命名为补体 （Complement）
Jules Bordet (1870-1961), Discoverer of complement
三、凝集素途径(lectin pathway，AP)
1. 激活剂 甘露糖结合凝集素MBL(mannan-binding lectin)
病原微生物表面的的糖结构（以甘露糖、甘露糖胺为末端糖基） MBL
2. MBL复合物 MASP-1（MBL-associated serine protease-1）
重点
又称传统途径或C1途径，是抗原-抗 体复合物结合C1q，依次激活C1r、C1s、 C4、C2、C3、C5~C9的级联酶促反应过 程。
重点
激活物：Ag-Ab复合物（IgG, IgM等）也称免疫复合物（IC ）
IgM>IgG3>IgG1>IgG2 参与成分： C1, C2, ----C9。 激活过程：三阶段，5个步骤：
一、补体系统的组成
补体固有成分
补体调节蛋白
补体系统
补体受体
一、补体系统的组成
（一）补体固有成分
经典激活途径：C1q、C1r、C1s、C4、C2； 旁路激活途径：B因子、D因子、P因子； MBL 激活途径：MBL、丝氨酸蛋白酶MASP；
共同末端通路：C3、C5、C6、C7、C8和C9
一、补体系统的组成
C1q C1r
stalk C1s
head
结合
两个以上Ig
C1q头部
C1q激活
C1r激活
C1s激活
补体经典途径
C1qrs
C1分子结构模式
（二）阶段II—活化阶段
第2步：C3转化酶(C4b2a)的生成 C1水解C4 →C4a +C4b C1水解C2 →C2a +C2b C4b+C2a 结合成C4b2a(即C3转化酶）
激活条件、激活过程；三条途径的主要特点和关系。 3、补体活化的调控：自身调控和调节因子的作用（C1 INH、
I、H因子等）。
4、补体的生物学功能：细胞溶解，调理作用，免疫黏附 和清除免疫复合物，炎症介质。
本章内容
一、 概述 二、补体系统的激活 三、补体活化的调节 四、补体的生物学活性
第一节 补体概述
依据其起始顺序不同分为三条途径：经典途 径、甘露聚糖结合凝集素（MBL）途径和旁路途径 。
经典途径
MBL途径
抗原抗体复合物 病原体苷露糖残基
前
端
C1qrs
反
C4,C2
应
MBL-MSAP C4,C2
C3
旁路途径
病原体表面多糖
B因子D因子 P因子
共
C5
同
C6 C7
通
C8 C9
路
MAC组装 细胞溶解
一、经典途径 (classical pathway)
又称替代途径，不依赖抗体存在， 绕过C1、C4、C2，由附着在病原微生 物等异物表面的C3b与B因子结合。在D 因子、P因子等参与下，形成C3转化酶 （C3bBb），继而依次激活C3，C5~C9 的级联酶促反应过程。
二、旁路途径(alternative pathway)
1. 激活剂 酵母、细菌的多糖成分（LPS、酵母 多糖、葡聚糖）；凝聚的 IgA、IgG4等。
第三节 补体激活的调控
1．自身衰变的调节 补体激活产生的中间产物极 不稳定，易自行衰变。
如C3转化酶的衰变，限制C3裂解，阻断级联反应。 C3b,C4b,C5b结合于固相才能触发经典途径； 旁路途径的C3转化酶须与特定细胞的调节 可溶性的C1INH、C4bP、H因子、I因子等
MASP-2
激活过程： 1、 MASP激活 2、 C3转化酶（C4b2a）形成 3、 C5转化酶（C4b2b3b）形成
MBL反应 MBL（类似C1q结构） 结合细菌甘露糖残基，构象改变 激活MASP-2(类似活化的C1s的功能 ） 水解C4和C2 形成C3转化酶。
甘露糖苷
MBL
MASP
MASP活化 活化阶段
C4
C4b + C2
C4b2a（C3转化酶）
C4a
膜攻击阶段
C2b C3
细胞溶解
C4b2a3b （C5转化酶） C3b
C3a
C5b-C6,7,8,9n
C5
C5a
激活物 起始分子
表5-1 补体三条激活途径的比较
重点
经典激活途径
替代激活途径
MBL激活途径
抗原抗体复合物 肽聚糖、脂多糖、 病原体表面的糖 凝聚的IgA或IgG4 结构（甘露糖残 基等）
可对活性片段Cls、C4b、C3b等具有灭活作用， 抑制活化过程。
C1抑制物（C1INH）：可与C1r，C1s结合，使之失去 酶的活性。
C4bp：可与C4b结合，抑制C4b与C2a的结合，抑制 C3转化酶的形成。
膜辅助蛋白（MCP）：表达于白细胞，上皮细胞或成 纤维细胞的表面，促使I因子裂 解C4b，防止形成C3转化酶。
膜攻击复合物
membrane attack complex, MAC 组成：C5b678 (9)n ，其中C9分子可有12-15个 大小：10-11 nm 内径的小孔 效应：胞内渗透压降低，细胞溶解
致死量钙离子被动向胞内弥散，细胞死亡
补体膜攻击单位结构 MACs造成的细胞膜损伤
该复和物诱发C9在细 胞膜表面共聚，形成膜表 面的通道结构MACs，造成 胞膜的穿孔损伤。
膜结合调节蛋白的作用
1、 C8bp：干扰C8与C9的结合 2、 膜反应性溶解抑制物：干扰C7，C8 与C5b6的
结合抑制MAC形成
第三节 补体的生物学活性
重点
细胞毒作用 调理作用（opsonization） 炎症介质作用 清除免疫复合物 参与适应性免疫应答
一、补体依赖的细胞毒作用（CDC）
补体系统活化 → 膜攻击复合物MAC →溶解靶细 胞（如奈瑟细菌等G-菌、异型红细胞、支原体、病毒、寄生 虫、肿瘤细胞等等）
2.调节成分：按其功能命名，如C1抑制物、C4结合蛋白
3.酶解片段：小片段用a表示,如C3a;大片段用b 表示,如 C3b。但C2例外， C2a生物功能明显。
4. 酶活性成分：符号上划一横线,如C3bBb；灭活片段在 符号前加英文字母i，如iC3b。
三、补体的合成和理化性质
1. 主要产生细胞为肝细胞和巨噬细胞。 2. 均为糖蛋白，多数为β球蛋白，少数为α或γ球蛋白。 3. 血清中含量相对稳定(有变化可示疾病)
2. 参与成分 B、 D、 P因子、C3、C5～C9
3.激活过程： C3激活 C3转化酶（C3bBb）形成 C5转化酶（C3bnBb）形成 C3b正反馈环路
小结：旁路途径的激活几个特点：
1 含有一个C3活化的正反馈调节环路。 2 产生C3转化酶和C5转化酶 3 C1, C4 和C2不参与，B因子、D因子、P因子参与 4 机体早期抗感染免疫中起作用
C5 10-17
C9
C5b C8
多 C5a
聚
小结：经典途径的几个特点：
1 抗原抗体特异结合活化 2 反应顺序为C1qrs-C4-C2-C3-C5-C6-C7-C8-C9 3 产生3个转化酶：C1酯酶, C3转化酶，C5转化酶 4 产生3个过敏毒素，C3a,C4a,C5a
二、旁路途径(alternative pathway)
（二）补体调节蛋白 C1抑制物、I因子、H因子、C4结合蛋白、S蛋 白、 促衰变因子、膜辅助蛋白、同种限制因子、膜 反应溶解抑制因子等。
（三）补体受体（CR） CR1~CR5、C3aR、C2aR、C4aR等。
二、补体的命名
1.固有成分：参与经典途径的固有成分按发现的先后顺序，用
C后加阿拉伯数字表示，如C1,C4,C2等。其中C1又由三个亚单 位组成，分别为C1q、C1r和C1s。其他用英文大写字母表示， 如B因子、D 因子、P因子、H因子等
C6C7
C
C5b
9
C8 多
聚
体
补体激活的经典途径
IgM/IgG -Ag复合物
识别阶段
C1qrs
Ca++
Ca++
活化阶段
C4
C4b + C2 抗体Mg++ C4b2a（C3转化酶）
C4a
C2b
抗原
抗原
C3
<40nm﹥
细胞溶解
膜攻击阶段
C4b2a3b
（C5转化酶） C3b
C3a
C5bC-6CC67,7,8,9n
C1q
C3
C2、C4
参与的补体 C1、C4、C2、C3、 C3、C5-C9、B因 C2-C9、MBL、
C5-C9
子、D因子
MASP
所需离子
Ca2+、Mg2+
Mg2+
Ca2+
C3转化酶
C4b2a
C3bBb
C4b2a
C5转化酶
C4b2a3b
C3bnBb
C4b2a3b
生物学作用
参与特异性免疫 的效应阶段，感 染后期发挥作用
单一组分含量不同： C3含量最多，D因子最少。 4.固有成份间的分子量不一，其中C1q最大、D因子最小。 5. 正常生理情况下，以非活化形式存在。 6. 性质极不稳定，对温度、酸碱、Ca、Mg离子、震荡等 敏感， 加热56℃，30min失活。
0~10 oC条件下活性只能保持3~4d。-20℃以下可长期 保存。
概述
重点
概念
补体（Complement, C），是由存在于人和脊椎动物 血清及组织液中的一组经活化后具有酶样活性的蛋白质， 以及其调节蛋白和相关膜蛋白（受体）共同组成的系统。
因其是由近40种可溶性蛋白质和膜结合蛋白组成的多 分子系统，故称为补体系统。
在机体的免疫系统中担负抗感染和免疫调节作用, 并 参与免疫病理反应。
第二节 补体的激活
经典途径(classical pathway，CP) 旁路途径(alternative pathway) 凝集素途径(lectin pathway，MBL途径)
补体系统的激活是在某些激活物质的作用下，各 补体成分按一定顺序，以连锁的酶促反应方式依 次活化，并表现出各种生物学活性的过程，故亦 称为补体级联（complement cascade）反应。
三、凝集素途径(lectin pathway，AP)
凝集素途径(lectin pathway，AP)：又称 MBL途径（MBL pathway），指血浆中甘露聚糖 结合凝集素（mannan-binding，MBL）直接识别 病原微生物表面的的糖结构，依次活化MBL相关 丝氨酸蛋白酶（MASP）、C4、C2、C3，形成 C3转化酶（C4b2a）和C5转化酶（C4b2a3b）的 级联酶促反应过程。