第五章 补体系统

二、旁路（替代）激活途径
不经过C1、C2、C4的激活而由C3、B 因子参与的激活过程称为补体激活的旁 路（替代）途径(alternative pathway)， 也称备解素途径(properdin pathway)。 激活剂：酵母、细菌的多糖成分（LPS）, 凝聚的 IgA、IgE等。
参与成分：B、 D、 P因子、C3、C5~C9
C4b2b3b
C3bBb或C3bBbP
C3bBb或C3bBbP
C4b2b
C4b2b3b 参与非特异性免疫 在感染急性期起作用
参与特异性体液 参与非特异性免疫 免疫 在感染早期发挥作用
• 旁路途径和MBL途径的活化不需抗原抗体复
合物参与，故在病原微生物感染时补体发挥作
用顺序依次是旁路途径、MBL途径，最后是
1。C1(C1q, r, s), MBL, Ficolin, C1INH
C1q为18条肽链组成的胶原蛋白样分子， 3条肽链一组 形成6个亚单位。识别Ag-IgG/IgM复合物 C1q参与炎症和自身免疫 C1r，C1s单链血清蛋白酶。在钙镁离子参与下， C1qC1r2C1s2可以活化C4和C2。
C1ｑ结构图
2、促衰变因子DAF (Decay Accelerating Factor, CD55)
单链膜蛋白 结合C3b,C4b，促进C3和C5转化酶衰变。 抑制补体的活化 分布于机体大部分细胞，DAF缺陷导致阵
发性血红蛋白尿
DAF作用机理
3、 同源性限制因子(HRF) 又称C8结合蛋白，结合C8, 阻断Ｃ９的聚合
C1q构象
C1r
N SS C
C1r小片段具有酶活性
C1s N
SS C
C1s小片段具有酶活性
C1r、C1s分子结构
C4
C2
MBL为18条肽链组成的胶原蛋 白分子， 3条肽链形成1个亚单 位，6个亚单位组成6聚体, 也有 三聚体、四 聚体和五聚体的形 式 功能： MBL直接结合病原菌，介导吞噬 细胞的吸附、吞噬和杀伤。 与MASP1、2结合激活补体系统
补体成分命名：
固有成分：用C后加阿拉伯数字表示， 如：C1,C2,C3等； 其他成分：用英文大写字母表示。如： B因子、D因子、P因子、 H因子等； 裂解片段：小片段用a表示 --- 如：C3a； 大片段用b表示 --- 如：C3b。 酶活性成分：符号上划一横线，如： C3bBb。 灭活补体片段：符号前加 i 表示，如：iC3b。 CR （complement receptor）：R表示受体
4。C3
C3为2肽链结构，分别为、链。 C3处于补体三条激活途径的汇合点，起枢纽
作用。
C3为血清中含量最高的补体成分。
Ｃ３结构图
过敏毒素 趋化作用 参与C3和C5转化酶的形成
I因子的抑制作用（FactorI）C3b抑制因子
裂解C3b为iC3b和C3f
5 H因子的作用 （factor H，FH)
第五章 补 体 （Complement)
内容
• 1、补体系统的组成 • 2、补体的活化 • 3、补体系统的调节
• 4、补体的生物学功能
本章重点与学习目标
重点：补体的概念、补体系统的组成、 补体的生物学功能 目标：掌握补体系统的主要功能、3条活 化途径及其异同点，了解其他补体系统
Jules Bordet 朱尔· 博尔代
MBL途径
• 激活物： • 病原体
• •
机体
急性期炎症反应 MBL
三 MBL途径
经典途径 激活物质 参与补体成分 Ag-Ab复合物 C1~C9
旁路途径 细菌、聚合IgA C3,C5~C9,B,D,P
MBL途径 MBL与病原体结合 C2~C9，MBL,MASP
C3转化酶
C5转化酶 作用
C4b2b
补体的理化特性
1. 主要产生细胞为肝细胞和巨噬细胞； 2. 补体大多是β球蛋白，少数是α 及γ 球蛋 白； 3. 血清中各成分含量不等，C3含量最多， D因子最少； 4. 正常生理情况下，以非活化形式存在； 5. 性质不稳定：加热56℃， 30min 失活。 6.补体可以与抗原抗体复合物结合
5.2
经典途径。然而当经典途径和MBL途径活化
时，通过C3放大途径也可活化旁路途径，可 见三者以C3活化为中心是密切相连的。
作业 2 • 请分别从识别阶段、活化阶 段和攻膜阶段描述补体三条 途径的异同点？
5.3
补体激活的调节
（一） 补体自身衰变的调节 补体系统激活过程中生成的产物极不 稳定、极易衰变。
旁路活化途径
细菌LPS，多糖，凝聚Ig等
经典 途径 Ba
P因子
C3 C3a
C3b +
D B因子C3bBb C3bnBb
（C3转化酶） （C5转化酶）
正反馈放大调节
C3
C3b
细胞溶解
C5b-C6,7,8,9
C5
C5a
旁路途径
几个特点：
1 天然活化，LPS等多糖类物质可促进其活化。 2 含有一个C3活化的正反馈调节环路。 3 产生C3转化酶和C5转化酶 4 P因子增加转化酶的半衰期,前者从2 min增加至 26min，后者至35min 5 C1, C4 和C2不参与 • 旁路途径是补体系统重要的放大机制
二、调理作用
促吞噬作用
C3b、C4b可促进吞噬细胞的吞噬作用，故称为调理素。
C3b活性特别强，可以黏附到任何细胞的表面。 如果结合正常细胞，很快被灭活 如果结合抗原，则抗原表面可以很快被C3b覆盖 在吞噬细胞的表面都有CR1受体（高C3b亲和力）， C3b与CR1结合促进吞噬细胞对病原体的吞噬作用。 吞噬细胞表面也有Fc受体，补体也可促进吞噬作用，
补体的活化
特点：1 激活后具有效应
2
3
级联反应（互相依次的激活）
三条途径
IgG 分 子 结 合 抗 原 前 后 的 构 象 变化
结合抗原之前
T
Y
结合抗原之后
CH1
CH2
Fc段
C1q 结合 位点被屏 障
暴露的 C1q结合 位点
IgM CH3区，IgG CH2区
补体活化的经典途径
C1q
C1r C1s
Ficolins
Ficolin为12条肽链组成的胶原蛋白分子， 3条肽链一组形成1个亚单位, 4个亚单位组成四 聚体
功能同MBL
1
C1 抑制分子（C1 inhibitor, C1INH)
结合活化的C1rC1s，使其失去正常酶解底物C4 和 C2
• C1IHN缺陷引起血管神经性水肿
C4a
粘膜急性水肿
比较项目
经典和旁路途径的主要区别 经典途径 旁路途径
激活物
补体固有成份 所需离子 C3转化酶 C5转化酶 生物学作用
IgM/IgG1~3与抗原 细菌脂多糖、肽聚糖、 形成的免疫复合物 酵母多糖和凝聚的 IgG4/IgA等 C1~C9 C3、B、D、P因子 和C5~C9 Mg++ Ca++、Mg++
5.1.2 补体系统的组成
补体系统组成：按功能分三组：
（1） 固有成分：C1(C1q，C1r，C1s)－C9、 B、 D、 P因子、MBL、丝 氨酸蛋白酶。
（2） 调节蛋白： a. 可溶性调节蛋白； b. 膜结合性调节蛋白。 （3） 受体成分：C1qR，CR1，CR2， CR3，C3aR.，C5aR等。
(1870-1961),
Discoverer of Complement 他还发现了百日咳杆菌 百日咳由他命名的
比利时科学家Bordet 1919年获诺贝尔生理学－医学奖
5.1补体的早期概念
1890年博尔代发现，无论在体内还是在 体外，将相应细菌加入新鲜的免疫血清 中，细菌都会被溶解。
将免疫血清加热到56℃，30min，这种溶 解活性就会消失，而抗体的活性依然存 在。进一步证明血清中存在一种对热不 稳定的免疫成分，补体。
吞噬细胞受到补体和抗体的调理作用成为联合调理作用
调 理 作 用
三、炎症介质作用 巨噬细胞聚集 组织损伤
1.过敏毒素作用： C3a、C4a、C5a 可以使血管扩张，毛细血管通透性增加 其中C5a的作用最强，是C3a的20倍 2.趋化作用：C5a、C3a 可以使吞噬细胞向炎症部位聚集 3.激肽样作用： C2a 、C3a 增高血管通透性，引起炎性渗出、水肿
C4b2b C4b2b3b 在特异性体液免疫 的效应阶段起作用 C3bBb(P)
C3bnBb(P)
参与非特异性免疫， 在感染早期起作用
MBL途径
细菌多糖+MBL（Mannose binding lectin/Protein）和丝氨酸 蛋白酶结合，形成MASP，活化C4和C2，无C1的参与
纤维胶原素Ficolin: Ficolin 1(H)、2(L)、3(M), 一类新的Lectin， Ficolin 1和2存在血清/血浆，能够结合病原菌表面的LPS和甘 露糖残基，分子结构与C1q类似，与MASPs结合，活化C4和 C2 Ficolin 3存在单核巨噬细胞表面，促进吞噬功能,具有调理作 用。
一补体活化的经典途径流程图
IgM/IgG -Ag复合物
识 别
C1q : C1r : C1s
Ca++ Ca++ 活化 Mg++
C4
C4b +
C2 C2a
C4b2b
（C3转化酶）
C4b2b3b C4a C3
C3a
C5b6789n C5b678
C3b
（C5转化酶）
C5b67
攻膜
C5 C5a
细胞溶解
攻膜复合物 CD59（MIRF）的调节
四、清除免疫复合物 免疫复合物的聚集沉淀使巨噬细胞趋化聚集，造 成组织损伤
C3b、C4b可以结合到免疫复合物上，阻止免疫 复合物聚集，减少阻止损伤 机体通过三种方式清除免疫复合物：
C1由 一个C1q、两个 C1r 和两个C1s分子的共 同组成。一个C1q分子 如果同时与两个以上的 Fc段结合将造成其构象 的变化，继之使C1r和 C1s活化，启动补体活 化的经典途径。
C1qr2s2
抗 体
抗原
<40nm
抗原
1抗体与抗原结合 2C1q与CH2结合 3数量在两个以上
C1qrs与 免疫复合 物结合
2
Ｓ蛋白的作用 攻膜复合物抑制因子
结合Ｃ5b67, 阻止膜攻击复合物的形成
3. C2, B因子(FB)
C2和B因子均为单链的血清蛋白酶。
N C2a（223aa）
C1s N Ba（234aa） D因子
C C2b（509aa）
参与C3和C5转化酶的形成
C
Bb（505aa）
参与C3和C5转化酶的形成 蛋白酶活性区
自此建立了早期补体概念： 即补体为正常血液的单一成分，他可被 抗原与抗体的复合物活化，产生溶菌和溶 细胞的现象，而单独的抗体和补体均不能 引起细胞溶解现象。
补体的现代概念
补体是存在于正常人和脊椎动物正 常体液中一组不耐热、参与非特异 性免疫免疫、经活化后具有酶活性 的球状糖蛋白。
又因其是由40多种可溶性蛋白和膜结合蛋白组 成的多分子系统，故称为补体系统。 补体系统正常在体内以无活性酶原形式存在， 须经激活才能发挥效应。
H因子为单链结构，其N端能与C3b结合，抑制旁路途径C3转化酶 （C3bBb）和C5转化酶形成
作为I因子的辅助因子（Cofactor）水解C3b为iC3b和C3f
6. C4, C4Bp C4为3肽链结构，分别为、、链。
Байду номын сангаас
C4Bp为7-8条肽链结构，能与C4b结合， 抑制经典途径C3和C5转化酶，并作为I 因子的辅助因子（Cofactor）水解C4b为 C4c和C4d 。
5.4 补体的生物学功能
1。溶细胞效应(Cell lysis) 2。调理作用
3。清除免疫复合物
4。炎症反应 5。 免疫调节作用
一、细胞溶解作用 细胞毒作用
补体系统激活后，通过级联反应可在靶细胞表
面形成许多MAC，导致靶细胞溶解。
在感染早期，主要通过旁路途径和MBL途径，
抵御病原体扩散，待特异性抗体产生后，主要 靠经典途径。
细胞膜上的结合蛋白
1、 膜辅助蛋白 (Membrane Cofactor Protein, MCP, CD46) 单链膜蛋白结构，与C3b,C4b结合，抑制补 体的活化。 分布于大部分细胞细胞膜上，但红细胞缺少。 I因子的辅助因子，促进C3b,C4b灭活，抑 制补体活化，比H因子强50倍
攻膜复合体结构示意图
经典途径:
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酶, C3转化酶，C5转化酶 4 产生3个过敏毒素（Anaphylatoxin），C3a, C4a, C5a 5 受补体抑制剂调控，如C1 Inhibitor （C1INH）, C4Bp，H 因子，I因子，CR1等