课程名称

医学免疫学

年级

06级

专业、层次

临床医学等

授课教师

李成文

职称

副教授

课型（大、小)

理论大课

学时

3

授课题目（章、节)

   第五章  补体系统

基本教材及主要参考书

《医学免疫学》陈慰峰主编，第四版，人民卫生出版社

《Medical Immunology》 第十版  科学出版社 2002

《医学免疫学》何维主编 人民卫生出版社 2005.08

目的与要求：

1、掌握补体的定义，补体灭活条件，补体三条激活途径的比较，补体的生物学作用。

2、熟悉补体系统的组成和理化性质。

3、了解补体活化的调控。

教学内容与时间安排、教学方法：

复习上次课主要内容    （ 10分钟)

1．第一节  概  述  （ 20分钟)

2．  第二节  补体系统的激活   （ 45分钟)

3．  第三节  补体活化的调控   （ 15分钟)

4．  第四节 补体的生物学作用     （ 20分钟)

课后小结  （ 5分钟)

教学方法：CAI, 大量图片简图加深感性认识，布置一些内容自学，讲授法。

教学重点、难点：

以补体的定义，补体灭活条件，补体三条激活途径的比较，补体的生物学作用为教学重点；以补体三条激活途径、补体活化的调控为教学难点。

教研室审阅意见：

  教研室主任签名：

   年   月 日

基本内容

教学手段

课堂设计和时间安排

复习上次课主要内容

补体系统

第一节   概   述

在新鲜血清中发现的一种成分，能辅助抗体介导的溶菌作用，是抗体溶细胞作用的必要补充成分，因而叫补体（complement,C)

1．补体系统概念：存在于人和脊椎动物血清与组织液中一组经活化后具有酶活性的蛋白质，包括30余种可溶性蛋白和膜结合蛋白。

在正常情况下，补体蛋白以非活化的蛋白前体形式存在于血清中。

2．补体系统的组成：按功能可分为三类

（1)补体的固有成分：指存在于体液中参与补体激活级联反应的补体成分。共有的成分是C3、C5~C9。

经典激活途径—  C1q 、C1r 、C1s、C4、C2；

旁路激活途径—  B因子、D因子；

甘露糖结合凝集素途径—  甘露糖结合凝集素、丝氨酸蛋白酶；

（2)补体调节蛋白：备解素P因子、C1抑制物、I因子、C4结合蛋白、H因子、S蛋白等。作用是控制补体分子的活化。

（3)介导补体生物学效应的受体：补体受体（complement  recepter,CR)有CR1~CR5、C3aR、C2aR、C4aR等。

3．来源：

主要是肝细胞和单核-巨噬细胞。实验动物中，豚鼠血清中补体含量较高。

4．命名原则：

补体系统组成和功能复杂，按WHO专门的命名委员会命名规则是

*固有成分的命名按发现的先后顺序；如C1、C2~C9。

*其它成分按功能命名；如C1抑制物，C4结合蛋白等。

*酶解片段：该补体成分符号后加小写英文字母，小片段用a，大片段用b，如C3a，C3b；活性片段在符号上加一横线，如C3bBb；灭活片段在符号前加英文字母i，如iC3b。

5．补体的理化性质：

a)   化学组成是多糖蛋白，大多是β球蛋白，少数是α和γ球蛋白；

b)  D因子分子量最小，C4结合蛋白的分子量最大；

c)  血清中C3含量最高，一般不因免疫而增加 ，在患某些疾病时补体总含量或单一成分含量可发生变化；

d)  不耐热，56℃30分钟灭活。

第二节 补体的激活

含义：在生理情况下，血清中大多数补体成分均以无活性的酶前体形式存在。只有在某些活化物的的作用下，或在特定的固相表面上，补体成分依次被激活，形成一系列级联反应，最终导致溶细胞效应；同时活化过程中产生的多种水解片段，产生不同的生物学效应。

分类：在进化和感染过程中，依次出现的激活途径是旁路激活途径—MBL途径—经典途径。一般说来，经典途径的活化总是在机体已产生了特异性免疫应答后开始的，而替代途径的活化则可早于经典途径，对微生物的早期感染具有防御作用。这种命名的不合理源于对旁路途径的认识远远晚于经典途径。

（一)、经典途径 （第一途径，传统途径)

1．  激活物：

免疫复合物（immune  complex,IC)，即抗原抗体复合物。游离的或可溶性抗体不能激活补体，只有抗体与抗原结合或与细胞表面的抗原结合后，Fc段变构，补体才能与抗体的补体结合位点结合。

2．  激活顺序：共有11中蛋白成分参与。

（1)识别阶段：C1与抗原抗体复合物中抗体的补体结合位点结合——活化的C1形成。

C1结构：  P52图5-1。C1是由C1q、C1r、C1s 依赖钙离子组成的5个亚单位的多聚体复合物其中C1q起识别作用，C1r和C1s则具备催化功能。

C1q为六聚体，由18条3类肽链组成，每3条不同肽链构成一股螺旋，最终形成由6个球性头部www.med126.com组成的花蕾样结构，每一亚单位的头部是与抗体的补体结合位点结合的部位（补充图示)。

C1r、C1s与C1q相连。当两个以上的C1q头部被IC中抗体的Fc段固定时，C1q的构象才发生改变，才能激活后续的补体成分。即每一个C1分子必须同时与两个以上的免疫球蛋白分子结合才能启动经典途径。由于IgM通常是五聚体，含5个Fc 段，因此单个IgM分子即可结合2个以上C1q，启动补体的激活。但IgM在游离情况下其补体结合位点不能接触C1q，而与抗原结合后发生构型改变，暴露出补体结合部位，所以游离的抗体不能激活补体；IgG是单体，需两个以上的IgG分子凝聚后才能结合2个以上的C1q，而只有当IgG与抗原结合后才能使两个以上的IgG分子靠拢，提供两个以上的补体结合位点，因而IgG激活补体的能力不如IgM。

过程：抗原与抗体结合—抗体变构，暴露Fc段的补体结合位点（IgG1~IgG3的CH2区及IgM的CH3区)—与补体C1的C1q结合—C1q构象改变—C1r被裂解，活化，具有酯酶活性—裂解C1s，形成蛋白酶活性片段C1s—最终形成具有丝氨酸酯酶活性的C1复合物—依次裂解补体后续成分。

（2)活化阶段：C3转化酶和C5转化酶的形成。

活化的C1s裂解C4—大片段C4b与细胞膜或抗原抗体复合物结合；小片段C4a释放入液相—有Mg2+时，C2与附着有C4b的细胞表面结合—C2被C1s裂解—小片段C2a释放入液相；大片段C2b与C4b形成C4b2b复合物，即C3转化酶；

C4b2b中的C4b与C3结合—由C2 b水解C3—大片段C3b一般与水分子作用，不再参与后续反应，约10%的C3b与细胞表面的C4b2b结合，形成C4b2b3b复合物，即C5转化酶。

C3被裂解为C3a和C3b，后者有两个结合部位：通过不稳定结合部位结合至抗原抗体复合物或靶细胞膜；通过稳定结合部位结合至具有C3b 受体的细胞膜上。对于介导补体的调理作用具有重要意义。

（3)末端效应：膜攻击复合物或无溶细胞活性成分的形成。

*膜攻击复合物：当补体的激活发生在胞膜脂质双层时，则形成membrane  attack  complex,MAC。图

C5与C5转化酶中的C3b 结合—C5被裂解—C5a释放入液相，C5b在细胞膜表面与C6、C7结合为C5b67复合物—插入浆膜脂质双层—与C8高亲和力结合为C5b678，牢固吸附于胞膜，细胞出现轻微损伤—C8与12~15个分子的C9联结为C5b~9，即MAC—为中空的多聚C9（poly-C9)，插入胞膜脂质双层，形成内径11nm的小孔—可溶性分子、离子、水分子自由透过胞膜，蛋白质不能渗出胞浆—胞内渗透压降低，细胞溶解。

*无溶细胞活性成分：当补体的激活发生在没有靶细胞的血清中，则有关补体成分可与S蛋白结合形成亲水性的、无溶细胞活性的SC5b~7、8、9。

（二)、旁路途径（第二途径，替代途径)

1． 激活物：某些细菌、内毒素、酵母多糖、葡聚糖、凝聚的IgA和IgG4、哺乳动物细胞。

  这些激活物主要是为补体激活的级联反应提供可以进行的接触表面。不依赖特异性抗体的形成，在感染早期为机体提供有效的防御机制。

2．  激活过程：P54图5-4 。越过C1、C4、C2，直接激活C3，继而是C5至C9的级联反应。

C3b与B因子结合—结合后的B因子被血清中的D因子裂解—Ba释放入液相，Bb附着C3b形成C3bBb复合物，即C3转化酶（C3转化酶易被降解，备解素P与之结合为C3bBbP，使之稳定，)—C3被裂解—C3b沉积在颗粒表面与C3bBb结合为C3bBb3b(C3bnBb)，即C5转化酶—引起末端效应。

3．  说明：

*C3b的来源：由经典途径或自发产生；血浆中的C3可自然缓慢地裂解，持续产生少量C3b。

*C3b水平的调节：生理情况下产生的少量C3b与B、D因子相互作用产生C3bBb,此酶效率不高且不稳定，H因子可置换其中的Bb，使C3b与Bb解离，解离或游离的C3b可立即被I因子灭活。因此在无激活物质时，C3转化酶保持在极低水平，不能激活后续反应，但这种C3低速度裂解和低浓度C3转化酶的形成可被喻为“箭在弦上，一触即发”。（补充图示)

在激活物存在条件下，C3b不易I因子灭活，C3bBb中的Bb不易H因子置换，是激活过程得以进行。补充图示。

*C3b正反馈途径：当C3被激后时，裂解片段C3b通过替代途径被合成C3转化酶，后者进一步使C3裂解，这一过程一旦被触发，就可能在激活部位产生显著的扩大效应。图示。

（三)、MBL途径：

P53图5-3与经典途径基本相同。

1．起始不同：炎症期产生的急性期蛋白（甘露糖结合凝集素和C反应蛋白)与病原体结合。

2．在感染早期发挥作用。

3．MBL相关的丝氨酸蛋白酶（MASP)的形成：

炎症急性期MBL增高—与细菌的甘露糖残基结合—与丝氨酸蛋白酶结合，形成MASP—具有活化的C1q同样的生物学活性。

（四)、三种途径特点的比较

第三节 补体活化的调控

正常情况下，补体的激活处于严密的控制下，有效地维持机体的自稳功能，不会造成自身组织细胞的损伤。调控机制包括：

1．  自身调控：

*C3转化酶、C3b、C4b、C5b易衰变，可阻断补体级联反应。

*C3b、C4b、C5b结合于固相才能激发经典途径。

*旁路途径的C3转化酶在特定的细胞或颗粒表面才具有稳定性。

2．  调节因子：已发现可溶性或膜结合性补体调节蛋白10余种，主要有：

C1抑制分子（C1 inhibitor,C1INH)—与活化的C1r、C1s共价结合而灭活C1。

C4结合蛋白（C4 binding protein,C4bp)—与C4b结合，抑制C4b与C2结合，防止C4b2b的组装及加速其衰变；促进I因子的作用。

I因子—C3www.med126.com/Article/b灭活因子，也可裂解C4b。使C4b2b、C3bBb不能与C3b结合形成C5转化酶。

H因子—置换C3bBb中的C3b，促进C3b被I因子酶解，加速C3转化酶的灭活，。

P因子—备解素（properdin,P)。与C3bBb结合使替代途径的C3转化酶稳定。

S蛋白—干扰C5b67与胞膜的结合，不能使细胞裂解。

C8结合蛋白—C8bp，同源性限制因子。阻止C5678中的C8与C9的结合，从而避免危及自身细胞膜的损伤（C567结合的细胞膜不限于引起补体激活的异物细胞膜，也可能结合在邻近的自身细胞膜上。)由于C5678中的C8只与同种C8bp结合，所以又称同源限制因子。

第四节 补体的生物学作用

1．  细胞溶解作用：细胞毒及溶菌、杀菌作用

溶解病原体：如细菌、寄生虫等，抵抗病原微生物感染。某些微生物在无抗体形成时可激活旁路途径而被溶解，是病原体感染早期机体的防御机制。值得注意的是，补体主要对一些细菌性感染有作用，而对病毒则无明显效果。

溶解自身组织细胞：针对细胞表面自身抗原的抗体可固定补体，形成MAC，引起组织损伤与疾病。可溶解红细胞、白细胞、血小板等。

2．  调理作用：

调理作用的概念见免疫球蛋白章节。

补体的调理作用：补体活化过程中产生的C3b一端与中性粒细胞或巨噬细胞表面的相应受体C3b受体结合（通过稳定结合部位)，另一端与靶细胞或免疫复合物结合（通过不稳定结合部位)，促进微生物与吞噬细胞的粘附，并被吞噬杀伤。IgM本身没有调理作用，但在补体参与下可间接起调理作用，补充图示。

免疫粘附作用：补体激活后通过C3b与菌细胞结合，另一端与具有C3b受体的红细胞或血小板结合，则可形成较大复合物。大分子复合物易被体内吞噬细胞吞噬清除。与调理作用的区别在于结合的不是吞噬细胞。

3．  引起炎症反应：

C3a、C4a、C5a具有炎症介质作用，又称为过敏毒素。可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的相应受体结合，使之脱颗粒，释放血管活性胺类物质，引起过敏反应。C5a的过敏毒素作用最强，也是一种中性粒细胞趋化因子。

4．清除IC：避免IC沉积在血管壁，激活补体造成周围组织损伤。

5.  免疫调节：多环节。

设问

启发式

三条途径对比介绍

图片

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图

图

图

图

图

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提问

10分钟

20分钟

通过介绍补体发现实验引出补体概念

45分钟

第一节课结束

休息10分钟

第二节课结束

课后小结

第三节课结束

小

结

补体的定义；

补体系统的组成和理化性质；

补体灭活条件；

补体三条激活途径的比较；

补体的生物学作用。

复

习

思

考

题

、

作

业

题

1．补体的定义；

2．补体灭活条件是什么；

3．试列表比较补体三条激活途径。

4．试述补体的生物学作用。

下

次

课

预

习

要

点

1．细胞因子的概念和类别；

2．细胞因子的作用方式及特点；

3．MHC的定义；

4．HLA-I、II、III类基因位点分别包括哪些及其分布；

5．HLA的功能。

实

施

情

况

及

分

析