1、Jules Bodet (1870-1961),Discoverer of Complement1894 Bordet 发现绵羊抗霍乱血清能够溶解霍乱弧菌，加热56C 30 min 阻止其活性；加入新鲜非免疫血清可恢复其活性。,第三章 补 体,以1895年Bordet的霍乱弧菌溶菌实验为例抗 原 抗菌血清 正常人(豚鼠) 试验结果(细菌) 新鲜 5630min 新鲜血清 凝集 溶解霍乱弧菌 + + +霍乱弧菌 + + -霍乱弧菌 + - -霍乱弧菌 + + + +,推测结论：1.新鲜血清中存在一种帮助抗体溶解细菌的成分2. 这种成份化学性质不稳定3. 这种成份无抗原特异性,细菌的裂解需要两种血
2、清成分参与，一种是存在于免疫血清中经56 30min处理仍保持活性的特异免疫球蛋白分子，另一种是血清中对热不稳定的非特异性成分。,Ehrlich 在同时独立发现了类似现象，认为这种因子是抗体发挥溶细胞作用的必要补充条件，故将其命名为补体（complement，C）,一、补体系统概述二、补体的生物学特点三、补体系统的组成与命名四、补体系统的激活途径与过程五、补体系统的生物学活性,本章内容,重点：补体系统经典激活途径的激活过程。难点：补体系统经典激活途径的激活过程。目的要求：掌握补体的概念、补体系统的组成成分、激活途径及经典激活途径的激活过程、补体的作用。,一、补体系统概述,(一) 概念 1.补体
3、（complement）：存在于人和动物正常新鲜血清中具有酶样活性的一组不耐热的球蛋白，是重要的非特异性免疫分子。,2.补体系统：参与补体激活的各种成分以及调控补体成分的各种灭活或抑制因子及补体受体，称为补体系统（complement system）,(二) 补体的由来及研究概况 19世纪末 防御素 Ehrlich 首先提出补体 Bordet 建立了体外补体结合试验 20世纪60年代 发现补体的各种成分 补体的纯化 阐明了补体激活途径的机制 20世纪80年代 补体学（complementology）,二、补体系统的组成与命名,1、命名1970年WHO命名委员会规定补体的缩写为“C”，其组分分别
4、以C1、C2、C3C9表示，有的组分用字母表示，如：B因子、D因子、P因子。 在数字后加英文字母表示补体反应过程中的衍生物，如C3a、 C3b等，通常a为小片段，b为大片段。（C2例外）活化后，在其数字或字母上加一横线表示，如： C1s、C4b2a 经灭活的补体分子则在分子前或后加“i”表示，如iC3b 或 C3bi。,补体的存在形式及其命名方法,存在形式 表示方法 酶原形式 C3、C4、C2 活化形式 C4b2a、C4b2a3b 片段形式 C3a、C5a、C4b、C5b 灭活形式 iC3b、iC2a,补体系统的固有成分： 参与经典激活途径：C1、C4、C2、C3、C5C9 参与MBL途径：M
5、BL、MASP、C4、C2、C3、C5C9 参与旁路途径：B、D因子、C3、C5C9 共同：C3、C5C9。参与调节的成分： C1抑制物、 C4结合蛋白、I因子、H因子等补体受体： CR1-5、C3aR、C2aR、C4aR,2.组成,三、补体的理化性质及生物学特点,1.补体蛋白多为糖蛋白2.肝细胞和单核巨噬细胞是补体合成和分泌的主要细胞3.含量相对稳定，不受免疫的影响；占血浆总球蛋白含量的10%-15%；不同种动物血清中补体含量不一致；补体以豚鼠血清中的含量最为丰富，实验中常以豚鼠血清作为补体应用 3.连锁反应性:,4.不稳定性，对理化因素的作用敏感 61，2分钟或56，30分钟可灭活补体；
6、0-10 3-4d；-20 可保存较长时间5.代谢率高，血清中补体蛋白每天约更新一半。6.与Ag-Ab复合物结合并被激活，其作用没有特异性7.作用的双重性： 生理、病理,激活补体的途径：经典途径（classical pathway ）替代途径(alternative pathway)MBL途径(mannose-binding lectin pathway),四、补体系统的激活途径与激活过程,补体的激活是指补体各成分在受到激活物质的作用后，在转化酶的作用下从无活性酶原转化为具有酶活性状态的过程。,1、补体经典激活途径,定义：由抗原抗体复合物作为激活物的 激活过程阶段：识别阶段 活化阶段 攻膜阶段
7、,激活因子：抗原抗体复合物,Ig分子结合抗原前后的构象变化,(丝氨酸蛋白酶),（丝氨酸酯酶）,活化的C1即为识别单位,C1r,C1s,（1）识别阶段 C1与Ag-Ab的补体结合部位结合后， 随即被激活，这一过程称为补体激活的启动或识别。,只有Ab与Ag结合暴露Fc补体结合位点后才可活化 C1必须与IgM CH3或IgG1-3 CH2结合才可活化 C1必须与两个以上的Ig Fc结合才可活化,C1激活满足的条件：,（2）活化阶段 C1sC4、C2C3、C5 C3转化酶(C4b2a) 的形成 C5转化酶(C4b2a3b) 的形成,C1s激活C4,C4a,C4b,结合于抗原表面,C4b与C2接触C1s
8、激活C2,C2b,C2a,与C4b结合形成复合物C4b2a(C3转化酶),C4b2a激活C3,C3a,C3b,与C4b2b结合形成复合物C4b2a3b(C5转化酶),(三) 攻膜阶段（终末补体途径）,C5的活化 攻膜复合体的形成,Components of membrane attack pathway,C6,C9,C5,C5,C5-activation,assembly and insertion of MAC into cell membrane,C6,C9,C9,C9,C9,C9,C9,C9,C9,C9,C4b2b3b裂解C5,C5a,C5b,与C6、C7结合形成复合物C5b67,C5b
9、67结合于抗原表面，并自动吸附C8，形成C5b678,C5b678吸附C9，形成C5b6789，形成跨膜通道,assembly of,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,膜攻击复合物membrane attack complex, MAC,补体的经典激活途径,小结：1、补体经典激活途径涉及3个功能单位： 识别单位： C1q、C1r、 C1s (活化的C1) 激活单位： C4、C2、C3（ C4b2a是C3转化酶， C4b2a3b是C5转化酶） 攻膜单位： 由C5-C9组成。2、C1的激活需要满足的条件： （1）必须是抗原-抗体复合物才能激活补体； （2）单个的C
10、1分子必须同时与两个以上的IgG的Fc段结合才能激活，而IgM只须一个分子即可启动经典途径（为什么）。,2、补体替代激活途径,替代途径,激活因子为脂多糖等激活顺序为： C3 C5 C6 C7 C8 C9参与成分：B、D、P因子、C3、C5C9旁路途径的优势：在机体内产生抗体之前即可发挥作用，在感染早期的抗菌意义重大。,Components of the alternative pathway,C3,B,D,P,C3,H2O,B,D,C3,C3 convertase,This C3b molecule has a very short half life,P,C5 convertase,C3 C
11、3b C3bB C3bBb P.C3bBb C3b + P.Bb iC3b C3bBbC3b,B因子,D因子,P,H因子,I因子,H因子抑制剂,C3,攻膜阶段,细菌、真菌的细胞壁 肿瘤细胞膜,C5转化酶,C3转化酶,补体活化的旁路途径,C3bBbC3b裂解C5,C5a,C5b,与C6、C7结合形成复合物C5b67,C5b67结合于抗原表面，并自动吸附C8，形成C5b678,C5b678吸附C9，形成C5b6789，形成跨膜通道,与传统途径比较有2点不同：不需求C1 、 C4和C2的参与，激活过程由另一组血清因子所实现。诱因不尽相同 。如：聚合IgG4、 IgA2 、IgD 、IgE、LPS、眼
12、镜蛇毒、某些肿瘤细胞膜等因子均能直接活化C3； 相同点： C5以后的活化过程。,因此，外来物质（如细菌、真菌或蠕虫）侵入时，机体可在没有抗体存在的情况下，通过补体替代途径激活补体，发挥生物学效应。,3、补体MBL激活途径,Mannan-binding lectin pathway 甘露聚糖结合凝集素途径,补体活化的MBL途径,定义：由急性期蛋白引起的补体系统激活过程阶段： 识别阶段：MASP形成，裂解C4, C2分子 活化阶段：C3C5 攻膜阶段：C5bC5678(9)n (MAC),急性期蛋白病原体感染早期，肝脏在某些细胞因子刺激下产生的蛋白质1、C反应蛋白2、甘露糖结合凝集素（MBL）C反
13、应蛋白和MBL在结构上与C1q相似,Components of mannose-binding lectin pathway,C4,C2,MASP,SP,细菌的甘露糖残基,Mannose-binding lectin pathway,C4,C2,C4b2a is C3 convertase;it will lead to the generation of C5 convertase,SP,MASP,病原体甘露糖残基,MBL,SP,MASP,C4,C2,C2b+C2a,C3,C4a+C4b,C3b+C3a,C4b2b3b裂解C5,C5a,C5b,与C6、C7结合形成复合物C5b67,C5b67
14、结合于抗原表面，并自动吸附C8，形成C5b678,C5b678吸附C9，形成C5b6789，形成跨膜通道,assembly of,补体三种激活途径全过程示意图,补体三条激活途径的比较比较项目 经典途径 MBL途径 旁路途径主要激活物 IC 病原体甘露糖 细菌脂多糖等参与成分 C1-9 MBL SP C3,C5-9 C2-9 B、D、P因子C3转化酶 C4b2b C4b2b C3bBbC5转化酶 C4b2b3b C4b2b3b C3bnBb作 用 在抗体形成后发 在感染早期即 在感染早期即 挥作用,参与特异 发挥作用，参 发挥作用，参 性免疫应答。 与非特异性免 与非特异性免 疫应答。 疫应答。
15、,五、补体系统的生物学活性,（一）溶菌和细胞溶解效应导致靶细胞的溶解，可以抵抗病原微生物的感染起免疫防御作用某些病理情况下，补体系统可导致宿主细胞溶解，引发组织损伤与疾病。例如，针对细胞表面自身抗原的抗体可固定补体，形成膜攻击复合物，导致正常细胞溶解。当某些病人出现先天性或后天性的补体缺陷时，出现的最重要表现是容易遭受病原微生物的侵袭而出现反复性感染。,（二）调理作用,补体和抗体均具有调理作用 存在于血清中的促吞噬作用物质称为调理素（opsonin）。调理素与细菌及其它颗粒物质结合，可促进吞噬细胞对颗粒物质的吞噬作用。 在吞噬细胞表面有多种补体受体，如CR1，CR3，CR4等，结合了靶细胞或抗
16、原的补体片段（C3b/C4b)可与吞噬细胞表面的补体受体特异结合，促进两者的接触，增强吞噬作用和胞内氧化作用，最终使机体的抗感染能力增强。,C3b/CR1促进吞噬细胞的吞噬（调理）作用,（三）细胞粘附作用,嗜中性粒细胞、巨噬细胞、血小板、红细胞及B细胞都有CR1受体，结合C3b，覆盖有C3b的颗粒结合到上述细胞的过程称为细胞粘附。细胞粘附在抗感染免疫和免疫病理过程中具有重要作用，如调理吞噬、趋化作用、清除免疫复合物等。,（四）促进中和及溶解病毒作用,在病毒与相应抗体形成的复合物中加入补体，可明显增强抗体对病毒的中和作用。在没有抗体存在时，补体也可对病毒产生溶解灭活作用。 阻断病毒与细胞的吸附过
17、程 调理吞噬,C3a和C5a对中性粒细胞具有趋化作用，吸引具有相应受体的中性粒细胞和单核吞噬细胞向补体激活的炎症区域游走和聚集，增强炎症反应。C3a，C4a，C5a，具有过敏毒素作用，可使肥大细胞和嗜碱性粒细胞等脱颗粒，释放组胺等血管活性物质，引起血管扩张、通透性增强。,（四）炎症反应（inflammatory response ）,（五）免疫复合物的溶解,循环IC可激活补体，所产生的C3b与抗体共价结合（Ag-Ab-C3b）, C3b与红细胞、表面CRl的相互作用(免疫粘附) ，通过血流被转运至肝脏、脾脏，被局部的吞噬细胞所清除。由于红细胞血小板数量巨大，故成为清除1C的主要参与者。此外，中
18、性粒细胞、单核细胞、血小板也具有此功能。,C4b2a3b,C1q,C3b,补体结合试验（Complement fixation Test, CFT）,补体结合试验原理： CFT是根据任何抗原抗体复合物可激活、固定补体的特性，以绵羊红细胞（SRBC）和溶血素（抗SRBC的抗体）作为指示系统的检测抗原抗体间有无特异性结合的一类实验。,图1 抗原（antigen Ag）与抗体（antibody Ab）结合形成免疫复合物（immune complex IC）图2 免疫复合物与补体结合，使补体发生作用，失去活性。,Ag,图1,图2,Ab,补体（complement）,SRBC,图1 绵羊红细胞与溶血素（
19、hemolysin）即抗绵羊红细胞结合，形成致敏绵羊红细胞（SRBCs）。图2 致敏绵羊红细胞与补体结合，使其激活，补体发生溶细胞作用，引起红细胞肿胀，发生溶血。,图1,图2,补体(complement),SRBCs,当抗原与抗体不相对应时，补体则不被结合而游离存在。此时如在上述反应系统中加入绵羊红细胞(抗原)和溶血素(抗体)系统，即可与游离的补体结合而出现溶血现象。因此，绵羊红细胞和溶血素是CFT的指示系统(亦称溶血系统)。试验结果根据溶血现象是否产生，即可得知检测系统中有无相应的抗原或抗体存在。,试验有五种成分参与反应，分属三个系统：1. 检测系统：已知抗原（或抗体）与待测抗体（或抗原）（
20、用已知抗原检测未知抗体或用已知抗体检测未知抗原。 ）2. 指示系统：绵羊红细胞与相应溶血素3. 补体系统：（补体的作用无特异性，既能与检测系统中的抗原抗体复合物结合，也能与致敏绵羊红细胞结合）,（Ag+Ab）+补体,双方不相对应（或缺少一方）形不成IC 不能激活并固定补体 加入SRBC和溶血素 出现溶血,双方相对应形成IC 激活并固定补体 加入SRBC和溶血素 不出现溶血,待测系统抗原+未知血清,补体,1,2,Step 1 抗原抗体复合物的形成,Step 2补体的结合和耗竭,指示系统SRBC+抗SRBC抗体,Step 3SRBC的裂解,1,2,1：No Ab； 2：Ab,Ag,Y,Ab阳性,N
21、o Ab阴性,Ag,Ag,Ag,绵羊红细胞用前应轻晃混匀，不可剧烈震荡。各种试剂的吸管不可混用。,注意事项：,尽管补体结合实验操作比较繁杂，但具有高度特异性和敏感性的优点，仍然是诊断人畜传染病和寄生虫病常用的血清学方法之一，通常是用已知抗原诊断未知血清，如牛肺疫、马传染性贫血、乙型脑炎、钩端螺旋体、锥虫病、边虫病、口蹄疫等。,参考文献1.高晓明编著：医学免疫学基础，北京:北京医科大学出版社，20012.杨汉春主编：动物免疫学，北京:中国农业大学出版社，20033.杜念兴主编：兽医免疫学，北京:中国农业出版社，19974.周光炎主编：免疫学原理，上海:上海科学技术文献出版社，2000,1.补体的概念 存在于人和动物正常新鲜血清中具有酶样活性的一组不耐热的球蛋白，是重要的非特异性免疫分子。,本章小结,2.补体系统的激活途径3.补体系统的生物学活性,
