第四章 补体系统

第四章 补体系统（Complement system）

19世纪人们在新鲜免疫血清中加入相应的细菌，无论进行体内或体外实验，均可以发现细菌的溶解，称之为免疫溶菌现象，如将免疫血清加热60℃，30min 则可丧失溶菌能力。证明免疫血清中含有二种物质与溶菌现象有关。一种对热稳定的抗体，另一种对热不稳定的称为补体，单独的抗体或补体均不能引起细菌的溶解现象。

第一节 补体系统的组成和理化性质

一、补体分子的组分和理化性质

补体分子是分别由肝细胞、巨噬细胞以及肠粘膜上皮细胞等多种细胞产生的，均为多糖蛋白，大多数电泳迁移率属α、γ球蛋白。

补体系统是由将近20多种血清蛋白组成的多分子体系，具有酶的活性和自我调节作用，它至少有两种不同的活化途径，其生物学意义不仅是抗体分子的辅助和增强因子，也具有独立的生物学作用，对机体的防御功能，免疫系统功能的调节以及免疫病理过程都发挥重要意义。

1968, 分别以C1-C9命名。1981年对新发现的成分和因子也进行了统一命名。

如C1, C2, C3┅┅C9，其中C1又分为3个亚单位，分别为C1q, C1r, C1s 。

1. 每一分子的酶解片段用小写的英文字母表示，如C3a; C3b。 2. 具有酶活性的可在其上面划一横线，如C1。 3. 对灭活的补体成分加i 表示，如C2ai 。 4. 对具有酶活性的复合物则应用其片段表 5. 补体系统的其他因子以英文大写字母表示，如B 因子, P因

子等。示，如C3转化酶，可以用C4b,2a 表示。

补体系统各成分的理化性质

补体成分

C 1q C 1r C s C 2 C 3

第一组

分子量(KD) 390 95 85 117 190

电泳区带 γ2 β α β1 β1

血清含量裂解(μg/ml) 片段 70 35 35

C1aC

30

2b C3aC 3b

1300

C3cC 3d C4aC 4b

430

C4cC 4d

75 C5a ，

C5b

60 55 55 200 240 Ba ，2 Bb 25 180 250 50 400 500

产生部位 小肠上皮细胞, 脾, 巨噬细胞 巨噬细胞 巨噬细胞, 肝

C 4(A因子) C 5

180 190 128 120 163 79 95 25 220 105 1100 93 150 80

β2 β1 β2 β γ α β α γ2 α β β α

巨噬细胞, 肝 巨噬细胞 肝 ? 肝 肝

巨噬细胞, 肝 巨噬细胞, 血小板 巨噬细胞

噬细胞 噬细胞

噬细胞, 细小板

C 6 C C C

第B 因子 二D 因子 组 P 因子

C1INH 第C4bp 三I 因子 组 H 因子

S 蛋白

血清中：C 3含量最高1300μg/ml，其次为C 4，S 蛋白，H 因子各约C 3，含量的1/3，其他成分仅为C 3的1/10以下。

第二节 补体系统的激活

补体系统各成分通常多以非活性状态存在于血浆中，当其被激活物质活化之后，才表现出各种生物学活性，补体系统激活可从C 1开始，也可以越过C 1，C 4，C 2从C 3开始，前一种称为经典途径（classical pathway），后一种激活途径称为替代途径（alter native pathway）或旁路途径。

一、经典激活途径

按其在激活过程中的作用，分为三组：识别单位(recognition unit) 包括C1q ，C1r ，C1S ；活化单位 (activation unit) 包括C4，C2，C3；膜攻击单位(membrane attack unit) 包括C5~9。

（一）识别阶段

C1是由三个亚单位C1q ，C1r ，C1S 依赖于Ca 2+结合成牢固的非活性大分子，C1与抗原抗体复合物中免疫球蛋白的补体结合点结合至C1酯酶形成。

C1q ：有6个Ig 结合点。

C1r ：起着连接C1q 和C1S 的作用。

▲ C1q 启动后可引起C1r 活化，C1r 进一步使C1S 活化，C1S 具有酯酶活化，即C1的活性，此酶可被C1INH 灭活。

（二）活化阶段 1． C 4是C1的底物，在Mg 2+的存在下，裂解为C4a ，C4b 两个片段。 2． C 2也是C1的底物，在Mg 2+的存在下裂解为C2a ，C2b 。 3． C 4b 与C2b 结合成C4b2b （C42）成为C3转化酶。 4． C 3在C3转化酶作用下，裂解成C3a 和C3b 。 5． C 3b 与C42相结合产生C423（C4b2b3b ）为经典途径的C5转化酶。 ▲ 活化阶段为C1作用后续的补体成分，至形成C3转化酶和C5转化酶。

（三）膜攻击阶段 1． C 5在C423裂解为C5a ，C5b 。 2． C 5b 不稳定，当与C6结合成C56时成为较为稳定的复合物。 3． C 56与C7结合成C567既可吸附于已致敏的细胞膜上，插入膜的磷脂双分子层中，为细胞膜受损伤的一个关键组分。 4． C 567虽无酶活性，但进一步同C8，C9结合后形成C5~9，即补体的膜攻击单位，可使细胞膜穿孔受损。

▲ C5转化酶裂解C5后，作用于后续的其他补体成分，最终导致细胞膜受

损，细胞裂解的阶段。

二、旁路激活途径

旁路激活的激活物质为非抗原抗体复合物，如细菌的细胞壁成分（脂多糖，肽聚糖，磷壁酸和凝聚的IgA 和IgG 等物质，旁路激活途径在细菌性感染早期，尚无产生特异性抗体时，发挥重要作用。 （一）生理情况下的准备阶段

在正常生理情况下，C3与B 因子，D 因子等相互作用，可产生极少量的C3b 和C3bBb ，但迅速受H 因子和I 因子的作用，不再能够激活C3和后续的补体成分，只有当H 因子和I 因子的作用被阻挡之际，旁路途径方得以激活。

（二）旁路途径的激活

当细菌的脂多糖，肽聚糖，病毒，肿瘤细胞等激活物质出现时，H 因子，I 因子不能灭活C3b ，C3bBb （三）激活效应的扩大 当C3被激活后，裂解为C3b ，C3b 又可在B 因子和D 因子的参与作用下合成新的C3bBb ，进一步促使C3裂解，血浆中有丰富的C3、B 因子、Mg 2+就可能在激活部位产生显著的扩大效应，又称为正反馈途径。

三、两条激活途径的比较 共同点：

（1） 两条途径都是补体各成分的连锁反应； （2） 许多成分在相继活化后被裂解成一大一小的两个片段； （3） 不同的片段或其复合物可在靶细胞表面向前移动，在激活部位就

地形成复合物。

两条激活途径的主要不同点：

比较项目 经典激活途径 旁路激活途径 激活物质 抗原抗体复合物 细菌脂多糖，凝聚IgG ， IgA 参与的补体成C1~C9 C3，C5-9，B 因子，P 分 因子 所需离子 Ca 2+，Mg 2+ Mg 2+ C3转化酶 C42 C3bBb C5转化酶 C423 C3bnBb 作用 参与特异性体液 参与非特异性免疫在感

免疫的效应阶段 染

早期发挥重要作用

四、补体激活过程的调节

C3b 的正反馈途径可扩大补体的生物学效应，但补体的过度激活，不仅无益地消耗大量补体成分，使机体抗感染能力下降，而且在激活过程中产生的大量生物活性物，会使机体发生剧烈的炎症反应，造成组织损伤，引起病理过程，这种过度激活及其造成的不良后果，可以通过调控而避免。 （一）自行衰变的调节

某些补体成分的裂解产物极不稳定，易于自行衰变，成为补体激活过程中的一种自控机制。例如：C42复合物中的C2b 自行衰变，使其不能持续激活C3，限制了后续补体成分的连锁反应。 （二）体液中灭活物质的调节

（1）C1抑制物（C1 inhibitor ，C1INH ）

可与C1不可逆地结合，使后者失去酯酶活性，不再裂解C4和C2，不再形成C42（C3转化酶），从而阻断或削减后续补体的反应。 （2）C4结合蛋白（C4 binding protein，C4bp ）

能竞争性地抑制C4b 与C2b 结合，因此能抑制C42的形成。 （3）I 因子（又称C3b 灭活因子，C3b inactivator ，C3bINA ）

能裂解C3b ，使其成为无活性的C3bi ，因而使C42及C3bBb 均失去与C3b 结合成C5转化酶的机会。 （4）H 因子（factor H）

H 因子不仅能促进I 因子灭活C3b 的速度，更能竞争性地抑制B 因子与C3b 的结合，还能使C3b 从C3bBb 中臵换出来，加速其灭活。 （5）S 蛋白（S protein）

S 蛋白能干扰C5b67与细胞膜结合。

（6）C8结合蛋白（C8 binding protein ，C8bp ）（又称同源性限制因子，homologous restriction factor，HRF ）

C8bp 可阻止C5678中的C8与C9的结合，从而避免危及自身细胞膜的损伤作用。

第三节 补体受体及其功能

补体成分激活后产生的裂解片段，能与免疫细胞表面的特异性受体结构，称为补体受体（Complement receptor，CR ），分为CR1，CR2，CR3和CR4。

补体受体的特征

名称 别名 CD 分类 配体特异性 细胞分布 CR1 IA 受体 CD35 C3b 、iC3b 红细胞，中性粒细

C3b 受体 C4b 、iC4b 胞 C4b/C3b受C3c 单核细胞，巨噬细体 胞

B 细胞，树突状细胞

肾小球上皮细胞

CR2 C3b 受体 CD21 iC3b 、C3dg B 细胞

EB 病毒受体 C3d 、EB 病毒 树突状细胞

IFN-α 鼻咽部上皮细胞

CR3 iC3受体 CD11b/CDiC3b ， 中性粒细胞

Mac-1抗原 18 植物凝集素 单核细胞

细菌多糖 巨噬细胞

树突状细胞 NK 细胞

CR4 Gp150/95 CD11C/CDiC3b ，C3b ，C3dg 中性颗粒细胞

18 单核细胞

巨噬细胞，血小板

一、CR1（CD35）

CR1作为免疫粘附（immune adherent，IA ）受体，引起免疫粘附现象，主要免疫功能为：

（1） 中性粒细胞，单核，巨噬细胞上的CR1，可与结合在细菌或病毒上

的C3b 结合，促进吞噬细胞的吞噬作用。 （2） 促进两条激活途径中的C3转化酶的灭活。

（3） 作为I 因子的辅助因子，促使C3b 和C4b 灭活。 （4） CR1在体内有运送免疫复合物的作用。

（5） B 淋巴细胞膜上的CR1与CR2协同作用下，可促进B 细胞活化。 二、CR2（CD21）

CR2是B 细胞上的EB 病毒受体，推测与二次抗体应答有关。 三、CR3（CD11b/CD18）

CR3与吞噬功能密切相关，亦称为iC3b 受体。 四、CR4（gp150/95，CD11c/CD18）

中性粒细胞，单核-巨噬细胞高度表达受体，与吞噬功能有关。

第四节 补体的生物学活性

补体系统是人和某些动物种属，在长期的种系进化过程中获得的非特异性免疫因素，大多补体系统激活时产生的各种活性物质，发挥着多种生物学作用。

补体成分及其裂解产物的活性

补体成分

或裂解产生物活性 作用机制 物 C5-C9 细胞毒作用，溶嵌入细胞膜的双磷脂分子层中，使细 菌，杀菌作用 胞膜穿孔，细胞内容物渗漏。 调理作用 与细菌或细胞结合使之易被吞噬。 C3b 免疫粘附作用 与抗原抗体复合物结合后，粘附于红C3b 细胞或血小板，使复合物易被吞噬。 中和病毒作用 增强抗体的中和作用，或直接中和某 些RNA 肿瘤病毒。 C1，C4 补体激肽 增强血管透性。 过敏毒素 与肥大细胞或嗜碱性粒细胞结合后，C2a 趋化因子 释放出组胺等介质，使毛细血管扩张。 C3a ，C5a 借其梯度浓度吸引中性粒细胞及单核C3a ，C5a 细胞。 一、细胞毒素及溶菌杀菌作用

补体能溶解红细胞、白细胞及血小板等。

补体还能溶解杀伤某些革兰氏阴性菌（霍乱弧菌），沙门氏菌，嗜血杆菌）。

二、调理作用

补体裂解产物C3b 与细菌或其他颗粒结合，可促进吞噬细胞的吞噬称为调理作用。

三、免疫粘附作用

免疫复合物激活补体之后，可通过C3b 而粘附到表面有C3b 受体的红细胞，血小板或某些淋巴细胞上，形成较大的聚合物，有助于被吞噬清除。 四、中和及溶解病毒作用

补体可明显增强抗体对病毒的中和作用，阻止病毒对宿主细胞的吸附和穿入。

五、炎症介质作用

炎症也是免疫防御反应的一种表现： （一）激肽样作用

C2a 能增加血管通透性，引起炎症性充血。 （二）过敏毒素作用

C3a ，C5a 均有过敏毒素作用，可使肥大细胞或嗜碱性粒细胞释放组胺引起血管扩张，增加毛细血管通透性，以及使平滑肌收缩。 （三）趋化作用

C5a 能吸引具有C5a 受体的吞噬细胞，到补体被激活的部位。

第五节 血清补体水平与疾病

人血清补体含量相对稳定，只有患某些疾病时，血清补体总量或各成分含量才可能发生变动，恶性肿瘤等少数疾病的人血清补体总量较正常人高2-3倍。

血清补体总量低于正常值者，称为低补体血症，原因为：

（1） 补体成分的大量消耗（血清病，肾小球炎，免疫性溶血性贫血，类

风湿）

（2） 补体大量丢失（外伤，手术的失血） （3） 补体合成不足（肝病人）。