補體由34種以上蛋白質組成,經連鎖相互反應(類似凝血系統)產生不同的生物學效應.

　　許多補體蛋白屬酶,它們以無活性的前身狀態(酶原)存在于血清中,其他一些組分則存在于細胞表面.補體蛋白約占血清蛋白10%以上,其中C3在血中濃度最高(約1.5mg/ml).對于補體系統的各成分

　　補體有三條激活途徑,分別稱為經典,旁路和甘露聚糖結合凝集素途徑.所有的途徑均是獨立的,直接針對激活的最重要步驟,即C3的裂解.共同最終的途徑稱之為終末途徑或膜攻擊復合物(MAC).

　　命名　經典途徑的組分以C和數目字表示(如C1和C3).按照它們被確定的順序頭4種補體分別為C1,C4,C2和C3.旁路途徑的組分以字母(如B,P和D)表示.某些組分稱為因子(如B因子,D因子).激活的組分或復合物在其上面加一橫劃(如C1,C1r或C3b,Bb),裂解的片段在該組分后用英文小寫字母表示,如C3a,C3b是C3的片段.無活性的C3b以iC3b表示.補體蛋白的多肽鏈則在其組分后用希臘字母表示(如C3α和C3β分別是C3的α和β鏈).C3受體縮寫為CR1,CR2,CR3和CR4.

經典途徑

　　激活　經典激活途徑是指正常時可被結合抗體的補體所激活(結合補體的抗體)的途徑,此種抗體是抗原-抗體復合物或是聚合的抗體(IgG或lgM).由于應答抗原刺激所形成的是特異性抗體,因此經典途徑可作為特異性免疫.C1大分子由依賴鈣離子的一個C1q,兩個C1r和兩個C1s分子所組成.此種C1大分子僅在鈣離子存在時才保持著完整性;否則每個亞單位就會分離,當6個C1q分子中的2個與2個IgG分子或1個五個聚體IgM分子的Fc區相結合時才會使C1聚合.兩個IgG分子需要有一定的間隔才會激活補體.由于1個五聚體IgG其結構上5個單位很接近,因而IgM較IgG更能有效地激活補體.IgG的活性依次為IgG3＞IgG1＞IgG2.IgG4并不固定補體.

　　一旦IgG結合至C1q,使C1q分子中的三維結構發生改變,致使C1r經自身分解激活成為C1r,C1r再裂解C1s中的一個鏈產生C1s,無論C1r或C1s被裂解均不會釋放裂解片段.C1s也稱為C1酯酶,它可將C4裂解為C4a和C4b.C4b,這個大的裂解片段,如存在細胞膜時會結合至膜.C1s接著會裂解游離的C2產生C2a和C2b,此過程意義不大,或能裂解在C4b,C2復合物上的C2產生C4b,C2a和游離的C2b,這是一個十分有意義的過程.C2a是C2的主要裂解片段,如果游離的C2被裂解,C2a需結合至C4b形成C4b,2a復合物,否則C2a將很快就降解和失活.C4b,2a是經典途徑的C3轉化酶,它能將C3裂解為C3a和C3b.在C2a上存在著C3裂解的酶點.C4b,2a需要鎂,在生理溫度下其降解與時間有關.

　　經典途徑也可不經抗體機制而被激活.肝素(一種多聚陰離子抗凝劑)和魚精蛋白(一種多聚陽離子劑可用于阻斷肝素)當以相同分子濃度一起存在時會激活經典途徑.其他不同的多聚陰離子劑(如DNA和RNA)也可以直接與C1q反應激活經典途徑.C反應蛋白可在缺少抗體時使經典途徑激活.已提到的C1旁路可不通過經典途徑的組分使C3裂解.這些中的一種已歸屬于甘露聚糖結合凝集素的途徑.

　　調節　經典途徑由C1酯酶抑制物(C1INH)調控,它以1:1濃度與C1r和C1s相結合.C1r和C1s恒定地滅活這些蛋白質.C1INH也能與溶纖酶,舒緩激肽釋放酶,激活的Hageman因子和凝血因子Ⅺa相結合.當它缺少時可導致遺傳性血管水腫.J因子是一種陽離子糖蛋白,也能抑制C1活性.C4結合蛋白(C4BP)通過解離C4b,2a復合物使Ⅰ因子滅活C4b.

旁路途徑

　　激活　　旁路途徑可由自然物質［如酵母菌壁,復蛇毒因子,腎炎因子,細菌壁(內毒素),兔紅細胞(在體外)］激活,也可由聚合性IgA作為非特異性(先天的)免疫應答,也即不需要預先致敏.旁路途徑并不需要C1,C4,或C2參與,但此途徑需小量C3恒定地裂解C3為C3a和C3b.此種C3自然裂解的機制還未闡明,可能與酶的非特異性作用或其他兩條途徑低水平的活性有關.C3b作為B因子的底物產生C3b,B復合物.D因子(血漿中的一種激活酶)將B因子裂解為C3b和Bb,備解素(P)可穩定C3b,Bb復合物,延緩此復合物的衰變.C3b,Bb和C3b,Bb,P都是旁路途徑的C3轉化酶,此酶能將C3裂解為C3a和C3b.在Bb存在著C3的酶點.C3b,Bb復合物需要鎂離子,其衰變也與溫度有關.

　　旁路途徑也是一種放大的途徑.一個C3b,Bb復合物能裂解許多C3分子.然而在產生C1s和形成C4b,2a時也可發生放大.這些酶中的一種可裂解幾百個分子,致使補體快速地激活.

　　調節　在旁路途徑,C3b,Bb復合物由以下幾種成分所調節.備解素可延緩C3b,Bb復合物的衰變,使其半壽期從4分鐘增加至40分鐘.衰變加速物質［如H因子或衰變加速因子(DAF)］與B因子競爭結合C3b(產生C3b,H)降低C3b,Bb復合物的半壽期,使此復合物解離為C3b和Bb.I因子作用于C3b,H使C3b降解(產生iC3b,C3c,C3d,C3f和C3dg).

　　C3b,Bb復合物的形式將取決于旁路途徑是否被激活.C3b,Bb復合物所接觸的表面可以是激活的表面(如酵母菌壁,兔紅細胞)或非激活的表面(如羊紅細胞).激活的表面可防止H因子與C3b結合,而非激活的表面卻使H因子與C3b結合,導致C3b,Bb解離.因而在激活表面的C3b,Bb復合物所保留的活性明顯長于非激活的表面.

　　以上所介紹的機制可解釋旁路途徑在體內的激活.復蛇毒因子(covF)像是復蛇毒的C3b；COVF,Bb復合物很穩定,對H因子的衰變作用不敏感,因而COVF,Bb復合物可快速,完全地裂解C3.C3腎炎因子(C3NeF)可在10%的膜增生型腎炎患者血清中找到.它是針對C3b,Bb復合物的Ig,C3NeF的作用類似P因子,可使C3b,Bb,C3NeF復合物抵抗H因子的作用.酵母菌壁(酵母多糖)和某些膜(如兔紅細胞)作為激活的表面保護C3b,Bb復合物免受H因子的降解作用.

甘露聚糖結合凝集素途徑　

　　甘露聚糖結合凝集素(MBL)途徑是由于先天所識別的一些外源性物質(如碳水化合物)激活補體所致.此途徑的結構和功能類似經典途徑.MBL類似C1q,MASP-1和MASP-2分別類似經典途徑的C1r和C1s.因此,MASP-2可裂解C4,從而形成MBL途徑的C3轉化酶.

C3裂解和它們的后果　

　　C3轉化酶能將C3裂解為C3a和C3b,并產生了一個轉移的針對膜的結合點.當C3轉化酶作用于C3時,若表面或膜有效,C3b可立即共價與之結合.若膜或表面無效,C3b成為液相C3b,便不能通過轉移性結合點共價地結合至細胞表面.若用甲胺處理,C3也會成為C3b.一旦C3b通過易變的轉移性結合點與膜結合,它就能與各種不同的C3受體結合參與生物學作用.C3b可作為B因子的一個有效結合點通過旁路途徑使更多的C3裂解,參與C5轉化酶的形成,或被I因子作用共同參與形成iC3b.　

　　因而,C3b可通過它的轉移性硫醇酯結合點與膜共價結合,一旦結合,則根據細胞上C3受體的有效性和C3衰變狀況與細胞上的各種不同受體相反應.此種通過轉移性結合點共價與受體的結合不應與非共價與受體的結合相混淆.

攻膜復合物---終末的途徑　　

　　C3轉化酶(如C3b,Bb)可因C3b加至復合物而成為C5轉化酶(如C3b,Bb,3b).C5轉化酶將C5裂解為C5a和C5b,開始形成攻膜復合物(MAC),先是C6結合至C5b,產生C5b,6,接著結合C7形成能觸及膜和脂雙層的C5b,6,7.當C5b,6,7存在于細胞上而無其他任何的補體產物,這稱為無辜旁立現象(可導致無辜細胞的溶解).當C8結合至C5b,6,7復合物形成C5b,6,7,8后導致細胞膜緩慢地,不明顯地溶解.最后C9結合至復合物產生C5b,6,7,8,9,才使細胞明顯地溶解.當C5b-9復合物中另加入C9分子會增強細胞溶解.攻膜復合物由S蛋白(調控C5b-7活性),同種限制因子(HRF),SP40,40和CD59(調控C8,9活性)所調節.

補體激活的生物學活性　　

　　細胞溶解僅是補體激活諸多生物活性中的一種.它不是補體激活最重要的現象.在臨床上細胞溶解可見于夜間陣發性血紅蛋白尿患者,這是一種很少見的疾病,與衰變加速因子(DAF),同種限制因子(HRF)和CD59這些膜蛋白缺少有關.

　　補體受體存在于多種細胞.CR1(CD35),膜輔助因子蛋白(MCP,CD46)和DAF(CD55)對C3b的分解起調節作用.HRF和CD59防止在自身細胞形成攻膜復合物.CR1(CD35)在清除免疫復合物中起著作用,CR2(CD21)調節著B細胞的功能(抗體的產生),并且它也是EB病毒的受體.CR3(CD11b/CD18)在吞噬中起作用,它可粘附結合iC3b的顆粒,使之被吞噬.CR4存在于血小板上,在C3受體中對它的研究較少；gp150,95在單核細胞移行中起作用.C3a和C4a受體可分別結合C3a和C4a,C5a受體結合C5a和C5adesarg(在C5a結尾無精氨酸),它廣泛存在于多種細胞.C1q受體與C1q膠原部分相結合,使免疫復合物結合至吞噬細胞.

　　C3a和C5a有過敏毒素活性,而C4a只具有微弱的過敏毒素活性.過敏毒素活性可增加血管通透性,平滑肌收縮和肥大細胞脫顆粒.過敏毒素受過敏毒素滅活劑(N羧肽酶)的調節,這種酶可在數秒鐘內除去羧端精氨酸.

　　趨化性是將細胞吸引至炎癥區,C5a同時具有過敏毒素和趨化活性,而C3a和C4a無趨化性.也有認為iC5b-7具有趨化性.

　　中性粒細胞和單核細胞的活性由C5a和C5adesarg所調節.C5a能增強細胞的粘附,使粒細胞脫顆粒并釋放細胞內的酶,產生毒性氧和啟動其他細胞的代謝.　

　　清除免疫復合物是補體重要的功能,經典途徑可防止形成大的免疫復合物,旁路途徑可增加免疫復合物的溶解性.　　

　　補體蛋白也可有不同的其他生物學活性,C3片段(C3d或C3dg)通過細胞上的CR2有助調節抗體的產生.遺傳性血管水腫除由C1酯酶抑制物缺陷所致外,也可由一種尚未闡明的激肽樣物質引起.一種還未闡明的C3片段(C3e,白細胞動員因子)可使白細胞從骨髓動員出.B因子的Bb片段能增加巨噬細胞的粘附和擴展.補體激活也可中和病毒和引起白細胞增多.　　

功能性補體活性的檢測　

　　總補體溶血試驗(CH50)是檢測經典途徑和攻膜復合物對已結合抗體的羊紅細胞溶解的能力.旁路CH50(兔CH50或旁路CH50)是檢測旁路途徑和攻膜復合物溶解兔紅細胞的能力.溶血試驗能檢測兩條激活途徑中各個特異性補體組分的功能性活性,也能通過抗原抗體反應的技術定量檢測補體蛋白(如比濁法,瓊脂凝膠擴散或單向免疫擴散).　

　　補體也可作為試劑幫助診斷.在補體結合試驗,待測病人血清經加熱破壞補體的酶活性,然后將抗原(如病毒顆粒)和附加的補體加至病人血清,混和后溫育,最后加入致敏羊紅細胞繼續溫育,若在病人血清中存在著抗體,可因補體系統的激活使補體溶血的活性喪失,將不發生紅細胞的溶解,如果病人血清中不存在抗體,則紅細胞發生溶解.

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