一、补体系统
补体系统是一个高度复杂的生物反应系统,其活化产物广泛参与机体抗微生物防御反应和免疫调节,也可介导免疫病理反应,与多种疾病的发生和发展密切相关,是机体固有免疫防御的重要组成部分,同时也是固有免疫与适应性免疫之间的重要桥梁。对于高等生物而言,补体系统的激活是固有免疫应答的一种重要表现形式。
(一)补体系统的发现
19世纪末Bordet发现绵羊抗霍乱血清能够溶解霍乱弧菌,将这种血清加热至56℃维持30分钟可阻止其活性,而加入新鲜非免疫血清又可恢复其活性。这是因为这组广泛存在于多种动物新鲜血清及组织液中的不耐热成分,经活化后具有酶活性、可辅助特异性抗体介导溶菌作用,故称其为补体(complement)。后续的研究证实补体并非单一成分,是由30余种可溶性蛋白和膜结合蛋白组成的蛋白反应系统,称为补体系统(complement system),是介导免疫应答和炎症反应的重要蛋白质系统。
(二)补体系统的组成
构成补体系统的各成分按照其生物学功能可分为三类。
1.补体固有成分 指参与补体级联激活反应的各成分。包括:参与经典及MBL途径的前端反应成分C1、MASP、C4、C2、C3,参与旁路途经的前端反应成分C3、B、D因子,以及共同的末端反应成分C5、C6、C7、C8、C9。
2.补体调节蛋白 是一组以可溶性或膜结合形式存在的,具有调节补体激活活性的蛋白质。包括血浆可溶性调节蛋白:备解素(Properdin,P因子)、C1抑制物(C1 inhibitor,C1INH)、I因子、H 因子、C4 结合蛋白(C4 binding protein,C4bp)、S 蛋白(Sp/Vn)、Sp40/40;膜结合性调节蛋白:衰变加速因子(decay-accelerating factor,DAF)、膜辅助蛋白(membrane cofactor protein,MCP)、同源限制因子(homologous restriction factor,HRF)、膜反应性溶解抑制因子(membrane inhibitor reactive lysis,MIRL/CD59)等。
3.补体受体 是存在于多种细胞表面可以与补体活性片段或补体调节蛋白结合的膜蛋白,可介导补体活性片段或调节蛋白的各种生物学效应。包括:CR1-CR5以及其他补体活性片段的受体(如C5aR、C3aR、C4aR、C3eR及H 因子受体等)。
(三)补体系统的特点
补体系统具有以下五个特点:第一,正常情况下,补体成分是以无活性的蛋白酶前体形式存在,在某些激活物参与下,补体蛋白可依次被激活,其活化过程表现为一系列丝氨酸蛋白酶的级联酶解反应,产生不同的生物学效应,广泛参与机体的免疫调节与炎症反应;第二,补体系统的大部分成分都极不稳定,许多固有成分对热敏感,经56℃温育30分钟即灭活,在室温下也很快失活,且在0~10℃中,活性仅能保持3~4日,故补体应保存在-20℃以下。同时紫外线照射,机械振荡或某些添加剂均可能使补体破坏;第三,补体系统各组分均为糖蛋白,其分子量变化很大,如最小D因子仅25 kDa,最大C1q可达400 kDa;第四,肝脏是产生补体蛋白的主要部位,大约90%的血浆补体成分在肝细胞中合成,除了肝脏,多种器官和细胞都参与补体的合成,如胶质细胞、肾上皮细胞、生殖器官等。其中,单核/巨噬细胞可以产生全部的补体成分,巨噬细胞活化可以增加感染局部的补体水平,而神经胶质细胞和星形胶质细胞则是完整血脑屏障内的唯一补体来源,补体在炎症急性期反应阶段水平升高,属急性期蛋白;第五,补体系统代谢速度极快,每日约有50%血浆补体被更新,且在疾病的状态下,补体代谢发生的变化更为复杂。
(四)补体系统的激活与调节
在正常生理情况下,多数补体成分均以酶原形式存在,受激活物作用可依次被激活,并发挥生物学作用。补体系统激活包括两个阶段:早期阶段称为前端反应,涉及级联反应的启动,裂解补体C3至C5转化酶形成;晚期阶段也称末端通路(terminal pathway),从C5裂解开始,最终形成攻膜复合体(membrane attack complex,MAC),产生溶细胞效应。依起始物和激活顺序不同,又可将前端反应分为三条既独立又交叉的途径,即甘露聚糖结合凝集素途径(mannan-binding lectin pathway,MBL pathway)、经典途径(classical pathway)和替代途径(alternative pathway)。其中,MBL途径体现了在固有免疫应答中补体系统的作用;经典途径则代表了补体系统在适应性免疫中的作用;而替代途径主要反映了补体系统存在的反馈性调节机制。
1.补体系统激活的MBL途径 补体系统是机体固有免疫的重要组成,补体系统的激活和效应也是形成固有免疫应答的重要机制。在固有免疫应答中,补体系统的激活源自急性期蛋白产生或异常地升高,此激活途径称为MBL途径。
MBL是一种钙离子依赖的C型凝集素,属胶原凝集素家族(collectin family),由2~6个亚单位相连形成寡聚体,构成MBL复合体。每个亚单位由3条相同的多肽链组成,每条多肽链从N端到C端依次为信号肽区、胶原样区、颈区和糖识别区(carbohydrate recognition domain,CRD)。血清中MBL以寡聚体形式存在,寡聚体中多肽链之间及亚单位间以胶原样区相连形成束状结构,而CRD形成的球状结构是参与识别和结合病原生物表面重复糖结构的区域(图2-1)。

图2-1 MBL结构示意图
MBL途径的主要激活物是多种病原微生物表面大范围分布的、重复的糖结构(如甘露糖、岩藻糖、N-乙酰葡糖胺等),这些成分易被MBL识别和结合,从而激活补体。MBL活化补体是通过其球形头部的CRD与糖基相结合而实现的。由于对某一个CRD而言,其配基的亲和力较低,因此只有MBL的多个CRD与寡聚或多聚糖链残基相结合才能发生构象改变,这样的重复性糖基仅呈现于原核生物细胞壁或脂多糖表面。脊椎动物细胞表面的此类糖结构均为其他成分所覆盖,且各CRD之间距离较大,不允许一个MBL结合至一个哺乳动物细胞的糖蛋白分子上,故不能启动MBL途径。
MBL途径的补体系统激活分为三个阶段:①识别阶段:MBL通过CRD识别并结合病原微生物表面的甘露糖、岩藻糖以及N-乙酰葡糖胺等结构,旋即发生构象改变,激活与之相连的MBL相关的丝氨酸蛋白酶(MBL-associated serine protease,MASP),激活的MASP可作用于C4和C2,另外,血清中结构和功能类似于MBL的纤维蛋白胶凝素,也可通过其纤维蛋白原样区直接识别N-乙酰葡糖胺,继而激活MASP,启动MBL途径;②活化阶段:即C3转化酶和C5转化酶的形成过程,活化的MASP1和MASP2具有蛋白酶活性,其中MASP2能依次裂解C4 和C2,形成C3 转化酶(C4b2a),进而激活C3 形成C5 转化酶(C4b2a3b),裂解C5,形成C5b;③攻膜阶段:C5b形成后可有C6、C7结合形成C567复合物而嵌入微生物细胞膜,并进一步结合C8、C9形成MAC,一旦MAC形成,则可导致靶细胞的溶解破坏。
除MBL外,其他急性期蛋白如C-反应蛋白(C-reactive protein,CRP)也参与补体激活。CRP可激活MASP,从而启动MBL途径。MBL途径中的MASP有MASP1和MASP2两种形式,其底物也不同。MASP2以C4、C2为底物,直接启动MBL途径;而MASP1可直接裂解C3,形成C3bBb,进入补体激活的替代途径,参与补体激活的正反馈调节。
2.补体系统激活的经典途径 以抗原抗体复合物(immune complex,IC)形成触发点而激活的补体系统活化途径,成为抗体清除抗原的重要机制之一,也是B细胞介导的适应性免疫应答的一个重要环节。这个补体系统激活过程因其最早被发现而称为经典途径。
抗原抗体复合物的形成提供了C1的固着点和变构的可能性。可促使C1由酶原活化成酶。C1是由一个C1q分子非共价结合两个C1r和两个C1s分子形成的分子量为750 kDa的大分子复合物,Ca2+是形成C1q(C1r)2(C1s)2这一稳定复合物所必需的。在血浆中约70%的C1成分以复合物形式存在。C1q蛋白由6个相同的亚基组装而成,每个亚基由同源三聚体组成。这些链形成一个茎部区及一个颈部区和末端的球形结构域,其中茎部区与胶原分子相似,3个α-螺旋相互缠绕形成1个螺旋;6个亚基以其胶原样部分结合在一起,这使C1q常常看起来像是一束六朵郁金香的外观;C1q的球形区域结合至免疫球蛋白的Fc段,MBL具有与之相似的整体结构。C1q的茎部与C1r和C1s相互作用,在电镜下可以看到C1r2C1s2四聚体形成一个线形链状结构。每个C1s和C1r均含有一个丝氨酸蛋白酶结构域(催化结构域)和一个结合区。在活化以前,4个催化域均位于锥形C1q茎部的内侧(图2-2)。

图2-2 C1分子结构示意图
促使C1由酶原活化成酶的条件主要是特定的Ig类别(如IgM、IgG1、IgG2、IgG3等)与抗原形成的免疫复合物为C1q提供固着点,并需同时与2个以上的C1q的球形区域结合才能引发C1的变构。尽管在生理条件下,体内也存在低水平的C1自发激活,但其效能很低,不足以造成级联反应。
经典途径的补体系统激活也分为3个阶段:其识别阶段即C1酯酶形成阶段,C1分子中2个以上的C1q球形结构域与IC中IgG或IgM 的Fc段结合,C1q 6个亚单位的构象即发生改变,导致C1r激活并裂解成2个片段,C1r小片段具有酶活性,可裂解C1s为2个片段,C1s小片段即为C1酯酶,可裂解C4、C2,促其形成C3转化酶(C4b2a);后续活化阶段、攻膜阶段与MBL途径完全相同。
经典途径在种系发生学上是最年轻的一种补体系统激活方式。它在免疫球蛋白形成后出现,并可辅助抗体完成对抗原的杀灭和清除。在感染早期,抗体未形成时,MBL途径参与介导的固有免疫承担了最及时的抗感染职能。经典途径则在感染晚期发挥作用,可提高补体系统对抗原清除的特异性和效率,并且对不能启动MBL途径的病原生物,也可通过经典途径的启动而发挥杀伤功能。
3.补体激活的调节 补体系统的MBL途径激活属于即刻免疫应答,在生理上需体现强而迅速的特点,因此体内形成了一种可适应这种需求的正反馈调节机制。而活化后补体的生物学作用缺乏选择性,又可能对自身组织造成极大伤害,为防止这一可怕后果的出现,体内也形成了强有力的负反馈调节机制。正常机体内的补体系统激活过程就是在正负两方面的调节机制作用下发挥免疫防御作用的。
(1)补体活化的正反馈调节 补体活化的正反馈调节通常被称为补体系统激活的替代途径。
C3裂解产生C3b是补体活化的中心环节。在自然情况下,机体内存在C3分子的自发活化和降解,不断产生低水平C3b片段。但是,C3b分子可于极短时间内在H 因子的辅助下,被I因子灭活,形成无活性的iC3b。少数C3b可以随机与颗粒表面形成共价结合,沉积在自身细胞表面并被自身调节蛋白迅速灭活。但若沉积在缺乏调节蛋白的微生物表面,则C3b可不被灭活,并与B因子形成C3转化酶(C3bBb),从而激活更多的C3,组成C5转化酶(C3bnBb),继而因C5b的出现,组成MAC,完成对靶细胞的裂解。
实际上,替代途径中C3b躲过被灭活的“厄运”是以其在微生物表面的存在为前提,此状况可能仅发生在局部微生物数量剧增的情况下,故就抗感染作用而言,替代途径的存在意义不及MBL途径。不过无论MBL途径还是经典途径的激活过程中,都可因C3b的出现,而造成替代途径C3转化酶(C3bBb)的形成,此时C3b既是C3转化酶的作用产物,又是C3转化酶的组成成分。可迅速形成反馈性放大机制,使得补体系统的激活能够呈现强而迅速的特点。
从种系发生学角度,替代途径是最古老的C3活化途径,它是抵御入侵微生物的第一道防线。补体系统通过自身细胞表达的调节蛋白灭活相应活化成分,从而保证对自身细胞的无害性,而当外源性物质存在时,却可即刻发生活化和放大,对外源性物质产生破坏与清除。替代途径的活化机制虽然远不如适应性免疫那样精确,但它却代表了最原始的免疫识别法则。初始的替代途径系统可能在5亿年前即已存在,并可在更原始的脊椎动物中找到,如七鳃鳗和黏盲鳗。在非脊椎动物中也有详尽的证据支持,如在石居蟹中,甚至在昆虫中,原始的替代途径或C3类似物就已经存在,并可能在识别(外源性)糖链的基础上,与始祖性的体液免疫系统相联系。
表2-3 三条补体激活途径的比较

(2)补体活化的负反馈调节 补体活化的负反馈调节包括补体活性片段的自我衰变、补体调节因子的调控作用以及补体受体的调控作用。补体活性片段大多极不稳定,若未及时与靶细胞膜结合可迅速衰变失活,成为级联反应的重要自限因素。例如,三条激活途径的C3转化酶(C4b2a、C3bBb)均极易衰变,从而限制C3裂解及其后的酶促反应。与细胞膜结合的C4b、C3b、C5b也易衰变,可阻断补体级联反应。而补体调节因子与补体受体的调控作用又可分为前端反应的调节和末端反应的调节。

图2-3 补体的三条激活途径
1)前端反应的调节 补体激活过程的前端反应调控参与物有:
C1抑制物(C1 inhibitor,C1INH),又称为C1酯酶抑制剂。血浆C1INH 是一种单链糖蛋白,可调节C1酯酶和MASP的活性。其机制为:①可通过提供一个与C1r和C1s正常底物酷似的序列,被C1r和C1s裂解,并暴露出活性部位,然后再与C1r和C1s以共价键结合成稳定的复合物,使C1r和C1s失去酶解能力;②可有效地将IC结合的C1大分子解聚,并可明显缩短C1的半衰期;③可与MBL-MASP形成复合物,抑制MASP活性。缺乏C1INH,可导致补体活化异常,并引起一种叫做遗传性血管神经性水肿的疾病。
C4结合蛋白(C4 binding protein,C4bp),是一种可溶性血清糖蛋白,由8个亚单位组成,可抑制经典途径C3转化酶(C4b2a)形成、并加速经典途径C3转化酶和C5转化酶的衰变。机制为:①可与C4b结合,竞争性抑制C4b与C2结合,从而抑制经典途径C3转化酶形成,并通过置换C3转化酶中的C2a加速其分解,且C4bp与C4b的结合能力比C2同C4b的结合能力高27倍;②可作为I因子的辅助因子,促进I因子对C4b的裂解,在C4bp存在时,I因子可将C4b的α链完全裂解,无C4bp时,I因子的裂解作用不完全。
I因子,为异二聚体血清蛋白,呈双球状结构,其中小球(L链)具有丝氨酸蛋白酶活性;大球(H 链)可与C3b结合。可裂解C3b、C4b,抑制经典和替代途径C3转化酶的形成。机制为:①可在C4bp、MCP、H 因子和CR1等辅助因子的协同下,将C4b裂解为C4c和C4d,前者释放入液相,后者仍可结合在细胞表面,但无C3转化酶活性,从而抑制经典途径C3转化酶(C4b2a)的活性;②可在H 因子的辅助下,使C3b裂解为C3f和无活性的iC3b,后者再进一步裂解为C3dg和C3c,从而抑制替代途径C3转化酶(C3bBb)形成。(https://www.daowen.com)
衰变加速因子(decay-accelerating factor,DAF,CD55),为跨膜糖蛋白,广泛表达于所有外周血细胞、内皮细胞和各种黏膜上皮细胞表面,因可阻止经典和替代途径C3转化酶的装配,并可促进C3、C5转化酶衰变而得名。机制为:①可同C2竞争性结合C4b,从而抑制经典途径C3转化酶形成;②可使C2a或Bb由它们结合的部位解离出来,使已形成的C3、C5转化酶衰变。DAF表达于宿主细胞表面,可抑制宿主细胞表面C3、C5转化酶的形成,从而保护宿主细胞免遭补体介导的裂解破坏;而细菌等靶细胞表面无DAF表达,激活补体仍可将其溶解。
膜辅助蛋白(membrane cofactor protein,MCP,CD46),是一种单链跨膜糖蛋白,表达于大多数正常细胞上(白细胞、上皮细胞、成纤维细胞、造血细胞系、表皮细胞、内皮细胞及星状胶质细胞等),可促进C3b、C4b裂解,调节经典和替代两条激活途径C3转化酶的形成。机制为:可与C3b或C4b结合,并作为辅助因子促进I因子对C3b和C4b的裂解灭活,但并不促进C4b2a分解。所以,MCP可以阻碍C3转化酶的形成,但并不促进其衰变。因其高水平地表达于大多数正常细胞上,可保护正常细胞免遭补体介导的损伤;相反,许多异物颗粒和致病微生物表面由于缺乏MCP,导致沉积在它们表面的C3b得以保持活性,从而促进C3bBb复合物的形成。
H 因子,又称C3b灭活剂加速因子,是一种可溶性单链血清糖蛋白,可协助I因子裂解C3b,阻止替代途径C3转化酶的形成,并加速其衰变。其机制为:①与C3b结合后,可使C3b构象变化,增加I因子对C3b的亲和力,故可作为I因子的辅助因子,促进I因子裂解C3b;②可与B因子或Bb竞争结合C3b,从而阻止替代途径中C3转化酶的形成;③可将已同C3b结合的B因子或Bb从C3转化酶中逐出,而使之失去酶活性,加速C3转化酶的衰变。
补体受体1(CR1),为单链跨膜蛋白,含30个SCR,广泛表达于红细胞及有核细胞膜,所识别的主要配体是C3b和C4b。可抑制经典途径和替代途径C3转化酶的形成。机制为:①可与C4b结合,并抑制C4b与C2结合,从而防止经典途径C3转化酶的组装,并加速其分解;②可作为辅助因子,促进I因子对C4b、C3b的蛋白水解作用;③可竞争性抑制B因子与C3b结合,从而干扰替代途径C3转化酶的形成。
2)末端反应的调节 补体激活过程的末端反应调控参与物有:
C8结合蛋白(C8 binding protein,C8bp),又称同源限制因子(homologous restriction factor,HRF),表达于人红细胞、中性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞和血小板表面。HRF可抑制补体介导的反应性溶血,并且其抑制作用具有严格的种属特异性,故得名。机制是:HRF可与其同源的C8、C9结合,从而抑制C8、C9结合及C9聚合,抑制MAC形成,阻止其溶细胞作用。HRF可能还与淋巴细胞杀伤靶细胞时的同种限制性有关。
CD59,也称膜反应性溶解抑制物(membrane inhibitor of reactive lysis,MIRL),广泛表达于多种组织细胞和血细胞表面。CD59可防止MAC对同种或自身细胞的溶解破坏,即同源限制性。CD59可与C5b-8 或C5b-9 复合物中的C8 或C9 结合,从而抑制C9 与C5b678复合物组装及C9进一步聚合,导致MAC组装受阻,不能发挥对同种或自身细胞的溶解作用。
S蛋白(S protein,SP),也称玻璃连接蛋白(vitronectin,VN),为血清单链糖蛋白。SP可防止由于其他细胞激活的可溶性C5b67复合物插入自身正常细胞而造成的损伤。机制为:①可与C5b67复合物结合,形成亲水性的SC5b67复合物,使C5b67失去膜结合活性,从而阻止末端补体成分插入细胞膜脂质双层,并保护补体活化部位邻近的细胞免遭偶然的攻击;②SC5b67还可以此与C8、C9结合,形成可溶性的SC5b-8和SC5b-9复合物,并抑制C9聚合,从而保护补体活化部位邻近的细胞免遭偶然的攻击。
SP40/40,也称群集素(cluster),为双链血浆糖蛋白,由分子量均为40 kDa的两个亚单位组成而得名。SP40/40可调节MAC的组装和溶细胞效应。机制为:①SP40/40通过与C5b67、C5b-8、C5b-9结合,对MAC组装起抑制作用,从而防止MAC的溶细胞效应;②此外,还与S蛋白具有协同作用,使MAC成为可溶性分子,从而失去溶细胞作用。现知C8与SP40/40的结合部位是C8β,C9与SP40/40的结合部位是C9b。
表2-4 主要补体调控蛋白及其功能

(五)补体系统的生物学作用
已有的研究显示,补体系统的生物学意义已远远超出单纯固有免疫防御的范畴,且涉及抗感染、炎症反应、维持机体内环境稳定和免疫调节等多方面的生理功能。
1.攻膜复合体作用 由补体系统激活的共同末端反应所形成MAC可介导靶细胞(细菌、其他微生物、寄生虫等)以及某些包膜病毒的溶解,称为补体依赖的细胞毒作用(complement dependent cytotoxicity,CDC)。在免疫防御中,CDC是固有免疫应答和适应性免疫应答不可或缺的病原体杀灭与清除机制。而在免疫损伤发生时,CDC也是一种重要的免疫病理作用。
2.活性片段介导作用 除形成MAC外,补体系统激活还形成了众多的活性片段,例如C3b(iC3b)、C4b、C3a、C5a等。这些活性片段可产生诸如调理作用、炎症介质作用、免疫复合物清除和免疫调节作用等一系列重要的生物学效应。
(1)调理作用 补体激活过程产生的C3b、C4b和iC3b都具有调理作用,可结合到细菌或其他颗粒物质表面,并且通过与吞噬细胞(中性粒细胞和巨噬细胞)表面的相应受体(CR1、CR3)结合,促进吞噬细胞对颗粒物质的吞噬。补体片段的调理作用既是机体抵抗外源性感染的主要防御机制;又可参与免疫系统对凋亡细胞的清除。多种补体成分(如C1q、C3b和iC3b等)均可识别和结合凋亡细胞,并通过与吞噬细胞表面相应补体受体作用,参与对凋亡细胞的清除,从而维持机体内环境的稳定。
(2)炎症介质作用 补体裂解产物C4a、C2b、C3a、C5a分别具有炎症介质作用,可引起机体的炎症反应,一方面可促进对局部感染病原生物的清除,另一方面也造成自身组织损伤或超敏反应的发生。炎症介质作用主要表现为:
1)过敏毒素作用 C3a、C4a和C5a又被称为过敏毒素。C3a/C4a的受体表达于肥大细胞、嗜碱性粒细胞、平滑肌细胞和淋巴细胞表面;C5a的受体则表达于肥大细胞、嗜碱性粒细胞、中性粒细胞、单核/巨噬细胞和内皮细胞表面。过敏毒素作为配体与细胞表面相应受体结合,激发细胞脱颗粒,释放组胺等血管活性介质,从而增强血管通透性并刺激内脏平滑肌收缩,介导炎症反应的发生。其中C5a的作用最强,C3a和C4a的致炎作用仅分别是C5a的1/20和1/2 500。
2)趋化作用 补体活性片段C5a具有对炎性细胞的趋化作用,可促进吞噬细胞向抗原周围聚集。
(3)免疫复合物清除作用 补体成分可参与清除循环IC,其机制为:①补体通过免疫黏附(immune adherent)作用参与清除循环IC,因循环IC可借助C3b与红细胞、血小板等血细胞表面的CR1和CR3结合,并通过血流运送到脾脏,被吞噬细胞清除,红细胞以其巨大数量成为免疫黏附的主要参与者,中性粒细胞和单核细胞也具有免疫黏附功能;②抑制IC形成并促进其溶解,循环IC大量形成,不仅有赖于Ig Fab段与抗原多价结合,也有赖于并列的Ig分子Fc段的非共价作用,补体与Ig的结合可在空间上干扰Fc段之间的非共价相互作用,从而抑制新IC的形成,或使已形成的IC易被裂解。
(4)免疫调节作用 补体成分也可以借树突状细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞表面的相应受体,形成对适应性免疫应答过程的调节。例如:①C3等补体成分可介导APC对抗原的捕捉及处理提呈;②补体片段C3d可与BCR的共受体复合物CR2/CD19/CD81结合,并同时与Ag-BCR复合体相连,促使BCR-共受体交联,促进B细胞的活化;③C3d与B细胞表面CR2结合有助于B细胞活化,与B细胞表面CR1结合可促进B细胞增殖分化为浆细胞;④滤泡树突状细胞表面的CR1和CR2可将IC固定于生发中心,从而诱导和维持记忆B细胞;⑤最近的研究显示,补体成分尚可能与调节性T细胞的活性有关。
表2-5 补体系统各成分的生物学作用

(续表)

(六)补体受体
补体活性片段生物学效应的实现需通过与不同靶细胞表面各类补体受体结合。故补体受体既是补体生物学作用的介导物,也是补体活化过程的调节物。
1.补体受体的类型 目前已经知道的补体受体有十多种,根据其功能可分为四类:①经典补体受体:即共价结合于活性细胞表面的C3裂解片段的受体,包括CR1、CR2、CR3、CR4和CR5;②过敏毒素受体:是过敏毒素C3a、C4a和C5a的受体,它们通常表达于肥大细胞、嗜碱性粒细胞等炎性细胞表面,参与介导炎症反应;③补体调节因子受体:包括H 因子受体、MCP、DAF分子等,可与相应补体成分结合,参与补体级联反应的调节;④C1q受体。
2.补体受体的生物学作用
(1)经典补体受体
1)补体受体1(CR1) CR1(C3bR/C4bR,CD35)属于单链膜结合蛋白,与C3b和C4b具有高度亲和性。表达于红细胞、中性粒细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、T/B细胞和树突状细胞等表面。其功能为:①调理作用:作为调理素受体,促进吞噬细胞对C3b/C4b包被的颗粒或微生物的吞噬作用;②免疫黏附和IC清除:红细胞表面的CR1可与带有C3b的IC结合,并将其转运至肝脏内清除;③抑制补体激活:CR1与C3b/C4b结合,可协同I因子裂解C3b和C4b,抑制经典和替代途径的C3和C5转化酶形成,并促进它们衰变;④免疫调节:在B细胞发育早期,促进B细胞分化;⑤还可增强NK 细胞介导的ADCC效应。
2)补体受体2(CR2) CR2(C3dR,CD21)属于单链跨膜糖蛋白,可结合C3b的裂解片段(C3d、C3dg和iC3b)。主要表达于B细胞、树突状细胞和鼻咽部上皮细胞表面。其功能为:①免疫调节:对B细胞的分化、增殖、记忆和抗体产生都具有重要的调节作用,如CR2可与CD19、CD81等组成复合物,作为BCR的共受体,促进B细胞活化;②EB病毒的特异性受体:EB病毒是一种人类疱疹病毒,可借CR2感染多数成年人,并终身潜伏在B细胞和鼻咽部上皮细胞,可能参与某些恶性疾病的发生,引起Burkitt's淋巴瘤(一种恶性B细胞肿瘤)、鼻咽癌以及因药物或HIV 感染引起的免疫缺陷相关B细胞淋巴瘤等。另外,由EB病毒促成的B淋巴细胞转化也由CR2介导。
3)补体受体3(CR3) CR3(iC3bR、Mac-1、CD11b/CD18)是由α和β两条肽链组成的异二聚体,属于整合素家族成员,是iC3b的受体。表达于各种骨髓来源的细胞表面,包括:中性粒细胞、单核/巨噬细胞、肥大细胞和NK 细胞。其主要的生物学效应是:①介导调理作用:作为iC3b的受体,CR3可介导吞噬细胞与iC3b包被的微生物或颗粒的黏附,并促进其吞噬,诱导呼吸爆发;②模式识别受体作用:可与特异性糖类(酵母多糖和某些细菌表面成分等)结合,介导表达CR3的吞噬细胞以非补体依赖方式结合某些微生物;③黏附作用:可与胶原、细胞间黏附分子-1(intercellular adhesion molecule 1,ICAM-1)和纤维蛋白原结合,促进中性粒细胞和单核细胞与内皮细胞的黏附,导致炎症细胞在组织局部的聚积。
4)补体受体4(CR4) CR4(P150.95、CD11c/CD18)与CR3相似,也是由α和β两条肽链组成的异二聚体,属于整合素家族成员,是iC3b和C3dg的受体。主要分布于中性粒细胞、单核/巨噬细胞和血小板表面,在组织巨噬细胞上优势表达。其主要的生物学效应与CR3相同。
(2)过敏毒素受体
1)C3a受体 C3aR可表达在平滑肌细胞、肥大细胞、单核/巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、血小板、杯状细胞及某些T细胞亚群上。属于7次跨膜受体超家族。C3aR主要介导:①过敏毒素作用,促进肥大细胞分泌血管活性胺类介质,调节前列腺素和5-HT产生;②促进吞噬细胞活性,促进巨噬细胞分泌IL-1,促进中性粒细胞由骨髓释放入血以及溶菌酶分泌,因此有利于增强宿主的抗感染防御技能。
2)C5a受体 C5aR主要分布于肥大细胞、嗜碱性粒细胞、单核/巨噬细胞和血小板上,属于7次跨膜受体超家族。当C5a与靶细胞上的C5aR结合后具有的生物学效应是:①过敏毒素作用:可介导细胞脱颗粒,释放各种炎性介质,收缩平滑肌,增加血管通透性;②趋化炎症细胞作用;③介导黏附作用:白细胞同型聚集和对内皮细胞的黏附。
(3)补体调节因子受体 补体调节因子受体可通过与特异的补体成分结合而发挥调节补体活化的功能。例如:H 因子受体分布在B细胞、单核细胞和粒细胞表面,与H 因子结合后,可刺激靶细胞产生I因子,裂解C3b/C4b,调节补体的活化。另外,MCP和DAF可与C3b/C4b特异性结合,而降低其活性,从而保护机体正常细胞免受补体介导的损伤。
(4)C1q受体(C1qR) C1qR为一种65 kDa的糖蛋白,具有非共价结合的蛋白聚糖成分,其天然配体为C1q,表达于B细胞、单核/巨噬细胞、血小板、内皮细胞、NK 细胞、T细胞和粒细胞表面。其主要功能:①具有结合与循环IC相连接的C1q的能力:促进循环IC的清除和沉积;②调节血小板的功能:血小板表面C1qR与游离C1q结合,可抑制血小板聚集,而与IC连接的C1q结合,则可促进血小板聚集,并释放5-HT,介导炎症作用;③免疫调节作用:C1qR 具有多种免疫增进作用,如促进B 细胞产生Ig,促进吞噬细胞的ADCC效应及对IgG 或C3b/C4b包被颗粒的吞噬作用;④促进损伤愈合和组织再生:C1qR与其配体相互作用,还可刺激成纤维细胞趋化、DNA 合成及增生,与损伤愈合和组织再生相关。