补体活化途径(
activating pathway of complements),也称作补体系统。
补体的各成分为
抗原抗体复合体以及其他成分,离子等相继会合连锁被活化,结果引起
免疫细胞溶解(immune cytolysis)和
免疫溶血(immune haemolysis),也就是细胞和细菌、
红血球等的溶解或
免疫粘着等许多
免疫生物学现象。
词条简介
补体活化途径大致可分为两种途径,第一补体途径(classical pathway)和第二途径,第二途径亦称为代替途径(alternate pathway)。据说第二途径与彼列莫(L.Pillemer)等所提倡的
备解素系统据说是同一途径,与第一
补体途径相比,可由更单纯的物质引起,在比较低等的动物中也能看到。
补体激活途径
经典途径
补体在
溶菌或溶血反应时被激活的过程中,11种成分可分为3个功能单位,即①识别单位:包括C1q、C1r、C1s;②活化单位:包括C2、
C3、C4;③膜攻击单位:包括C5、C6、C7、C8和C9。同一功能单位的补体成分彼此间有化学
亲和性,激活后可相互结合在一起,共同执行使
细胞溶解这一生物学功能。因此,补体的
经典激活途径可分为识别、活化和膜攻击3个阶段。这3个阶段一般在
靶细胞膜的3个不同部位进行。补体在激活过程中C2、C3、C4、C5均分别裂解成2个或2个以上的片段,分别标以a、b等符号,如 C3a、C3b、C3c等。其中C2b、C3b、C4b、C5b直接或间接结合在靶细胞上,以固相的形式参与溶细胞过程,C3a、C5a游离在液相。
补体在激活过程中, C5、C6、C7经活化后还可聚合成 C567.并与C3a、C5a一起发挥特殊的生物学功能.
参与补体经典激活途径的成分包括C1-C9。按其在激活过程中的作用,人为地分成三组,即识别单位(Clq、Clr、Cls)、活化单位(C4、C2、C3)和膜攻击单位(C5-C9),分别在激活的不同阶段即识别阶段、活化阶段和膜功击阶段中发挥作用。
(一)识别阶段
Clq:Clq分子有6个能与
免疫球蛋白分子上的
补体结合点相结合的部位。当两个以上的
结合部位与免疫球蛋白分子结合时,即Clq桥联免疫球蛋白之后,才能激活后续的
补体各成分,
IgG为单体,只有当其与抗原结合时,才能使两个以上的IgG分子相互靠拢,提供两个以上相邻的补体结合点才能与Clq接触,只有当
IgM与抗原结合,发生构型改变,暴露出补体结合部位之后,才能与Clq结合。一个分子的IgM激活补体的能力大于IgG。Clq与补体结合点桥联后,其构型发生改变,导致Clr和Cls的相继活化。
Clr:Clr在C1
大分子中起着连接Clq和Cls的作用。Clq启动后可引起Clr构型的改变,有活性的Clr可使Cls活化。
Cls:Clr使Cls的
肽链裂解,其中一个片段Cls具有酯
酶活性,即CI的活性。此酶活性可被C1INH灭活。
在
经典途径中,一旦形成Cls,即完成识别阶段,并进入活化阶段。
(二)活化阶段
CI作用于后续的
补体成分,至形成
C3转化酶(C42)和
C5转化酶(C423)的阶段。
C4:C4是CI的底物。在Mg2 存在下,CI使C4裂解为C4a和C4b两个片段,并使被结合的C4b迅速失去结合能力。CI与C4反应之后能更好地显露出CI作用于C2的酶活性部位。
C2:C2虽然也是CI的底物,但CI先在C4作用之后明显增强了与C2的相互作用。C2在Mg2 存在下被CI裂解为两个片段C2a和C2b。当C4b与C2b结合成C4b2b(简写成C42)即为经典途径的
C3转化酶。
C3:C3被C3转化酶裂解在C3a和C3b两个片段,分子内部的疏
酯基(-S-
CO-)外露,成为不稳定的结合部位。
硫酯基经
加水分解,成为-
SH和-CO
OH也可与细菌或
细胞表面的-NH2和-OH反应而
共价结合。因此,C3b通过不稳定的结合部位,结合到
抗原抗体复合物上或结合到C42激活C3所在部位附近的微生物、
高分子物质及
细胞膜上。这点,对于介导
调理作用和
免疫粘附作用具有重要意义。C3b的另一端是个稳定的结合部位。C3b通过此部位与具有
C3b受体的细胞相结合。C3b可被
I因子灭活。C3a留在液相中,具有
过敏毒素活性,可被羟
肽酶B灭活。
(三)膜攻击阶段
C5转化酶裂解C5后,继而作用于后续的其他
补体成分,最终导致细胞受损、细胞裂解的阶段。
C5:
C5转化酶裂解C5产生出C5a和C5b两个片段。C5a游离于液相中,具有过敏毒素活性和趋化活性。C5b可吸附于邻近的
细胞表面,但其活性极不稳定,易于衰变成C5bi。
C6-C9:C5b虽不稳定,当其与C6结合成C56复合物则较为稳定,但此C5b6并无活性。C5b6与C7结合成三分子的复合物C5b67时,较稳定,不易从细胞膜上解离。
C5b67即可吸附于已致敏的细胞膜上,也可吸附在邻近的,未经致敏的细胞膜上(即未结合有抗体的细胞膜上)。C5b67是使细胞膜受损伤的一个
关键组分。它与细胞膜结合后,即插入膜的
磷脂双层结构中。
若C5b67未与适当的细胞膜结合,则其中的C5b仍可衰变,失去与细胞膜结合和裂解细胞的活性。
C5b67虽无酶活性,但其
分子排列方式有利于吸附C8形成C5678。其中C8是C9的
结合部位,因此继续形成C5-9,即
补体的膜攻击单位,可使细胞膜穿孔受损。
C5b、C6、C7结合到细胞膜下时细胞膜仍完整无损;只有在吸附C8之后才出现轻微的损伤,细胞
内容物开始渗漏。在结合C9以后才加速细胞膜的损伤过程,因而认为C9是C8的促进因子。
旁路途径
旁路激活途径与经典激活途径不同之处在于激活是越过了C1、C4、C2三种成分,直接激活C3继而完成C5至C9各成分的连锁反应,还在于激活物质并非
抗原抗体复合物而是细菌的
细胞壁成分—
脂多糖,以及多糖、
肽聚糖、
磷壁酸和凝聚的IgA和IgG4等物质。旁路激活途径在
细菌性感染早期,尚未产生
特异性抗体时,即可发挥重要的抗感染作用。
(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(
旁路途径的
C3转化酶),但迅速受
H因子和
I因子的作用,不再能激活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。
C3:血浆中的C3可自然地、缓慢地裂解,持续产生少量的C3b,释入液相中的C3b迅速被I因子灭活。
B因子(fB):液相中缓慢产生的C3b在Mg2 存在下,可与B因子结合形成C3bB。
D因子(fD):体液中同时存在着无活性的
D因子和有活性的D因子(B因子
转化酶)。D因子作用于C3bB,可使此复合物中的B因子裂解,形成C3bBb(C3转化酶)和Ba游离于液相中。C3bBb可使C3裂解为C3a和C3b,但实际上此酶效率不高亦不稳定,
H因子可置换C3bBb复合物中的Bb,使C3b与Bb解离,解离或游离的C3b立即被
I因子灭活。因此,在无激活物质存在的生理情况下,C3bBb保持在极低的水平,不能大量裂解C3,也不能激活后续
补体成分。但是这种C3的低速度裂解和低浓度C3bBb的形成,具有重大意义。可比喻为处于“箭在弦上,一触即发”的状态。
P因子(fP):
备解素,与C3bBb结合形成C3bBbP(C3转化酶)。
旁路途径的激活在于激活物质(例如
细菌脂多糖、
肽聚糖;病素感染细胞、
肿瘤细胞,
痢疾阿米巴原虫等)的出现。激活物质的存在为C3b或C3bBb提供不易受
H因子置换Bb,不受Ⅰ因子灭活C3b的一种保护性
微环境,使
旁路激活途径从和缓进行的准备阶段过渡到正式激活的阶段。
C3在两条激活途径中都占据着重要的地位。C3是血清中含量最多的
补体成分,这也正是适应其作用之所需。不论在经典途径还是在旁路途径,当C3被激活物质激活时,其裂解产物C3b又可在
B因子和
D因子的参与作用下合成新的C3bBb。后者又进一步使C3裂解。由于血浆中有丰富的C3,又有足够的B因子和Mg2 ,因此这一过程一旦被触发。就可能激活的产生显著的扩大效应。有人称此为依赖C3Bb的
正反馈途径,或称C3b的正反馈途径。
凝集素途径
补体激活的途径之一,由血浆中
甘露聚糖结合凝集素(mannan-binding lectin,
MBL)或纤维胶凝蛋白(ficolin,FCN)直接识别多种
病原微生物表面的
甘露糖、N-乙酰甘露糖、N-乙酰
葡萄糖氨、
岩藻糖等为末端
糖基的糖结构。MBL-MASP复合物与
病原体表面糖结构结合,使MASP-1、MASP-2被独立地激活。活化的MASP2发挥其SP活性,裂解C4,所产生的C4b片段共价结合于病原体表面,通过与C2相互作用,使后者也被MASP2裂解,形成C3转化酶C4b2a,继之活化补体
CP;活化的
MASP1能直接裂解C3产生C3b,在fD和fP的作用下,形成C3转化酶C3bBb或C3bBbP,并产生C5转化酶C3bBb3b,激活
补体AP。
新发现途径
备解素途径
过程:fP
特异性识别→非共价结合于靶细胞表面→招募体液中的C3b和fB→形成C3bBP→在fD作用下生成C3bBbP。
蛋白酶解途径
MΦ(诱导性)和
PMN(组成性)表达膜型
丝氨酸蛋白酶,可裂解C3、C5产生C3a、C5a,在补体介导的T细胞
免疫调节中起重要作用。