补体由34种以上蛋白质组成,经连锁相互反应(类似凝血系统)产生不同的生物学效应.
许多补体蛋白属酶,它们以无活性的前身状态(酶原)存在于血清中,其他一些组分则存在于细胞表面.补体蛋白约占血清蛋白10%以上,其中C3在血中浓度最高(约1.5mg/ml).对于补体系统的各成分
补体有三条激活途径,分别称为经典,旁路和甘露聚糖结合凝集素途径.所有的途径均是独立的,直接针对激活的最重要步骤,即C3的裂解.共同最终的途径称之为终末途径或膜攻击复合物(MAC).
命名 经典途径的组分以C和数目字表示(如C1和C3).按照它们被确定的顺序头4种补体分别为C1,C4,C2和C3.旁路途径的组分以字母(如B,P和D)表示.某些组分称为因子(如B因子,D因子).激活的组分或复合物在其上面加一横划(如C1,C1r或C3b,Bb),裂解的片段在该组分后用英文小写字母表示,如C3a,C3b是C3的片段.无活性的C3b以iC3b表示.补体蛋白的多肽链则在其组分后用希腊字母表示(如C3α和C3β分别是C3的α和β链).C3受体缩写为CR1,CR2,CR3和CR4.
经典途径
激活 经典激活途径是指正常时可被结合抗体的补体所激活(结合补体的抗体)的途径,此种抗体是抗原-抗体复合物或是聚合的抗体(IgG或lgM).由于应答抗原刺激所形成的是特异性抗体,因此经典途径可作为特异性免疫.C1大分子由依赖钙离子的一个C1q,两个C1r和两个C1s分子所组成.此种C1大分子仅在钙离子存在时才保持着完整性;否则每个亚单位就会分离,当6个C1q分子中的2个与2个IgG分子或1个五个聚体IgM分子的Fc区相结合时才会使C1聚合.两个IgG分子需要有一定的间隔才会激活补体.由于1个五聚体IgG其结构上5个单位很接近,因而IgM较IgG更能有效地激活补体.IgG的活性依次为IgG3＞IgG1＞IgG2.IgG4并不固定补体.
一旦IgG结合至C1q,使C1q分子中的三维结构发生改变,致使C1r经自身分解激活成为C1r,C1r再裂解C1s中的一个链产生C1s,无论C1r或C1s被裂解均不会释放裂解片段.C1s也称为C1酯酶,它可将C4裂解为C4a和C4b.C4b,这个大的裂解片段,如存在细胞膜时会结合至膜.C1s接着会裂解游离的C2产生C2a和C2b,此过程意义不大,或能裂解在C4b,C2复合物上的C2产生C4b,C2a和游离的C2b,这是一个十分有意义的过程.C2a是C2的主要裂解片段,如果游离的C2被裂解,C2a需结合至C4b形成C4b,2a复合物,否则C2a将很快就降解和失活.C4b,2a是经典途径的C3转化酶,它能将C3裂解为C3a和C3b.在C2a上存在着C3裂解的酶点.C4b,2a需要镁,在生理温度下其降解与时间有关.
经典途径也可不经抗体机制而被激活.肝素(一种多聚阴离子抗凝剂)和鱼精蛋白(一种多聚阳离子剂可用于阻断肝素)当以相同分子浓度一起存在时会激活经典途径.其他不同的多聚阴离子剂(如DNA和RNA)也可以直接与C1q反应激活经典途径.C反应蛋白可在缺少抗体时使经典途径激活.已提到的C1旁路可不通过经典途径的组分使C3裂解.这些中的一种已归属于甘露聚糖结合凝集素的途径.
调节 经典途径由C1酯酶抑制物(C1INH)调控,它以1:1浓度与C1r和C1s相结合.C1r和C1s恒定地灭活这些蛋白质.C1INH也能与溶纤酶,舒缓激肽释放酶,激活的Hageman因子和凝血因子Ⅺa相结合.当它缺少时可导致遗传性血管水肿.J因子是一种阳离子糖蛋白,也能抑制C1活性.C4结合蛋白(C4BP)通过解离C4b,2a复合物使Ⅰ因子灭活C4b.
旁路途径
激活 旁路途径可由自然物质［如酵母菌壁,复蛇毒因子,肾炎因子,细菌壁(内毒素),兔红细胞(在体外)］激活,也可由聚合性IgA作为非特异性(先天的)免疫应答,也即不需要预先致敏.旁路途径并不需要C1,C4,或C2参与,但此途径需小量C3恒定地裂解C3为C3a和C3b.此种C3自然裂解的机制还未阐明,可能与酶的非特异性作用或其他两条途径低水平的活性有关.C3b作为B因子的底物产生C3b,B复合物.D因子(血浆中的一种激活酶)将B因子裂解为C3b和Bb,备解素(P)可稳定C3b,Bb复合物,延缓此复合物的衰变.C3b,Bb和C3b,Bb,P都是旁路途径的C3转化酶,此酶能将C3裂解为C3a和C3b.在Bb存在着C3的酶点.C3b,Bb复合物需要镁离子,其衰变也与温度有关.
旁路途径也是一种放大的途径.一个C3b,Bb复合物能裂解许多C3分子.然而在产生C1s和形成C4b,2a时也可发生放大.这些酶中的一种可裂解几百个分子,致使补体快速地激活.
调节 在旁路途径,C3b,Bb复合物由以下几种成分所调节.备解素可延缓C3b,Bb复合物的衰变,使其半寿期从4分钟增加至40分钟.衰变加速物质［如H因子或衰变加速因子(DAF)］与B因子竞争结合C3b(产生C3b,H)降低C3b,Bb复合物的半寿期,使此复合物解离为C3b和Bb.I因子作用于C3b,H使C3b降解(产生iC3b,C3c,C3d,C3f和C3dg).
C3b,Bb复合物的形式将取决于旁路途径是否被激活.C3b,Bb复合物所接触的表面可以是激活的表面(如酵母菌壁,兔红细胞)或非激活的表面(如羊红细胞).激活的表面可防止H因子与C3b结合,而非激活的表面却使H因子与C3b结合,导致C3b,Bb解离.因而在激活表面的C3b,Bb复合物所保留的活性明显长于非激活的表面.
以上所介绍的机制可解释旁路途径在体内的激活.复蛇毒因子(covF)像是复蛇毒的C3b；COVF,Bb复合物很稳定,对H因子的衰变作用不敏感,因而COVF,Bb复合物可快速,完全地裂解C3.C3肾炎因子(C3NeF)可在10%的膜增生型肾炎患者血清中找到.它是针对C3b,Bb复合物的Ig,C3NeF的作用类似P因子,可使C3b,Bb,C3NeF复合物抵抗H因子的作用.酵母菌壁(酵母多糖)和某些膜(如兔红细胞)作为激活的表面保护C3b,Bb复合物免受H因子的降解作用.