免疫系統(tǒng)是機體抵御外界病原體侵襲和清除體內(nèi)異常細胞的重要防線。補體系統(tǒng)作為免疫系統(tǒng)的重要組成部分，發(fā)揮著不可或缺的作用。本文將詳細探討補體系統(tǒng)的組成、功能、激活途徑及其重要性。
補體系統(tǒng)的基本概念
補體系統(tǒng)是由大約50種血清蛋白和細胞膜受體組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這些成分在血漿和細胞膜之間分布，約占血清中球蛋白的10%-15%。這些蛋白最初由肝臟合成，并以無活性的前體形式在血液中循環(huán)。補體一詞源于比利時免疫學(xué)家Jules Bordet的研究，他發(fā)現(xiàn)含有抗菌抗體的新鮮血清在37°C下可以溶解細菌，但當(dāng)血清被加熱到56°C或更高溫度時，會失去溶解能力。Bordet認為血清中含有一種熱敏感成分，這種成分能夠協(xié)助或補充抗體的溶解功能，因此將其命名為“補體”。
補體系統(tǒng)的組成與分類
補體系統(tǒng)主要包括多種蛋白質(zhì)和糖蛋白，它們可以分為不同的功能類別：
1、起始補體成分：這些蛋白質(zhì)通過結(jié)合特定的可溶性或膜結(jié)合分子來啟動各自的補體反應(yīng)。一旦被它們的配體激活，它們就會發(fā)生構(gòu)象變化，導(dǎo)致其生物活性發(fā)生變化。
2、酶促介質(zhì)：一些補體成分是蛋白水解酶，它們裂解并激活補體反應(yīng)序列中的下一個成員。這些酶原在結(jié)合到其他大分子并經(jīng)歷構(gòu)象變化后變得活躍，裂解補體成分C3和C5的兩個酶復(fù)合物分別被稱為C3轉(zhuǎn)化酶和C5轉(zhuǎn)化酶。
3、增強吞噬作用的成分（調(diào)理素）：在補體級聯(lián)反應(yīng)激活后，一些補體蛋白被裂解成兩個片段，其中較大的片段如C3b和C4b，與微生物細胞共價結(jié)合，并作為具有相應(yīng)受體的吞噬細胞的配體，從而增強吞噬作用。
4、炎癥介質(zhì)：一些小型補體片段充當(dāng)炎癥介質(zhì)，結(jié)合到小血管內(nèi)皮細胞上的受體，誘導(dǎo)毛細血管直徑增加，增強受影響區(qū)域的血流，并吸引其他細胞到組織損傷部位。
5、膜攻擊蛋白：膜攻擊復(fù)合物（MAC）的蛋白插入入侵微生物的細胞膜并打孔，導(dǎo)致病原體溶解。MAC也可以在感染的宿主細胞上形成，但補體系統(tǒng)必須首先克服旨在保護宿主細胞免受補體攻擊的調(diào)節(jié)機制。
6、補體受體蛋白：細胞表面受體分子結(jié)合補體蛋白并發(fā)出特定細胞功能的信號，例如觸發(fā)吞噬作用或刺激中性粒細胞脫顆粒和炎癥。
7、調(diào)節(jié)補體成分：通過促進它們的降解或阻止它們與宿主細胞結(jié)合來限制補體的作用。
（補體系統(tǒng)的不同功能類別）
補體系統(tǒng)的功能
補體系統(tǒng)在先天免疫和適應(yīng)性免疫中都發(fā)揮著重要作用：
1、增強抗體和吞噬細胞清除微生物和受損細胞：補體系統(tǒng)能夠標記抗體-抗原復(fù)合物以供吞噬細胞吞噬，增強清除微生物和受損細胞的能力。
2、促進炎癥：補體系統(tǒng)的某些成分作為炎癥介質(zhì)，能夠誘導(dǎo)毛細血管擴張，增強受影響區(qū)域的血流，并吸引其他免疫細胞到組織損傷部位。
3、攻擊病原體細胞膜：MAC能夠插入并破壞病原體細胞膜，導(dǎo)致病原體溶解。
補體的激活途徑
補體系統(tǒng)的激活主要通過三條途徑進行：經(jīng)典途徑、凝集素途徑和替代途徑。
1、經(jīng)典途徑：由結(jié)合到抗原上的特定抗體激活。這些抗體-抗原復(fù)合物與補體成分C1、C2和C4相互作用，形成C3轉(zhuǎn)化酶（C4b2a），進而裂解C3分子。經(jīng)典途徑被認為是適應(yīng)性免疫反應(yīng)的一部分。
2、凝集素途徑：由結(jié)合到微生物表面甘露糖結(jié)合蛋白的凝集素激活。甘露糖結(jié)合凝集素（MBL）特異性結(jié)合病原體上的碳水化合物，激活與MBL相關(guān)的絲氨酸蛋白酶（MASPs），生成C3轉(zhuǎn)化酶。
3、替代途徑：在沒有抗體的情況下在微生物細胞表面激活。血漿中的C3自發(fā)水解生成C3（H2O），與血清因子B結(jié)合，并被血清因子D裂解，形成C3轉(zhuǎn)化酶（C3bBb）。替代途徑是先天免疫的效應(yīng)機制，能夠在沒有抗體的情況下穩(wěn)定地附著在微生物表面的C3b，并啟動后續(xù)的補體級聯(lián)反應(yīng)。
（補體系統(tǒng)的三條激活途徑）
補體系統(tǒng)在免疫中的作用機制
補體系統(tǒng)的激活導(dǎo)致一系列級聯(lián)反應(yīng)，最終產(chǎn)生多種生物學(xué)效應(yīng)：
1、吞噬作用：C3b和C4b作為調(diào)理素，與微生物細胞結(jié)合，并作為吞噬細胞的配體，增強吞噬作用。
2、炎癥反應(yīng)：小型補體片段如C5a作為過敏毒素，結(jié)合到血管內(nèi)皮細胞上的受體，誘導(dǎo)毛細血管擴張，增強血流，吸引其他免疫細胞到感染部位。
3、病原體溶解：MAC插入病原體細胞膜并打孔，導(dǎo)致病原體溶解。
（補體系統(tǒng)在免疫中的作用）
補體系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與疾病
補體系統(tǒng)的功能受到多種調(diào)節(jié)蛋白的精細調(diào)控，以防止對自身細胞的損傷。然而，補體系統(tǒng)的異常激活或失調(diào)與多種疾病相關(guān)，如自身免疫性疾病、感染性疾病和炎癥性疾病。例如，系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）是一種自身免疫性疾病，其發(fā)病機制涉及補體系統(tǒng)的異常激活，導(dǎo)致廣泛的炎癥和組織損傷。
總之，補體系統(tǒng)作為免疫系統(tǒng)的重要組成部分，通過增強抗體和吞噬細胞的功能、促進炎癥和攻擊病原體細胞膜，在先天免疫和適應(yīng)性免疫中都發(fā)揮著重要作用。補體系統(tǒng)的激活主要通過經(jīng)典途徑、凝集素途徑和替代途徑進行，每條途徑都有其特定的觸發(fā)機制和生物學(xué)效應(yīng)。它的功能受到多種調(diào)節(jié)蛋白的精細調(diào)控，以確保其在抵御病原體侵襲和清除體內(nèi)異常細胞的同時，不對自身細胞造成損傷。然而，補體系統(tǒng)的異常激活或失調(diào)與多種疾病相關(guān)，因此深入研究補體系統(tǒng)的功能和調(diào)節(jié)機制，對于理解免疫系統(tǒng)的功能和疾病的發(fā)生機制具有重要意義。
參考文獻：
1、Hajishengallis, G., Reis, E., Mastellos, D. Novelmechanisms and functions of complement. 18, 1288–1298(2017). https://doi.org/10.1038/ni.3858
2、 https://www.lecturio.com/concepts/innate-immune-response/3、 Marina Noris,Giuseppe Remuzzi, Overview of Complement Activation and Regulation, . https://doi.org/10.1016/j.semnephrol.2013.08.001.
