补体和补体系统

补体是存在于人和脊椎动物正常新鲜血清和组织液中的非特异性体液杀菌物质。在早期免疫学研究中观察到，在免疫溶血和溶菌反应中这种物质是必不可少的，故称之为补体。近年来证明补体并不是一种单一的物质，而是一组具有酶原活性（多属于酯酶）的糖蛋白，是可被抗原抗体复合物或其他因素所激活的酶系统，故称为补体系统。
补体约占血清球蛋白总量的10%。由9种成分组成，分别用C1、C2、C3……C9表示。其中C1又分为C1q、C1r和C1s三个亚单位，故共有11种成分。补体很不稳定，大部分对热敏感，加热56℃30分钟即可使补体灭活。

补体系统各成分的理化性质及来源*

成分	血清浓度 (μg/ml)	沉降系 数(S)	分子量	电泳 移动度	产生部位
C1q C1r	70～190 34～180	11.0 7.5	400,000 170, 000 ～190,000	γ2 β	肠上皮细胞 肠上皮细胞
C1s	31～230	4～4.5	79,000 ～85,000	α	肠上皮细胞
C2	25～30	4.5～5.5	117,000 ～120,000	β1	肺、骨髓、脾、 肝等各种器官 中的巨噬细胞
C3	1200 ～1600	9.5	180,000	β1	肝
C4	430～640	10.0	206,000 ～240, 000	β1	巨噬细胞
C5	75～85	8.7	180,000 ～200, 000	β1	肺、肝、脾、肠道、 胸腺及骨髓等
C6	60～75	5～6	128,000 ～150, 000	β2	肝
C7	55～65	5～6	121,000 ～140, 000	β2	—
C8 C9	<10～80 <10～230	8.0 4.5	153,000 ～80,000	γ1 α	肾、脾、肝及肺 肝

*不同作者，报告不一致。
补体各成分除C1q以外，在体内常以酶的前体形式存在。最初只知道抗原抗体复合物能激活补体，单独抗原或抗体不能激活补体。以后又发现，补体还可通过另一途径被多糖或凝聚的免疫球蛋白激活。前一种称为传统（激活）途径，后一种称为替代（激活）途径。
参与传统 （激活） 途径的11种补体蛋白分子，在其活化过程中，可分为三种功能单位： 识别单位，由C1q、C1r、C1s组成； 活化单位，由C2、C3、C4组成；膜攻击单位，由C5、C6、C7、C8和C9组成。同一功能单位的补体分子彼此有化学亲和性，激活后可相互结合在一起，共同执行一种生物学功能。其具体激活步骤简述如下。C1是由C1q、C1r及C1s三种成分依赖钙离子键结合成复合物的形式在血清中存在的。当抗原 （如绵羊红细胞）与抗体(IgM、IgG1、IgG2或IgG3)结合时，首先由C1q的六个羧基末端的类似六朵郁金花样的分子与抗体Fc分段结合，结合后发生构形改变使C1r活化，被激活的Ir (已被激活的补体成分用C表示)再激活C1s，于是三者结合构成激活的CI，使C1从酯酶原变成酯酶。 然后CIs裂解C4为大分子的C4b和小分子的C4a; 同时裂解C2为大分子的C2a和小分子的C2b。C4b按抗体所指定的方位结合到细胞膜上，C2a再结合到C4b上， 构成C。 C是C3转化酶， 可激活C3，使C3裂解成大分子的C3b和小分子的C3a。C3b可与C结合，并结合到细胞膜上或非特异地单独结合到细胞膜的另一部位上。 C与C的复合物Cb 即为C5转化酶，裂解C5为大分子的C5b与小分子的C5a。C5b再与一个分子的C6和C7结合， 构成C5三聚合物。此复合物通过C5b再结合到细胞膜的另一部位上。 C又为C8提供了结合点，使C8结合到C上。 此即开始诱导出细胞膜的轻度损伤。 C又可与6个C9分子结合，而成为分子量超过1,000,000的复合体，促使细胞溶解。但细胞裂解是否确需C9参加，尚不十分了解。这一溶解细胞的机制，对于破坏外来的细胞，包括细菌和移植组织在内，可能是重要的。这一机制在自身免疫病中也可能很重要，可使宿主的自身组织遭到免疫性攻击。在传统激活途径中，补体各成分裂解而游离出的小分子片段，在免疫反应中也有重要的作用，如C3a和C5a有过敏毒素的作用，能引起肥大细胞和嗜碱粒细胞的脱颗粒作用，释放出细胞内所贮存的有生物学活性的胺类； C5a比C3a及对中性粒细胞有更强的趋化性，在协调对抗原的免疫应答和非特异性炎症应答中有重要意义。

补体系统传统激活途径示意图

补体系统传统激活途径简化示意图

替代（激活）途径是近年来发现的。若干种植物多糖、细菌内毒素、蛇毒、血浆素、备解素、胰蛋白酶、凝聚的免疫球蛋白等皆可不经过C1而直接激活C3完成后继补体成分的激活过程，因而称此激活途径为替代（激活）途径。C3之所以能被激活是由于正常人血清中有C3激活剂前体(C3PA，又称B因子)。C3PA通常以非活化状态存在。当本来存在于血清中的C3激活剂前体转化酶原与多糖等结合后即被激活成C3激活剂前体转化酶 (C3.PAse，又称D因子)。此C3PAse使C3PA转化为C3激活剂而激活C3。

补体系统的两条激活途径示意图

早年发现由备解素、C3、Mg++组成的备解素系统，实际上就是替代途径中的重要组成部分。替代激活途径的重要性在于抗原（如内毒素）能直接激活补体C3，而不需要有抗原与特异性抗体的存在。因此，替代激活途径可作为抗感染的第一线，不待特异性免疫应答的展开，就能活化补体。这在宿主首次接触抗原时可能显得相当重要，因为首次接触抗原后，抗体需经过1～3周才能达到一定的数量。
补体被活化后，可促进吞噬和引起某些微生物的裂解，还可使肥大细胞释放组胺等，引起血管通透性的增高，产生炎症反应，有利于杀菌因素和吞噬细胞集中至炎症的局部将免疫复合物清除。但这一过程也有两重性，在特定条件下也会导致组织损伤。
补体系统具有强烈的生物学活性作用。为防止补体系统激活不当，正常血清中有一些补体的抑制物如C1酯酶抑制物、C3b灭活因子、C6灭活因子、过敏毒素灭活因子等。这些物质能控制补体系统的活化过程，以防止补体无限制活化而导致组织损伤。