補體系統各成分通常多以非活性狀態存在于血漿之中,當其被激活物質活化之后,才表現出各種生物學活性。補體系統的激活可以從C1開始;也可以越過C1、C2、C4,從C3開始。前一種激活途徑稱為經典途徑(classical pathway)或替代途徑。“經典”,“傳統”只是意味著,人們早年從抗原體復合物激活補體的過程來研究補體激活的機制時,發現補體系統是從C1開始激活的連鎖反應。從種系發生角度而言,旁路途徑是更為古老的、原始的激活途徑。從同一個體而言,在尚未形成獲得性免疫,即未產生抗體之前,經旁路途徑激活補體,即可直接作用于入侵的微生物等異物,作為非特異性免疫而發揮效應。由于對旁路途徑的認識,遠遠晚在經典之后,加上人們先入為主觀念,造成了命名的不合理。
一、經典激活途徑
參與補體經典激活途徑的成分包括C1~C9。按其在激活過程中的作用,人為地分成三組,即識別單位(Clq、Clr、Cls)、活化單位(C4、C2、C3)和膜攻擊單位(C5~C9),分別在激活的不同階段即識別階段、活化階段和膜功擊階段中發揮作用。
(一)識別階段
C1與抗原抗體復合物中免疫球蛋的補體結合點相結合至C1酯酶形成的階段。
C1是由三個單位Clq、Clr和Cls依賴Ca+結合成的牢固的非活性大分子。
Clq:Clq分子有6個能與免疫球蛋白分子上的補體結合點相結合的部位。當兩個以上的結合部位與免疫球蛋白分子結合時,即Clq橋聯免疫球蛋白之后,才能激活后續的補體各成分(圖3-1)IgG為單體,只有當其與抗原結合時,才能使兩個以上的IgG分子相互靠攏,提供兩個以上相鄰的補體結合點不能與Clq接觸,只有當IgM與抗原結合,發生構型改變,暴露出補體結合部位之后,才能與Clq結合。一個分子的IgM激活補體的能力大于IgG。Clq與補體結合點橋聯后,其構型發生改變,導致Clr和Cls的相繼活化。
Clr:Clr在C1大分子中起著連接Clq和Cls的作用。Clq啟動后可引起Clr構型的改變,在活性的Clr,后者可使Cls活化。
Cls:Clr使Cls的肽鏈裂解,其中一個片段Cls具有酯酶活化,即CI的活性。此酶活性可被C1INH滅活。
在經典途徑中,一旦形成Cls,即完成識別階段,并進入活化階段。
(二)活化階段
CI作用于后續的補體成分,至形成C3轉化酶(C42)和C5轉化酶(C423)的階段。
C4:C4是CI的底物。在Mg2+存在下,CI使C4裂解為C4a和C4b兩個片段,并使被結合的C4b迅速失去結合能力。CI與C4反應之后能更好地顯露出CI作用于C2的酶活性部位。
C2:C2雖然也是CI的底物,但CI先在C4作用之后明顯增強了與C2的相互作用。C2在Mg2+存在下被CI裂解為兩個片段C2a和C2b。當C4b與C2a結合成C4b2b(簡寫成C42)即為經典途徑的C3轉化酶。
C3:C3被C3轉化酶裂解在C3a和C3b兩個片段,分子內部的疏酯基(-S-CO-)外露,成為不穩定的結合部位。硫酯基經加水分解,成為-SH和-COOH也可與細菌或細胞表面的-NH2和-OH反應而共價結合。因此,C3b通過不穩定的結合部位,結合到抗原抗體復合物上或結合到C42激活C3所在部位附近的微生物、高分子物質及細胞膜上。這點,對于介導調理作用和免疫粘附作用具有重要意義。C3b的另一端是個穩定的結合部位。C3b通過此部位與具有C3b受體的細胞相結合(圖3-2)。C3b可被I因子滅活。C3a留在液相中,具有過敏毒素活性,可被羥肽酶B滅活。
C3b與C42相結合產生的C423(C4b2b3b)為經典途徑的C5轉化酶。至此完成活化階段。
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