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本报告由 MaltSci•麦伴科研 基于最新文献和研究成果撰写

补体系统在免疫中的作用是什么？ ​

摘要 ​

补体系统是机体免疫防御的重要组成部分，近年来其在先天免疫和适应性免疫中的作用受到越来越多的关注。补体系统由多种血浆蛋白和细胞表面受体组成，通过经典途径、替代途径和凝集素途径进行激活，形成复杂的蛋白质级联反应。补体不仅能直接杀灭病原体，还通过促进吞噬细胞的功能和调节炎症反应来增强免疫防御能力。本文系统性地综述了补体系统的组成与激活机制，探讨了其在免疫反应中的作用，尤其是对病原体的清除、促进吞噬作用与抗体依赖性细胞介导的细胞毒性。补体系统在自体免疫疾病、感染性疾病及肿瘤免疫中的关系也被深入分析。研究表明，补体的异常激活与多种疾病的发生发展密切相关，这提示我们补体系统在维持免疫稳态及病理状态下的双重角色。最后，本文总结了补体系统在临床应用中的潜力与挑战，强调了未来研究的方向，旨在为进一步的研究和临床应用提供参考和启示。

大纲 ​

本报告将涉及如下问题的讨论。

  • 1 引言
  • 2 补体系统的组成与激活机制
    • 2.1 补体系统的主要成分
    • 2.2 补体激活途径
  • 3 补体系统在免疫反应中的作用
    • 3.1 对病原体的直接清除
    • 3.2 促进吞噬作用与抗体依赖性细胞介导的细胞毒性
  • 4 补体系统与自体免疫疾病
    • 4.1 补体与系统性红斑狼疮
    • 4.2 补体在类风湿关节炎中的作用
  • 5 补体系统与感染性疾病
    • 5.1 补体在细菌感染中的作用
    • 5.2 补体与病毒感染的关系
  • 6 补体系统在肿瘤免疫中的角色
    • 6.1 补体对肿瘤微环境的影响
    • 6.2 补体作为肿瘤免疫治疗靶点
  • 7 总结

1 引言 ​

补体系统是机体免疫防御的重要组成部分，其在先天免疫和适应性免疫中的作用日益受到重视。补体系统由多种血浆蛋白和细胞表面受体组成，能够通过经典途径、替代途径和凝集素途径进行激活，形成复杂的蛋白质级联反应。这一过程不仅直接杀灭病原体，还通过促进吞噬细胞的功能和调节炎症反应来增强机体的免疫防御能力[1]。近年来，研究表明补体系统在自体免疫疾病、感染性疾病和肿瘤免疫中发挥着关键作用，这提示我们补体系统在维持免疫稳态及病理状态下的双重角色[2][3]。

补体系统的研究意义深远。首先，补体不仅是机体对抗病原体的第一道防线，也是调节免疫反应的关键因子。通过补体的激活，机体能够有效清除病原体、损伤细胞及免疫复合物，从而维持内环境的稳定[4]。其次，补体的异常激活与多种疾病的发生发展密切相关，包括自体免疫疾病和肿瘤[5][6]。因此，深入探讨补体系统的功能及其在不同免疫反应中的作用，不仅有助于我们理解免疫机制，还可能为开发新的免疫治疗策略提供重要线索[3][3]。

目前，补体系统的研究现状已取得显著进展。研究者们逐渐认识到补体在适应性免疫中的调节作用，尤其是在B细胞和T细胞的激活和调控中[7][8]。此外，补体的局部合成和细胞内激活的发现也为补体的功能提供了新的视角，提示其在细胞代谢和基本生理过程中也具有重要作用[9][10]。然而，尽管补体系统的功能不断被揭示，其在临床应用中的潜力和挑战仍需进一步探讨。

本报告将系统性地综述补体系统的组成、激活机制及其在免疫反应中的作用，内容组织如下：首先，我们将介绍补体系统的主要成分及其激活途径；接着，探讨补体在免疫反应中的作用，包括对病原体的直接清除及促进吞噬作用与抗体依赖性细胞介导的细胞毒性；随后，分析补体系统与自体免疫疾病、感染性疾病及肿瘤免疫的关系；最后，总结补体系统在临床应用中的潜力与挑战。通过对这些内容的综述，旨在为进一步的研究和临床应用提供参考和启示。

2 补体系统的组成与激活机制 ​

2.1 补体系统的主要成分 ​

补体系统是先天免疫的重要组成部分，负责识别和清除入侵的病原体，参与调节炎症反应，并在适应性免疫中发挥关键作用。补体系统由超过50种血浆和细胞表面表达的蛋白质组成，这些蛋白质通过级联反应激活，从而形成对病原体的防御机制。

补体系统的激活可以通过三条主要途径进行：经典途径、凝集素途径和替代途径。这些途径在应对急性、慢性和复发性病毒感染中发挥重要作用。在补体激活后，产生的多个活性成分能够诱导炎症反应、化学趋化，增强抗体和细胞的反应能力，进而中和或吞噬病原体[11]。

补体系统不仅在先天免疫中起到防御作用，还与适应性免疫密切相关。它通过促进B细胞和T细胞的反应来增强适应性免疫。例如，补体成分可以促进抗原呈递，增强淋巴细胞的刺激和调节功能[12]。补体的这种双重作用使其在免疫反应的各个阶段中都扮演着重要角色。

补体系统的主要成分包括C3、C4、C5等，均在补体激活过程中发挥关键作用。C3是补体激活的中心成分，其裂解产物在调节免疫反应中起着至关重要的作用。C3的裂解产生的C3a和C3b分别参与趋化和调理作用，增强吞噬细胞对病原体的清除能力[3]。此外，C5在补体末端途径中也发挥重要作用，形成膜攻击复合物（MAC），直接导致病原体的裂解[13]。

总的来说，补体系统是一个复杂而动态的免疫网络，通过其多种成分和激活途径，在宿主防御、炎症反应和适应性免疫中发挥着核心作用。理解补体系统的组成和激活机制，对于开发新的免疫治疗策略具有重要意义。

2.2 补体激活途径 ​

补体系统是先天免疫的重要组成部分，参与对病原体的识别和清除。补体系统由超过30种不同的蛋白质组成，这些蛋白质以特定的顺序相互作用，形成复杂的激活网络。补体的激活途径主要分为三种：经典途径、旁路途径和凝集素途径。这三条途径通过不同的机制启动，但最终都会生成相同的核心效应分子，从而发挥其免疫功能[14]。

经典途径是通过抗体与病原体结合后激活的，主要依赖于免疫复合物的形成。旁路途径则是直接通过病原体表面的特定分子或细胞表面特征进行激活，不依赖于抗体。凝集素途径则通过结合病原体表面的糖类结构启动，这一过程与特定的凝集素蛋白质相关联[1]。

补体系统的激活导致一系列生物反应，包括增强炎症反应、促进吞噬作用以及直接溶解细胞。这些功能使得补体在宿主防御病原体的过程中发挥了至关重要的作用。此外，补体还在维持机体的稳态和防止自身免疫中起着重要的调节作用[3]。

补体系统不仅在细胞外发挥作用，近年来的研究表明，补体的激活也发生在细胞内，这进一步扩展了其在免疫和细胞代谢中的角色。补体激活与其他细胞效应系统（如生长因子受体、炎症小体及代谢途径）之间的相互作用，显示了补体在免疫反应中扮演的多重角色[15]。

在临床上，补体系统的失调与多种疾病相关，包括感染、自身免疫疾病及炎症综合征。了解补体的激活机制及其在不同免疫反应中的作用，为开发新的治疗策略提供了重要的理论基础[3]。

3 补体系统在免疫反应中的作用 ​

3.1 对病原体的直接清除 ​

补体系统是先天免疫反应的一个重要组成部分，主要负责识别和清除病原体。其作用可以通过多个机制来实现，包括细胞溶解、调理作用和诱导炎症反应。

首先，补体系统的一个关键功能是通过膜攻击复合物（MAC）直接杀死入侵的病原体。这个复合物是由补体级联反应的终末组分形成的，能够在细菌膜上形成孔洞，从而导致细胞内容物泄漏和细胞死亡。这种直接的细胞溶解作用是补体系统在快速清除入侵者方面的核心机制之一[16]。

其次，补体系统还通过调理作用增强病原体的吞噬作用。补体成分如C3b和iC3b等能够与病原体结合，标记其供吞噬细胞识别。这种“调理”效应不仅提高了巨噬细胞和中性粒细胞对病原体的吞噬能力，还在适应性免疫反应中发挥重要作用，通过促进抗原呈递来激活T细胞和B细胞[13]。

此外，补体系统在炎症反应中的作用同样重要。补体成分的激活能够释放各种生物活性片段，如C3a和C5a，这些片段不仅能吸引炎症细胞到感染部位，还能增强血管通透性，从而促进炎症反应[17]。这种调控能力使补体系统能够在抵御感染的同时，维持免疫稳态。

然而，补体系统的功能并非单一。它在免疫反应中不仅仅是消灭病原体的工具，还在维持机体内环境的稳定中发挥着重要作用。补体系统能够通过清除凋亡细胞和调节炎症反应，帮助维持机体的免疫稳态和组织的完整性[1]。

综上所述，补体系统在免疫反应中发挥着多重作用，通过直接清除病原体、增强吞噬作用和调节炎症反应等机制，构成了机体防御感染的重要屏障。

3.2 促进吞噬作用与抗体依赖性细胞介导的细胞毒性 ​

补体系统是先天免疫的重要组成部分，参与对抗病原体的防御机制，同时也在适应性免疫中发挥关键作用。其主要功能包括通过激活一系列的补体成分来促进吞噬作用和抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC），这两者在免疫反应中都扮演着至关重要的角色。

补体系统的激活可以通过经典途径、旁路途径和凝集素途径等多种机制进行。激活后，补体产生一系列的生物活性分子，这些分子可以促进病原体的吞噬和清除。例如，补体成分C3b作为一种强效的调理素，可以通过与病原体表面结合来增强巨噬细胞和其他吞噬细胞的吞噬能力[18]。此外，补体激活的产物还可以吸引其他免疫细胞到感染部位，进一步增强局部的免疫反应。

在抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC）中，补体系统通过激活补体依赖的细胞毒性机制，促进抗体结合的靶细胞被清除。研究表明，抗体与肿瘤细胞结合后，可以通过补体系统的激活，增强对肿瘤细胞的杀伤作用，这在多种肿瘤免疫治疗中得到了证实[19]。例如，抗CD20抗体（如利妥昔单抗）能够通过激活补体，增强对B细胞淋巴瘤的治疗效果[20]。

补体系统不仅在防御感染中发挥作用，还在调节免疫反应中起到重要的作用。补体的激活能够影响适应性免疫反应的形成，促进B细胞的记忆反应，从而增强对病原体的长期免疫记忆[21]。同时，补体成分还可以通过调节树突状细胞的功能，影响其在免疫耐受和免疫激活中的作用[18]。

然而，补体系统的失调可能导致病理状态的发生。例如，过度激活的补体系统可能会引发炎症反应，加重组织损伤[22]。因此，补体在免疫反应中的作用是双重的，既可以提供保护，也可能在某些情况下导致病理反应。

综上所述，补体系统在免疫反应中发挥着多方面的作用，通过促进吞噬作用和抗体依赖性细胞介导的细胞毒性，增强机体对病原体的清除能力，同时也在适应性免疫的调节中扮演着重要角色。

4 补体系统与自体免疫疾病 ​

4.1 补体与系统性红斑狼疮 ​

补体系统是先天免疫系统的重要组成部分，其主要功能是通过直接杀灭病原体或刺激吞噬作用来识别和消除病原体。然而，近年来的研究表明，补体系统还具有免疫调节功能，在调节适应性免疫和连接先天与适应性免疫反应方面发挥着重要作用[5]。当补体系统的精细调节机制失衡时，可能导致组织炎症和损伤，这在多种自身免疫性疾病的发病机制和临床表现中起着重要作用[5][23]。

在系统性红斑狼疮（SLE）中，补体系统的作用尤为复杂。SLE是一种由对自身抗原的耐受性丧失、产生自身抗体和补体结合的免疫复合物沉积引起的自身免疫性疾病[24]。补体系统在SLE的发病机制中发挥双重作用：一方面，补体系统在保护性方面表现出积极作用，例如经典途径成分的遗传缺陷（如C1q和C4）与SLE风险增加相关；另一方面，免疫复合物介导的补体激活在受损组织中也显而易见，并伴随有补体激活的病理特征[24][25]。

具体来说，补体系统的激活通过生成炎症介质促进组织损伤，这一过程在SLE中被广泛接受[26]。研究表明，补体在维持对自身抗原的耐受性方面也起着重要作用，适当的补体激活有助于快速清除凋亡细胞和免疫复合物，从而防止自身免疫反应的发生[27]。因此，补体系统的功能失调可能导致对自身抗原的异常免疫反应，进一步促进SLE的进展[28]。

补体系统在SLE的不同临床表现中也发挥着重要作用，例如肾脏受累（狼疮性肾炎）就是其中之一。补体的作用在狼疮性肾炎的病理机制中尤为突出，补体的激活不仅与病理损伤相关，还可能影响疾病的严重程度[29]。此外，补体的缺陷也与其他自身免疫性疾病（如抗磷脂综合征和血管炎）相关，这些疾病的发病机制同样受到补体系统的影响[23]。

在治疗方面，针对补体系统的治疗策略正在被探索，例如补体抑制剂的应用，显示出在治疗SLE等自身免疫性疾病中的潜力[24][25]。因此，补体系统不仅在SLE的发病机制中扮演着重要角色，同时也是未来治疗的新靶点。

4.2 补体在类风湿关节炎中的作用 ​

补体系统是先天免疫的重要组成部分，涉及多种免疫过程，包括识别和清除外来病原体、调节适应性免疫反应、清除凋亡细胞以及参与组织修复等功能[2]。然而，当补体的激活失控时，它可能在多种炎症和自身免疫疾病的发病机制中发挥重要作用，包括类风湿关节炎（RA）[5]。

在类风湿关节炎中，补体系统的激活被认为是导致关节损伤的重要因素。研究表明，RA患者的滑液中存在大量补体激活产物，表明补体系统在病理过程中起着关键作用[30]。具体而言，补体系统通过三条主要途径（经典途径、替代途径和凝集素途径）被激活，其中经典途径与RA的组织损伤关系尤为密切。RA患者的滑液中补体蛋白水平通常降低，这反映了补体的消耗，而多种补体裂解产物的水平则显著升高[30]。

动物模型的研究进一步支持了补体在RA发病机制中的重要性。例如，缺乏补体蛋白的小鼠在胶原诱导性关节炎模型中表现出对疾病的保护，而针对C5的单克隆抗体能够预防该病的发生[30]。这些发现提示补体激活可能通过促进免疫复合物的形成和沉积，进而引发自身免疫反应，导致关节炎的进展[5]。

此外，补体系统在RA中的作用不仅限于直接的组织损伤，还可能通过与肿瘤坏死因子α（TNFα）相互作用而影响疾病的病理过程。一些研究表明，TNFα抑制剂在RA治疗中的效果可能部分通过降低补体的激活来实现[30]。因此，补体系统被视为RA及其他自身免疫性疾病的潜在治疗靶点，调节补体的活性可能为未来的治疗策略提供新的方向[31]。

综上所述，补体系统在类风湿关节炎的免疫反应中扮演着双重角色：一方面，它参与了正常的免疫防御过程；另一方面，其失调和过度激活则可能导致自身免疫性损伤。因此，深入理解补体系统在RA中的作用将为临床治疗提供重要依据，并推动补体靶向治疗的开发。

5 补体系统与感染性疾病 ​

5.1 补体在细菌感染中的作用 ​

补体系统是先天免疫的重要组成部分，发挥着关键的防御作用，尤其是在对抗细菌感染方面。补体的激活通过一系列酶促级联反应，产生多种活性成分，这些成分能够直接杀灭细菌或通过标记细菌促进其被吞噬细胞识别和清除。

补体系统的主要作用包括以下几个方面：

  1. 细菌的直接杀灭：补体系统通过形成膜攻击复合物（MAC）在细菌细胞膜上形成孔洞，导致细菌细胞的溶解。这种直接的细菌杀灭机制对于防御许多革兰阴性细菌至关重要，因为这些细菌的细胞膜对补体的攻击较为敏感[32]。

  2. 调节炎症反应：补体激活过程中会释放多种炎症介质，如C3a和C5a，这些物质能够吸引免疫细胞到感染部位，增强局部的炎症反应，促进清除病原体的过程[33]。此外，这些介质还可以促进血管通透性，进一步帮助免疫细胞到达感染部位[34]。

  3. 促进吞噬作用：补体通过调理作用（opsonization）增强吞噬细胞（如巨噬细胞和中性粒细胞）对细菌的识别和清除能力。补体蛋白的结合使得细菌表面变得更加“可见”，从而促进吞噬细胞的结合和吞噬[35]。

  4. 与适应性免疫的桥接：补体不仅在先天免疫中发挥作用，还与适应性免疫相互作用。补体的激活可以增强B细胞的反应，促进抗体的产生，并影响T细胞的发育和功能[3]。

  5. 病原体逃逸机制：许多细菌通过进化出各种机制来逃避补体的攻击。例如，某些细菌表面具有特殊的多糖结构，可以阻碍补体的结合和激活，这使得它们在感染中具有更强的生存能力[36]。

总之，补体系统在细菌感染中的作用是多方面的，不仅通过直接杀灭细菌和调节炎症反应来保护宿主，还通过促进适应性免疫反应来增强整体免疫防御能力。因此，深入理解补体系统的功能及其与细菌的相互作用，对于开发新型疫苗和治疗策略具有重要意义。

5.2 补体与病毒感染的关系 ​

补体系统是先天免疫的重要组成部分，作为机体对病原体的第一道防线，具有多种功能。在应对病毒感染方面，补体系统通过三条主要的激活途径（经典途径、凝集素途径和替代途径）发挥作用，这些途径能够启动多种抗病毒宿主反应，以应对急性、慢性和复发性病毒感染[11]。

补体的抗病毒效应包括通过诱导炎症和趋化作用将免疫细胞引导至感染部位、对病毒及病毒感染细胞进行中和和调理化，以及塑造适应性免疫反应等[11]。此外，补体还被认为是连接先天免疫与适应性免疫的重要桥梁，能够促进B细胞和T细胞的活化和增殖，增强对病毒的免疫应答[12]。

然而，许多病毒（如单纯疱疹病毒和巨细胞病毒）已经进化出多种机制，以逃避补体介导的抗病毒防御。例如，这些病毒可以通过产生特定的蛋白质来抑制补体的激活，进而增强自身的感染性和生存能力[11][37]。研究表明，补体在病毒感染中的作用不仅限于直接对抗病毒，还包括在适应性免疫中发挥调节作用，影响T细胞和B细胞的功能[8][10]。

在病毒感染的背景下，补体系统的功能复杂且双刃剑。一方面，它可以有效清除病毒和感染细胞，另一方面，过度的补体激活可能导致组织损伤和炎症加重，这在某些病毒感染中可能导致病情加重[3][11]。因此，深入理解补体与病毒感染之间的相互作用，对于开发新的疫苗和治疗策略具有重要意义[38]。

6 补体系统在肿瘤免疫中的角色 ​

6.1 补体对肿瘤微环境的影响 ​

补体系统在免疫中的角色极为复杂，尤其是在肿瘤微环境（TME）中。补体系统不仅是先天免疫的关键组成部分，还在适应性免疫中发挥重要作用。其作用包括通过识别和清除病原体以及受损细胞（包括癌细胞）来促进免疫应答[39]。在肿瘤微环境中，补体系统的作用表现出双重性，既有促进肿瘤发展的机制，也有抑制肿瘤生长的潜力。

首先，补体系统通过其经典、凝集素结合和替代途径的激活，产生一系列的活性片段，这些片段可以通过特定受体激活免疫细胞，调节其功能。例如，补体的激活可以导致趋化因子的释放，从而招募效应细胞如巨噬细胞和中性粒细胞，这些细胞在肿瘤微环境中能够促进肿瘤的生长和转移[40]。补体成分C5a和C3a等过敏原在某些肿瘤中被发现与肿瘤生长相关，它们通过抑制免疫效应细胞的功能而助长肿瘤进展[41]。

其次，补体系统在肿瘤免疫逃逸中扮演着重要角色。肿瘤细胞可以通过上调补体调节因子来逃避补体介导的细胞毒性，形成免疫抑制微环境。这种微环境通过抑制T细胞和自然杀伤细胞的活性，使得肿瘤细胞能够逃避免疫监视[42]。研究表明，肿瘤微环境中的补体成分的表达与患者预后密切相关，某些肿瘤类型的补体基因过表达与不良预后相关[43]。

在肿瘤微环境中，补体系统还通过调节其他免疫通路与之相互作用。例如，补体可以影响巨噬细胞的极化状态，从而改变其在肿瘤中的作用，促进或抑制肿瘤生长[44]。此外，补体的激活也与肿瘤相关的炎症反应密切相关，补体在肿瘤相关炎症中起到促进作用，可能通过直接作用于肿瘤细胞或间接通过抑制抗肿瘤免疫反应来促进肿瘤进展[45]。

综上所述，补体系统在肿瘤微环境中既可以发挥抗肿瘤作用，也可能促进肿瘤生长，其作用的复杂性和上下文依赖性使得补体成为癌症治疗的潜在靶点。通过深入理解补体在肿瘤微环境中的作用，可以为癌症免疫治疗提供新的策略和思路[43][46][47]。

6.2 补体作为肿瘤免疫治疗靶点 ​

补体系统是先天免疫的重要组成部分，其在肿瘤免疫中的角色复杂且多样，既具有抗肿瘤的潜力，也可能促进肿瘤的发展。补体系统通过多种机制影响肿瘤微环境（TME），并在调节肿瘤免疫反应中发挥关键作用。

首先，补体系统通过补体依赖的细胞毒性和吞噬作用对抗肿瘤细胞。在肿瘤微环境中，补体的激活可以导致肿瘤细胞的溶解，促进抗肿瘤免疫反应的增强。例如，补体成分的激活可以通过释放强效的趋化因子（如过敏源）来招募效应免疫细胞，增强对肿瘤细胞的攻击[48]。

然而，补体系统的作用并不单一。在某些情况下，补体也可能通过促进肿瘤细胞的存活和免疫逃逸来促进肿瘤的发展。例如，肿瘤微环境中的补体激活可能导致免疫抑制，支持肿瘤的生长和转移。这种双重作用使得补体系统在肿瘤免疫中的角色显得尤为复杂[46]。

针对补体系统的靶向治疗在肿瘤免疫治疗中逐渐受到重视。研究表明，补体调节因子（如CD46、CD55、CD59和补体因子H）在肿瘤微环境中发挥着重要作用，通过控制补体的激活来影响肿瘤的发生和发展[49]。通过靶向这些补体调节因子，可以设计出新的治疗策略，以提高肿瘤免疫治疗的效果[47]。

此外，补体的调节还与肿瘤细胞对药物抵抗的机制相关。补体系统不仅能够直接抑制肿瘤细胞的增殖，还可能通过建立免疫逃逸屏障来保护肿瘤细胞免受治疗的影响[50]。因此，深入理解补体的激活、调节及其在肿瘤免疫中的复杂角色，将有助于开发更有效的肿瘤免疫治疗策略[42]。

总之，补体系统在肿瘤免疫中的角色是双重的，既有潜在的抗肿瘤作用，也可能在某些情况下促进肿瘤的进展。未来的研究应着重于阐明补体在不同肿瘤类型和治疗背景下的具体机制，以优化针对补体的治疗策略。

7 总结 ​

补体系统在免疫反应中的作用日益受到重视，其在先天免疫和适应性免疫中的双重角色使其成为重要的研究领域。本文综述了补体系统的组成、激活机制及其在不同免疫反应中的功能，发现补体不仅能直接清除病原体，还通过促进吞噬作用和调节炎症反应来增强机体的免疫防御。此外，补体系统在自体免疫疾病、感染性疾病和肿瘤免疫中均发挥着重要作用。尽管补体系统的功能不断被揭示，但其在临床应用中的潜力与挑战仍需深入探讨。未来的研究应集中在补体系统的精准调控及其在免疫治疗中的应用，以期为相关疾病的治疗提供新的策略和思路。通过深入理解补体在免疫反应中的复杂角色，我们有望开发出更有效的免疫治疗方法，改善患者的预后。

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