许 晅 李 璋 马群飞 柳春燕 邵太丽 袁平川 陈靠山（山东大学生命科学学院，青岛 266237）

补体系统被认为是由血清、组织液和细胞膜表面的一组不耐热的具有酶活性的球蛋白组成的生物效应系统，由复杂的酶促级联反应最终形成攻膜复合体，实现对靶细胞的裂解和破坏以保护宿主机体。补体系统有3 条相互交叉的途径：经典途径（classical pathway，CL）、替代途径（alternative pathway，AP）以及凝集素途径（mannose-bing lectin，MBL），主要在病原体感染、局部性组织损伤以及炎症与过敏等方面起关键性免疫调节作用。其中，肝脏是机体补体的最主要来源，由此产生的补体被称为系统补体，主要负责血清的补体免疫调节；局部感染或损伤条件下，机体组织细胞也会产生补体，称为局部补体［1］。这两类补体发挥黏附细胞、中和病毒、降解免疫复合物以及调节适应性免疫的作用，因此，补体也被视为连接固有免疫和适应性免疫的桥梁［2］。

近年细胞中补体及其功能的研究受到越来越多关注［3-4］。研究表明，细胞内可能也存在由补体、补体受体、组织蛋白酶等组成的一个相对独立的可调控细胞代谢与功能的胞内生物效应系统，由于其存在与功能区别于由肝细胞、巨噬细胞等分泌的“胞外”补体系统，又被称为胞内补体系统（intracelluar complement system,ICS）［5］。胞内补体在细胞中具有特定亚细胞定位区室，与域蛋白3（NLRP3）炎症小体形成密切相关，因此，PETER GARRED 建议将其命名为complosome，即补体小体［6］。

1 胞内补体的发现

C3 和C5 在“胞外”补体系统中处于关键地位，其产生的活性组分C3a 和C5a（也被称为过敏毒素，anaphylatoxin）不仅能够招募单核细胞、粒细胞、肥大细胞等免疫细胞到感染部位，还可产生增强平滑肌细胞收缩、舒张血管、诱导粒细胞与肥大细胞脱颗粒和促进细胞因子分泌等作用［7］。在细胞内ICS中，C3 和C5 也处于类似的关键地位，但却发挥全然不同的细胞生物学效应。尤其在人CD4+T免疫细胞中，胞内C3 和C5 系统对该细胞的静息态与激活态维持与转变、营养代谢与增殖分化、凋亡调控等方面均具有重要作用［8］。

自2005 年起，研究者开始认识到源自T 细胞内的补体对Th1 效应细胞分化以及IFN-γ 表达发挥重要调节作用，尤其是C3a 和C3b 及其各自受体C3aR和CD46［9-13］。后来，LISZEWSKI 等［3］发现人CD4+T细胞受外源刺激时会在极短时间（5 min 内）将胞内的C3a 和C3b 分泌至细胞外并与细胞膜上各自的受体结合，进而诱导Th1 效应细胞分化。但胞内C3 补体的快速响应现象并不能用蛋白从头合成的时间线机制合理解释。随后研究表明，静息状态下，人CD4+T 细胞中会储存C3、组织蛋白酶L（cathepsin L，CSTL）、C3a、C3b 以及C3aR 和CD46，这些组分共同构成一个相对独立的胞内C3补体系统。其中，胞内C3 可被CSTL 裂解产生活性组分C3a 和C3b。ARBORE 等［14］又在人CD4+T 细胞中发现了胞内C5系统并证实其对细胞营养代谢、线粒体氧化磷酸化、NLRP3 炎症小体装配、IL-1β 自分泌以及IFN-γ 诱导等方面发挥重要调节作用。

研究者在免疫细胞（单核/巨噬细胞、树突状细胞、NK 细胞，粒细胞，T 细胞、B 细胞）和非免疫细胞（纤维母细胞、表皮细胞、内皮细胞、脂肪细胞、胶质细胞）发现了多种胞内补体，表明胞内补体的存在具有普遍性［3，15-17］。但ICS 及其功能仍处于初步阶段，研究者对此的认知也存在多种见解，有待进一步研究，这是由于胞内补体的组成与功能因物种与细胞类型不同而存在差异。

2 ICS在免疫细胞中的作用

目前，研究者对人CD4+T 细胞内的C3 补体系统和C5 补体系统的研究和认识更为充分。而小鼠CD4+T 细胞内缺乏CD46，而其胞内C3 被转运至胞外后经由C3转化酶裂解为具有活性的组分［18-19］。

2.1 胞内C3 补体系统 人CD4+T 细胞的胞内C3依赖于淋巴细胞功能相关抗原1（lymphocyte func⁃tion associated antigen 1，LFA1）合成［20-21］。当该细胞处于静息状态时，胞内C3 可被位于溶酶体的CSTL裂解为活性组分C3a 和C3b，并与各自受体C3aR和CD46暂存于溶酶体中。当细胞受TCR（+CD3）、协同刺激受体（CD28）、IL-12 等外源刺激后，胞内的C3aR和CD46 首先被快速转运至细胞膜，随后，胞内的C3a 和C3b 也从溶酶体转移至胞外并与膜上各自受体结合，迅速激活CD4+T 细胞分化为Th1 效应细胞并诱导产生IFN-γ［3，9］。当外源刺激终止后，胞内C3系统还可调整人CD4+T 细胞从表达IL-2 转而表达IL-10，促使效应细胞从激活态向静息态转变［22-23］。

早期研究发现，缺失C3 或CD46 的T 细胞虽能正常分化为Th2 效应细胞，但不能分化为Th1 效应细胞，上述研究结果给出了一个合理解释［24-25］。

2.2 胞内C5 补体系统 人CD4+T 细胞内有两种C5 活性组分，即C5a 和C5a-desArg，以及两种C5a 受体，即C5aR2（GPR77，C5L2）和C5aR1（CD88）。其中，C5aR1主要分布于质膜，而C5aR2存在于细胞内和质膜［20］。研究证实组织蛋白酶D（cathepsin D，CTSD）可裂解C5生成活性组分C5a，而组织蛋白酶G（cathepsin G，CTSG）则能够酶解C5aR1 并使之失活［26］。静息状态下，人CD4+T 细胞内储存有较低含量的C5 及其活性组分C5a，而C5a 受体以C5aR2 为主。当CD4+T 细胞受到外界刺激后，胞内C5a 含量增多，C5aR 受体也转为以C5aR1 为主。胞内的C5a与C5aR1 被转运至细胞膜并相互结合，一方面可诱导线粒体产生ROS，另一方面也能促进NLRP3 炎症小体装配从而激活IL-1β 自分泌，最终诱导IFN-γ产生［20］。当刺激终止后，C5aR2 表达水平恢复并与C5aR1 形成二聚体，不仅可负调控由C5aR1 介导的上述胞内信号途径，还可通过抑制由C5aR1 介导的胞外ERK1/2 信号途径，使T 细胞IFN-γ 表达下降，IL-10表达增加，促使细胞从激活态快速恢复至静息态［27-31］。ARBORE 等［4］在C5缺陷患者中也发现了类似于C3缺陷患者的CD4+T细胞无法正常分化为Th1效应细胞的现象，证实了胞内C5 系统对T 细胞活性与功能调节的重要性。

但HAGGADONE 等［32］在单核/巨噬细胞中发现胞内C5a 介导的信号途径却能够抑制NLRP3 炎症小体装配。此外，研究还发现补体调节蛋白CR1（CD35）和CD59 以及补体C1q 可负调控T 细胞存活及其细胞因子分泌［33-35］。以上研究表明ICS 可能因细胞类型差异而发挥不同调节作用。

3 胞内补体对细胞基本代谢的调控

ICS 也在细胞有氧糖酵解、线粒体氧化磷酸化途径、细胞周期转换、细胞凋亡等基本代谢方面发挥重要调节作用。

3.1 胞内补体对细胞营养代谢和线粒体氧化磷酸化的影响 作为一种补体跨膜蛋白受体，CD46存在于所有有核细胞细胞膜，具有2 种胞质末端，即CYT-1 和CYT-2［36-37］。当人CD4+T 细胞处于静息状态时，其细胞膜上的CD46 主要以CD46-CYT-2 形式存在。而细胞受刺激后会分泌C3b 与CD46 结合并上调CD46-CYT-1含量。随后，胞质末端的CYT-1被γ-分泌酶（γ-secretase）切割，入核后诱导多种营养代谢相关基因表达，如葡萄糖转运体1（GLUT1，SLC2A1）与L 型氨基酸转运体1（LAT1，SLC7A5），从而促进外源葡萄糖和氨基酸内流；此外，CD46-CYT-1信号途径也可调节受体调控蛋白（LAMTOR5，一种氨基酸感应调节复合物的组成亚基）表达。最终，通过上述两条途径实现mTORC1 在溶酶体膜上的驻留，进而调整细胞营养代谢水平，使胞内糖酵解和线粒体氧化磷酸化处于高水平状态以利于Th1细胞增殖分化和IFN-γ 表达［8，38-40］。当刺激信号终止时，T 细胞CD46-CYT-2 恢复至主导地位，并使细胞因子IL-10 上调，糖酵解水平恢复至常态，实现Th1效应细胞活性回缩［17］。说明胞内补体及其受体动态变化影响细胞静息态与激活态转变。另外，ASGARI 等［41］在巨噬细胞中发现C3aR 能够诱导胞内ATP 外流并激活TLR 介导的炎症小体装配，认为细胞内存在“补体-代谢-炎症小体”信号轴，且对免疫细胞效应活性调节起关键作用［14］。

3.2 胞内补体对细胞周期与凋亡的影响 研究表明，C3a 和C5a 能够通过激活NF-κB 和STAT-3 两条信号途径起始细胞周期基因转录从而使细胞进入G1 期；CR3 与CR4（均为iC3b 受体）促使细胞周期从G1期转入S期；而C5aR1能够通过促进DNA合成以及细胞分裂进而触发细胞向G2/M期转变［42-43］。

LISZEWSKI 等［3］研究发现，胞内CSTL 酶解产生的胞内C3a 对人CD4+T 细胞存活至关重要。缺失C3a 会导致该细胞在8～12 h 凋亡，同时，其对C3 缺失的T 细胞研究发现，该类T 细胞无法正常分化为Th1效应细胞因而无法产生IFN-γ，但仍能产生足够胞内C3a 使T 细胞正常存活。另外，当间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSC）处于低氧条件时会下调胞内C3 含量以延长细胞存活时间［44］。而CD46、C5aR1 以及亚溶解型攻膜复合体（sublytic MAC）等可通过激活Bcl-2表达抑制细胞凋亡［16，45-46］。MARTIN 等［47］发现凋亡细胞内的补体调节因子FH能够调节CTSL对内源性C3酶解活性以产生活性组分iC3b 从而增强凋亡细胞调理作用。此外，神经元细胞受低氧损伤时会通过胞内C1q和位于线粒体的受体gC1qR 结合促使线粒体产生更多ROS，最终诱导细胞凋亡［48］。

4 胞内补体与受补体调节的胞内病原体的作用

胞内补体研究让研究者对由补体侵染细胞的胞内病原体有了更为深刻的认识。当不同胞内病原体“劫持”补体并侵染细胞时，胞内补体会触发多种途径产生或有利于病原体，或有利于宿主细胞生物学效应发挥。这种对抗与协助的双重效应可能与胞内补体在细胞基本代谢中发挥重要调节作用有关。

CHEN 等［49］发现人宫颈癌C33a 细胞和SiHa 细胞能够通过胞内qC1qR 激活线粒体产生过量ROS诱导细胞凋亡以阻止人乳突病毒HPV-16侵染。部分胞内病原体与胞内C3识别后，可直接介导靶向线粒体抗病毒信号蛋白MAVS，进而激活转录因子NF-κB和AP-1 入核，使细胞产生大量促炎细胞因子（IL-6、IL-1β、IFN-β）［50］。当李斯特菌侵染巨噬细胞时，该细胞膜上的VSIG4（一种位于巨噬细胞和树突状细胞上的跨膜蛋白）可识别C3b并与之相互作用，通过诱导巨噬细胞凋亡小体形成以清除李斯特菌［51］。C3 可诱导NADPH-oxidase 信号途径增强中性粒细胞对类鼻疽伯克氏菌（B.seudomallei）的杀伤力，也能通过激活NF-κB 信号途径增强抗腺病毒反应［52-53］。研究发现，通过阻断补体受体CR1 和CR2可起抑制丙型肝炎病毒HCV 结合B 细胞的作用［54］。另外，FH 在牛结核分枝杆菌BT 侵染巨噬细胞的早期阶段可与牛结核分枝杆菌结合并诱导细胞表达大量促炎细胞因子抑制该菌增殖［55］。SHAH 等［56］发现抑制人肾上皮细胞293T 胞内CTSB 和CTSL 活性可阻止SARS 病毒和埃博拉病毒侵染。

相反地，丙型肝炎病毒HCV 在侵入T 细胞时，其核心蛋白与qC1qR 结合抑制ERK/MEK 信号通路，使IL-2表达降低，抑制T细胞增殖［57］。水疱型口炎病毒VSV 可利用线粒体上的qC1qR 以不依赖PI3K的方式下调RIG-Ⅰ活性，从而促进病毒胞内复制［58］。C 型慢性肝炎病毒可识别C3d 并在CD19 和CD81 共同作用下与B 细胞结合，通过改变B 细胞受体类型抑制B 细胞活化、增殖及抗病毒能力［59］。克雷伯氏菌可识别C3 并依赖于细胞膜上的玻连蛋白（vitronectin）侵染非吞噬细胞和非免疫细胞［60］。人类免疫缺陷病毒HIV 能够利用C5aR1-CCR5 二聚体侵染宿主细胞［61］。

5 总结与展望

综上，细胞内存在由补体、补体受体以及组织蛋白酶共同构成的ICS，其存在与功能均相对独立于“胞外”补体系统。ICS 不仅起维持细胞存活作用，还影响细胞基本代谢活动。尤其在免疫细胞中，胞内“补体-代谢-炎症小体”信号轴调节细胞静息态和激活态维持与转变，使细胞在响应外源刺激时能够快速调整细胞代谢水平，并影响细胞增殖分化和细胞因子表达与分泌［16］。近来研究者也发现胞内补体与“胞外”补体在一定条件下存在交流现象。Ca2+作用下，C3可依赖脂蛋白受体相关蛋白/α2-巨球蛋白受体（lipoprotein-receptor-related protein/α2-macroglobulin receptor）从细胞外转运到细胞内［62］。ELVINGTON 等［63］发现C3（H2O）通过未知受体可从细胞外迅速转入细胞内。但GHANNAM等［24］发现外源C3 对记忆B 细胞分化的调控作用是胞内C3无法代替的。

与“胞外”补体系统相比，ICS 可能更为复杂，原因在于胞内补体组成与功能因细胞类别不同而有所差异。研究表明，不同类别细胞存在多种组织蛋白酶，可将胞内补体裂解成不同活性组分；而同一种细胞也存在有无外源刺激等因素引起的胞内补体组成与活性变化。如人CD4+T 细胞的胞内C3 活化依赖于CTSL，而人上皮细胞的胞内C3 活化不依赖于CTSL［17］。胞内C3 可被酶解为C3a、C3b、iC3b、C3f、C3c 以及C3dg 等不同活性组分，这些组分在细胞内定位也不同。其中，C3a 主要定位于溶酶体，而iC3b/C3dg 主要定位于顺面高尔基体［64］。此外，CTSD 能够将C5 酶解为C5a，而CTSG 能够降解C5aR1［26］。

人类存在多种因补体缺失、功能障碍或过度活化引起的免疫性疾病［3，65］，如幼年特发性关节炎（juvenile idiopathic arthritis，JIA）、系统性红斑狼疮、年龄相关性黄斑变性等。其中，JIA是一种因T细胞内C3a 高表达引起的自身免疫性疾病，过量C3a 与C3aR 结合不仅活化了蛋白激酶B（protein kinase B，PKB），还会增强mTOR 信号通路，导致T 细胞分泌大量IFN-γ、肿瘤坏死因子（TNF）等促炎因子［66-68］。而LISZEWSK等［3］发现CSTL抑制剂可降低此类患者T细胞内过量的C3a，从而抑制Th1效应细胞过度活化并使IFN-γ 等促炎因子表达恢复正常。SAMATAD等［20］发现通过抑制CTSL 和CTSB 活性能够使胞内补体过度激活导致的肠道组织炎症损伤得到有效缓解。而胞内补体的发现不仅为补体研究打开了新局面，也让研究者对多种受补体调节的胞内病原体和因补体功能紊乱引起的免疫性疾病有了更深入的认识，更为研究与开发治疗相关免疫疾病药物提供了新的思路和方法。