补体因子 H 和因子 I 在控制替代补体途径液相激活中的特异性贡献：解锁免疫防御的关键机制

《Scientific Reports》：The specific contributions of factor H and factor I in controlling fluid phase activation of the alternative complement pathway

为探究因子 H（FH）和因子 I（FI）对替代补体途径（AP）液相激活的调控作用，研究人员通过纯化蛋白反应和血清实验进行研究。结果发现正常水平的 FH 足以补偿 FI 缺陷并防止 AP 不必要的激活，这为相关疾病机制研究和治疗提供了重要依据。

　　在人体的免疫防御体系中，替代补体途径（AP）就像一位时刻警惕的卫士，能迅速对入侵的外来蛋白和微生物发起攻击，为机体提供即时防御。然而，这位 “卫士” 有时也会失控，对无害或自身产生的蛋白发起不恰当的攻击，引发一系列问题。这背后的关键 “调控开关”，就是液相调节因子 —— 因子 H（FH）和因子 I（FI）。

此前，虽然人们知道 FH 和 FI 在控制 AP 激活中发挥着重要作用，去除血清中的 FI 或 FH 会导致 AP 自发激活，但单独去除每种调节因子所引发的激活程度差异，却一直没有得到明确的比较。同时，FH 和 FI 在不同浓度下对 AP 激活的具体影响，以及它们之间的相互作用机制，也有待进一步探究。这些未知就像一团迷雾，笼罩着补体系统的研究领域，阻碍了人们对免疫防御机制的深入理解，也限制了相关疾病的治疗和干预手段的发展。

为了驱散这团迷雾，来自美国莱斯大学（Rice University）的研究人员挺身而出，开展了一项意义重大的研究。他们深入剖析了 FH 和 FI 在控制 AP 液相激活中的特异性贡献，试图揭开这两种调节因子背后的神秘面纱。

研究人员通过一系列精心设计的实验，得出了重要结论：正常水平的 FH 足以补偿 FI 的缺陷，有效防止不必要的液相 AP 激活。这一发现为理解补体系统的调控机制提供了关键线索，也为相关疾病的治疗和预防开辟了新的方向。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，引起了科学界的广泛关注。

在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：

1. 蛋白纯化与反应：从 Complement Technology 购买补体蛋白和抗体，将其稀释并按照特定浓度组合，在 Mg-EGTA 缓冲液中进行 AP 激活反应，以研究不同浓度的 FH 和 FI 对 AP 激活的影响。
2. 荧光 Western blot 分析：通过该技术分离和检测反应中的蛋白质，如 C3a、Ba、FB 和 C3 等，通过标准曲线插值和带强度比值计算来定量分析 AP 激活的相关指标。
3. 血清实验：制备人 FH 和 FI 缺陷血清，在血清中添加 Mg-EGTA、热灭活因子 B（HFB）或补充缺失的蛋白，观察 AP 激活情况，对比不同处理下的激活产物水平和 FB 裂解程度。

研究结果具体如下：

1. AP 在纯化蛋白反应中的激活情况
   • 无 FH 时不同 FI 浓度的反应：在没有 FH 的情况下，不同 FI 浓度（0.1 - 1.8 ng/μl）的 AP 反应产生的 C3a 和 Ba 量相似，且 C3 灭活和 FB 裂解比例不受 FI 浓度影响。这表明在缺乏 FH 时，FI 无法有效抑制 AP 激活。
   • 100% FH 时不同 FI 浓度的反应：当反应体系中含有 100% FH 时，随着 FI 浓度增加（6 - 100%），C3a 生成量极少，Ba 水平显著降低，C3 灭活增加，FB 裂解减少。这说明在 FH 充足的情况下，FI 能有效协同抑制 AP 激活。
   • 不同比例 FH 和 FI 浓度的反应：当 FH 浓度为 6% 或 12% 时，添加不同 FI 浓度对 C3a、Ba 和 FB 裂解水平影响不大，但 C3 灭活有所增加；当 FH 浓度为 25% 或 50% 时，较高 FI 浓度能降低 C3a 和 Ba 水平，增加 C3 灭活，部分抑制 FB 裂解；当含有 100% FI 时，FH 浓度高于 25% 可显著降低 C3a 和 Ba 水平，增加 C3 灭活，抑制 FB 裂解。这一系列实验结果揭示了不同比例的 FH 和 FI 对 AP 激活的复杂调控作用。
   • 水解 C3 与 AP 激活测量的相关性：通过 Pearson 相关系数分析发现，C3a、Ba 和 FB 裂解量与 C3 灭活量之间存在显著相关性。这进一步证明了抑制水解 C3 对防止 AP 激活的重要性。
   
   
2. AP 在人血清中的激活情况
   • FI 缺陷（FI-D）血清和 FH 缺陷（FH-D）血清的特征：经 Western blot 验证，FI-D 血清中无 FI 蛋白，FH-D 血清中无 FH 蛋白，并测定了两种缺陷血清中相关蛋白的含量。这为后续研究提供了基础数据。
   • C3a 和 Ba 在 FI-D 血清和 FH-D 血清中的产生情况：在 FI-D 血清中，添加镁离子后 C3a 水平变化不大，Ba 水平适度增加；而在 FH-D 血清中，激活后 C3a 和 Ba 水平大幅升高。这表明 FH 缺失对 AP 激活的影响更为显著。
   • 热灭活因子 B（HFB）对 AP 激活的影响：HFB 能抑制 AP 激活，在 FI-D 血清中添加 HFB 对 C3a 和 Ba 产生影响较小，而在 FH-D 血清中添加 HFB 可显著抑制 C3a 和 Ba 的产生。这说明 HFB 在不同缺陷血清中的抑制效果不同。
   • 补充缺失蛋白对 AP 激活的影响：向 FI-D 血清中添加 100% FI 蛋白，对 C3a 和 Ba 水平影响不大，但可降低 FB 裂解程度；向 FH-D 血清中添加 100% FH 蛋白，则能显著抑制 C3a、Ba 产生和 FB 裂解。这再次证明了 FH 在抑制 AP 激活中的关键作用。
   
   

研究结论和讨论部分指出，该研究首次比较了单独去除 FH 和 FI 对 AP 激活的影响，发现 FH 在抑制 AP 液相激活中起主导作用。临床研究中，FI 缺陷患者常伴有 FH 水平降低，且感染风险增加，本研究结果与之一致。此外，研究还表明在存在正常范围 FH 的 FI-D 血清中，AP 激活程度较低，HFB 有望成为部分 FI 缺陷和 FH 水平异常患者 AP 激活的有效抑制剂。这些发现不仅加深了人们对补体系统调控机制的理解，更为相关疾病的诊断、治疗和预防提供了重要的理论依据和潜在的治疗靶点，在生命科学和医学领域具有重要的意义。