补体系统是广泛存在于血清、组织液和细胞膜表面的一组精密调控的蛋白质反应系统，包括30多种可溶性蛋白和膜结合蛋白，起到防御机制的作用[1],该机制旨在支持或“补充”抗体从体内清除病原体的能力，与抗体共同形成一个基本的防御线,并且可以介导具体的抗体机制。补体系统也可以通过作为人体异物的材料表面(包括与血液接触的医疗器械)起作用[2]。
激活是指多种内源性或外源性物质作用下，循经典途径、甘露糖结合凝集素途径或旁路途径，使补体各固有成分依次被活化，表现出多种生物学活性[1]。在三种途径中，替代途径被认为最易受到医用材料的影响和反应。
识别阶段
C3的自发水解——C3激活
机体在生理情况下，血清C3可自发缓慢而持久地水解产生少量C3b，绝大多数快速消失，与自身组织细胞表面结合可被多种调节蛋白降解、灭活。与激活物表面结合形成C3转化酶。
活化阶段
C3转化酶（C3bBb)形成，C5转化酶(C3bnBb)形成。
膜攻击阶段
C5转化酶裂解C5后形成攻膜复合体。
器械的应用类型
在临床体外治疗特别是在血液透析和心肺旁路应用中,补体激活与某些不良反应有关[2]。这些治疗主要涉及具有血液接触表面积大和接触时间相对较短的器械。补体激活通常在血液接触器械材料表面后不久的早期阶段发生[2]。以下器械常常需要进行补体激活的评价。
例如：外部接入器械中的血液特异性物质吸附器械、献血和机采治疗器械以及细胞分离系统、心肺转流系统、血液透析/过滤器、白细胞分离器、经皮循环支持设备。
生物材料/器械表面的补体激活的作用
补体激活始于血液与器械材料接触以及包括关键补体蛋白质C3和C3b在内的许多血浆蛋白质的沉积。这些特异性蛋白质的接触导致重要的C3和C5转化酶(分别为C3b·Bb,C3b·C3b·Bb,见图B.2)形成替代途径[3]。C5转化酶蛋白催化剪切C5并产生C5a和C5b。C5a蛋白是公认的受体介导的嗜中性粒细胞和单核细胞活化的效应分子,C5b片段是公认的导致补体膜攻击复合物(MAC)形成的初始补体成分,MAC可以结合并激活周围细胞,和/或裂解破坏周围细胞。WBCs可以检测材料表面结合的C3和C4片段,这导致其后续的表面黏附和活化。中性粒细胞和单核细胞活化,MAC形成和激活以及WBC黏附和激活于材料导致了在高表面积器械应用中临床观察到的典型病理生理学[4]。
例如：在存在自发形成的低水平的反应性C3b的情况下,生物材料的存在可以引发其扩增反应,最终结果是产生炎症介质,例如C5a和细胞毒性蛋白复合物如膜攻击复合物(MAC),这些炎症介质可以刺激一系列炎症反应包括白细胞(WBC)趋化性,活性氧簇(ROS)产生和细胞因子表达[2]。
测试的补体因子
C3a为补体C3分子激活后形成的小分子物质，可以介导机体的急性炎症反应。SC5b-9是补体系统激活后产生的共同末端产物C5b-9与血清中的S蛋白形成的亲水的、无溶细胞活性的大分子片段。通过检测C3a分子或SC5b-9分子的含量，可以反映出血清中补体系统的激活情况[5]。任何补体成分的升高水平表示补体系统的激活。血液透析过滤器和体外循环器械等高表面积器械与高水平的活化补体成分相关,这种现象与肺中活化的白细胞和白细胞的阻留有关[2]。
评价方法和结论
（1）使用C3a和SC5b-9试剂盒，根据试剂盒的说明，用双抗体夹心ELISA法测定血清或抗凝血浆中C3a和SC5b-9水平。
（2）实验室之间评估试验材料是否产生阳性或阴性结果的方法不一致。大多数实验室将试验样品结果与阳性和阴性生物材料和/或液体对照进行统计学比较。一些实验室采用与历史数值以及与同品种器械的结果比较,和/或涉及阴性和阳性对照的特殊数学公式作为最终评估的一部分[2]。对于临床可接受的补体激活水平没有确定的通过/失败标准。在补体激活试验中包含合法上市的可比较的器械将有助于数据解释。可比较的器械数据可用于评价试验器械数据的临床相关性。如果可比较的器械在器械将被注册上市的监管区域没有合法销售,那么地区监管机构可能会要求与在该地区已经合法销售的器械进行比较试验[2]。
参考文献：
[1] 司传平，丁剑冰 医学免疫学（2 版），高等教育出版社
[2] GB/T 16886.4：2022医疗器械生物学评价 第4部分：与血液相互作用试验选择
[3] YY/T 0872.2-2015 医疗器械补体激活试验 第2部分：血清旁路途径补体激活
[4]JohnsonR.J.,BurhopK.E.,VanEppsD.E.InfusionofovineC5aintosheepmimicstheinflammatoryresponseofhemodialysis.J.Lab.Clin.Med.1996,127pp.456-469.
[5] YY/T 0872.3-2019 医疗器械补体激活试验 第3部分：补体激活产物（C3a和SC5b-9）的测定
