Systém komplementu: prehľad. Regulačné mechanizmy doplnku

Komplement je systém sérových proteínov a niekoľkých proteínov bunkovej membrány, ktoré plnia 3 dôležité funkcie: opsonizáciu mikroorganizmov pre ich ďalšiu fagocytózu, spustenie cievnych zápalových reakcií a perforáciu membrán bakteriálnych a iných buniek. Doplňte komponenty označované latinskými písmenami C, B a D s pridaním arabského čísla (číslo komponentu) a dodatočných malých písmen. Komponenty klasickej dráhy sa označujú latinským písmenom „C“ a arabskými číslicami (C1, C2 ... C9), pre subkomponenty komplementu a produkty štiepenia sa do skupiny pridávajú malé latinské písmená (C1q, C3b atď.). zodpovedajúce označenie. Aktivované komponenty sú zvýraznené pruhom nad písmenom, deaktivované komponenty - písmenom "i" (napríklad iC3b).

Aktivácia doplnkov Normálne, keď je vnútorné prostredie tela „sterilné“ a nedochádza k patologickému rozkladu vlastných tkanív, je úroveň aktivity komplementového systému nízka. Keď sa mikrobiálne produkty objavia vo vnútornom prostredí, aktivuje sa systém komplementu. Môže sa vyskytnúť tromi spôsobmi: alternatívnym, klasickým a lektínovým.

- Alternatívny spôsob aktivácie. Je iniciovaná priamo povrchovými molekulami buniek mikroorganizmov [faktory alternatívnej dráhy majú písmenové označenie: P (správne), B a D].

Zo všetkých proteínov komplementového systému v krvnom sére je C3 najviac - jeho koncentrácia je normálne 1,2 mg / ml. V tomto prípade vždy existuje malá, ale významná úroveň spontánneho štiepenia C3 s tvorbou C3a a C3b. Zložka C3b je opsonín, t.j. je schopný kovalentne sa viazať ako na povrchové molekuly mikroorganizmov, tak aj na receptory na fagocytoch. Okrem toho C3b, ktorý sa "usadí" na bunkovom povrchu, viaže faktor B. Ten sa zase stáva substrátom pre sérovú serínovú proteázu - faktor D, ktorý ho štiepi na fragmenty Ba a Bb. C3b a Bb tvoria na povrchu mikroorganizmu aktívny komplex stabilizovaný properdínom (faktor P).

◊ Komplex C3b/Bb slúži ako C3 konvertáza a výrazne zvyšuje úroveň štiepenia C3 v porovnaní so spontánnym. Okrem toho po naviazaní na C3 štiepi C5 na C5a a C5b fragmenty. Malé fragmenty C5a (najsilnejšie) a C3a sú komplementové anafylatoxíny, t.j. mediátory zápalovej reakcie. Vytvárajú podmienky pre migráciu fagocytov do ohniska zápalu, spôsobujú degranuláciu žírnych buniek a kontrakciu hladkého svalstva. C5a tiež spôsobuje zvýšenie expresie na fagocytoch CR1 a CR3.

◊ S C5b začína tvorba „komplexu napadnutia membránou“, ktorý spôsobuje perforáciu membrány buniek mikroorganizmov a ich lýzu. Najprv sa vytvorí komplex C5b/C6/C7, ktorý sa zabuduje do bunkovej membrány. Jedna z podjednotiek zložky C8 - C8b - sa spája s komplexom a katalyzuje polymerizáciu 10-16 molekúl C9. Tento polymér tvorí nekolabujúci pór v membráne s priemerom asi 10 nm. Výsledkom je, že bunky nie sú schopné udržiavať osmotickú rovnováhu a lyzovať.

- Klasické a lektínové cesty navzájom podobné a odlišné od alternatívny spôsob Aktivácia C3. Hlavnou C3 konvertázou klasickej a lektínovej dráhy je komplex C4b/C2a, v ktorom C2a má proteázovú aktivitu, zatiaľ čo C4b sa kovalentne viaže na povrch buniek mikroorganizmov. Je pozoruhodné, že proteín C2 je homológny s faktorom B, dokonca aj ich gény sú umiestnené vedľa seba v lokuse MHC-III.

◊ Keď je aktivovaný prostredníctvom lektínovej dráhy, jeden z proteínov akútnej fázy – MBL – interaguje s manózou na povrchu buniek mikroorganizmov a serínovou proteázou spojenou s MBL (MASP – Serínová proteáza spojená s manózou viažucou proteín) katalyzuje aktivačné štiepenie C4 a C2.

◊ Serínová proteáza klasickej dráhy je C1s, jedna z podjednotiek komplexu C1qr2s2. Aktivuje sa, keď sa aspoň 2 podjednotky C1q naviažu na komplex antigén-protilátka. Klasická dráha aktivácie komplementu teda spája vrodenú a adaptívnu imunitu.

Komplementové receptory. Existuje 5 známych typov receptorov pre zložky komplementu (CR - Komplementový receptor na rôznych bunkách v tele.

CR1 je exprimovaný na makrofágoch, neutrofiloch a erytrocytoch. Viaže C3b a C4b a v prítomnosti iných stimulov pre fagocytózu (väzba komplexov antigén-protilátka cez FcyR alebo pri expozícii IFNy, produktu aktivovaných T-lymfocytov) má permisívny účinok na fagocyty. CR1 erytrocytov cez C4b a C3b viaže rozpustné imunitné komplexy a dodáva ich do sleziny a pečeňových makrofágov, čím zabezpečuje odstraňovanie krvi z imunitných komplexov. Ak je tento mechanizmus narušený, imunitné komplexy sa vyzrážajú - predovšetkým v bazálnych membránach ciev glomerulov obličiek (CR1 je prítomný aj na podocytoch glomerulov obličiek), čo vedie k rozvoju glomerulonefritídy.

CR2 B-lymfocytov viaže degradačné produkty C3 - C3d a iC3b. Tým sa 10 000-100 000 krát zvyšuje citlivosť B-lymfocytu na jeho antigén. Tá istá membránová molekula – CR2 – využíva ako svoj receptor vírus Epstein-Barrovej, pôvodcu infekčnej mononukleózy.

CR3 a CR4 tiež viažu iC3b, ktorý podobne ako aktívna forma C3b slúži ako opsonín. V prípade, že sa CR3 už naviazal na rozpustné polysacharidy, ako sú beta-glukány, väzba iC3b na samotný CR3 je dostatočná na stimuláciu fagocytózy.

C5aR pozostáva zo siedmich domén, ktoré prenikajú cez bunkovú membránu. Táto štruktúra je charakteristická pre receptory spojené s G-proteínmi (proteíny schopné viazať guanínové nukleotidy, vrátane GTP).

Ochrana vlastných buniek. Vlastné bunky tela sú chránené pred deštruktívnymi účinkami aktívneho komplementu vďaka takzvaným regulačným proteínom komplementového systému.

C1 - inhibítor(C1inh) prerušuje väzbu C1q na C1r2s2, čím obmedzuje čas, počas ktorého C1s katalyzuje aktivačné štiepenie C4 a C2. Okrem toho C1inh obmedzuje spontánnu aktiváciu C1 v plazme. Pri genetickom defekte dinh vzniká dedičný angioedém. Jeho patogenéza spočíva v chronicky zvýšenej spontánnej aktivácii komplementového systému a nadmernej akumulácii anafylaktínov (C3a a C5a), ktoré spôsobujú edémy. Ochorenie sa lieči substitučnou terapiou dinh.

- C4 - väzbový proteín- C4BP (C4-viažuci proteín) viaže C4b, čím zabraňuje interakcii C4b a C2a.

- D.A.F.(Faktor urýchľujúci rozpad- faktor, ktorý urýchľuje degradáciu, CD55) inhibuje konvertázy klasických a alternatívnych dráh aktivácie komplementu, čím blokuje tvorbu komplexu atakujúceho membránu.

- H faktor(rozpustný) vytesňuje faktor B z komplexu s C3b.

- Faktor I(sérová proteáza) štiepi C3b na C3dg a iC3b a C4b na C4c a C4d.

- Membránový kofaktorový proteín MCP(membránový kofaktorový proteín, CD46) viaže C3b a C4b, čím ich robí dostupnými pre faktor I.

- Protektín(CD59). Viaže sa na C5b678 a zabraňuje následnej väzbe a polymerizácii C9, čím blokuje tvorbu komplexu atakujúceho membránu. Pri dedičnom defekte protektínu alebo DAF sa vyvinie paroxyzmálna nočná hemoglobinúria. U takýchto pacientov dochádza k epizodickým záchvatom intravaskulárnej lýzy ich vlastných erytrocytov aktivovaným komplementom a hemoglobín sa vylučuje obličkami.

Moskovská štátna akadémia veterinárneho lekárstva

a ich biotechnológie. K. I. Skrjabin»

v odbore "imunológia"

„Doplnkový systém. Funkcie komponentov systému, úloha vo vrodenej a adaptívnej imunite“

Vykonané:

študent 3. ročníka

denné oddelenie FVM

Moskva 2008.

Plán:

Úvod……………………………………………………………………………….…………………………………..3

Štruktúra komplementových proteínov…………………………………………………………………..……...….5

Aktivácia doplnku………………………………………………………………………..……..…..6

Receptory komplementu ……………………………………………………………………………………………… .....13

Biologické účinky komplementu………………………………………………………………………………...15

Zoznam použitej literatúry……………………………………………………………………………………….20

Úvod.

Systém komplementu je komplexný súbor proteínov prítomných najmä v β-globulínovej frakcii, ktorý zahŕňa vrátane regulačných asi 20 zložiek, ktoré tvoria 10 % proteínov krvného séra.

Doplňte nomenklatúru systému.

Proteíny alternatívnej dráhy aktivácie sa nazývajú faktory a označujú sa jednopísmenovými symbolmi. Slovný faktor sa v texte zvyčajne skracuje na prvé písmeno F alebo sa úplne vynecháva. Regulačné proteíny sa najčastejšie označujú skratkami názvov ich funkčnej aktivity: napríklad proteín, ktorý urýchľuje disociáciu C3-konvertázy klasickej dráhy, má symbol DAF (decay accelerating factor) alebo v ruštine FUD. (faktor urýchľujúci disociáciu).

Bunkové receptory, ktoré viažu zložky komplementu, sú pomenované podľa ich skratiek ligandov (napr. C5a receptor) alebo ako markerové molekuly v nomenklatúre CD systému. Samostatne sú očíslované receptory pre hlavné fragmenty C3 ako receptory komplementu typu 1, 2, 3 a 4 (CR1, CR2, CR3 a CR4). Bohužiaľ, v dôsledku toho majú niektoré receptory v modernej literatúre tri synonymá, napríklad C3b receptor = CR1 = CD35.

Systém komplementu sa týka faktorov vrodenej imunity a zahŕňa množstvo proteínov, ktoré pôsobia postupne, t.j. kaskádu, v ktorej každý enzým katalyzuje aktivitu nasledujúceho enzýmu. Najdôležitejšou zložkou komplementu je C3, ktorý je v plazme prítomný v rovnakej koncentrácii (1-2 mg/ml) ako niektoré imunoglobulíny. Dva hlavné spôsoby aktivácie komplementu odrážajú znaky jeho účasti na reakciách vrodenej a získanej imunity. Klasická dráha je spojená so získanou imunitou, pretože proteín C1q interaguje s protilátkami, ktoré vytvorili komplex s antigénom. Alternatívna dráha aktivácie komplementu sa týka mechanizmov vrodenej imunity, počnúc imunitou niešpecifická väzba C3b na povrch mikroorganizmu.

Aktivitu jednotlivých zložiek komplementu in vivo je možné ilustrovať na príkladoch porúch spôsobených nedostatkom týchto proteínov. U takýchto pacientov je zvýšená náchylnosť na opakované hnisavé bakteriálne infekcie, ako aj na ochorenia, ktoré sú charakterizované zvýšenou tvorbou autoprotilátok a imunitných komplexov. Tieto pozorovania naznačujú potrebu komplementu ako pre antibakteriálnu ochranu, tak aj pre elimináciu imunitných komplexov, ktoré sú inak schopné spôsobiť autoimunitné a imunitne komplexné ochorenia.

V dôsledku aktivácie komplementu počas zápalu dochádza k nasledovnému:

Opsonizácia mikroorganizmov a imunitných komplexov;

Aktivácia leukocytov;

Lýza cieľových buniek .

Opsonizácia Ide o stimuláciu fagocytózy v dôsledku naviazania komplementových proteínov na povrch cieľov (mikróby, imunitné komplexy atď.). Fagocytárne bunky, ktoré majú receptory pre opsonizačné proteíny, viažu ciele, čo spôsobuje aktiváciu fagocytov a endocytózu alebo fagocytózu cieľov.

Aktivácia leukocytov Polymorfonukleárne granulocyty a makrofágy majú špecifické receptory pre malé fragmenty komplementových proteínov, ktoré sa tvoria na povrchu cieľov ako výsledok kaskády proteolytických reakcií. Tieto fragmenty difundujú do prostredia a priťahujú fagocyty (riadený pohyb buniek alebo chemotaxia) a tým, že sa na ne viažu, spôsobujú ich aktiváciu.

Lýza cieľových buniek Kaskáda proteolytického komplementu končí ponorením hydrofóbnej „sondy“ do lipidovej dvojvrstvy membrány cieľovej bunky a jej následným osmotickým prasknutím a lýzou.

Komplement je schopný rozlíšiť „ja“ od „ne-ja“

Štruktúra komplementových proteínov.

Komplement je systém kaskádovo pôsobiacich peptidových hydroláz, označených od C1 do C9. Zistilo sa, že väčšina zložiek komplementu je syntetizovaná hepatocytmi a inými pečeňovými markermi (asi 90 %, C3, C6, C8, faktor B atď.), ako aj monocytmi/makrofágmi (C1, C2, C3, C4, C5).

Doplnkové proteíny patria do rôznych superrodín. Proteíny spojené v jednej nadrodine – napríklad imunoglobulíny – majú mnoho spoločných štrukturálnych a funkčných vlastností.

Klasifikácia komplementových proteínov podľa superrodín umožňuje lepšie pochopenie ich štruktúrnych a funkčných vzťahov.

Faktor H - proteín krvnej plazmy s predĺženou molekulou;

C4-väzbový proteín - heptamérny plazmatický proteín, ktorého molekula má pavúkovitý tvar;

Faktorom, ktorý urýchľuje disociáciu C3-konvertázy (FUD, CD55) je proteín bunkovej membrány v nej fixovaný na akejsi glykofosfolipidovej „nohe“;

Membránový kofaktorový proteín (MCD, CD46) je transmembránový proteín, ktorý pôsobí ako kofaktor pre štiepenie C3b:

Receptory komplementu typu 1 (CR1, CD35) a typu 2 (CR2, CD21) sú bunkové receptory s transmembránovými doménami.

Rodina komplementových regulačných proteínov je kódovaná skupinou úzko prepojených génov umiestnených na chromozóme 1. So zjavnými rozdielmi v štruktúre všetky tieto proteíny obsahujú rovnakú doménu, ktorá pozostáva z približne 60 aminokyselinových zvyškov a nazýva sa krátka spoločná repetícia. Táto doména sa môže vyskytovať mnohokrát v štruktúre každej molekuly, tvorí jej hlavný reťazec a prípadne určuje väzbovú špecificitu. Syntéza týchto proteínov je kódovaná homológnymi tandemovými exónmi.

Šesť proteínov, ktoré tvoria túto rodinu, tiež vykonáva množstvo spoločných funkcií pri aktivácii komplementu: faktor H, C4-bp, FUD, LAB a CR1 inhibujú tvorbu komplexov C4b2a a C3bBb, t. j. C3 konvertáz klasického a alternatívneho cesty aktivácie. Niektoré z týchto proteínov majú iné spoločné funkcie, nie však identické, ale len čiastočne sa prekrývajúce. Takéto funkcie zahŕňajú: potlačenie väzby C2 na C4b a faktora B na C3b, indukciu disociácie C2a od C4b a Bb od C3b, pôsobenie ako kofaktory faktora I, enzýmu zodpovedného za katabolizmus C3b a C4b.

Treba poznamenať, že krátke spoločné opakovania sa nachádzajú aj v iných proteínoch, ktoré však neinteragujú s proteínmi komplementu; je to receptor pre IL-2, β2-glykoproteín I a faktor XIII systému zrážania krvi.

Štruktúra väčšiny komplementových proteínov je „mozaiková“. Molekulárny základ proteínovej afinity v časerodiny sa vďaka klonu vyjasniakódovanie ich génov. Podľa modernej koncepcieniyam, v priebehu evolúcie ich bolo veľaduplikácia exónov a ich „prehadzovanie“ medzi nimirôznymi génmi. Keďže sú súčasne v zložení rôznych génov, tieto sa duplikovalisegmenty DNA sa vyvíjali paralelnehodnotu a funkciu, aj keď v niektorých prípadoch sa činnosť stráca alebo sa získava nová.

aktivácia komplementu.

Existujú tri cesty (mechanizmy) aktivácie komplementu: klasická, lektínová a alternatívna. Všetky vedú k vytvoreniu konvertázy, ktorá štiepi C3 na C3a a C3b, čo je centrálny moment ktorejkoľvek z kaskád komplementu (obr. 1).

U stavovcov išla komplikácia komplementového systému ruka v ruke so zvýšením všeobecnej úrovne organizácie, diferenciácie tkanív a zlepšením reakcií vrodenej a získanej imunity. Avšak už v cyklostómoch (lampry a jesene) - najnižší taxón živých stavovcov - komplementový systém predstavujú alternatívne a lektínové dráhy a u evolučne vyspelejších chrupkovitých rýb sa po prvý raz objavuje klasická dráha aktivácie komplementu.

Konvertáza klasickej a lektínovej dráhy je kombináciou fragmentov C4 a C2 - C4b2a, pričom konvertáza alternatívnej dráhy je komplex C3 s FB - C3bBb. Fragment C3b, ktorý je odštiepený z C3 oboma konvertázami, sa viaže na cieľovú membránu a stáva sa ohniskom dodatočné vzdelanie C3b - tento stupeň kaskády sa nazýva zosilňovacia slučka.

Ryža. 1. Porovnanie klasických a alternatívnych ciest aktivácie komplementu

Pridaním ďalšej molekuly C3b môžu byť obe C3 konvertázy konvertované na C5 konvertázu, ktorá funguje ako katalyzátor v prvom kroku kaskády vedúcej k vytvoreniu komplexu lyzujúceho membránu.

Klasická cesta aktivácie komplementu.

Klasická dráha aktivácie komplementu je najčastejšie spúšťaná imunitnými komplexmi; úlohu prvého enzýmového komplexu v ňom vykonáva proteín C1 (tabuľka 1).

Predpokladá sa, že viacbodová väzba sférických domén C1q s molekulami IgG alebo IgM vstupujúcimi do imunitných komplexov vedie k zmene konformácie celého komplexu C1, čo spôsobí autokatalytickú samoaktiváciu najskôr jednej a potom ďalších molekúl C1r s ich transformáciou na dve molekuly aktívneho enzýmu C1r, ktoré štiepia obe molekuly C1s za vzniku dvoch molekúl C1s s aktivitou serínesterázy.

Tab. 1. komplementové aktivátory.

Lektínová dráha pre aktiváciu komplementu.

Je takmer identický s klasickým, no začína nezávisle od protilátok.

Okrem toho sa Clq viaže priamo, t.j. bez účasti protilátok, s niektorými mikróbmi, najmä s mykoplazmami a množstvom retrovírusov (nie však HIV).

Pôsobením C1 sa C4 štiepi za vzniku aktivovaného C4b

Proteín komplementu C4 obsahuje vnútornú tioéterovú väzbu, ktorej umiestnenie je vysoko homológne s miestom C3 obsahujúcim tioéter. Keď je C4 štiepený C1, objavia sa dva fragmenty: C4a. so slabou anafylaktickou aktivitou a väčší (nestabilný, stredný), C4b *. (Hviezdička označuje nestabilný stav molekuly, v ktorej je aktivované väzobné miesto). V priebehu niekoľkých milisekúnd je C4b* napadnutý nukleofilnými skupinami umiestnenými v tesnej blízkosti. Väčšina molekúl C4b* sa hydrolyzuje za vzniku inaktivovaného iC4b. Môže sa však vytvoriť C4b* Kovalentné väzby s amino alebo hydroxy skupinami molekúl bunkovej membrány, ktoré sa menia na C4b viazané na povrchu.

Sú známe dva izotypy C4 - C4A a C4B. Sú kódované tandemovými génmi hlavného histokompatibilného komplexu. Aktivovaný C4A interaguje prevažne s aminoskupinami a C4B interaguje s hydroxyskupinami, pričom vytvára amidové a éterové väzby. C4A sa teda viaže hlavne na bielkoviny a C4B na sacharidy.

C4b naviazaný na bunkovom povrchu sa zase stáva väzbovým miestom pre C2 proenzým (v prítomnosti Mg2+). Naviazaný C2 slúži ako substrát pre C1s, ktorý ho štiepi, aby sa uvoľnil C2b, zatiaľ čo väčší fragment, C2a, zostáva pripojený k C4b, čo vedie k C4b2a, enzýmovému komplexu nazývanému klasická dráha C3 konvertázy.

Proteolytické štiepenie C3a z N-konca C3 a-reťazca C3-konvertázou vedie ku konformačnej zmene vo zvyšnej časti molekuly (tj C3b*), čím sa vnútorná tioéterová väzba stáva veľmi nestabilnou. Stáva sa novým väzbovým miestom v rámci C3b*, ktoré je schopné veľmi aktívne interagovať s blízkymi nukleofilnými skupinami. Rovnako ako v prípade C4b* väčšina molekúl C3b* podlieha hydrolýze, avšak niektoré molekuly sa viažu na proteíny a sacharidy nachádzajúce sa v bezprostrednej blízkosti miesta aktivácie. Keďže C3 konvertáza sa zvyčajne tvorí na cudzom povrchu alebo na imunitných komplexoch, C3b sa hromadí hlavne tam. Naviazaný C3b sa potom stáva ohniskom ďalšej aktivácie komplementu prostredníctvom takzvanej amplifikačnej slučky alternatívnej dráhy (obr. 2).

Ryža. 2. Klasická dráha aktivácie komplementu

Druhým mechanizmom je potlačenie tvorby klasickej dráhy C3 konvertázy, C4b2a. V kvapalnej fáze takto pôsobí faktor I a proteín viažuci C4 (C4-bp), pričom štiepia C4b. Okrem toho C4-bp spôsobuje disociáciu C4b2a na C2a a C4b.

Aktivácia pozdĺž klasickej dráhy je tiež regulovaná potlačením interakcie komplementu s povrchom hostiteľských buniek. Inhibícia je uskutočňovaná regulačnými komplementovými proteínmi: faktorom, ktorý urýchľuje disociáciu C3-konvertázy (FUD, CD55), komplementových receptorov typu 1 (CR1, CD35) a membránového kofaktorového proteínu (MKD, CD46). Tieto proteíny pôsobia nasledovne:

Potlačiť väzbu C2 na C4b (FOOD alebo CR1);

Spôsobiť a urýchliť disociáciu C4b2a na C2a a C4b (FUD a CR1);

Pôsobia ako kofaktory, ktoré stimulujú katabolizmus C4b pôsobením faktora I (ICD alebo CR1).

Existuje spontánna aktivácia komplementu prostredníctvom alternatívnej dráhy. „Nečinná“ alternatívna aktivácia komplementu neustále udržiava nízku koncentráciu C3b * v krvnej plazme.

Klasické aj alternatívne cesty aktivácie komplementu vedú k objaveniu sa C3 konvertázy: C4b2a a C3bBb. Klasická dráha začína aktiváciou Cis komplexom antigén-protilátka a následným štiepením zložiek C4 a C2 aktivovanými C1s. menšie fragmenty, C4a a C2b, sú uvoľnené a väčšie tvoria C4b2a. Komponenty C4 a C2 môžu byť tiež aktivované MAP (manan-binding lectin-associated serine proteinase), proteín lektínovej dráhy podobný Cis, a MSL (sérový mannan-viažuci lektín). V prvých štádiách alternatívnej dráhy sa proteín C3b, ktorý sa objavil ako výsledok „nečinnej“ aktivácie a naviazaný na povrch, spája s faktorom B, z ktorého faktor D odštiepi menší fragment Ba. Veľký fragment B, t.j. Bb zostáva naviazaný na C3b, pričom vzniká C3bBb - C3 konvertáza, ktorá štiepi ďalšie molekuly C3 (mechanizmus pozitívnej spätnej väzby). Povrch aktivujúci komplement (napr. mikroorganizmy) stabilizuje C3b, čo mu umožňuje viazať sa na faktor B. To podporuje ďalšiu alternatívnu aktiváciu komplementu. C3 konvertázy klasickej a alternatívnej dráhy môžu dodatočne pripájať C3b, čím vytvárajú enzýmové komplexy nazývané C5 konvertázy (C4b2a3b a C3bBb3b, v tomto poradí), ktoré aktivujú ďalšiu zložku komplementového systému, C5.

Povrchy, ktoré aktívne aktivujú komplement, sa nazývajú ochranné. , pretože C3b s nimi spojený je chránený pred proteolýzou. Cudzí povrch, podobný membráne bakteriálnej bunky, "chráni" C3, pretože po naviazaní naň prejavuje vyššiu aferentnosť k faktoru B ako k faktoru H a pravdepodobne tvorí stabilnejšiu konvertázu. Cudziemu povrchu navyše chýbajú hostiteľské regulačné proteíny, ktoré inhibujú aktiváciu komplementu.

Obr.4 Analogické štádiá aktivácie komplementu klasickými, lektínovými a alternatívnymi mechanizmami

Po počiatočnom pripojení jednej molekuly C3b na „ochranný“ povrch nasleduje krok amplifikácie, ktorý vedie k tomu, že na rovnakom mieste je fixovaných mnoho ďalších molekúl C3b. kľúčový bod pre rýchlu akumuláciu C3b je tvorba membránovo viazanej C3-konvertázy.

"Zosilňovacia slučka"

Amplifikačná slučka je mechanizmus pozitívnej spätnej väzby pri aktivácii komplementu prostredníctvom alternatívnej dráhy.

Komplex C3bBbP štiepi mnoho nových molekúl C3. Keďže konvertáza je lokalizovaná na „ochrannom“ povrchu, výsledné molekuly C3b* sa naviažu tam, a nie na iné miesto (obr. 5). .

Amplifikačná slučka funguje aj vtedy, keď je C3b fixovaný k povrchu v dôsledku klasickej (od protilátky závislej) aktivácie komplementu.

Obr.5."Zosilňovacia slučka"

Regulácia zosilňovacieho mechanizmu je pre organizmus mimoriadne dôležitá. Ak nefunguje, amplifikácia (ako cyklický proces prebiehajúci podľa princípu pozitívnej spätnej väzby) prebieha až do úplného rozštiepenia všetkých molekúl C3. (Prvýkrát to bolo pozorované u pacienta s dedičnou deficienciou regulačného enzýmu - faktora I. V neprítomnosti faktora I pôsobí amplifikačná slučka až po premenu všetkých molekúl C3 séra pacienta na C3b) .

Na membránach telu vlastných buniek urýchľujú FUD aj CR1 disociáciu komplexu C3bBb s uvoľňovaním C3b. CR1 aj LAB pôsobia ako kofaktory pre faktor I štiepenia C3b. . Presne rovnakým spôsobom regulujú FUD, LAB a CR1 aktivitu C4b2a (klasická dráha C3 konvertázy), keď je naviazaná na bunkové membrány.

Osud povrchovo viazaného C3b je teda najdôležitejším krokom v nešpecifickom mechanizme, ktorým komplementový systém rozlišuje seba od seba. Pre prepojené C3b existujú dve možnosti:

Zosilnenie: C3b viaže faktor B za vzniku konvertázy, ktorá spôsobuje, že stále viac a viac molekúl C3b je fixovaných na rovnakom povrchu.

Inhibícia: C3b je štiepený faktorom I za účasti jedného z troch kofaktorov: faktor H (z plazmy), CR1 alebo MKB (viazaný na povrchu).

Ktorá z týchto možností je realizovaná, závisí od povahy povrchu, ktorý viaže C3b . Prítomnosť vlastných molekúl, ako sú FUD, CR1 a LAB, na autológnom (najmä bunkovom) povrchu účinne obmedzuje tvorbu C3 konvertáz. Naopak, cudzí povrch, napríklad bakteriálna bunková membrána, poskytuje „ochranu“ pre C3b, pretože práve na ňom má faktor B väčší aferent pre C3b ako faktor H. Výsledkom je, že fixácia len niekoľkých Molekuly C3b vedú k vytvoreniu relatívne stabilnej C3-konvertázy alternatívneho spôsobu - С3bВbР, enzýmového komplexu, ktorý spôsobuje väzbu všetkých nových molekúl C3b v rovnakej oblasti.

Konečnou fázou aktivácie komplementu je vytvorenie komplexu lyzujúceho membránu.

Pred štiepením C5 konvertázou sa C5 selektívne viaže na C3b vo svojom zložení. Klasická dráha C5 konvertázy je trojmolekulárny komplex, C4b2a3b, v ktorom C3b kovalentne naviazaný na C4b má vyššiu C5 väzbovú konštantu ako C3b naviazaný na iné molekuly bunkového povrchu. C5-konvertáza alternatívnej dráhy je tiež trojmolekulový komplex - C3bBb3b, v ktorom je jeden C3b kovalentne spojený s druhým. Pri štiepení C5 sa uvoľní malý peptidový fragment C5a - vysoko aktívny anafylatoxín.

Membránový lyzačný komplex vytvorený neenzymatickým zostavením C5b-9

Následná tvorba LMC prebieha bez účasti enzýmov. Zložka C5b sa viaže na C6 za vzniku C5b6, ktorý interaguje s C7 za vzniku komplexu C5b67 . V dôsledku väzby C7 sa hydrofilný C5b6 premení na hydrofóbny komplex C5b67, ktorý je schopný prednostne sa integrovať do lipidovej dvojvrstvy. K tomuto komplexu sa pridá C8 a potom postupne až 14 C9 monomérov. V dôsledku toho sa vytvorí lytická „sonda“ alebo molekula tvoriaca póry, ktorej prvé elektrónové mikrofotografie získali Humphrey a Durmashkin. . Hoci po pridaní C8 k C5b67 už komplex vykazuje nevýznamnú lytickú aktivitu, jeho úplný rozvoj závisí od polymerizovaného C9.

Vytvorený hydrofóbny komplex C5b67 je schopný spontánne sa začleniť do membrán iných buniek umiestnených v blízkosti bunkového povrchu, kde dochádza k aktivácii primárneho komplementu. Tento proces „reaktívnej lýzy“, ak nie je regulovaný, môže poškodiť vlastné tkanivá tela. Množstvo proteínov môže inhibovať "reaktívnu lýzu" väzbou na C5b67 v kvapalnej fáze predtým, ako sa fixuje na membrány vlastných buniek tela. Z týchto proteínov v krvnej plazme sa v najvyššej koncentrácii nachádza S-proteín alebo vitronektín. Komplex SC5b67, ktorý tvorí, nemá schopnosť integrovať sa do lipidovej dvojvrstvy; táto schopnosť tiež chýba v komplexe C5b678, pretože sa viaže na lipoproteíny s nízkou hustotou (LDL), ak sa pridanie C8 k C5b67 vyskytuje v kvapalnej fáze.

Bunková membrána hostiteľského organizmu obsahuje proteíny, ktoré ho chránia pred lýzou pri pôsobení LMC.

Je pozoruhodné, že bunky s jadrom, najmä bunky vlastného imunitného systému, sú odolnejšie voči lýze závislej od komplementu ako erytrocyty vďaka schopnosti aktívne odstraňovať LMC endocytózou a exocytózou tých membránových fragmentov, do ktorých prenikla .

Komplement je najdôležitejším prvkom imunitného systému stavovcov a človeka, ktorý hrá kľúčovú úlohu v humorálnom mechanizme obrany organizmu proti patogénom. Termín prvýkrát zaviedol Erlich na označenie zložky krvného séra, bez ktorej zmizli jeho baktericídne vlastnosti. Následne sa zistilo, že tento funkčný faktor je súborom proteínov a glykoproteínov, ktoré pri vzájomnej interakcii a interakcii s cudzou bunkou spôsobujú jej lýzu.

Komplement sa doslovne prekladá ako "doplniť". Spočiatku to bolo považované len za ďalší prvok, ktorý poskytuje baktericídne vlastnosti živého séra. Moderné predstavy o tomto faktore sú oveľa širšie. Zistilo sa, že komplement je veľmi zložitý, jemne regulovaný systém, ktorý interaguje s humorálnymi aj bunkovými faktormi imunitnej odpovede a má silný vplyv na rozvoj zápalovej odpovede.

všeobecné charakteristiky

V imunológii je systém komplementu skupina proteínov krvného séra stavovcov, ktoré vykazujú baktericídne vlastnosti, čo je vrodený mechanizmus humorálnej obrany tela proti patogénom, ktorý je schopný pôsobiť samostatne aj v kombinácii s imunoglobulínmi. V druhom prípade sa komplement stáva jednou z pák špecifickej (alebo získanej) odpovede, pretože protilátky samé o sebe nemôžu ničiť cudzie bunky, ale pôsobia nepriamo.

Účinok lýzy sa dosiahne v dôsledku tvorby pórov v membráne cudzej bunky. Takých dier môže byť veľa. Membránovo-perforujúci komplex komplementového systému sa nazýva MAC. V dôsledku jeho pôsobenia dochádza k perforácii povrchu cudzej bunky, čo vedie k uvoľneniu cytoplazmy smerom von.

Komplement predstavuje asi 10 % všetkých sérových proteínov. Jeho zložky sú vždy prítomné v krvi, bez akéhokoľvek účinku až do momentu aktivácie. Všetky účinky komplementu sú výsledkom postupných reakcií - buď štiepením jeho základných proteínov, alebo vedúcimi k tvorbe ich funkčných komplexov.

Každý stupeň takejto kaskády podlieha prísnej reverznej regulácii, ktorá v prípade potreby môže proces zastaviť. Zložky aktivovaného komplementu vykazujú široké spektrum imunologických vlastností. V tomto prípade môžu mať účinky na telo pozitívne aj negatívne účinky.

Hlavné funkcie a účinky doplnku

Akcie aktivovaného komplementového systému zahŕňajú:

• Lýza cudzích buniek bakteriálnej a nebakteriálnej povahy. Vykonáva sa v dôsledku tvorby špeciálneho komplexu, ktorý je vložený do membrány a vytvára v nej dieru (perforuje).
• Aktivácia odstraňovania imunitných komplexov.
• Opsonizácia. Zložky komplementu, ktoré sa viažu na povrchy cieľov, ich robia atraktívnymi pre fagocyty a makrofágy.
• Aktivácia a chemotaktická príťažlivosť leukocytov k ohnisku zápalu.
• tvorba anafylotoxínov.
• Uľahčiť interakciu antigén prezentujúcich a B buniek s antigénmi.

Komplement má teda komplexný stimulačný účinok na celý imunitný systém. Nadmerná aktivita tohto mechanizmu však môže nepriaznivo ovplyvniť stav tela. Medzi negatívne doplnky patria:

• Zhoršenie priebehu autoimunitných ochorení.
• Septické procesy (podlieha masovej aktivácii).
• Negatívny účinok na tkanivá v ohnisku nekrózy.

Poruchy komplementového systému môžu viesť k autoimunitným reakciám, t.j. poškodenie zdravých tkanív tela vlastným imunitným systémom. Preto existuje taká prísna viacstupňová kontrola aktivácie tohto mechanizmu.

Doplniť proteíny

Funkčne sú proteíny komplementového systému rozdelené na zložky:

• Klasickým spôsobom (C1-C4).
• Alternatívna cesta (faktory D, B, C3b a properdín).
• Membránový útočný komplex (C5-C9).
• Regulačná frakcia.

Počty C-proteínov zodpovedajú sekvencii ich detekcie, ale neodrážajú sekvenciu ich aktivácie.

Doplnkové regulačné proteíny zahŕňajú:

• H faktor.
• C4 väzbový proteín.
• Membránový kofaktorový proteín.
• Receptory komplementu prvého a druhého typu.

C3 je kľúčovým funkčným prvkom, pretože až po jeho rozpade sa vytvorí fragment (C3b), ktorý sa prichytí na membránu cieľovej bunky, čím sa spustí proces tvorby lytického komplexu a spustí sa takzvaná amplifikačná slučka ( mechanizmus pozitívnej spätnej väzby).

Aktivácia komplementového systému

Aktivácia komplementu je kaskádová reakcia, v ktorej každý enzým katalyzuje aktiváciu nasledujúceho. Tento proces sa môže vyskytnúť tak za účasti zložiek získanej imunity (imunoglobulíny), ako aj bez nich.

Existuje niekoľko spôsobov aktivácie komplementu, ktoré sa líšia sekvenciou reakcií a súborom proteínov, ktoré sa na nej podieľajú. Všetky tieto kaskády však vedú k jednému výsledku – vzniku konvertázy, ktorá štiepi proteín C3 na C3a a C3b.

Existujú tri spôsoby, ako aktivovať komplementový systém:

• Klasická.
• Alternatívne.
• lektín.

Spomedzi nich je iba prvá spojená so získanou imunitnou odpoveďou, zatiaľ čo ostatné majú nešpecifickú povahu účinku.

Vo všetkých aktivačných dráhach možno rozlíšiť 2 stupne:

• Spustenie (alebo vlastne aktivácia) – zahŕňa celú kaskádu reakcií až po vznik C3/C5-konvertázy.
• Cytolytický - znamená tvorbu komplexu membránového útoku (MCF).

Druhá časť procesu je vo všetkých fázach podobná a zahŕňa proteíny C5, C6, C7, C8, C9. V tomto prípade iba C5 podlieha hydrolýze, zatiaľ čo zvyšok sa jednoducho pripojí a vytvorí hydrofóbny komplex schopný začleniť a perforovať membránu.

Prvý stupeň je založený na postupnom spustení enzymatickej aktivity proteínov C1, C2, C3 a C4 hydrolytickým štiepením na veľké (ťažké) a malé (ľahké) fragmenty. Výsledné jednotky sú označené malými písmenami a a b. Niektoré z nich vykonávajú prechod do cytolytického štádia, zatiaľ čo iné zohrávajú úlohu humorálnych faktorov imunitnej odpovede.

klasickým spôsobom

Klasická dráha aktivácie komplementu začína interakciou komplexu enzýmu C1 so skupinou antigén-protilátka. C1 je zlomok 5 molekúl:

• C1q(1).
• Clr(2).
• C1s(2).

V prvom kroku kaskády sa C1q viaže na imunoglobulín. To spôsobí konformačné preskupenie celého komplexu C1, čo vedie k jeho autokatalytickej samoaktivácii a vzniku aktívneho enzýmu C1qrs, ktorý štiepi proteín C4 na C4a a C4b. V tomto prípade zostáva všetko pripojené k imunoglobulínu, a teda k membráne patogénu.

Po realizácii proteolytického účinku na seba antigénna skupina - C1qrs pripojí fragment C4b. Takýto komplex sa stáva vhodným pre väzbu na C2, ktorý je okamžite štiepený C1s na C2a a C2b. V dôsledku toho vzniká C3 konvertáza C1qrs4b2a, ktorej pôsobením vzniká C5 konvertáza, ktorá spúšťa tvorbu MAC.

Alternatívna cesta

Takáto aktivácia sa inak nazýva nečinná, pretože k hydrolýze C3 dochádza spontánne (bez účasti medzičlánkov), čo vedie k periodickej, bezpríčinnej tvorbe C3 konvertázy. Alternatívna cesta sa uskutočňuje, keď sa patogén ešte nevytvoril. Kaskáda pozostáva z nasledujúcich reakcií:

1. Slepá hydrolýza C3 za vzniku fragmentu C3i.
2. C3i sa viaže na faktor B za vzniku komplexu C3iB.
3. Viazaný faktor B sa stáva dostupným na štiepenie D-proteínom.
4. Ba fragment sa odstráni a zostane C3iBb komplex, čo je C3 konvertáza.

Podstatou aktivácie slepého pokusu je, že C3-konvertáza je v kvapalnej fáze nestabilná a rýchlo hydrolyzuje. Po zrážke s membránou patogénu sa však stabilizuje a naštartuje cytolytické štádium s tvorbou MAC.

lektínová cesta

Cesta lektínu je veľmi podobná klasickej. Hlavný rozdiel spočíva v prvom kroku aktivácie, ktorá sa neuskutočňuje prostredníctvom interakcie s imunoglobulínom, ale prostredníctvom väzby C1q na koncové manánové skupiny prítomné na povrchu bakteriálnych buniek. Ďalšia aktivácia sa vykonáva úplne identicky s klasickou cestou.

Termín "komplement" prvýkrát navrhol Borclet ako výsledok pozorovania, že na realizáciu množstva imunologických účinkov (hemolýza, baktericídna aktivita) je spolu s protilátkami potrebný sérový faktor, ktorý sa pri zahriatí na + 56 °C. Počas 70 rokov štúdia komplementu sa zistilo, že ide o komplexný systém 11 sérových proteínov, ktorých aktivita je regulovaná minimálne rovnakým počtom faktorov. Komplement je systém kaskádovo pôsobiacich vysoko účinných proteáz, ktoré sú postupne aktivované štiepením alebo pridaním peptidových fragmentov a nakoniec vedú k bakteriolýze alebo cytolýze. Z hľadiska komplexnosti je komplementový systém porovnateľný so systémom zrážania krvi, s ktorým je spojený, ako aj s kinínovým systémom, funkčnými väzbami. Vo fylogenéze sa komplementový systém objavil pred imunitným systémom. Ontogeneticky sa to prejavuje tak, že už 6-týždňový plod je schopný syntetizovať jednotlivé zložky systému a od 10. týždňa je možné zistiť hemolytickú aktivitu syntetizovaných faktorov, hoci normálne koncentrácie všetkých C- zložky sa určujú len počas prvého roka po narodení. Z celkového množstva srvátkových bielkovín tvorí komplementový systém asi 10 %. Je základom obranyschopnosti organizmu. Funkčné defekty v systéme komplementu môžu viesť k závažným recidivujúcim infekciám a patologickým stavom v dôsledku imunitných komplexov. Medzi komplementovým systémom a fagocytárnym systémom existuje priamy funkčný vzťah, keďže priama alebo protilátkami sprostredkovaná väzba zložiek komplementu na baktérie je nevyhnutnou podmienkou fagocytózy (opsonizácie mikroorganizmov). Komplement je dominantnou humorálnou zložkou zápalovej odpovede, pretože jeho produktmi sú chemotaxíny a anafylaktoxíny, ktoré majú výrazný účinok na fagocyty, metabolizmus a systém zrážania krvi. Komplement sa teda považuje za dôležitý prvok systému rezistencie, ako aj za účinnú zložku humorálnej imunity. Okrem toho komplementový systém zahŕňa dôležité faktory v regulácii imunitnej odpovede.

Syntéza a metabolizmus C-faktorov. K tvorbe C-faktorov dochádza najmä v pečeni, kostná dreň a slezina. Zvláštne postavenie zaujíma C1, ktorý sa zjavne syntetizuje v epiteli tenkého čreva. Makrofágy hrajú rozhodujúcu úlohu v syntéze komponentov komplementu, čo odráža úzky fylogenetický vzťah medzi týmito dvoma systémami. Kontinuálne používanie C-faktorov v organizme a vysoká úroveň ich katabolizmu určujú potrebu ich kontinuálnej syntézy a rýchlosť syntézy je relatívne vysoká. Napríklad pre C3 sa každú hodinu syntetizuje 0,5-1,0 mg bielkovín na 1 kg telesnej hmotnosti. Aktivácia aj inhibícia, ako aj spotreba a syntéza sú v labilnej rovnováhe. Zároveň sérové ​​koncentrácie jednotlivých faktorov na jednej strane a obsah fragmentov a produktov štiepenia na strane druhej umožňujú posúdiť stav a úroveň aktivácie celého systému.

C-faktory zvyčajne pozostávajú z niekoľkých polypeptidových reťazcov. C3, C4 a C5 sú syntetizované vo forme jediného polypeptidového reťazca, v dôsledku proteolytického štiepenia, z ktorého sa tvoria buď C3 a C5, alebo len C4. Polypeptidové reťazce C1 a C8 sa syntetizujú oddelene. Glukozylácia nastáva bezprostredne pred sekréciou a je nevyhnutným predpokladom tohto procesu.

Zníženie syntézy zložiek komplementu sa pozoruje pri ťažkých ochoreniach pečene, urémii a užívaní vysokých koncentrácií kortikosteroidov, postihujúcich najmä C3, C4 a C5. Znížená koncentrácia C3 v sére je stanovená aj pri chronickej imunokomplexovej patológii v dôsledku aktivácie alternatívnej dráhy so zvýšenou spotrebou tejto zložky. Súčasne môže dôjsť k zníženiu syntézy tejto zložky, čo naznačuje existenciu negatívnej spätnej väzby na reguláciu jej syntézy prostredníctvom C3d.

Mechanizmy aktivácie komplementového systému. Aktivácia po počiatočnom štádiu sa môže vyvinúť niekoľkými smermi:

Klasická dráha aktivácie komplementu, začínajúca na C1;

Alternatívna dráha aktivácie komplementu začínajúca na C3;

Špecifická aktivácia komplementu s tvorbou rôznych produktov štiepenia.

I. Klasický spôsob aktivácie komplementového systému. Klasická dráha aktivácie komplementu je imunologicky sprostredkovaný proces iniciovaný protilátkami. Imunologická špecifickosť je zabezpečená interakciou protilátok s antigénmi baktérií, vírusov a buniek. Reakcia antigén-protilátka je spojená so zmenou konfigurácie imunoglobulínu, ktorá vedie k vytvoreniu väzbového miesta pre Clq na Fc fragmente v blízkosti pántovej oblasti. Imunoglobulíny sa môžu viazať na C1. K aktivácii Cl dochádza výlučne medzi dvoma Fc fragmentmi. Preto môže byť aktivačná kaskáda indukovaná aj jednou molekulou IgM. V prípade protilátok IgG je nevyhnutná blízkosť dvoch molekúl protilátky, čo predstavuje vážne obmedzenia na hustotu epitopov antigénu. V tomto smere je IgM oveľa účinnejší iniciátor cytolýzy a imunitnej opsonizácie ako IgG. Kvantitatívne tento odhad zodpovedá hodnote 800:1. Samotný proces aktivácie komplementu možno rozdeliť do určitých etáp:
1- rozpoznanie imunitných komplexov a tvorba C1;
2 - tvorba C3-konvertázy a C5-konvertázy;
3 - tvorba termostabilného komplexu C5b, 6,7;
4 - perforácia membrány.

Perforácia membrány. Každý vytvorený komplex C5b, 6,7, bez ohľadu na membránovú väzbu alebo tienenie S-proteínu, sa viaže na 1 molekulu C8 a 3 molekuly C9. Voľný komplex C5b-C9 pôsobí hemolyticky, zatiaľ čo komplex s S-proteínom tento účinok nemá. Dva komplexy C5b-C9 spojené s membránou tvoria kruhový pár v membráne, čo vedie k prudkej zmene osmotického tlaku v bunke. Ak sú erytrocyty vysoko citlivé na tvorbu takéhoto defektu membrány, potom sú bunky s jadrami schopné opraviť defekty tohto typu a majú určitú odolnosť voči napadnutiu komplementom. V tomto smere je určujúcim faktorom pri interakcii komplementu s membránou celkový počet molekúl Clg naviazaných na bunku, ktorý závisí od počtu a triedy protilátok naviazaných na bunku. Medzi baktériami existujú druhy, ktoré sú odolné voči pôsobeniu komplementu. V tomto prípade je rozhodujúci efekt opsonizácie mikroorganizmov s následnou fagocytózou. Lysozým hrá úlohu pri komplementovom útoku gramnegatívnych baktérií. Niektoré znaky aktivácie komplementu vyplývajú zo všeobecných vzorov a sú určené počiatočnou aktiváciou C1 rozpustnými alebo precipitovanými imunitnými komplexmi. Reakcia prebieha identicky až do vytvorenia komplexu C5b, 6,7, čo vedie k produkcii chemotaktických faktorov a anafylatoxínov. Podobné procesy sa vyskytujú pri intravenóznom podaní agregovaného IgG. Klinické prejavy sa v tomto prípade môžu líšiť od sérovej choroby až po anafylaktický šok. Kombinácia fragmentov Fc s adhezívnymi zložkami С5b, 6,7 v zložení rozpustných imunitných komplexov môže viesť k ich ukladaniu na endotelové bunky a asociácii s krvnými bunkami, čo spôsobuje celý riadok systémové lézie. Takéto imunokomplexové mechanizmy vytvárajú základ pre alergické reakcie typu III, kaskádu reakcií aktivácie komplementu, lavínovité zapojenie komponentov komplementu do reakcie so zvýšením počtu farmakologicky aktívnych fragmentov.

Alternatívna dráha aktivácie komplementu. Pri alternatívnej dráhe aktivácie komplementu sa na reakciách nezúčastňujú faktory C1, C4, C2. Aktivácia začína, keď sa C3 štiepi na fragmenty C3a a C3b. Ďalší priebeh procesu je identický s klasickou cestou.

Pillemer prvýkrát opísal „správny systém“ závislý od Mg+, v ktorom bol C3 aktivovaný zymosanom (polysacharid) bez účasti protilátok. Ako aktivátory môžu pôsobiť aj iné nerozpustné polysacharidy (inulín, vysokomolekulárny dextrán), okrem toho môžu slúžiť bakteriálne endotoxíny, agregované IgG4, IgA a IgE, imunitné komplexy s F fragmentmi, proteázy (plazmín, trypsín), faktor kobrieho jedu, C3b ako aktivátory.. V alternatívnej aktivačnej dráhe pôsobia dve C3 konvertázy. C3Bb má malú aktivitu a objavuje sa, keď C3 interaguje s B, D a properdínom. C3Bb odstraňuje malé množstvo C3b, čo vedie k vytvoreniu vysoko aktívnej C3b konvertázy, ktorej výsledkom je C3b. Existuje pozitívum Spätná väzba, čo výrazne zvyšuje odozvu. Potlačenie takéhoto spontánneho zosilnenia sa uskutočňuje pomocou C3b-INA, ktorá inhibuje C3b vytvorený v rozpustnej forme. Faktor kobrieho jedu je funkčným a štrukturálnym analógom C3b, ale nie je inhibovaný C3b-INA. Endotoxíny a polysacharidy aktivujú properdín a tým vytvárajú podmienky pre väzbu a stabilizáciu C3b, ktorý je inhibovaný C3b-INA len vo voľnom stave. Definujúcim krokom v alternatívnej aktivačnej dráhe je vytvorenie C3b, ktorý sa prenesie na aktivovaný povrch. Proces začína väzbou C3b na B, pričom tento krok závisí od prítomnosti Mg2+. C3bB je aktivovaný pomocou D na komplex C3b Bb. Properdin viaže C3b a tým stabilizuje spontánne disociujúci komplex Bb. Špecifickým inhibítorom alternatívnej dráhy je B1H. Súťaží s faktorom B o väzbu C3b, čím ju vytesňuje z komplexu C3bB a robí C3b dostupným pre pôsobenie C3b-INA. Cytolytická aktivita alternatívnej dráhy je úplne určená vlastnosťami obalu mikroorganizmov a bunkovej membrány. Glykoproteíny a glykolipidy obsahujúce koncové zvyšky kyseliny sialovej robia membránu odolnou voči pôsobeniu komplementu aktivovaného alternatívnou cestou, zatiaľ čo ošetrenie neuraminidázou túto rezistenciu ruší a bunky sú vysoko citlivé. Kyseliny sialové hrajú dôležitú úlohu v odolnosti mikroorganizmov. Väčšina bakteriálnych druhov neobsahuje vo svojom obale kyseliny sialové, ale mnohé patogénne druhy áno. Protilátky môžu meniť povrchové vlastnosti a tým zvyšovať citlivosť cieľov na komplement. Dôležitým krokom pri povrchovej aktivácii je naviazanie properdínu, výsledkom čoho je vysokoafinitný receptor pre C3b a zároveň sa vytvorí stabilný komplex C3Bb. V tomto ohľade existujú dva typy alternatívnych aktivátorov dráhy: 1) aktivátory závislé od properdinu (polysacharidy, endotoxíny, protilátky); 2) aktivátory nezávislé na vlastnostiach (faktor kobrieho jedu, proteázy).

C5-konvertáza alternatívnej dráhy aktivácie je výsledkom väzby C3b na komplex C3Bb ako súčasť amplifikačného mechanizmu a následný priebeh procesu zodpovedá klasickej dráhe aktivácie.

Alternatívna aktivácia komplementu je dôležitou súčasťou systému nešpecifickej rezistencie voči baktériám, vírusom a jednobunkovým mikroorganizmom. Prechod od nešpecifickej ochrany k reakciám sprostredkovaným protilátkami prebieha hladko alebo oba procesy prebiehajú paralelne. Ako patogenetická väzba sa alternatívna aktivácia komplementu podieľa na mnohých ochoreniach. Príklady sú:
- membranoproliferatívna nefritída s hypokomplementémiou;
- akútna glomerulonefritída po streptokokovej infekcii;
- zápal obličiek so SLE;
- choroba chovateľov holubov;
- plesňové infekcie;
- septikémia so šokom spôsobeným endotoxínmi;
- nočná paroxyzmálna hemoglobinúria;
- čiastočná lipodystrofia.

Alternatívna dráha je tiež pozorovaná v niektorých prípadoch aktivácie komplementu pozdĺž klasickej dráhy. Pri zápale obličiek sa zisťuje faktor C3NeF, čo je komplex autoprotilátok s C3bBb, odolný voči pôsobeniu p1H a fungujúci ako C3 konvertáza. Endotoxíny vďaka lipidu A sú účinnými aktivátormi nielen alternatívnej cesty aktivácie komplementu, ale aj koagulačného systému, ako aj kinínového systému. Rozhodujúcu úlohu v tom zohráva aktivácia faktora XII.

Nešpecifická aktivácia komplementu. Nešpecifická aktivácia komplementu môže byť uskutočnená proteázami (trypsín, plazmín, kalikreín, lyzozomálne proteázy a bakteriálne enzýmy) v každom kroku od C1 do C5. Počiatočný aktivovaný faktor je oveľa účinnejší ako indukujúca proteáza a pri aktivácii v kvapalnej fáze môže aktivácia začať v niekoľkých procesoch naraz. Vznikajú anafylatoxíny, ktoré okrem hemolytického účinku dávajú ucelený obraz o šoku pri akútnej pankreatitíde a ťažkých infekciách. Nešpecifická aktivácia je jednou zo zložiek akútneho zápalu.

Mechanizmy regulácie systému aktivácie komplementu

ja Inhibičné mechanizmy. Každý krok kaskády aktivácie komplementu je v rovnováhe s inaktivovaným stavom. Výrazné farmakologické účinky aktivačných produktov vyžadujú reguláciu na rôznych úrovniach.

Limitujúcim faktorom v klasickom systéme aktivácie dráhy je C2, ktorý je prítomný v najnižšej koncentrácii.

Ďalšou limitujúcou skupinou faktorov je potreba interakcie Clq s dvomi Fc fragmentmi protilátok a možnosť prístupu k výsledným väzbovým miestam pre aktivátory a reakčné substráty (C2a, C4b, C3b atď. až po C9). Nestabilita C2a, C4b, C5b a Bb v kvapalnej fáze bráni neobmedzenému rozvoju reakcie a určuje koncentráciu procesu na aktivovanom povrchu. Opísané špecifické inhibítory pre Clr, Cls, C4b, C2, C3b, C6, C5b-6-7, Bb, C3a a C5a.

II. Stimulačné mechanizmy. Najdôležitejším mechanizmom na zvýšenie aktivácie komplementu je pozitívna spätná väzba, v dôsledku ktorej výskyt C3b vedie k výraznému zrýchleniu tvorby tohto aktivačného produktu. Aktivovaný properdín stabilizuje Bb. Účinok patologických autoprotilátok sa realizuje podobným spôsobom.

Biologické účinky komplementového systému

ja Cytolýza a baktericídny. Cytolýzu a baktericídnu aktivitu možno vyvolať takto:
- imunitná cytolýza v dôsledku IgM a IgG protilátok;
- CRP (C-reaktívny proteín) - spojenie s následnou aktiváciou komplementu;
- priama aktivácia properdínu prostredníctvom alternatívnej cesty aktivácie bunkami a baktériami;
- vedľajšie účinky pri reakcii imunitných komplexov;
- postihnutie aktivovaných fagocytov.

II. Tvorba anafylatoxínov. Termín "anafylatoxín" prvýkrát zaviedol Friedberger. V tomto prípade sme mali na mysli fragment C3a a fragment C5a, ktoré sa viažu na zodpovedajúce receptory bunkovej membrány a majú podobné farmakologické účinky:
- uvoľnenie histamínu a iných mediátorov zo žírnych buniek a bazofilov (C5a je účinnejší ako C3a);
- kontrakcia hladkého svalstva a vplyv na mikrocirkuláciu (C3a je účinnejší ako C5a);
- aktivácia fagocytov a sekrécia lyzozomálnych enzýmov (účinnosť C3a a C5a je porovnateľná).

Neutralizácia vírusov. Systém komplementu je dôležitým faktorom prirodzenej odolnosti proti vírusovej infekcii. Niektoré onkogénne vírusy obsahujúce RNA sú schopné priamo viazať Clq. Klasická aktivácia komplementu v tomto prípade vedie k lýze infekčného agens. Niektoré ďalšie vírusy interagujú s komplementom prostredníctvom CPB. Okrem toho je komplement schopný inaktivovať vírus nachádzajúci sa v rozpustnom imunitnom komplexe, čo vedie k jeho opsonizácii a fagocytóze.

Antivírusový účinok komplementu je spôsobený nasledujúcimi procesmi:
- lýza vírusu v dôsledku fragmentov od C1 do C9;
- agregácia vírusu v dôsledku imunitných konglutinínov;
- opsonizácia a fagocytóza;
- blokáda vírusových ligandov pre zodpovedajúce receptory bunkovej membrány;
- blokáda prieniku vírusu do bunky.

Komplement sám o sebe nie je schopný inaktivovať bunku napadnutú vírusom.

Zničenie imunitných komplexov. Výskyt imunitných komplexov obsahujúcich protilátky triedy IgG a IgM je spojený s konštantnou aktiváciou komplementu. Zložky aktivovaného komplementu sa viažu na zložky imunitných komplexov, vrátane protilátok aj antigénov, čím zabraňujú tvorbe veľkých agregátov v dôsledku stérických účinkov. Pretože aktivácia komplementu je spojená s objavením sa proteázovej aktivity, dochádza k čiastočnému uvoľneniu a štiepeniu vytvorených agregátov. Odstraňovanie produktov rozpadu z krvného obehu sa uskutočňuje v dôsledku opsonizácie pomocou imunofagocytózy a imunoendocytózy, a preto hrá dôležitú úlohu dostupnosť väzby na bunkové receptory spojené s komplexmi C3b. Fagocytózou sa odstraňujú aj imunitné komplexy uložené v tkanivách, pričom v tomto procese zohrávajú významnú úlohu plazmín a lyzozomálne enzýmy.

Komplement, zrážanlivosť krvi a kinínový systém. Komplement, systém zrážania krvi a kinínový systém spolu funkčne úzko súvisia. Hovoríme o komplexnom súbore mechanizmov, z ktorých aktivácia každého vedie k aktivácii celého komplexu. Toto je jasne vidieť na endotoxínom indukovanej Sanarelli-Schwartzmannovej reakcii a stavoch spôsobených imunitnými komplexmi. Kalikreín, plazmín a trombín aktivujú Cl a štiepia C3, C5 a faktor B. Faktor XIIA môže tiež aktivovať Cl, pričom Cl je najskôr štiepený plazmínom a potom sú produkty štiepenia použité kalikreínom a faktorom XIIA. Aktivácia krvných doštičiek sa uskutočňuje prostredníctvom interakcie C3, faktora B, properdínu, fibrinogénu a trombínu. Aktivované makrofágy a fagocyty sú dôležitými zdrojmi tkanivových proteáz a tromboplastínu pri všetkých typoch zápalu. K aktivácii všetkých troch systémov dochádza prostredníctvom aktivácie faktora XII (Hagemanov faktor). Na druhej strane C1 = 1NH inhibuje kalikreín aj faktor XIIA. Rovnaký účinok majú inhibítory proteáz – antitrypsín, makroglobulín a antichymotrypsín. V dôsledku toho sa vytvára systém so zložitou dynamikou, ktorý môže vykonávať nielen ochranné funkcie, ale aj podieľať sa na patologických procesoch.

Imunitné reakcie sprostredkované komplementom a T bunkami. Systém komplementu má regulačný účinok na T-systém aj B-lymfocyty, pričom hlavnými mediátormi sú fragmenty C3, faktor B a B1H. Membránové faktory a zložky komplementu C5, C6, C7, C8 a C9 boli detegované na cytotoxických lymfocytoch (CTL). Na druhej strane, štúdium CTL cieľových buniek pomocou elektrónového mikroskopu ukázalo, že štruktúry podobné pórom vytvorené pôsobením faktorov komplementového systému na membránu sú určené v oblasti medzibunkového kontaktu.

Diagnostická hodnota komplementového systému. Cieľom hodnotenia doplnkového systému je riešiť tieto praktické otázky:
- Podieľajú sa aktivované zložky komplementového systému na patogenéze ochorenia?
Existujú nejaké chyby v komplementovom systéme?

Na zodpovedanie týchto otázok sa najprv stanoví celková aktivita komplementu pomocou baraních erytrocytov a inaktivovaného antiséra. Ako zdroj komplementu sa používa testovacie sérum v sériovom riedení a stanoví sa titer zodpovedajúci 50 % hemolýze. Výsledky sú vyjadrené v jednotkách CH50. Králičie erytrocyty môžu priamo aktivovať alternatívnu dráhu aktivácie komplementu, v tomto prípade sa aktivita skúmaného séra meria v jednotkách AP 50. Pri akútnej a progresívnej spotrebe komplementu, ako aj jeho defektoch sa pozoruje pokles aktivity komplementu . Na zistenie defektu určitého faktora sa používajú séra, ktoré neobsahujú skúmaný faktor, ktoré sa pridávajú do testovanej vzorky. Používa sa aj imunochemické stanovenie jednotlivých komponentov komplementového systému (raketová elektroforéza a radiálna imunodifúzia), ale tento prístup nemôže nahradiť funkčné testy, pretože funkčne neaktívne abnormálne proteíny a neaktívne produkty štiepenia môžu viesť k chybným stanoveniam. Všetky testované vzorky by sa mali až do použitia skladovať pri -70 °C. Štúdium spotreby komplementu sa môže uskutočniť pomocou metód rádioimunoanalýzy a enzýmovej imunoanalýzy na stanovenie produktov štiepenia C3, C4 a B. Osobitný význam má kvantitatívna RIA na stanovenie koncentrácie C5a, ktorá je indikátorom anafylaktických reakcií. Pri identifikácii primárnych a sekundárnych defektov komplementu sa odporúča použiť nasledujúci výskumný program:
- stanovenie CH50 a prípadne AP50 na skríning;
- kvantitatívne stanovenie C4 a C3 na objasnenie úlohy klasickej a alternatívnej aktivačnej dráhy;
- podrobná analýza Clq, C5, P a ďalších faktorov.

V akútnej fáze zápalu, s nádormi a v pooperačnom období je zvýšená aktivita komplementu.

Doplnok pri ochoreniach imunitného systému. Systém komplementu hrá dôležitú úlohu pri alergických ochoreniach typu II (cytotoxické protilátky) a typu III (imunokomplexová patológia, Arthusov fenomén). Úlohu doplnku potvrdzujú nasledujúce údaje:
- výrazná spotreba komplementu (CH50 je znížená, aktivita a koncentrácia faktorov sú pod normou);
- objavenie sa degradačných produktov zložiek v sére (C4a, fragmenty C3, C5a);
- imunohistochemická analýza depozitov komplementu v tkanivách špecifických protilátok (anti-C3, anti-C4 atď.);
- produkcia cytotoxických protilátok;
- dôkaz chronicky zvýšenej spotreby komplementu.

Typickými príkladmi sú nasledujúce ochorenia:
- akútne vírusové infekcie (najmä často sa účinky imunitných komplexov prejavujú pri rubeole, osýpkach, hepatitíde B, infekcii vírusom ECHO);
- akútne bakteriálne infekcie (aktivácia komplementu imunitnými komplexmi pri streptokokových infekciách, napr. pri šarlach; aktivácia alternatívnej cesty pri infekcii gramnegatívnymi mikroorganizmami alebo endotoxínom);
- glomerulonefritída;
- autoimunitná hemolytická anémia;
imunitná trombocytopénia;
- systémový lupus erythematosus;
- odmietnutie štepu vyvolané protilátkou;
- reumatoidná artritída;
- sérová choroba;
- kryoglobulinémia, amyloidóza, plazmocytóm.

Pri všetkých týchto ochoreniach nie je hodnotenie komplementu úplne informatívne a nie je ani pri širokom spektre chronických ochorení. Štúdium tohto systému nám však umožňuje vyvodiť záver o individuálnej dynamike priebehu ochorenia. Testovanie komplementu je povinné, ak sa v minulosti vyskytli časté bakteriálne infekcie kvôli možnosti geneticky podmienených anomálií. To platí aj pre SLE, ktorý je často spojený s vrodenými chybami komplementového systému.

Štruktúra komplementového systému:

1. proteíny - aktivátory (počiatočné zložky) - C1qrs, C2, C3, C4.

2. proteíny konečnej sekvencie (koncové zložky) - C5, C6, C7, C8, C9.

3. faktory alternatívnej aktivačnej dráhy - D i, B i, P.

4. proteínové inhibítory a aktivátory:

· majúci enzymatickú aktivitu - faktor I, C3b - inaktivátor, karboxypeptidázy.

· Väzbové a konkurenčné proteíny - C4vp (C4 - väzbový proteín), vitronektín alebo S - proteín, C1 - INH (C1 - inhibítor), faktor H, DAF (CD55 - faktor, ktorý zvyšuje hnilobný proces), CD59, MCP (CD46).

C2b je inaktivovaný C4BP a DAF, C3b je inaktivovaný CR1b faktorom H.

5. receptory pre proteíny komplementu. Označený CR - receptor komplementu.

CR3 (CD11b, CD18)

CR4(CD11c, CD18)

Systém komplementu pozostáva z asi štyridsiatich funkčne príbuzných plazmatických proteínov: zložiek, faktorov regulačných proteínov a receptorov. Sú schopné sekvenčnej aktivácie vo forme kaskády s konečným nešpecifickým cytotoxickým účinkom vo vzťahu k baktériám, hubám, vírusom, nádorovým bunkám, transplantovaným bunkám a iným.

Doplnok je súčasťou Hagemanove megasystémy, spolu so systémom zrážania krvi, fibrinolytickým a kinín - kalikreínovým systémom.

Fragmenty sú produkty štiepenia komponentov: C3a, C3b atď. Ak je fragment inaktivovaný, potom sa pridá písmeno I: C3ai; proteíny s enzymatickou aktivitou sú označené čiarou nad písmenom D -, C4α, C4β sú samostatné reťazce v molekulách peptidov.

Biosyntéza komplementových proteínov prebieha v pečeni, epiteli tenkého čreva, kostnej dreni, slezine a makrofágoch.

Syntéza a spotreba, aktivácia a inhibícia sú v labilnej rovnováhe a sú prísne regulované. V niektorých prípadoch sa polypeptidové reťazce jednej zložky C1, C8 syntetizujú oddelene a zostavia sa bezprostredne pred sekréciou ako binárna zbraň. Syntéza komplementu v embryonálnom období začína od 6. týždňa vývoja a v 10. týždni je už zaznamenaná cytotoxická aktivita.

Doplnkové aktivačné mechanizmy:

1. Klasická cesta – závislá od imunitných komplexov

2. lektín – blízky klasike

3. alternatívna - závislá od faktora P

4. proteáza – blízka alternatíve, ale nezávisí od faktora P.

Klasická aktivačná cesta.

Spúšťa ho komplex antigén + protilátka (imunitný komplex - IR), to znamená, že v súčasnosti vyžaduje prítomnosť špecifického imunitného procesu. Môže byť spúšťaný komplexom antigén + C-reaktívny proteín, alebo lektínom viažucim manózu (lektínová dráha) – MBL. Protilátka pripojená k povrchu cieľovej bunky (*: baktéria) spočiatku mení to, čo musí byť následne zničené komplementom. Spojenie protilátky s antigénom vedie k zmene priestorovej konfigurácie protilátky, čo umožňuje na ňu ďalej fixovať C1q.

Na silnú fixáciu je však potrebná 1 molekula IgM alebo 2 molekuly IgG. Iné triedy Ig neaktivujú komplement.

Zložka komplementu C1 pozostáva z troch zložiek: C1q, C1r, C1s.

C1q je monomér, C1r je dimér (preproteáza C1s), C1s je dimér (preproteáza pre C2 a C4).

Navonok má molekula C1qrs tvar tulipánu.

Fyziologické a patologické účinky aktivovaných fragmentov komplementu.

C2a je látka podobná kinínu, ktorá dráždi receptory bolesti.

C4a – spôsobuje silnú expanziu kapilár a silný opuch tkaniva

C3b - stimulácia adhézie a opsonizácie

C3a, C5a sú anafylotoxíny 1 a 2, v tomto poradí, stimulujú bunkovú chemotaxiu do miesta zápalu, spôsobujú spazmus hladkého svalstva, zvýšenú kapilárnu permeabilitu a degranuláciu žírnych buniek (napríklad v dôsledku histamínu). C5a je agresívnejší fragment ako C3a. C5a má potenciálnu schopnosť cytolýzy (tvorí sa veľa kyslíkovo závislých radikálov).

C5b6789 ... 9 - látka, ktorá má tvar dutého valca s centrami viažucimi lipidy, ide o komplex membránového útoku. Valec s priemerom otvoru 10 nm, ktorý je vďaka centrám viažucim lipidy schopný fixovať membránu cieľovej bunky, prevŕtať ju, v dôsledku čoho vytečie obsah bunky (presnejšie ióny sodíka a voda vstupuje do bunky).

Hlavné funkcie doplnku.

1. mikrobicídne – namierené proti baktériám, vírusom, hubám

2. cytolytické - proti nádorovým bunkám transplantátov, v prípade patológie - proti vlastným (s poruchami regulácie a uhryznutím hmyzom alebo plazmi).

3. účasť na zápale - C2a, C3a, C4a, C5a

4. aktivácia fagocytárnej reakcie: chemotaxia, opsonizácia, adhézia a absorpcia. Hlavným fragmentom je C3b, ale chemotaxia je stimulovaná aj C3a a C5a.

5. interakcia s ostatnými časťami Hagemanovho megasystému: koagulačný faktor 12 - je schopný aktivovať systém komplementu alternatívnym spôsobom.

Kalikreín, plazmín, trombín - aktivujú C3, C4, C5, B.

6. účasť na regulácii imunitnej odpovede

7. účasť na alergických reakciách – anafylotoxíny.