Системата на комплемента: преглед. комплементна система. Класически път за активиране. Алтернативен начин за активиране. Функции Кръвният серум съдържа комплимент

8381 0

Системата на комплемента, състояща се от около 30 протеина, както циркулиращи, така и експресирани върху мембраната, е важен ефекторен клон както на вродените, така и на антитяло-медиираните адаптивни имунни отговори. Терминът "комплемент" идва от факта, че е установено, че този чувствителен към температура кръвен серум материал "допълва" способността на антителата да убиват бактерии. Известно е, че комплементът играе основна роля в защитата срещу много инфекциозни микроорганизми.

Най-важните компоненти на неговата защитна функция са: 1) производството на опсонини - молекули, които повишават способността на макрофагите и неутрофилите за фагоцитоза; 2) производството на анафилатоксини - пептиди, които предизвикват локални и системни възпалителни реакции; 3) директно убиване на микроорганизми.

Известни са и други важни функции на комплемента, като засилване на антиген-специфични имунни отговори и поддържане на хомеостаза (стабилност в тялото) чрез премахване на имунни комплекси и мъртви или умиращи клетки. Знаем също, че нарушаването на активирането на комплемента може да доведе до увреждане на клетките и тъканите в тялото.

Компонентите на комплемента се синтезират в черния дроб, както и от клетки, участващи във възпалителния отговор. Концентрацията на всички протеини на комплемента в циркулиращата кръв е приблизително 3 mg/ml. (За сравнение: концентрацията на IgG в кръвта е около 12 mg/mL) Концентрациите на някои компоненти на комплемента са високи (например около 1 mg/mL за C3), докато други компоненти (като фактор D и C2) присъстват в следи от количества..

Пътища за активиране на комплемента

При активиране отделните компоненти се разделят на фрагменти, обозначени с малки букви. По-малкият от разделените фрагменти обикновено се обозначава с буквата "a", по-големият - "b". В исторически план обаче по-големият от разцепените C2 фрагменти обикновено се означава като C2a, а по-малкият като C2b. (Въпреки това, в някои текстове и статии, фрагменти от C2 компоненти на комплемента са обозначени обратно.) Други фрагменти на разцепване също са обозначени с малки букви, например C3d.

Има три пътя за активиране на комплемента:класически, лектин и алтернатива.

Началото на всеки от пътищата на активиране се характеризира със свои собствени компоненти и процеси на разпознаване, но на по-късни етапи и в трите случая се използват едни и същи компоненти. Свойствата на всеки път на активиране и веществата, които ги активират, се обсъждат по-нататък.

класически начин

Други активатори са определени вируси, мъртви клетки и вътреклетъчни мембрани (напр. митохондрии), имуноглобулинови агрегати и β-амилоид, открит в плаките при болестта на Алцхаймер. С-реактивният протеин е острофазов протеин - компонент на възпалителния отговор; той се свързва с полизахарида фосфорилхолин, експресиран на повърхността на много бактерии (напр. Streptococcus pneumoniae) и също така активира класическия път.

Класическият път се инициира, когато С1 се прикрепи към антитяло в комплекс антиген-антитяло, като например антитяло, свързано с антиген, експресиран на повърхността на бактерия (Фигура 13.1). Компонент C1 е комплекс от три различни протеина: Clq (съдържащ шест идентични подкомпонента), свързани с две молекули (всяка с две) - Clr и Cls. При активиране на Cl, неговите глобуларни региони - субкомпоненти на Clq - се свързват с Clq-специфичен регион на Fc фрагментите или на една IgM, или на две близко разположени IgG молекули, свързани с антигена (свързването на IgG е показано на фиг. 13.1).

По този начин IgM и IgG антителата са ефективни активатори на комплемента. Човешките имуноглобулини, които имат способността да се свързват с Cl и да го активират, в низходящ ред на тази способност, са: IgM>> IgG3> IgG 1 » IgG2. Имуноглобулините IgG4, IgD, IgA и IgE не взаимодействат с Clq, не го фиксират или активират, т.е. не активирайте комплемента по класическия път.

След като C1 се свърже с комплекса Cls антиген-антитяло, той придобива ензимна активност. Тази активна форма е известна като Cls-естераза. Той разделя следващия компонент на класическия път - C4 - на две части: C4a и C4b. По-малка част - C4a - остава в разтворено състояние, а C4b се свързва ковалентно с повърхността на бактерията или друго активиращо вещество.

След това частта от C4b, прикрепена към клетъчната повърхност, свързва C2, който се разцепва от Cls. При разцепването на С2 се получава фрагмент С2b, който остава в разтворено състояние и С2а. На свой ред C2a се прикрепя към C4b на клетъчната повърхност, за да образува комплекса C4b2a. Този комплекс се нарича C3 конвертаза на класическия път, защото, както ще видим по-късно, този ензим разцепва следващия компонент, C3.

лектинов път

На фиг. Фигура 13.1 показва как бактериалните манозни остатъци се свързват с циркулиращия комплекс маноза-свързващ лектин (MBL); подобен по структура на Clq на класическия път) и две свързани протеази, наречени свързани с маноза серинови протеази (MASP-1 и -2). Това свързване активира MAP-1 за последващо разцепване на компонентите на класическия път на комплемента, C4 и C2, за образуване на C4b2a, класическия път C3 конвертаза, върху бактериалната повърхност. И MASP-2 има способността директно да разцепва C3. По този начин лектиновият път след фазата на активиране на C3 е подобен на класическия.

Алтернативен път

Активирането става при липса на специфични антитела. По този начин алтернативният път на активиране на комплемента е ефекторен клон на вродената имунна защитна система. Някои компоненти на алтернативния път са уникални за него (серумни фактори B и D и пропердин, известен също като фактор P), докато други (C3, C3b, C5, C6, C7, C8 и C9) се споделят с класическия път.

Компонентът C3b се появява в кръвта в малки количества след спонтанно разцепване на реактивната тиолова група в C3. Този "предварително съществуващ" C3b е способен да се свързва с хидроксилните групи на протеини и въглехидрати, експресирани върху клетъчните повърхности (виж Фигура 13.1). Натрупването на C3b върху клетъчната повърхност инициира алтернативен път.

Може да възникне както върху чужда, така и върху собствена клетка на тялото; по този начин, по отношение на алтернативния път, той винаги работи. Въпреки това, както е обсъдено по-подробно по-долу, собствените клетки на тялото регулират хода на реакциите на алтернативния път, докато не-собствените клетки нямат такива регулаторни способности и не могат да предотвратят развитието на последващи събития на алтернативния път.

Ориз. 13.1. Стартиране на класически, лектин и алтернативни пътища. Демонстрация на активиране на всеки път и образуване на C3 конвертаза

В следващата стъпка от алтернативния път, суроватъчен протеин, фактор B, се свързва с C3b на клетъчната повърхност, за да образува комплекса C3bB. След това фактор D разцепва фактор B, който се намира на клетъчната повърхност в комплекса C3bB, което води до фрагмент от Ba, който се освобождава в околната течност, и Bb, който остава свързан с C3b.Този C3bBb е алтернативен път C3 конвертаза, която разцепва C3 до C3a и C3b.

Обикновено C3bBb се разтваря бързо, но може да се стабилизира, когато се комбинира с пропердин (виж Фиг. 13.1). В резултат на това стабилизираният с пропердин C3bBb е способен да свързва и разцепва големи количества C3 за много кратко време. Натрупването на клетъчната повърхност на тези бързо се образува в в големи количества C3b води до почти "експлозивен" старт на алтернативния път. По този начин, свързването на пропердин към C3bBb създава алтернативна верига за усилване на пътя. Способността на пропердина да активира амплификационната верига се контролира от противоположното действие на регулаторните протеини. Следователно активирането на алтернативния път не се случва през цялото време.

Активиране на C3 и C5

Ориз. 13.2. Разцепване на компонент С3 от С3-конвертаза и компонент С5 от С5-конвертаза в класическия и лектинов (отгоре) и алтернативен (отдолу) път. Във всички случаи C3 се разцепва на C3b, който се отлага върху клетъчната повърхност, и C3, който се освобождава в течната среда. По същия начин C5 се разцепва на C5b, който се отлага върху клетъчната повърхност, и C5a, който се освобождава в течната среда.

Свързването на C3b към C3 конвертазите, както по класическия, така и по алтернативния път, инициира свързването и разцепването на следващия компонент, C5 (виж Фиг. 13.2). Поради тази причина C3 конвертазите, свързани с C3b, се класифицират като C5 конвертази (C4b2a3b в класическия път; C3bBb3b в алтернативата). Когато C5 се разцепи, се образуват два фрагмента. Фрагмент C5a се освобождава в разтворима форма и е активен анафилатоксин. Фрагментът C5b се свързва с клетъчната повърхност и образува ядро ​​за свързване с крайните компоненти на комплемента.

терминален път

Ориз. 13.3 Образуване на мембранно атакуващ комплекс. Компонентите на комплемента на късната фаза - C5b-C9 - последователно се свързват и образуват комплекс върху клетъчната повърхност. Многобройни C9 компоненти се прикрепят към този комплекс и се полимеризират, за да образуват поли-C9, създавайки канал, който обхваща клетъчната мембрана.

Първата фаза на образуването на MAC е прикрепването на C6 към C5b върху клетъчната повърхност. След това C7 се свързва с C5b и C6 и прониква през външната мембрана на клетката. Последващото свързване на C8 към C5b67 води до образуването на комплекс, който прониква по-дълбоко в клетъчната мембрана. Върху клетъчната мембрана C5b-C8 действа като рецептор за C9, молекула от перфоринов тип, която се свързва с C8.

Допълнителни С9 молекули взаимодействат в комплекс с С9 молекулата, образувайки полимеризиран С9 (поли-С9). Тези поли-С9 образуват трансмембранен канал, който нарушава осмотичния баланс в клетката: през него проникват йони и навлиза вода. Клетката набъбва, мембраната става пропусклива за макромолекулите, които след това напускат клетката. Резултатът е клетъчен лизис.

Р. Койко, Д. Съншайн, Е. Бенджамини

№ 6 Комплемент, неговата структура, функции, начини на активиране, роля в имунитета.
Същността и характеристиките на комплемента. Комплементът е един от важните фактори на хуморалния имунитет, който играе роля в защитата на организма срещу антигени. Комплементът е сложен комплекс от кръвни серумни протеини, който обикновено е в неактивно състояние и се активира, когато антигенът се комбинира с антитяло или когато антигенът се агрегира. Комплементът се състои от 20 взаимодействащи протеина, девет от които са основните компоненти на комплемента; те са обозначени с номера: C1, C2, NW, C4...C9. Важна роля играят и факторите B, D и P (пропердин). Протеините на комплемента са глобулини и се различават един от друг по редица физикохимични свойства. По-специално, те се различават значително в молекулно тегло, и също имат сложен състав на субединици: C 1- C 1 q , C 1 r , C 1 s ; СЗ-СЗ, СЗ b ; C5-C5a, C5 b Компонентите на комплемента се синтезират в големи количества (съставляват 5-10% от всички кръвни протеини), някои от тях се образуват от фагоцити.
Допълнителни функцииразнообразни: а) участва в лизиране на микробни и други клетки (цитотоксичен ефект); б) притежава хемотаксична активност; в) участва в анафилаксия; г) участва във фагоцитозата. Следователно комплементът е компонент на много имунологични реакции, насочени към освобождаване на тялото от микроби и други чужди клетки и антигени (напр. туморни клетки, присадка).
Механизъм за активиранедопълнение е много сложен и представлява каскада от ензимни протеолитични реакции, което води до образуването на активен цитолитичен комплекс, който разрушава стената на бактерии и други клетки. Известни са три пътя на активиране на комплемента: класически, алтернативен и лектин.
По класическия пътКомплементът се активира от комплекса антиген-антитяло. За това е достатъчно да участвате в свързването на антигена на една молекула IgM или две молекули IgG . Процесът започва с добавянето на компонент C1 към комплекса AG + AT, който се разлага на субединици C 1 q , C 1 r и C1 s . Освен това, последователно активираните "ранни" компоненти на комплемента участват в реакцията в следната последователност: C4, C2, NW. Тази реакция има характер на нарастваща каскада, т.е. когато една молекула от предишния компонент активира няколко молекули от следващия. "Ранният" компонент на комплемента С3 активира компонент С5, който има способността да се прикрепя към клетъчната мембрана. Върху компонента C5, чрез последователно свързване на "късните" компоненти C6, C7, C8, C9, се образува литичен или мембранно-атакуващ комплекс, който нарушава целостта на мембраната (образува дупка в нея) и клетката умира като в резултат на осмотичен лизис.
Алтернативен пътактивирането на комплемента става без участието на антитела. Този път е характерен за защита срещу грам-отрицателни микроби. Верижната каскадна реакция в алтернативния път започва с взаимодействието на антиген (например полизахарид) с протеини B, Д и пропердин (Р), последвано от активиране на СЗ компонента. Освен това реакцията протича по същия начин, както при класическия начин - образува се мембранен атакуващ комплекс.
лектинов пътАктивирането на комплемента също става без участието на антитела. Инициира се от специфичен маноза-свързващ протеинкръвен серум, който след взаимодействие с манозни остатъци на повърхността на микробните клетки катализира С4. По-нататъшната каскада от реакции е подобна на класическия начин.
В процеса на активиране на комплемента се образуват продукти на протеолизата на неговите компоненти - субединици С3 и С3 b , C5a и C5b и други, които имат високо биологична активност. Например C3 и C5a участват в анафилактични реакции, хемоатрактанти са, C3 b - играе роля в опсонизацията на обекти на фагоцитоза и др. Сложна каскадна реакция на комплемента възниква с участието на Ca 2 йони+ и Mg 2+.

Комплементът е сложен протеинов комплекс в кръвния серум. Система на комплемента състои се отот 30 протеина (компоненти, или фракции, допълващи системи). Активирансистема на комплемента поради каскаден процес: продуктът от предишната реакция действа като катализатор за последващата реакция. Освен това, когато се активира фракцията на компонента, в първите пет компонента се получава неговото разделяне. Продуктите от това разделяне се означават като активни фракции на системата на комплемента.

1. По-големи фрагменти(обозначава се с буквата b), образувана по време на разцепването на неактивната фракция, остава на клетъчната повърхност - активирането на комплемента винаги се случва на повърхността на микробната клетка, но не и върху собствените й еукариотни клетки. Този фрагмент придобива свойствата на ензим и способността да действа върху следващия компонент, като го активира.

2. По-малък фрагмент(означава се с буквата а) е разтворим и "оставя" в течната фаза, т.е. в кръвния серум.

Б. Фракции на системата на комплемента са определениразлично.

1. Девет - първите открити - протеини от системата на комплемента отбелязани с буквата С(от английска думадопълнение) със съответната цифра.

2. Останалите фракции на системата на комплемента са обозначени други латински буквиили техните комбинации.

Пътища за активиране на комплемента

Има три пътя на активиране на комплемента: класически, лектин и алтернативен.

А. класически начинактивирането на комплемента е основен. Участва в този път на активиране на комплемента основна функция на антителата.

1. Активиране на комплемента по класическия път Стартира имунен комплекс : антиген-имуноглобулинов комплекс (клас G или M). Мястото на антитялото може да "заеме" С-реактивен протеин- такъв комплекс също активира комплемента по класическия път.

2. Класически път на активиране на комплементаизвършено по следния начин.

А. Първо фракция C1 се активира: събира се от три субфракции (C1q, C1r, C1s) и се превръща в ензим С1-естераза(С1qrs).

b. С1-естераза разделя фракцията C4.

V. Активната фракция C4b се свързва ковалентно с повърхността на микробните клетки – тук се присъединява към фракцията C2.

г. Фракция C2 в комплекс с фракция C4b се разцепва от C1-естераза с образуване на активната фракция С2b.

д. Активни фракции C4b и C2b в един комплекс - С4bС2b- Притежаващи ензимна активност. Този т.нар Класически път C3 конвертаза.

д. С3 конвертаза разделя C3 фракцията, натрупвам големи количества от активната фракция C3b.

и. Активна фракция С3b се присъединява към комплекса C4bC2bи го превръща в C5 конвертаза(С4bС2bС3b).

ч. C5 конвертаза разделя фракцията C5.

И. Получената активна фракция C5b се присъединява към фракцията C6.

й. C5bC6 комплекс се присъединява към фракцията C7.

л. Комплекс С5bС6С7 вградени във фосфолипидния двоен слой на мембраната на микробната клетка.

м. Към този комплекс протеин С8 се присъединяваИ протеин С9. Този полимер образува пора с диаметър около 10 nm в мембраната на микробна клетка, което води до лизиране на микроба (тъй като на повърхността му се образуват много такива пори - „активността“ на една единица C3-конвертаза води до появата на около 1000 пори). Комплекс С5bС6С7С8С9,образуван в резултат на активиране на комплемента се нарича мемран атакуващ комплекс (МАК).

б. лектинов пътАктивирането на комплемента се задейства от комплекс от нормален кръвен серумен протеин - мананс-свързващ лектин (MBL) - с въглехидрати от повърхностните структури на микробните клетки (с остатъци от маноза).

IN
.Алтернативен пътАктивирането на комплемента започва с ковалентното свързване на активната C3b фракция - която винаги присъства в кръвния серум в резултат на спонтанното разцепване на C3 фракцията, което постоянно се случва тук - с повърхностните молекули на не всички, но някои микроорганизми.

1. По-нататъшно развитиеразвиват се по следния начин.

А. C3b свързва фактор В, образувайки C3bB комплекс.

b. Свързан с C3b фактор B действа като субстрат за фактор D(серумна серин протеаза), която го разцепва, за да образува активния комплекс С3bВb. Този комплекс има ензимна активност, структурно и функционално е хомоложен на C3-конвертазата на класическия път (C4bC2b) и се нарича C3-конвертазен алтернативен път.

V. Самата алтернативна C3 конвертаза е нестабилна. За да може алтернативният път на активиране на комплемента да продължи успешно този ензим стабилизиран от фактор P(пропердин).

2. Основенфункционална разлика Алтернативен начин за активиране на комплемента, в сравнение с класическия, е бързият отговор на патогена: тъй като не е необходимо време за натрупване на специфични антитела и образуване на имунни комплекси.

Г. Важно е да се разбере, че както класическият, така и алтернативният път на активиране на комплемента работят паралелно, като също се усилват (т.е. усилват) взаимно. С други думи, комплементът се активира не „или от класическия, нито от алтернативния“, а чрез „както от класическия, така и от алтернативния“ път на активиране. Това, с добавянето на пътя на активиране на лектин, е единичен процес, различните компоненти на който могат просто да се проявят в различна степен.

Функции на системата на комплемента

Системата на комплемента играе много важна роля в защитата на гостоприемника срещу патогени.

А. Системата на комплемента участва в инактивиране на микроорганизми, вкл. медиира действието на антителата върху микробите.

Б. Активни фракции на системата на комплемента активират фагоцитозата (опсонини - C3b и° С5 b) .

Б. Участват активни фракции на системата на комплемента образуване на възпалителен отговор.

Активните фракции на комплемента С3а и С5а се наричат анафилотоксини, тъй като те участват, наред с други неща, в алергична реакция, наречена анафилаксия. Най-силният анафилотоксин е C5a. Анафилотоксини опериратвърху различни клетки и тъкани на макроорганизма.

1. Ефектът им върху мастни клеткипричинява дегранулация.

2. Анафилотоксините действат и върху гладка мускулатуракоето ги кара да се свиват.

3. Те също работят върху съдова стена: предизвикват активиране на ендотела и повишават неговата пропускливост, което създава условия за екстравазация (изход) на течност и кръвни клетки от съдовото русло по време на развитието на възпалителна реакция.

В допълнение, анафилотоксините са имуномодулатори, т.е. действат като регулатори на имунния отговор.

1. C3aдейства като имуносупресор (т.е. потиска имунния отговор).

2. C5aе имуностимулант (т.е. засилва имунния отговор).

ВЪПРОС 10 „Имунитетът е понятие. Класификация на формите на имунитет. органи на имунната система. Имуногенеза»

Имунитетът се разбира защитни механизми, които се осъществяват с участието на лимфоцити и са насочени към разпознаване и елиминиране от вътрешната среда на тялото на група от молекули или дори части от молекули, считани за "чужд етикет". Терминът антиген. Разпознавайки тези "белези" - антигени, имунната система премахва от вътрешната среда на тялото:

собствени, станали ненужни по различни причини клетки,

микроорганизми,

храна, вдишване и приложение на външни вещества,

трансплантации.

Има два Основни форми на имунитет- специфични (вродени) и придобити.Има класификация придобит имунитет в зависимост от произхода му, според който се разделя на естествен (да не се бърка с естествен имунитет поради неспецифични резистентни фактори) и изкуствен.

А. Естественопридобитият имунитет се формира естествено (оттук и името).

1. Активенестественият придобит имунитет се формира в резултат на инфекция и затова се нарича постинфекциозен.

2. Пасивенестественият придобит имунитет се формира поради майчините антитела, които навлизат в тялото на плода през плацентата, а след раждането - в тялото на детето с майчиното мляко. В резултат на това този вид имунитет се нарича майчина.

б. Изкуственипридобитият имунитет се формира в пациента от лекар.

1. Активенизкуствен придобит имунитет се формира в резултат на ваксинация и затова се нарича след ваксинация.

2. Пасивенизкуственият придобит имунитет се формира в резултат на въвеждането на терапевтични и профилактични серуми и затова се нарича постсерум.

Придобитият имунитет може да бъдесъщо стерилен (без наличие на патоген)и нестерилни (съществуващи в присъствието на патоген в тялото),хуморален Иклетъчен, системен Иместен, по посока -антибактериални, антивирусни, антитоксични, антитуморни, антитрансплантационни.

Имунната система -набор от органи, тъкани и клетки, които осигуряват клетъчно-генетичното постоянство на тялото. Принципи антигенна (генетична) чистотасе основават на разпознаването "свое - чуждо" и до голяма степен се дължат на системата от гени и гликопротеини (продукти на тяхната експресия) - основен комплекс за хистосъвместимост (MHC), при хора, често наричана система HLA (човешки левкоцитни антигени).

органи на имунната система.

Разпределете централен(костен мозък - хемопоетичен орган, тимус или тимус, чревна лимфоидна тъкан) и периферен(далак, лимфни възли, натрупвания на лимфоидна тъкан в собствения слой на лигавицата от чревен тип) имунни органи.

Имунната системавключва:

ЛИМФОИДНА СИСТЕМА (лимфоидни органи и лимфоцити)

МОНоцитно-макрофагова система ( моноцити, тъканни макрофаги , дендритни клетки , микрофаги илиполиморноядрени гранулоцити са базофили, еозинофили, неутрофили).

Имунната системавключва нива:

Органниво

Клетъченниво (макрофаги и микрофаги, Т и В лимфоцити, моноцити, тромбоцити и други клетки)

Хуморално или молекулярно ниво(имуноглобулини или антитела, цитокини, интерферони и др.).

ЦИТОКИНИ- биологично активни молекули, които осигуряват взаимодействието на клетките на имунната система една с друга и с други системи

ОРГАНИ НА ИМУННАТА СИСТЕМА

A. ЦЕНТРАЛНИ ОРГАНИ:

тимус

Костен мозък

ФУНКЦИЯ: Образуване, антиген-независима диференциация и пролиферация на имунокомпетентни клетки.

Б. ПЕРИФЕРНИ ОРГАНИ:

Лимфните възли

далак

Лимфоидна тъкан на лигавиците (Пейерови петна на червата, апендикс, сливици, дифузни натрупвания на лимфоцити в белите дробове и червата и др.).

ФУНКЦИЯ: Антиген-зависима диференциация и пролиферация на имунокомпетентни клетки.

Прогениторните клетки на имунокомпетентните клетки се произвеждат от костния мозък. Някои потомци на стволовите клетки се превръщат в лимфоцити. Лимфоцитите се делят на два класа – Т и В. Предшествениците на Т-лимфоцитите мигрират към тимуса, където узряват в клетки, които могат да участват в имунния отговор. При хората В-лимфоцитите узряват в костния мозък. При птиците незрелите В клетки мигрират към бурсата на Фабрициус, където достигат зрялост. Зрелите В и Т лимфоцити колонизират периферните лимфни възли. По този начин, централните органи на имунната система осъществяват образуването и узряването на имунокомпетентни клетки, периферните органи осигуряват адекватен имунен отговор на антигенна стимулация - "обработка" на антигена, неговото разпознаване и клонална пролиферация на лимфоцити -антиген-зависима диференциация.

Има три пътя на активиране на комплемента: класически, лектин и алтернативен.

А. класически начинактивирането на комплемента е основното. Участието в този път на активиране на комплемента е основната функция на антителата.

1. Активиране на комплемента по класическия път Стартираимунен комплекс: антигенен комплекс с имуноглобулин (клас G - първите три подкласа - или М). Мястото на антитялото може да бъде "заето" от С-реактивен протеин - такъв комплекс активира и комплемента по класическия път.

2. Класически път на активиране на комплемента извършенокакто следва (Фигура 26.2-1).

А. Първо фракция C1 се активира: той се събира от три субфракции (C1q, C1r, C1s) и се превръща в ензима C1-естераза (C1qrs).

b. С1-естераза разделя фракцията C4.

V. Активната фракция C4b ковалентно се свързва с повърхността на микробните клетки (но не и със собствените еукариотни клетки на гостоприемника) с тук се присъединява към фракцията C2.

г. Фракция C2 в комплекс с фракция C4b се разцепва от C1-естераза с образуване на активната фракция С2b.

д. Активни фракции C4b и C2b в един комплекс - C4bC2b- Притежаващи ензимна активност. Този т.нар Класически път C3 конвертаза.

д. С3 конвертаза разделя C3 фракцията, натрупвам големи количества от активната фракция C3b.

и. Активна фракция С3b се присъединява към комплекс C4bC2bи го превръща в C5 конвертаза(C4bC2bC3b).

ч. C5 конвертаза разделя фракцията C5.

И. Получената активна фракция C5b се присъединява към фракцията C6.

й. C5bC6 комплекс се присъединява към фракцията C7.

л. Комплекс С5bС6С7 вградени във фосфолипидния двоен слой на мембраната на микробната клетка.

м. Към този комплекс протеин С8 се присъединява.

н. Намирайки се заедно с целия комплекс във фосфолипидния двоен слой на мембраната на микробната клетка, протеин С8 катализира полимеризацията 10-16 молекули протеин С9. Този полимер образува непопадаща пора с диаметър около 10 nm в мембраната на микробна клетка (Фигура 26.2-2), което води до лизиране на микроба (тъй като на повърхността му се образуват много такива пори - „активността“ ” от една единица C3-конвертаза води до появата на около 1000 пори). Комплексът C5bC6C7C8C9, получен в резултат на активирането на комплемента, се нарича мемран атакуващ комплекс(МАК).

б. лектинов пътАктивирането на комплемента се задейства от комплекс от нормален кръвен серумен протеин - мананс-свързващ лектин (MBL) - с въглехидрати от повърхностните структури на микробните клетки (с остатъци от маноза). Свързаната с MSL серинова протеаза, активирана в резултат на този процес, действа подобно на C1-естеразата на класическия път, по който всъщност се развиват по-нататъшни събития, завършващи с образуването на MAC (фиг. 26.2-3).

IN. Алтернативен пътактивирането на комплемента (фиг. 26.2-4) започва с ковалентното свързване на активната фракция C3b - която винаги присъства в кръвния серум в резултат на спонтанното разцепване на фракцията C3, което постоянно се случва тук - с повърхностните молекули на не всички, освен някои микроорганизми.

1. По-нататъшно развитие развиват сепо следния начин.

А. C3b свързва фактор В(който е структурно и функционално хомоложен на фактор C2), образувайки C3bB комплекс.

b. Свързан с C3b фактор B действа като субстрат за факторд(серумна серин протеаза), която го разцепва, за да образува активния комплекс C3bBb. Този комплекс има ензимна активност, структурно и функционално е хомоложен на C3-конвертазата на класическия път (C4bC2b) и се нарича C3-конвертазен алтернативен път.

V. Самата алтернативна C3 конвертаза е нестабилна. За да може алтернативният път на активиране на комплемента да продължи успешно този ензим стабилизиран от фактор P(пропердин).

1 . Много C3b се разработва и образува се комплексС3bВbС3b, като C5 конвертаза.

2 . C5 активираневоди до образуването на мембранен атакуващ комплекс (вижте раздели 26.2.A.2.и - 26.2.A.2.n).

2. Основен функционална разликаАлтернативен начин за активиране на комплемента, в сравнение с класическия, е бързият отговор на патогена: тъй като не е необходимо време за натрупване на специфични антитела и образуване на имунни комплекси.

Г. Важно е да се разбере, че както класическият, така и алтернативният път на активиране на комплемента работят паралелно, като също се усилват (т.е. усилват) взаимно. С други думи, комплементът се активира не „или от класическия, нито от алтернативния“, а чрез „както от класическия, така и от алтернативния“ път на активиране. Това, с добавянето на пътя на активиране на лектин, е единичен процес (вижте Фиг. 26.2-5), различните компоненти на който могат просто да се проявят в различна степен.

Система на комплемента

Мембранен атакуващ комплекс, причиняващ клетъчен лизис.

Система на комплемента- комплекс от сложни протеини, които постоянно присъстват в кръвта. Това е каскадна система от протеолитични ензими, предназначена за хуморална защита на организма от действието на чужди агенти, участва в осъществяването на имунния отговор на организма. Той е важен компонент както на вродения, така и на придобития имунитет.

История на концепцията

IN края на XIXвекове е установено, че кръвният серум съдържа определен "фактор" с бактерицидни свойства. През 1896 г. млад белгийски учен Жул Борде, който работи в института Пастьор в Париж, показва, че има две различни вещества в серума, чието комбинирано действие води до лизиране на бактериите: термостабилен фактор и термолабилен (губещ неговите свойства при нагряване на серума) фактор. Термостабилният фактор, както се оказа, може да действа само срещу определени микроорганизми, докато термолабилният фактор има неспецифична антибактериална активност. По-късно е наречен термолабилен фактор допълнение. Терминът "комплемент" е измислен от Пол Ерлих в края на 1890-те. Ерлих е автор на хуморалната теория за имунитета и въвежда много термини в имунологията, които по-късно стават общоприети. Според неговата теория клетките, отговорни за имунния отговор, имат рецептори на повърхността си, които служат за разпознаване на антигени. Сега наричаме тези рецептори "антитела" (в основата на променливия рецептор на лимфоцитите е антитяло от клас IgD, прикрепено към мембраната, по-рядко IgM. Антитела от други класове в отсъствието на съответния антиген не са прикрепени към клетките). Рецепторите се свързват със специфичен антиген, както и с термолабилния антибактериален компонент на кръвния серум. Ерлих нарича термолабилния фактор "комплемент", тъй като този компонент на кръвта "служи като допълнение" към клетките на имунната система.

Ерлих смята, че има много добавки, всяка от които се свързва със собствения си рецептор, точно както рецепторът се свързва със специфичен антиген. За разлика от това, Борде твърди, че има само един вид „допълнение“. В началото на 20 век спорът е решен в полза на Борде; Оказа се, че комплементът може да се активира с участието на специфични антитела или самостоятелно, по неспецифичен начин.

Общ изглед

Компоненти на системата на комплемента

Комплементът е протеинова система, която включва около 20 взаимодействащи си компонента: C1 (комплекс от три протеина), C2, C3, ..., C9, фактор B, фактор D и редица регулаторни протеини. Всички тези компоненти са разтворими протеини с мол. с тегло от 24 000 до 400 000, циркулиращи в кръвта и тъканната течност. Комплементните протеини се синтезират главно в черния дроб и съставляват приблизително 5% от общата глобулинова фракция на кръвната плазма. Повечето са неактивни, докато не бъдат активирани от имунен отговор (включващ антитела) или директно от нахлуващ микроорганизъм (вижте по-долу). Един от възможните резултати от активирането на комплемента е последователното свързване на така наречените късни компоненти (C5, C6, C7, C8 и C9) в голям протеинов комплекс, който причинява клетъчен лизис (литичен или мембранен атакуващ комплекс). Агрегацията на късните компоненти възниква в резултат на серия от последователни реакции на протеолитично активиране, включващи ранни компоненти (C1, C2, C3, C4, фактор B и фактор D). Повечето от тези ранни компоненти са проензими, активирани последователно чрез протеолиза. Когато някой от тези проензими се разцепи специфично, той става активен протеолитичен ензим и разцепва следващия проензим и т. н. Тъй като много от активираните компоненти се свързват здраво с мембраните, повечето от тези събития се случват на клетъчните повърхности. Централният компонент на тази протеолитична каскада е С3. Неговото активиране чрез разцепване е основната реакция на цялата верига за активиране на комплемента. C3 може да се активира по два основни начина - класически и алтернативен. И в двата случая C3 се разцепва от ензимен комплекс, наречен C3 конвертаза. Два различни пътя водят до образуването на различни C3 конвертази, но и двата се образуват в резултат на спонтанно свързване на два компонента на комплемента, активирани по-рано във веригата на протеолитичната каскада. C3 конвертазата разцепва C3 на два фрагмента, по-големият от които (C3b) се свързва с целевата клетъчна мембрана до C3 конвертазата; в резултат се образува още по-голям ензимен комплекс с променена специфичност С5-конвертаза. Тогава C5 конвертазата разцепва C5 и по този начин инициира спонтанното сглобяване на литичния комплекс от късните компоненти - от C5 до C9. Тъй като всеки активиран ензим разцепва много молекули на следващия проензим, каскадата на активиране на ранните компоненти действа като усилвател: всяка молекула, активирана в началото на цялата верига, води до образуването на много литични комплекси.

Основните етапи на активиране на системата на комплемента.

Класически и алтернативни начини за активиране на системата на комплемента.

Системата на комплемента работи като биохимична каскада от реакции. Комплементът се активира от три биохимични пътя: класически, алтернативен и лектин. И трите пътя на активиране произвеждат различни варианти на C3 конвертаза (протеин, който разцепва C3). класически начин(открит е първи, но еволюционно нов) изисква антитела за активиране (специфичен имунен отговор, адаптивен имунитет), докато алтернативаИ лектинпътищата могат да се активират от антигени без наличието на антитела (неспецифичен имунен отговор, вроден имунитет). Резултатът от активирането на комплемента и в трите случая е един и същ: C3 конвертазата хидролизира C3, създавайки C3a и C3b и предизвиквайки каскада от по-нататъшна хидролиза на елементи на системата на комплемента и събития на активиране. При класическия път активирането на C3 конвертазата изисква образуването на C4bC2a комплекса. Този комплекс се образува при разцепването на С2 и С4 от С1 комплекса. Комплексът C1 от своя страна трябва да се свърже с имуноглобулини от клас M или G за активиране.C3b се свързва с повърхността на патогените, което води до по-голям „интерес“ на фагоцитите към C3b-свързаните клетки (опсонизация). C5a е важен хемоатрактант, който помага за привличането на нови имунни клетки в зоната на активиране на комплемента. Както C3a, така и C5a имат анафилотоксична активност, като директно причиняват дегранулация на мастоцитите (като резултат освобождаване на възпалителни медиатори). C5b започва образуването на мембранно атакуващи комплекси (MACs), състоящи се от C5b, C6, C7, C8 и полимерен C9. MAC - цитолитичен краен продуктактивиране на системата на комплемента. MAC образува трансмембранен канал, който причинява осмотичен лизис на целевата клетка. Макрофагите поглъщат патогени, белязани от системата на комплемента.

биологични функции

Сега има следните функции:

1. опсонизираща функция. Веднага след активирането на системата на комплемента се образуват опсонизиращи компоненти, които покриват патогени или имунни комплекси, привличайки фагоцити. Наличието на C3b рецептор на повърхността на фагоцитните клетки засилва тяхното прикрепване към опсонизираните бактерии и активира процеса на абсорбция. Това по-плътно прикрепване на C3b-свързани клетки или имунни комплекси към фагоцитни клетки се нарича феномен на имунното привързване.
2. Разтваряне (т.е. разтваряне) на имунни комплекси (C3b молекула). При дефицит на комплемента се развива имунокомплексна патология (подобни на SLE състояния). [SLE = системен лупус еритематозус]
3. Участие във възпалителни реакции. Активирането на системата на комплемента води до освобождаване на биологично активни вещества (хистамин, серотонин, брадикинин) от тъканни базофили (мастоцити) и базофилни кръвни гранулоцити, които стимулират възпалителния отговор (възпалителни медиатори). Биологично активни компоненти, които се образуват по време на разделянето C3И C5, водят до освобождаване на вазоактивни амини, като хистамин, от тъканни базофили (мастоцити) и кръвни базофилни гранулоцити. На свой ред това е придружено от отпускане на гладката мускулатура и свиване на капилярните ендотелни клетки и повишен съдов пермеабилитет. Фрагмент C5aи други продукти за активиране на комплемента насърчават хемотаксиса, агрегацията и дегранулацията на неутрофилите и образуването на свободни от кислород радикали. Прилагането на C5a на животни води до артериална хипотония, белодробна вазоконстрикция и повишена съдова пропускливост поради ендотелно увреждане.
   Функции на C3a:
   • действа като хемотаксичен фактор, предизвиквайки миграцията на неутрофилите към мястото на освобождаването му;
   • индуцират прикрепване на неутрофили към съдовия ендотел и един към друг;
   • активират неутрофилите, като ги карат да развият респираторен взрив и дегранулация;
   • стимулират производството на левкотриени от неутрофилите.
4. Цитотоксична или литична функция. В последния етап на активиране на системата на комплемента от късните компоненти на комплемента се образува мембранен атакуващ комплекс (MAC), който атакува мембраната на бактериална или друга клетка и я унищожава.

Активиране на системата на комплемента

класически начин

Класическият път се задейства от активирането на комплекса C1(включва една молекула C1q и по един C1r и C1s). Комплексът C1 се свързва чрез C1q с имуноглобулини от клас M и G, свързани с антигени. Hexameric C1q е оформен като букет от неотворени лалета, чиито „пъпки“ могат да се свържат с мястото на антитялото. Една единствена IgM молекула е достатъчна, за да инициира този път, активирането от IgG молекули е по-малко ефективно и изисква повече IgG молекули.

С1qсе свързва директно с повърхността на патогена, това води до конформационни промени в молекулата C1q и предизвиква активирането на две молекули на C1r серин протеази. Те разцепват C1s (също серинова протеаза). След това комплексът C1 се свързва с C4 и C2 и след това ги разцепва, за да образува C2a и C4b. C4b и C2a се свързват един с друг на повърхността на патогена, за да образуват класическия път C3 конвертаза, C4b2a. Появата на C3 конвертаза води до разделянето на C3 на C3a и C3b. C3b образува, заедно с C2a и C4b, C5 конвертазата на класическия път. C5 се разцепва на C5a и C5b.C5b остава на мембраната и се свързва с комплекса C4b2a3b.След това се свързват C6,C7,C8 и C9,които полимеризират и вътре в мембраната се появява тубул. Така се нарушава осмотичното равновесие и в резултат на тургора бактерията се пука. Класическият начин е по-точен, тъй като всяка чужда клетка се унищожава по този начин.

Алтернативен път

Алтернативен път се задейства чрез хидролиза на С3 директно върху повърхността на патогена. В алтернативния път участват факторите B и D. С тяхна помощ се образува ензимът C3bBb. Протеин P го стабилизира и осигурява дълготрайното му функциониране.Освен това PC3bBb активира C3, в резултат на което се образува C5-конвертаза и се задейства образуването на мембранно атакуващ комплекс. По-нататъшното активиране на крайните компоненти на комплемента става по същия начин, както при класическия път на активиране на комплемента. В течността в комплекса C3bBb B се заменя с фактор H и под въздействието на дезактивиращо съединение (H) се превръща в C3bi.Когато микробите навлязат в тялото, комплексът C3bBb започва да се натрупва върху мембраната. Той се свързва с C5, който се разделя на C5a и C5b. C5b остава върху мембраната. След това C6, C7, C8 и C9 се свързват.След като C9 се комбинира с C8, C9 се полимеризира (до 18 молекули са омрежени една с друга) и се образува тръба, която прониква през бактериалната мембрана, изпомпва се вода и бактерията изблици.

Алтернативният път се различава от класическия по следния начин: активирането на системата на комплемента не изисква образуването на имунни комплекси, протича без участието на първите компоненти на комплемента - С1, С2, С4. Различава се и по това, че действа веднага след появата на антигени - негови активатори могат да бъдат бактериални полизахариди и липополизахариди (те са митогени), вирусни частици, туморни клетки.

Лектинов (манозен) път на активиране на системата на комплемента

Пътят на лектина е хомоложен на класическия път на активиране на системата на комплемента. Той използва маноза-свързващия лектин (MBL), протеин, подобен на класическия път на активиране на C1q, който се свързва с манозни остатъци и други захари върху мембраната, което позволява разпознаването на различни патогени. MBL е серумен протеин, принадлежащ към групата на колекционните протеини, който се синтезира главно в черния дроб и може да активира каскадата на комплемента чрез директно свързване към повърхността на патогена.

В кръвния серум MBL образува комплекс с MASP-I и MASP-II (манан-свързваща лектин-асоциирана серинова протеаза, MBL-свързващи серинови протеази). MASP-I и MASP-II са много подобни на C1r и C1s от класическия път на активиране и може да имат общ еволюционен предшественик. Когато няколко MBL активни места се свържат със специфично ориентирани манозни остатъци върху фосфолипидния двоен слой на патогена, MASP-I и MASP-II се активират и разцепват С4 протеина на С4а и С4b, и С2 протеина на С2а и С2b. След това C4b и C2a се комбинират на повърхността на патогена, за да образуват C3 конвертаза, а C4a и C2b действат като хемоатрактанти за клетките на имунната система.

Регулиране на системата на комплемента

Системата на комплемента може да бъде много опасна за тъканите на гостоприемника, така че нейното активиране трябва да бъде добре регулирано. Повечето от компонентите са активни само като част от комплекса, докато техните активни форми могат да съществуват за много кратко време. Ако през това време те не се срещнат със следващия компонент на комплекса, тогава активните форми губят връзката си с комплекса и стават неактивни. Ако концентрацията на някой от компонентите е под прага (критичен), тогава работата на системата на комплемента няма да доведе до физиологични последствия. Системата на комплемента се регулира от специални протеини, които се намират в кръвната плазма в дори по-високи концентрации от самите протеини на системата на комплемента. Същите протеини присъстват върху мембраните на собствените клетки на тялото, като ги предпазват от атака на протеините от системата на комплемента.

Регулаторните механизми действат главно в три точки.

1. C1. Инхибиторът С1 контролира класическия и лектиновия път на активиране. Той действа по два начина: ограничава действието на C4 и C2 чрез свързване с C1r и C1s протеази и по подобен начин изключва лектиновия път чрез премахване на MASP ензимите от MBP комплекса.
2. C3 конвертаза. Животът на C3-конвертазата се намалява от ускоряващи разпада факторите. Някои от тях се намират на повърхността на собствените им клетки (например DAF и CR1). Те действат върху C3 конвертазите както по класическия, така и по алтернативния път на активиране. DAF ускорява разграждането на алтернативния път C3 конвертаза. CR1 (C3b/C4b рецептор) се намира главно на повърхността на еритроцитите и е отговорен за отстраняването на опсонизираните имунни комплекси от кръвната плазма. Други регулаторни протеини се произвеждат от черния дроб и се разтварят в кръвната плазма в неактивно състояние. Фактор I е серинова протеаза, която разцепва C3b и C4b. С4-свързващият протеин (C4BP) разцепва C4 и помага на фактор I да разцепи C4b.Фактор H се свързва с гликозаминогликани, които присъстват в собствените клетки, но не и в патогенните клетки. Този протеин е кофактор на фактор I и също инхибира активността на C3bBb.
3. C9. CD59 и хомоложният ограничаващ фактор инхибират полимеризацията на C9 по време на образуването на комплекса за атака на мембраната, предотвратявайки образуването му.

Ролята на системата на комплемента при заболяване

Системата на комплемента играе голяма роля при много заболявания, свързани с имунната система.