Система комплемента - комплекс сложных белков, постоянно присутствующих в крови. Это каскадная система протеолитических ферментов , предназначенная для гуморальной защиты организма от действия чужеродных агентов, она участвует в реализации иммунного ответа организма. Является важным компонентом как врождённого, так и приобретённого иммунитета.
История понятия
В конце XIX столетия было установлено, что сыворотка крови содержит некий «фактор», обладающий бактерицидными свойствами. В 1896 году молодой бельгийский ученый Жюль Борде , работавший в Институте Пастера в Париже, показал, что в сыворотке имеются два разных вещества, совместное действие которых приводит к лизису бактерий: термостабильный фактор и термолабильный (теряющий свои свойства при нагревании сыворотки) фактор. Термостабильный фактор, как оказалось, мог действовать только против некоторых микроорганизмов, в то время как термолабильный фактор имел неспецифическую антибактериальную активность. Термолабильный фактор позднее был назван комплементом . Термин «комплемент» ввёл Пауль Эрлих в конце 1890-х годов. Эрлих был автором гуморальной теории иммунитета и ввёл в иммунологию много терминов, которые впоследствии стали общепринятыми. Согласно его теории, клетки, ответственные за иммунные реакции, имеют на поверхности рецепторы , которые служат для распознавания антигенов . Эти рецепторы мы сейчас называем «антителами » (основой вариабельного рецептора лимфоцитов является прикреплённое к мембране антитело класса IgD, реже IgM. Антитела других классов в отсутствие соответствующего антигена не прикреплены к клеткам). Рецепторы связываются с определённым антигеном, а также с термолабильным антибактериальным компонентом сыворотки крови. Эрлих назвал термолабильный фактор «комплементом» потому, что этот компонент крови «служит дополнением» к клеткам иммунной системы.
Эрлих полагал, что имеется множество комплементов, каждый из которых связывается со своим рецептором, подобно тому, как рецептор связывается со специфическим антигеном. В противоположность этому Борде утверждал, что существует «дополнение» только одного типа. В начале XX века спор был разрешён в пользу Борде; выяснилось, что комплемент может активироваться с участием специфических антител или самостоятельно, неспецифическим способом.
Общее представление
Компоненты системы комплемента
Комплемент - система белков, включающая около 20 взаимодействующих компонентов: С1 (комплекс из трех белков), С2, СЗ, …, С9, фактор В, фактор D и ряд регуляторных белков. Все эти компоненты - растворимые белки с мол. массой от 24 000 до 400 000, циркулирующие в крови и тканевой жидкости. Белки комплемента синтезируются в основном в печени и составляют приблизительно 5 % от всей глобулиновой фракции плазмы крови. Большинство из них неактивны до тех пор, пока не будут приведены в действие или в результате иммунного ответа (с участием антител), или непосредственно внедрившимся микроорганизмом (см. ниже). Один из возможных результатов активации комплемента - последовательное объединение так называемых поздних компонентов (С5, С6, С7, С8 и С9) в большой белковый комплекс, вызывающий лизис клеток (литический, или мембраноатакующий, комплекс). Агрегация поздних компонентов происходит в результате ряда последовательных реакций протеолитической активации с участием ранних компонентов (С1, С2, С3, С4, фактора В и фактора D). Большинство этих ранних компонентов - проферменты, последовательно активируемые путём протеолиза . Когда какой-либо из этих проферментов специфическим образом расщепляется, он становится активным протеолитическим ферментом и расщепляет следующий профермент, и т. д. Поскольку многие из активированных компонентов прочно связываются с мембранами, большинство этих событий происходит на поверхностях клеток. Центральный компонент этого протеолитического каскада - С3. Его активация путём расщепления представляет собой главную реакцию всей цепи активации комплемента. С3 может быть активирован двумя основными путями - классическим и альтернативным. В обоих случаях С3 расщепляется ферментным комплексом, называемым С3-конвертазой. Два разных пути приводят к образованию разных С3-конвертаз, однако обе они образуются в результате спонтанного объединения двух компонентов комплемента, активированных ранее в цепи протеолитического каскада. С3-конвертаза расщепляет С3 на два фрагмента, больший из которых (С3b) связывается с мембраной клетки-мишени рядом с С3-конвертазой; в результате образуется ферментный комплекс ещё больших размеров с измененной специфичностью - С5-конвертаза. Затем С5-конвертаза расщепляет С5 и тем самым инициирует спонтанную сборку литического комплекса из поздних компонентов - от С5 до С9. Поскольку каждый активированный фермент расщепляет много молекул следующего профермента, каскад активации ранних компонентов действует как усилитель: каждая молекула, активированная в начале всей цепи, приводит к образованию множества литических комплексов.
Основные этапы активации системы комплемента.
Система комплемента работает как биохимический каскад реакций. Комплемент активируется тремя биохимическими путями: классическим, альтернативным и лектиновым путём. Все три пути активации производят разные варианты C3-конвертазы (белка, расщепляющего С3). Классический путь (он был открыт первым, но эволюционно является новым) требует антител для активации (специфический иммунный ответ, приобретённый иммунитет), в то время как альтернативный и лектиновый пути могут быть активизированы антигенами без присутствия антител (неспецифический иммунный ответ, врождённый иммунитет). Итог активации комплемента во всех трёх случаях одинаков: C3-конвертаза гидролизует СЗ, создавая C3a и C3b и вызывая каскад дальнейшего гидролиза элементов системы комплемента и событий активации. В классическом пути для активации С3-конвертазы необходимо образование комплекса С4bC2a. Этот комплекс образуется при расщеплении С2 и С4 С1-комплексом. С1-комплекс, в свою очередь, для активации должен связаться с иммуноглобулинами класса М или G. C3b связывается с поверхностью болезнетворных микроорганизмов, что приводит к большей «заинтересованности» фагоцитов к связанным с СЗb клеткам (опсонизация). C5a - важный хемоаттрактант, помогающий привлекать в район активации системы комплемента новые иммунные клетки. И C3a, и C5a имеют анафилотоксическую активность, непосредственно вызывая дегрануляцию тучных клеток (как следствие - выделение медиаторов воспаления). C5b начинает формирование мембраноатакующих комплексов (МАК), состоящим из C5b, C6, C7, C8 и полимерного C9. МАК - цитолитический конечный продукт активации системы комплемента. МАК формирует трансмембранный канал, вызывающий осмотический лизис клетки-мишени. Макрофаги поглощают помеченные системой комплемента болезнетворные микроорганизмы.
Биологические функции
Сейчас выделяют следующие функции:
- Опсонизирующая функция. Сразу вслед за активацией системы комплемента образуются опсонизирующие компоненты, которые покрывают патогенные организмы или иммунные комплексы, привлекая фагоциты. Наличие на поверхности фагоцитирующих клеток рецептора к С3b усиливает их прикрепление к опсонизированным бактериям и активирует процесс поглощения. Такое более тесное прикрепление С3b-связанных клеток или иммунных комплексов к фагоцитирующим клеткам получило название феномена иммунного прикрепления .
- Солюбилизация (то есть растворение) иммунных комплексов (молекулой C3b). При недостаточности комплемента развивается иммунокомплексная патология (СКВ-подобные состояния). [СКВ = системная красная волчанка ]
- Участие в воспалительных реакциях. Активация системы комплемента приводит к выделению из тканевых базофилов (тучных клеток) и базофильных гранулоцитов крови биологически активных веществ (гистамина, серотонина, брадикинина), которые стимулируют воспалительную реакцию (медиаторов воспаления). Биологически активные компоненты, которые образуются при расщеплении С3
и С5
, приводят к высвобождению вазоактивных аминов, таких как гистамин , из тканевых базофилов (тучных клеток) и базофильных гранулоцитов крови. В свою очередь, это сопровождается расслаблением гладкой мускулатуры и сокращением клеток эндотелия капилляров, усилением сосудистой проницаемости. Фрагмент С5а
и другие продукты активации комплемента содействуют хемотаксису , агрегации и дегрануляции нейтрофилов и образованию свободных радикалов кислорода. Введение С5а животным приводило к артериальной гипотонии, сужению легочных сосудов и повышению проницаемости сосудов из-за повреждения эндотелия.
Функции С3а:- выступать в роли хемотаксического фактора, вызывая миграцию нейтрофилов по направлению к месту его высвобождения;
- индуцировать прикрепление нейтрофилов к эндотелию сосудов и друг к другу;
- активировать нейтрофилы, вызывая в них развитие респираторного взрыва и дегрануляцию;
- стимулировать продукцию нейтрофилами лейкотриенов.
- Цитотоксическая, или литическая функция. В конечной стадии активации системы комплемента образуется мембраноатакующий комплекс (МАК) из поздних компонентов комплемента, который атакует мембрану бактериальной или любой другой клетки и разрушает её.
Активация системы комплемента
Классический путь
Классический путь запускается активацией комплекса С1 (он включает одну молекулу С1q и по две молекулы С1r и С1s). Комплекс С1 связывается с помощью С1q с иммуноглобулинами классов М и G, связанными с антигенами. Гексамерный C1q по форме напоминает букет нераскрытых тюльпанов, «бутоны» которого могут связываться с -участком антител. Для инициации этого пути достаточно единственной молекулы IgM , активация молекулами IgG менее эффективна и требует больше молекул IgG.
С1q связывается прямо с поверхностью патогена, это ведет к конформационным изменениям молекулы С1q, и вызывает активацию двух молекул сериновых протеаз С1r. Они расщепляют С1s (тоже сериновую протеазу). Потом комплекс С1 связывается с С4 и С2 и затем расщепляет их, образуя С2а и С4b. С4b и С2а связываются друг с другом на поверхности патогена, и образуют С3-конвертазу классического пути, С4b2а. Появление С3-конвертазы приводит к расщеплению С3 на С3а и С3b. С3b образует вместе с С2а и С4b С5-конвертазу классического пути. С5 расщепляется на C5a и C5b. C5b остается на мембране и соединяется с комплексом C4b2a3b. Потом соединяются С6, С7, С8 и С9, которая полимеризуется и возникает трубочка внутри мембраны. Тем самым нарушается осмотический баланс и в результате тургора бактерия лопается. Классический путь действует более точно, поскольку так уничтожается любая чужеродная клетка.
Альтернативный путь
Альтернативный путь запускается гидролизом C3 прямо на поверхности патогена. В альтернативном пути участвуют факторы В и D. С их помощью происходит образование фермента СЗbBb. Стабилизирует его и обеспечивает его длительное функционирование белок P. Далее РС3bBb активирует С3, в результате образуется С5-конвертаза и запускается образование мембраноатакующего комплекса. Дальнейшая активация терминальных компонентов комплемента происходит так же, как и по классическому пути активации комплемента. В жидкости в комплексе СЗbBb В заменяется Н-фактором и под воздействием дезактивирующего соединения (Н) превращается в С3bi. Когда микробы попадают в организм, комплекс СЗbBb начинает накапливаться на мембране, катализируя реакцию ращепления С3 на С3b и С3а, значительно увеличивая концентрацию С3b. К комплексу пропердин+С3bВb присоединяется еще одна молекула С3b. Образовавшийся комплекс расщепляет С5 на C5a и C5b. C5b остается на мембрае. Происходит дальнейшая сборка МАК с поочередным присоединением факторов С6, С7, С8 и С9. После соединения С9 с С8 происходит полимеризация С9 (до 18 молекул сшиваются друг с другом) и образуется трубочка, которая пронизывает мембрану бактерии, начинается закачка воды и бактерия лопается.
Альтернативный путь отличается от классического следующим: при активации системы комплемента не нужно образование иммунных комплексов, он происходит без участия первых компонентов комплемента - С1, С2, С4. Он также отличается тем, что срабатывает сразу же после появления антигенов - его активаторами могут быть бактериальные полисахариды и липополисахариды (являются митогенами), вирусные частицы, опухолевые клетки.
Лектиновый (маннозный) путь активации системы комплемента
Лектиновый путь гомологичен классическому пути активации системы комплемента. Он использует лектин, связывающий маннозу, (MBL) - белок, подобный C1q классического пути активации, который связывается с маннозными остатками и другими сахарами на мембране, что позволяет распознавать разнообразные болезнетворные микроорганизмы. MBL - сывороточный белок, принадлежащий к группе белков коллектинов, который синтезируется преимущественно в печени и может активировать каскад комплемента, непосредственно связываясь с поверхностью патогена.
В сыворотке крови MBL формирует комплекс с MASP-I и MASP-II (Mannan-binding lectin Associated Serine Protease, связывающие MBL сериновые протеазы). MASP-I и MASP-II весьма схожи с C1r и C1s классического пути активации и, возможно, имеют общего эволюционного предшественника. Когда несколько активных центров MBL связываются определенным образом c ориентированными маннозными остатками на фосфолипидном бислое болезнетворного микроорганизма, MASP-I и MASP-II активируются и расщепляют белок C4 на C4a и C4b, а белок С2 на C2a и C2b. Затем C4b и C2a объединяются на поверхности болезнетворного микроорганизма, формируя C3-конвертазу, а C4a и C2b действуют как хемоаттрактанты для клеток иммунной системы.
Регуляция системы комплемента
Система комплемента может быть очень опасной для тканей хозяина, поэтому её активация должна хорошо регулироваться. Большинство компонентов активны только в составе комплекса, при этом их активные формы способны существовать очень короткое время. Если в течение этого времени они не встретятся со следующим компонентом комплекса, то активные формы теряют связь с комплексом и становятся неактивными. Если концентрация какого-то из компонентов ниже пороговой (критической), то работа системы комплемента не приведет к физиологическим последствиям. Система комплемента регулируется специальными белками, которые находятся в плазме крови даже в большей концентрации, чем сами белки системы комплемента. Эти же белки представлены на мембранах собственных клеток организма, предохраняя их от атаки со стороны белков системы комплемента.
Регуляторные механизмы в основном действуют в трех точках.
- С1. Ингибитор С1 контролирует классический и лектиновый пути активации. Действует двумя путями: ограничивает действие С4 и С2 с помощью связывания C1r- и С1s-протеаз и подобным образом выключает лектиновый путь, удаляя ферменты MASP из MBP-комплекса.
- С3-конвертаза. Время жизни С3-конвертазы уменьшают факторы ускорения распада. Некоторые из них находятся на поверхности собственных клеток (например, DAF и CR1). Они действуют на С3-конвертазы и классического, и альтернативного путей активации. DAF ускоряет распад С3-конвертазы альтернативного пути. СR1 (C3b/C4b receptor) расположен главным образом на поверхности эритроцитов и отвечает за удаление из плазмы крови опсонизированных иммунных комплексов. Другие регуляторные белки производятся печенью и в неактивном состоянии растворены в плазме крови. Фактор I - сериновая протеаза, расщепляющая C3b и C4b. С4-связывающий белок (C4BP) расщепляет С4 и помогает фактору I расщеплять C4b.Фактор H связывается с гликозаминогликанами, которые есть на собственных клетках, но не на клетках патогенов. Этот белок является кофактором фактора I, а также ингибирует активность C3bBb.
- С9.
Комплемент – это ферментная система, включающая около 20 белков, играющих существенную роль в неспецифической защите, течении воспаления и разрушении (лизисе) мембран бактерий и различных чужеродных клеток. В состав системы комплемента входят 9 компонентов, обозначаемых латинской буквой С (С1, С2, С3 и т. д.), причем первый из них состоит из 3 субкомпонентов – С1q, C1r и C1s. К системе комплемента относятся также регуляторные белки (В, D, P) и особые компоненты-ингибиторы, регулирующие активацию этой системы и циркулирующие в крови. К последним принадлежат С1-эстеразный ингибитор (С1-In), С3b-инактиватор, или фактор I, и фактор Н, вызывающие диссоциацию С3b на неактивные субъединицы. Большая часть компонентов комплемента синтезируется гепатоцитами и мононуклеарными фагоцитами (макрофагами и моноцитами). Все компоненты комплемента циркулируют в крови в неактивном состоянии.
В процессе активации системы комплемента отдельные её компоненты разбиваются на большие (b) и малые (а) фрагменты, оказывающие непосредственное влияние на течение специфических и неспецифических защитных реакций. Исключение из этого правила составляют лишь фрагменты С2а и С2b, которые поменялись своими местами (С2а – большой, С2b – малый фрагмент).
По образному выражению американского иммунолога Хью Барбера, реакция антиген-антитело – это лишь объявление войны, активация системы комплемента – это мобилизация солдат на битву. Стрелять же начинают тогда, когда появляются активные фрагменты комплемента и мембранатакующий комплекс (МАК).
Существуют классический и альтернативный пути активации системы комплемента . Остановимся вкратце на характеристике отдельных компонентов системы комплемента по мере их активации по тому и другому пути.
Классический путь активации.
С1 -компонент представляет собой Са 2+ -зависимое соединение 3-х субкомпонентов. Молекула С1q имеет 6 валентностей для связывания с иммуноглобулинами, после чего происходит переход проферментов С1r и C1s в активное состояние, благодаря чему активируются компоненты С2 и С4.
С2 расщепляется активным субкомпонентом С1s на 2 фрагмента – малый (С2b) и большой (С2а).
С4 расщепляется на малый (С4а) и большой (С4b) фрагменты, после чего оба фрагмента прикрепляются к комплексу Аг+Ат, или к мембране клетки, если Аг с ней связан. В результате этих реакций образуется С3-конвертаза (С4bС2а).
С3 является компонентом, благодаря которому осуществляются основные функции системы комплемента. Он расщепляется С3-конвертазой на малый (С3а) и большой (С3b) фрагменты. Частично С3b оседает на мембране и через него происходит соединение с фагоцитами. Другая часть С3b остается связанной с С2а и С4b, благодаря чему образуется С5-конвертаза (С4bС2аС3b). Существуют инактиваторы, разрушающие С3b на малые фрагменты С3c (cвободный) и С3е (связанный с мембраной).
С5 расщепляется С5-конвертазой на малый (С5а) и большой (С5b) фрагменты. Фрагменты С3а и С5а воздействуют на тучные клетки и вызывают их дегрануляцию. Кроме того, они стимулируют функцию гранулоцитов и гладких мышц, способствуя развитию воспалительных процессов. Фрагмент С5b инициирует сборку мембранатакующего комплекса (МАК).
Альтернативный путь активации.
Фактор В – белок с ММ 100000 Да, образующий комплекс с С3b, независимо от того, продуктом какого пути он является.
Фактор D является ферментом с ММ около 25000 Да, действующим на комплекс С3bB, в результате чего образуется конвертаза (С3bBb).
Фактор Р – белок, стабилизирующий комплекс С3bB, который расщепляет С3 на фрагменты С3а и С3b. Образующийся С3b взаимодействует с факторами В и D, в результате чего по механизму обратной связи резко увеличивается концентрация С3b. Эта реакция ограничивается факторами I и Н, инактивирующими С3.
Компоненты С5, С6, С7, С8, С9 являются общими для классического и альтернативного пути активации системы комплемента. При этом компонент С9 по структуре и свойствам напоминает перфорин ЦТЛ и NК-лимфоцитов.
Главными инициаторами классического пути активации системы комплемента являются иммунные комплексы (Аг+Ат), стафилококки (белок А), комплексы С-реактивного белка с лигандами, некоторые вирусы и пораженные вирусом клетки, цитоскелетные элементы клеток и другие. Классический путь начинается с активации С1-компонента, включающего каскадно его субкомпоненты (С1q, C1r, C1s), С4, С2, С3 и последующие вплоть до С9.
МАК представляет собой полый белковый цилиндр (высота 160 Å, внутренний же диаметр колеблется в зависимости от количества встроенных молекул С9), погружающийся за счет гидрофобных компонентов С9 в фосфолипидную часть мембраны чужеродных клеток. Следовательно, МАК выполняет функции перфорина. Благодаря образующимся отверстиям в мембране, содержимое клетки вытекает наружу, и она гибнет. Гибель же собственных клеток предотвращается из-за наличия в мембране видоспецифических ингибиторов комплементарной активации (С3b, C4b) и С8-связывающего белка.
Рецепторы к комплементу обнаружены на эритроцитах, фагоцитах, эндотелиоцитах, тучных клетках и В-лимфоцитах. Все они связывают продукты расщепления С3-компонента комплемента.
Система комплемента выполняет следующие функции:
Опсоническую , т.е. стимулирует фагоцитоз. Эти эффекты осуществляются под воздействием С3b, C1q, Bb, C4b, C5b, C5b6, C5b67;
Хемотаксическую – за счет С5а, С3е, С3а и др.;
Активацию тучных клеток , в результате чего выделяется гистамин, расширяющий капилляры и вызывающий локальное покраснение при воспалении и аллергических реакциях; эта функция связана с фрагментами С5а, С3а, Ва, С4а;
Лизис бактерий, чужеродных, а также старых клеток , с поверхности которых “слущиваются” защитные белки;
Растворение иммунных комплексов, осуществляемое фрагментами С3b и C4b.
Участие системы комплемента в очищении сосудистого русла от попавших в кровь единичных бактериальных клеток связано с активацией по альтернативному пути. В результате иммунного ответа в сыворотке крови накапливаются к этим бактериям Ат. При взаимодействии этих Ат с Аг на поверхности бактерий создаются условия активации системы комплемента по классическому пути, в результате чего осуществляется бактериолизис (рис. 9).
У людей с дефицитом С1-С4 компонентов комплемента наблюдаются частые рецидивы воспалительных заболеваний и гноеродной инфекции. Дефицит фактора Р, стабилизирующего многомолекулярный ферментативный комплекс С5-конвертазы альтернативного пути, сопровождается повышением чувствительности к гонококкам и менингококкам.
Падение активности системы комплемента (гипокомплементемия ) может быть вызвано снижением продукции компонентов комплемента, либо повышенным их потреблением. Последнее может быть обусловлено появлением иммунных комплексов, которые связывают комплемент и вместе с ним захватываются фагоцитирующими клетками. Таким образом очищается сосудистое русло от избытка ИК. Гипокомплементемия – довольно частое явление, встречающееся при аутоиммунных процессах и других заболеваниях, что пагубно отражается на состоянии больного.
На других видах неспецифической резистентности мы остановимся при знакомстве с иммунитетом.
/ 20
ХудшийЛучший
Комплементом называют сложную систему белков (более 20) сыворотки крови, обладающих ферментативной активностью. Основные 13 компонентов системы комплемента обозначаются буквой С с соответствующим номером (CI, С2, СЗ и т. д.) Они образуются в печени и секретируются макрофагами. Активация системы комплемента протекает классическим и альтернативным путями в виде цепной реакции, управляемой 7-ю регуляторными белками. При этом каждый предыдущий компонент каскада активирует несколько последующих за счет их ферментативного расщепления. Активированные компоненты обозначаются сверху чертой.
Естественный ингибитор комплемента С1 (С 1-ингибитор) тормозит спонтанную активацию Clq компонента.
Классический путь активации Запускается комплексом антиген-антитело в присутствии катионов Са и Mg обычно на поверхности клетки-мишени. Комплекс антиген-антитело связывается с C1q, который присоединяет C1rs, а затем активирует и расщепляет С4 на С4а и С4b. С4b присоединяется либо к С1, либо к поверхности клетки-мишени. Далее к нему присоединяется С2. Он, в свою очередь, расщепляется на С2а и С2b предыдущим компонентом. С2а остается связанным с С4b. Этот комплекс получил название конвертазы классического пути активации комплемента. Она расщепляет СЗ компонент на СЗа и СЗb. СЗb присоединяется к конвертазе классического пути и этот макромолекулярный комплекс активирует компонент С5. Он распадается на С5а и С5b. К С5b на мембране клетки-мишени последовательно присоединяются С6, С7, С8 и С9 компоненты. Комплекс С5b-С9 получил название мембраноатакующего комплекса (МАК). В механизме его литического действия много общего с перфорином. МАК встраивается в мембрану клетки-мишени за счет гидрофобных взаимодействий, образуя трансмембранный канал. Через него в клетку поступают ионы натрия и вода, а выходят ионы калия, что приводит к цитолизу.
Классический путь активации комплемента может запускаться белками А стафилококка, комплексами С-реактивного белка с микробными продуктами и др.
Альтернативный путь активации Комплемента является неспецифическим. Он запускается липополисахаридами клеточной стенки бактерий (эндотоксинами), агрегированными иммуноглобулинами, лекарственными препаратами и т. д. Образующийся при этом СЗb-компонент в присутствии ионов магния связывается с фактором В сыворотки (неактивная сериновая протеаза). На комплекс СЗbВ действует фактор D - активная сывороточная протеаза. Она расщепляет фактор В на Ва и Вb. Образующийся комплекс СЗbВb представляет собой конвертазу альтернативного пути активации. В норме она неустойчива, но стабилизируется белком пропердином (белок Р). Конвертаза альтернативного пути активирует С5 компонент. Дальнейшая активация комплемента не отличается от классического пути. Таким образом, СЗ-компонент является ведущим в активации комплемента по обоим путям, определяя процессы цитолиза. В процессе активации комплемента образуются биологически активные фрагменты. Так, компоненты СЗа и C5a являются анафилатоксинами, действуют на макрофаги, гранулоциты, тучные клетки. Возникающий патологический процесс клинически проявляется аллергическими и псевдоаллергическими реакциями.
При заболеваниях, сопровождающихся образованием иммунных комплексов (аутоиммунные болезни, инфекции), уровень белков комплемента снижается - гипокомплементемия. Уровень комплемента наиболее высок у морских свинок, поэтому их сыворотка крови используется как " комплемент" в серологических реакциях.
Компоненты активированного комплемента связываются с рецепторами комплемента, имеющимися на лейкоцитах: CR1(CD35) - рецептор 1-го типа, связывает СЗb, есть на эритроцитах и лейкоцитах, он же связывает вирус Эпштейна - Барра; CR2(CD21) связывает C3d, имеется на лимфоцитах; CR3(CD11b/CD18) связывает C3bi, экспрессирован на гранулоцитах, участвует в фагоцитозе; CR4 (CD11c/CD18) для СЗа присутствует на фагоцитах.
Взаимодействуя с этими рецепторами клеток продукты активации комплемента стимулируют функции лейкоцитов, запускают воспаление; усиливают противомикробный иммунитет.
Комплементом называют сложный комплекс белков, действующий совместно для удаления внеклеточных форм патогена; система активируется спонтанно определенными патогенами или комплексом антиген:антитело. Активированные белки либо непосредственно разрушают патоген (киллерное действие), либо обеспечивают лучшее их поглощение фагоцитами ( опсонизирующее действие); либо выполняют функцию хемотаксических факторов , привлекая в зону проникновения патогена клетки воспаления .
Комплекс белков комплемента формирует каскадные системы, обнаруженные в плазме крови. Для этих систем характерно формирование быстрого, многократно усиленного ответа на первичный сигнал за счет каскадного процесса. В этом случае продукт одной реакции служит катализатором последующей, что в конечном итоге приводит к лизису клетки или микроорганизма.
Существует два главных пути (механизма) активации комплемента - классический и альтернативный.
Классический путь активации комплемента инициируется взаимодействием компонента комплемента С1q с иммунными комплексами ( антителами , связанными с поверхностными антигенами бактериальной клетки); в результате последующего развития каскада реакций образуются белки с цитолитической (киллерной) активностью, опсонины , хемоаттрактанты . Такой механизм соединяет приобретенный иммунитет (антитела) с врожденным иммунитетом (комплемент).
Альтернативный путь активации комплемента инициируется взаимодействием компонента комплемента С3b с поверхностью бактериальной клетки; активация происходит без участия антител. Данный путь активации комплемента относится к факторам врожденного иммунитета.
В целом система комплемента относится к основным системам врожденного иммунитета , функция которых состоит в том, чтобы отличить "свое" от "не своего". Эта дифференциация в системе комплемента осуществляется благодаря присутствию на собственных клетках организма регуляторных молекул, подавляющих активацию комплемента.
Резюме. Комплемент (complement) [лат. complementum - дополнение]:
1) в иммунологии - группа белков (обычно от 9 до 20), присутствующих в норме в сыворотке крови позвоночных, которые активируются в результате иммунного ответа организма под действием как антител, относящихся к иммуноглобулинам классов IgG и IgM, так и бактериальных липосахаридов или других соединений; белковый комплекс сыворотки крови, один из составляющих врожденного иммунитета . Комплемент принимает участие в регуляции воспалительных процессов, активации фагоцитоза и литическом действии на клеточные мембраны, активируется взаимодействием с иммунным комплексом. Систему са рассматривают наряду с макрофагами как передовой рубеж иммунной защиты организма. В ходе активации комплемента происходит каскад последовательных реакций специфического ограниченного ферментативного протеолиза, при которых неактивные компоненты комплемента. переходят в активное состояние в результате отщепления пептидных фрагментов. Последние обладают различной физиологической активностью и могут быть анафилатоксинами (вызывают сокращения гладкой мускулатуры, увеличивают проницаемость сосудов и др.), факторами хемотаксиса (обеспечивают направленное перемещение клеток) и лейкоцитоза, медиаторами реакций иммунного ответа, участвуют в активации макрофагов и лимфоцитов, в регуляции продуцирования антител, а также выполняют некоторые другие функции. Фрагменты активированных компонентов комплемента управляют также биосинтезом и освобождением интерлейкинов, простогландинов и лейкотриенов. Комплемент обусловливает нарушения иммунных реакций (может вызывать аутоиммунные заболевания) и освобождение гистамина при аллергических реакциях немедленного типа. Термин «комплемент» ввели П. Эрлих и Ю. Моргенрот в 1900 г. ;
2) в генетике - группа хромосом, произведенная из определенного ядра гаметы или зиготы и состоящая из одного, двух или более хромосомных наборов (Х. Дарлингтон, 1932).
Существуют три пути активации комплемента: классический, лектиновый и альтернативный.
А. Классический путь активации комплемента является основным. Участие в этом пути активации комплемента – главная функция антител.
1. Активацию комплемента по классическому пути запускает иммунный комплекс: комплекс антигена с иммуноглобулином (класса G – первых трех подклассов – или М). Место антитела может «занять» С-реактивный белок – такой комплекс также активирует комплемент по классическому пути.
2. Классический путь активации комплемента осуществляется следующим образом (рис 26.2-1).
а. Сначала активируется фракция С1 : она собирается из трех субфракций (C1q, C1r, C1s) и превращается в фермент С1-эстеразу (С1qrs).
б. С1-эстераза расщепляет фракцию С4 .
в. Активная фракция С4b ковалентно связывается с поверхностью микробных клеток (но не с собственными эукариотическими клетками макроорганизма) с здесь присоединяет к себе фракцию С2 .
г. Фракция С2 в комплексе с фракцией С4b расщепляется С1-эстеразой с образованием активной фракции С2 b .
д. Активные фракции С4b и С2b в один комплекс – С4 b С2 b – обладающий ферментативной активностью. Это так называемая С3-конвертаза классического пути .
е. С3-конвертаза расщепляет фракцию С3 , нарабатываю большие количества активной фракции С3b.
ж. Активная фракция С3b присоединяется к комплексу С4 b С2 b и превращает его в С5-конвертазу (С4bС2bС3b).
з. С5-конвертаза расщепляет фракцию С5 .
и. Появившаяся в результате этого активная фракция С5b присоединяет фракцию С6 .
к. Комплекс С5bС6 присоединяет фракцию С7 .
л. Комплекс С5bС6С7 встраивается в фосфолипидный бислой мембраны микробной клетки .
м. К этому комплексу присоединяется белок С8 .
н. Будучи вместе со всем комплексом в фосфолипидный бислой мембраны микробной клетки, белок С8 катализирует полимеризацию 10 – 16 молекул белка С9 . Данный полимер формирует в мембране микробной клетки неспадающую пору диаметром около 10 нм (рис 26.2-2)., что приводит к лизису микроба (так как на его поверхности образуется множество таких пор – «деятельность» одной единицы С3-конвертазы приводит к появлению около 1000 пор). Комплекс С5bС6С7С8С9, образующийся в результате активации комплемента, называется мемранатакующим комплексом (МАК).
Б. Лектиновый путь активации комплемента запускается комплексом нормального белка сыворотки крови – маннансвязывающего лектина (МСЛ) – с углеводами поверхностных структур микробных клеток (с остатками маннозы). Активизирующаяся в результате этого процесса МСЛ-ассоциированная сериновая протеаза действует аналогично С1-эстеразе классического пути, по которому, собственно, и развиваются дальнейшие события, заканчивающиеся формированием МАК (рис. 26.2-3).
В. Альтернативный путь активации комплемента (рис. 26.2-4) начинается с ковалентного связывания активной фракции С3b – которая всегда присутствует в сыворотке крови в результате постоянно протекающего здесь спонтанного расщепления фракции С3 – с поверхностными молекулами не всех, но некоторых микроорганизмов.
1. Дальнейшие события развиваются следующим образом.
а. С3b связывает фактор В (который структурно и функционально гомологичен фактору С2), образуя комплекс С3bВ.
б. В связанном с С3b виде фактор В выступает в качестве сусбтрата для фактора D (сывороточной сериновой протеазы), которая расщепляет его с образованием активного комплекса С3bВb. Этот комплекс обладает ферментативной активностью, структурно и функционально гомологичен С3-конвертазе классического пути (С4bС2b) и называется С3-конвертазой альтернативного пути .
в. Сама по себе С3-конвертаза альтернативного пути нестабильна. Чтобы альтернативный путь активации комплемента успешно продолжался этот фермент стабилизируется фактором Р (пропердином).
1 . Нарабатывается много С3b и образуется комплекс С3bВbС3b, являющийся С5-конвертазой .
2 . Активация С5 дает начало образованию мембранатакующего комплекса (см. разделы 26.2.А.2.и – 26.2.А.2.н).
2. Основное функциональное отличие альтернативного пути активации комплемента, по сравнению с классическим, заключается в быстроте ответа на патоген: так как не требуется время для накопления специфических антител и образования иммунных комплексов.
Г. Важно понимать, что и классический и альтернативный пути активации комплемента действуют параллельно , еще и амплифицируя (т.е. усиливая) друг друга. Другими словами комплемент активируется не «или по классическому или по альтернативному», а «и по классическому и по альтернативному» путям активации. Это, еще и с добавлением лектинового пути активации, – единый процесс (см. рис. 26.2-5), разные составляющие которого могут просто проявляться в разной степени.
