Московская Государственная Академия Ветеринарной

медицины и Биотехнологии им. К.И.Скрябина

Реферат по иммунологии на тему: «Система комплимента»

Работу выполнила

Котлярова А. Д.

6 группа 3 ФВМ

Работу проверил

Москва 2008 г.

Система комплемента - сложный комплекс белков, представленных глав­ным образом во фракции β-глобулинов, насчитывающий, включая регуляторные, около 20 компонентов, на долю которых приходится 10 % белков сыво­ротки крови. Комплемент впервые опи­сал Бухнер в 1889 г. под названием «алексин» - термолабильный фактор, вприсутствии которого наблюдается ли­зис микробов. Свое название (Эрлих, 1895) комплемент получил благодаря тому, что он комплементирует (допол­няет) и усиливает действие антител и фагоцитов, защищая организм человека и животных от большинства бактери­альных инфекций.

Комплемент представляет собой си­стему каскадно-действующих пептид-гидролаз, получивших обозначение от С1 до С9. Установлено, что большая часть компонентов комплемента син­тезируется гепатоцитами и другими клетками печени (около 90 %, СЗ, С6, С8, фактор В и др.), а также моноцита­ми/макрофагами (С1, С2, СЗ, С4, С5).

С1-компонент представлен в плазме крови тремя белками(Clq, Clr, С Is).

Наиболее сложной из них является мо­лекула Clq (рис. 1), состоящая из 18 по­липептидных цепей трех типов (по 6 цепей А-, В- и С-типов). Все 18 цепей своими коллагеноподобными N-конца-ми (78 остатков аминокислот) образуют канатообразную спирально закручен­ную структуру, от которой расходятся в разные стороны С-концевые участки цепей (103-108 аминокислотных ос­татков), завершающиеся глобулярными головками, которые могут взаимодей­ствовать с комплементсвязывающими участками Сн-доменов антител (в со­ставе иммунного комплекса АГ-AT).

В норме все компоненты компле­мента - неактивные или малоактивные соединения, но могут последовательно активироваться за счет отщепления или присоединения пептидных факторов (например, С2а, C2b, C4a, C4b и др.) и факторов активации (факторов В и D, липополисахаридов, гликолипидов, ан­тител и др.) - продукт одной реакции катализирует последующую. Катабо­лизм компонентов комплемента самый высокий по сравнению с другими бел­ками сыворотки крови, с обновлением втечение суток до 50 % белков системы комплемента.

Рис. 1 . Молекула Clq -компонента комплемента (электронная микроскопия)

Молекула состоит из шести терминальных субъединиц, соединенных центральной единицей (из Schaechter M., Medoff G., Eisenstein В. Mechanisms of microbial diseases, 2 nd ed, Williams & Wilkins, 1993)

Различные компоненты комплемен­та и их фрагменты, образующиеся в процессе активации, способны вызы­вать воспалительные процессы, лизис клеток, стимулировать фагоцитоз. Ко­нечным результатом активации может быть сборка комплекса из С5-, С6-, С7-, С8- и С9-компонентов, атакующего мембрану с образованием в ней каналов и повышением проницаемости мембраны для воды и ионов, что обусловливает гибель клетки.

Активация комплемента может про­исходить двумя основными путями: альтернативным - без участия антител и классическим - с участием антител (рис. 2).

Рис . 2. Активация системы комплемента (из Schaechter M., MedoffG., Eisenstein В. Mechanisms of microbial diseases, 2 nd ed, Williams & Wilkins, 1993)

Альтернативный путь бо­лее древний. В его основе лежит спо­собность некоторых микроорганизмов активировать СЗ-конвертазу (СЗЬВЬ) путем связывания ее на углеводных уча­стках своей поверхностной мембраны с последующей стабилизацией СЗ-кон-вертазы белком пропердином (Р). Про-пердин способен связываться с поверх­ностью бактериальной клетки и ини­циировать при этом фиксацию на ней СЗ-конвертазы и присоединение к ком­плементу дополнительных молекул СЗЬ. СЗЬ способен закрепляться как на поверхности микроорганизма, так и на рецепторах фагоцитов (нейтрофилов и макрофагов), выполняя роль опсонина, усиливающего фагоцитоз различных бактерий. Образовавшийся комплекс СЗЬВЬР обладает функцией СЗ-конвер­тазы. Формирование СЗ/С5-конвертаз при альтернативном пути активации комплемента происходит при участии факторов В, D, Р в присутствии ионов Mg 2+ и регулируется некоторыми фак­торами (Н, I и др.) инактивации.

Стабилизированная на мембране ак­тивная конвертаза расщепляет СЗ - один из компонентов системы компле­мента, содержащийся в крови в наи­большей концентрации, что ведет к цепной реакции активации других ком­понентов комплемента.

В результате действия СЗ/С5-кон-вертаз вначале при участии СЗ-конвер­тазы происходит расщепление СЗ-компонента, содержащегося в крови в наи­большей концентрации, что ведет к цепной реакции активации других ком­понентов комплемента, а последующее сформирование С5-конвертазы ведет к расщеплению С5-компонента на более крупный (С5Ь) и мелкий (С5а) фраг­менты. С5Ь связывается с комплексом компонентов комплемента на клеточ­ной мембране, а С5а остается в жидкой фазе, обладая хемотаксической и анафилактогенной активностью.

С5Ь-фрагмент обладает способнос­тью связывать компонент С6 с образо­ванием комплекса С5Ь - С6, к которо­му быстро присоединяется С7, а затем С8. Комплекс С5Ь - С6, 7, 8 проника­ет внутрь липидного бислоя мембраны. На завершающем этапе к С8 присоеди­няются 12-20 молекул С9, что завер­шает формирование высокоактивного литического комплекса (А. А. Ярилин, 1999), формирующего трансмембранный канал, через который внутрь клет­ки поступают ионы водорода, натрия и вода, что ведет к набуханию и лизису клетки. С9-белок, гомологичный перфорину, способный к полимеризации при контакте с фосфолипидами мемб­раны, ответствен за формирование трансмембранного канала цилиндри­ческой формы, наружная поверхность которого образована гидрофобными, а внутренняя (обращенная в полость ка­нала) - гидрофильными участками.

Классический путь актива­ции комплемента возник для усиления фагоцитоза в отношении микроорга­низмов, которые не запускают альтер­нативный путь, т. е. не имеют на мемб­ране полисахаридного участка связыва­ния СЗ-конвертазы. Главная особен­ность этого пути - взаимодействие антигена и антитела с образованием иммунного комплекса (АГ-AT), акти­вирующего компоненты комплемента (С1, С2, С4), которые, в свою очередь, формируют СЗ-конвертазу (С4Ь2а), расщепляющую СЗ-компонент.

В Сн4-доменах IgM и Сн2-доменах IgG имеются участки, обладающие сродством к Clq (только в составе им­мунных комплексов). Clq связывается не менее чем с двумя Сн4-доменами од­ной и той же молекулы IgM и с Сн2-до-менами одновременно двух молекул IgG, в связи с чем комплементактиви-рующая активность IgG ниже, чем у IgM. С комплементсвязывающими уча­стками антител (IgM, IgGl, IgG3 и IgG2) взаимодействуют концевые (гло­булярные) участки Clq, что ведет к ак­тивации молекулы Clq, приобретаю­щей свойства сериновой пептидгидро-лазы. Clq-пептидгидролаза активирует Clr, который участвует в активации Cls. В результате образующиеся при ак­тивации и расщеплении Clr- и Cls-фрагменты встраиваются в Clq, распо­лагаясь между его глобулярными участ­ками (головками). При этом формиру­ется комплекс Clqrs, обладающий активностью трипсиновой пептидгидролазы, катализирующей расщепление С4 (на С4а- и С4Ь-фрагменты) и С2 (на С2а- и С2Ь-фрагменты). Следствием взаимодействия Clqrs, C4b и С2а в присутствии ионов Са 2+ является обра­зование комплекса С4Ь2а, обладающего свойствами и активностью СЗ-конвертазы, расщепляющей СЗ, и участву­ющего в формировании С5-конверта-зы (С4Ь2аЗЬ). Дальнейшая активация комплемента по классическому пути полностью совпадает с альтернатив­ным путем и завершается формирова­нием мембраноатакующего комплекса С5Ь - 6789 и лизисом клеток.

Рис. 3. Аналогичные этапы активации комплемента по классическому, лектиновому и альтернативному механизмам:

Как классический так и альтернативный путь активации комплемента приводит к появлению СЗ-конвертазы: С4Ь2а и C3bBb соответственно. Классический путь начинается с активации комплексом антиген-антитело и последующего расщепления активированным CIs компонентов С4 и С2. Фрагменты меньшего размера C4a и C2b, высвобождаются, а более крупные образуют С4Ь2а. Компоненты С4 и С2 могут быть активированы также МАСП (маннан-связывающей лектин-ассоциированной сериновой протеиназой) - белком лектинового пути, аналогичным CIs, и МСЛ (сывороточным маннан-связывающим лектином). На первых этапах альтернативного пути возникший в результате «холо­стой» активации и связавшийся с поверхностью белок СЗЬ соединяется с фактором В, от которого Фактор D отщепляет меньший фрагмент- Ва. Больший фрагмент, то есть ВЬ, остается связанным с СЗЬ, образуя СЗЬDЬ-СЗ-конвертазу которая расщепляет дополнительное количество молекул СЗ (механизм положительной обратной связи). Поверхность активирующая комплемент (например, микроорганизмов), стабилизирует СЗЬ, обеспечивая его связы­вание с Фактором В Это способствует дальнейшей альтернативной активации комплемента. СЗ-конвертазы класси­ческого и альтернативного путей могут дополнительно присоединять СЗЬ, образуя ферментные комплексы, называе­мые С5-конвертазами (С4Ь2аЗЬ и СЗЬВЬЗЬ соответственно), которые активируют следующий компонент систем комплемента - С5 (А. Ройт и соавт., 2000)

Таким образом, принципиальных биохимических различий между классическим и альтернативным путями ак­тивации комплемента, по существу, нет, тем более что факторы В и С2, уча­ствующие в активации СЗ по альтерна­тивному и классическому путям, сход­ны между собой (по размеру, строению, фрагментам расщепления, механизму действия). Есть мнение, что, возможно, факторы В и С2 возникли в результате дубликации одного гена (В. В. Чиркин и др., 1999). Однако по клиническим проявлениям различия между этими путями весьма существенны. При аль­тернативном пути в циркуляторном русле значительно увеличивается со­держание осколков белковых молекул с высокой биологической активностью, для нейтрализации которых включают­ся сложные механизмы, что повышает возможность развития вялотекущего, зачастую генерализованного воспали­тельного процесса. Классический путь наиболее безвреден для организма. При нем на микроорганизмы одновременно воздействуют и фагоциты, и антитела, которые специфически связывают ан­тигенные детерминанты микроорганиз­мов и активизируют систему компле­мента, способствуя тем самым актива­ции фагоцитоза. При этом уничтоже­ние атакуемой клетки происходит одновременно при участии и антител, и комплемента, и фагоцитов, что внешне может никак не проявляться. В связи с этим классический путь активации комплемента считается более физиоло­гическим путем обезвреживания и ути­лизации антигенов, чем альтернатив­ный.

Помимо двух основных путей воз­можны и другие механизмы активации комплемента. В частности, существует вариант классической активации комп­лемента - лектиновый путь активации (рис. 3), который мож­но трактовать и как самостоятельный (А. А. Ярилин и др., 1999; А. Ройт и соавт., 2000). Как известно, лектинами называют белки, способные специфи­чески соединяться с определенными группами углеводов. Запуск лектиново-го пути активации комплемента связан с одним из лектинов - маннозосвязывающим белком (МСБ, содержится в сыворотке крови в концентрации 0,1 - 5,0мкг/мл). МСБ имеет очень сходную с Clq структуру хотя негомологичен ему; является Са - зависимым, облада­ет сродством к маннозе, которая в сво­бодной форме присутствует на микроб­ных клетках, но не на клетках макроор­ганизма. Связавшись с маннозосодержащей клеткой, МСБ приобретает способность, подобно Clqrs, активиро­вать С4 и С2.

Дальше лектиновый и классический пути активации совпадают (А. А. Яри лин, 1999). Возможно, что лектиновый путь активации комплемента в филоге­незе появился позднее альтернативно­го, но раньше классического. В отличие от альтернативного лектиновый путь, как и классический, включает актива­цию С4 и С2, но без участия антител, а с участием лишь одного МСБ. Не ис­ключено, что появление в процессе эволюции Clq, подобного маннозосвязывающему белку, но способного при­обретать активность пептидгидролазы, инициирующей каскад реакций актива­ции комплемента лишь после взаимо­действия с антигенами, привело к воз­никновению более эффективного классического пути активации комп­лемента, что значительно расширило возможности для активации компле­мента у позвоночных.

Классический путь активации комп­лемента может также запускаться С -реактивным белком, комплексом гепари­на и протамина, некоторым гликолипидами, пептидгидролазами при неко­торых формах острой воспалительной реакции (пепсином, трипсином, калликреином, лизосомальными и бакте­риальными ферментами) на какой-либо стадии от С1 до С5.

Список литературы:

Воронин Е.С., Петров А.М., Серых М.М., Девришов Д.А. – Иммунология /Под ред. Е.С. Воронина. – М.: Колос-Пресс, 2002. – 408с.

Кульберг А.Я. /Учебное пособие – Молекулярная иммунология – М.: Высш. Шк., 1985. – 287с.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Новосибирский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

(ГОУ ВПО НГМУ Минздравсоцразвития России)

Кафедра медицинской химии

Система комплемента. Пути активации

Выполнила: студентка 2 курса 3 группы

Вострикова А.В.

Новосибирск 2011г.

Введение 3

Пути активации системы комплемента 6

Классический путь 6

Альтернативный путь 8

Лектиновый (маннозный) путь 8

Регуляция системы комплемента 10

Заключение 11

Список используемой литературы 12




Введение

Если возбудитель преодолевает поверхностные барьеры, его встречают факторы второй иммунобиологической линии неспецифических защитных механизмов. Такие защитные механизмы принято делить на гуморальные и клеточные. Комплекс конституциональных механизмов защиты тканей - эволюционно древняя форма организованной защиты - предшественник индуцированных (иммунных) реакций. Подтверждением этому служит факт, что значительная часть конституциональных компонентов защиты находится в тканях в неактивной форме. Их активацию вызывают различные вещества - медиаторы воспаления. Ключевую роль в неспецифической защите внутренней среды организма играют комплемент и фагоцитирующие клетки. Их активность во многом дополняют различные БАВ.

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. 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 путем протеолиза. Поскольку многие из активированных компонентов прочно связываются с мембранами, большинство этих событий происходит на поверхностях клеток. Центральный компонент этого протеолитического каскада - С3. Его активация путем расщепления представляет собой главную реакцию всей цепи активации комплемента. 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 еще 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.

Компоненты системы участвуют в реакциях свёртывания крови, способствуют межклеточным взаимодействиям, необходимым для процессинга Аг, вызывают лизис бактерий и клеток, инфицированных вирусами. В норме компоненты системы находятся в неактивной форме. Активация комплемента приводит к поочередному (каскадному) появлению его активных компонентов в серии протеолитических реакций, стимулирующих защитные процессы.

Основные функции компонентов комплемента в защитных реакциях:

· стимуляция фагоцитоза,

· нарушение целостности клеточных стенок микроорганизмов мембранопов-реждающим комплексом (особенно у видов, устойчивых к фагоцитозу, например гонококков)

· индукция синтеза медиаторов воспалительного ответа (например, ИЛ-1; табл. 10-4),

· система комплемента стимулирует воспалительные реакции (некоторые компоненты - хемоаттрактанты для фагоцитов),

· участвует в развитии иммунных (через активацию макрофагов), анафилактических реакций.




Компоненты системы комплемента






Пути активации системы комплемента

Система комплемента работает как биохимический каскад реакций. Комплемент активируется тремя биохимическими путями: классическим, альтернативным и лектиновым путем. 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.

Классический путь

Классический путь запускается активацией комплекса С1 (он включает одну молекулу С1q и по одной молекуле С1r и С1s). С1 активируется комплексом антиген-антитело в присутствии катионов Са и Mg обычно на поверхности клетки-мишени. 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 Fc 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 СЗbВb. Стабилизирует его и обеспечивает его длительное функционирование белок P. Далее РС3bВb 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 CЗbВb В заменяется Н фактором и под воздействием дезактивирующего соединения(Н) превращается в С3bi.Когда микробы попадают в организм комплекс СЗbВb начинает накапливаться на мембране. Он соединяется с С5, который расщепляется на C5a и C5b. C5b остается на мембране. Потом соединяются 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

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 с определенным образом 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 ее 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.

1. 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.

2. 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.

3. С9. CD59 и Гомологичный Фактор Ограничения ингибируют полимеризацию С9 во время образования мембраноатакующего комплекса, не давая ему сформироваться.

Заключение

Система комплемента является частью иммунной системы, она осуществляет неспецифическую защиту от бактерий и других проникающих в организм возбудителей болезней. Система комплемента состоит примерно из 20 различных белков - «факторов (компонентов) комплемента», которые находятся в плазме крови и составляют около 4% от всех белков плазмы.

Система комплемента работает как биохимический каскад реакций. Комплемент активируется тремя биохимическими путями: классическим, альтернативным и лектиновым путем. 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 какальтернативный 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.




Список используемой литературы

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/Система_комплемента

2. http://meduniver.com/Medical/Microbiology/225.html

3. http://www.toxoid.ru/sistemy-immuniteta/236-sistema-komplementa.html

4. http://www.chem.msu.su/rus/teaching/kolman/294.htm

5. http://meditsina-info.ru/content/view/119/58/

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:

1. Опсоническую , т.е. стимулирует фагоцитоз. Эти эффекты осуществляются под воздействием С3b, C1q, Bb, C4b, C5b, C5b6, C5b67;

2. Хемотаксическую – за счет С5а, С3е, С3а и др.;

3. 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;

4. Лизис бактерий, чужеродных, а также старых клеток , с поверхности которых “слущиваются” защитные белки;

5. 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.


Отличия классического пути активации системы комплемента (схема 1) от альтернативного прежде всего состоят в следующем:

1. Для активации системы комплемента по классическому пути необходимо образование специфических иммуноглобулинов (IgG или IgM) и иммунных комплексов, что требует определенного времени;
2. Классический путь активации системы комплемента начинается с первых, так называемых ранних, компонентов комплемента: С1, который состоит из трех субкомпонентов (Clq, Cl г, С Is), и далее С4, С2 и СЗ.

Классический путь активации комплемента



Для активации системы комплемента иммунным комплексом необходимо, чтобы в его состав входили," как минимум, две молекулы IgG; для IgM достаточно одной молекулы. Наибольшей активностью при этом обладают IgM, IgG и три его субтипа: IgG, IgG2, IgG3. Активация системы комплемента происходит при связывании Clqсо специфическим сайтом (участком) в области Fc-фрагмента иммуноглобулинов. Для IgG это СН2-домен, а для IgM - это СН4-домен, который входит в Fc-фрагмент иммуноглобулинов.
Как упоминалось, система комплемента активируется по каскадному типу. Это значит, что при активации предыдущего компонента комплемента происходит его расщепление. Один из компонентов остается на поверхности клетки, которая участвует в образовании иммунного комплекса, а второй компонент является растворимым и "уходит" в жидкую фазу, т. е. в сыворотку крови. Тот компонент, который остался на иммунном комплексе, приобретает при этом свойство фермента и способность воздействовать на последующие компоненты комплемента, активируя их.
Итак, активация комплемента по классическому пути (см. схему 1) начинается с первого субкомпонента комплемента (Clq), который фиксируется к Fc-фрагментам иммуноглобулинов. При этом в молекуле
Clq возникают информационные изменения, что дает возможность фиксироваться к нему С1г, который, в свою очередь, приобретает способность фиксировать и активировать Cls. В результате образуется активный комплекс из составных частей С1, который приобретает способность активировать С4.
Образованию активного С1 препятствует С1-ингибитор. Его роль очень важна для контроля за активностью, с которой активируется комплемент по классическому пути. При врожденном дефиците (количества или функции) Cl-ингибитора развивается болезнь, получившая название ангионевротического отека (см. специальный раздел).
Образование активированного С1 приводит к активации С4, который распадается на два фрагмента - С4а, переходящий в растворенное состояние, и С4Ь, который остается на поверхности мембраны клетки, входящей в состав иммунного комплекса, и приббретает свойства фермента эстеразы, способного активировать С2. Образовавшийся активированный С4Ь в присутствии ионов магния расщепляет С2 на два фрагмента - С2а и С2Ь. При этом С2а присоединяется к С4Ь и образуется новое вещество, обладающее ферментными свойствами, - конвертаза 3-го компонента комплемента классического пути активации. Образовавшаяся СЗ-конвертаза (С4Ь2а) расщепляет СЗ на СЗа и СЗЬ. СЗа переходит в растворенное состояние, а СЗЬ является ключевым " как для классического, так и для альтернативного пути активации комплемента, т. е. в этом месте оба пути активации комплемента сходятся и далее процесс происходит единым путем. На этом этапе также действует инактиватор (СЗЬ-инактиватор), который называют еще фактором I. Он препятствует избыточной активации СЗ комплемента. При этом СЗЬ расщепляется на неактивные фрагменты - СЗс и C3d.
Активированный СЗЬ, связываясь с комплексом С4Ь и 2а, превращается в новый фермент - конвертазу 5-го компонента комплемента. С этого момента начинается сборка терминальных (конечных) компонентов системы комплемента С5 - С9, которые в конце концов формируются в мембраноатакующий комплекс (МАК). Под влиянием С5- конвертазы (С4Ь2аЗЬ) происходит расщепление С5 на С5а - мелкий фрагмент и С5Ь - более крупный. С5а переходит в растворенное состояние, а С5Ь является первым компонентом мембраноатакующего комплекса, который имеет рецепторы к С6 и С7. Начиная с " С6, белки в системе комплемента далее не расщепляются. Образовавшийся комплекс С5Ь67 приобретает способность прикрепляться к мембране клетки-мишени. Вслед за этим, к прикрепившемуся к мембране активированному комплексу С5Ь67 присоединяется С8 и, в принципе, в этом случае (т. е. даже в отсутствие С9) уже возможно начало лизиса стенки

клетки-мишени. Присоединение С9 к комплексу С5Ь678 значительно усиливает цитолиз стенки клетки-мишени. Образовавшийся комплекс С5Ь6789 индуцирует появление в липидном белке мембраны клетки цилиндрических пор длиной около 15 мм и диаметром 8-12 мм, что позволяет электролитам и воде проходить через нарушенную мембрану внутрь клетки и вызывать осмотический лизис клетки.

Существует три механизма (пути) активации комплемента : классический, альтернативный и лектиновый.

Классический путь активации комплемента

Классический путь активации комплемента связан с образованием иммунно-го комплекса (антиген-антитело), для него необходимо 5-6 дней. Начинается он с первого компонента комплемента (С1), который взаимодействует своим Fc-рецептором с антителами иммунного комплекса, перекрестно связывая не-сколько их Fc-фрагментов. Поэтому более удобной для активации комплемен-та является молекула IgM, содержащая сразу 5 Fc-участков.

С1-компонент состоит из 3 субкомпонентов — q, r и s. Активированный Clq изменяет свою конформацию и приобретает свойство связывать С1r, который при активации взаимодействуете Cls. Образованный комплекс Clqrs вовлека-ет в каскад С4-компонент, от которого отделяется фрагмент С4а. Оставшийся фрагмент С4b повторно фиксируется на антителе или мембране клетки -мишени, после чего присоединяет фрагмент С2а. При этом отщепленный C2b высвобож-дается и поступает в плазму крови. Комплекс С4b-С2а является С3-конвертазой, и вся дальнейшая судьба комплемента определяется именно этим ферментом. Рецепторы к фрагментам С3-компонента содержатся на многих клетках , по-этому он является самым активным компонентом системы. Именно на этом компоненте объединяются классический и альтернативный пути (рис. 2).

Впоследствии при расщеплении третьего компонента С3-конвертазой обра-зуется конвертаза 5-го компонента комплемента (С4b-С2а-С3b), которая связы-вает С5 и расщепляет его на С5а и С5b. С5а поступает в плазму, а C5b прини-мает участие в дальнейшей активации каскада. Последующие компоненты при активации не расщепляются. В дальнейшем последовательно активируются компоненты С6-С9, которые фиксируются на поверхности мишени, формируя мембранатакующий комплекс (МАК). При этом С8 углубляется в фосфолипид-ный бислой цитолеммы клетки-мишени и образует патологическое отверстие в ней, а несколько компонентов С9 полимеризуются внутри образованного отверстия, составляя морфологический субстрат стенок патологической поры. Это предотвращает закрытие сформированного канала (см. рис. 2).

Поскольку внутриклеточная среда имеет высокую осмолярность, внеклеточ-ная вода устремляется через патологические поры в цитоплазму. В связи с этим внутриклеточное давление постоянно увеличивается, что приводит к критическому нарастанию напряжения цитолеммы и последующему разрыву клетки. Описанный механизм называется осмотическим лизисом и свойственен клеткам с упругими внешними покровами (например, вирус-инфинированные или опухолевые клетки). Бактерии имеют ригидную клеточную стенку, предо-твращающую резкое изменение размеров клетки. Поэтому считают, что наряду с осмотическими механизмами бактериальные агенты гибнут в связи с утратой через образованные поры эссенциальных (стратегически важных) метаболитов, а также в результате нарушения физиологической ионной асимметрии между цитоплазмой и внеклеточной средой. Поскольку клетки-мишени активно со-противляются комплемент-опосредованному лизису (осуществляют эндоцитоз или экзоцитоз участков мембраны, где содержатся патологические поры), описанная функциональная «иммобилизация» имеет существенное значение и в случае опухолевых иди вирус-инфицированных клеток.

Альтернативный путь активации комплемента

Альтернативный путь (см. рис. 2) активации начинается с СЗ-компонента, а в последующем разворачивается подобно классическому. В роли инициато-ров выступают липополисахариды (LPS) клеточных стенок бактерий , зимозан грибов и многие другие субстанции, с которыми взаимодействует C3b-фрагмент — продукт спонтанного гидролиза, всегда присутствующего в плазме крови компонента СЗ. В последующем фиксированный C3b присоединяет В-фактор, который изменяет свою конформацию и становится чувствительным к действию плазматического фермента D-фактора. Активированный В-фактор гидролизируется указанным ферментом, что приводит к высвобождению Bb- и Ba-фрагментов. Комплекс LPS-C3b-Bb является нестойким, поэтому стабилизируется за счет присоединения пропердина (фактора Р), Комплекс Р-C3b-Bb является C3-конвертазой альтернативного пути активации компле-мента. Факторы В, D и пропердин принадлежат к пропердиновой системе, яв-ляющейся стратегически важной для реализации альтернативного пути акти-вации комплемента.

Цитолитическая активность комплемента при альтернативном пути актива-ции определяется свойствами оболочки микроорганизма. Поскольку в данном случае нет необходимости в формировании иммунных комплексов, альтерна-тивный путь реализуется сразу же после поступления патогена.

Лектиновый путь активации комплемен-та

В последнее время выделяют также лектиновый путь активации комплемен-та. Осуществляется он за счет так называемых лектинов — белков, способных связывать углеводы клеточных стенок бактерий и грибов. Классическим лек-тином является маннозосвязывающий протеин. Материал с сайта

При активации каскада комплемента в плазму высвобождается ряд фраг-ментов отдельных компонентов (С4а, C2b, C3a, С5а, а также C3b и C4b), вы-полняющих ряд важных функций. Таким образом, комплемент является очень экономной системой, так как даже побочные продукты реакции также наде-лены выраженной биологической активностью. Они способствуют развитию воспаления в месте обезвреживания патогена. Так, фрагменты C3a, С4а и С5а (анафилатоксины) немедленно вызывают дегрануляцию тучных клеток , что при-водит к высвобождению гистамина и развитию локальной гиперемии, гипертермии и отека. В то же время С5а и Ba (хемоаттрактанты) способствуют поступлению нейтрофилов в очаг, т.е. развитию его клеточной инфильтрации. А фрагменты C3b и C4b выполняют роль опсонинов, облегчая распознавание и захват пато-генов фагоцитами. Все это приводит к формированию экссудата, сначала сероз-ною, в котором преобладает плазменная жидкость, а затем гнойного, в кото-ром содержится большое количество тканевого детрита, погибших патогенов и разрушенных нейтрофилов. Высвобожденный фрагмент C2b способствует на-коплению кининоподобных веществ, что приводит к усилению вазодилатации, обуславливает возникновение болевых ощущений, а также вызывает актива-цию фактора Хагемана (XII фактора системы