Система комплемента

Система комплемента: общее представление

Система комплемента

Комплемент — важнейший элемент иммунной системы позвоночных животных и человека, играющий ключевую роль в гуморальном механизме защиты организма от патогенов.

Термин впервые ввел Эрлих для обозначения компонента кровяной сыворотки, без которого ее бактерицидные свойства пропадали.

Впоследствии было выяснено, что этот функциональный фактор представляет собой набор белков и гликопротеидов, которые при взаимодействии друг с другом и с чужеродной клеткой вызывают ее лизис.

Комплемент в буквальном смысле переводится как “дополнение”. Изначально он считался всего лишь еще одним элементом, обеспечивающим бактерицидные свойства живой сыворотки. Современные представления об этом факторе значительно шире.

Установлено, что комплемент представляет собой сложнейшую, тонко регулируемую систему, взаимодействующую как с гуморальными, так и с клеточными факторами иммунного ответа и оказывающую мощное влияние на развитие воспалительной реакции.

Общая характеристика

В иммунологии системой комплемента называют проявляющую бактерицидные свойства группу взаимодействующих друг с другом белков сыворотки крови позвоночных, представляющую собой врожденный механизм гуморальной защиты организма от патогенов, способный действовать как самостоятельно, так и в комплексе с иммуноглобулинами. В последнем случае комплемент становится одним из рычагов специфического (или приобретенного) ответа, поскольку антитела сами по себе не могут уничтожать чужеродные клетки, а действуют опосредованно.

Эффект лизирования достигается за счет образования пор в мембране чужеродной клетки. Таких отверстий может быть множество. Перфорирующий мембрану комплекс системы комплемента называется МАК. В результате ее действия поверхность чужеродной клетки становится дырчатой, что приводит к выходу цитоплазмы наружу.

На долю комплемента приходится около 10% всех белков сыворотки. Его компоненты всегда присутствуют в крови, не оказывая никакого действия до момента активации. Все эффекты комплемента являются результатом последовательных реакций – либо расщепляющих входящие в его состав белки, либо приводящих к образованию их функциональных комплексов.

Каждый этап такого каскада подвержен строгой обратной регуляции, которая в случае необходимости может остановить процесс. Активированные компоненты комплемента проявляют большой комплекс иммунологических свойств. При этом эффекты могут оказывать на организм как положительное, так и негативное воздействия.

Основные функции и эффекты комплемента

Действие активированной системы комплемента включает:

  • Лизис чужеродных клеток бактериальной и небактериальной природы. Осуществляется за счет образования специального комплекса, который встраивается в мембрану и проделывает в ней дыру (перфорирует).
  • Активацию удаления иммунных комплексов.
  • Опсонизацию. Присоединяясь к поверхностям мишеней, компоненты комплемента делают их привлекательными для фагоцитов и макрофагов.
  • Активация и хемотаксическое привлечение лейкоцитов в очаг воспаления.
  • Образование анафилотоксинов.
  • Облегчение взаимодействия антигенпрезентирующих и В-клеток с антигенами.

Таким образом, комплемент оказывает комплексное стимулирующее воздействие на всю иммунную систему. Однако чрезмерная активность этого механизма может негативно повлиять на состояние организма. К отрицательным эффектам системы комплемента относят:

  • Ухудшение протекания аутоиммунных заболеваний.
  • Септические процессы (при условии массовой активации).
  • Отрицательное влияние на ткани в очаге некроза.

Дефекты системы комплемента могут приводить к аутоиммунным реакциям, т.е. к повреждению здоровых тканей организма собственной иммунной системой. Именно поэтому имеет место такой строгий многоступенчатый контроль активации данного механизма.

Белки комплемента

Функционально белки системы комплемента подразделяются на компоненты:

  • Классического пути (C1-C4).
  • Альтернативного пути (факторы D, B, C3b и пропердин).
  • Мембраноатакующего комплекса (C5-C9).
  • Регуляторной фракции.

Номера С-белков соответствуют последовательности их обнаружения, но не отражают очередность их активации.

К регуляторным белкам системы комплемента относят:

  • Фактор H.
  • C4-связывающий белок.
  • ФУД.
  • Мембранный кофакторный белок.
  • Рецепторы комплемента первого и второго типа.

C3 является ключевым функциональным элементом, поскольку именно после его распада образуется фрагмент (C3b), который присоединяется к мембране клетки-мишени, начиная процесс формирования литического комплекса и запуская так называемую петлю усиления (механизм положительной обратной связи).

Активация системы комплемента

Активация комплемента представляет собой каскадную реакцию, в которой каждый фермент катализирует активацию последующего. Этот процесс может происходить как с участием компонентов приобретенного иммунитета (иммуноглобуллинов), так и без них.

Есть несколько способов активации комплемента, которые отличаются последовательностью реакций и набором участвующих в ней белков. Однако все эти каскады приводят к одному итогу — образованию конвертазы, расщепляющей белок C3 на C3a и C3b.

Существуют три пути активации системы комплемента:

  • Классический.
  • Альтернативный.
  • Лектиновый.

Среди них только первый связан с системой приобретенного иммунного ответа, а остальные имеют неспецифический характер действия.

Во всех путях активации можно выделить 2 этапа:

  • Пусковой (или собственно активационный) — включает весь каскад реакций до момента образования C3/C5-конвертазы.
  • Цитолитический — обозначает формирование мембраноатакующего комплекса (МКФ).

Вторая часть процесса во всех стадиях схожа и задействует белки C5, C6, C7, C8, C9. При этом только C5 подвергается гидролизу, а остальные просто присоединяются, образуя гидрофобный комплекс, способный встроиться и перфорировать мембрану.

Первый этап основан на последовательном запуске ферментативной активности белков C1, C2, C3 и C4 путем гидролитического расщепления на большие (тяжелые) и малые (легкие) фрагменты. Образовавшиеся единицы обозначаются малыми буквами а и b. Одни из них осуществляют переход к цитолитическому этапу, а другие выполняют роль гуморальных факторов иммунного ответа.

Классический путь

Классический путь активации комплемента начинается со взаимодействия ферментного комплекса C1 с группой антиген – антитело. C1 представляет собой фракцию из 5 молекул:

  • C1q (1).
  • C1r (2).
  • C1s (2).

На первой ступени каскада с иммуноглобулином связывается C1q. Это вызывает конформационную перестройку всего комплекса C1, что приводит к его автокаталитической самоактивации и образованию действующего фермента C1qrs, расщепляющего белок C4 на C4a и C4b. При этом все остается прикрепленным к иммуноглобулину и, следовательно, к мембране патогена.

После осуществления протеолитического эффекта группа антиген – C1qrs присоединяет к себе фрагмент C4b. Такой комплекс становится подходящим для связывания с C2, которая под действием C1s тут же расщепляется на C2a и C2b. В результате создается C3-конвертаза C1qrs4b2a, действие которой формирует C5-конвертазу, запускающую образование МАК.

Такая активация иначе называется холостой, поскольку гидролиз C3 происходит самопроизвольно (без участия посредников), что приводит к периодическому беспричинному образования C3-конвертазы. Альтернативный путь осуществляется тогда, когда специфический иммунитет к возбудителю еще не сформировался. При этом каскад состоит из следующих реакций:

  1. Холостой гидролиз C3 с образованием фрагмента C3i.
  2. C3i связывается с фактором В, формируя комплекс C3iB.
  3. Связанный фактор В становится доступен для расщепления D-белком.
  4. Фрагмент Ba удаляется и остается комплекс C3iBb, который и является C3-конвертазой.

Суть холостой активации заключается в том, что в жидкой фазе C3-конвертаза нестабильна и быстро гидролизуется. Однако при столкновении с мембраной возбудителя стабилизируется и запускает цитолитическую стадию с формированием МАК.

Лектиновый путь

Лектиновый путь очень похож на классический. Основное отличие заключается в первой ступени активации, которая осуществляется не через взаимодействие с иммуноглобулином, а через связывание C1q с концевыми маннановыми группами, присутствующими на поверхности бактериальных клеток. Дальнейшая активация осуществляется полностью идентично классическому пути.

Источник: http://fb.ru/article/419117/sistema-komplementa-obschee-predstavlenie

Система комплемента

Система комплемента

Замечание 1

Комплемент – это сложная система белков, количеством свыше 30, присутствующих в цитоплазме и на поверхности клеток.

Комплемент представляет собой набор ферментов, которые активируются различными определенными стимулами. При этом формируется быстрый, многократно усиленный ответ: первичный сигнал инициирует каскадный процесс, при котором продукт одной реакции служит ферментом-катализатором последующей.

Комплемент является важной составной частью системы врожденного иммунитета, так как активированные или возникающие при расщеплении продукты обладают рядом защитных функций.

Многие компоненты комплемента обозначаются символом «С» и цифрой, которая соответствует хронологии их открытия.

Краткая характеристика некоторых компонентов системы комплемента

Больше всего в организме по сравнению с другими компонентами комплемента содержится компонента С3, выполняющего наиболее важные функции.

Замечание 2

В нормальных условиях белок $C3$ постоянно расщепляется с образованием функционально сходной молекулы. В дальнейшем при взаимодействии с другими компонентами комплемента, фактором В и в присутствии ионов магния образуется новый белок, обладающий новой важной ферментативной активностью – он является $C3$-конвертазой.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Расщепление $C3$ играет важную роль для устранения патогенных микробов.

  1. В ходе инфекции $C3$-конвертаза стабилизируется и происходит активация комплемента по альтернативному пути:

    • в присутствии большого количества микроорганизмов появляется $C3$-конвертазная активность;
    • образуется большое количество продуктов расщепления $C3$;
    • происходит связывание с поверхностью микробных клеток;
    • на связанную конвертазу воздействует белок пропердин, способствующий ее большей стабилизации;
    • на поверхности микробных клеток накапливается большое количество белка $C3b$.
  2. Комплемент активируется при связывании углеводов микробной поверхности с манносвязывающим лектином (МСЛ), являющимся белком плазмы крови.

    • МСЛ связывается с остатками маннозы и других углеводов, входящих в состав бактериальных клеток;
    • инициируется ряд реакций, завершающиеся активацией комплемента;
    • МСЛ активирует комплемент путем взаимодействия с сериновыми протеазами;
    • активация $C3$ инициирует действие механизма положительной обратной связи и образование лизирующего мембрану комплекса.
  3. Реакции, инициируемые расщепление $C3$, приводят к образованию лизирующего мембрану комплекса.

    • в результате ряда превращений образуется амфипатическая молекула, способная проникать в липидный бислой и полимеризоваться с образованием лизирующего мембрану комплекса (ЛМК);
    • ЛМК образует трансмембранный канал, полностью проницаемый для воды и электролитов;
    • за счет высокого внутриклеточного давления и входов ионов натрия в клетку поступает вода, что приводит к лизису.

Биологические функции комплемента

Комплемент выполняет следующие защитные функции:

  1. Компонент $C3b$ связывает рецепторы комплемента. Фагоцитарные клетки несут рецепторы для компонентов комплемента $C3b(CR1)$ и $C3bi(CR3)$, что способствует прикреплению микробных клеток к фагоцитам и последующему фагоцитозу. Процесс связывания $C3bc$ микробными клетками называется опсонизация.
  2. При активации комплемента высвобождаются биологически активные фрагменты. При расщеплении молекул $C3$ и $C5$ образуются небольшие пептиды $C3a$ и $C5a$, являющиеся анафилатоксинами и выполняющими ряд важных функций:

    • вызывают высвобождение защитных медиаторов (гистамин, фактор некроза опухолей, лейкотриен $B4$ и др;
    • воздействуют на эозинофилы, $C5a$ – на нейтрофилы;
    • стимулируют в клетках дыхательную активность;
    • повышают экспрессию поверхностных рецепторов для $C3b$;
    • $5a$ –сильный хемотаксический агент для нейтрофилов;
    • воздействуют на эндотелий капилляров, расширяя сосуды и повышая их проницаемость.
  3. Лизирующий мембрану комплекс комплемента повреждает мембрану.

  4. Комплемент принимает участие в индукции антителообразования. Рецептор для $C3b$ участвует в регуляции активности $B$-клеток. Пролиферация $B$-клеток и синтез ими антител зависят от активации, индуцируемой связыванием антигена с поверхностными клеточными рецепторами. В присутствии $C3b$ пороговая концентрация антигена для активации $B$-клеток снижается, поэтому они активируются при намного меньшем содержании антигена в организме.

Источник: https://spravochnick.ru/medicina/sistema_komplementa/

Система комплемента

Система комплемента

Система комплемента (лат. Complementum — дополнение) — это группа белков сыворотки крови, состоящий из протеаз и их активаторов, является важной частью гуморального иммунитета позвоночных животных. Термин “комплемент” введен в 1899 году немецкими учеными П. Эрлихом и Ю. Моргенрот.

Свойства

Система комплемента активируется, если в организм попадают бактерии, вирусы, некоторые токсины или образуются модифицированные клетки, при этом клетки-мишени разрушаются, а вирусы и токсины обезвреживаются.

Комплемент состоит из 9 компонентов, которые обозначаются от С '1 до Сь9, причем С' 1 состоит из 3 субъединиц. С '1 является ейглобулином, С' 2 и С '3 — мукоглобулином, С' 4 — углеводом.

Комплемент содержится в разных количествах в сыворотке крови, в зависимости от вида животных, возраста, условий питания и других физиологических факторов. У человека содержание комплемента довольно постоянный и может изменяться в результате некоторых заболеваний, отравления и действия алкалоидов.

При ревматизме, малярии, сифилисе ЦНС, и шизофрении количество его значительно уменьшается. Кроме сыворотки крови комплемент содержится в экссудатах в местах воспаления и в различных жидкостях организма.

Комплемент термолабильный, он разрушается при 55 ° С в течение 30 минут, но может длительное время сохраняться в высушенном состоянии при низких температурах.

Быстро разрушается под действием прямых солнечных лучей и рентгеновского облучения. Бактерицидное действие уменьшается под действием пепсина и кислот.

Некоторые вещества, например сахароза, глюкоза, подавляющие денатурации белка, повышают устойчивость комплемента к негативным факторам.

Во время активации комплемента проходит ряд последовательных реакций специфически ограниченного ферментативного протеолиза, при которых компоненты комплемента переходят в активное состояние, в результате отщепления пептидных фрагментов.

Последние имеют физиологическую активность и могут выступать анафилотоксинов (вызывают сокращение гладкой мускулатуры), повышают проницаемость сосудов, являются факторами хемотаксиса и фагоцитоза, медиаторами реакций иммунного ответа, участвуют в активации макрофагов и лейкоцитов, регуляции синтеза антител и тому подобное. Фрагменты активированных компонентов комплемента управляют также биосинтеза интерлейкина, простагландинов и лейкотриенов. Активация комплемента включает этапы инициации, амплификации (усиления) и клеточной атаки. Существует два пути активации — классический и альтернативный.

Классический путь

При таком пути в активации участвуют 9 компонентов (Сь1-Сь9). Она проходит на комплексах антиген-антитело, которые образованы иммуноглобулинами классов G и M. После образования таких комплексов структура иммуноглобулинов меняется таким образом, что они получают возможность связывать С1q-компонент комплемента.

К ним присоединяется C1r и C1s, далее этот комплекс перестраивается и превращается в С1-эстераз, которая расщепляет С4, при этом образуется С4а и С4b, который входит в состав комплекса, в который затем присоединяется С2 который после взаимодействия с С1 s разлагается на С2b, и С2a. С2а тоже входит в комплекс. Такой комплекс называют “С3-конвертаза” классического пути.

Затем подобная реакция превращения проходит с белком С3 (образуется “С5-конвертаза” классического пути) и белком С5. После этого присоединяются белки С6, С7 и С8.

Этот конгломерат получает способность присоединить две молекулы C9, в результате чего формируется трансмембранный канал (диаметр около 10 нм), через который свободно проходят ионы и вода, в результате чего в клетке повышается осмотическое давление, которое приводит к разрыву оболочки и гибели клетки.

Альтернативный путь

Этот путь отличается от классического тем, что для его активации нужно образования иммунных комплексов с иммуноглобулинами. Активация начинается с образования С3b с С3 на поверхности патогена под действием полисахаридов бактериальной клетки, вирусных частиц, клеток опухолей.

Реакция проходит в присутствии ионов магния, также принимают участие специфические белки (факторы D и B). В результате нескольких преобразований образуется комплекс С3bBb — “С5-конвертаза” альтернативного пути, дальше процесс проходит аналогично классическому пути.

Альтернативный путь работает всегда и очень активно, что обеспечивает быструю неспецифическую ответ на появление в организме патогенов.

Регуляция системы и ее значение в клинических исследованиях

В регуляции системы комплемента участвуют специфические ингибиторы, которые регулируют скорость работы ферментов ключевых реакций. Кроме того большинство компонентов системы активны только в составе комплекса на поверхности патогенную очень короткое время, если за это время они не встретятся с последующим компонентом, комплекс теряет активность.

Увеличение или уменьшение количества комплемента в крови наблюдается при многих заболеваниях (воспаление, аутоиммунные и онкологические заболевания). Препараты комплемента (сыворотка крови морской свинки) используют в диагностике при проведении реакции связывания комплемента — определение количества антител в крови (в частности реакция Вассермана).

Источник: http://info-farm.ru/alphabet_index/s/sistema-komplementa.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.