Система комплемента молекулярные основы и клиническое значение

Шпаргалки к экзаменам и зачётам

студентам и школьникам

  • Ветеринария
  • Военные дисциплины
  • Дизайн
  • Приборостроение
  • Гидравлика и пневматика
  • Лёгкая промышленность
  • Транспорт
  • Туризм
  • Химия
  • Психология
  • Маркетинг и PR
  • Философия
  • Сельское хозяйство
  • Педагогика
  • Медицина
  • Математические дисциплины
  • Машиностроение и материалообработка
  • Электротехника и энергетика

Основы иммунологии — Система комплемента, пути ее активации и механизм действия.

Система комплемента, пути ее активации и механизм действия.

Комплемент — собирательный термин для системы примерно из 20 белков, многие из которых являются предшественниками ферментов (проферментами). Главными действующими факторами этой системы являются 11 белков, обозначаемых С1-С9, В и D. Все они присутствуют в норме среди белков плазмы крови, как и среди белков, просочившихся из капилляров в тканевые пространства. Проферменты в норме не активны, но они могут активироваться так называемым классическим путем. Комплемент является основным гуморальным компонентом врождённого иммунного ответа. У человека этот механизм активируется путём связывания белков комплемента с углеводами на поверхности микробных клеток, либо путём связывания комплемента с антителами, которые прикрепились к этим микробам. Сигнал в виде прикрепленного к мембране клетки комплемента запускает быстрые реакции, направленные на разрушение такой клетки. Скорость этих реакций обусловлена усилением, возникающим вследствие последовательной протеолитической активации молекул комплемента, которые сами по себе являются протеазами. После того, как белки комплемента прикрепились к микроорганизму, запускается их протеолитическое действие, что, в свою очередь, активирует другие протеазы системы комплемента, и так далее. Существуют три пути активации комплемента: классический, лектиновый и альтернативный. За неспецифическую реакцию врождённого иммунитета без участия антител отвечают лектиновый и альтернативный пути активации комплемента. У позвоночных комплемент также участвует в реакциях специфического иммунитета, при этом его активация обычно происходит по классическому пути. Классический путь активации комплемента — это иммунологически обусловленный процесс, инициированный антителами. Иммунологическая специфичность обеспечивается взаимодействием антител с антигенами бактерий, вирусов и клеток. Реакция антиген-антитело связана с изменением конфигурации иммуноглобулина, что приводит к формированию места связывания для Clq на Fc-фрагменте вблизи шарнирного участка. Связываться с С1 могут иммуноглобулины. Активация С1 происходит исключительно между двумя Fc-фрагментами. Поэтому каскад активации может быть индуцирован даже одной молекулой IgM. В случае антител IgG необходимо соседство двух молекул антител, что накладывает жесткие ограничения на плотность эпитопов антигенов. В связи с этим IgM является гораздо более эффективным инициатором цитолиза и иммунной опсонизации, чем IgG. Сам процесс активации комплемента можно разделить на определенные этапы: 1- распознавание иммунных комплексов и образование С1; 2 — образование С3-конвертазы и С5-конвертазы; 3 — образование термостабильного комплекса С5b, 6,7; 4 — перфорация мембраны. Классический путь действует более точно, поскольку так уничтожается любая чужеродная клетка. При альтернативном пути активации системы комплемента антитела не участвуют. Функциональное основное отличие альтернативной реакции состоит в скорости ответной реакции на патоген. Если классическому пути активации комплемента требуется время для накопления специфических антител, то альтернативный путь развивается сразу после проникновения патогена. Инициатором процесса является ковалентносвязанный с поверхностью клетки С3b . Последовательность реакций, вызываемая непосредственно микроорганизмами, приводящая к расщеплению C3 и регулируемая фактором I и фактором H , носит название » альтернативный путь активации комплемента». Компонент комплемента С3, обильно представленный в плазме, постоянно расщепляется на С3а и С3b . Внутренняя тиоэфирная связь в нативной молекуле C3 чувствительна к спонтанному гидролизу. Эта постоянная, происходящая на низком уровне самопроизвольная активация C3 в плазме назвается «холостой», и она поддерживает в плазме крови небольшую концентрацию C3b. В сыворотке большая часть С3b инактивируется в результате гидролиза, однако некоторое количество C3b ковалентно связывается с клетками хозяина или проникшими патогенами. Связь С3b с патогеном особенно существенна, так как контакт с чужеродной поверхностью определяет комплекс реакций, которые приводят к дальнейшему накоплению С3b: в клеточно-связанном состоянии С3b способен нековалентно взаимодействовать на поверхности с фактором В . Образовавшийся C3bB становится субстратом для сывороточной протеазы — сериновой эстеразы ( фактора D ). Фактор D отщепляет от фактора B мелкий фрагмент Ва . Крупный фрагмент Вb остается связанным с С3b . Образовавшийся в результате этого на поверхности патогена комплекс C3bBb

Читайте также:  Бактериальный вагиноз особенности заболевания и лечение; Республиканская клиническая больница МЗ РТ

весьма быстро диссоциирует, если не будет стабилизирован связыванием с пропердином (фактором P) и образованием комплекса C3bBbP

, который является связанной с поверхностью C3-конвертазой альтернативного пути . Поскольку конвертаза локализована на поверхности патогена, образующиеся молекулы C3b будут связываться именно там. Результатом цепочки реакций альтернативного пути активации комплемента является накопление двух существенных факторов неспецифической защиты: опсонина С3b и факторов воспаления: С3а и С5b. Комплекс СЗbВb стабилизируется пропердином , в отсутствие последнего комплекс СЗbВb быстро разрушается. Активацию альтернативного пути комплемента инициируют клетки, инфицированные некоторыми вирусами, многие грам-положительные и грам-отрицательные бактерии, трипаносомы, лейшмании, многие грибы, гетерологичные эритроциты, полисахариды, декстрансульфат, а также комплексы IgG , IgA или IgE с антигеном. Лектиновый (маннозный) путь активации системы комплемента 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. 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.

Активация комплемента

Пути активации комплемента

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

Классический путь активации комплемента

Классический путь активации комплемента связан с образованием иммунно­го 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 не­сколько их Fc-фрагментов. Поэтому более удобной для активации комплемен­та 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 вовлека­ет 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 высвобож­дается 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, по­этому он является самым активным компонентом системы. Именно на этом компоненте объединяются классический и альтернативный пути (рис. 2).

Впоследствии при расщеплении третьего компонента С3-конвертазой обра­зуется конвертаза 5-го компонента комплемента (С4b-С2а-С3b), которая связы­вает С5 и расщепляет его на С5а и С5b. С5а поступает в плазму, а C5b прини­мает 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 фосфолипид­ный 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).

Читайте также:  БЕЛОБАЗА® ЦИНК крем в справочнике РЛС

Поскольку внутриклеточная среда имеет высокую осмолярность, внеклеточ­ная 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, предо­твращающую 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 со­противляются 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 инициато­ров 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 компле­мента. Факторы В, D и пропердин принадлежат к пропердиновой системе, яв­ляющейся стратегически важной для реализации альтернативного пути акти­вации комплемента.

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

Лектиновый путь активации комплемен­та

В последнее время выделяют также лектиновый путь активации комплемен­та. Осуществляется он за счет так называемых лектинов — белков, способных связывать углеводы клеточных стенок бактерий и грибов. Классическим лек­тином является маннозосвязывающий протеин. Материал с сайта http://wiki-med.com

Анафилатоксины, хемоаттрактанты и опсонины

При активации каскада комплемента в плазму высвобождается ряд фраг­ментов отдельных компонентов (С4а, C2b, C3a, С5а, а также C3b и C4b), вы­полняющих ряд важных функций. Таким образом, комплемент является очень экономной системой, так как даже побочные продукты реакции также наде­лены выраженной биологической активностью. Они способствуют развитию воспаления в месте обезвреживания патогена. Так, фрагменты C3a, С4а и С5а (анафилатоксины) немедленно вызывают дегрануляцию тучных клеток, что при­водит 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 пато­генов фагоцитами. Все это приводит к формированию экссудата, сначала сероз­ною, в котором преобладает плазменная жидкость, а затем гнойного, в кото­ром содержится большое количество тканевого детрита, погибших патогенов и разрушенных нейтрофилов. Высвобожденный фрагмент C2b способствует на­коплению кининоподобных веществ, что приводит к усилению вазодилатации, обуславливает возникновение болевых ощущений, а также вызывает актива­цию фактора Хагемана (XII фактора системы свертывания крови). С активацией последнего связано состояние гиперкоагуляций в очаге воспаления.

Читайте также:  Перелом шейки бедра лечение, последствия и восстановление после перелома бедренной кости

Таким образом, все классические признаки воспаления (покраснение, отек, боль, локальная гипертермия и нарушение функции органа) могут развиваться даже вследствие разворачивания только каскада комплемента.

Система комплемента иммунология пути активации

294-295

Ткани и органы. Иммунная система

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.

А. Активация комплемента

Система комплемента может действовать тремя различными способами:

• через хемотаксис: различные компоненты (факторы) комплемента могут привлекать иммунные клетки, которые атакуют бактерии и пожирают их (фагоцитируют);

• через лизис: компоненты комплемента присоединяются к бактериальным мембранам, в результате чего образуется отверстие в мембране и бактерия лизируется;

• через опсонизацию: компоненты комплемента присоединяются к бактерии, в результате чего образуется метка для узнавания фагоцитирующими клетками (например, макрофагами и лейкоцитами). имеющими рецепторы к компонентам комплемента.

Реакции системы комплемента осуществляются, как правило, молекулами на поверхности микроорганизма. Факторы (компоненты) с С1 по С9 (С от англ. complement) формируют так называемый «классический путь» ( 1 ) активации комплемента, факторы В и D участвуют в активации «альтернативного пути» ( 2 ). Другие компоненты системы комплемента, здесь не показанные, выполняют регуляторные функции.

Ранние компоненты системы комплемента являются сериновыми протеиназами (см. с. 178). Они создают амплифицирующий ферментативный каскад реакций. Классический путь инициируется связыванием компонента C1 ( 3 ) с несколькими молекулами IgG или с пентамерным IgM на поверхности микроорганизма (см. ниже). Альтернативный путь инициируется связыванием фактора В , например, с бактериальным липополисахаридом (эндотоксином). Оба пути ведут к расщеплению компонента С3 комплемента на два фрагмента, обладающих различными функциями. Меньший фрагмент С3а принимает участие в развитии воспалительного процесса, индуцируя хемотаксис лейкоцитов к очагу воспаления (хемотаксис, воспалительные процессы). Более крупный фрагмент С3b связывается ковалентно на поверхности бактериальной клетки и инициирует цепь реакций, приводящих к образованию мембраноатакующего комплекса (см. ниже) поздними компонентами системы комплемента.

Компонент C1 комплемента представляет собой сложный молекулярный комплекс, состоящий из трех различных компонентов C1q, C1r и C1s ( 3 ). Гексамерный C1q по форме напоминает букет нераскрытых тюльпанов, «бутоны» которого могут связываться с F с -фрагментом антител. При связывании нескольких C1q с антителами активируется серин-протеиназа C1r, с которой начинается протеолитический каскад классического пути.

Компонент СЗ комплемента стоит в центре активации системы. СЗ подвергается протеолизу СЗ-конвертазой с расщеплением на СЗа и СЗb фрагменты и участвует в формировании С5-конвертазы. СЗ-конвертаза представляет собой комплекс из C4b и С2а (в случае классического пути) или из СЗb и Bb (в случае альтернативного пути). При гидролизе СЗ в СЗb становится доступной очень реакционноспособная тиолслож-ноэфирная группа, которая реагирует с гидроксильной или аминогруппой ( 4 ). Вследствие этого СЗb ковалентно связывается с молекулами бактериальной мембраны (опсонизация).

Мембраноатакующий комплекс — это ионный канал (пора), в плазматической мембране бактериальной клетки, в формировании которого участвуют компоненты СЗb, С5b, С6, С7, С8 и главным образом С9 ( 5 ). При этом молекулы С9 последовательно присоединяются к агрегату, формируя кольцевую структуру, через центр которой могут диффундировать небольшие молекулы, такие, как вода и ионы. Осмотические силы способствуют «накачиванию» воды внутрь бактериальной клетки, которая набухает и лопается (лизирует).

Активность системы комплемента контролируется ингибиторами в плазме крови, блокирующими избыточную реакцию.

Ссылка на основную публикацию
Сиофор и Глюкофаж сравнение средств и что лучше В чем разница
Метформин Фармдействие Бигуанид, гипогликемическое средство для перорального приема. У больных сахарным диабетом снижает концентрацию глюкозы в крови путем угнетения глюконеогенеза...
Симптомы туберкулеза лечение туберкулеза 1
Симптомы туберкулеза лечение туберкулеза У детей туберкулез обычно начинается с появления слабости, они перестают прибавлять в весе, становятся раздражительными. Если...
Симптомы хронического простатита Лечение простатита на всех стадиях
Обострение простатита симптомы и лечение Отзывы Обострение простатита симптомы и лечение Средство от простатита ZB Prostatic Navel Plaster отзывы получает...
Сиплый голос у ребенка лечение, опасность симптома
3 способа быстро восстановить сорванный голос Проверь свои вокальные способности на пробном уроке по скайпу >>> Мы все хотя бы...
Adblock detector