Комплемент его структура функции пути активации роль в иммунитете

Природа и характеристика комплемента. Комплемент является одним из важных фак­торов гуморального иммунитета, играющим роль в защите организма от антигенов. Комплемент представляет со­бой сложный комплекс белков сыворотки крови, находящийся обычно в неактивном состоянии и активирующийся при соедине­нии антигена с антителом или при агрега­ции антигена. В состав комплемента входят 20 взаимодействующих между собой белков, девять из которых являются основными ком­понентами комплемента; их обозначают циф­рами: С1, С2, СЗ, С4…С9. Важную роль играют также факторы В, Dи Р (пропердин). Белки комплемента относятся к глобулинам и отличаются между собой по ряду физико-химических свойств. В частности, они сущес­твенно различаются по молекулярной массе, а также имеют сложный субъединичный состав: C1-C1q, C1r, C1s; СЗ-СЗа, СЗb; С5-С5а, С5b и т. д. Компоненты комплемента синтези­руются в большом количестве (составляют 5—10% от всех белков крови), часть из них образуют фагоциты.

Функции комплемента многообразны: а) участвует в лизисе микробных и других клеток (цитотоксическое действие); б) обладает хемотаксической активностью; в) принимает учас­тие в анафилаксии; г) участвует в фагоцитозе. Следовательно, комплемент является компонен­том многих иммунологических реакций, направ­ленных на освобождение организма от микробов и других чужеродных клеток и антигенов (на­пример, опухолевых клеток, трансплантата).

Механизм активации комплемента очень сложен и представляет собой каскад фер­ментативных протеолитических реакций, в результате которого образуется активный цитолитический комплекс, разрушающий стен­ку бактерии и других клеток. Известны три пути активации комплемента: классический, альтернативный и лектиновый.

По классическому пути комплемент активирует­ся комплексом антиген-антитело. Для этого достаточно участия в связывании антигена одной молекулы IgM или двух молекул IgG. Процесс начинается с присоединения к ком­плексу АГ+АТ компонента С1, который рас­падается на субъединицы C1q, C1r и С1s. Далее в реакции участвуют последовательно активированные «ранние» компоненты комплемента в такой последовательности: С4, С2, СЗ. Эта реакция имеет характер усиливающе­гося каскада, т. е. когда одна молекула пре­дыдущего компонента активирует несколько молекул последующего. «Ранний» компонент комплемента С3 активирует компонент С5, который обладает свойством прикрепляться к мембране клетки. На компоненте С5 путем последовательного присоединения «поздних» компонентов С6, С7, С8, С9 образуется литический или мембраноатакующий комплекс который нарушает целостность мембраны (образует в ней отверстие), и клетка погибает в результате осмотического лизиса.

Альтернативный путь активации комплемен­та проходит без участия антител. Этот путь характерен для защиты от грамотрицательных микробов. Каскадная цепная реакция при аль­тернативном пути начинается с взаимодействия антигена (например, полисахарида) с протеи­нами В, D и пропердином (Р) с последующей активацией компонента СЗ. Далее реакция идет так же, как и при классическом пути — образу­ется мембраноатакующий комплекс.

Лектиновый путь активации комплемента также происходит без участия антител. Он ини­циируется особым маннозосвязывающим белком сыворотки крови, который после взаимодейс­твия с остатками маннозы на поверхности мик­робных клеток катализирует С4. Дальнейший каскад реакций сходен с классическим путем.

В процессе активации комплемента обра­зуются продукты протеолиза его компонен­тов — субъединицы СЗа и СЗb, С5а и С5b и дру­гие, которые обладают высокой биологической активностью. Например, СЗа и С5а принимают участие в анафилактических реакциях, являют­ся хемоаттрактантами, СЗb — играет роль в опсонизации объектов фагоцитоза, и т. д. Сложная каскадная реакция комплемента происходит с участием ионов Са2+ и Mg2+.

Комплимент является одним из важных факторов гуморального иммунитета, играющим роль в защите организма от антигенов. Он был открыт в 1899г. французским иммунологом Борде, назвавшим его «алексином». Современное название комплементу дал Эрлих. Комплемент – сложный комплекс белков сыворотки крови, находящийся обычно в неактивном состоянии и активирующийся при соединении антигена с антителом. В состав комплемента входят 20 белков, 9 из которых являются основными компонентами комплемента: С1, С2, С3…..С9. Важную роль играют также факторы В, Д и Р. Функции комплемента многообразны: 1) участвует в лизисе микробных и других клеток (цитотоксическое действие); 2) обладает хемотаксической активностью; 3) принимает участие в анафилаксии; 4) участвует в фагоцитозе. Следовательно, комплемент является компонентом многих иммунологических реакций, направленных на освобождение организма от микробов и других чужеродных клеток и антигенов.

Механизм активации комплемента очень сложен и представляет собой каскад ферментативных протеолитических реакций. Известны три пути активации комплемента: классический, альтернативный и лектиновый. По классическому путипроцесс начинается с присоединения к комплексу АГ+АТ компонента С1, который распадается на субъединицы. Далее в реакции участвуют последовательно активированные компоненты комплемента в такой последовательности: С4, С2, С3. Компонент комплемента С3 активирует компонент С5, который обладает свойством прикрепляться к мембране клетки. На компоненте С5 образуется литический или мембраноатакующий комплекс из компонентов С6, С7, С8, С9, который нарушает целостность мембраны (образует в ней отверстие), и клетка погибает в результате осмотического лизиса.Альтернативный путьпроходит без участия антител. Этот путь характерен для защиты от грамотрицательных микробов. Реакция при альтернативном пути начинается с взаимодействия антигена с протеинами В, Д и пропердином (Р) с последующей активацией компонента С3, далее по классическому пути.Лектиновый путьактивации происходит также без участия антител. Он инициируется особым маннозосвязывающим белком сыворотки крови, который после взаимодействия с остатками маннозы на поверхности микробных клеток катализирует С4-С2-С3-мембраноатакующийкомплекс (С5, С6, С7, С8,С9). В процессе активации комплемента образуются продукты протеолиза его компонентов, которые обладают высокой биологической активностью.

9.4. Антигены: определение, основные свойства. Антигены бактериальной клетки.

Антиген– это биополимер органической природы, генетически чужеродный для макроорганизма, который при попадании в последний распознается его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение.

Свойства антигенов: 1)антигенность – способность вызывать образование антител; 2)иммуногенность– способность создавать иммунитет, степень которой зависит: а) от молекулярных особенностей АГ (природы АГ, химического состава, размера и молекулярной массы, пространственной структуры, растворимости); б) клиренс АГ в организме (от способа введения АГ, количества АГ); в) реактивности макроорганизма (наследственные факторы, чувствительность к АГ, функциональное состояние макроорганизма-психоэмоциональный и гормональный фон, интенсивность обменных процессов); 3)специфичность– способность АГ индуцировать иммунный ответ к строго определенному эпитопу.

Классификация антигенов:

По происхождению: 1) экзогенные (возникающие вне организма) и 2)эндогенные (возникшие внутри организма) АГ – аутоантигены (АГ собственного организма) и неоантигены (возникают в организме в результате мутаций).

По природе:1) биополимеры белковой природы (протеиды); 2) небелковой природы (полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты и пр.).

По молекулярной структуре: 1) глобулярные (молекула имеет шаровидную форму); 2) фибриллярные (форма нити).

По степени иммуногенности:1) полноценные- обладают выраженной антигенностью и иммуногенностью; 2) неполноценные или гаптены –низкомолекулярные соединения — обладают низкой иммуногенностью, но свойство антигенности не утратили.

По степени чужеродности: 1) ксеногенные АГ (антигены Форсмана) – общие для организмов, стоящих на разных ступенях эволюционного развития, например относящиеся к разным родам, видам; 2) аллогенные АГ (групповые)-общие для генетически неродственных организмов, но относящихся к одному виду (антигены групп крови системы АВО, серогруппы сальмонелл); 3) изогенные – общие только для генетически идентичных организмов, например для однояйцевых близнецов, инбредных линий животных.

По направленности активации и обеспеченности иммунного реагирования: 1) иммуногены-вырабатывают антитела, антигенореактивные клоны лимфоцитов. Среди иммуногенов выделяют 2 группы АГ: Т-зависимые и Т-независимые АГ; 2) толерогены АГ, приводящие к формированию иммунологической толерантности, т.е. отсутствие специфического иммунного ответа организма на АГ в связи с неспособностью его распознать; 3) аллергены – АГ, которые формируют патологическую реакцию организма в виде гиперчувствительности немедленного или замедленного типа.

Антигеныбактерий.

Существуют следующие разновидности бактериальных антигенов: группоспецифические (встречаются у разных видов одного рода или семейства); видоспецифические (встречаются у различных представителей одного вида); типоспецифические (определяют серологические варианты – серовары).

В зависимости от локализации в бактериальной клетке различают:

1) жгутиковые Н-АГ, локализуются в жгутиках у бактерий, основа его белок флагеллин, термолабилен;

2) соматический О-АГ связан с клеточной стенкой бактерий. Его основу составляют ЛПС, по нему различают сероварианты бактерий одного вида. Он термостабилен, не разрушается при длительном кипячении, химически устойчив (выдерживает обработку формалином и этанолом);

3) капсульные К-АГ располагаются на поверхности клеточной стенки. По чувствительности к нагреванию различают 3 типа К-АГ: А, В, L. Наибольшая термостабильность характерна для типа А, тип В выдерживает нагревание до 600С в течение 1 часа, типLбыстро разрушается при этой температуре. На поверхности возбудителя брюшного тифа и др.энтеробактерий, которые обладают высокой вирулентностью можно обнаружить особый вариант капсульного АГ –Vi-антиген;

4) антигенными свойствами обладают также бактериальные белковые токсины, ферменты и некоторые др. белки.

>

Антигены вирусов:

  1. суперкапсидные АГ – поверхностные оболочечные;

  2. белковые и гликопротеидные АГ;

  3. капсидные – оболочечные;

  4. нуклеопротеидные (сердцевидные) АГ.

Комплимент является одним из важных факторов гуморального иммунитета, играющим роль в защите организма от антигенов. Он был открыт в 1899г. французским иммунологом Борде, назвавшим его «алексином». Современное название комплементу дал Эрлих. Комплемент – сложный комплекс белков сыворотки крови, находящийся обычно в неактивном состоянии и активирующийся при соединении антигена с антителом. В состав комплемента входят 20 белков, 9 из которых являются основными компонентами комплемента: С1, С2, С3…..С9. Важную роль играют также факторы В, Д и Р. Функции комплемента многообразны: 1) участвует в лизисе микробных и других клеток (цитотоксическое действие); 2) обладает хемотаксической активностью; 3) принимает участие в анафилаксии; 4) участвует в фагоцитозе. Следовательно, комплемент является компонентом многих иммунологических реакций, направленных на освобождение организма от микробов и других чужеродных клеток и антигенов.

Механизм активации комплемента очень сложен и представляет собой каскад ферментативных протеолитических реакций. Известны три пути активации комплемента: классический, альтернативный и лектиновый. По классическому пути процесс начинается с присоединения к комплексу АГ+АТ компонента С1, который распадается на субъединицы. Далее в реакции участвуют последовательно активированные компоненты комплемента в такой последовательности: С4, С2, С3. Компонент комплемента С3 активирует компонент С5, который обладает свойством прикрепляться к мембране клетки. На компоненте С5 образуется литический или мембраноатакующий комплекс из компонентов С6, С7, С8, С9, который нарушает целостность мембраны (образует в ней отверстие), и клетка погибает в результате осмотического лизиса. Альтернативный путь проходит без участия антител. Этот путь характерен для защиты от грамотрицательных микробов. Реакция при альтернативном пути начинается с взаимодействия антигена с протеинами В, Д и пропердином (Р) с последующей активацией компонента С3, далее по классическому пути. Лектиновый путь активации происходит также без участия антител. Он инициируется особым маннозосвязывающим белком сыворотки крови, который после взаимодействия с остатками маннозы на поверхности микробных клеток катализирует С4-С2-С3-мембраноатакующийкомплекс (С5, С6, С7, С8,С9). В процессе активации комплемента образуются продукты протеолиза его компонентов, которые обладают высокой биологической активностью.

9.4. Антигены: определение, основные свойства. Антигены бактериальной клетки.

Антиген – это биополимер органической природы, генетически чужеродный для макроорганизма, который при попадании в последний распознается его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение.

Свойства антигенов: 1) антигенность– способность вызывать образование антител; 2) иммуногенность – способность создавать иммунитет, степень которой зависит: а) от молекулярных особенностей АГ (природы АГ, химического состава, размера и молекулярной массы, пространственной структуры, растворимости); б) клиренс АГ в организме (от способа введения АГ, количества АГ); в) реактивности макроорганизма (наследственные факторы, чувствительность к АГ, функциональное состояние макроорганизма-психоэмоциональный и гормональный фон, интенсивность обменных процессов); 3) специфичность – способность АГ индуцировать иммунный ответ к строго определенному эпитопу.

Классификация антигенов:

По происхождению: 1) экзогенные (возникающие вне организма) и 2)эндогенные (возникшие внутри организма) АГ – аутоантигены (АГ собственного организма) и неоантигены (возникают в организме в результате мутаций).

По природе: 1) биополимеры белковой природы (протеиды); 2) небелковой природы (полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты и пр.).

По молекулярной структуре: 1) глобулярные (молекула имеет шаровидную форму); 2) фибриллярные (форма нити).

По степени иммуногенности: 1) полноценные- обладают выраженной антигенностью и иммуногенностью; 2) неполноценные или гаптены –низкомолекулярные соединения — обладают низкой иммуногенностью, но свойство антигенности не утратили.

По степени чужеродности: 1) ксеногенные АГ (антигены Форсмана) – общие для организмов, стоящих на разных ступенях эволюционного развития, например относящиеся к разным родам, видам; 2) аллогенные АГ (групповые)-общие для генетически неродственных организмов, но относящихся к одному виду (антигены групп крови системы АВО, серогруппы сальмонелл); 3) изогенные – общие только для генетически идентичных организмов, например для однояйцевых близнецов, инбредных линий животных.

По направленности активации и обеспеченности иммунного реагирования: 1) иммуногены-вырабатывают антитела, антигенореактивные клоны лимфоцитов. Среди иммуногенов выделяют 2 группы АГ: Т-зависимые и Т-независимые АГ; 2) толерогены АГ, приводящие к формированию иммунологической толерантности, т.е. отсутствие специфического иммунного ответа организма на АГ в связи с неспособностью его распознать; 3) аллергены – АГ, которые формируют патологическую реакцию организма в виде гиперчувствительности немедленного или замедленного типа.

Антигены бактерий.

Существуют следующие разновидности бактериальных антигенов: группоспецифические (встречаются у разных видов одного рода или семейства); видоспецифические (встречаются у различных представителей одного вида); типоспецифические (определяют серологические варианты – серовары).

В зависимости от локализации в бактериальной клетке различают:

1) жгутиковые Н-АГ, локализуются в жгутиках у бактерий, основа его белок флагеллин, термолабилен;

2) соматический О-АГ связан с клеточной стенкой бактерий. Его основу составляют ЛПС, по нему различают сероварианты бактерий одного вида. Он термостабилен, не разрушается при длительном кипячении, химически устойчив (выдерживает обработку формалином и этанолом);

3) капсульные К-АГ располагаются на поверхности клеточной стенки. По чувствительности к нагреванию различают 3 типа К-АГ: А, В, L. Наибольшая термостабильность характерна для типа А, тип В выдерживает нагревание до 600С в течение 1 часа, тип L быстро разрушается при этой температуре. На поверхности возбудителя брюшного тифа и др.энтеробактерий, которые обладают высокой вирулентностью можно обнаружить особый вариант капсульного АГ –Vi-антиген;

4) антигенными свойствами обладают также бактериальные белковые токсины, ферменты и некоторые др. белки.

Антигены вирусов:

1) суперкапсидные АГ – поверхностные оболочечные;

2) белковые и гликопротеидные АГ;

3) капсидные – оболочечные;

4) нуклеопротеидные (сердцевидные) АГ.

9.5. Антитела и антителообразование: первичный и вторичный ответ. Оценка иммунного статуса: основные показатели и методы их определения».

Антитела –это гамма-глобулины, вырабатываемые в ответ на введение антигена, способные специфически связываться с антигеном и участвовать во многих иммунологических реакциях. Они состоят из полипептидных цепей: двух тяжелых (Н) цепей и двух легких (L). Тяжелые и легкие цепи связаны между собой попарно дисульфидными связями. Между тяжелыми цепями также есть дисульфидная связь, так называемый «шарнирный» участок, который ответствен за взаимодействие с первым компонентом комплемента С1 и активацию его по классическому пути. Легкие цепи бывают 2типов (каппа и лямбда), а тяжелые – 5типов (альфа, гамма, мю, эпсилон и дельта). Вторичная структура полипептидных цепей молекулы Ig обладает доменным строением. Это означает, что отдельные участки цепи свернуты в глобулы (домены). Выделяют С-домены- с постоянной структурой полипептидной цепи и V-домены (вариабельные с переменной структурой). Вариабельные домены легкой и тяжелой цепи совместно образуют участок, который специфически связывается с антигеном. Это антигенсвязывающий центр молекулы Ig, или паротоп. При ферментативном гидролизе Ig образуется три фрагмента. Два из них способны специфически связываться с антигеном и получили название Fab-фрагменты, связывающиеся с антигеном. Третий фрагмент, способный образовывать кристаллы, получил название Fc. Он ответствен за связывание с рецепторами на мембране клеток макроорганизма. В структуре молекул Ig обнаруживают дополнительные полипептидные цепи. Так, полимерные молекулы IgМ и IgА содержат J- пептид, который обеспечивает превращение полимерного Ig в секреторную форму. Молекулы секреторных Ig в отличие от сывороточных, обладают особым S- пептидом, называемым секреторным компонентом. Он обеспечивает перенос молекулы Ig через эпителиальную клетку в просвет органа и предохраняет ее в секрете слизистых от ферментативного расщепления. Рецепторный Ig, который локализуется на цитоплазматической мембране В-лимфоцитов, имеет дополнительный гидрофобный трансмембранный М-пептид.

Существует 5 классов иммуноглобулинов у человека:

1) иммуноглобулин класса G – это мономер, включающий в себя 4 субкласса (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4), которые отличаются друг от друга по аминокислотному составу и антигенным свойствам, имеет 2 антигенсвязывающих центра. На долю его приходится 70-80% всех сывороточных Ig. Период полураспада 21 день. К основным свойствам IgG относятся: играют основополагающую роль в гуморальном иммунитете при инфекционных заболеваниях; проникает через плаценту и формирует антиинфекционный иммунитет у новорожденных; способны нейтрализовать бактериальные экзотоксины, связывать комплемент, участвовать в реакции преципитации. Хорошо определяется в сыворотке крови на пике первичного и при вторичном иммунном ответе. IgG4 участвует в развитии аллергической реакции 1 типа.

2) иммуноглобулин класса М – пентамер, который имеет 10 антигенсвязывающих центров. Период полураспада 5 дней. На его долю приходится около 5-10% всех сывороточных Ig. Образуется в начале первичного иммунного ответа, также первым начинает синтезироваться в организме новорожденного – определяется уже на 20-й неделе внутриутробного развития. Свойства: не проникает через плаценту; появляется у плода и участвует в антиинфекционной защите; способны агглютинировать бактерии, нейтрализовать вирусы, активировать комплемент; играют важную роль в элиминации возбудителя из кровеносного русла, активации фагоцитоза; образуются на ранних сроках инфекционного процесса; отличаются высокой активностью в реакциях агглютинации, лизиса и связывания эндотоксинов грамотрицательных бактерий.

3) иммуноглобулин класса А –существует в сывороточной и секреторной формах. На долю сывороточного Ig приходится 10-15%, мономер, имеет 2 антигенсвязывающих центра, период полураспада 6 дней. Секреторный Ig существует в полимерной форме. Содержатся в молоке, молозиве, слюне, слезном, бронхиальном, желудочно-кишечном секрете, желчи, моче; участвуют в местном иммунитете, препятствуют прикреплению бактерий к слизистой, нейтрализуют энтеротоксин, активируют фагоцитоз и комплемент.

4) иммуноглобулин класса Е-мономеры, на долю которых приходится 0,002%. К этому классу относится основная масса аллергических антител – реагинов. Уровень IgЕ значительно повышается у людей, страдающих аллергией и зараженных гельминтами.

5) иммуноглобулин класса Д –это мономер, на долю которого приходится 0,2%. Плазматические клетки, секретирующие IgД локализуются преимущественно в миндалинах и аденоидной ткани. Участвует в развитии местного иммунитета, обладает антивирусной активностью, в редких случаях активирует комплемент, участвует в дифференцеровке В-клеток, способствуют развитию антиидиотипического ответа, участвует в аутоиммунных процессах.

Способность синтезировать АТ макроорганизм приобретает довольно рано. Уже на 13 неделе эмбрионального периода развития возникают В-лимфоциты, синтезирующие IgМ, а на 20 неделе этот Ig можно определить в сыворотке крови. Концентрация антител достигает максимума к периоду полового созревания и сохраняется на высоких цифрах в течение всего репродуктивного периода. В старческом возрасте содержание антител снижается. Повышение количества Ig наблюдается при инфекционных заболеваниях, аутоиммунных расстройствах, снижение его отмечено при некоторых опухолях и иммунодефицитных состояниях. Антителопродукция в ответ на антигенный стимул имеет характерную динамику. Выделяют латентную, логарифмическую, стационарную фазы и фазу снижения. В латентную фазу антителопродукция практически не изменяется и остается на базальном уровне. Во время логарифмической фазы наблюдается интенсивный прирост количества антиген-специфичных В-лимфоцитов и происходит нарастание титра АТ. В стационарной фазе количество специфических антител и синтезирующих их клеток достигает максимума и стабилизируется. В фазе снижения наблюдается постепенное уменьшение титров антител. При первичном контакте с антигеном развивается первичный иммунный ответ. Для него характерны длительная латентная (3-5 суток) и логарифмическая (7-15 суток) фазы. Первые диагностически значимые титры антител регистрируются на 10-14-е сутки от момента иммунизации. Стационарная фаза продолжается 15-30 суток, а фаза снижения – 1-6 месяцев. В итоге первичного иммунного реагирования формируются многочисленные клоны антигенспецифичных В-лимфоцитов: антителопродуцирующих клеток и В-лимфоцитов иммунологической памяти, а во внутренней среде макроорганизма в высоком титре накапливаются IgG и/или IgА (а также IgЕ). Со временем антительный ответ угасает. Повторный контакт иммунной системы с тем же антигеном ведет к формированию вторичного иммунного ответа. Для вторичного ответа характерна укороченная латентная фаза (от нескольких часов до 1-2 суток). Логарифмическая фаза отличается более интенсивной динамикой прироста и более высокими титрами специфических антител. При вторичном иммунном ответе организм сразу же, в подавляющем большинстве синтезирует IgG. Характерная динамика антителопродукции обусловлена подготовленностью иммунной системы к повторной встрече с антигеном за счет формирования иммунологической памяти.

Явление интенсивного антителообразования при повторном контакте с антигеном широко используется в практических целях, например при вакцинопрофилактике. Для создания и поддержания иммунитета на высоком защитном уровне схемы вакцинации предусматривают первичное введение антигена для формирования иммунологической памяти и последующие ревакцинации через различные интервалы времени.

Этот же феномен используют при получении высокоактивных лечебных и диагностических иммунных сывороток (гипериммунных). Для этого животным или донорам производят многократные введения препаратов антигена по специальной схеме.

Иммунный статус – это структурное и функциональное состояние иммунной системы индивидуума, определяемое комплексом клинических и лабораторных иммунологических показателей.

На иммунный статус оказывают влияние следующие факторы: 1) климато-географические (температура, влажность, солнечная радиация, длина светового дня); 2) социальные (питание, жилищно-бытовые условия, профессиональные вредности); 3) экологические (загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами, применение пестицидов в сельском хозяйстве); 4) влияние диагностических и лечебных манипуляций, лекарственная терапия; 5) стресс.

Иммунный статус можно определить путем постановки комплекса лабораторных тестов, включающих оценку состояния факторов неспецифической резистентности, гуморального (В) и клеточного (Т) иммунитета. Оценка иммунного статуса проводится в клинике при трансплантации органов и тканей, аутоиммунных заболеваниях, аллергиях, для контроля эффективности лечения болезней, связанных с нарушением иммунной системы. Оценка иммунного статуса чаще всего базируется на определении следующих показателей:

1) общего клинического обследования (жалобы больного, профессия, осмотр);

2) состояния факторов естественной резистентности (определяют фагоцитоз, комплемент, интерфероновый статус, колонизационную резистентность);

3) гуморального иммунитета (определение иммуноглобулинов класса G, М, А, Д, Е в сыворотке крови);

4) клеточного иммунитета (оценивается по количеству Т-лимфоцитов – реакция розеткообразования, определение соотношения хелперов и супрессоров Т4 и Т8 лимфоцитов, которое в норме составляет примерно 2);

5) дополнительных тестов (определение бактерицидности сыворотки крови, титрование С3, С4 компонентов комплемента, определение содержания С-реактивного белка в сыворотке крови, определение ревматоидных факторов.

Дата добавления: 2017-03-29; просмотров: 248;

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

комплемент его структура функции пути активации роль в иммунитете

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.

Классический и альтернативный пути 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:

  1. 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.
  2. Солюбилизация (то есть растворение) иммунных комплексов (молекулой C3b). При недостаточности комплемента развивается иммунокомплексная патология (СКВ-подобные состояния).
  3. 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.
  4. 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.

Фактор С3е, образующийся при расщеплении фактора С3b, обладает способностью вызывать миграцию нейтрофилов из костного мозга, и в таком случае быть причиной лейкоцитоза.

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 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 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.

  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. Используется ВИЧ и цитомегаловирусом для защиты от системы комплемента организма хозяина.

Роль системы комплемента при болезнях

Система комплемента играет большую роль во многих болезнях, связанных с иммунитетом.

При болезнях иммунных комплексов комплемент провоцирует воспаление главным образом двумя путями:

  1. c C3b и C4b, фиксированными на иммунных комплексах, связываются лейкоциты, активируемые и привлекаемые в места отложения этих комплексов образовавшимися здесь анафилатоксинами. Так начинается повреждение тканей при синдроме Гудпасчера (системный капиллярит с преимущественным поражением легких и почек по типу геморрагических пневмонита и гломерулонефрита). Для подавления воспалительной реакции на экспериментальных моделях этого заболевания достаточно уменьшить содержание в крови комплемента или нейтрофилов.
  2. МАК (мембраноатакующий комплекс), внедряясь в мембрану собственных клеток организма, повреждает мембрану. При этом происходит высвобождение метаболитов арахидоновой кислоты — простагландинов. Этим обусловлено повреждение тканей при мембранозном нефрите, который в эксперименте удается вызвать антителами к субэпителиальным антигенам. Воспалительную реакцию в этом случае не подавляет устранение нейтрофилов, однако она полностью отсутствует у животных, дефицитных по C5.

Уже в первые часы после заражения геморрагической лихорадкой Эбола система комплемента блокируется.

Примечания

Литература

  1. Janeway C.A. Jr., Travers P., Walport M., Shlomchik M.J. Immunobiology. 5th ed. — Garland Publishing, 2001. — ISBN 0-8153-3642-X.
  2. Goldman A.S., Prabhakar B.S. The Complement System // Baron’s Medical Microbiology. — Univ of Texas Medical Branch, 1996. — ISBN 0-9631172-1-1.
  3. Dragon-Durey M.A., Frémeaux-Bacchi V. Atypical haemolytic uraemic syndrome and mutations in complement regulator genes // Springer Semin. Immunopathol. — 2005. — Vol. 27, № 3. — С. 359-74. DOI:10.1007/s00281-005-0003-2. PMID 16189652
  4. Zipfel P.F., Misselwitz J., Licht C., Skerka C. The role of defective complement control in hemolytic uremic syndrome // Semin. Thromb. Hemost. — 2006. — Vol. 32, № 2. — С. 146-54. DOI:10.1055/s-2006-939770. PMID 16575689.
  5. Mooijaart S.P., Koeijvoets K.M., Sijbrands E.J., Daha M.R., Westendorp R.G. (2007). «Complement Factor H polymorphism Y402H associates with inflammation, visual acuity, and cardiovascular mortality in the elderly population at large». DOI:10.1016/j.exger.2007.08.001. PMID 17869048.
  6. Bolger M.S., Ross D.S., Jiang H., Frank M.M., Ghio A.J., Schwartz D.A., Wright J.R. Complement Levels and Activity in the Normal and LPS-Injured Lung, American Journal of Physiology: Lung Cellular and Molecular Physiology. 2006 Oct 27; PMID 17071722
  7. Datta P.K., Rappaport J., HIV and Complement: Hijacking an immune defence, Biomedicine and Pharmacotherapy, 2006 Nov; 60(9):561-568 PMID 16978830

Ссылки

  1. Биохимия крови. Система комплемента (рус.). Архивировано 23 августа 2011 года.
  2. Regulation of Complement Activation (англ.). Архивировано 23 августа 2011 года.
  3. Принципы лечения болезней иммунной системы (рус.)  (недоступная ссылка — история). Архивировано 11 июня 2009 года.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *