complementair systeem. Klassiek activeringspad

Complementair systeem

Membraan aanvalscomplex dat cellysis veroorzaakt.

Complementair systeem- een complex van complexe eiwitten die constant in het bloed aanwezig zijn. Dit is een cascadesysteem van proteolytische enzymen, ontworpen voor de humorale bescherming van het lichaam tegen de werking van vreemde stoffen, het is betrokken bij de implementatie van de immuunrespons van het lichaam. Het is een belangrijk onderdeel van zowel aangeboren als verworven immuniteit.

Geschiedenis van het concept

Aan het einde van de 19e eeuw werd ontdekt dat bloedserum een ​​bepaalde "factor" bevat die bacteriedodende eigenschappen heeft. In 1896 toonde een jonge Belgische wetenschapper, Jules Borde, die aan het Pasteur Instituut in Parijs werkte, aan dat er twee verschillende stoffen in serum zijn, waarvan de gecombineerde werking leidt tot de lysis van bacteriën: een thermostabiele factor en een thermolabiele (verlies van zijn eigenschappen wanneer wei wordt verwarmd) factor. De thermostabiele factor, zo bleek, kon alleen werken tegen bepaalde micro-organismen, terwijl de thermolabiele factor niet-specifieke antibacteriële activiteit had. De thermolabiele factor werd later genoemd aanvulling. De term "complement" werd eind jaren 1890 bedacht door Paul Ehrlich. Ehrlich was de auteur van de humorale theorie van immuniteit en introduceerde veel termen in de immunologie, die later algemeen aanvaard werd. Volgens zijn theorie hebben cellen die verantwoordelijk zijn voor immuunresponsen receptoren op hun oppervlak die dienen om antigenen te herkennen. We noemen deze receptoren nu "antilichamen" (de basis van de variabele receptor van lymfocyten is een IgD-klasse antilichaam gehecht aan het membraan, minder vaak IgM. Antilichamen van andere klassen in afwezigheid van het overeenkomstige antigeen zijn niet gehecht aan cellen). De receptoren binden aan een specifiek antigeen, evenals aan de hittelabiele antibacteriële component van het bloedserum. Ehrlich noemde de thermolabiele factor "complement" omdat deze component van het bloed "dient als een aanvulling" op de cellen van het immuunsysteem.

Ehrlich geloofde dat er veel complementen zijn, die elk aan zijn eigen receptor binden, net zoals een receptor aan een specifiek antigeen bindt. Bordet stelde daarentegen dat er maar één type "complement" is. Aan het begin van de 20e eeuw werd het geschil beslecht in het voordeel van Bordet; het bleek dat complement geactiveerd kan worden met de deelname van specifieke antilichamen of onafhankelijk, op een niet-specifieke manier.

Algemeen beeld

Componenten van het complementsysteem

Complement is een eiwitsysteem dat ongeveer 20 op elkaar inwerkende componenten omvat: C1 (een complex van drie eiwitten), C2, C3, ..., C9, factor B, factor D en een aantal regulerende eiwitten. Al deze componenten zijn oplosbare eiwitten met een mol. met een gewicht van 24.000 tot 400.000, circulerend in het bloed en weefselvocht. Complementeiwitten worden voornamelijk in de lever gesynthetiseerd en vormen ongeveer 5% van de totale globulinefractie van bloedplasma. De meeste zijn inactief totdat ze worden geactiveerd door een immuunrespons (met behulp van antilichamen) of direct door een binnendringend micro-organisme (zie hieronder). Een van de mogelijke resultaten van complementactivering is de sequentiële associatie van de zogenaamde late componenten (C5, C6, C7, C8 en C9) tot een groot eiwitcomplex dat cellysis veroorzaakt (lytisch of membraanaanvalscomplex). Aggregatie van late componenten vindt plaats als gevolg van een reeks opeenvolgende proteolytische activeringsreacties waarbij vroege componenten (C1, C2, C3, C4, factor B en factor D) betrokken zijn. De meeste van deze vroege componenten zijn pro-enzymen die achtereenvolgens worden geactiveerd door proteolyse. Wanneer een van deze pro-enzymen specifiek wordt gesplitst, wordt het het actieve proteolytische enzym en splitst het het volgende pro-enzym, enz. Omdat veel van de geactiveerde componenten stevig aan membranen binden, vinden de meeste van deze gebeurtenissen plaats op celoppervlakken. De centrale component van deze proteolytische cascade is C3. De activering door splitsing is de belangrijkste reactie van de gehele complementactiveringsketen. C3 kan op twee manieren worden geactiveerd - klassiek en alternatief. In beide gevallen wordt C3 gesplitst door een enzymcomplex genaamd C3 convertase. Twee verschillende routes leiden tot de vorming van verschillende C3-convertasen, maar beide worden gevormd als gevolg van de spontane combinatie van twee complementcomponenten die eerder in de keten van de proteolytische cascade zijn geactiveerd. C3-convertase splitst C3 in twee fragmenten, waarvan de grootste (C3b) naast C3-convertase aan het doelcelmembraan bindt; hierdoor wordt een nog groter enzymcomplex met een veranderde specificiteit, C5-convertase, gevormd. Vervolgens splitst de C5-convertase C5 en initieert daardoor de spontane assemblage van het lytische complex van de late componenten - van C5 naar C9. Omdat elk geactiveerd enzym veel moleculen van het volgende pro-enzym splitst, werkt de activeringscascade van vroege componenten als een versterker: elk molecuul dat aan het begin van de hele keten wordt geactiveerd, leidt tot de vorming van veel lytische complexen.

De belangrijkste stadia van activering van het complementsysteem.

Klassieke en alternatieve manieren van activering van het complementsysteem.

Het complementsysteem werkt als een biochemische cascade van reacties. Complement wordt geactiveerd door drie biochemische routes: de klassieke, alternatieve en lectineroutes. Alle drie de activeringsroutes produceren verschillende varianten C3 convertase (eiwit dat C3 splitst). klassieke manier (het werd als eerste ontdekt, maar evolutionair nieuw) vereist antilichamen om te activeren (specifieke immuunrespons, adaptieve immuniteit), terwijl alternatief en lectine paden kunnen worden geactiveerd door antigenen zonder de aanwezigheid van antilichamen (niet-specifieke immuunrespons, aangeboren immuniteit). Het resultaat van complementactivering is in alle drie de gevallen hetzelfde: C3 convertase hydrolyseert C3, creëert C3a en C3b en veroorzaakt een cascade van verdere hydrolyse van complementsysteemelementen en activeringsgebeurtenissen. In de klassieke route vereist activering van C3-convertase de vorming van het C4bC2a-complex. Dit complex wordt gevormd na splitsing van C2 en C4 door het C1-complex. Het C1-complex moet op zijn beurt binden aan immunoglobulinen van klasse M of G. C3b bindt aan het oppervlak van pathogenen, wat leidt tot een grotere "interesse" van fagocyten in C3b-geassocieerde cellen (opsonisatie). C5a is een belangrijke chemoattractant die helpt bij het aantrekken van nieuwe immuuncellen naar het gebied van complementactivering. Zowel C3a als C5a hebben een anafylotoxische activiteit, wat direct degranulatie van mestcellen veroorzaakt (als resultaat, afgifte van ontstekingsmediatoren). C5b start de vorming van membraanaanvalcomplexen (MAC's) bestaande uit C5b, C6, C7, C8 en polymeer C9. MAC is het cytolytische eindproduct van complementactivering. MAC vormt een transmembraankanaal dat osmotische lysis van de doelcel veroorzaakt. Macrofagen verzwelgen pathogenen die worden gelabeld door het complementsysteem.

biologische functies

Nu zijn er de volgende functies:

1. opsoniserende functie. Onmiddellijk na de activering van het complementsysteem worden opsoniserende componenten gevormd die pathogenen of immuuncomplexen bedekken en fagocyten aantrekken. De aanwezigheid van de C3b-receptor op het oppervlak van fagocytische cellen verbetert hun hechting aan geopsoniseerde bacteriën en activeert het absorptieproces. Deze hechtere hechting van C3b-gebonden cellen of immuuncomplexen aan fagocytische cellen wordt genoemd immuun gehechtheidsfenomeen.
2. Oplossen (d.w.z. oplossen) van immuuncomplexen (C3b-molecuul). Bij complementdeficiëntie ontwikkelt zich immunocomplexpathologie (SLE-achtige aandoeningen). [SLE = systemische lupus erythematodes]
3. Deelname aan ontstekingsreacties. Activering van het complementsysteem leidt tot biologische afgifte van weefselbasofielen (mestcellen) en basofiele bloedgranulocyten actieve stoffen(histamine, serotonine, bradykinine), die de ontstekingsreactie stimuleren (inflammatoire mediatoren). biologisch Actieve ingrediënten, die worden gevormd tijdens het splitsen C3 en C5, leiden tot de afgifte van vasoactieve amines, zoals histamine, uit weefselbasofielen (mestcellen) en basofiele granulocyten uit het bloed. Dit gaat op zijn beurt gepaard met ontspanning van gladde spieren en contractie van capillaire endotheelcellen en verhoogde vasculaire permeabiliteit. Fragment C5a en andere complementactiveringsproducten bevorderen chemotaxis, aggregatie en degranulatie van neutrofielen en de vorming van vrije zuurstofradicalen. Toediening van C5a aan dieren resulteerde in arteriële hypotensie, pulmonale vasoconstrictie en verhoogde vasculaire permeabiliteit als gevolg van endotheelbeschadiging.
   Functies van C3a:
   • fungeren als een chemotactische factor, waardoor de migratie van neutrofielen naar de plaats van vrijlating wordt veroorzaakt;
   • aanhechting van neutrofielen aan het vasculaire endotheel en aan elkaar induceren;
   • neutrofielen activeren, waardoor ze een respiratoire burst en degranulatie ontwikkelen;
   • stimuleren de productie van leukotriënen door neutrofielen.
4. Cytotoxische of lytische functie. In de laatste fase van activering van het complementsysteem wordt een membraanaanvalscomplex (MAC) gevormd uit de late complementcomponenten, dat het membraan van een bacterie of een andere cel aanvalt en vernietigt.

Factor C3e, gevormd door de afbraak van factor C3b, heeft het vermogen om de migratie van neutrofielen uit het beenmerg te veroorzaken, en in dit geval de oorzaak van leukocytose.

Activering van het complementsysteem

klassieke manier

Het klassieke pad wordt geactiveerd door de activering van het complex C1(het bevat één C1q-molecuul en elk één C1r en C1s). Het C1-complex bindt via C1q aan klasse M- en G-immunoglobulinen geassocieerd met antigenen. Hexameric C1q heeft de vorm van een boeket ongeopende tulpen, waarvan de "knoppen" zich kunnen binden aan de antilichaamplaats. Een enkel IgM-molecuul is voldoende om deze route te initiëren, activering door IgG-moleculen is minder efficiënt en vereist meer IgG-moleculen.

С1q bindt direct aan het oppervlak van de ziekteverwekker, dit leidt tot conformationele veranderingen in het C1q-molecuul en veroorzaakt de activering van twee moleculen van C1r-serineproteasen. Ze splitsen C1's (ook een serineprotease). Het C1-complex bindt vervolgens aan C4 en C2 en splitst ze vervolgens om C2a en C4b te vormen. C4b en C2a binden aan elkaar op het oppervlak van de ziekteverwekker om de klassieke route C3 convertase, C4b2a, te vormen. Het verschijnen van C3-convertase leidt tot de splitsing van C3 in C3a en C3b. C3b vormt, samen met C2a en C4b, het C5-convertase van de klassieke route. C5 wordt gesplitst in C5a en C5b. C5b blijft op het membraan en combineert met het C4b2a3b-complex. Vervolgens worden C6, C7, C8 en C9 verbonden, wat polymeriseert en een buisje verschijnt in het membraan. Zo wordt de osmotische balans verstoord en als gevolg van turgor barst de bacterie. De klassieke manier is nauwkeuriger, omdat elke vreemde cel op deze manier wordt vernietigd.

Alternatief pad

Een alternatieve route wordt geactiveerd door hydrolyse van C3 direct op het oppervlak van de ziekteverwekker. Bij de alternatieve route zijn factoren B en D betrokken, met hun hulp wordt het enzym C3bBb gevormd. Proteïne P stabiliseert het en zorgt voor een langdurige werking. Verder activeert PC3bBb C3, waardoor C5-convertase wordt gevormd en de vorming van een membraanaanvalscomplex wordt geactiveerd. Verdere activering van de terminale complementcomponenten vindt plaats op dezelfde manier als in de klassieke route van complementactivering. In de vloeistof in het C3bBb-complex wordt B vervangen door de H-factor en verandert onder invloed van een deactiverende verbinding (H) in C3bi.Als microben het lichaam binnenkomen, begint het C3bBb-complex zich op te hopen op het membraan. Het maakt verbinding met C5, die zich splitst in C5a en C5b. C5b blijft op het membraan achter. Vervolgens worden C6, C7, C8 en C9 verbonden. Nadat C9 is gecombineerd met C8, polymeriseert C9 (tot 18 moleculen worden met elkaar verknoopt) en wordt een buis gevormd die het bacteriemembraan penetreert, wordt water naar binnen gepompt en barst de bacterie .

De alternatieve route verschilt op de volgende manier van de klassieke: activering van het complementsysteem vereist geen vorming van immuuncomplexen; het vindt plaats zonder de deelname van de eerste complementcomponenten - C1, C2, C4. Het verschilt ook doordat het onmiddellijk werkt na het verschijnen van antigenen - de activatoren ervan kunnen bacteriële polysachariden en lipopolysachariden (het zijn mitogenen), virale deeltjes, tumorcellen zijn.

Lectine (mannose) activeringsroute van het complementsysteem

De lectineroute is homoloog aan de klassieke activeringsroute van het complementsysteem. Het maakt gebruik van het mannose-bindende lectine (MBL), een eiwit vergelijkbaar met de klassieke C1q-activeringsroute, dat bindt aan mannose-residuen en andere suikers op het membraan om herkenning van een verscheidenheid aan pathogenen mogelijk te maken. MBL is een serumeiwit dat behoort tot de groep van collectine-eiwitten, dat voornamelijk in de lever wordt gesynthetiseerd en de complementcascade kan activeren door zich direct aan het oppervlak van de ziekteverwekker te binden.

In bloedserum vormt MBL een complex met MASP-I en MASP-II (Mannan-bindende lectine Associated Serine Protease, MBL-bindende serineproteasen). MASP-I en MASP-II lijken erg op C1r en C1s van de klassieke activeringsroute en kunnen een gemeenschappelijke evolutionaire voorouder hebben. Wanneer meerdere actieve centra MBL's binden aan specifiek georiënteerde mannoseresiduen op de fosfolipidedubbellaag van het pathogeen, MASP-I en MASP-II worden geactiveerd en splitsen het C4-eiwit in C4a en C4b en het C2-eiwit in C2a en C2b. C4b en C2a combineren vervolgens op het oppervlak van de ziekteverwekker om C3-convertase te vormen, en C4a en C2b werken als chemoattractanten voor cellen van het immuunsysteem.

Regulering van het complementsysteem

Het complementsysteem kan zeer gevaarlijk zijn voor gastheerweefsels, dus de activering ervan moet goed worden gereguleerd. De meeste componenten zijn alleen actief als onderdeel van het complex, terwijl hun actieve vormen voor een zeer korte tijd kunnen bestaan. Als ze gedurende deze tijd de volgende component van het complex niet ontmoeten, verliezen de actieve vormen hun verbinding met het complex en worden ze inactief. Als de concentratie van een van de componenten onder de drempel (kritiek) ligt, zal het werk van het complementsysteem niet leiden tot fysiologische gevolgen. Het complementsysteem wordt gereguleerd door speciale eiwitten die in nog hogere concentraties in het bloedplasma worden aangetroffen dan de eiwitten van het complementsysteem zelf. Dezelfde eiwitten zijn aanwezig op de membranen van de lichaamseigen cellen en beschermen ze tegen aanvallen door de eiwitten van het complementsysteem.

Regelgevende mechanismen werken voornamelijk op drie punten.

1. C1. Remmer C1 regelt de klassieke en lectine-activeringsroutes. Het werkt op twee manieren: het beperkt de werking van C4 en C2 door te binden aan C1r- en C1s-proteasen en schakelt op dezelfde manier de lectineroute uit door MASP-enzymen uit het MBP-complex te verwijderen.
2. C3-conversie. De levensduur van C3-convertase wordt verkort door vervalversnellende factoren. Sommigen van hen bevinden zich op het oppervlak van hun eigen cellen (bijvoorbeeld DAF en CR1). Ze werken op C3-convertasen in zowel de klassieke als alternatieve activeringsroutes. DAF versnelt de afbraak van de alternatieve route C3 convertase. CR1 (C3b/C4b-receptor) bevindt zich voornamelijk op het oppervlak van erytrocyten en is verantwoordelijk voor de verwijdering van geopsoniseerde immuuncomplexen uit bloedplasma. Andere regulerende eiwitten worden geproduceerd door de lever en worden in inactieve toestand opgelost in het bloedplasma. Factor I is een serineprotease dat C3b en C4b splitst. C4-bindend eiwit (C4BP) splitst C4 en helpt factor I C4b te splitsen.Factor H bindt aan glycosaminoglycanen die aanwezig zijn op zelfcellen maar niet op pathogene cellen. Dit eiwit is een factor I-cofactor en remt ook de C3bBb-activiteit.
3. C9. CD59 en homologe beperkende factor remmen C9-polymerisatie tijdens de vorming van het membraanaanvalscomplex, waardoor het zich niet vormt.

De rol van het complementsysteem bij ziekte

Het complementsysteem speelt een grote rol bij veel immuungerelateerde ziekten.

DIA 1

Lezing nummer 4. Humorale factoren van aangeboren immuniteit

1. Complementeer systeem

2. Eiwitten van de acute fase van ontsteking

3. Biogene amimnes

4. Lipidemediatoren

5. Cytokinen

6. Interferonen

DIA 2

Humorale component van aangeboren immuniteit Het wordt vertegenwoordigd door verschillende onderling verbonden systemen - het complementsysteem, het cytokinenetwerk, bacteriedodende peptiden, evenals humorale systemen geassocieerd met ontsteking.

De werking van de meeste van deze systemen is onderworpen aan een van twee principes: een cascade en een netwerk. Door cascadeprincipe: het complementsysteem functioneert, bij activering waarvan de sequentiële betrokkenheid van factoren optreedt. In dit geval treden de effecten van cascadereacties niet alleen op aan het einde van de activeringsroute, maar ook in tussenstadia.

Het netwerkprincipe is kenmerkend voor het cytokinesysteem en suggereert de mogelijkheid van gelijktijdige werking van verschillende componenten van het systeem. De basis voor het functioneren van een dergelijk systeem is een hechte relatie, onderlinge beïnvloeding en een grote mate van uitwisselbaarheid van netwerkcomponenten.

DIA 3

Aanvulling- een complex eiwitcomplex van bloedserum.

Het complementsysteem bestaat uit: van 30 eiwitten (componenten, of facties, complementsystemen).

Geactiveerd complementsysteem door het cascadeproces: het product van de vorige reactie fungeert als katalysator voor de volgende reactie. Bovendien, wanneer de fractie van de component wordt geactiveerd, vindt in de eerste vijf componenten de splitsing plaats. De producten van deze splitsing worden aangeduid als actieve fracties van het complementsysteem.

1. Groter van fragmenten(aangeduid met de letter b), gevormd tijdens de splitsing van de inactieve fractie, blijft op het celoppervlak - complementactivering vindt altijd plaats op het oppervlak van de microbiële cel, maar niet op zijn eigen eukaryote cellen. Dit fragment verwerft de eigenschappen van een enzym en het vermogen om op de volgende component in te werken, waardoor deze wordt geactiveerd.

2. Kleiner fragment(aangeduid met de letter a) is oplosbaar en "bladeren" in de vloeibare fase, d.w.z. in het bloedserum.

Fracties van het complementsysteem worden aangegeven anders.

1. Negen - eerst geopend- eiwitten van het complementsysteem gemarkeerd met de letter C(van het Engelse woord complement) met het bijbehorende nummer.

2. De overige fracties van het complementsysteem worden aangeduid andere Latijnse letters of hun combinaties.

DIA 4

Complementeer activeringsroutes

Er zijn drie complementactivatieroutes: klassiek, lectine en alternatief.

DIA 5

1. klassieke manier complementactivering is de belangrijkste. Betrokken bij deze complementactivatieroute hoofdfunctie antilichamen.

Complementeer activatie via de klassieke route triggert het immuuncomplex: antigeen-immunoglobulinecomplex (klasse G of M). De plaats van het antilichaam kan "innemen" C-reactief proteïne- zo'n complex activeert ook complement langs de klassieke route.

Klassieke complementactivatieroute voerde uit op de volgende manier.

a. Eerst fractie C1 is geactiveerd: het wordt verzameld uit drie subfracties (C1q, C1r, C1s) en omgezet in een enzym C1-esterase(С1qrs).

b. C1-esterase splitst de C4-fractie.

in. De actieve fractie C4b bindt covalent aan het oppervlak van microbiële cellen - hier sluit zich aan bij de C2-factie.

d. Fractie C2 in complex met fractie C4b wordt gesplitst door C1-esterase met vorming van de actieve fractie С2b.

e) Actieve fracties C4b en C2b in één complex - С4bС2b- Bezit enzymatische activiteit. Deze zogenaamde Klassieke route C3 convertase.

bijv. C3 convertase splitst de C3-fractie, Ik accumuleer grote hoeveelheden van de actieve fractie C3b.

en. Actieve fractie С3b voegt zich bij het C4bC2b-complex en verandert het in C5 convertase(С4bС2bС3b).

h. C5 convertase splitst de C5-breuk.

en. De resulterende actieve fractie C5b sluit zich aan bij de C6-factie.

j. C5bC6-complex sluit zich aan bij de C7-factie.

ik. Complex С5bС6С7 ingebed in de fosfolipide dubbellaag van het microbiële celmembraan.

m. Naar dit complex eiwit C8 sluit zich aan en eiwit C9. Dit polymeer vormt een porie met een diameter van ongeveer 10 nm in het membraan van een microbiële cel, wat leidt tot de lysis van de microbe (aangezien veel van dergelijke poriën op het oppervlak worden gevormd - de "activiteit" van één eenheid C3-convertase leidt tot het verschijnen van ongeveer 1000 poriën). Complex С5bС6С7С8С9, gevormd als gevolg van complementactivering heet memran aanvalscomplex(PAPAVER).

DIA 6

2. lectine pad Complementactivering wordt geactiveerd door een complex van een normaal bloedserumeiwit - mannans-bindend lectine (MBL) - met koolhydraten van de oppervlaktestructuren van microbiële cellen (met mannose-residuen).

DIA 7

3. Alternatief pad Complementactivering begint met de covalente binding van de actieve C3b-fractie - die altijd aanwezig is in het bloedserum als gevolg van de spontane splitsing van de C3-fractie die hier constant optreedt - met de oppervlaktemoleculen van niet alle, maar sommige micro-organismen.

1. Verdere ontwikkelingen ontwikkelen op de volgende manier.

a. C3b bindt factor B, waardoor een C3bB-complex wordt gevormd.

b. Geassocieerd met C3b factor B fungeert als substraat voor factor D(serum serine protease), die het splitst om het actieve complex te vormen С3bВb. Dit complex heeft enzymatische activiteit, is structureel en functioneel homoloog aan de C3-convertase van de klassieke route (C4bC2b) en wordt C3-convertase alternatieve route.

in. Alternatieve route C3 convertase zelf is onstabiel. Voor de alternatieve route van complementactivering om dit enzym met succes voort te zetten gestabiliseerd door factor P(eigenlijk).

2. Basis functioneel verschil Een alternatieve manier van complementactivering, in vergelijking met de klassieke, is de snelle reactie op de ziekteverwekker: omdat het geen tijd kost voor de accumulatie van specifieke antilichamen en de vorming van immuuncomplexen.

Het is belangrijk om te begrijpen dat zowel de klassieke als alternatieve routes van complementactivatie parallel werken, ook elkaar versterken (d.w.z. versterken). Met andere woorden, het complement wordt niet geactiveerd "door de klassieke of door de alternatieve", maar "door zowel de klassieke als de alternatieve" activeringsroutes. Dit, met de toevoeging van de lectine-activeringsroute, is een enkelvoudig proces, waarvan de verschillende componenten zich eenvoudig in verschillende mate kunnen manifesteren.

DIA 8

Functies van het complementsysteem

Het complementsysteem speelt een zeer belangrijke rol bij de verdediging van de gastheer tegen pathogenen.

1. Het complementsysteem is betrokken bij inactivering van micro-organismen, incl. bemiddelt de werking van antilichamen op microben.

2. Actieve fracties van het complementsysteem activeren fagocytose (opsonins - C3b en C5b).

3. Actieve fracties van het complementsysteem zijn betrokken bij vorming van een ontstekingsreactie.

DIA 9

De actieve complementfracties C3a en C5a heten anafylotoxinen, omdat ze onder meer betrokken zijn bij een allergische reactie die anafylaxie wordt genoemd. Het sterkste anafylotoxine is C5a. anafyllotoxinen bedienen op verschillende cellen en weefsels van het macro-organisme.

1. Hun effect op mestcellen veroorzaakt degranulatie.

2. Anafylotoxinen werken ook op gladde spieren waardoor ze samentrekken.

3. Ze werken ook aan vaatwand: activering van het endotheel veroorzaken en de permeabiliteit ervan verhogen, wat voorwaarden schept voor extravasatie (output) van vocht en bloedcellen uit het vaatbed tijdens de ontwikkeling van een ontstekingsreactie.

Bovendien zijn anafylotoxinen: immunomodulatoren, d.w.z. ze fungeren als regulatoren van de immuunrespons.

1. C3a werkt als een immunosuppressor (d.w.z. onderdrukt de immuunrespons).

2. C5a is een immunostimulant (d.w.z. versterkt de immuunrespons).

DIA 10

Acute fase eiwitten

Sommige humorale reacties van aangeboren immuniteit zijn qua doel vergelijkbaar met adaptieve immuniteitsreacties en kunnen worden beschouwd als hun evolutionaire voorgangers. Dergelijke reacties van aangeboren immuniteit hebben het voordeel boven adaptieve immuniteit in de snelheid van ontwikkeling, maar hun nadeel is het gebrek aan specificiteit voor antigenen. Een aantal reacties van aangeboren en adaptieve immuniteit die vergelijkbaar zijn in resultaten, werden hierboven besproken in de sectie over complement (alternatieve en klassieke complementactivering). Een ander voorbeeld wordt besproken in deze sectie: acute fase-eiwitten in een versnelde en vereenvoudigde versie reproduceren enkele effecten van antilichamen.

Acute fase-eiwitten (reactanten) zijn een groep eiwitten die worden uitgescheiden door hepatocyten. Tijdens een ontsteking verandert de productie van acute fase-eiwitten. Met een toename van de synthese worden eiwitten positief genoemd en met een afname van de synthese worden ze negatieve reactanten van de acute fase van ontsteking genoemd.

De dynamiek en ernst van veranderingen in de serumconcentratie van verschillende acute fase-eiwitten tijdens de ontwikkeling van ontsteking is niet hetzelfde: de concentratie van C-reactief eiwit en serumamyloïde P neemt zeer sterk toe (tienduizenden keren) - snel en kort (normaliseert praktisch tegen het einde van de 1e week); de niveaus van haptoglobine en fibrinogeen stijgen respectievelijk zwakker (honderden keren) in de 2e en 3e week van de ontstekingsreactie. In deze presentatie zijn alleen de positieve reactanten die betrokken zijn bij immuun processen.

DIA 11

Volgens de uitgevoerde functies worden verschillende groepen acutefase-eiwitten onderscheiden.

Tot transport eiwitten omvatten prealbumine, albumine, orosoucoïde, lipocalinen, haptoglobine, transferrine, manno-bindende en retinol-bindende eiwitten, enz. Ze spelen de rol van dragers van metabolieten, metaalionen en fysiologisch actieve factoren. De rol van factoren van deze groep neemt aanzienlijk toe en verandert kwalitatief tijdens ontsteking.

Er wordt een andere groep gevormd proteasen(trypsinogeen, elastase, cathepsinen, granzymen, tryptasen, chymasen, metalloproteïnasen), waarvan de activering noodzakelijk is voor de vorming van veel ontstekingsmediatoren, evenals voor de implementatie van effectorfuncties, in het bijzonder de killerfunctie. Activering van proteasen (trypsine, chymotrypsine, elastase, metalloproteïnasen) wordt gecompenseerd door de accumulatie van hun remmers. α2-Macroglobuline is betrokken bij de onderdrukking van de activiteit van proteasen van verschillende groepen.

Naast de genoemde, omvatten acute fase-eiwitten: coagulatie- en fibrinolysefactoren, evenals extracellulaire matrixeiwitten(bijv. collagenen, elastines, fibronectine) en zelfs eiwitten van het complementsysteem.

DIA 12

pentraxines. Eiwitten van de pentraxinefamilie vertonen de eigenschappen van de acute fase reactanten het meest volledig: in de eerste 2-3 dagen van de ontwikkeling van ontsteking neemt hun concentratie in het bloed toe met 4 ordes van grootte.

C-reactief proteïne en serumamyloïde P geproduceerd en uitgescheiden door hepatocyten. De belangrijkste inductor van hun synthese is IL-6. Het PTX3-eiwit wordt geproduceerd door myeloïde (macrofagen, dendritische cellen), epitheelcellen en fibroblasten als reactie op stimulatie door TLR, evenals onder de werking van pro-inflammatoire cytokinen (bijv. IL-1β, TNFα).

De concentratie van pentraxines in serum neemt sterk toe tijdens ontsteking: C-reactief proteïne en serumamyloïde P - van 1 μg / ml tot 1-2 mg / ml (d.w.z. 1000 keer), PTX3 - van 25 tot 200-800 ng / ml. De piekconcentratie wordt 6-8 uur na de inductie van ontsteking bereikt. Pentraxines worden gekenmerkt door het vermogen om te binden aan een grote verscheidenheid aan moleculen.

Het C-reactieve eiwit werd voor het eerst geïdentificeerd vanwege zijn vermogen om het C-polysaccharide te binden ( Streptococcus pneumoniae), waaraan het zijn naam ontleent. Pentraxinen hebben ook een wisselwerking met vele andere moleculen: C1q, bacteriële polysachariden, fosforylcholine, histonen, DNA, polyelektrolyten, cytokinen, extracellulaire matrixeiwitten, serumlipoproteïnen, complementcomponenten, met elkaar, evenals met Ca2+ en andere metaalionen.

Voor alle beschouwde pentraxines zijn er receptoren met hoge affiniteit op myeloïde, lymfoïde, epitheliale en andere cellen. Bovendien heeft deze groep acutefase-eiwitten een vrij hoge affiniteit voor receptoren zoals FcγRI en FcγRII. De veelheid van moleculen waarmee pentraxines een interactie aangaan, bepaalt de grote verscheidenheid van hun functies.

Herkenning en binding van PAMP door pentraxines geeft reden om ze te beschouwen als een variant van oplosbare pathogeen-herkennende receptoren.

tot het belangrijkste functies van pentraxines beschouwen hun deelname aan aangeboren immuniteitsreacties als factoren die complementactivering via C1q veroorzaken en deelnemen aan de opsonisatie van micro-organismen.

Het complement-activerende en opsoniserende vermogen van pentraxines maakt ze tot een soort "proto-antilichamen" die gedeeltelijk de functies van antilichamen vervullen in het beginstadium van de immuunrespons, wanneer echte adaptieve antilichamen nog niet zijn ontwikkeld.

De rol van pentraxines bij aangeboren immuniteit ligt ook in de activering van neutrofielen en monocyten/macrofagen, de regulatie van cytokinesynthese en de manifestatie van chemotactische activiteit tegen neutrofielen. Naast deelname aan aangeboren immuniteitsreacties, reguleren pentraxines de functies van de extracellulaire matrix tijdens ontsteking, controle van apoptose en eliminatie van apoptotische cellen.

DIA 13

Biogene aminen

Deze groep mediatoren omvat histamine en serotonine in mestcelkorrels. Deze amines komen vrij tijdens degranulatie en veroorzaken een verscheidenheid aan effecten die een sleutelrol spelen bij de ontwikkeling van vroege manifestaties van onmiddellijke overgevoeligheid.

Histamine (5-β-imidazolylethylamine)- de belangrijkste mediator van allergie. Het wordt gevormd uit histidine onder invloed van het enzym histidinedecarboxylase.

Omdat histamine in kant-en-klare vorm in mestcelkorrels zit en het degranulatieproces snel plaatsvindt, verschijnt histamine heel vroeg in de focus van een allergische laesie en onmiddellijk in hoge concentratie, wat de manifestaties van onmiddellijke overgevoeligheid bepaalt. Histamine wordt snel gemetaboliseerd (95% in 1 min) met de deelname van 2 enzymen - histamine-N-methyltransferase en diaminooxidase (histaminasen); dit levert (in een verhouding van ongeveer 2:1) respectievelijk N-methylhistamine en imidazoolacetaat op.

Er zijn 4 soorten receptoren voor histamine H 1 -H 4 . Bij allergische processen werkt histamine voornamelijk op gladde spieren en vasculair endotheel en bindt het aan hun H1-receptoren. Deze receptoren leveren een activeringssignaal dat wordt gemedieerd door de transformatie van fosfoinositiden met de vorming van diacylglycerol en Ca2+-mobilisatie.

Deze effecten zijn deels te wijten aan de vorming van stikstofmonoxide en prostacycline in cellen (targets van histamine). Histamine werkt op de zenuwuiteinden en veroorzaakt het gevoel van jeuk, kenmerkend voor allergische manifestaties in de huid.

Bij mensen speelt histamine een belangrijke rol bij de ontwikkeling van hyperemie van de huid en allergische rhinitis. Minder voor de hand liggend is zijn betrokkenheid bij de ontwikkeling van algemene allergische reacties en bronchiale astma. Tegelijkertijd hebben histamine en verwante stoffen via H2-receptoren een regulerend effect, waarbij ze soms de manifestaties van ontsteking verminderen, de chemotaxis van neutrofielen en hun afgifte van lysosomale enzymen verzwakken, evenals de afgifte van histamine zelf.

Via H2-receptoren werkt histamine in op het hart, secretoire cellen van de maag, remt het de proliferatie en cytotoxische activiteit van lymfocyten, evenals hun secretie van cytokinen. De meeste van deze effecten worden gemedieerd door activering van adenylaatcyclase en een verhoging van intracellulaire cAMP-niveaus.

Gegevens over de relatieve rol van verschillende histaminereceptoren bij de uitvoering van de werking ervan zijn erg belangrijk, aangezien veel anti-allergische geneesmiddelen blokkers zijn van H 1 (maar niet H 2 en andere) histaminereceptoren.

DIA 14

lipide mediatoren.

Humorale lipidenfactoren spelen een belangrijke rol bij de regulatie van immuunprocessen, evenals bij de ontwikkeling van allergische reacties. De meest talrijke en belangrijkste daarvan zijn eicosanoïden.

Eicosanoïden zijn stofwisselingsproducten van arachidonzuur, een meervoudig onverzadigd vetzuur waarvan het molecuul 20 koolstofatomen en 4 onverzadigde bindingen bevat. Arachidonzuur wordt gevormd uit membraanfosfolipiden als een direct product van de werking van fosfolipase A (PLA) of een indirect product van PLC-gemedieerde transformaties.

De vorming van arachidonzuur of eicosanoïden vindt plaats na activering verschillende types cellen, vooral betrokken bij de ontwikkeling van ontstekingen, in het bijzonder allergische: endotheel- en mestcellen, basofielen, monocyten en macrofagen.

Metabolisme van arachidonzuur kan op 2 manieren plaatsvinden - gekatalyseerd door cyclo-oxygenase of 5'-lipoxygenase. De cyclo-oxygenase-route leidt tot de vorming van prostaglandinen en tromboxanen uit onstabiele tussenproducten - endoperoxide-prostaglandinen G2 en H2, en de lipoxygenase-route leidt tot de vorming van leukotriënen en 5-hydroxyeicosatetraenoaat via tussenproducten (5-hydroperoxy-6,8,11,14 -eicosatetraeenzuur en leukotrieen A4 ), evenals lipoxines - producten van dubbele lipoxygenatie (onder de werking van twee lipoxygenasen - zie hieronder).

Prostaglandinen en leukotriënen vertonen in veel opzichten alternatieve fysiologische effecten, hoewel er binnen deze groepen significante verschillen in activiteit zijn.

Algemeen eigendom van deze groepen factoren - het overheersende effect op de vaatwand en gladde spieren, evenals het chemotactische effect. Deze effecten worden gerealiseerd door de interactie van eicosanoïden met specifieke receptoren op het celoppervlak. Sommige leden van de eicosanoïde familie versterken de werking van andere vasoactieve en chemotactische factoren, zoals anafylatoxinen (C3a, C5a).

DIA 15

Leukotriënen (LT)- C20-vetzuren, waarvan het molecuul een OH-groep op positie 5 en zwavelhoudende zijketens op positie 6 bevat, bijvoorbeeld glutathion.

Er zijn 2 groepen leukotriënen:

Een daarvan omvat leukotriënen C4, D4 en E4, genaamd cysteïnylkotriënen (Cys-LT),

De tweede omvat één factor - leukotrieen B4.

Leukotriënen worden gevormd en uitgescheiden binnen 5-10 minuten na activering van mestcellen of basofielen.

Leukotrieen C4 is 3-5 minuten in de vloeibare fase aanwezig, terwijl het wordt omgezet in leukotrieen D4. Leukotriene D4 bestaat de volgende 15 minuten en verandert langzaam in leukotriene E4.

Leukotriënen oefenen hun werking uit via receptoren die behoren tot de groep van purinereceptoren van de familie van rodopsine-achtige receptoren, 7-voudig het membraan binnendringend en geassocieerd met proteïne G.

Leukotrieenreceptoren worden tot expressie gebracht op miltcellen, bloedleukocyten, daarnaast is CysLT-R1 aanwezig op macrofagen, darmcellen, epitheel in de lucht en CysLT-R2 op bijnier- en hersencellen.

Cysteinylleukotriënen (vooral leukotrieen D4) veroorzaken spasmen van gladde spieren en reguleren de lokale bloedstroom, waardoor arteriële druk. Cysteinylleukotriënen zijn mediatoren van allergische reacties, in het bijzonder de langzame fase van bronchospasmen bij bronchiale astma.

Bovendien onderdrukken ze de proliferatie van lymfocyten en bevorderen ze hun differentiatie.

Voorheen werd het complex van deze factoren (leukotriënen C4, D4 en E4) langzaam reagerende stof A genoemd. Leukotriene B4 (dihydroxyeicosatetraeenzuur) vertoont een chemotactische en activerende werking, voornamelijk op monocyten, macrofagen, neutrofielen, eosinofielen en zelfs T-cellen.

Een ander product van de lipoxygenaseroute, 5-hydroxyeicosatetraenoaat, is minder actief dan leukotriënen, maar kan dienen als een chemoattractant en een activator van neutrofielen en mestcellen.

DIA 16

prostaglandines (PG) - C20-vetzuren, waarvan het molecuul een cyclopentaanring bevat.

Varianten van prostaglandinen die verschillen in het type en de positie van de substituentgroepen (oxy-, hydroxy-) worden met verschillende letters aangeduid; de getallen in de naam geven het aantal onverzadigde bindingen in het molecuul aan.

Prostaglandinen hopen zich later op in het brandpunt van ontsteking dan kininen en histamine, iets later dan leukotriënen, maar gelijktijdig met monokinen (6-24 uur na het begin van ontsteking).

Naast het vasoactieve en chemotactische effect dat wordt bereikt in samenwerking met andere factoren, hebben prostaglandinen (vooral prostaglandine E2) een regulerend effect op ontstekings- en immuunprocessen.

Exogeen prostaglandine E2 veroorzaakt enkele manifestaties van de ontstekingsreactie, maar onderdrukt de immuunreactie en allergische reacties.

Zo vermindert prostaglandine E2 de cytotoxische activiteit van macrofagen, neutrofielen en lymfocyten, de proliferatie van lymfocyten en de productie van cytokinen door deze cellen.

Het bevordert de differentiatie van onrijpe lymfocyten en cellen van andere hematopoëtische series.

Sommige effecten van prostaglandine E2 zijn geassocieerd met een verhoging van het niveau van intracellulair cAMP.

Prostaglandinen E2 en D2 remmen de aggregatie van bloedplaatjes; prostaglandines F2 en D2 zorgen ervoor dat de bronchiale gladde spieren samentrekken, terwijl prostaglandine E2 deze ontspant.

DIA 17

Tromboxaan A2 (THA2) - C20-vetzuur; in zijn molecuul is er een 6-ledige zuurstofbevattende ring.

Dit is een zeer onstabiel molecuul (halfwaardetijd - 30 s), dat verandert in inactief tromboxaan B2.

Tromboxaan A2 veroorzaakt vernauwing van bloedvaten en bronchiën, aggregatie van bloedplaatjes met de afgifte van enzymen en andere actieve factoren die bijdragen aan de mitogenese van lymfocyten.

Een ander product van de cyclo-oxygenaseroute is: prostaglandine I2(prostacycline) is ook onstabiel. Het oefent zijn werking uit via cAMP, verwijdt de bloedvaten sterk, verhoogt hun permeabiliteit en remt de aggregatie van bloedplaatjes.

Samen met de peptidefactor bradykinine veroorzaakt prostacycline een gevoel van pijn met ontsteking.

DIA 18

Cytokinen

Gelijkaardige informatie.

26.1. Algemeen concept
Complement is een complex eiwitcomplex in het bloedserum.
A. Het complementsysteem bestaat uit 30 eiwitten (componenten, of fracties, van het complementsysteem).
B. Het complementsysteem wordt geactiveerd door een cascadeproces: het product van de vorige reactie fungeert als katalysator voor de volgende reactie. Bovendien, wanneer de fractie van de component wordt geactiveerd, vindt in de eerste vijf componenten de splitsing plaats. De producten van deze splitsing worden de actieve fracties van het complementsysteem genoemd.
1. De grootste van de fragmenten (aangeduid met de letter b) gevormd tijdens de splitsing van de inactieve fractie blijft op het celoppervlak - complementactivering vindt altijd plaats op het oppervlak van de microbiële cel, maar niet op zijn eigen eukaryote cellen. Dit fragment verwerft de eigenschappen van een enzym en het vermogen om op de volgende component in te werken, waardoor deze wordt geactiveerd.
2. Het kleinere fragment (aangegeven met de letter a) is oplosbaar en "verlaat" in de vloeibare fase, d.w.z. in het bloedserum.
B. Fracties van het complementsysteem worden anders aangeduid.
1. Negen - eerst ontdekte - eiwitten van het complementsysteem worden aangeduid met de letter C (van het Engelse woord complement) met het bijbehorende nummer.
2. De overige fracties van het complementsysteem worden aangeduid met andere Latijnse letters of combinaties daarvan.
D. De waarde van complement voor het macro-organisme is groot en gevarieerd (zie voor meer details paragraaf 26.6).
1. Een deel van de actieve fracties van het complementsysteem zijn proteasen.
2. Sommige - binden aan het antigeen-antilichaamcomplex (immuuncomplex).
3. Anderen - activeren mestcellen en bijbehorende vasculaire ontstekingsreacties.
4. En ten slotte perforeert een deel van de complementfracties de membranen van bacteriële cellen.

26.2. Complementeer activeringsroutes
Er zijn drie complementactivatieroutes: klassiek, lectine en alternatief.
A. De klassieke route van complementactivering is de belangrijkste. Deelname aan deze route van complementactivering is de belangrijkste functie van antilichamen.

Figuur 26.2-2. Diagram van de klassieke complementactivatieroute

1. Complementactivering op de klassieke manier wordt geactiveerd door het immuuncomplex: een complex van antigeen met immunoglobuline (klasse G - de eerste drie subklassen - of M). De plaats van het antilichaam kan worden "ingenomen" door C-reactief eiwit - een dergelijk complex activeert ook complement langs de klassieke route.
2. De klassieke manier van complementactivering wordt als volgt uitgevoerd (Fig. 26.2-1).
a. Eerst wordt de C1-fractie geactiveerd: deze wordt verzameld uit drie subfracties (C1q, C1r, C1s) en omgezet in het C1-esterase-enzym (C1qrs).
b. C1-esterase splitst de C4-fractie.
in. De actieve C4b-fractie bindt covalent aan het oppervlak van microbiële cellen (maar niet aan de eigen eukaryote cellen van het macro-organisme) en hecht hier de C2-fractie aan zichzelf.
d) De C2-fractie in complex met de C4b-fractie wordt gesplitst door C1-esterase om de actieve C2b-fractie te vormen.
e) Actieve fracties C4b en C2b in één complex - C4bC2b - met enzymatische activiteit. Dit is de zogenaamde klassieke route C3 convertase.
e. C3-convertase splitst de C3-fractie, waardoor grote hoeveelheden van de actieve C3b-fractie worden geproduceerd.
en. De actieve fractie van C3b voegt zich bij het C4bC2b-complex en zet het om in C5-convertase (C4bC2bC3b).
h. C5 convertase splitst de C5-fractie.
en. De resulterende actieve fractie C5b voegt fractie C6 toe.
j. Het C5bC6-complex hecht de C7-fractie.
ik. Het C5bC6C7-complex is opgenomen in de fosfolipidedubbellaag van het microbiële celmembraan.
m. Proteïne C8 voegt zich bij dit complex.
n. Samen met het hele complex in de fosfolipide dubbellaag van het microbiële celmembraan, katalyseert het C8-eiwit de polymerisatie van 10-16 moleculen van het C9-eiwit. Dit polymeer vormt een niet-vallende porie met een diameter van ongeveer 10 nm in het membraan van een microbiële cel (Fig. 26.2-2), wat leidt tot de lysis van de microbe (aangezien veel van dergelijke poriën zich op het oppervlak vormen - de " activiteit” van één eenheid C3-convertase leidt tot het verschijnen van ongeveer 1000 poriën). Het C5bC6C7C8C9-complex als gevolg van complementactivering wordt het membraanaanvalcomplex (MAC) genoemd.

Rijst. 26.2-2. Schema van MAC-vorming (links) en het resultaat van complementactivering - de vorming van een porie in de fosfolipide dubbellaag van het microbiële membraan, wat leidt tot osmotische lysis van de microbiële cel (rechts)

Figuur 26.2-3. Diagram van de lectineroute voor complementactivering

B. De lectineroute van complementactivering wordt geactiveerd door een complex van een normaal bloedserumeiwit, het mannan-bindende lectine (MBL), met koolhydraten van de oppervlaktestructuren van microbiële cellen (met mannose-residuen). Het MSL-geassocieerde serineprotease dat als resultaat van dit proces wordt geactiveerd, werkt op dezelfde manier als het C1-esterase van de klassieke route, waarlangs zich in feite verdere gebeurtenissen ontwikkelen, eindigend met de vorming van MAC (Fig. 26.2-3).
C. De alternatieve route van complementactivering (Fig. 26.2-4) begint met de covalente binding van de actieve C3b-fractie - die altijd aanwezig is in het bloedserum als gevolg van de spontane splitsing van de C3-fractie die hier constant optreedt - met de oppervlaktemoleculen van niet alle, maar sommige micro-organismen.

Rijst. 26.2-4. Schema van een alternatieve route voor complementactivering

1. Verdere gebeurtenissen ontwikkelen zich als volgt.
a. C3b bindt factor B (die structureel en functioneel homoloog is aan factor C2) om het C3bB-complex te vormen.
b. Indien gebonden aan C3b, fungeert factor B als een substraat voor factor D (serumserineprotease), die het splitst om het actieve C3bBb-complex te vormen. Dit complex heeft enzymatische activiteit, is structureel en functioneel homoloog aan de klassieke route C3 convertase (C4bC2b) en wordt de alternatieve route C3 convertase genoemd.
in. Alternatieve route C3 convertase zelf is onstabiel. Om de alternatieve route van complementactivering succesvol te laten verlopen, wordt dit enzym gestabiliseerd door factor P (properdine).
d) Wat er daarna gebeurt, is vergelijkbaar met de klassieke route van complementactivering.
1. Er wordt veel C3b geproduceerd en het C3bBbC3b-complex wordt gevormd, wat een C5-convertase is.
2. Activering van C5 leidt tot de vorming van een membraanaanvalscomplex (zie paragrafen 26.2.A.2.i - 26.2.A.2.n).
2. Het belangrijkste functionele verschil van de alternatieve route van complementactivering, in vergelijking met de klassieke, is de snelle reactie op de ziekteverwekker: omdat het geen tijd kost voor de accumulatie van specifieke antilichamen en de vorming van immuuncomplexen.
D. Het is belangrijk om te begrijpen dat zowel de klassieke als de alternatieve routes van complementactivering parallel werken en elkaar versterken (d.w.z. versterken). Met andere woorden, het complement wordt niet geactiveerd "door de klassieke of door de alternatieve", maar "door zowel de klassieke als de alternatieve" activeringsroutes. Dit, met de toevoeging van de lectine-activeringsroute, is een enkelvoudig proces (zie Fig. 26.2-5), waarvan de verschillende componenten zich eenvoudig in verschillende mate kunnen manifesteren.

26.3. anafyllotoxinen
De actieve complementfracties C3a en C5a worden anafylotoxinen genoemd, omdat ze onder meer betrokken zijn bij een allergische reactie die anafylaxie wordt genoemd (zie hieronder). Het sterkste anafylotoxine is C5a.
A. Anafylotoxinen werken in op verschillende cellen en weefsels van het macro-organisme.
1. Hun werking op mestcellen veroorzaakt degranulatie van deze laatste.
2. Anafylotoxinen werken ook in op gladde spieren, waardoor ze samentrekken.
3. Ze werken ook in op de vaatwand: ze veroorzaken activering van het endotheel en verhogen de permeabiliteit ervan, wat voorwaarden schept voor extravasatie van vocht en bloedcellen uit het vaatbed tijdens de ontwikkeling van een ontstekingsreactie.
B. Bovendien zijn anafylotoxinen immunomodulatoren, d.w.z. ze fungeren als regulatoren van de immuunrespons.
1. C3a werkt als een immunosuppressor (d.w.z. onderdrukt de immuunrespons).
2. C5a is een immunostimulant (d.w.z. versterkt de immuunrespons).

26.2-4. Algemeen patroon van complementactivering

26.2-5. Diagram dat de relatie van complementactivatieroutes illustreert

26.4. Receptoren voor complementcomponenten
Complementfracties kunnen de cellen van het macro-organisme alleen aantasten als deze overeenkomstige receptoren hebben.
A. Fagocyten hebben een receptor voor C3b. Deze receptor veroorzaakt een grotere activiteit van fagocyten in relatie tot geopsoniseerde microben (namelijk die van hen, op het oppervlak waarvan zich een C3b-fractie bevindt).
B. Erytrocyten hebben specifieke receptoren voor C3b- en C4b-fracties. Met deze receptoren binden erytrocyten de overeenkomstige complementfracties in de samenstelling van circulerende immuuncomplexen (CIC) en transporteren deze complexen naar macrofagen van de milt en lever, die ze vernietigen, waardoor ze het bloed uit de CIC.
C. Receptoren voor de C5a-fractie zijn gelokaliseerd op mestcellen, waardoor dit anafylatoxine deze cellen activeert en hun degranulatie veroorzaakt.
D. Macrofagen hebben dezelfde receptor, waardoor de C5a-fractie deze cellen ook activeert.

26.5. Regulering van het complementsysteem
Normaal gesproken is, bij afwezigheid van een pathogeen in de interne omgeving van het macro-organisme, het niveau van spontane activiteit van het complementsysteem laag. Het cascademechanisme van complementactivering wordt "gestart" door activatoren, en de regulering van zijn werk is van de " feedback" - remmers, zonder welke elke activeringsepisode zou eindigen in volledige uitputting van het hele systeem.
A. De activatoren van het complementsysteem zijn moleculaire complexen die zich op het oppervlak van het micro-organisme bevinden en op de een of andere manier het proces van complementactivering in gang zetten. Ze zijn hierboven al genoemd (zie paragraaf 26.2).
1. Twee complexen werken als activatoren van de klassieke route van complementactivatie.
a. Immuuncomplex (antigeen-antilichaamcomplex).
b. Complex van antigeen met C-reactief proteïne.
2. De activator van de lectineroute van complementactivatie is het complex van een normaal bloedserumeiwit - mannan-bindend lectine (MBL) - met koolhydraten van de oppervlaktestructuren van microbiële cellen (namelijk met mannose-residuen).
3. Twee complexen werken als activatoren van de alternatieve route van complementactivatie.
a. Het complex (als gevolg van covalente binding) van de actieve fractie C3b - die altijd aanwezig is in het bloedserum als gevolg van de spontane splitsing van de C3-fractie die hier constant optreedt - met de oppervlaktemoleculen van niet alle, maar sommige micro-organismen .
b. Immunoglobulinen van de klassen A en E aggregeerden op het oppervlak van de microbe.
B. Remmers van het complementsysteem zijn gelokaliseerd in het bloedserum of op het celmembraan.
1. Vijf eiwitten zijn gelokaliseerd in het bloedserum - remmers van het complementsysteem.
a. C1-remmer (C1inh) inactiveert de actieve fractie van C1qrs (d.w.z. C1-esterase).
b. C4-bindend eiwit (C4BP) maakt factor C4b beschikbaar voor afbraak door factor I.
in. Factor H - maakt factor C3b beschikbaar voor afbraak door factor I.
d. Factor I splitst C3b (in complex met factor H) en C4b (in complex met C4BP).
e. Proteïne S bindt aan het C5bC6C7-complex en voorkomt verdere vorming van het membraanaanvalscomplex.
2. Zoogdiercellen (en dienovereenkomstig menselijke) cellen bevatten drie eiwitten - remmers van het complementsysteem.
a. DAF (decay-accelerating factor) inactiveert C4bC2b (omdat het bindt aan C4b in plaats van C2).
b. MCP (membraan proteolyse cofactor) maakt factor C3b beschikbaar voor afbraak door factor I.
in. Protectine (ook wel het CD59-molecuul genoemd) inactiveert de eiwitten van het membraanaanvalscomplex (voorkomt C-gemedieerde lysis van zijn eigen cellen)

26.6. Functies van het complementsysteem
Het complementsysteem speelt een zeer belangrijke rol bij de verdediging van de gastheer tegen pathogenen.
A. Het complementsysteem is betrokken bij de inactivatie van micro-organismen, incl. bemiddelt de werking van antilichamen op microben.
B. Actieve fracties van het complementsysteem activeren fagocytose.
C. Actieve fracties van het complementsysteem nemen deel aan de vorming van de ontstekingsreactie.

26.7. Bepaling van de activiteit van het complementsysteem
Om de activiteit van complement in moderne immunologische laboratoria te bepalen, worden de hemolysereactie en enzymimmunoassay (ELISA) gebruikt, die de radiale immunodiffusiereactie van Mancini hebben vervangen.
A. De hemolysetest wordt gebruikt om de complementtiter te bepalen en om de algehele activiteit van het complementsysteem te meten.
1. Complementtiter wordt gedefinieerd als de maximale verdunning van bloedserum die lysis veroorzaakt van schapenerytrocyten geladen met anti-erytrocytantilichamen (het zogenaamde heemsysteem).
2. Onder de totale activiteit van het complementsysteem wordt verstaan ​​de hoeveelheid complement die zorgt voor de lysis van 50% van de erytrocyten van het heemsysteem (aangeduid als CH50).
B. ELISA wordt gebruikt om de serumconcentratie van afzonderlijke componenten van het complementsysteem (C1q, C1s, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, properdine, factor B, C1-remmer) te bepalen. Voorheen werd de concentratie van de meest functioneel belangrijke fracties van het complementsysteem (vaker C3 en C4) bepaald met behulp van de Mancini-immunodiffusiereactie, maar in moderne laboratoria die zijn uitgerust met ELISA-analysatoren, wordt hiervoor enzymimmunoassay gebruikt, waardoor de mogelijkheden om de functionele toestand van een patiënt zijn complementsysteem te beoordelen.

Het complementsysteem, bestaande uit ongeveer 30 eiwitten, zowel circulerend als tot expressie gebracht op het membraan, is een belangrijke effectortak van zowel aangeboren als antilichaam-gemedieerde adaptieve immuunresponsen. De term "complement" komt van het feit dat dit temperatuurgevoelige bloedserummateriaal het vermogen van antilichamen om bacteriën te doden "aanvult". Van complement is bekend dat het een belangrijke rol speelt bij de verdediging tegen veel infectieuze micro-organismen.

De belangrijkste onderdelen ervan beschermende functie: zijn: 1) de productie van opsoninen - moleculen die het vermogen van macrofagen en neutrofielen tot fagocytose vergroten; 2) de productie van anafylatoxinen - peptiden die lokale en systemische ontstekingsreacties induceren; 3) direct doden van micro-organismen.

Bekend en anderen belangrijke mogelijkheden complement, zoals het versterken van antigeenspecifieke immuunresponsen en het handhaven van homeostase (stabiliteit in het lichaam) door immuuncomplexen en dode of stervende cellen te verwijderen. We weten ook dat verstoring van complementactivering kan leiden tot cel- en weefselbeschadiging in het lichaam.

Complementcomponenten worden gesynthetiseerd in de lever, evenals door cellen die betrokken zijn bij de ontstekingsreactie. De concentratie van alle complementeiwitten in het circulerende bloed is ongeveer 3 mg/ml. (Ter vergelijking: IgG-concentratie in het bloed is ongeveer 12 mg/ml) Concentraties van sommige complementcomponenten zijn hoog (bijv. ongeveer 1 mg/ml voor C3), terwijl andere componenten (zoals factor D en C2) in sporen aanwezig zijn bedragen. .

Complementeer activeringsroutes

De beginstadia van complementactivering zijn opeenvolgende cascadeactivering van de ene na de andere van zijn componenten. In dit stadium induceert de activering van één component de werking van het enzym, wat op zijn beurt leidt tot de activering van de volgende component. Omdat één actief enzymmolecuul in staat is veel substraatmoleculen te splitsen, versterkt deze cascade van reacties het relatief zwakke initiële signaal. Deze cascade-eigenschappen van het complementsysteem zijn vergelijkbaar met die waargenomen in andere serumcascades die gericht zijn op stolselvorming en productie van kininen, vasculaire ontstekingsmediatoren.

Na activering worden de afzonderlijke componenten gesplitst in fragmenten, aangeduid met kleine letters. De kleinste van de gesplitste fragmenten wordt meestal aangeduid met de letter "a", de grotere - "b". Historisch gezien wordt echter de grootste van de gesplitste C2-fragmenten gewoonlijk C2a genoemd en de kleinere C2b. (In sommige teksten en artikelen worden fragmenten van C2-complementcomponenten echter omgekeerd aangegeven.) Verdere splitsingsfragmenten worden ook in kleine letters aangegeven, bijvoorbeeld C3d.

Er zijn drie routes voor complementactivering: klassiek, lectine en alternatief.

Het begin van elk van de activeringsroutes wordt gekenmerkt door zijn eigen componenten en herkenningsprocessen, maar in latere stadia worden in alle drie de gevallen dezelfde componenten gebruikt. De eigenschappen van elke activeringsroute en de stoffen die ze activeren, worden hierna besproken.

klassieke manier

De klassieke activeringsroute wordt zo genoemd omdat deze eerst werd gedefinieerd. De eiwitcomponenten van de klassieke route worden aangeduid als C1, C2, C9. (De nummers staan ​​in de volgorde waarin de componenten zijn ontdekt, niet in de volgorde waarin ze zijn geactiveerd.) Antigeen-antilichaamcomplexen zijn de belangrijkste activatoren van de klassieke route. De laatste is dus de belangrijkste effectorroute voor het activeren van de humorale adaptieve immuunrespons.

Andere activatoren zijn bepaalde virussen, dode cellen en intracellulaire membranen (bijv. mitochondriën), immunoglobulineaggregaten en β-amyloïde gevonden in plaques bij de ziekte van Alzheimer. C-reactief eiwit is een acutefase-eiwit - een onderdeel van de ontstekingsreactie; het hecht zich aan het polysacharide fosforylcholine dat tot expressie komt op het oppervlak van veel bacteriën (bijv. Streptococcus pneumoniae) en activeert ook de klassieke route.

De klassieke route wordt gestart wanneer C1 zich hecht aan een antilichaam in een antigeen-antilichaamcomplex, zoals een antilichaam dat is gebonden aan een antigeen dat tot expressie wordt gebracht op het oppervlak van een bacterie (Figuur 13.1). Component C1 is een complex van drie verschillende eiwitten: Clq (met zes identieke subcomponenten) geassocieerd met twee moleculen (elk met twee) - Clr en Cls. Na activering van Cl binden zijn bolvormige gebieden - subcomponenten van Clq - aan een Clq-specifiek gebied op de Fc-fragmenten van ofwel één IgM of twee dicht bij elkaar gelegen IgG-moleculen geassocieerd met het antigeen (IgG-binding wordt getoond in Fig. 13.1).

IgM- en IgG-antilichamen zijn dus effectieve complementactivatoren. Menselijke immunoglobulinen die het vermogen hebben om aan Cl te binden en het te activeren, in afnemende volgorde van dit vermogen, zijn: IgM>> IgG3> IgG 1 » IgG2. Immunoglobulinen IgG4, IgD, IgA en IgE hebben geen interactie met Clq, fixeren of activeren het niet, d.w.z. activeer complement niet via de klassieke route.

Nadat C1 bindt aan het Cls-antigeen-antilichaamcomplex, verwerft het enzymatische activiteit. Deze actieve vorm staat bekend als Cls-esterase. Het splitst het volgende onderdeel van het klassieke pad - C4 - in twee delen: C4a en C4b. Een kleiner deel - C4a - blijft in opgeloste toestand en C4b bindt covalent aan het oppervlak van de bacterie of een andere activerende stof.

Het gedeelte van C4b dat aan het celoppervlak is bevestigd, bindt vervolgens aan C2, dat wordt gesplitst door Cls. Wanneer C2 wordt gesplitst, wordt een C2b-fragment verkregen, dat in opgeloste toestand blijft, en C2a. Op zijn beurt hecht C2a zich aan C4b op het celoppervlak om het C4b2a-complex te vormen. Dit complex wordt de klassieke route C3 convertase genoemd omdat, zoals we later zullen zien, dit enzym de volgende component, C3, splitst.

lectine pad

De lectineroute wordt geactiveerd door terminale mannoseresiduen in eiwitten en polysachariden die zich op het oppervlak van de bacterie bevinden. Deze residuen worden niet gevonden op het oppervlak van zoogdiercellen; daarom kan de lectineroute worden beschouwd als een middel om zelf en niet-zelf te herkennen. Omdat deze activeringsroute niet de aanwezigheid van antilichamen vereist, maakt het deel uit van het aangeboren immuunsysteem.

Op afb. Figuur 13.1 laat zien hoe bacteriële mannose-residuen binden aan het circulerende mannose-bindende lectine (MBL)-complex; vergelijkbaar in structuur met de Clq van de klassieke route) en twee geassocieerde proteasen genaamd mannose-geassocieerde serineproteasen (MASP-1 en -2). Deze binding activeert MAP-1 om vervolgens de componenten van de klassieke complementroute, C4 en C2, te splitsen om C4b2a, de klassieke route C3 convertase, op het bacteriële oppervlak te vormen. En MASP-2 heeft de mogelijkheid om C3 direct te splitsen. De lectineroute na de C3-activeringsfase is dus vergelijkbaar met de klassieke.

Alternatief pad

De alternatieve route voor complementactivering wordt geactiveerd door bijna elke vreemde stof. De meest bestudeerde stoffen zijn onder meer lipopolysachariden (LPS, ook bekend als gram-negatieve endotoxinen van de bacteriële celwand), sommige gistcelwanden en een eiwit dat voorkomt in cobragif (cobragiffactor). Sommige middelen die de klassieke route activeren, virussen, immunoglobuline-aggregaten en dode cellen, activeren ook de alternatieve route.

Activering vindt plaats in afwezigheid van specifieke antilichamen. De alternatieve complementactiveringsroute is dus een effectortak van het aangeboren immuunsysteem. Sommige componenten van de alternatieve route zijn uniek (serumfactoren B en D en properdine, ook bekend als factor P), terwijl andere (C3, C3b, C5, C6, C7, C8 en C9) worden gedeeld met de klassieke route.

De C3b-component verschijnt in kleine hoeveelheden in het bloed na spontane splitsing van de reactieve thiolgroep in C3. Deze "reeds bestaande" C3b kan binden aan de hydroxylgroepen van eiwitten en koolhydraten die tot expressie worden gebracht op celoppervlakken (zie figuur 13.1). Accumulatie van C3b op het celoppervlak initieert een alternatieve route.

Het kan zowel op een lichaamsvreemde als op de lichaamseigen cel voorkomen; dus, in termen van het alternatieve pad, is het altijd actief. Zoals echter hieronder in meer detail wordt besproken, reguleren de lichaamseigen cellen het verloop van reacties op de alternatieve route, terwijl niet-zelf-cellen dergelijke regulerende vermogens niet hebben en de ontwikkeling van daaropvolgende gebeurtenissen van de alternatieve route niet kunnen voorkomen.

Rijst. 13.1. Lancering van de klassieke, lectine en alternatieve routes. Demonstratie van activering van elke route en vorming van C3-convertase

In de volgende stap van de alternatieve route bindt een wei-eiwit, factor B, aan C3b op het celoppervlak om het C3bB-complex te vormen. Factor D splitst vervolgens factor B, die zich op het celoppervlak in het C3bB-complex bevindt, wat resulteert in een fragment van Ba, dat vrijkomt in de omringende vloeistof, en Bb, dat geassocieerd blijft met C3b. Deze C3bBb is een alternatieve route C3 convertase dat C3 splitst in C3a en C3b.

Gewoonlijk lost C3bBb snel op, maar kan worden gestabiliseerd in combinatie met properdine (zie Fig. 13.1). Als resultaat is met properdine gestabiliseerd C3bBb in staat om in zeer korte tijd grote hoeveelheden C3 te binden en te splitsen. Accumulatie op het celoppervlak van deze snel gevormde grote hoeveelheden C3b leidt tot een bijna "explosieve" lancering van de alternatieve route. De binding van properdine aan C3bBb creëert dus een amplificatielus van een alternatieve route. Het vermogen van properdine om de amplificatielus te activeren wordt gecontroleerd door de tegenovergestelde werking van regulerende eiwitten. Daarom vindt de activering van het alternatieve pad niet altijd plaats.

Activering van C3 en C5

C3-splitsing is de hoofdfase voor alle drie de activeringsroutes. Op afb. 13.2 laat zien dat C3-convertasen in de klassieke en alternatieve routes (respectievelijk C4b2a en C3bBb) C3 in twee fragmenten splitsen. Het kleinere C3a is een oplosbaar anafylatoxine-eiwit: het activeert cellen die betrokken zijn bij de ontstekingsreactie. Het grotere fragment, C3b, zet het activeringsproces van de complementcascade voort door te binden aan celoppervlakken rond de activeringsplaats. Zoals hieronder wordt getoond, is C3b ook betrokken bij de afweer, ontsteking en immuunregulatie van de gastheer.

Rijst. 13.2. Splitsing van component C3 door C3-convertase en component C5 door C5-convertase in de klassieke en lectine (bovenste) en alternatieve (onderste) routes. In alle gevallen wordt C3 gesplitst in C3b, dat op het celoppervlak wordt afgezet, en C3, dat vrijkomt in vloeibaar medium. Op dezelfde manier wordt C5 gesplitst in C5b, dat wordt afgezet op het celoppervlak, en C5a, dat wordt afgegeven aan het vloeibare medium.

De binding van C3b aan C3-convertasen, zowel in de klassieke als alternatieve routes, initieert de binding en splitsing van de volgende component, C5 (zie Fig. 13.2). Om deze reden worden C3-convertasen geassocieerd met C3b geclassificeerd als C5-convertasen (C4b2a3b in de klassieke route; C3bBb3b in het alternatief). Wanneer C5 wordt gesplitst, worden twee fragmenten gevormd. Fragment C5a komt in oplosbare vorm vrij en is een actief anafylatoxine. Het C5b-fragment bindt aan het celoppervlak en vormt een kern voor binding aan de terminale complementcomponenten.

eindpad

De terminale componenten van de complementcascade - C5b, C6, C7, C8 en C9 - zijn gemeenschappelijk voor alle activeringsroutes. Ze binden aan elkaar en vormen een membraanaanvalscomplex (MAC), dat cellysis veroorzaakt (Fig. 13.3).

Rijst. 13.3 Vorming van het membraanaanvalscomplex. Complementcomponenten van de late fase - C5b-C9 - verbinden zich achtereenvolgens en vormen een complex op het celoppervlak. Talloze C9-componenten hechten zich aan dit complex en polymeriseren om poly-C9 te vormen, waardoor een kanaal ontstaat dat het celmembraan overspant.

De eerste fase van MAC-vorming is de aanhechting van C6 aan C5b op het celoppervlak. C7 bindt dan aan C5b en C6 en dringt door in het buitenmembraan van de cel. Daaropvolgende binding van C8 aan C5b67 leidt tot de vorming van een complex dat dieper in het celmembraan doordringt. Op het celmembraan werkt C5b-C8 als een receptor voor C9, een perforine-type molecuul dat bindt aan C8.

Extra C9-moleculen interageren in complex met het C9-molecuul en vormen gepolymeriseerd C9 (poly-C9). Deze poly-C9 vormen een transmembraankanaal dat de osmotische balans in de cel verstoort: ionen dringen er doorheen en er komt water binnen. De cel zwelt op, het membraan wordt doorlaatbaar voor macromoleculen, die vervolgens de cel verlaten. Het resultaat is cellysis.

R. Koiko, D. Sunshine, E. Benjamini

Aanvulling- een systeem van bloedserumeiwitten dat betrokken is bij de regulatie van ontstekingsprocessen, de activering van fagocytose en het vernietigende (lytische) effect op celmembranen.

Het complementsysteem omvat ongeveer twee dozijn eiwitten, hun inhoud is ~ 5% van alle bloedplasma-eiwitten, d.w.z. de concentratie in het bloed is 3-4 g / l. Complementeiwitten worden aangegeven met het symbool ʼʼСʼʼ en een nummer dat overeenkomt met de chronologie van hun ontdekking, de splitsingsproducten van complementcomponenten worden aangegeven met een kleine Latijnse letter (C3b, C5a, enz.). De grootste hoeveelheid in het bloed bevat component C3, die een centrale rol speelt bij complementactivering.

Dit systeem wordt gekenmerkt door een snelle, meervoudig versterkte respons op een antigeen signaal als gevolg van een cascadeproces. Het product van de ene reactie is de katalysator voor de volgende.

Bij afwezigheid van antigeen zijn complementcomponenten inactief. Er zijn twee manieren van complementactivering zonder de deelname van antilichamen - alternatief en met de deelname van antilichamen - klassiek. Activering van complement langs een alternatieve route wordt veroorzaakt door componenten van microbiële cellen, volgens de klassieke, door antigeen-antilichaamcomplexen. Gemeenschappelijk voor beide routes is de vorming van het C3-convertase-enzym, dat de C3-component in C3a- en C3b-fragmenten splitst. Een kleiner fragment van C3a is betrokken bij de ontwikkeling van het ontstekingsproces en chemotaxis. Een groter fragment van C3b, dat bindt aan C3-convertase, vormt C5-covertase, een enzym dat de splitsing van C5 in fragmenten C5a en C5b katalyseert. Het vrijgekomen C5b-fragment blijft op het membraan gefixeerd en hecht achtereenvolgens C6, C7, C8 en C9, wat resulteert in de vorming van een membraanaanvalscomplex (MAC), dat lyseert de doelcel door de vorming van een transmembraankanaal. Via dit kanaal komen Na+-ionen en water de cel binnen, de cel zwelt en barst, d.w.z. lyseert. Andere effecten van het complementsysteem zijn onder meer:

- ontwikkeling van een ontstekingsreactie en chemotaxis. Complementcomponenten C3a en C5a kunnen immunocompetente cellen, zoals fagocyten, naar de plaats van ontsteking lokken, die bacteriën aanvallen en verslinden.

- Opsonisatie (facilitering van herkenning) van micro-organismen. Fragmenten van C3b binden aan het oppervlak van bacteriën, waardoor een label ontstaat voor herkenning door fagocyten die receptoren hebben voor deze complementcomponent.

Rijst. 13. Activering van eiwitten van het complementsysteem

De activiteit van het complementsysteem wordt gecontroleerd door plasmaremmers die de overreactie blokkeren.

fagocytose('eten' door cellen) is de eerste reactie van het immuunsysteem op de introductie van een vreemd antigeen. Het mechanisme van fagocytose omvat 8 opeenvolgende stadia (Fig. 14).

1. Chemotaxis– gerichte beweging van fagocytische cellen naar het object langs de concentratiegradiënt van chemotactische verbindingen.

Rijst. 14. Stadia van fagocytose

2. Adhesie - herkenning en hechting van een vreemd voorwerp aan het oppervlak van de fagocyt. Het adhesieproces wordt versterkt door opsoninen (complement C3b, antilichamen) die de objecten van fagocytose omhullen. In dit geval vindt de binding plaats met de deelname van fagocytische receptoren voor C3b-complement en/of Fc-antilichamen.