Regulerende mechanismen van complement. Beschermende functies van complement

27.09.2019

Organisme. Het is een belangrijk onderdeel van zowel aangeboren als verworven immuniteit.

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 Bordet, werkzaam aan het Pasteur Instituut in Parijs, aan dat wei twee verschillende stoffen bevat, waarvan de gezamenlijke werking leidt tot de lyse van bacteriën: een thermostabiele factor en een thermolabiele factor (die zijn eigenschappen verliest wanneer de wei wordt verwarmd) factor. Het bleek dat de hittestabiele factor alleen tegen bepaalde micro-organismen kon werken, terwijl de hittelabiele factor een niet-specifieke antibacteriële activiteit had. De thermolabiele factor werd later genoemd aanvulling. De term ‘complement’ werd eind jaren negentig van de negentiende eeuw door Paul Ehrlich bedacht. Ehrlich was de auteur van de humorale immuniteitstheorie en introduceerde veel termen in de immunologie die later algemeen aanvaard werden. Volgens zijn theorie hebben cellen die verantwoordelijk zijn voor immuunreacties 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 antilichaam van de IgD-klasse dat aan het membraan is gehecht, minder vaak IgM. Antilichamen van andere klassen zijn bij afwezigheid van het overeenkomstige antigeen niet aan de cellen gehecht ). De receptoren binden zich aan een specifiek antigeen, evenals aan een thermolabiele antibacteriële component van het bloedserum. Ehrlich noemde de hitte-labiele 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 hun eigen receptor binden, net zoals een receptor zich aan een specifiek antigeen bindt. Bordet betoogde daarentegen dat er slechts één soort ‘complement’ bestaat. Aan het begin van de 20e eeuw werd het geschil in het voordeel van Borde opgelost; Het bleek dat complement kan worden geactiveerd met de deelname van specifieke antilichamen of onafhankelijk, op een niet-specifieke manier.

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 de weefselvloeistof. Complementeiwitten worden voornamelijk in de lever gesynthetiseerd en vertegenwoordigen ongeveer 5% van de totale globulinefractie van bloedplasma. De meeste zijn inactief totdat ze worden geactiveerd door een immuunreactie (waarbij antilichamen betrokken zijn) of rechtstreeks door een binnendringend micro-organisme (zie hieronder). Een van de mogelijke resultaten van complementactivatie is de opeenvolgende associatie van de zogenaamde late componenten (C5, C6, C7, C8 en C9) tot een groot eiwitcomplex dat cellyse veroorzaakt (lytisch of membraanaanvalcomplex). Aggregatie van late componenten vindt plaats als gevolg van een reeks opeenvolgende reacties van proteolytische activering met deelname van vroege componenten (C1, C2, C3, C4, factor B en factor D). De meeste van deze vroege componenten zijn pro-enzymen, die achtereenvolgens worden geactiveerd door proteolyse. Wanneer een van deze pro-enzymen op een specifieke manier wordt gesplitst, wordt het een actief proteolytisch 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 ervan door splitsing is de hoofdreactie van de gehele complementactiveringsketen. C3 kan via twee hoofdroutes worden geactiveerd: klassiek en alternatief. In beide gevallen wordt C3 afgebroken door een enzymcomplex genaamd C3 convertase. Twee verschillende routes leiden tot de vorming van verschillende C3-convertasen, maar beide worden gevormd als resultaat 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; als resultaat wordt een enzymcomplex van nog grotere omvang met veranderde specificiteit gevormd: C5 convertase. De C5-convertase splitst vervolgens C5 en initieert daardoor de spontane assemblage van het lytische complex van de late componenten, C5 tot 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.

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 is evolutionair nieuw) vereist antilichamen voor activering (specifieke immuunrespons, verworven immuniteit), terwijl alternatief En lectine routes kunnen worden geactiveerd door antigenen zonder de aanwezigheid van antilichamen (niet-specifieke immuunrespons, aangeboren immuniteit). Het resultaat van complementactivatie is in alle drie gevallen hetzelfde: C3-convertase hydrolyseert C3, waardoor C3a en C3b ontstaan en een cascade van verdere hydrolyse van elementen van het complementsysteem en activeringsgebeurtenissen wordt veroorzaakt. In de klassieke route vereist activering van C3-convertase de vorming van het C4bC2a-complex. Dit complex wordt gevormd door de splitsing van C2 en C4 door het C1-complex. Het C1-complex moet op zijn beurt binden aan immunoglobulinen van klasse M of G voor activering. C3b bindt zich aan het oppervlak van pathogene micro-organismen, wat leidt tot een grotere “interesse” van fagocyten in cellen geassocieerd met C3b (opsonisatie). C5a is een belangrijke chemoattractant die nieuwe immuuncellen helpt aantrekken naar het gebied van complementactivatie. Zowel C3a als C5a hebben een anafylotoxische activiteit en veroorzaken direct degranulatie van mestcellen (en bijgevolg de afgifte van ontstekingsmediatoren). C5b begint de vorming van membraanaanvalcomplexen (MAC's), bestaande uit C5b, C6, C7, C8 en het polymere C9. MAC is het cytolytische eindproduct van activering van het complementsysteem. MAC vormt een transmembraankanaal dat osmotische lyse van de doelcel veroorzaakt. Macrofagen overspoelen ziekteverwekkers die zijn gelabeld door het complementsysteem.

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

De klassieke route wordt geactiveerd door activering van het complex C1(het bevat één molecuul C1q en twee moleculen C1r en C1s). Het C1-complex bindt via C1q aan immunoglobulinen van de klassen M en G geassocieerd met antigenen. Hexameric C1q heeft de vorm van een boeket ongeopende tulpen, waarvan de “knoppen” zich kunnen binden aan de plaats van antilichamen. Om deze route te initiëren is één enkel IgM-molecuul voldoende; activering door IgG-moleculen is minder effectief en vereist meer IgG-moleculen.

С1q bindt zich rechtstreeks aan het oppervlak van de ziekteverwekker, dit leidt tot conformationele veranderingen in het C1q-molecuul en veroorzaakt de activering van twee moleculen serineproteasen C1r. Ze splitsen C1s (ook een serineprotease). Het C1-complex bindt zich vervolgens aan C4 en C2 en splitst ze vervolgens om C2a en C4b te vormen. C4b en C2a binden zich aan elkaar op het oppervlak van de ziekteverwekker en vormen de klassieke route C3-convertase, C4b2a. Het verschijnen van C3-convertase leidt tot de splitsing van C3 in C3a en C3b. C3b vormt, samen met C2a en C4b, de C5-convertase van de klassieke route. C5 splitst zich in C5a en C5b. C5b blijft op het membraan en bindt aan het C4b2a3b-complex. Vervolgens verbinden C6, C7, C8 en C9 zich, wat polymeriseert en er een buis in het membraan verschijnt. Hierdoor wordt het osmotische evenwicht verstoord en als gevolg van turgor barst de bacterie. De klassieke manier werkt nauwkeuriger, omdat op deze manier elke vreemde cel wordt vernietigd.

Een alternatieve route wordt geïnitieerd 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 de langdurige werking ervan. Vervolgens activeert PC3bBb C3, wat resulteert in de vorming van C5-convertase en de vorming van het membraanaanvalcomplex. Verdere activering van terminale complementcomponenten vindt op dezelfde manier plaats als langs de klassieke route van complementactivatie. In de vloeistof in het C3bBb-complex wordt B vervangen door de H-factor en onder invloed van een deactiverende verbinding (H) omgezet in C3bi. Wanneer microben het lichaam binnendringen, begint het C3bBb-complex zich op te hopen op het membraan, waardoor de splitsingsreactie van C3 in C3b en C3a wordt gekatalyseerd, waardoor de concentratie van C3b aanzienlijk toeneemt. Een ander C3b-molecuul wordt toegevoegd aan het properdin+C3bBb-complex. Het resulterende complex splitst C5 in C5a en C5b. C5b blijft op het membraan zitten. Verdere samenstelling van de MAC vindt plaats door afwisselend de factoren C6, C7, C8 en C9 toe te voegen. Na de verbinding van C9 met C8 vindt polymerisatie van C9 plaats (er worden maximaal 18 moleculen met elkaar verknoopt) en ontstaat er een buis die het membraan van de bacterie binnendringt, er wordt water naar binnen gepompt en de bacterie barst.

De alternatieve route verschilt op de volgende manier van de klassieke: wanneer het complementsysteem wordt geactiveerd, is de vorming van immuuncomplexen niet nodig zonder de deelname van de eerste complementcomponenten - C1, C2, C4. Het onderscheidt zich ook door het feit dat het onmiddellijk na het verschijnen van antigenen wordt geactiveerd - de activatoren ervan kunnen bacteriële polysachariden en lipopolysachariden zijn (het zijn mitogenen), virale deeltjes en tumorcellen.

De lectineroute is homoloog aan de klassieke route van complementsysteemactivering. Het maakt gebruik van mannose-bindend lectine (MBL), een C1q-achtig eiwit van de klassieke activeringsroute, dat zich bindt aan mannose-residuen en andere suikers op het membraan, waardoor herkenning van een verscheidenheid aan pathogenen mogelijk is. MBL is een wei-eiwit dat behoort tot de groep van collectine-eiwitten, dat voornamelijk in de lever wordt gesynthetiseerd en de complementcascade kan activeren door rechtstreeks 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 sterk op C1r en C1s van de klassieke activeringsroute en hebben mogelijk een gemeenschappelijke evolutionaire voorouder. Wanneer meerdere actieve centra MBL bindt op een specifieke manier aan georiënteerde mannose-residuen op de fosfolipidedubbellaag van de ziekteverwekker. 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 zich vervolgens op het oppervlak van de ziekteverwekker om C3-convertase te vormen, en C4a en C2b werken als chemoattractanten voor cellen van het immuunsysteem.

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

Het complementsysteem speelt een grote rol bij veel immuungerelateerde ziekten.

Bij complexe immuunziekten veroorzaakt complement ontstekingen voornamelijk op twee manieren:

Al in de eerste uren na infectie met Ebola-hemorragische koorts wordt het complementsysteem geblokkeerd

"Staatsacademie voor Diergeneeskunde van Moskou

en biotechnologie naar vernoemd. KI Skrjabin"

in de discipline "Immunologie"

"Complementair systeem. Functies van systeemcomponenten, rol in aangeboren en adaptieve immuniteit"

Uitgevoerd:

Groepsstudent uit het 3e jaar

dagafdeling van FVM

Moskou 2008.

Plan:

Inleiding…………………………………………………………………….…………………………..3

Structuur van complementeiwitten……………………………………………………..……...….5

Activering van complement..……..…..6

Complementreceptoren............................................................................. ........ ……..13

Biologische effecten van complement……………………………………………..…………………...15

Lijst met referenties……………………………………………………………...………………….20

Invoering.

De term ‘complement’ werd oorspronkelijk door Ehrlich gebruikt om de ‘extra’ activiteit te beschrijven die aanwezig is in serum, zonder welke specifieke antilichamen bacteriën niet kunnen lyseren. Complement werd voor het eerst beschreven door Buchner in 1889 onder de naam ‘alexine’, een thermolabiele factor in aanwezigheid waarvan lysis van microben wordt waargenomen. 1907 Ferrata, die serum tegen verzuurd water dialyseerde, ontdekte dat complementeiwitten in twee fracties kunnen worden verdeeld: geprecipiteerde euglobulinen en een in water oplosbare albuminefractie (pseudoglobulines). Complementactiviteit manifesteerde zich alleen in de aanwezigheid van beide fracties, toen de middelste en terminale delen genoemd, en later - C"1- en C"2-componenten. Vervolgens ontdekten Sachs en Omorokov dat cobragif een andere complementcomponent (C"3) inactiveert, en Gordon ontdekte dat de volgende component (C"4) wordt vernietigd door ammoniak. De volgorde van openen van de opgesomde complementcomponenten komt niet overeen met de volgorde waarin ze in de activeringsreactie van het systeem terechtkomen, en dit verklaart de schijnbare onlogische aard van de moderne nomenclatuur ervan.

Het complementsysteem is een complex complex van eiwitten, voornamelijk aanwezig in de β-globulinefractie, dat, inclusief regulerende componenten, ongeveer 20 componenten telt, die 10% van de bloedserumeiwitten uitmaken.

Nomenclatuur van het complementsysteem.

De eiwitten van de klassieke activeringsroute en het membraanlyserende complex worden elk aangeduid met hun eigen nummer en komen in de volgende volgorde de activeringsreactie binnen: C1q, C1r, C1s, C4, C2, C3, C5, C6, C7, C8, C9 . Onder hen zijn veel enzymvoorlopers - pro-enzymen, die pas na splitsing activiteit verwerven. De aanduiding van een actief enzym verschilt van de aanduiding van zijn inactieve voorganger door een superletterbalk. Splitsingsproducten worden op dezelfde manier aangeduid als de oorspronkelijke complementcomponenten, maar met toevoeging van kleine letters - meestal "a" voor het kleinere fragment en "b" voor het grotere fragment, bijvoorbeeld C3a en C3b. Er is één uitzondering op deze regel: C2b betekent het kleinere, en C2a betekent het grotere fragment van C2.

Eiwitten van de alternatieve activeringsroute worden factoren genoemd en worden aangeduid met symbolen van één letter. In de tekst wordt de woordfactor meestal afgekort tot de eerste letter F of helemaal weggelaten. Regulerende eiwitten worden meestal aangeduid met afkortingen van de namen van hun functionele activiteit: een eiwit dat de dissociatie van C3-convertase van de klassieke route versnelt, heeft bijvoorbeeld het symbool DAF (vervalversnellende factor), of, in het Russisch, FUD (dissociatie). versnellende factor).

Cellulaire receptoren die complementcomponenten binden, worden genoemd door afkortingen van hun liganden (bijvoorbeeld C5a-receptor) of als markermoleculen in de nomenclatuur van het CD-systeem. De receptoren voor de belangrijkste C3-fragmenten zijn afzonderlijk genummerd als complementreceptoren van type 1, 2, 3 en 4 (CR1, CR2, CR3 en CR4). Helaas hebben sommige receptoren in de moderne literatuur als gevolg hiervan drie synoniemen, bijvoorbeeld C3b-receptor = CR1 = CD35.

Het complementsysteem behoort tot de factoren van aangeboren immuniteit en omvat een aantal eiwitten die opeenvolgend werken, dat wil zeggen in een cascade waarin elk enzym de activiteit van het volgende katalyseert. De belangrijkste complementcomponent is C3, aanwezig in het bloedplasma in dezelfde concentratie (1-2 mg/ml) als sommige immunoglobulinen. De twee belangrijkste routes van complementactivatie weerspiegelen de kenmerken van zijn deelname aan de reacties van aangeboren en verworven immuniteit. De klassieke route is geassocieerd met verworven immuniteit, omdat het C1q-eiwit interageert met antilichamen die een complex met het antigeen hebben gevormd. De alternatieve route van complementactivatie heeft betrekking op de mechanismen van aangeboren immuniteit, te beginnen met immunotherapie Niet specifieke binding van C3b aan het oppervlak van het micro-organisme.

De activiteit van individuele complementcomponenten in vivo kan worden geïllustreerd door voorbeelden van stoornissen veroorzaakt door een tekort aan deze eiwitten. Dergelijke patiënten hebben een verhoogde vatbaarheid voor terugkerende purulente bacteriële infecties, evenals voor ziekten die worden gekenmerkt door een verhoogde vorming van auto-antilichamen en immuuncomplexen. Deze waarnemingen suggereren de noodzaak van complement, zowel voor antibacteriële bescherming als voor de eliminatie van immuuncomplexen die anders auto-immuunziekten en immuuncomplexziekten kunnen veroorzaken.

Als gevolg van complementactivatie tijdens ontsteking gebeurt het volgende:

Opsonisatie van micro-organismen en immuuncomplexen;

Activering van leukocyten;

Lysis van doelcellen .

Opsonisatie Dit is de stimulatie van fagocytose als resultaat van de hechting van complementeiwitten aan het oppervlak van doelwitten (microben, immuuncomplexen, enz.). Omdat ze receptoren bezitten voor opsoniserende eiwitten, binden fagocytische cellen doelen, wat activering van fagocyten en endocytose of fagocytose van doelen veroorzaakt.

Activering van leukocyten Polymorfonucleaire granulocyten en macrofagen hebben specifieke receptoren voor kleine fragmenten van complementeiwitten die op het oppervlak van doelwitten worden gevormd als resultaat van een cascade van proteolytische reacties. Verspreiding in omgeving Deze fragmenten trekken fagocyten aan (gerichte celbeweging of chemotaxis) en veroorzaken, door zich eraan te binden, hun activering.

Lysis van doelcellen De proteolytische cascade van complement eindigt met de onderdompeling van een hydrofobe ‘sonde’ in de lipidedubbellaag van het doelcelmembraan en de daaropvolgende osmotische breuk en lyse.

Complement kan ‘zelf’ onderscheiden van ‘niet-zelf’

Omdat complement een van de factoren is van aangeboren immuniteit, implementeert het mechanismen die het mogelijk maken om ‘zelf’ van ‘niet-zelf’ te onderscheiden. Het belangrijkste punt van deze functie is de onmiddellijke binding van C3b aan alle vreemde voorwerpen, of het nu micro-organismen of immuuncomplexen zijn; Het oppervlak van de lichaamseigen cellen wordt beschermd door speciale moleculen die de afzetting van C3b zeer effectief beperken.

Structuur van complementeiwitten.

Complement is een systeem van cascadewerkende peptidehydrolasen, aangeduid als C1 tot en met C9. Er is vastgesteld dat de meeste complementcomponenten worden gesynthetiseerd door hepatocyten en andere levermarkers (ongeveer 90%, C3, C6, C8, factor B, enz.), evenals door monocyten/macrofagen (C1, C2, C3, C4 , C5).

Eiwitten van het complementsysteem behoren tot verschillende superfamilies. Eiwitten gegroepeerd in één superfamilie – bijvoorbeeld immunoglobulinen – hebben veel gemeenschappelijke structurele en functionele eigenschappen.

Classificatie van complementeiwitten in superfamilies stelt ons in staat hun structurele en functionele relaties beter te begrijpen.

Bijvoorbeeld de superfamilie van complementregulerende eiwitten, ook wel genoemd. Deze omvatten:

Factor H is een bloedplasma-eiwit met een langwerpig molecuul;

C4-bindend eiwit is een heptamerisch plasma-eiwit, waarvan het molecuul een spinachtige vorm heeft;

De factor die de dissociatie van C3-convertase (FUD, CD55) versnelt, is een celmembraaneiwit dat eraan vastzit op een soort glycofosfolipide-"been";

Membraancofactoreiwit (MCP, CD46) is een transmembraaneiwit dat fungeert als cofactor voor C3b-splitsing:

Complementreceptoren type 1 (CR1, CD35) en type 2 (CR2, CD21) zijn cellulaire receptoren met transmembraandomeinen.

De familie van complementregulerende eiwitten wordt gecodeerd door een groep nauw met elkaar verbonden genen die zich op chromosoom 1 bevinden. Hoewel hun structuur duidelijk is, bevatten al deze eiwitten hetzelfde domein van ongeveer 60 aminozuurresiduen, een zogenaamde korte gemeenschappelijke herhaling. Dit domein kan vele malen voorkomen in de structuur van elk molecuul, waardoor het raamwerk wordt gevormd en mogelijk de bindingsspecificiteit wordt bepaald. De synthese van deze eiwitten wordt gecodeerd door homologe, achter elkaar geplaatste exons.

De zes eiwitten waaruit deze familie bestaat, vervullen ook een aantal gemeenschappelijke functies bij de activering van complement: factor H, C4-bp, FUD, ICD en CR1 onderdrukken de vorming van complexen C4b2a en C3bBb, d.w.z. C3-convertasen van de klassieke en alternatieve activatie trajecten. Sommige van deze eiwitten hebben andere functies gemeen, maar ze zijn niet identiek, maar overlappen elkaar slechts gedeeltelijk. Dergelijke functies omvatten: onderdrukking van de binding van C2 aan C4b en factor B aan C3b, inductie van dissociatie van C2a van C4b en Bb van C3b, fungerend als cofactoren voor factor I, het enzym dat verantwoordelijk is voor het katabolisme van C3b en C4b.

Opgemerkt moet worden dat korte gemeenschappelijke herhalingen ook aanwezig zijn in andere eiwitten, die echter geen interactie aangaan met complementeiwitten; het is een receptor voor IL-2, β2-glycoproteïne I en factor XIII van het bloedstollingssysteem.

De structuur van de meeste complementeiwitten is “mozaïek”. Moleculaire basis van eiwitverwantschap binnen tijdenfamilies wordt duidelijker dankzij klonenhun genen verkennen. Volgens moderne ideeënniyam, is in de loop van de evolutie vele malen voorgekomenduplicatie van exons en hun ‘shuffelen’ daartussendoor verschillende genen. Omdat ze tegelijkertijd deel uitmaken van verschillende genen, worden deze gedupliceerdDNA-segmenten evolueerden parallelactiviteit en functie, hoewel in sommige gevallen activiteit verloren gaat of nieuwe wordt verworven.

Veel complementeiwitten zijn een ‘mozaïek’ van exonproducten die behoren tot genen van verschillende superfamilies. C1s, een enzym van de klassieke route, bevat dus delen van de aminozuursequentie van serine-esterase en de receptor voor lipoproteïnen met lage dichtheid, evenals een korte gemeenschappelijke herhaling die wordt aangetroffen in de superfamilie van complementregulerende eiwitten. Op dezelfde manier hebben C6, C7, C8 en C9 - componenten van het membraanlyserende complex - dat wel algemene eigenschappen met perforine van cytotoxische T-lymfocyten en kationisch eiwit van eosinofielen.

Activering van complement.

Er zijn drie routes (mechanismen) voor complementactivatie: klassiek, lectine en alternatief. Ze leiden allemaal tot de vorming van een convertase die C3 splitst in C3a en C3b, het centrale punt van elk van de complementcascades (figuur 1).

Bij gewervelde dieren ging de complicatie van het complementsysteem parallel met een toename van het algemene organisatieniveau, weefseldifferentiatie en verbetering van de reacties van aangeboren en verworven immuniteit. Echter, al in cyclostomen (lamreys en slijmprikken) – het laagste taxon van levende gewervelde dieren – wordt het complementsysteem vertegenwoordigd door alternatieve en lectineroutes, en in evolutionair meer geavanceerde kraakbeenvissen verschijnt de klassieke route van complementactivatie voor de eerste keer.

De convertase van de klassieke route en de lectineroute is een combinatie van fragmenten C4 en C2 - C4b2a, terwijl de convertase van de alternatieve route een complex is van C3 met FB - C3bBb. Het C3b-fragment, dat door beide convertasen van C3 wordt afgesplitst, bindt aan het doelmembraan en wordt de focus extra onderwijs C3b - deze fase van de cascade wordt de versterkingslus genoemd.

Rijst. 1. Vergelijking van de klassieke en alternatieve routes van complementactivatie

Activering van complement via zowel de klassieke als alternatieve routes leidt tot het verschijnen van C3-convertase, dat C3 omzet in C3b, en deze conversie is de centrale gebeurtenis van de hele cascade. Op zijn beurt activeert C3b een keten van terminale complementcomponenten (C5-C9), waardoor een lytisch complex wordt gevormd. Wanneer geactiveerd via de klassieke route, bindt het antigeen eerst aan specifieke antilichamen en pas daarna vindt C3-fixatie plaats. IN alternatieve activering antilichamen zijn niet betrokken. Het begint met de covalente binding van C3b aan hydroxylgroepen op het cytoplasmatische membraan van de microbiële cel. Activering langs de alternatieve route dient als een mechanisme van niet-specifieke aangeboren immuniteit, terwijl de klassieke route een link is tussen aangeboren en verworven immuniteit, die relatief recent in de fylogenie verscheen.

Door een extra C3b-molecuul te koppelen kunnen beide C3-convertases worden omgezet in de C5-convertase, die als katalysator fungeert in de eerste stap van de cascade die leidt tot de vorming van het membraanlyserende complex.

Klassieke route van complementactivatie.

De klassieke route van complementactivatie wordt meestal veroorzaakt door immuuncomplexen; de rol van het eerste enzymcomplex daarin wordt vervuld door het C1-eiwit (Tabel 1).

Activering wordt geïnitieerd door de binding van C1 aan antilichamen in immuuncomplexen. Het C1-enzymcomplex bestaat uit 5 moleculen: één C1q, twee C1r en twee C1s; hun verbinding is afhankelijk van Ca 2+ . De eerste stap van de activeringscascade langs de klassieke route is de binding van het antilichaam aan ten minste twee van de zes bolvormige domeinen van het C1q-molecuul. C1q bestaat uit 18 polypeptideketens van drie typen (6 ketens van elk A-, B- en C-type). Alle 18 ketens vormen met hun collageenachtige N-uiteinden (78 aminozuurresten) een touwachtige, spiraalvormig gedraaide structuur, van waaruit ze uiteenlopen in verschillende kanten C-terminale secties van ketens (103-108 aminozuurresiduen), eindigend met bolvormige koppen, die kunnen interageren met de complementbindende secties van CH2-domeinen (delen van de Fc-gebieden) van geaggregeerde IgG-moleculen als onderdeel van een complex met de antigeen. C1q-moleculen kunnen ook worden gebonden door de C3-domeinen van een niet-geaggregeerd IgM-molecuul, waarvan de conformatie is veranderd van ‘plat’ naar ‘gevouwen’ als gevolg van de vorming van een complex met het antigeen.

Er wordt aangenomen dat meerpuntsbinding van de sferische C1q-domeinen met IgG- of IgM-moleculen in de immuuncomplexen leidt tot een verandering in de conformatie van het gehele C1-complex, waardoor autokatalytische zelfactivatie van eerst de ene en vervolgens de andere C1r-moleculen met hun eigenschappen wordt veroorzaakt. transformatie in twee moleculen van het actieve C1r-enzym, die beide C1s-moleculen splitsen onder de vorming van respectievelijk twee C1s-moleculen met serine-esterase-activiteit.

Tafel 1. Complementeer activatoren.

Lectineroute van complementactivatie.

Het is vrijwel identiek aan de klassieke, maar wordt onafhankelijk van antilichamen geactiveerd.

Het C1q-eiwit behoort tot een familie van calciumafhankelijke lectines die collectines (collageenlectines) worden genoemd. Deze zelfde familie van eiwitten omvat mannan-bindend lectine (MBL), ook wel mannan-bindend eiwit (MBP) genoemd, conglutinine en pulmonale oppervlakteactieve eiwitten A en D. Wei-MBL kan binden aan terminale mannan-groepen op het oppervlak van bacteriële cellen, waardoor hierdoor het vermogen om te interageren met twee mannan-bindende lectine-geassocieerde serineproteïnasen, MASP1 en MASP2, die qua structuur homoloog zijn aan C1r en C1s. Deze interactie, vergelijkbaar met die van C1qcC1rnC1sn, leidt tot antilichaamonafhankelijke complementactivatie via de klassieke route.

Bovendien bindt C1q direct, d.w.z. zonder de deelname van antilichamen, met sommige microben, in het bijzonder met mycoplasma's en een aantal retrovirussen (maar geen HIV).

Onder invloed van C1 wordt C4 gesplitst om geactiveerd C4b te vormen

Het complementeiwit C4 bevat een interne thioesterbinding, waarvan de locatie zeer homoloog is aan het thioesterbevattende gebied van C3. Wanneer C4 wordt gesplitst door C1s, verschijnen er twee fragmenten: C4a. met zwakke anafylatoxische activiteit, en grotere (onstabiele, middelmatige), C4b*. (Het sterretje geeft de onstabiele toestand van het molecuul aan waarin de bindingsplaats is geactiveerd.) Binnen een paar milliseconden wordt C4b* aangevallen door nucleofiele groepen die zich in de directe nabijheid bevinden. De meeste C4b*-moleculen worden gehydrolyseerd om geïnactiveerd iC4b te vormen. C4b* kan echter covalente bindingen vormen met de amino- of hydroxygroepen van celmembraanmoleculen, waardoor het oppervlaktegebonden C4b wordt.

Er zijn twee bekende isotypen van C4: C4A en C4B. Ze worden gecodeerd door de belangrijkste hdie zich achter elkaar bevinden. Geactiveerd C4A interageert voornamelijk met aminogroepen, en C4B met hydroxygroepen, waarbij respectievelijk amide- en esterbindingen worden gevormd. C4A bindt zich dus voornamelijk aan eiwitten, en C4B aan koolhydraten.

Gebonden aan het celoppervlak wordt C4b op zijn beurt een bindingsplaats voor pro-enzym C2 (in aanwezigheid van Mg 2+). Gebonden C2 dient als substraat voor C1s, dat het splitst om C2b vrij te geven, waardoor het grotere fragment, C2a, aan C4b blijft hangen, wat resulteert in de vorming van C4b2a, een enzymcomplex dat klassieke route C3 convertase wordt genoemd.

Polypeptide C3 is een eiwit met ongebruikelijke post-translationele structurele veranderingen. Cysteïne- en glutamineresiduen die zich dicht bij elkaar bevinden, vormen een metastabiele interne thioetherbinding als gevolg van de eliminatie van ammoniak. De elektrofiele (elektronenaccepterende) carbonylgroep (-C + =0) van deze thioester is gevoelig voor aanvallen door nucleofiele groepen (elektronendonoren), inclusief amino- en hydroxygroepen van naderende eiwit- en koolhydraatmoleculen. C3 kan dus covalent aan deze moleculen binden .

Proteolytische splitsing van C3a van het N-uiteinde van de C3 α-keten onder invloed van C3 convertase leidt tot een conformationele verandering in het resterende deel van het molecuul (dat wil zeggen C3b*), waardoor de interne thioesterbinding zeer onstabiel wordt. Het wordt een nieuwe bindingsplaats binnen C3b*, die in staat is tot zeer actieve interactie met nabijgelegen nucleofiele groepen. Net als in het geval van C4b* ondergaan de meeste C3b*-moleculen hydrolyse, maar sommige moleculen binden zich aan eiwitten en koolhydraten die zich in de onmiddellijke nabijheid van de activeringsplaats bevinden. Omdat C3-convertase meestal op een vreemd oppervlak of op immuuncomplexen wordt gevormd, hoopt C3b zich daar voornamelijk op. Gebonden C3b wordt dan de focus van verdere complementactivatie via de zogenaamde alternatieve routeverbeteringslus (Fig. 2).

Rijst. 2. Klassieke route van complementactivatie

Er zijn twee mechanismen voor het reguleren van de klassieke route van complementactivatie in de vloeibare fase. De eerste is de werking van de C1-remmer, d.w.z. een remmer van serineproteïnasen (serpin), die C1r en C1s bindt en inactiveert.

Het tweede mechanisme is het onderdrukken van de vorming van de klassieke route C3-convertase, C4b2a. In de vloeibare fase werken factor I en C4-bindend eiwit (C4-bp) op deze manier, waarbij ze samen C4b afbreken. Bovendien veroorzaakt C4-bp de dissociatie van C4b2a in C2a en C4b.

Activering langs de klassieke route wordt ook gereguleerd door de interactie van complement met het oppervlak van gastheercellen te onderdrukken. De remming wordt uitgevoerd door complementregulerende eiwitten: een factor die de dissociatie van C3-convertase versnelt (FUD, CD55), complementreceptoren type 1 (CR1, CD35) en membraancofactoreiwit (MCD, CD46). Deze eiwitten werken als volgt:

Onderdruk de binding van C2 aan C4b (FUD of CR1);

Veroorzaak en versnel de dissociatie van C4b2a in C2a en C4b (FUD en CR1);

Fungeren als cofactoren en stimuleren het katabolisme van C4b onder invloed van factor I (ICD of CR1).

Er vindt spontane activatie van complement plaats via de alternatieve route. “Inactieve” alternatieve activatie van complement handhaaft voortdurend een lage concentratie C3b* in het bloedplasma.

De interne thioetherbinding in het natieve C3-molecuul is gevoelig voor spontane hydrolyse naar de geactiveerde vorm, C3i. (Deze constante, spontane activering van C3 op een laag niveau in het bloedplasma wordt "inactief" genoemd.) De resulterende C3i bindt factor B om C3iB te vormen (figuur 3). . Op soortgelijke wijze bindt C2 aan C4b (Fig. 4). De gebonden factor B wordt gesplitst door factor D, waardoor Ba vrijkomt. Het resterende C3iBb-complex is een C3-convertase in de vloeibare fase met een alternatieve route , C3 wordt gesplitst in C3a en C3b. De initiatie van een alternatieve routeverbeteringslus gebonden aan het oppervlak van autologe C3b-cellen wordt voorkomen door complementregulerende eiwitten.

Omdat de alternatieve route C3-convertase in de vloeibare fase werkt, wordt het grootste deel van de C3b* die als resultaat van zijn activiteit wordt geproduceerd, gehydrolyseerd en geïnactiveerd door water. Bij contact met een vreemd oppervlak, in het bijzonder het membraan van een bacteriële cel, bindt C3b* echter covalent en initieert het de werking van de alternatieve routeversterkingslus. Algemeen schema de interactie van complementcomponenten tijdens activering door klassieke, lectine en alternatieve mechanismen wordt gepresenteerd in Fig. 4.

Zowel de klassieke als de alternatieve routes van complementactivatie leiden tot het verschijnen van C3-convertase: respectievelijk C4b2a en C3bBb. De klassieke route begint met activering van Cis door het antigeen-antilichaamcomplex en daaropvolgende splitsing van de C4- en C2-componenten door geactiveerde C1s. De kleinere fragmenten, C4a en C2b, komen vrij en de grotere vormen C4b2a. Componenten C4 en C2 kunnen ook worden geactiveerd door MASP (mannan-bindend lectine-geassocieerd serine-proteïnase), een lectine-route-eiwit vergelijkbaar met Cis, en MBL (serum mannan-bindend lectine). In de eerste stadia van de alternatieve route combineert het C3b-eiwit, dat voortkomt uit “inactieve” activering en gebonden is aan het oppervlak, met factor B, waaruit factor D een kleiner fragment, Ba, afsplitst. Groter fragment B, d.w.z. Bb blijft geassocieerd met C3b en vormt C3bBb - C3 convertase, dat extra C3-moleculen splitst (positieve feedback). Het complementactiverende oppervlak (bijvoorbeeld micro-organismen) stabiliseert C3b, waardoor het zich kan binden aan factor B. Dit bevordert verdere alternatieve complementactivatie. C3-convertasen van de klassieke en alternatieve routes kunnen bovendien C3b binden, waardoor enzymcomplexen worden gevormd die C5-convertasen worden genoemd (respectievelijk C4b2a3b en C3bBb3b), die de volgende component van het complementsysteem, C5, activeren.

Oppervlakken die complement intensief activeren, worden beschermend genoemd. , omdat het geassocieerde C3b beschermd is tegen proteolyse. Een vreemd oppervlak, zoals het membraan van een bacteriële cel, ‘beschermt’ C3, omdat het, nadat het ermee in contact is gekomen, een hogere afferentie vertoont voor factor B dan voor factor H, en waarschijnlijk een stabielere convertase vormt. Bovendien mist het vreemde oppervlak gastheerregulerende eiwitten die complementactivatie remmen.

Afb.4 Soortgelijke stadia van complementactivatie door klassieke, lectine- en alternatieve mechanismen

Hoewel het niet helemaal duidelijk is wat de specifieke structurele kenmerken zijn die nodig zijn om een oppervlak beschermend te laten zijn, lijkt de koolhydraatsamenstelling ervan van bijzonder belang te zijn. De aanwezigheid van zure suikers, in het bijzonder siaalzuur, helpt bijvoorbeeld blijkbaar het membraan van de lichaamseigen cellen te beschermen tegen verhoogde afzetting van C3b.

De initiële hechting van één C3b-molecuul aan het ‘beschermende’ oppervlak wordt gevolgd door een amplificatiestap die ertoe leidt dat veel extra C3b-moleculen op dezelfde locatie worden gefixeerd. Het belangrijkste punt snelle accumulatie van C3b wordt bereikt door de vorming van membraangebonden C3-convertase.

"Boostlus"

De versterkingslus is een positief feedbackmechanisme bij de activering van complement via de alternatieve route.

Gebonden aan het oppervlak hecht C3b factor B. Het resulterende C3bB wordt een substraat voor factor D, een serine-esterase dat een klein fragment, Ba, van factor B afsplitst. Het C3bBb-complex dat op het oppervlak achterblijft, dissocieert zeer snel als dit niet het geval is. gestabiliseerd als gevolg van de binding van properdine (P) aan de vorming van het C3bBbP-complex, dat een oppervlaktegebonden C3-convertase van de alternatieve route is.

Het C3bBbP-complex breekt veel nieuwe C3-moleculen af. Omdat de convertase zich op het ‘beschermende’ oppervlak bevindt, zullen de resulterende C3b*-moleculen zich daar binden en niet op een andere plaats (Fig. 5). .

De amplificatielus functioneert ook wanneer C3b aan het oppervlak wordt gefixeerd als resultaat van klassieke (antilichaamafhankelijke) complementactivatie.

Afb.5."Boostlus"

Alternatieve activering in de vloeibare fase, wanneer C3b niet aan het oppervlak is gebonden, wordt strak gereguleerd door eiwitten die vergelijkbaar zijn met of identiek zijn aan de eiwitten die "beperken" klassieke activatie aanvulling. Factor H, homoloog aan het C4-bindende eiwit, waarvan het gen is opgenomen in de RCA-cluster, veroorzaakt de dissociatie van Bb van zijn complexen met C3i of C3b, en fungeert ook als een cofactor bij de katabolisatie van C3i en C3b met de deelname van factor I aan C3c en C3dg .

Regulatie van het amplificatiemechanisme is uiterst belangrijk voor het lichaam. Als het niet werkt, gaat de versterking (als een cyclisch proces dat verloopt volgens het principe van positieve feedback) door totdat alle C3-moleculen volledig zijn afgebroken. (Dit werd voor het eerst waargenomen bij een patiënt met een erfelijke tekortkoming van het regulerende enzym factor I. Bij afwezigheid van factor I werkt de amplificatielus totdat alle C3-moleculen in het serum van de patiënt zijn omgezet in C3b).

Op de membranen van de lichaamseigen cellen versnellen zowel FUD als CR1 de dissociatie van het C3bBb-complex met de afgifte van C3b. Zowel CR1 als LAB fungeren als cofactoren voor C3b-splitsing door factor I . Op een volledig vergelijkbare manier reguleren FUD, LAB en CR1 de activiteit van C4b2a (C3-convertase van de klassieke route) wanneer het geassocieerd is met celmembranen.

Het lot van C3b gebonden aan het oppervlak is dus het meest belangrijke fase in het niet-specifieke mechanisme waarmee het complementsysteem ‘zelf’ van ‘niet-zelf’ onderscheidt. Voor gebonden C3b zijn er twee mogelijkheden:

Amplificatie: C3b bindt factor B en vormt een convertase, die de fixatie van steeds meer C3b-moleculen op hetzelfde oppervlak veroorzaakt.

Onderdrukking: C3b wordt gesplitst door factor I met de deelname van een van de drie cofactoren: factor H (uit plasma), CR1 of LAB (oppervlaktegebonden).

Welke van deze mogelijkheden gerealiseerd wordt, hangt af van de aard van het oppervlak dat C3b bindt . De aanwezigheid van zelfmoleculen zoals FUD, CR1 en LAB op het autologe (in het bijzonder cel)oppervlak beperkt effectief de vorming van C3-convertases. Integendeel, een vreemd oppervlak, bijvoorbeeld het membraan van een bacteriële cel, biedt ‘bescherming’ voor C3b, omdat factor B op dit oppervlak een grotere affferentiteit voor C3b heeft dan factor H. Als gevolg daarvan zal de fixatie van C3b toenemen. slechts een paar moleculen C3b leiden tot de vorming van een relatief stabiele C3-convertase van de alternatieve route - C3bBbP, een enzymcomplex dat de binding van steeds meer C3b-moleculen in hetzelfde gebied veroorzaakt.

De laatste fase van complementactivatie is de vorming van een membraanlyserend complex.

De cascade van complementactiveringsreacties eindigt met de vorming van een lytisch complex (lytisch of membraanaanvalcomplex, LMC) als resultaat van enzymatische splitsing van C5, een eiwit dat homoloog is aan C3 en C4, maar geen interne thioesterbinding bevat.

Voordat C5 wordt gesplitst door C5-convertase, bindt het zich selectief aan C3b in zijn samenstelling. De klassieke route C5 convertase is een trimoleculair complex, C4b2a3b, waarin C3b, covalent gebonden aan C4b, een hogere bindingsconstante heeft aan C5 dan C3b gebonden aan andere celoppervlaktemoleculen. De C5-convertase van de alternatieve route is ook een driemoleculair complex - C3bBb3b, waarbij de ene C3b covalent aan de andere is gekoppeld. Bij C5-splitsing komt een klein peptidefragment vrij, C5a, een zeer actief anafylatoxine.

Het membraanlysiscomplex wordt gevormd door niet-enzymatische assemblage van C5b-9

Daaropvolgende vorming van LMC vindt plaats zonder de deelname van enzymen. Component C5b bindt zich aan C6 en vormt C5b6, dat samenwerkt met C7 om het C5b67-complex te vormen . Als gevolg van de binding van C7 wordt het hydrofiele C5b6 omgezet in het hydrofobe complex C5b67, dat bij voorkeur in de lipidedubbellaag kan worden opgenomen. Aan dit complex worden C8- en vervolgens achtereenvolgens tot 14 C9-monomeren toegevoegd. Als resultaat wordt een lytische ‘sonde’ of porievormend molecuul gevormd, waarvan de eerste elektronenmicrofoto’s zijn gemaakt door Humphrey en Durmashkin . Hoewel het complex na de binding van C8 aan C5b67 al een geringe lytische activiteit vertoont, hangt de volledige ontwikkeling ervan af van het gepolymeriseerde C9.

Het gevormde hydrofobe complex C5b67 kan spontaan doordringen in de membranen van andere cellen die zich dicht bij het celoppervlak bevinden, waar de primaire activering van complement plaatsvindt. Dit proces van ‘reactieve lyse’ kan, als het niet gereguleerd wordt, schade toebrengen aan de eigen weefsels van het lichaam. Een aantal eiwitten kunnen ‘reactieve lysis’ remmen door zich in de vloeibare fase aan C5b67 te binden voordat het aan de membranen van de lichaamseigen cellen wordt gefixeerd. Van deze eiwitten bevat het bloedplasma de hoogste concentratie S-eiwit, oftewel vitronectine. Het SC5b67-complex dat het vormt, mist het vermogen om in de lipidedubbellaag door te dringen; Dit vermogen ontbreekt ook in het C5b678-complex, omdat het zich bindt aan lipoproteïnen met lage dichtheid (LDL) als de toevoeging van C8 aan C5b67 in de vloeibare fase plaatsvindt.

Het gastheercelmembraan bevat eiwitten die het beschermen tegen lysis onder invloed van LMC.

Erytrocyten worden, zoals ooit werd vastgesteld, gemakkelijk gelyseerd door heteroloog complement en moeilijker door homoloog complement. De basis van een dergelijke soortbeperking werd duidelijk na de ontdekking van speciale membraaneiwitten die de cellen van het lichaam beschermen tegen lysis onder invloed van LMC. Twee van dergelijke eiwitten zijn al in detail bestudeerd. De eerste is CD59, een glycofosfolipide-steel-verankerd eiwit in de membranen van veel cellen. Het bindt zich aan C8 als onderdeel van het C5b-8-complex en remt de onderdompeling en ontvouwing van C9 in het celmembraan . Het tweede eiwit is een homologe restrictiefactor (HRF), die dezelfde activiteit vertoont als CD59, maar een zwakkere remmer is van C9-membraaninsertie. GRF (mol.massa 65 kDa) wordt ook met het membraan geassocieerd door glycofosfolipiden; de aminozuursequentie ervan is nog niet bepaald.

Het is opmerkelijk dat cellen met een kern, in het bijzonder cellen van het lichaamseigen immuunsysteem, beter bestand zijn tegen complementafhankelijke lyse dan rode bloedcellen vanwege het vermogen om LMC actief te verwijderen door endocytose en exocytose van de membraanfragmenten waarin het zich bevindt. is binnengedrongen.

Complementair systeem

Membraanaanvalcomplex dat cellyse veroorzaakt.

Complementair systeem- een complex van complexe eiwitten die voortdurend 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

Algemeen overzicht

Componenten van het complementsysteem

Complement is een eiwitsysteem dat een twintigtal 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 de weefselvloeistof. Complementeiwitten worden voornamelijk in de lever gesynthetiseerd en vertegenwoordigen ongeveer 5% van de totale globulinefractie van bloedplasma. De meeste zijn inactief totdat ze worden geactiveerd door een immuunreactie (waarbij antilichamen betrokken zijn) of rechtstreeks door een binnendringend micro-organisme (zie hieronder). Een van de mogelijke resultaten van complementactivatie is de opeenvolgende associatie van de zogenaamde late componenten (C5, C6, C7, C8 en C9) tot een groot eiwitcomplex dat cellyse veroorzaakt (lytisch of membraanaanvalcomplex). Aggregatie van late componenten vindt plaats als resultaat van een reeks opeenvolgende reacties van proteolytische activering met deelname van vroege componenten (C1, C2, C3, C4, factor B en factor D). De meeste van deze vroege componenten zijn pro-enzymen, die achtereenvolgens worden geactiveerd door proteolyse. Wanneer een van deze pro-enzymen op een specifieke manier wordt gesplitst, wordt het een actief proteolytisch 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 ervan door splitsing is de hoofdreactie van de gehele complementactiveringsketen. C3 kan via twee hoofdroutes worden geactiveerd: klassiek en alternatief. In beide gevallen wordt C3 afgebroken door een enzymcomplex genaamd C3 convertase. Twee verschillende routes leiden tot de vorming van verschillende C3-convertasen, maar beide worden gevormd als resultaat 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; als resultaat wordt een enzymcomplex van nog grotere omvang met veranderde specificiteit gevormd: C5 convertase. De C5-convertase splitst vervolgens C5 en initieert daardoor de spontane assemblage van het lytische complex van de late componenten, C5 tot 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 fasen van activering van het complementsysteem.

Klassieke en alternatieve routes van complementsysteemactivatie.

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 van C3-convertase (het eiwit dat C3 afbreekt). Klassieke manier(het werd als eerste ontdekt, maar is evolutionair nieuw) vereist antilichamen voor activering (specifieke immuunrespons, verworven immuniteit), terwijl alternatief En lectine routes kunnen worden geactiveerd door antigenen zonder de aanwezigheid van antilichamen (niet-specifieke immuunrespons, aangeboren immuniteit). Het resultaat van complementactivatie is in alle drie de gevallen hetzelfde: C3-convertase hydrolyseert C3, waardoor C3a en C3b ontstaan en een cascade van verdere hydrolyse van elementen van het complementsysteem en activeringsgebeurtenissen wordt veroorzaakt. In de klassieke route vereist activering van C3-convertase de vorming van het C4bC2a-complex. Dit complex wordt gevormd door de splitsing van C2 en C4 door het C1-complex. Het C1-complex moet op zijn beurt binden aan immunoglobulinen van klasse M of G voor activering. C3b bindt zich aan het oppervlak van pathogene micro-organismen, wat leidt tot een grotere “interesse” van fagocyten in cellen geassocieerd met C3b (opsonisatie). C5a is een belangrijke chemoattractant die nieuwe immuuncellen helpt aantrekken naar het gebied van complementactivatie. Zowel C3a als C5a hebben een anafylotoxische activiteit en veroorzaken direct degranulatie van mestcellen (en bijgevolg de afgifte van ontstekingsmediatoren). C5b begint de vorming van membraanaanvalcomplexen (MAC's), bestaande uit C5b, C6, C7, C8 en het polymere C9. MAC is het cytolytische eindproduct van activering van het complementsysteem. MAC vormt een transmembraankanaal dat osmotische lyse van de doelcel veroorzaakt. Macrofagen overspoelen ziekteverwekkers die zijn gelabeld door het complementsysteem.

Biologische functies

Momenteel worden de volgende functies onderscheiden:

Opsoniserende functie. Onmiddellijk na activering van het complementsysteem worden opsoniserende componenten gevormd die pathogene organismen of immuuncomplexen omhullen, waardoor fagocyten worden aangetrokken. De aanwezigheid van een receptor voor C3b op het oppervlak van fagocytische cellen verbetert hun hechting aan geopsoniseerde bacteriën en activeert het absorptieproces. Deze nauwere hechting van C3b-gebonden cellen of immuuncomplexen aan fagocytische cellen wordt genoemd fenomeen van immuunhechting.
Oplossen (d.w.z. oplossen) van immuuncomplexen (met het C3b-molecuul). Bij complementdeficiëntie ontwikkelt zich immuuncomplexpathologie (SLE-achtige aandoeningen). [SLE = systemische lupus erythematosus]
Deelname aan ontstekingsreacties. Activering van het complementsysteem leidt tot de afgifte van biologisch actieve stoffen (histamine, serotonine, bradykinine) uit weefselbasofielen (mestcellen) en basofiele granulocyten in het bloed, die de ontstekingsreactie stimuleren (ontstekingsmediatoren). Biologisch actieve componenten die worden gevormd tijdens afbraak C3 En C5 leiden tot de afgifte van vasoactieve aminen zoals histamine uit basofiele weefsels (mestcellen) en basofiele granulocyten in het bloed. Dit gaat op zijn beurt gepaard met ontspanning van gladde spieren en samentrekking van capillaire endotheelcellen, waardoor de vasculaire permeabiliteit toeneemt. 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 endotheliale schade.
C3a-functies:
- fungeren als een chemotactische factor en veroorzaken de migratie van neutrofielen naar de plaats waar ze vrijkomen;
- het induceren van hechting van neutrofielen aan het vasculaire endotheel en aan elkaar;
- neutrofielen activeren, waardoor ze een ademhalingsstoot en degranulatie ontwikkelen;
- stimuleren de productie van leukotriënen door neutrofielen.
Cytotoxische of lytische functie. In de laatste fase van activering van het complementsysteem wordt een membraanaanvalcomplex (MAC) gevormd uit late complementcomponenten, dat het membraan van een bacteriële of andere cel aanvalt en vernietigt.

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

Activering van het complementsysteem

Klassieke manier

De klassieke route wordt geactiveerd door activering van het complex C1(het omvat één molecuul C1q en één molecuul C1r en C1s). Het C1-complex bindt via C1q aan immunoglobulinen van de klassen M en G geassocieerd met antigenen. Hexameric C1q heeft de vorm van een boeket ongeopende tulpen, waarvan de “knoppen” zich kunnen binden aan de antilichaamplaats. Om deze route te initiëren is één enkel IgM-molecuul voldoende; activering door IgG-moleculen is minder effectief en vereist meer IgG-moleculen.

С1q bindt zich rechtstreeks aan het oppervlak van de ziekteverwekker, dit leidt tot conformationele veranderingen in het C1q-molecuul en veroorzaakt de activering van twee moleculen serineproteasen C1r. Ze splitsen C1s (ook een serineprotease). Het C1-complex bindt zich vervolgens aan C4 en C2 en splitst ze vervolgens om C2a en C4b te vormen. C4b en C2a binden zich aan elkaar op het oppervlak van de ziekteverwekker en vormen de klassieke route C3-convertase, C4b2a. Het verschijnen van C3-convertase leidt tot de splitsing van C3 in C3a en C3b. C3b vormt, samen met C2a en C4b, de 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 gecombineerd, wat polymeriseert en er een buis in het membraan verschijnt. Hierdoor wordt het osmotische evenwicht verstoord en als gevolg van turgor barst de bacterie. De klassieke manier werkt nauwkeuriger, omdat op deze manier elke vreemde cel wordt vernietigd.

Alternatief pad

Een alternatieve route wordt geïnitieerd 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 de langdurige werking ervan. Vervolgens activeert PC3bBb C3, wat resulteert in de vorming van C5-convertase en de vorming van het membraanaanvalcomplex. Verdere activering van terminale complementcomponenten vindt op dezelfde manier plaats als langs de klassieke route van complementactivatie. In de vloeistof, in het C3bBb-complex, wordt B vervangen door de H-factor en verandert het, onder invloed van een deactiverende verbinding (H), in C3bi. Wanneer microben het lichaam binnenkomen, begint het C3bBb-complex zich op te hopen op het membraan. Het bindt zich aan C5, dat zich splitst in C5a en C5b. C5b blijft op het membraan zitten. Vervolgens worden C6, C7, C8 en C9 verbonden. Na het verbinden van C9 met C8 vindt polymerisatie van C9 plaats (tot 18 moleculen worden met elkaar verknoopt) en wordt een buis gevormd die het membraan van de bacterie binnendringt, water wordt gepompt. binnen en de bacterie barst.

De alternatieve route verschilt op de volgende manier van de klassieke: wanneer het complementsysteem wordt geactiveerd, is de vorming van immuuncomplexen niet nodig zonder de deelname van de eerste complementcomponenten - C1, C2, C4. Het onderscheidt zich ook door het feit dat het onmiddellijk na het verschijnen van antigenen wordt geactiveerd - de activatoren ervan kunnen bacteriële polysachariden en lipopolysachariden (die mitogenen zijn), virale deeltjes en tumorcellen zijn.

Lectine (mannose) route van activering van het complementsysteem

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 sterk op C1r en C1s van de klassieke activeringsroute en hebben mogelijk een gemeenschappelijke evolutionaire voorouder. Wanneer meerdere actieve MBL-plaatsen binden aan specifiek georiënteerde mannose-residuen op de fosfolipidedubbellaag van de ziekteverwekker, worden MASP-I en MASP-II geactiveerd en splitsen ze het C4-eiwit in C4a en C4b en het C2-eiwit in C2a en C2b. C4b en C2a combineren zich vervolgens op het oppervlak van de ziekteverwekker om C3-convertase te vormen, en C4a en C2b werken als chemoattractanten voor cellen van het immuunsysteem.

Regulatie van het complementsysteem

Regelgevingsmechanismen werken hoofdzakelijk op drie punten.

C1. De C1-remmer controleert de klassieke en lectine-activeringsroutes. Het werkt op twee manieren: het beperkt de werking van C4 en C2 door C1r- en C1s-proteasen te binden en schakelt op vergelijkbare wijze de lectineroute uit door MASP-enzymen uit het MBP-complex te verwijderen.
C3-convertase. De levensduur van C3-convertase wordt verkort door factoren die het verval versnellen. Sommigen van hen bevinden zich op het oppervlak van hun eigen cellen (bijvoorbeeld DAF en CR1). Ze werken in op C3-convertases in zowel de klassieke als de alternatieve activeringsroutes. DAF versnelt de afbraak van C3-convertase uit de alternatieve route. CR1 (C3b/C4b-receptor) bevindt zich voornamelijk op het oppervlak van rode bloedcellen en is verantwoordelijk voor de verwijdering van geopsoniseerde immuuncomplexen uit het bloedplasma. Andere regulerende eiwitten worden door de lever geproduceerd en in inactieve toestand in het bloedplasma opgelost. Factor I is een serineprotease dat C3b en C4b splitst. C4-bindend eiwit (C4BP) breekt C4 af en helpt factor I C4b af te breken. Factor H bindt aan glycosaminoglycanen, die worden aangetroffen op zelfcellen, maar niet op pathogene cellen. Dit eiwit is een cofactor van factor I en remt tevens de activiteit van C3bBb.
C9. CD59 en Homologe Restrictiefactor remmen de polymerisatie van C9 tijdens de vorming van het membraanaanvalcomplex, waardoor de vorming ervan wordt voorkomen.

De rol van het complementsysteem bij ziekten

Het complementsysteem speelt een grote rol bij veel immuungerelateerde ziekten.

Aanvulling - essentieel onderdeel immuunsysteem van gewervelde dieren en mensen, dat een sleutelrol speelt in het humorale mechanisme van de verdediging van het lichaam tegen ziekteverwekkers. De term werd voor het eerst geïntroduceerd door Ehrlich om een bestanddeel van bloedserum aan te duiden, zonder welke de bacteriedodende eigenschappen zouden verdwijnen. Vervolgens werd ontdekt dat deze functionele factor een reeks eiwitten en glycoproteïnen is die, wanneer ze met elkaar en met een vreemde cel in wisselwerking staan, de lyse ervan veroorzaken.

Complement betekent letterlijk ‘complement’. Aanvankelijk werd het beschouwd als gewoon een ander element dat de bacteriedodende eigenschappen van levend serum verschafte. Moderne ideeën over deze factor zijn veel breder. Er is vastgesteld dat complement een complex, nauwkeurig gereguleerd systeem is dat interageert met zowel humorale als cellulaire factoren van de immuunrespons en een krachtige invloed heeft op de ontwikkeling van de ontstekingsreactie.

algemene karakteristieken

In de immunologie is het complementsysteem een groep bloedserumeiwitten van gewervelde dieren die bacteriedodende eigenschappen vertonen en een aangeboren mechanisme vormen voor de humorale verdediging van het lichaam tegen pathogenen, die zowel onafhankelijk als in combinatie met immunoglobulinen kunnen werken. In het laatste geval wordt complement een van de hefbomen voor een specifieke (of verworven) reactie, omdat antilichamen zelf geen vreemde cellen kunnen vernietigen, maar indirect werken.

Het lysiseffect wordt bereikt door de vorming van poriën in het membraan van een vreemde cel. Er kunnen veel van dergelijke gaten zijn. Het membraanperforerende complex van het complementsysteem wordt MAC genoemd. Als gevolg van zijn werking wordt het oppervlak van de vreemde cel gaten, wat leidt tot het vrijkomen van cytoplasma naar buiten.

Complement is goed voor ongeveer 10% van alle serumeiwitten. De componenten ervan zijn altijd in het bloed aanwezig, zonder enig effect uit te oefenen totdat ze worden geactiveerd. Alle effecten van complement zijn het resultaat van opeenvolgende reacties - ofwel het afbreken van de samenstellende eiwitten, ofwel leidend tot de vorming van hun functionele complexen.

Elke fase van zo’n cascade is onderworpen aan strikte feedbackregulering, die, indien nodig, het proces kan stoppen. Geactiveerde complementcomponenten vertonen een breed scala aan immunologische eigenschappen. Tegelijkertijd kunnen de effecten op het lichaam zowel positief als positief zijn negatieve impact.

Basisfuncties en effecten van complement

De acties van het geactiveerde complementsysteem omvatten:

Lysis van vreemde cellen van bacteriële en niet-bacteriële aard. Het wordt uitgevoerd door de vorming van een speciaal complex, dat in het membraan is ingebouwd en er een gat in maakt (perforeert).
Activering van de verwijdering van immuuncomplexen.
Opsonisatie. Door zich aan doeloppervlakken te hechten, maken complementcomponenten ze aantrekkelijk voor fagocyten en macrofagen.
Activering en chemotactische aantrekking van leukocyten naar de plaats van ontsteking.
Vorming van anafylotoxinen.
Faciliteren van de interactie van antigeenpresenterende cellen en B-cellen met antigenen.

Complement heeft dus een complex stimulerend effect op het gehele immuunsysteem. Overmatige activiteit van dit mechanisme kan echter de toestand van het lichaam negatief beïnvloeden. Negatieve complementen zijn onder meer:

Verergering van auto-immuunziekten.
Septische processen (onder voorbehoud van massale activering).
Negatief effect op weefsel op het gebied van necrose.

Defecten in het complementsysteem kunnen leiden tot auto-immuunreacties, d.w.z. schade aan gezonde weefsels van het lichaam door het eigen immuunsysteem van het lichaam. Dat is de reden waarom er zo'n strikte meertrapsactivatiecontrole is dit mechanisme.

Complementeer eiwitten

Functioneel zijn eiwitten van het complementsysteem onderverdeeld in componenten:

Klassiek pad (C1-C4).
Alternatieve route (factoren D, B, C3b en properdin).
Membraanaanvalcomplex (C5-C9).
Regelgevende factie.

De aantallen C-eiwitten komen overeen met de volgorde van hun ontdekking, maar weerspiegelen niet de volgorde van hun activering.

Regulerende eiwitten van het complementsysteem omvatten:

Factor H.
C4-bindend eiwit.
Membraan cofactor eiwit.
Complementreceptoren van het eerste en tweede type.

C3 is een belangrijk functioneel element, omdat na de afbraak ervan een fragment (C3b) wordt gevormd dat zich hecht aan het membraan van de doelcel, waardoor het proces van vorming van het lytische complex wordt gestart en de zogenaamde amplificatielus wordt geactiveerd ( positief feedbackmechanisme).

Activering van het complementsysteem

Complementactivatie is een cascadereactie waarbij elk enzym de activering van het volgende katalyseert. Dit proces kan plaatsvinden zowel met de deelname van componenten van verworven immuniteit (immunoglobulinen) als zonder deze.

Er zijn verschillende manieren om complement te activeren, die verschillen in de volgorde van de reacties en de reeks eiwitten die daarbij betrokken zijn. Al deze cascades leiden echter tot één resultaat: de vorming van een convertase die het C3-eiwit splitst in C3a en C3b.

Er zijn drie manieren om het complementsysteem te activeren:

Klassiek.
Alternatief.
Lectine.

Onder hen is alleen de eerste geassocieerd met het verworven immuunresponssysteem, en de rest heeft een niet-specifieke aard van werking.

In alle activeringsroutes kunnen 2 fasen worden onderscheiden:

Starten (of feitelijke activering) - omvat de gehele cascade van reacties tot de vorming van de C3/C5-convertase.
Cytolytisch - verwijst naar de vorming van het membraanaanvalcomplex (MAC).

Het tweede deel van het proces is in alle fasen vergelijkbaar en omvat de eiwitten C5, C6, C7, C8, C9. In dit geval ondergaat alleen C5 hydrolyse en de rest voegt zich eenvoudigweg samen en vormt een hydrofoob complex dat in staat is het membraan in te brengen en te perforeren.

De eerste fase is gebaseerd op de opeenvolgende lancering van de enzymatische activiteit van de eiwitten C1, C2, C3 en C4 door hydrolytische splitsing in grote (zware) en kleine (lichte) fragmenten. De resulterende eenheden worden aangegeven met kleine letters a en b. Sommigen van hen voeren de overgang naar het cytolytische stadium uit, terwijl andere fungeren als humorale factoren van de immuunrespons.

Klassieke manier

De klassieke route van complementactivatie begint met de interactie van het C1-enzymcomplex met de antigeen-antilichaamgroep. C1 is een fractie van 5 moleculen:

C1q (1).
C1r(2).
C1's (2).

In de eerste stap van de cascade bindt C1q aan immunoglobuline. Dit veroorzaakt een conformationele herschikking van het gehele C1-complex, wat leidt tot de autokatalytische zelfactivatie ervan en de vorming van het actieve enzym C1qrs, dat het C4-eiwit in C4a en C4b splitst. In dit geval blijft alles vastzitten aan het immunoglobuline en dus aan het membraan van de ziekteverwekker.

Nadat het proteolytische effect is bereikt, hecht de antigeengroep - C1qrs het C4b-fragment aan zichzelf. Een dergelijk complex wordt geschikt voor binding aan C2, dat onder invloed van C1s direct wordt gesplitst in C2a en C2b. Als gevolg hiervan wordt de C3-convertase C1qrs4b2a gecreëerd, waarvan de werking de C5-convertase vormt, die de vorming van MAC veroorzaakt.

Alternatief pad

Deze activering wordt ook wel 'inactief' genoemd, omdat hydrolyse van C3 spontaan plaatsvindt (zonder de deelname van tussenpersonen), wat leidt tot periodieke, oorzaakloze vorming van C3-convertase. Een alternatief pad vindt plaats wanneer de ziekteverwekker zich nog niet heeft gevormd. In dit geval bestaat de cascade uit volgende reacties:

Blanco hydrolyse van C3 om fragment C3i te vormen.
C3i bindt zich aan factor B en vormt het C3iB-complex.
De gebonden factor B komt beschikbaar voor splitsing door D-eiwit.
Het Ba-fragment wordt verwijderd en het C3iBb-complex blijft achter, het C3-convertase.

De essentie van blanco-activatie is dat C3-convertase in de vloeibare fase onstabiel is en snel hydrolyseert. Bij botsing met het membraan van de ziekteverwekker stabiliseert het echter en activeert het het cytolytische stadium met de vorming van MAC.

Lectine route

De lectineroute lijkt sterk op de klassieke route. Het belangrijkste verschil ligt in de eerste stap van activering, die niet plaatsvindt door interactie met immunoglobuline, maar door de binding van C1q aan terminale mannangroepen die aanwezig zijn op het oppervlak van bacteriële cellen. Verdere activering wordt volledig identiek aan het klassieke pad uitgevoerd.

AANVULLING(lat. complementumtoevoeging) - een polymoleculair systeem van wei-eiwitten, een van de belangrijkste factoren van natuurlijke immuniteit. Functies in het bloed van mensen, koudbloedige en warmbloedige dieren. Zit in lymfe- en weefselvloeistoffen. K. is opgenomen in de samenstelling van immuuncomplexen en voert de lyse uit van cellulaire antigenen die zijn gesensibiliseerd door antilichamen, bepaalt de immuunadhesiereactie (zie), neemt deel aan de opsonisatie van bacteriën, virussen en corpusculaire antigenen, versnelt hun fagocytose en neemt deel aan de ontwikkeling van ontstekingen.

K. werd eind 19e eeuw voor het eerst beschreven onder de naam ‘alexin’. als een niet-specifieke thermolabiele factor die de bacteriedodende eigenschappen van vers bloedserum bepaalt (G. Bukhner, 1889). De term ‘complement’ werd geïntroduceerd door P. Ehrlich (1900), die geloofde dat de bacteriedodende factor het cytolytische effect van antilichamen aanvult.

Er zijn minstens 18 eiwitten bekend die deel uitmaken van het K-systeem. Deze omvatten 9 K-componenten, waarvan 8 individuele eiwitten, en één is een complex: 4 eiwitten van het properdine-systeem, 1 enzymremmer en 2 inactivator-enzymen.

Volgens de door de WHO aangenomen nomenclatuur wordt het K.-systeem aangeduid met het symbool C, de afzonderlijke componenten ervan - met cijfers (C1, C2...C9), fragmenten van de K.-componenten - kleine letters(bijvoorbeeld SZA). De aanwezigheid van enzymatische activiteit in een fragment wordt aangegeven door een lijn boven het symbool ervan, en de aanwezigheid van een bindingscentrum met het celmembraan wordt aangegeven door een asterisk nabij het symbool ervan [K. F. Austen et al., 1968].

De componenten van K. circuleren in de vorm van voorlopers in het bloed, zonder te combineren met vrije antilichamen of antigenen. Er worden twee biologische mechanismen voor activering (binding) van het K.-systeem beschreven: klassiek en zogenaamd. alternatief of properdine [Müller-Eberhard (H.J. Muller-Eberhard), 1975; Vogt (W. Vogt), 1974].

Het klassieke mechanisme van K.-activering wordt uitgevoerd met de deelname van IgG- en IgM-antilichamen die deel uitmaken van immuuncomplexen, of niet-specifiek geaggregeerde immunoglobulinen van deze klassen. Wanneer gecombineerd met antigenen of als resultaat van niet-specifieke aggregatie, worden in de moleculen van deze immunoglobulinen centra gevormd die C1, de eerste component van het K-systeem, binden (A. Ya. Kulberg, 1975). Gefixeerd op immunoglobuline C1 initieert een keten van reacties waarin de resterende componenten van het K-systeem achtereenvolgens binnenkomen.

C1 is een complex van drie subcomponenten (C1q, C1rr en C1s) gevormd in de aanwezigheid van calciumionen; C1q is een collageenachtig eiwit met een mol. met een gewicht (massa) 400.000, bestaande uit zes niet-covalent gekoppelde identieke subeenheden. Elke subeenheid bevat een herkenningscentrum voor binding aan een immunoglobulinemolecuul. De hechting van C1q aan immunoglobuline gaat gepaard met intramoleculaire herschikking van C1q en activering van het geassocieerde pro-enzym Clr, dat inwerkt op C1s-proesterase. De resulterende C1s-esterase (C1s) beïnvloedt de tweede (C2) en vierde (C4) componenten van K in de vloeibare fase.

Het C4-molecuul (molecuulgewicht 208.000) is opgebouwd uit drie peptideketens: alfa, bèta en gamma, verbonden door disulfidebindingen. C1s splitst het C4a-peptide af van de alfaketen, mol. het gewicht is 8000, en in het resterende C4b-fragment van het molecuul verschijnt een bindingscentrum waarbij het celmembraan gevoelig is gemaakt door antilichamen. Wanneer C1s inwerkt op C2, mol. waarvan het gewicht 117.000 is, worden twee fragmenten gevormd: C2b (molgewicht 37.000) en C2a (molgewicht 80.000). In dit laatste wordt een bindingscentrum voor C4b gevormd. Het op het celmembraan gevormde C42-complex is in staat C3 te splitsen; daarom wordt het S3-convertase genoemd.

Het SZ-molecuul (molecuulgewicht 180.000) is opgebouwd uit twee peptideketens: alfa en bèta. Als resultaat van de splitsing van C3-peptide van de alfaketen door C3-convertase met mol. Met een gewicht van 9000 in het C3b-fragment van het molecuul wordt een bindingscentrum met het celmembraan gevormd en wordt een C423-complex met peptidase-activiteit ten opzichte van C5 (C5-convertase) op het membraan gevormd.

Na proteolytische splitsing van C5 begint de assemblage van de membraanaanvalseenheid vanaf de zogenaamde. terminale componenten van het K-systeem Het C5-molecuul is op dezelfde manier opgebouwd als S3 uit twee peptideketens a en p, mol. waarvan het gewicht respectievelijk 110.000 en 70.000 is. C5 convertase splitst het C5a-peptide van de alfaketen af met een mol. met een gewicht van 16.500. Het resulterende C5b-fragment heeft het vermogen om achtereenvolgens één molecuul C6 en C7 te sorberen. Het C567-complex sorbeert één C8-molecuul en zes C9-moleculen. Op het moment van vorming valt het C5-9-complex het celmembraan aan, waardoor het wordt vernietigd. De cytolytische activiteit van het complex wordt bepaald door C8 en wordt aanzienlijk versterkt door C9.

Wanneer het K-systeem wordt geactiveerd, worden naast de cytolytische componenten de fysiologisch actieve peptiden C3a en C5a, anafylatoxinen genoemd, gevormd; ze veroorzaken de afgifte van histamine door mestcellen. samentrekking van gladde spieren en verhoging van de vasculaire permeabiliteit, en dienen ook als chemotactische factoren voor polymorfonucleaire cellen. Gerichte migratie van polymorfonucleaire cellen op de plaats van K.-activering wordt ook veroorzaakt door het trimoleculaire complex C567 [Ward (P. Ward), 1975]. Een ander biologisch actief peptide dat verschijnt bij activering van het K-systeem is C3b. Bij binding aan het celmembraan verkrijgt het een tweede stabiel bindingscentrum ten opzichte van receptoren die zich op het oppervlak van een aantal cellen bevinden (macrofagen, bloedplaatjes, erytrocyten). Dit proces, immuunadhesie genoemd, bevordert de fagocytose van met K. geladen cellen en corpusculaire deeltjes [S. Ruddy, 1974].

K. neemt ook deel aan het mechanisme van niet-specifieke resistentie tegen infecties. In dit geval wordt het K.-systeem geactiveerd zonder de deelname van antilichamen door polysachariden of lipopolysachariden die deel uitmaken van de celwanden van bacteriën, gisten, planten of geaggregeerd IgA. K.-binding vindt plaats langs een alternatieve route, beginnend bij C3, waarbij de activeringsfasen van C1, C4 en C2 worden omzeild. Er is aangetoond dat het serumeiwit properdine, de C3-convertase-activator en een aantal van zijn voorlopers deelnemen aan de vorming van C3- en C5-convertases van de alternatieve route. Wanneer K wordt geactiveerd via de alternatieve route, evenals de klassieke, wordt het cytolytische complex C5-9 gevormd, evenals de fysiologisch actieve peptiden C3a en C5a. Dit mechanisme ligt waarschijnlijk ten grondslag aan de niet-specifieke eliminatie van virussen en veranderde erytrocyten uit het lichaam [L. Pillemer, 1954, 1955].

Alle aangegeven functies van de reactieproducten van de componenten van K. zijn gericht op de vernietiging en snelle verwijdering van inf. of buitenlandse agenten. Ze bepalen de betekenis van het K-systeem als beschermende factor van het lichaam.

Naast zijn beschermende functie kan het K.-systeem bijdragen aan schade aan de lichaamseigen weefsels bij een aantal ziekten met een auto-immuuncomponent (glomerulonefritis, systemische lupus erythematosus, arteritis, myocarditis, endocarditis). In dit geval wordt de activering van het K.-systeem uitgevoerd door zowel antilichamen gericht tegen weefsels als door oplosbare of gefixeerde immuuncomplexen in weefsels. De resulterende complexen C423 en C5-9 van de K-componenten worden door antilichamen op zowel gesensibiliseerde als niet-gesensibiliseerde cellen gefixeerd, waardoor hun membranen worden vernietigd. Een belangrijke rol in het auto-immuunproces is ook weggelegd voor de C3a- en C5a-peptiden en het C567-complex [N. LG Hunsicker, 1974; McCluskey (R. Mc Cluskey), 1975].

Het gehalte aan K. wordt meestal beoordeeld aan de hand van de hemolytische activiteit ervan tegen erytrocyten van schapen die gevoelig zijn gemaakt voor hemolysine van konijnen. De titer van K. wordt uitgedrukt in 100 of 50% hemolytische eenheden (CH100 of CH50), d.w.z. de minimale hoeveelheid K., een fractie met de geselecteerde standaard voorwaarden ervaren lyses van respectievelijk 100 of 50% van de optimaal gesensibiliseerde erytrocyten. Het gehalte van K. kan ook worden beoordeeld aan de hand van het cytolytische effect ervan in het lymfocyt-antilymfocyt-serumsysteem [Terasaki (R.I. Terasaki), 1964]. K., dat bijvoorbeeld geen lytische activiteit heeft. K. paard, stier, muis kan worden bepaald in de agglutinatiereactie van gesensibiliseerde erytrocyten geladen met K. met runderserumeiwit - conglutinine (zie Conglutinatie).

Individuele componenten van K. worden getitreerd in een hemolytische test met behulp van speciale reagentia, dit zijn preparaten van vers cavia-serum, waarbij alleen de getitreerde component wordt onthouden en de overige componenten in overmaat worden bevat. De overeenkomstige hemolyse-tussenproducten kunnen ook als titratiesubstraten worden gebruikt. Immunochemische en titratiemethoden waarbij gebruik wordt gemaakt van antisera tegen zuivere componenten van K zijn op grote schaal toegepast.

K-gehalte in dierensera verschillende types, afhankelijk van de hemolytische titratie, varieert sterk. De hoogste titer ervan, die 200 CH50 per 1 ml bereikte, werd bepaald bij cavia's. 1 ml menselijk serum bevat gemiddeld 70 en konijnen 20 CH50 [Audran (R. Audran), 1959, 1960]. De titers van K. in de hemolytische test komen echter niet altijd overeen met de werkelijke inhoud ervan. Zo lyseert K. van sommige soorten de gesensibiliseerde erytrocyten van schapen niet, hoewel het zich eraan bindt. Hemolytische activiteit K. verschillende soorten is niet hetzelfde wanneer getest in verschillende hemolytische systemen [Boyd (W.C. Boyd), 1969].

Biol, de eigenschappen van K. van verschillende typen worden grotendeels bepaald door de inhoud van de afzonderlijke componenten daarin. Soortverschillen zijn vooral uitgesproken in het gehalte aan C2 en C4. Deze componenten zijn volledig afwezig of aanwezig in zeer lage titers in de sera van paarden, stieren en muizen, die geen lytische activiteit hebben. Alle soorten serums worden gekenmerkt door een hoog gehalte aan C1. Het gehalte aan K.-componenten in menselijk serum wordt bepaald in gewichtseenheden.

Individuele schommelingen in het niveau en de samenstelling van K. bij gezonde mensen van 8 tot 35 jaar zijn onbeduidend en zijn niet afhankelijk van de bloedgroep en de Rh-factor. Doorgaans bevatten vrouwen 10% minder K dan mannen, en bij pasgeborenen en zwangere vrouwen is het gehalte ervan met gemiddeld 30% verminderd [J. Gumbreitier et al., 1960, 1961]. Er was een tendens om de K.-waarden te verhogen tussen de leeftijd van 35 en 60 jaar.

Het gehalte aan K. in de sera van patiënten hangt af van de aard van de ziekte. Bij de meeste acute infecties met een purulente etiologie, evenals bij stafylokokkenbacteriëmie, wordt in de beginperiode een toename van K-titers waargenomen. Er wordt aangenomen dat dit verband houdt met de activering van cellen van het reticulo-endotheliale systeem, in het bijzonder macrofagen die C2 synthetiseren. , C4, C5. Tijdens de periode van eliminatie van antigenen met de deelname van antilichamen nemen de titers van K. af en bereiken ze de norm tijdens herstel. Bij een aantal ziekten die de cellen van het leverparenchym aantasten, bijvoorbeeld cirrose, hepatitis, hron, cholecystitis, wordt de synthese van C3-, C6-, C9- en C1-remmers verstoord, wat leidt tot een afname van de algemeen niveau van K. In de regel neemt het niveau van K. af bij allergische aandoeningen, auto-immuunziekten en ziekten van immuuncomplexen als gevolg van de binding van K. die in het bloed circuleert en geassocieerd is met weefsels met immuuncomplexen. Gevallen van tekort aan individuele componenten van K., vergezeld van verschillende patholaandoeningen, worden beschreven.

Het K.-systeem is actief in het lichaam en in vers geïsoleerde serums. K. wordt binnen 2-4 dagen geïnactiveerd wanneer de sera in de koelkast worden bewaard (t° 5°), en als gevolg van het verwarmen van de sera op t° 56° - gedurende 20 minuten. Inactivatie van K. onder invloed van verschillende fysische agentia is beschreven. factoren - zonlicht, ultraviolette straling, schuddend, onder invloed van chemicaliën. middelen - zwakke oplossingen van zuren, alkaliën, organische oplosmiddelen, proteolytische enzymen (L. S. Reznikova, 1967). Activiteit K. lange tijd bewaard in gevriesdroogde serums, wanneer natriumsulfaat (5%) en boorzuur (4%) worden toegevoegd aan verse serums, in serums bewaard bij een temperatuur van -40°C en lager.

Het vermogen van K. om te worden opgenomen in immuuncomplexen wordt gebruikt om antilichamen en antigenen te detecteren (zie Antigeen - antilichaamreactie, Complementfixatiereactie). Er moet echter rekening mee worden gehouden dat veel antisera en sommige antigenen K. niet-specifiek binden. Dit fenomeen, het anticomplementaire effect genoemd, komt tot uiting in een afname van de hemolytische activiteit van K. Het kan te wijten zijn aan de vermenging van geaggregeerde globulinen, lipopolysachariden of proteolytische enzymen in getitreerde preparaten, evenals aan bacteriële besmetting van de preparaten (Boyd, 1969). Het verhoogde vermogen van antilichamen van sommige individuen binnen één soort tot niet-specifieke fixatie van K. wordt afleidbaarheid genoemd, en antilichamen die deze eigenschap hebben, worden afleidbaar genoemd.

De studie van het activeringsproces van K., de verduidelijking van biol, de eigenschappen van de activeringsproducten van K.-componenten, het niveau van K. onder normale omstandigheden en bij verschillende ziekten maakt het mogelijk de beschermende functie en de rol ervan in weefsel te begrijpen schade. Deze kennis is met name nodig voor de ontwikkeling van wetenschappelijk onderbouwde methoden voor de preventie en behandeling van ziekten veroorzaakt door activering van het K-systeem.

Bepaling van K.-titers bij verschillende ziekten in de loop van de tijd praktische betekenis, omdat het een indicator is van immunol, de toestand van het lichaam, de effectiviteit van de behandeling. activiteiten en heeft een voorspellende betekenis.

Bibliografie: Boyd W. Grondbeginselen van de immunologie, vert. uit het Engels, blz. 346, M., 1969; Ontsteking, immuniteit en overgevoeligheid, red. G. 3. Moveta, vert. uit het Engels, blz. 422, M., 1975, bibliogr.; Kulberg A. Ya. Immunoglobulinen als biologische regulatoren, p. 106, M., 1975, bibliogr.; CabotE. iMeyer M, Experimentele immunochemie, vert. uit het Engels, blz. 140, M., 1968, bibliogr.; P e z n en naar het eiland en L. S. Complement en zijn betekenis in immunologische reacties, M., 1967, bibliogr.; A u s t e n K.F.a. O. Nomenclatuur van complement, Bull. Wld Hlth Org., v. 39, blz. 935, 1968; Col tien H.R. Biosynthese van complement, Advanc. Immunol., v. 22, blz. 67, 1976, bibliogr.; Uitgebreide immunologie, red. door N.K. Day a. R.A. Goed, v. 2, N.Y., 1977; Muller-Eberhard HJ Complement, Ann Rev. Biochemie, v. 44, blz. 697, 1975, bibliogr.; Yogt W. Activering, activiteiten en farmacologisch actieve producten van complement, Pharmacol. Rev., v. 26, blz. 125, 1974, bibliogr.

I.A. Tarchanova.

keer bekeken

VKontakte opslaan

"Staatsacademie voor Diergeneeskunde van Moskou

en biotechnologie naar vernoemd. KI Skrjabin"

Invoering.

Nomenclatuur van het complementsysteem.

Complement kan ‘zelf’ onderscheiden van ‘niet-zelf’

Eiwitten van het complementsysteem behoren tot verschillende superfamilies. Eiwitten gegroepeerd in één superfamilie – bijvoorbeeld immunoglobulinen – hebben veel gemeenschappelijke structurele en functionele eigenschappen.

Classificatie van complementeiwitten in superfamilies stelt ons in staat hun structurele en functionele relaties beter te begrijpen.

Klassieke route van complementactivatie.

De klassieke route van complementactivatie wordt meestal veroorzaakt door immuuncomplexen; de rol van het eerste enzymcomplex daarin wordt vervuld door het C1-eiwit (Tabel 1).

Lectineroute van complementactivatie.

Het is vrijwel identiek aan de klassieke, maar wordt onafhankelijk van antilichamen geactiveerd.

Er vindt spontane activatie van complement plaats via de alternatieve route. “Inactieve” alternatieve activatie van complement handhaaft voortdurend een lage concentratie C3b* in het bloedplasma.

De versterkingslus is een positief feedbackmechanisme bij de activering van complement via de alternatieve route.

De laatste fase van complementactivatie is de vorming van een membraanlyserend complex.

Het gastheercelmembraan bevat eiwitten die het beschermen tegen lysis onder invloed van LMC.

Geschiedenis van het concept

Algemeen overzicht

Componenten van het complementsysteem

De belangrijkste fasen van activering van het complementsysteem.

Biologische functies

Activering van het complementsysteem

Klassieke manier

Alternatief pad

Lectine (mannose) route van activering van het complementsysteem

Regulatie van het complementsysteem

De rol van het complementsysteem bij ziekten

algemene karakteristieken

Basisfuncties en effecten van complement

Complementeer eiwitten

Activering van het complementsysteem

Klassieke manier

Alternatief pad

Lectine route

Dit vind je misschien ook leuk