Классический путь активации системы комплемента схема. Классический путь активации системы комплемента

Комплемент является одним из важных фак­торов гуморального иммунитета, играющим роль в защите организма от антигенов. Комплемент представляет со­бой сложный комплекс белков сыворотки крови, находящийся обычно в неактивном состоянии и активирующийся при соедине­нии антигена с антителом или при агрега­ции антигена.

1. Девять белков, составляющих собственно комплемент и обозначаемых поэто­му буквой С: С1...С9, причем С1-компонент состоит из трех белковых субъединиц (С1q, С1г, С1s), все остальные представляют собой единичные белковые молекулы. В составе молекулы имеется рецептор для связывания с Рс-фрагментом молеку­лы антитела. Антитела, относящиеся к иммуноглобулинам различных классов, вза­имодействуют с комплементами с различной степенью активности. Белки С5, С6, С7, С8 и С9 участвуют в организации мембрано-атакующего комплекса.

2. Регуляторные белки: С1Е1, С4bр, фактор Н, фактор I (инактиватор СЗb/С4b), белок S.

3. Факторы, участвующие в альтернативном пути активации системы комплемента: фактор В (протеиназа), фактор В (гликопротеин), фактор Р (пропердин) - у-глобулин, его обнаружил в 1954 г. Л. Пиллемер. Этот белок, образуя комплекс с эндоток­сином, в присутствии ионов Mg разрушает С3, поэтому был назван пропердином. Пропердин стабилизирует СЗ-конвертазу альтернативного пути.

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

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

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

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

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

В процессе активации комплемента обра­зуются продукты протеолиза его компонен­тов - субъединицы СЗа и СЗb, С5а и С5b и дру­гие, которые обладают высокой биологической активностью. Например, СЗа и С5а принимают участие в анафилактических реакциях, являют­ся хемоаттрактантами, СЗb - играет роль в опсонизации объектов фагоцитоза, и т. д. Сложная каскадная реакция комплемента происходит с участием ионов Са 2+ и Mg 2+ .

1) способность связываться с комплексом антиген + антитело;

2) лизирование эритроцитов, использованных для получения гемолитической сыворотки.

РСК ставят в два этапа, и в ней соответственно участвуют две системы - опыт­ная, или диагностическая, и индикаторная. Диагностическая система состоит из исследуемой (или диагностической) сыворотки, которую перед постановкой реак­ции прогревают при 56 °С в течение 30 мин для инактивации имеющегося в ней комплемента, и антигена. К этой системе добавляют стандартный комплемент. Его источником служит свежая или высушенная сыворотка морской свинки. Смесь ин­кубируют при 37 "С в течение одного часа. Если в исследуемой сыворотке имеют­ся антитела, произойдет их взаимодействие с добавленным антигеном, и образую­щиеся комплексы антиген + антитело свяжут добавленный комплемент. Если же в сыворотке антитела отсутствуют, образования комплекса антиген + антитело не произойдет, и комплемент останется свободным. Никаких видимых проявлений связывания комплемента на этой стадии реакции обычно нет. Поэтому для выяс­нения вопроса, произошло или нет связывание комплемента, добавляют вторую, индикаторную систему (инактивированная гемолитическая сыворотка + эритроци­ты барана), и смесь всех компонентов РСК вновь инкубируют при 37С в течение 30-60 мин, после чего оценивают результаты реакции. В случае, если комплемент связался на первой стадии, в диагностической системе, т. е. в сыворотке больного имеются антитела, и произошло связывание комплемента комплексом антитело + + антиген, лизиса эритроцитов не будет - РСК положительна: жидкость бесцветна, на дне пробирки осадок эритроцитов. Если же в сыворотке специфические антите­ла отсутствуют и связывания комплемента в диагностической системе не произой­дет, т. е. РСК отрицательна, то неизрасходованный в диагностической системе Комплемент связывается с комплексом эритроциты + антитела индикаторной системы и произойдет гемолиз: в пробирке «лаковая кровь», осадка эритроцитов нет. Интенсивность РСК оценивают по четырехкрестной системе в зависимости от степени задержки гемолиза и наличия осадка эритроцитов. Реакция сопровожда­ется соответствующими контролями: контроль сыворотки (без антигена) и конт­роль антигена (без сыворотки), так как некоторые сыворотки и некоторые антигены обладают антикомплементарным действием. Перед постановкой РСК все компо­ненты, участвующие в ней, за исключением исследуемой сыворотки или антигена, подвергаются тщательному титрованию. Особенно важно ввести в реакцию точ­ную дозу комплемента, так как его нехватка или избыток могут привести к лож­ным результатам. Титром комплемента является то его минимальное количество, которое в присутствии рабочей дозы гемолитической сыворотки обеспечивает полное растворение эритроцитов. Для постановки основного опыта берут дозу комплемента, увеличенную на 20-25 % по сравнению с установленным титром. Титром гемолитической сыворотки является то ее максимальное разведение, кото­рое, будучи смешано с равным объемом 10 % раствора комплемента, полностью гемолизирует соответствующую дозу эритроцитов в течение 1 ч при температуре 37 °С. В основной опыт берут сыворотку, разведенную до 1/3 своего титра.

Приобретенный иммунитет. Значение антител в формировании иммунитета. Роль различных классов иммуноглобулинов в иммунологических реакциях (агглютинации, РСК, нейтрализации токсинов и вирусов, развитии местного иммунитет).

Приобретенный иммунитет отличается от видового следующими особенностями.

Во-первых, он не передается по наследству. По наследству передается лишь ин­формация об органе иммунитета, а сам иммунитет формируется в процессе индиви­дуальной жизни в результате взаимодействия с соответствующими возбудителями или их антигенами.

Во-вторых, приобретенный иммунитет является строго специфическим, т. е. все­гда направлен против конкретного возбудителя или антигена.

Форми­рование приобретенного специфического иммунитета происходит благодаря коопера­тивному взаимодействию макрофагов (и других антигенпредставляющих клеток), В- и Т-лимфоцитов и при активном участии всех остальных иммунных систем.

Одним из характерных признаков приобретенного иммунитета служит появление в сыворотке крови и тканевых соках специфических защитных веществ - антител, направленных против чужеродных веществ.

Антитела являются уникальными сывороточными белками - глобулинами, ко­торые вырабатываются в ответ на поступление в организм антигена и способны с ним специфически взаимодействовать. Совокупность сывороточ­ных белков, обладающих свойствами антител, называют иммуноглобулинами и обозначают символом Ig.

Существует пять различных классов иммуногло­булинов: IgG, IgМ, IgА, IgЕ, IgD Они различаются по молекулярной массе, содержа­нию углеводов, составу полипептидных цепей, коэффициентам седиментации и др.

Высокая нейтрализующая активность антител, принадлежащих к IgG, свидетель­ствует о важной роли их в антитоксическом иммунитете. Антитела IgМ особенно активны в реакциях фагоцитоза с корпускулярными антигенами и поэтому играют существенную роль в антимикробном иммунитете, В реакциях нейтрализации виру­сов особенно активны антитела IgА, следовательно, им принадлежит большая роль в противовирусном иммунитете. Кроме того, секреторные IgAs обусловливают мест­ный иммунитет слизистых оболочек. Наконец, антитела IgЕ, обладающие гомоцитотропностью, опосредуют реакции гиперчувствительности немедленного типа.

Реакция связывания комплемента.

Уникальная способность комплемента специфически связываться с различными по своей природе комплексами антиген + антитело нашла широкое применение в реакции связывания комплемента (РСК). Особое преимущество РСК состоит в том, что природа антигена, участвующего в ней (корпускулярный или раствори­мый), не имеет значения, так как комплемент связывается с Fс-фрагментом лю­бого антитела, относящегося к IgG и IgМ, независимо от его антительной специ­фичности. Кроме того, РСК очень чувствительна: она позволяет обнаружить количество антител в 10 раз меньшее, чем, например, в реакции преципитации. РСК была предложена в 1901 г. Ж. Борде и О. Жангу. В ее основе лежат два свой­ства комплемента:

3) способность связываться с комплексом антиген + антитело;

4) лизирование эритроцитов, использованных для получения гемолитической сыворотки.

РСК ставят в два этапа, и в ней соответственно участвуют две системы - опыт­ная, или диагностическая, и индикаторная. Диагностическая система состоит из исследуемой (или диагностической) сыворотки, которую перед постановкой реак­ции прогревают при 56 °С в течение 30 мин для инактивации имеющегося в ней комплемента, и антигена. К этой системе добавляют стандартный комплемент. Его источником служит свежая или высушенная сыворотка морской свинки. Смесь ин­кубируют при 37С в течение одного часа. Если в исследуемой сыворотке имеют­ся антитела, произойдет их взаимодействие с добавленным антигеном, и образую­щиеся комплексы антиген + антитело свяжут добавленный комплемент. Если же в сыворотке антитела отсутствуют, образования комплекса антиген + антитело не произойдет, и комплемент останется свободным. Никаких видимых проявлений связывания комплемента на этой стадии реакции обычно нет. Поэтому для выяс­нения вопроса, произошло или нет связывание комплемента, добавляют вторую, индикаторную систему (инактивированная гемолитическая сыворотка + эритроци­ты барана), и смесь всех компонентов РСК вновь инкубируют при 37С в течение 30-60 мин, после чего оценивают результаты реакции. В случае, если комплемент связался на первой стадии, в диагностической системе, т. е. в сыворотке больного имеются антитела, и произошло связывание комплемента комплексом антитело + + антиген, лизиса эритроцитов не будет - РСК положительна: жидкость бесцветна, на дне пробирки осадок эритроцитов. Если же в сыворотке специфические антите­ла отсутствуют и связывания комплемента в диагностической системе не произой­дет, т. е. РСК отрицательна, то неизрасходованный в диагностической системе Комплемент связывается с комплексом эритроциты + антитела индикаторной системы и произойдет гемолиз: в пробирке «лаковая кровь», осадка эритроцитов нет. Интенсивность РСК оценивают по четырехкрестной системе в зависимости от степени задержки гемолиза и наличия осадка эритроцитов. Реакция сопровожда­ется соответствующими контролями: контроль сыворотки (без антигена) и конт­роль антигена (без сыворотки), так как некоторые сыворотки и некоторые антигены обладают антикомплементарным действием. Перед постановкой РСК все компо­ненты, участвующие в ней, за исключением исследуемой сыворотки или антигена, подвергаются тщательному титрованию. Особенно важно ввести в реакцию точ­ную дозу комплемента, так как его нехватка или избыток могут привести к лож­ным результатам. Титром комплемента является то его минимальное количество, которое в присутствии рабочей дозы гемолитической сыворотки обеспечивает полное растворение эритроцитов. Для постановки основного опыта берут дозу комплемента, увеличенную на 20-25 % по сравнению с установленным титром. Титром гемолитической сыворотки является то ее максимальное разведение, кото­рое, будучи смешано с равным объемом 10 % раствора комплемента, полностью гемолизирует соответствующую дозу эритроцитов в течение 1 ч при температуре 37 °С. В основной опыт берут сыворотку, разведенную до 1/3 своего титра.

Непрямая реакция гемолиза используется как ускоренный метод обнаруже­ния специфических антител. В качестве носителя антигенов используют эритроциты. При наличии в сыворотке больного специфических антител сенсибилизированные эритроциты в присутствии комплемента лизируются.

Антигены. Определение понятия, свойства, химическая природа. Специфичное антигенов. Детерминантная группа (эпитоп), шлеппер. Полноценные и неполноценные антигены. Гаптены и полугаптены. Факторы, определяющие антигенность белка и ее специфичность.

Антигены - любые вещества, содержащиеся в микроорганизмах и других клетках или выделяемые ими, которые несут признаки генетически чуже­родной информации и при введении в организм вызывают развитие специфи­ческих иммунных реакций.

Реализация антигенности зависит от способности антиге­на метаболизироваться в организме, т. е. быть объектом разрушающего действия макрофагов и взаимодействовать с другими клетками иммунной системы. Благода­ря такому взаимодействию происходит распознавание антигенной специфичности. Все антигены обладают специфичностью, т. е. определенными особенностями, гене­тически детерминированными и связанными с их структурой, почему они и отлича­ются друг от друга.

Для характеристики микроорганизмов помимо родовой, видовой и групповой антигенной специфичности очень важное значение имеет определение типоспецифичности антигенов. Типоспецифичность - особенность антигенного строения, которая обусловливает различия среди особей одной группы сходных организмов данного вида и позволяет выделить среди них серотипы, или сероварианты (серовары). Выявление сероваров дает возможность осуществлять очень тонкую дифферен­циацию внутри вида микроорганизмов.

Изучение антигенных свойств различных сложных химических соединений - белков, полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот и т. д. - показало, что суще­ствует два типа антигенов - полноценные и неполноценные.

Полноценные антигены обладают обеими функциями антигена: способностью индуцировать образование антител и специфически с ними взаимодействовать.

Неполноценные антигены сами по себе способностью индуцировать образование антител не обладают, они приоб­ретают это свойство только после соединения с белками или другими полноценными антигенами. Такие неполноценные антигены называются гаптенами или полугаптенами.

Неполноценные антигены обладают только од­ним свойством антигена: они способны специфически взаимодействовать с теми антителами, в индукции синтеза которых они участвовали (после присоединения к белку и превращения в полноценные антигены).

Если взаимодействие неполноценного антигена с антителом сопровождается обычными иммунологическими реакциями, его называют гаптеном. Если неполно­ценный антиген имеет очень небольшую молекулярную массу и его взаимодействие с антителами не сопровождается обычными видимыми реакциями, его называют полугаптеном. О присутствии полугаптена в этом случае судят по тому признаку, что антитела, будучи связаны с полугаптеном, уже не проявляют себя в обычной реак­ции с полноценным антигеном (задерживающая реакция Ландштейнера).

Антигенное строение микробной клетки. Основные группы антигенов. Химическая природа антигенной специфичности. Значение изучения антигенов в серологической классификации микроорганизмов.

Для медицинской микробиологии наибольший интерес представляют антиген­ные свойства бактерий, токсинов и вирусов. Результаты их изучения используются в практике получения высокоэффективных иммуногенных препаратов, а также для совершенствования методов идентификации возбудителей болезней.

Антигенное строение микробной клетки. Н-, О- и К-антигены, токсины и ферменты бактерий как антигены. Перекрестнореагирующие антигены. Принципы определения антигенного состава бактерий, дифференциация общих (групповых) типоспецифических антигенов.

Антигенное строение микробной клетки. Обладая слож­ным химическим строением, бактериальная клетка представляет собой целый ком­плекс антигенов. Антигенными свойствами обладают жгутики, капсула, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, рибосомы и другие компоненты цитоплаз­мы, а также различные продукты белковой природы, выделяемые бактериями во внешнюю среду, в том числе токсины и ферменты. В связи с этим различают следу­ющие основные виды микробных антигенов: соматические, или О - антигены; жгути­ковые, или Н-антигены; поверхностные, или капсульные К-антигены.

Видовая специфичность - антигенные особенности, присущие представите­лям данного вида. Отпечаток видовой специфичности имеют многие макромолекулы данного организма. Определение видовых антигенов может быть использовано для дифференциации особей одного вида от другого.

Групповая специфичность - особенности антигенного строения, свойствен­ные определенной группе особей внутри данного вида организмов. Групповые анти­гены, позволяющие различать отдельных особей или группы особей внутри одного вида, называются изоантигенами.

Гетероспецифичность - антигенная специфичность, обусловленная наличием общих для представителей разных видов антигенов. Гетероантигены обусловливают перекрестные иммунологические реакции.

Типоспецифичность - особенность антигенного строения, которая обусловливает различия среди особей одной группы сходных организмов данного вида и позволяет выделить среди них серотипы, или сероварианты (серова- ры). Выявление сероваров дает возможность осуществлять очень тонкую дифферен­циацию внутри вида микроорганизмов.

Большинство современных классификаций патогенных микроорганизмов по­строены с учетом этих типов антигенной специфичности.

Существуют три пути активации комплемента: классический, лектиновый и альтернативный.

А. Классический путь активации комплемента является основным. Участие в этом пути активации комплемента – главная функция антител.

1. Активацию комплемента по классическому пути запускает иммунный комплекс: комплекс антигена с иммуноглобулином (класса G – первых трех подклассов – или М). Место антитела может «занять» С-реактивный белок – такой комплекс также активирует комплемент по классическому пути.

2. Классический путь активации комплемента осуществляется следующим образом (рис 26.2-1).

а. Сначала активируется фракция С1 : она собирается из трех субфракций (C1q, C1r, C1s) и превращается в фермент С1-эстеразу (С1qrs).

б. С1-эстераза расщепляет фракцию С4 .

в. Активная фракция С4b ковалентно связывается с поверхностью микробных клеток (но не с собственными эукариотическими клетками макроорганизма) с здесь присоединяет к себе фракцию С2 .

г. Фракция С2 в комплексе с фракцией С4b расщепляется С1-эстеразой с образованием активной фракции С2 b .

д. Активные фракции С4b и С2b в один комплекс – С4 b С2 b – обладающий ферментативной активностью. Это так называемая С3-конвертаза классического пути .

е. С3-конвертаза расщепляет фракцию С3 , нарабатываю большие количества активной фракции С3b.

ж. Активная фракция С3b присоединяется к комплексу С4 b С2 b и превращает его в С5-конвертазу (С4bС2bС3b).

з. С5-конвертаза расщепляет фракцию С5 .

и. Появившаяся в результате этого активная фракция С5b присоединяет фракцию С6 .

к. Комплекс С5bС6 присоединяет фракцию С7 .

л. Комплекс С5bС6С7 встраивается в фосфолипидный бислой мембраны микробной клетки .

м. К этому комплексу присоединяется белок С8 .

н. Будучи вместе со всем комплексом в фосфолипидный бислой мембраны микробной клетки, белок С8 катализирует полимеризацию 10 – 16 молекул белка С9 . Данный полимер формирует в мембране микробной клетки неспадающую пору диаметром около 10 нм (рис 26.2-2)., что приводит к лизису микроба (так как на его поверхности образуется множество таких пор – «деятельность» одной единицы С3-конвертазы приводит к появлению около 1000 пор). Комплекс С5bС6С7С8С9, образующийся в результате активации комплемента, называется мемранатакующим комплексом (МАК).

Б. Лектиновый путь активации комплемента запускается комплексом нормального белка сыворотки крови – маннансвязывающего лектина (МСЛ) – с углеводами поверхностных структур микробных клеток (с остатками маннозы). Активизирующаяся в результате этого процесса МСЛ-ассоциированная сериновая протеаза действует аналогично С1-эстеразе классического пути, по которому, собственно, и развиваются дальнейшие события, заканчивающиеся формированием МАК (рис. 26.2-3).

В. Альтернативный путь активации комплемента (рис. 26.2-4) начинается с ковалентного связывания активной фракции С3b – которая всегда присутствует в сыворотке крови в результате постоянно протекающего здесь спонтанного расщепления фракции С3 – с поверхностными молекулами не всех, но некоторых микроорганизмов.

1. Дальнейшие события развиваются следующим образом.

а. С3b связывает фактор В (который структурно и функционально гомологичен фактору С2), образуя комплекс С3bВ.

б. В связанном с С3b виде фактор В выступает в качестве сусбтрата для фактора D (сывороточной сериновой протеазы), которая расщепляет его с образованием активного комплекса С3bВb. Этот комплекс обладает ферментативной активностью, структурно и функционально гомологичен С3-конвертазе классического пути (С4bС2b) и называется С3-конвертазой альтернативного пути .

в. Сама по себе С3-конвертаза альтернативного пути нестабильна. Чтобы альтернативный путь активации комплемента успешно продолжался этот фермент стабилизируется фактором Р (пропердином).

1 . Нарабатывается много С3b и образуется комплекс С3bВbС3b, являющийся С5-конвертазой .

2 . Активация С5 дает начало образованию мембранатакующего комплекса (см. разделы 26.2.А.2.и – 26.2.А.2.н).

2. Основное функциональное отличие альтернативного пути активации комплемента, по сравнению с классическим, заключается в быстроте ответа на патоген: так как не требуется время для накопления специфических антител и образования иммунных комплексов.

Г. Важно понимать, что и классический и альтернативный пути активации комплемента действуют параллельно , еще и амплифицируя (т.е. усиливая) друг друга. Другими словами комплемент активируется не «или по классическому или по альтернативному», а «и по классическому и по альтернативному» путям активации. Это, еще и с добавлением лектинового пути активации, – единый процесс (см. рис. 26.2-5), разные составляющие которого могут просто проявляться в разной степени.

№ 6 Комплемент, его структура, функции, пути актива­ции, роль в иммунитете.
Природа и характеристика комплемента . Комплемент является одним из важных фак­торов гуморального иммунитета, играющим роль в защите организма от антигенов. Комплемент представляет со­бой сложный комплекс белков сыворотки крови, находящийся обычно в неактивном состоянии и активирующийся при соедине­нии антигена с антителом или при агрега­ции антигена. В состав комплемента входят 20 взаимодействующих между собой белков, девять из которых являются основными ком­понентами комплемента; их обозначают циф­рами: С1 , С2, СЗ, С4...С9. Важную роль играют также факторы В, D и Р (пропердин). Белки комплемента относятся к глобулинам и отличаются между собой по ряду физико-химических свойств. В частности, они сущес­твенно различаются по молекулярной массе, а также имеют сложный субъединичный состав: C 1- C 1 q , C 1 r , C 1 s ; СЗ-СЗа, СЗ b ; С5-С5а, С5 b и т. д. Компоненты комплемента синтези­руются в большом количестве (составляют 5-10% от всех белков крови), часть из них образуют фагоциты.
Функции комплемента многообразны: а) участвует в лизисе микробных и других клеток (цитотоксическое действие); б) обладает хемотаксической активностью; в) принимает учас­тие в анафилаксии; г) участвует в фагоцитозе. Следовательно, комплемент является компонен­том многих иммунологических реакций, направ­ленных на освобождение организма от микробов и других чужеродных клеток и антигенов (на­пример, опухолевых клеток, трансплантата).
Механизм активации комплемента очень сложен и представляет собой каскад фер­ментативных протеолитических реакций, в результате которого образуется активный цитолитический комплекс, разрушающий стен­ку бактерии и других клеток. Известны три пути активации комплемента: классический, альтернативный и лектиновый.
По классическому пути комплемент активирует­ся комплексом антиген-антитело. Для этого достаточно участия в связывании антигена одной молекулы IgM или двух молекул IgG . Процесс начинается с присоединения к ком­плексу АГ+АТ компонента С1 , который рас­падается на субъединицы C 1 q , C 1 r и С1 s . Далее в реакции участвуют последовательно активированные «ранние» компоненты комплемента в такой последовательности: С4 , С2, СЗ. Эта реакция имеет характер усиливающе­гося каскада, т. е. когда одна молекула пре­дыдущего компонента активирует несколько молекул последующего. «Ранний» компонент комплемента С3 активирует компонент С5, который обладает свойством прикрепляться к мембране клетки. На компоненте С5 путем последовательного присоединения «поздних» компонентов С6, С7, С8, С9 образуется литический или мембраноатакующий комплекс который нарушает целостность мембраны (образует в ней отверстие), и клетка погибает в результате осмотического лизиса.
Альтернативный путь активации комплемен­та проходит без участия антител. Этот путь характерен для защиты от грамотрицательных микробов. Каскадная цепная реакция при аль­тернативном пути начинается с взаимодействия антигена (например, полисахарида) с протеи­нами В , D и пропердином (Р) с последующей активацией компонента СЗ. Далее реакция идет так же, как и при классическом пути - образу­ется мембраноатакующий комплекс.
Лектиновый путь активации комплемента также происходит без участия антител. Он ини­циируется особым маннозосвязывающим белком сыворотки крови, который после взаимодейс­твия с остатками маннозы на поверхности мик­робных клеток катализирует С4. Дальнейший каскад реакций сходен с классическим путем.
В процессе активации комплемента обра­зуются продукты протеолиза его компонен­тов - субъединицы СЗа и СЗ b , С5а и С5 b и дру­гие, которые обладают высокой биологической активностью. Например, СЗа и С5а принимают участие в анафилактических реакциях, являют­ся хемоаттрактантами, СЗ b - играет роль в опсонизации объектов фагоцитоза, и т. д. Сложная каскадная реакция комплемента происходит с участием ионов Са 2 + и Mg 2+ .

Отличия классического пути активации системы комплемента (схема 1) от альтернативного прежде всего состоят в следующем:

1. Для активации системы комплемента по классическому пути необходимо образование специфических иммуноглобулинов (IgG или IgM) и иммунных комплексов, что требует определенного времени;
2. Классический путь активации системы комплемента начинается с первых, так называемых ранних, компонентов комплемента: С1, который состоит из трех субкомпонентов (Clq, Cl г, С Is), и далее С4, С2 и СЗ.

Классический путь активации комплемента

Для активации системы комплемента иммунным комплексом необходимо, чтобы в его состав входили," как минимум, две молекулы IgG; для IgM достаточно одной молекулы. Наибольшей активностью при этом обладают IgM, IgG и три его субтипа: IgG, IgG2, IgG3. Активация системы комплемента происходит при связывании Clqсо специфическим сайтом (участком) в области Fc-фрагмента иммуноглобулинов. Для IgG это СН2-домен, а для IgM - это СН4-домен, который входит в Fc-фрагмент иммуноглобулинов.
Как упоминалось, система комплемента активируется по каскадному типу. Это значит, что при активации предыдущего компонента комплемента происходит его расщепление. Один из компонентов остается на поверхности клетки, которая участвует в образовании иммунного комплекса, а второй компонент является растворимым и "уходит" в жидкую фазу, т. е. в сыворотку крови. Тот компонент, который остался на иммунном комплексе, приобретает при этом свойство фермента и способность воздействовать на последующие компоненты комплемента, активируя их.
Итак, активация комплемента по классическому пути (см. схему 1) начинается с первого субкомпонента комплемента (Clq), который фиксируется к Fc-фрагментам иммуноглобулинов. При этом в молекуле
Clq возникают информационные изменения, что дает возможность фиксироваться к нему С1г, который, в свою очередь, приобретает способность фиксировать и активировать Cls. В результате образуется активный комплекс из составных частей С1, который приобретает способность активировать С4.
Образованию активного С1 препятствует С1-ингибитор. Его роль очень важна для контроля за активностью, с которой активируется комплемент по классическому пути. При врожденном дефиците (количества или функции) Cl-ингибитора развивается болезнь, получившая название ангионевротического отека (см. специальный раздел).
Образование активированного С1 приводит к активации С4, который распадается на два фрагмента - С4а, переходящий в растворенное состояние, и С4Ь, который остается на поверхности мембраны клетки, входящей в состав иммунного комплекса, и приббретает свойства фермента эстеразы, способного активировать С2. Образовавшийся активированный С4Ь в присутствии ионов магния расщепляет С2 на два фрагмента - С2а и С2Ь. При этом С2а присоединяется к С4Ь и образуется новое вещество, обладающее ферментными свойствами, - конвертаза 3-го компонента комплемента классического пути активации. Образовавшаяся СЗ-конвертаза (С4Ь2а) расщепляет СЗ на СЗа и СЗЬ. СЗа переходит в растворенное состояние, а СЗЬ является ключевым " как для классического, так и для альтернативного пути активации комплемента, т. е. в этом месте оба пути активации комплемента сходятся и далее процесс происходит единым путем. На этом этапе также действует инактиватор (СЗЬ-инактиватор), который называют еще фактором I. Он препятствует избыточной активации СЗ комплемента. При этом СЗЬ расщепляется на неактивные фрагменты - СЗс и C3d.
Активированный СЗЬ, связываясь с комплексом С4Ь и 2а, превращается в новый фермент - конвертазу 5-го компонента комплемента. С этого момента начинается сборка терминальных (конечных) компонентов системы комплемента С5 - С9, которые в конце концов формируются в мембраноатакующий комплекс (МАК). Под влиянием С5- конвертазы (С4Ь2аЗЬ) происходит расщепление С5 на С5а - мелкий фрагмент и С5Ь - более крупный. С5а переходит в растворенное состояние, а С5Ь является первым компонентом мембраноатакующего комплекса, который имеет рецепторы к С6 и С7. Начиная с " С6, белки в системе комплемента далее не расщепляются. Образовавшийся комплекс С5Ь67 приобретает способность прикрепляться к мембране клетки-мишени. Вслед за этим, к прикрепившемуся к мембране активированному комплексу С5Ь67 присоединяется С8 и, в принципе, в этом случае (т. е. даже в отсутствие С9) уже возможно начало лизиса стенки

клетки-мишени. Присоединение С9 к комплексу С5Ь678 значительно усиливает цитолиз стенки клетки-мишени. Образовавшийся комплекс С5Ь6789 индуцирует появление в липидном белке мембраны клетки цилиндрических пор длиной около 15 мм и диаметром 8-12 мм, что позволяет электролитам и воде проходить через нарушенную мембрану внутрь клетки и вызывать осмотический лизис клетки.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Новосибирский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

(ГОУ ВПО НГМУ Минздравсоцразвития России)

Кафедра медицинской химии

Система комплемента. Пути активации

Выполнила: студентка 2 курса 3 группы

Вострикова А.В.

Новосибирск 2011г.

Введение 3

Пути активации системы комплемента 6

Классический путь 6

Альтернативный путь 8

Лектиновый (маннозный) путь 8

Регуляция системы комплемента 10

Заключение 11

Список используемой литературы 12

Введение

Если возбудитель преодолевает поверхностные барьеры, его встречают факторы второй иммунобиологической линии неспецифических защитных механизмов. Такие защитные механизмы принято делить на гуморальные и клеточные. Комплекс конституциональных механизмов защиты тканей - эволюционно древняя форма организованной защиты - предшественник индуцированных (иммунных) реакций. Подтверждением этому служит факт, что значительная часть конституциональных компонентов защиты находится в тканях в неактивной форме. Их активацию вызывают различные вещества - медиаторы воспаления. Ключевую роль в неспецифической защите внутренней среды организма играют комплемент и фагоцитирующие клетки. Их активность во многом дополняют различные БАВ.

Комплемент - система белков, включающая около 20 взаимодействующих компонентов: С1 (комплекс из трех белков), С2, СЗ, …, С9, фактор В, фактор D и ряд регуляторных белков. Все эти компоненты - растворимые белки с мол. массой от 24 000 до 400 000, циркулирующие в крови и тканевой жидкости. Белки комплемента синтезируются в основном в печени и составляют приблизительно 5 % от всей глобулиновой фракции плазмы крови. Большинство из них неактивны до тех пор, пока не будут приведены в действие или в результате иммунного ответа (с участием антител), или непосредственно внедрившимся микроорганизмом. Один из возможных результатов активации комплемента - последовательное объединение так называемых поздних компонентов (С5, С6, С7, С8 и С9) в большой белковый комплекс, вызывающий лизис клеток (литический, или мембраноатакующий, комплекс). Агрегация поздних компонентов происходит в результате ряда последовательных реакций протеолитической активации с участием ранних компонентов (С1, С2, С3, С4, фактора В и фактора D). Большинство этих ранних компонентов - проферменты, последовательно активируемые путем протеолиза. Поскольку многие из активированных компонентов прочно связываются с мембранами, большинство этих событий происходит на поверхностях клеток. Центральный компонент этого протеолитического каскада - С3. Его активация путем расщепления представляет собой главную реакцию всей цепи активации комплемента. С3-конвертаза расщепляет С3 на два фрагмента, больший из которых (С3b) связывается с мембраной клетки-мишени рядом с С3-конвертазой; в результате образуется ферментный комплекс еще больших размеров с измененной специфичностью - С5-конвертаза. Затем С5-конвертаза расщепляет С5 и тем самым инициирует спонтанную сборку литического комплекса из поздних компонентов - от С5 до С9. Поскольку каждый активированный фермент расщепляет много молекул следующего профермента, каскад активации ранних компонентов действует как усилитель: каждая молекула, активированная в начале всей цепи, приводит к образованию множества литических комплексов.

Компоненты системы участвуют в реакциях свёртывания крови, способствуют межклеточным взаимодействиям, необходимым для процессинга Аг, вызывают лизис бактерий и клеток, инфицированных вирусами. В норме компоненты системы находятся в неактивной форме. Активация комплемента приводит к поочередному (каскадному) появлению его активных компонентов в серии протеолитических реакций, стимулирующих защитные процессы.

Основные функции компонентов комплемента в защитных реакциях:

· стимуляция фагоцитоза,

· нарушение целостности клеточных стенок микроорганизмов мембранопов-реждающим комплексом (особенно у видов, устойчивых к фагоцитозу, например гонококков)

· индукция синтеза медиаторов воспалительного ответа (например, ИЛ-1; табл. 10-4),

· система комплемента стимулирует воспалительные реакции (некоторые компоненты - хемоаттрактанты для фагоцитов),

· участвует в развитии иммунных (через активацию макрофагов), анафилактических реакций.

Компоненты системы комплемента

Пути активации системы комплемента

Система комплемента работает как биохимический каскад реакций. Комплемент активируется тремя биохимическими путями: классическим, альтернативным и лектиновым путем. Все три пути активации производят разные варианты C3-конвертазы (белка, расщепляющего С3). Классический путь (он был открыт первым, но эволюционно является новым) требует антител для активации (специфический иммунный ответ, приобретённый иммунитет), в то время как альтернативный и лектиновый пути могут быть активизированы антигенами без присутствия антител (неспецифический иммунный ответ, врождённый иммунитет). Итог активации комплемента во всех трёх случаях одинаков: C3-конвертаза гидролизует СЗ, создавая C3a и C3b и вызывая каскад дальнейшего гидролиза элементов системы комплемента и событий активации.

Классический путь

Классический путь запускается активацией комплекса С1 (он включает одну молекулу С1q и по одной молекуле С1r и С1s). С1 активируется комплексом антиген-антитело в присутствии катионов Са и Mg обычно на поверхности клетки-мишени. Комплекс С1 связывается с помощью С1q с иммуноглобулинами классов М и G, связанными с антигенами. Гексамерный C1q по форме напоминает букет нераскрытых тюльпанов, «бутоны» которого могут связываться с Fc участком антител. Для инициации этого пути достаточно единственной молекулы IgM, активация молекулами IgG менее эффективна и требует больше молекул IgG.

С1q связывается прямо с поверхностью патогена, это ведет к конформационным изменениям молекулы С1q, и вызывает активацию двух молекул сериновых протеаз С1r. Они расщепляют С1s (тоже сериновую протеазу). Потом комплекс С1 связывается с С4 и С2 и затем расщепляет их, образуя С2а и С4b. С4b и С2а связываются друг с другом на поверхности патогена, и образуют С3-конвертазу классического пути, С4b2а. Появление С3-конвертазы приводит к расщеплению С3 на С3а и С3b. С3b образует вместе с С2а и С4b С5-конвертазу классического пути. С5 расщепляется на C5a и C5b.C5b остается на мембране и соединяется с комплексом C4b2a3b.Потом соединяются С6, С7, С8 и С9,которая полимеризуется и возникает трубочка внутри мембраны. Тем самым нарушается осмотический баланс и в результате тургора бактерия лопается. Классический путь действует более точно, поскольку так уничтожается любая чужеродная клетка.

Альтернативный путь

Альтернативный путь запускается гидролизом C3 прямо на поверхности патогена. В альтернативном пути участвуют факторы В и D. С их помощью происходит образование фермента СЗbВb. Стабилизирует его и обеспечивает его длительное функционирование белок P. Далее РС3bВb активирует С3, в результате образуется С5-конвертаза и запускается образование мембраноатакующего комплекса. Дальнейшая активация терминальных компонентов комплемента происходит так же, как и по классическому пути активации комплемента. В жидкости в комплексе CЗbВb В заменяется Н фактором и под воздействием дезактивирующего соединения(Н) превращается в С3bi.Когда микробы попадают в организм комплекс СЗbВb начинает накапливаться на мембране. Он соединяется с С5, который расщепляется на C5a и C5b. C5b остается на мембране. Потом соединяются С6, С7, С8 и С9.После соединения С9 с С8, происходит полимеризация С9 (до 18 молекул сшиваются друг с другом) и образуется трубочка, которая пронизывает мембрану бактерии, начинается закачка воды и бактерия лопается.

Альтернативный путь отличается от классического следующим: при активации системы комплемента не нужно образование иммунных комплексов, он происходит без участия первых компонентов комплемента - С1, С2, С4. Он также отличается тем, что срабатывает сразу же после появления антигенов - его активаторами могут быть бактериальные полисахариды и липополисахариды(являются митогенами), вирусные частицы, опухолевые клетки.

Лектиновый (маннозный) путь

Лектиновый путь гомологичен классическому пути активации системы комплемента. Он использует лектин, связывающий маннозу, (MBL) - белок, подобный C1q классического пути активации, который связывается с маннозными остатками и другими сахарами на мембране, что позволяет распознавать разнообразные болезнетворные микроорганизмы. MBL - сывороточный белок, принадлежащий к группе белков коллектинов, который синтезируется преимущественно в печени и может активировать каскад комплемента, непосредственно связываясь с поверхностью патогена.

В сыворотке крови MBL формирует комплекс с MASP-I и MASP-II (Mannan-binding lectin Associated Serine Protease, связывающие MBL сериновые протеазы). MASP-I и MASP-II весьма схожи с C1r и C1s классического пути активации и, возможно, имеют общего эволюционного предшественника. Когда несколько активных центров MBL связываются с определенным образом ориентированными маннозными остатками на фосфолипидном бислое болезнетворного микроорганизма, MASP-I и MASP-II активируются и расщепляют белок C4 на C4a и C4b, а белок С2 на C2a и C2b. Затем C4b и C2a объединяются на поверхности болезнетворного микроорганизма, формируя C3-конвертазу, а C4a и C2b действуют как хемоаттрактанты для клеток иммунной системы.

Регуляция системы комплемента

Система комплемента может быть очень опасной для тканей хозяина, поэтому ее активация должна хорошо регулироваться. Большинство компонентов активны только в составе комплекса, при этом их активные формы способны существовать очень короткое время. Если в течение этого времени они не встретятся со следующим компонентом комплекса, то активные формы теряют связь с комплексом и становятся неактивными. Если концентрация какого-то из компонентов ниже пороговой (критической), то работа системы комплемента не приведет к физиологическим последствиям. Система комплемента регулируется специальными белками, которые находятся в плазме крови даже в большей концентрации, чем сами белки системы комплемента. Эти же белки представлены на мембранах собственных клеток организма, предохраняя их от атаки со стороны белков системы комплемента.

Регуляторные механизмы в основном действуют в трех точках.

1. С1. Ингибитор С1 контролирует классический и лектиновый пути активации. Действует двумя путями: ограничивает действие С4 и С2 с помощью связывания C1r- и С1s-протеаз и подобным образом выключает лектиновый путь, удаляя ферменты MASP из MBP-комплекса.

2. С3-конвертаза. Время жизни С3-конвертазы уменьшают факторы ускорения распада. Некоторые из них находятся на поверхности собственных клеток (например, DAF и CR1). Они действуют на С3-конвертазы и классического, и альтернативного путей активации. DAF ускоряет распад С3-конвертазы альтернативного пути. СR1 (C3b/C4b receptor) расположен главным образом на поверхности эритроцитов и отвечает за удаление из плазмы крови опсонизированных иммунных комплексов. Другие регуляторные белки производятся печенью и в неактивном состоянии растворены в плазме крови. Фактор I - сериновая протеаза, расщепляющая C3b и C4b. С4-связывающий белок (C4BP) расщепляет С4 и помогает фактору I расщеплять C4b.Фактор H связывается с гликозаминогликанами, которые есть на собственных клетках, но не на клетках патогенов. Этот белок является кофактором фактора I, а также ингибирует активность C3bBb.

3. С9. CD59 и Гомологичный Фактор Ограничения ингибируют полимеризацию С9 во время образования мембраноатакующего комплекса, не давая ему сформироваться.

Заключение

Система комплемента является частью иммунной системы, она осуществляет неспецифическую защиту от бактерий и других проникающих в организм возбудителей болезней. Система комплемента состоит примерно из 20 различных белков - «факторов (компонентов) комплемента», которые находятся в плазме крови и составляют около 4% от всех белков плазмы.

Система комплемента работает как биохимический каскад реакций. Комплемент активируется тремя биохимическими путями: классическим, альтернативным и лектиновым путем. Все три пути активации производят разные варианты C3-конвертазы (белка, расщепляющего С3). Классический путь (он был открыт первым, но эволюционно является новым) требует антител для активации (специфический иммунный ответ, приобретённый иммунитет), в то время какальтернативный и лектиновый пути могут быть активизированы антигенами без присутствия антител (неспецифический иммунный ответ, врождённый иммунитет). Итог активации комплемента во всех трёх случаях одинаков: C3-конвертаза гидролизует СЗ, создавая C3a и C3b и вызывая каскад дальнейшего гидролиза элементов системы комплемента и событий активации.

Список используемой литературы

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/Система_комплемента

2. http://meduniver.com/Medical/Microbiology/225.html

3. http://www.toxoid.ru/sistemy-immuniteta/236-sistema-komplementa.html

4. http://www.chem.msu.su/rus/teaching/kolman/294.htm

5. http://meditsina-info.ru/content/view/119/58/