Классический путь активации системы комплемента

Система комплемента

Система комплемента была открыта раньше других гуморальных систем врожденного иммунитета. В 1898 г. сотрудник Института Пастера в Париже Ж. Борде (J. Bordet) обнаружил термолабильную составляющую системы факторов, ответственных за иммунный гемолиз, и назвал ее термином «алексин» (термин «комплемент», от лат cоmplementare — дополнять, введен П. Эрлихом позже). Вскоре выяснилось, что комплемент — не одиночный фактор, а целая система факторов. Значительно позже, в 70-е годы ХХ века, на основе работ Л. Пиллемера (L. Pillemer), выполненных в 50-е годы ХХ века, было сформулировано представление о пропердиновой системе, которое вскоре было трансформировано в учение об альтернативном пути активации комплемента

(с тех пор классическим путем активации стали называть антитело-зависимый путь, открытый Ж. Борде). Наконец, в 90-е годы ХХ века было признано существование 3-го пути активации комплемента — лектинового.

 

Комплемент – это система сывороточных белков, которые находятся в крови в неактивном состоянии и могут каскадно (последовательно друг за другом) активироваться при наличии в организме чужеродного АГ.

Система комплемента рассматривалась как дополнение к действию АТ. Но она имеет самостоятельное значение без действия АТ, активируясь по альтернативному пути. В состав комплемента входит около 30 различных белков, которые в норме не активны. Активация системы происходит по принципу ограниченного протеолиза, который лежит в основе активации системы свертывания крови, кининовой системы.

Принцип ограниченного протеолиза: белки системы находятся в неактивной формев виде фермента-предшественника, который подвергается протеолизу и расщепляется на два фрагмента: А и В (фермент). Он представляет собой II профермент, с которым происходят те же процессы. Протеолиз идет с захватом, каскадным усилением и, если его не контролировать, то это привело бы к катастрофе. Таким образом, имеются контролирующие белки – белки-ингибиторы. Следовательно, процесс является конечным. Например, свертывающая система и антисвертывающая система.

 

Белки системы комплемента

1. Белки-активаторы

2. Белки-ингибиторы

 

Номенклатура белков системы комплемента

Существует три пути активации системы комплемента:

1. Классический путь;

2. Альтернативный путь;

3. Лектиновый путь.

Активация системы комплемента осуществляется в два основных этапа (фазы):

1. запуск активации (происходит при участии факторов различной природы, не относящихся к системе комплемента), завершающийся формированием С3/С5-конвертаз;

2. лизис клеток-мишеней.

Пути активации кардинально различаются особенностями первой фазы, тогда как фаза клеточного лизиса одинакова для всех трех путей.

Названия белкам дают по времени их действия в альтернативном пути активации системы комплемента, в классическом пути активации:

- ранние (название белков происходит от слова complement: С1, С2, С4; в АП – В, D, P);

- центральные (общий белок С3);

- терминальные (общие белки С5-9).

Буква «i» означает, что белок инактивирован.

 

Основные этапы активации комплемента и ее результаты

 

 

Альтернативный путь активации системы комплемента

 

Был открыт в 1956 году. Имеет не иммунологическое начало. Нет взаимодействия АГ и АТ. Система активируется при попадании в организм чужеродных АГ (компоненты альтернативного пути метят эти вещества как чужеродные). Альтернативный путь – это самый древний путь мечения чужого. Это типичный механизм врожденного иммунитета.

Активацию альтернативного пути вызывают ЛПС микроорганизмов, яды змей, вирусы (например, вирус кори), опухолевые клетки.

Ключевым событием является появление С3в, который прикрепляется к чужеродному веществу в его складках и уходит от контроля ингибитора жидкой фазы.

С3в может образовываться в классическом пути активации системы комплемента. Следовательно, классический путь и альтернативный путь связаны между собой по типу обратной связи. Может образовываться в результате гидролиза С3 (спонтанное образование С3в).

Когда С3в уходит от контроля ингибитора, то к нему прикрепляется фрагмент раннего белка альтернативного пути, а именно Вв. Белок D - протеолитический фермент, расщепляющий спонтанно белок В на 2 фрагмента: Ва и Вв. Вв вместе с С3в образует двухферментный белок – конвертазу-С3 альтернативного пути (С3вВв).

Данная конвертаза стабилизируется дополнительным белком Р, препятствующий распаду конвертазы. Данный фермент расщепляет С3 на С3а и С3в. Новая порция С3в прикрепляется к конвертазе - С3 альтернативного пути и образуется С3вВвРС3в. Этот комплекс называется конвертаза-С5 альтернативного пути, расщепляющая С5 на С5а и С5в. И начинает формироваться мембраноатакующий комплекс, как и при классическом пути активации комплемента.

 

Лектиновый путь активации системы комплемента

 

Инициируется маннозосвязывающим белком – лектином крови, структурным аналогом С1q. Маннозосвязывающий белок с маннозой поверхности микробной клетки с последующим расщеплением С4, С2 компонентов комплемента и образованием С3-конвертазы классического пути (С4вС2в).

 

Белки-ингибиторы

Их классифицируют по месту их действия:

1. ингибиторы жидкой фазы С1, С3в;

2. ингибиторы внеклеточного матрикса;

3. клеточные ингибиторы, среди которых выделяют рецепторы компонентов комплемента (CR1, CR2): на фагоцитах, эритроцитах и других клетках. Они участвуют в удалении компонентов системы комплемента.

 

Реакция иммунного лизиса

Принцип реакции иммунного лизиса: при любом взаимодействии АГ и специфических АТ в среде, где присутствует сложная система сывороточных белков, называемая комплементом, происходит обязательное связывание комплемента, что феноменологически проявляется уменьшением содержания свободного комплемента в среде и лизисом АГ, если последний является клеткой. Такой вариант реакции называется реакцией иммунного лизиса. Если АГ неклеточный (вещество), то хотя связывание комплемента происходит, и количество его уменьшается в среде, видимых изменений не происходит.

Обязательным неспецифическим условием реакции иммунного лизиса является присутствие комплемента в достаточном количестве. Чаще всего в качестве комплемента используют сыворотку крови морской свинки, которая содержит большое количество комплемента. В отдельных случаях применяют кровь кролика, человека (IV).

 

АГ	АТ	Неспецифические условия	Феномен	Технические варианты	Примеры
Клеточ-ный	Ig A, M, G (цитолизи-ны)	Наличие комплемента	Лизис АГ клеточного характера	Ин виво     Ин витро: в жидкой фазе   В лунках планшета     Ин витро в геле	Реакция Исаева-Пфайфера для идентификации холерного вибриона (исследуема культура вибриона + диагностическая сыворотка вводится в брюшную полость морской свинки) Учет под микроскопом по цитолизу вибриона   Реакция гемолиза: исследуемые эритроциты + сыворотка, содержащая АТ к эритроцитам + комплемент. Положительная реакция – «лаковая» кровь.   Определение HLA АГ (лимфоцитов): исследуемые лимфоциты+ диагностические сыворотки+ комплемент + эозин. Учет реакции микроскопический.   Реакция Йерне для определения АТ-продуцирующих клеток в эксперименте. Реакция радиального гемолиза для диагностики краснухи. Эритроциты, сенсибилизированные вирусными АГ, и комплемент вводят в гелевую среду, исследуемую сыворотку вносят в лунки в толщу агара, появляются зоны гемолиза

 

Реакцию радиального гемолиза ставят в лунках геля из агара, содержащего ЭБ и комплемент. После внесения в лунки геля гемолитической сыворотки (АТ против ЭБ) вокруг них в результате радиальной диффузии АТ, образуется зона гемолиза. Таким образом, можно определить активность комплемента и гемолитической сыворотки, а также АТ в сыворотке крови у больных гриппом, краснухой, клещевым энцефалитом. Для этого на эритроцитах адсорбируют соответствующие АГ вируса, а в лунки геля, содержащего данные эритроциты, добавляют сыворотку крови больного. Противовирусные антитела (АТ) взаимодействуют с вирусными антигенами, адсорбированными на эритроцитах, после него к этому комплексу присоединяются компоненты комплемента, вызывая гемолиз. Например, Ig G против вируса краснухи обнаруживают по лизису эритроцитов, связанных с антигеном вируса краснухи и суспендированных с комплементом в агарозном геле.

Иммуноблоттинг

Иммуноблоттинг (или вестернблоттинг) -высокочувавительный метод выявления белков, основанный на сочетании электрофореза и ИФА или РИА (рис. 2.37). ИБ используют как диагностический метод при ВИЧ-инфекции и др. Метод переноса пятен ДНК первоначально разработал в 1975 г. Саузерн (фамилия Southern в переводе означает
«южный»), метод получил название саузернблоттинг (южный перенос) Метод переноса фрагментов РНК назвали нозернблоттинг (северный перенос), а метод переноса фрагментов белка - вестернблоттинг (западный перенос)

 

Антигены возбудителя разделяют с помощью электрофореза в полиакриламидном геле, затем переносят их (блоттинг - от англ. blоt - пятно) из геля на активированную бумагу (1) или нитроцеллюлозную мембрану и проявляют с помощью ИФА. Фирмы выпускают такие полоски с «блотами» антигенов. На эти полоски (стрипы) наносят сыворотку больного (2). Затем, после инкубации, отмывают от не связавшихся антител больного и наносят сыворотку против иммуноглобулинов человека, меченную ферментом (3). Образовавшийся на полоске комплекс (антиген + антитело больного + антитело против Ig человека) выявляют добавлением хромогенного субстрата (4), изменяющего окраску под действием фермента.

 

 

Система комплемента

Система комплемента была открыта раньше других гуморальных систем врожденного иммунитета. В 1898 г. сотрудник Института Пастера в Париже Ж. Борде (J. Bordet) обнаружил термолабильную составляющую системы факторов, ответственных за иммунный гемолиз, и назвал ее термином «алексин» (термин «комплемент», от лат cоmplementare — дополнять, введен П. Эрлихом позже). Вскоре выяснилось, что комплемент — не одиночный фактор, а целая система факторов. Значительно позже, в 70-е годы ХХ века, на основе работ Л. Пиллемера (L. Pillemer), выполненных в 50-е годы ХХ века, было сформулировано представление о пропердиновой системе, которое вскоре было трансформировано в учение об альтернативном пути активации комплемента

(с тех пор классическим путем активации стали называть антитело-зависимый путь, открытый Ж. Борде). Наконец, в 90-е годы ХХ века было признано существование 3-го пути активации комплемента — лектинового.

 

Комплемент – это система сывороточных белков, которые находятся в крови в неактивном состоянии и могут каскадно (последовательно друг за другом) активироваться при наличии в организме чужеродного АГ.

Система комплемента рассматривалась как дополнение к действию АТ. Но она имеет самостоятельное значение без действия АТ, активируясь по альтернативному пути. В состав комплемента входит около 30 различных белков, которые в норме не активны. Активация системы происходит по принципу ограниченного протеолиза, который лежит в основе активации системы свертывания крови, кининовой системы.

Принцип ограниченного протеолиза: белки системы находятся в неактивной формев виде фермента-предшественника, который подвергается протеолизу и расщепляется на два фрагмента: А и В (фермент). Он представляет собой II профермент, с которым происходят те же процессы. Протеолиз идет с захватом, каскадным усилением и, если его не контролировать, то это привело бы к катастрофе. Таким образом, имеются контролирующие белки – белки-ингибиторы. Следовательно, процесс является конечным. Например, свертывающая система и антисвертывающая система.

 

Белки системы комплемента

1. Белки-активаторы

2. Белки-ингибиторы

 

Номенклатура белков системы комплемента

Существует три пути активации системы комплемента:

1. Классический путь;

2. Альтернативный путь;

3. Лектиновый путь.

Активация системы комплемента осуществляется в два основных этапа (фазы):

1. запуск активации (происходит при участии факторов различной природы, не относящихся к системе комплемента), завершающийся формированием С3/С5-конвертаз;

2. лизис клеток-мишеней.

Пути активации кардинально различаются особенностями первой фазы, тогда как фаза клеточного лизиса одинакова для всех трех путей.

Названия белкам дают по времени их действия в альтернативном пути активации системы комплемента, в классическом пути активации:

- ранние (название белков происходит от слова complement: С1, С2, С4; в АП – В, D, P);

- центральные (общий белок С3);

- терминальные (общие белки С5-9).

Буква «i» означает, что белок инактивирован.

 

Основные этапы активации комплемента и ее результаты

 

 

Классический путь активации системы комплемента

Был открыт в 1905 году. Имеет иммунологическое начало.

Начинается с взаимодействия АГ и АТ. В качестве АГ могут выступать клеточные и молекулярные АГ.

При взаимодействии АГ и АТ на небольшой поверхности клетки или молекулы собирается большое количество АТ, что создает условия для активации С1, напоминающий цветок тюльпана и стебель, которых насчитывается в количесвте 6 штук (букет). Головка тюльпана прикрепляется к Fc-фрагментам АТ. Чтобы произошла активация, необходимо взаимодействие 2-6 головок тюльпана.

Затем из центра букета выпадает ингибитор, работающий как протеолитический фермент (С1).

Затем С1 действует на С2 и С4, распадающиеся на осколки.

 

С2 С2а+С2в

С1

С4 С4а+С4в

 

В результате крупные молекулы объединяются в 2-ухмолекулярную молекулу фермента – конвертазу С3 классического пути.

С3 расщепляется на мелкие фрагменты. С3в прикрепляется в С2вС4в и образуется конвертаза С5 классического пути, расщепляющая С5 на С5а и С5в.

Ключевые точки действия ингибиторов С1, С3, С5.. Терминальные белки работают по принципу полимеризации. Они откладываются в мембране АГ: сначала С5в, затем С6, С7, С8, несколько молекул С9, которые образуют полимерные трубчатые структуры (мембраноатакующий комплекс), пронизывающие мембрану АГ (образуются поры диаметром 10 нм) и через них начинают поступать ионы по градиенту концентрации (поступает Na, вода: клетка подвергается осмотическому шоку, если она безъядерная). Происходит комплемент-АТ-зависимый цитолиз (АГ разрушается).