Вопрос 13. Альтернативный и классический пути активации комплемента.Регуляция.

Классический путь активации системы комплемента
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, то есть в сыворотку крови. Тот компонент, который остался на иммунном комплексе, приобретает при этом свойство фермента и способность воздействовать на последующие компоненты комплемента, активируя их.
Активация комплемента по классическому пути начинается с первого субкомпонента комплемента (С1q), который фиксируется к Fс-фрагментам иммуноглобулинов. Компоненты комплемента активируются последовательно (схема) вплоть до образования мембраноатакующего комплекса (МАК). Уже комплекс С5b67 приобретает способность прикрепляться к мембране клетки-мишени. Вслед за этим к прикрепившемуся к мембране активированному комплексу С5b67 присоединяется С8 и, в принципе, в этом случае (то есть даже в отсутствие С9) возможно начало лизиса стенки клетки-мишени. Присоединение С9 к комплексу С5b678 значительно усиливает цитолиз стенки клетки-мишени. Образовавшийся комплекс С5b6789 индуцирует появление в липидном белке мембраны клетки цилиндрических пор длиной около 15 мм и диаметром 8-12 мм. Это позволяет электролитам и воде проходить через нарушенную мембрану внутрь клетки и вызывать осмотический лизис клетки.

Альтернативный путь активации системы комплемента
Отличия альтернативного пути активации системы комплемента от классического состоят в следующем.
1. Для активации системы комплемента не требуется образования иммунных комплексов, поэтому не нужно времени для продукции иммуноглобулинов.
2. Альтернативный путь происходит без участия первых компонентов комплемента – С1, С4 и С2.
3. Альтернативный путь срабатывает сразу же после внедрения антигенов, и активаторами его могут выступать бактериальные полисахариды, липополисахариды, вирусы, вирусные частицы на поверхности клеточных мембран, опухолевые клетки, паразиты.
Таким образом, альтернативный путь активации системы комплемента является своего рода «скорой помощью», которая включается в работу сразу же после попадания чужеродных агентов в организм, требует немедленной защиты до того, как образуются специфические иммуноглобулины и специфические иммунные комплексы.
Пропердиновая система играет важную роль в активации первых этапов альтернативного пути и представлена в организме группой белков, имеющих буквенное обозначение, – факторами D и В. При их участии происходит образование фермента СЗbВb. Поскольку этот белок неустойчив, то белок пропердин (Р), соединяясь с С3bВb, стабилизирует этот комплекс и обеспечивает его длительное функционирование. РС3bВb активирует С3 с последующим образованием С5-конвертазы и далее идет «сборка» мембраноатакующего комплекса (МАК). Активация терминальных компонентов комплемента при «сборке» МАК происходит также, как и по классическому пути активации комплемента (схема).

Следует упомянуть о регуляторных механизмах, имеющихся в системе комплемента и контролирующих механизмы активации. Прежде всего, это – С1-ингибитор. Он относится к плазменным альфа-2-глобулинам и обладает способностью подавлять ферментативную активность активированного С1-комплемента, а также функцию плазмина, калликреина, активированного фактора Хагемана и фактора 11. При врожденном отсутствии С1-ингибитора развивается болезнь, получившая название ангионевротического отека. К регуляторным компонентам комплемента относятся также факторы I и Н – инактиваторы активированного С3b комплемента и так называемые инактиваторы анафилотоксинов, снижающие биологическую активность С3а, С4а и С5а.

Факторы контроля системы комплемента

I. Ингибирующие механизмы. Каждый этап каскада активации комплемента находится в равновесии с неактивированным состоянием. Ярко выраженные фармакологические эффекты продуктов активации требуют регуляции на различных уровнях.

В качестве лимитирующего фактора в системе активации по классическому пути выступает С2, который присутствует в наиболее низкой концентрации.

Другой ограничивающей группой факторов служит необходимость взаимодействия Clq с двумя Fc-фрагментами антител и возможность доступа к образовавшимся участкам связывания активаторов и субстратов реакции (С2а, С4b, С3b, и т. д. до С9). Нестабильность С2а, С4b, С5b и Вb в жидкой фазе препятствует неограниченному развитию реакции и обусловливает концентрацию процесса на активированной поверхности. Описаны специфические ингибиторы для Clr, Cls, C4b, С2, С3b, С6, С5b-6-7, Вb, С3а и С5а.

II. Стимулирующие механизмы. Наиболее важным механизмом усиления активации комплемента является положительная обратная связь, в результате которой появление С3b приводит к значительному ускорению образования этого продукта активации. Активированный пропердин стабилизирует Вb. Аналогичным образом реализуется эффект патологических аутоантител.

или

Уже упоминалось о факторах, инактивирующих и расщепляющих актив-ные компоненты комплемента. Эти факторы играют важную роль в предот-вращении повреждающего действия комплемента на собственные клетки организма, разрушая активные компоненты на клеточной мембране и в рас-творимой фазе. Компоненты комплемента, фиксированные на бактериаль-ных клетках, расщепляются факторами рассматриваемой группы медленнее представленных в свободной форме.

При запуске классического пути активации комплемента действуют

C1-ингибитор (C1inh). С1inh относят к семейству антитрипсиновых протеаз (серпинов). Он специфически связывает C1r и C1s, блокируя их активность в отношении молекулы С4 и отщепляя их от комплекса C1qrs. Известен наследственный дефект С1inh, называемый по главному клиническому про-явлениюангионевротический отек. Причина такого отека, иногда пред-ставляющего угрозу жизни, состоит в чрезмерной активации калликреина (для которого С1inh служит ингибитором) и образовании вследствие этого избыточных количеств кининов. Большинство регуляторных факторов участвуют в контроле централь-ного звена активации комплемента, связанного с формированием и функ-ционированием С3-конвертаз. Фактор Iотносят к нейтральным сериновым протеазам. Он обладает сродством к фрагментам C4b и C3b. Для проявления своей активности фактору Iнеобходимо наличие кофакторов: сывороточ-ных белков — фактора Hи C4Bp (C4 binding protein), а также мембранных бел-ков — С3-рецептора CR1(Complement receptor 1) и кофакторного белкаMCP (Membrane cofactor protein). C4Bp связывает сывороточный белок C4b. Затем C4b расщепляется фактором I. Факторы H, CR1 и MCP связывают C3b (как в растворимой фазе, так и на мембране) и облегчают взаимодействие с ним фактора I. Представленный почти на всех ядросодержащих клетках фактор DAF (Decay-activating factor, CD55) — мембранный ингибитор C3-конвертаз C4bC2b и C3bBb. DAF вызывает их распад и связывает фрагменты C3b или C4b. Факторы H и MCP отвечают преимущественно за контроль альтерна-тивного, а C4Bp и DAF — классического пути активации комплемента.На этапе литической атаки регулирующую роль выполняют витронектин, протектин и белок С8Вр (C8-binding protein). Адгезивный белок витронектин (S-протеин) связывается с комплексом C5bС6C7, препятствуя его взаимо-действию с мембраной, и блокирует полимеризацию C9. C8Bp препятствует связыванию фактора С9 с С8, взаимодействуя с участком молекулы С8, к которому обладает сродством молекула С9 (Ярилин).

 

 

Группа белков	Положительные реактанты острой фазы	Отрицательные реактанты острой фазы
Пентраксины	С-реактивный белок, сывороточный амилоид А, пентраксин 3	Нет
Транспортные белки	Маннозасвязывающий белок, гаптогло-бин, гемопексин, церулоплазмин, орозо-мукоид, преальбумин, липокалины	Трансферрин, ретинолсвязывающий белок
Протеазы	Трипсиноген, эластаза, катепсины, гранзимы, триптазы, химазы, металло-протеиназы	Нет
Ингибиторы протеаз	α2-макроглобулин, α1-антитрипсин, α1-антихимотрипсин	Нет
Компоненты комплемента	C1-ингибитор, компоненты С2, С3, С4, фактор В	Пропердин
Факторы свертывания крови	Фибриноген, протромбин, фактор VIII, плазминоген	Фактор ХII
Прочие белки	Ангиотензиноген, фибронектин, прокальцитонин, тенасцин С, ЛПС-связывающий белок	Альбумин, липопротеиды низкой и очень низкой плотности

Вопрос 14. С-реактивный белок и другие белки острой фазы. Происхождение, иммунобиологическая активность.

Белки (реактанты) острой фазы представляют группу протеинов, секре-тируемых гепатоцитами. При воспалении продукция белков острой фазы изменяется. При усилении синтеза белки называют положительными, а при понижении синтеза — отрицательными реактантнами острой фазы воспа-ления.Динамика и выраженность изменений сывороточ-ной концентрации различных белков острой фазы при развитии воспаления неодинакова: концентарция С-реактивного белка и сывороточного амилои-да Р возрастает очень сильно (в десятки тысяч раз) — быстро и кратковре-менно (практически нормализуется к концу 1-й недели); уровни гаптоглобина и фибриногена возрастают слабее (в сотни раз) соответственно на 2-й и 3-й неделях воспалительной реакции. В данной главе будут рассмотрены только положительные реактанты, участвующие в иммунных процессах.

Согласно выполняемым функциям выделяют несколько групп бел-ков острой фазы. К транспортным белкам относят преальбумин, альбумин, орозомукоид, липокалины, гаптоглобин, трансферрин, маннозасвязываю-щий и ретинолсвязывающий белки и т.д. Они играют роль переносчиков метаболитов, ионов металлов, физиологически активных факторов. Роль факторов этой группы существенно возрастает и качественно изменяется при воспалении. Другую группу образуют протеазы (трипсиноген, эластаза, катепсины, гранзимы, триптазы, химазы, металлопротеиназы), активация которых необходима для формирования многих медиаторов воспаления, а также для осуществления эффекторных функций, в частности киллерной. Активация протеаз (трипсина, химотрипсина, эластазы, металлопротеиназ) уравновешивается накоплением

их ингибиторов. α2-Макроглобулин участ-вует в подавлении активности протеаз разных групп. Помимо перечисленных, к белкам острой фазы относят факторы коагуляции и фибринолиза, а также белки межклеточного матрикса (например, коллагены, эластины, фибронектин) и даже белки системы комплемента.

Пентраксины

Наиболее полно проявляют свойства реактантов острой фазы белки семейства пентраксинов: в первые 2–3 сут развития воспаления их концент-рация в крови повышается на 4 порядка.Основа для выделения этого семейства белков — структурные особенности модуля, являющегося их обязательной составной частью. Пентраксиновый модуль представляет кольцевидный гомопентамер. Он состоит из 5 некова-лентно связанных одинаковых субъединиц (рис. 2.43). Субъединица образо-вана 206 аминокислотными остатками и имеет молекулярную массу около 20–23 кДа.

Пентраксины взаимодействуют и с множеством других молекул: C1q, бактериальными полисахаридами, фосфорилхолином, гистонами, ДНК, полиэлектролитами, цитокинами, белками межклеточного матрикса, сывороточными липопротеинами, ком-понентами комплемента, друг с другом, а также с ионами Са2+и других металлов. Для всех рассматриваемых пентраксинов существуют высокоаф-финные рецепторы на миелоидных, лимфоидных, эпителиальных и других клетках. Кроме того, эта группа белков острой фазы обладает достаточно высоким сродством к таким рецепторам, как FcγRI и FcγRII.Многочисленность молекул, с которыми взаимодействуют пентраксины, определяет широкое разнообразие их функций. Распознавание и связывание пентраксинами PAMP дает основание рассматривать их как вариант раство-римых патогенраспознающих рецепторов (см. раздел 2.2). К наиболее важ-ным функциям пентраксинов относят их участие в реакциях врожденного иммунитета в качестве факторов, запускающих активацию комплемента через C1q и участвующих в опсонизации микроорганизмов. Комплемент-активирующая и опсонизирующая способность пентраксинов делает их своеобразными «протоантителами», частично выполняющими функции антител на начальном этапе иммунного ответа, когда истинные адаптивные антитела еще не успели выработаться. Роль пентраксинов во врожденном иммунитете заключается также в активации нейтрофилов и моноцитов/макрофагов, регуляции синтеза цитокинов и проявлении хемотаксической активности по отношению к нейтрофилам.Помимо участия в реакциях врожденного иммунитета пентраксины регулируют функции межклеточного матрикса при воспалении, контроле апоптоза и элиминации апоптотических клеток.

С-реактивный белок (СРБ) – один из наиболее чувствительных маркеров острого воспаления. Однако, в связи с низкой специфичностью и значительной его межиндивидуальной вариацией, необходимо с большой осторожностью подходить к интерпретации данных с учетом полученных ранее значений и уровня содержания в сыворотке других маркеров. С-реактивный белок получил свое название из-за способности вступать в реакцию преципитации с С-полисахаридом пневмококков (один из механизмов ранней защиты организма от инфекции).

СРБ стимулирует иммунные реакции, в т.ч. фагоцитоз, участвует во взаимодействии Т- и В-лимфоцитов, активирует классическую систему комплемента. Синтезируется преимущественно в гепатоцитах, его синтез инициируется антигенами, иммунными комплексами, бактериями, грибами, при травме (через 4-6 ч после повреждения). В сыворотке здорового человека отсутствует. Концентрация С-реактивного белка в крови имеет высокую корреляцию с активностью заболевания, стадией процесса. Уровень СРБ быстро и многократно увеличивается при воспалениях различной природы и локализации, паразитарных инфекциях, травмах и опухолях, сопровождающихся воспалением и некрозом тканей. При успешном лечении уровень СРБ снижается в течение последующих дней, нормализуясь на 6-10 сут, в то время как СОЭ снижается только спустя 2-4 недели. Таким образом, быстрая нормализация уровня СРБ позволяет использовать этот тест для наблюдения за течением болезни и контроля эффективности лечения. При любых заболеваниях, либо после операции присоединение бактериальной инфекции, будь то местный процесс или сепсис, сопровождается повышением уровней белков острой фазы.

С переходом в хроническую стадию заболевания уровень С-реактивного белка снижается до полного его исчезновения и вновь возрастает при обострении процесса. Уровень СРБ при вирусной и спирохетной инфекции возрастает незначительно, поэтому при отсутствии травмы высокие значения его в сыворотке указывают на наличие бактериальной инфекции. У новорожденных СРБ может использоваться для диагностики сепсиса. После оперативного вмешательства уровень этого показателя возрастает, но при отсутствии бактериальной инфекции послеоперационном периоде он быстро нормализуется. А присоединение бактериальной инфекции (местный процесс или сепсис) сопровождается ростом СРБ или отсутствием его снижения.

 

Определение С-реактивного белка («белок острой фазы») благодаря предельной простоте методики получило широкое распространение при всех видах патологии. Известно, что С-реактивный белок (СРВ) отсутствует в сыворотке крови здоровых людей. Для его определения используется метод преципитации в капиллярах с применением стандартных анти-С-сывороток. Появляющийся через сутки преципитат может выражаться в мм или, соответственно им, в крестах.

Использование этого показателя при неспецифических заболеваниях легких может дать лишь примерное представление об активности воспаления в бронхо-легочной системе. Так, острая пневмония лишь в 2/3 случаев сопровождается появлением С-реактивного белка, аналогичная картина наблюдается и при хронических воспалительных процессах. В фазе обострения СРВ содержится по большей части в количествах, соответствующих одному или двум крестам, а при ремиссии — у половины больных исчезает. Острые гнойные процессы обычно характеризуются реакцией на С-реактивный белок в три и четыре креста.

Уровень гликопротеида гаптоглобина в сыворотке крови здоровых людей обычно довольно устойчив и составляет в среднем около 1,00 г/л (с колебаниями от 0,77 до 1,21 г/л). При воспалении наблюдается его повышение, а при заболеваниях, характеризующихся повышенным гемолизом, — снижение. Гаптоглобин располагается на электрофореграмме в зоне а2-глобулинов и составляет от ¹/₁₀ до г/в их величины.

Обычно обнаруживается параллелизм в изменениях гаптоглобина и ос2-глобулинов, что указывает на взаимо-обусловленность этих сдвигов. Острые пневмонии и нагноительные заболевания легких обычно протекают с закономерным увеличением в 1,5 — 2,5 раза выше нормы концентрации гаптоглобина в сыворотке крови. Следует отметить, что особую ценность представляет его определение при стертых формах или затянувшейся острой пневмонии, т. е. в случаях, когда другими методами подтвердить активность воспаления трудно.

Для определения гаптоглобина можно рекомендовать метод Оуэна, который отличается простотой, причем для анализа достаточно лишь 0,2 мл сыворотки крови. Предложенная нами модификация метода делает его доступным для лабораторий больниц и поликлиник