INFEKČNÉ OCHORENIA

ENGLISH

 

UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE JESSENIOVA LEKÁRSKA FAKULTA V MARTINE Ústav mikrobiológie a imunológie Sklabinská 26 , 036 01 Martin

 

IMUNOLÓGIA – KAPITOLA DRUHÁ
KOMPLEMENT
 

Gene Mayer, Ph.D
Emertius Professor of Pathology, Microbiology and Immunology
University of South Carolina

Překlad:

Elena Novakova, MD, PhD
a
MUDr. Martina Neuschlová, PhD.

Institute of Microbiology and Immunology
Jessenius Faculty of Medicine in Martin
Comenius University in Bratislava

 

VIETNAMESE

TURKISH

FRANCAIS

SHQIP

ESPANOL

PORTUGUES

Let us know what you think
SPÄTNÁ VÄZBA

VYHĽADÁVANIE

CIELE VÝUČBY
Poznať rôzne cesty aktivácie komplementu

Poznať enzymatické a neenzymatické mechanizmy aktivácie komplementu

Poznať biologické vlastnosti produktov aktivácie komplementu

Poznať význam komplementového systému v obranyschopnosti hostiteľa, zápale a poškodení vlastného

Pochopiť mechanizmy regulácie komplementu a jeho produktov
 

  Jules Bordet (1870-1961), objaviteľ komplementu
National Library of Medicine

Obrázok 1
Cesty aktivácie komplementu
 

FUNKCIE KOMPLEMENTU

Historicky sa termín komplement (C) používal na označenie tepelne labilnej zložky séra, ktorá bola schopná lyzovať baktérie (inaktivovaný bol zahrievaním séra pri teplote 56⁰C počas 30 minút). Je však známe, že komplement prispieva k obrane hostiteľa aj inými spôsobmi. Komplement môže opsonizovať baktérie, a tým zvýšiť fagocytózu. Môže priťahovať a aktivovať rôzne bunky vrátane polymorfonukleárnych buniek (PMNL) a makrofágov. Môže sa podieľať na regulácii protilátkových odpovedí a môže pomôcť pri odstraňovaní imunokomplexov a apoptotických buniek. Komplement tiež môže mať škodlivé účinky na organizmus hostiteľa, prispieva k zápalovému poškodeniu tkaniva a môže vyvolať anafylaxiu.

Komplement obsahuje viac ako 20 rôznych sérových proteínov (pozri tabuľku 1), ktoré sú produkované rozličnými bunkami, najmä hepatocytmi, makrofágmi a epitelovými bunkami čreva. Niektoré proteíny komplementu sa viažu na imunoglobulíny alebo membrány buniek. Iné fungujú ako proenzýmy, ktoré po aktivácii štiepia jeden alebo viac ďalších zložiek komplementu. Po rozštiepení niektorých zložiek komplementu vzniknú fragmenty, ktoré aktivujú bunky, zvyšujú vaskulárnu permeabilitu alebo opsonizujú baktérie a majú mnoho iných biologických funkcií
 

CESTY AKTIVÁCIE KOMPLEMENTU

Aktivácia komplementu môže byť uskutočnená jednou z týchto ciest (obrázok 1): klasická cesta, lektínová cesta, alternatívna cesta a tvorba membránového útočného komplexu (alebo lytická). Klasická a alternatívna cesta vedú k tvorbe C5 konvertázy a produkcii C5b fragmentu, ktorý je nevyhnutný pre vytvorenie membránového útočného komplexu.

 

Klasická cesta (Obrázok 2)

C1 aktivácia

C1, je proteín, ktorý obsahuje tri odlišné proteíny (C1q, C1r a C1s), viaže sa na Fc oblasť imunoglobulínov IgG a IgM, ktoré reagovali s antigénom. Väzba C1 sa neuskutoční, ak nie je vytvorený komplex antigén-protilátka. Väzba si vyžaduje ióny vápnika a horčíka. Väzba C1 na protilátku sa uskutočňuje cez C1q a C1q musí prekrížiť aspoň dve molekuly protilátok predtým, ako sa väzba pevne fixuje. Väzba C1q vedie k aktivácii C1r a to následne aktivuje C1s. Výsledkom je vytvorenie aktivovaného „C1qrs“, čo je enzým, ktorý štiepi C4 na C4a C4b.

C4 a C2 aktivácia (tvorba C3 konvertázy)

C4b fragment sa viaže na membránu a C4a fragment sa uvoľňuje do mikroprostredia. Aktivované „C1qrs“ tiež štiepi C2 zložku na C2a a C2b. C2a sa viaže na membránu a spája sa s C4b, C2b sa uvoľňuje do mikroprostredia. Výsledný komplex C4b2a je C3 konvertáza, ktorá štiepi C3 na C3a a C3b.

C3 aktivácia (tvorba C5 konvertázy)

C3b sa viaže na membránu a spája sa s C4b a C2a, C3a fragment sa uvoľňuje do mikroprostredia. Vzniknutý C4b2a3b je C5 konvertáza. Tvorba C5 konvertázy je koncom klasickej cesty.
Niektoré produkty klasickej cesty majú silné biologické účinky, ktoré prispievajú k obranyschopnosti hostiteľa. Niektoré z týchto produktov môžu mať škodlivé účinky aj vted, keď sa tvoria nekontrolované. Tabuľka 2 sumarizuje biologické aktivity zložiek klasickej cesty.
 

        
Ak by klasická cesta nebola regulovaná, pokračovala by tvorba C2b, C3a aj C4a. Preto musí existovať spôsob, ako regulovať činnosť klasickej cesty. Tabuľka 3 sumarizuje spôsoby regulácie klasickej cesty.
 

     Význam C1-INH pri regulácii klasickej cesty je dokázaná vznikom ochorenia, ktoré je následkom deficitu tohto inhibítora. Spája sa s vývojom hereditárneho angioedému.

C Aktivácia C3 klasickou cestou

Obrázok 2
 

Lektínová cesta

Lektínová cesta (obrázok 3) je veľmi podobná klasickej ceste. Začína sa väzbou manózu viažuceho lektínu (MBL) na bakteriálne povrchy s polysacharidmi obsahujúcimi manózu (manany). Väzba MBL na patogén má za následok asociáciu dvoch serínových proteáz MASP-1 a MASP-2 (to sú serínové proteázy asociované s MBL). MASP-1 a MASP-2 sú obdobou C1r a C1s a MBL je obdobou C1q. Vytvorením komplexu MBL/MASP-1/MASP-2 dôjde k aktivácii MASP a následnému štiepeniu C4 na C4a a C4b. fragment C4b sa viaže na membránu a fragment C4a sa uvoľňuje do mikroprostredia. Aktivované MASP tiež štiepia C2 na C2a a C2b. Fragment C2a sa viaže na membránu a spája sa s C4b. Fragment C2b sa uvoľňuje do mikroprostredia. Výsledný komplex C4bC2a je C3 konvertáza, ktorá štiepi C3 na C3a a C3b. Fragment C3b sa viaže na membránu a spája sa s C4b a C2a. Fragment C3a sa uvoľňuje do mikroprostredia. Výsledný C4bC2aC3b je C5 konvertáza. Vytvorením C5 konvertázy sa končí časť lektínovej cesty.

Biologické aktivity a regulačné proteíny lektínovej cesty sú rovnaké ako v klasickej ceste.
 

Alternatívna cesta

Alternatívna cesta začína aktiváciou C3 a vyžaduje faktory B a D a Mg2+ katióny, všetky sa normálne nachádzajú v sére.

Amplifikačná slučka pri tvorbe C3b (obrázok 4)
V sére dochádza v malej miere k spontánnej hydrolýze C3 a k tvorbe C3i. Faktor B sa viaže na C3i a stáva sa citlivý na faktor D, ktorý potom štiepi faktor B na Bb. Komplex C3iBb pracuje ako C3 konvertáza a štiepi C3 na C3a a C3b. Akonáhle vznikne fragment C3b, naviaže sa naň faktor B a stáva sa náchylný na štiepenie faktorom D. Výsledný komplex C3bBb je C3 konvertáza, ktorá bude generovať ďalšie C3b, čím sa amplifikuje produkcia C3b. Ak by sa tento proces nekontroloval, výsledkom by bolo spotrebovanie všetkého C3 v sére. Spontánna produkcia C3b je teda prísne kontrolovaná.

 

 Obrázok 6 Regulácia aktivovaného C3 prostredníctvom CR1

 Obrázok 7 Stabilizácia C3 konvertázy

Obrázok 8
Stabilizácia C5 konvertázy alternatívnej cesty
 

Kontrola amplifikačnej slučky (obrázky 5 a 6)
Pri spontánnej produkcii C3b sa viaže tento fragment na autológne hostiteľské membrány, interaguje s faktorom urýchľujúcim rozklad (DAF), ktorý blokuje asociáciu faktora B s C3b, čím bráni tvorbe ďalšej C3 konvertázy. Okrem toho DAF urýchľuje odštiepenie Bb z C3b z už vytvorenej C3 konvertázy, čím sa zastaví tvorba ďalšieho C3b. Niektoré bunky majú komplementový receptor 1 (CR1). Väzba C3b na receptor CR1 usľahčuje enzymatickú degradáciu C3b faktorom I. Okrem toho viazanie C3 konvertázy (C3bBb) na CR1 tiež odštiepi Bb od komplexu. Takže v bunkách, ktoré majú komplementárne receptory, hrá tiež CR1 úlohu v riadení amplifikačnej slučky. Nakoniec faktor H sa môže viazať na fragment C3b a môže uľahčiť enzymatickú degradáciu C3b faktorom I. Amplifikačná slučka je teda riadená buď blokovaním tvorby C3 konvertázy, štiepením C3 konvertázy alebo enzymatickým štiepením C3b. Význam kontroly tejto amplifikačnej slučky je ilustrovaný na príkladoch pacientov s geneticky determinovanými defektmi faktorov H alebo I. Títo pacienti majú nedostatok C3 a trpia zvýšenou náchylnosťou na určité spektrum infekcií.


Stabilizácia C konvertázy povrchom aktivátora (protektora) (obrázok 7)
Ak sa naviaže vhodný aktivátor alternatívnej dráhy, C3b bude viazať faktor B, ktorý je enzymaticky štiepený faktorom D a vytvára sa C3 konvertáza (C3bBb). Avšak, C3b je odolný voči degradácii faktorom I a C3 konvertáza nie je rýchlo degradovaná, pretože je stabilizovaná povrchom aktivátora. Komplex je ďalej stabilizovaný properdínom viazaným na C3bBb. Aktivátory alternatívnej dráhy sú zložky nachádzajúce sa na povrchu patogénov a zahŕňajú: lipopolysacharidy gramnegatívnych baktérií a bunkových stien niektorých baktérií a kvasiniek. Ak sa C3b naviaže na povrch aktivátora, vytvorená C3 konvertáza bude stabilná a bude pokračovať v tvorbe ďalších C3a a C3b štiepením C3.


Tvorba C5 konvertázy (Obrázok 10)
Niektoré C3b vytvorené stabilizovanou C3 konvertázou na povrchu aktivátora sa spájajú s komplexom C3bBb za vzniku komplexu C3bBbC3b. Toto je C5 konvertáza alternatívnej cesty. Vytvorením C5 konvertázy sa končí časť alternatívnej cesty. Alternatívna cesta môže byť aktivovaná mnohými gramnegatívnymi (najmä Neisseria meningitidis a Neisseria gonorrhoea), niektorými grampozitívnymi baktériami a určitými vírusmi a parazitmi. Vedie k lýze týchto mikroorganizmov. Alternatívna cesta aktivácie komplementu poskytuje ďalší prostriedok ochrany proti určitým patogénom ešte pred navodením špecifickej protilátkovej odpovede. Nedostatok C3 má za následok zvýšenú náchylnosť na infekcie týmito mikroorganizmami. Alternatívnou cestou je primitívnejšia cesta a z nej sa pravdepodobne vyvinula klasická a lektínová cesta.
 

Alternatívna cesta predstavuje nástrok nešpecifickej imunity proti infekcii bez účasti protilátok, a preto poskytuje prvú líniu obrany proti množstvu infekčných vyvolávateľov.

Mnohé gramnegatívne a niektoré grampozitívne baktérie, určité vírusy, parazity, heterológne červené krvinky, agregované imunoglobulíny (najmä IgA) a niektoré ďalšie proteíny (napr. proteázy, produkty koagulácie) môžu aktivovať alternatívnu cestu. Jeden proteín, faktor jedu kobry, bol študovaný podrobne pre svoju schopnosť aktivovať túto cestu.
 

Membránová útočná (lytická) cesta (obrázok 9)

C5 konvertáza z klasickej (C4b2a3b), lektínovej (C4b2a3b) alebo alternatívnej cesty (C3bBb3b) štiepi zložku C5 na fragmenty C5a a C5b. C5a zostáva v kvapalnej fáze a C5b sa rýchlo spája so zložkami C6 a C7, následne sa včlení do membrány. Potom sa viaže zložka C8, po nej nasleduje niekoľko molekúl C9. Vytvárajú sa póry v membráne, kadiaľ dochádza k úniku bunkových zložiek a k lýze. Lýza je enzymatický proces; predpokladá sa, že je spôsobená fyzickým poškodením membrány. Komplex pozostávajúci z C5bC6C7C8C9 sa označuje ako membránový útočný komplex (MAC).

C5a fragment vytvorený v lytickej dráhe má niekoľko významných biologických aktivít. Je to najsilnejší anafylatoxín. Okrem toho pôsobí ako chemotaktický faktor pre neutrofily a stimuluje ich respiračné vzplanutie a stimuluje produkciu zápalových cytokínov v makrofágoch. Jeho aktivity sú kontrolované inaktiváciou karboxypeptidázou B (C3-INA).

Časť vytvoreného komplexu C5b67 sa môže oddeliť od membrány a vstúpiť do kvapalnej fázy. Ak k tomu dôjde, potom sa môže viazať na iné blízke bunky a viesť k ich lýze. Poškodeniu okolitých buniek bráni proteín S (vitronektín). Proteín S sa viaže na rozpustný C5b67 a zabraňuje jeho väzbe na iné bunky.

 

BIOLOGICKY AKTÍVNE PRODUKTY AKTIVÁCIE KOMPLEMENTU

Aktivácia komplementu vedie k tvorbe niekoľkých biologicky aktívnych molekúl, ktoré prispievajú k rezistencii, anafylaxii a zápalu.

Tvorba kinínov

Fragment C2b vytvorený počas klasickej cesty aktivácie komplementu je prokinín, ktorý sa stáva biologicky aktívnym po enzymatickej alterácii plazmínom. Nadmernej produkcii C2b bráni obmedzenie aktivácie zložky C2 prostredníctvom C1 inhibítora (C1-INH), známy je tiež pod názvom serpín, ktorý vytlačí C1rs z komplexu C1qrs (obrázok 10). Geneticky podmienený nedostatok C1-INH vedie k nadmernej produkcii C2b a je príčinou angioneurotického edému. Tento stav sa môže liečiť Danazolom, ktorý podporuje produkciu C1-INH alebo kyselinou ε-aminokapronovou, ktorá znižuje aktivitu plazmínu.

Obrázok 11
Komplementové proteíny sa viažu na povrch mikroorganizmov a podporujú fagocytózu prostredníctvom komplementových receptorov
 

Obrázok 12
Biologické efekty C5a
 

Anafylatoxíny

C4a, C3a a C5a sú všetky anafylatoxíny, ktoré spôsobujú degranuláciu bazofilov / mastocytov a kontrakciu hladkého svalstva. Nežiaduce účinky týchto peptidov sú kontrolované karboxypeptidázou B (C3a-INA).

Chemotaktické faktory

C5a a MAC (C5b67) pôsobia chemotakticky. C5a tiež účinne aktivuje neutrofily, bazofily a makrofágy a vyvoláva tvorbu adhéznych molekúl na endotelových bunkách ciev (obrázok 12).

Opsoníny

C3b a C4b na povrchu mikroorganizmov sa viažu na komplementový receptor (CR1) na fagocytoch a podporujú fagocytózu (obrázok 11).

Ostatné biologicky aktívne produkty aktivácie komplementu

Štiepne (degradačné) produkty C3 (iC3b, C3d a C3e) sa viažu na rôzne bunky s odlišnými receptormi a modulujú ich funkcie.

Stručne povedané, komplementový systém sa zúčastňuje aj na nešpecifickej aj na špecifickej rezistencii a vytvára množstvo produktov biologického a patofyziologického významu (tabuľka 4).

Existujú známe geneticky determinované deficity jednotlivých zložiek komplementu, ale deficit C3 zložky je najzávažnejší až fatálny. Deficity komplementu sa vyskytujú aj pri imunokomplexových ochoreniach (napr. SLE) a akútnych aj chronických bakteriálnych, vírusových a parazitárnych infekciách.
 

Naučili ste sa
Proteíny komplementového systému

Rozdiely a podobnosti medzi rôznymi cestami aktivácie C3

Výzhnam rôznych dráh aktivácie v nešpecifickej a špecifickej imunite

Úloha rôznych produktov aktivácie komplementu pri amplifikácii nešpecifickej a špecifickej imunite a zápale
 

Návrat do sekcie Imunológia on-line v oblasti Mikrobiológie a Imunológie on-line

This page last changed on Saturday, December 09, 2017
Page maintained by Richard Hunt