Комплемент: краткое определение

Комплементом называют сложный комплекс белков, действующий совместно для удаления внеклеточных форм патогена; система активируется спонтанно определенными патогенами или комплексом антиген:антитело. Активированные белки либо непосредственно разрушают патоген (киллерное действие), либо обеспечивают лучшее их поглощение фагоцитами (опсонизирующее действие); либо выполняют функцию хемотаксических факторов, привлекая в зону проникновения патогена клетки воспаления.

Комплекс белков комплемента формирует каскадные системы, обнаруженные в плазме крови. Для этих систем характерно формирование быстрого, многократно усиленного ответа на первичный сигнал за счет каскадного процесса. В этом случае продукт одной реакции служит катализатором последующей, что в конечном итоге приводит к лизису клетки или микроорганизма.

Существует два главных пути (механизма) активации комплемента - классический и альтернативный.

Классический путь активации комплемента инициируется взаимодействием компонента комплемента С1q с иммунными комплексами ( антителами, связанными с поверхностными антигенами бактериальной клетки); в результате последующего развития каскада реакций образуются белки с цитолитической (киллерной) активностью, опсонины, хемоаттрактанты. Такой механизм соединяет приобретенный иммунитет (антитела) с врожденным иммунитетом (комплемент).

Альтернативный путь активации комплемента инициируется взаимодействием компонента комплемента С3b с поверхностью бактериальной клетки; активация происходит без участия антител. Данный путь активации комплемента относится к факторам врожденного иммунитета.

В целом система комплемента относится к основным системам врожденного иммунитета, функция которых состоит в том, чтобы отличить "свое" от "не своего". Эта дифференциация в системе комплемента осуществляется благодаря присутствию на собственных клетках организма регуляторных молекул, подавляющих активацию комплемента.

C-белки системы комплемента

Все белки классического пути активации комплемента и белки лизирующего мембрану комплекса имеют буквенное обозначение "C" и арабскую цифру, отражающую последовательность открытия белка, но не последовательность его включения в реакцию. Реакционная последовательность представляет следующий ряд:

C1 , C1q , C1r , C1s , C4

Заметим, что при расщеплении компонентов системы комплемента большему продукту присваивается символ "b", а меньшему - символ "a". Из этого правила есть одно исключение:C2b означает меньший, а C2a - больший фрагмент.

Среди этих белков них много предшественников ферментов - проферментов, которые приобретают активность только после расщепления. Обозначение активного фермента отличается от обозначения его неактивного предшественника обычно надбуквенной чертой, а в данном обзоре - волнистой, например: C1r~.

Белок C1 построен из 5 молекул: одной C1q , двух C1r и двух C1s ( рис. 9.22 ). Пары молекул C1r и C1s располагаются поперек молекулы C1q. Соединение этих молекул зависит от ионов кальция.

С1q состоит из шести идентичных субъединиц, конформационно напоминающих булаву с коллагеноподобной рукоятью.

Взаимодействие С1q с иммунными комплексами приводит к активации комплемента.

C1s содержит участки аминокислотной последовательности из сериновой эстеразы и рецептора липопротеинов низкой плотности, а также короткий общий повтор, встречающийся в суперсемействе регуляторных белков комплемента.

Наиболее важным компонентом системы комплемента является C3 , присутствующий в плазме крови в той же концентрации (1-2 мг/мл), что и некоторые иммуноглобулины.

C3- это бетаглобулин с мол. массой равной 195 кД, секретируется (как про-С3) макрофагами.

C3 постоянно расщепляется на C3а и C3b . Внутренняя тиоэфирная связь в нативной молекуле C3 чувствительна к спонтанному гидролизу. Эта постоянная, происходящая на низком уровне самопроизвольная активация C3 в плазме называется "холостой", и она поддерживает в плазме крови небольшую концентрацию C3b.

Расщепление C3 на C3a и C3b ( C3-конвертазой в процессе активации системы) является центральным моментом любого из каскадов комплемента.

C4 (C4-bp - binding protein) - гептамерный белок плазмы, молекула которого имеет паукообразную форму; относится к суперсемейству регуляторных белков комплемента.

Каскад всех реакций активации комплемента завершается образованием лизирующего (атакующего) мембрану комплекса (ЛМК).

Первый этап образования комплекса - это ферментативное расщепление C5-белка комплемента. Белок C5 гомологичен белкам C3 и C4, но не содержит внутренней тиоэфирной связи. Прежде чем подвергнуться расщеплению C5-конвертазой, белок C5 избирательно связывается с C3b , который находится в составе конвертазы.

При расщеплении C5 высвобождаются небольшой фрагмент C5a и фрагмент C5b . C5a является высокоактивным анафилатоксином. С фрагмента C5b начинается следующий этап формирования ЛМК.

C6 , C7 , C8 и C9 - компоненты лизирующего мембрану комплекса, свойства которых аналогичны перфорину цитотоксических T-клеток и катионному белку эозинофилов.

Опсонины

Опсонины, связываются с клетками-мишенями и облегчают их фагоцитоз.

Нейтрализация антигенов представляет собой лишь начальный этап освобождения организма от патогенов. Следующий, наиболее результативный этап связан с опсонизацией корпускулярных или растворимых антигенов, их захватом фагоцитирующими или иными иммунологически активными клетками и внутриклеточным разрушением патогенов. Процесс усиления фагоцитоза за счет гуморальных факторов вообще (например, белков комплемента) и специфическихантител в частности получил название опсонизации.

 

Хемокины (Хемотаксические молекулы)

Важный класс провоспалительных цитокинов, необходимых для активации нейтрофилов и моноцитов и привлечения этих клеток в очаг воспаления, составляют хемокины (хемотаксические цитокины). Источником этих небольших белков служат эндотелиальные иэпителиальные клетки , фибробласты , нейтрофилы и моноциты . Хемокины действуют черезрецепторы, состоящие из семи трансмембранных доменов и сопряженные с G-белками . Рецепторы хемокинов относятся к тому же типу поверхностных рецепторов, что и рецепторы классических хемоаттрактантов - трипептида формилметионил-лейцил-фенилаланина и фрагмента компонента комплемента С5а .

Выделяют два основных класса хемокинов: альфа-хемокины (например, ИЛ-8 ) и бета-хемокины(например, макрофагальный воспалительный белок 1альфа ). Альфа-хемокины опосредуют преимущественно хемотаксис нейтрофилов, бета-хемокины - хемотаксис моноцитов и лимфоцитов. Многие из сигнальных молекул обладают хемотаксическими свойствами , в том числе это C5a , лейкотриен B4 и разнообразные низкомолекулярные цитокины . Эта группа цитокинов получила общее название " хемокины ". Это семейство белков длиной около 100 аминокислот, синтезируемые в различных тканях [ Baggiolini, ea 1998 ]. Хемокины содержат четыре консервативных цистеина, связанных дисульфидными мостиками. В зависимости от того, разделены первые два консервативных цистеина одной аминокислотой или нет, различают два подсемейства хемокинов, СС и СХС [ Moser, ea 1998 ]. Избыточные концентрации хемокинов стимулируют фагоцитоз нейтрофилов, дыхательный взрыв , дегрануляцию , повышение [Са2+] , а также синтез белка . Напротив, для стимуляции хемотаксиса достаточны низкие, наномолярные концентрации хемокинов.

Хемотаксическую активность клеток следует отличать от хемокинетической. Хемотаксис - это направленная миграция клеток по градиенту концентрации хемотаксических молекул, ахемокинез - беспорядочное перемещение клеток, которое связано с усилением общей подвижности клеток под действием того или иного медиатора, например, гистамина.

В группу хемокинов входит ряд хемотаксических гепарин-связывающих молекул, которая состоит не менее чем из 25 низкомолекулярных цитокинов , в том числе ИЛ-8 и RANTES . Хемокины высвобождаются в очаге воспаления и могут связываться на поверхности эндотелия. Связанные с поверхностью эндотелия, они могут вызывать повышение авидности интегринов налейкоцитах в первой фазе миграции (краевого стояния), когда движение лейкоцитов останавливается при участии селектинов .

Большинство хемокинов синтезируется лейкоцитами, однако ИЛ-8 и хемотаксический для макрофагов белок 1 (MCP-1) (macrophage chemotactic protein-1) продуцирует, например, культура клеток эндотелия. При этом синтез ИЛ-8 и MCP-1 усиливается при активации этих клеток цитокинами, способствующими развитию воспаления.

Некоторые хемокины только активируют клетки, другие проявляют в первую очередь хемотаксические свойства, третьи сочетают обе функции. Можно предполагать, что за счет этого разнообразия возможна избирательная регуляция перемещения лейкоцитов как у поверхностного эндотелия, так и в тканях.

Хемотаксической активностью помимо хемокинов обладают и такие молекулы, как C5a илейкотриен B4 . Эти белки вызывают хемотаксис нейтрофилов и макрофагов . Оба эти хемоаттрактанта образуются в очаге воспаления: C5a - в результате активации комплемента , а лейкотриен-B4 - при активации разнообразных клеток, чаще всего макрофагов и тучных клеток.

Кроме того хемотаксис фагоцитов вызывают молекулы, образуемые системой свертывания крови, прежде всего фибриновый пептид B и тромбин.

Клетки, прибывшие первыми в очаг воспаления, способны в результате активации вызвать следующую волну лейкоцитарной миграции. Так активированные моноциты выделяют ИЛ-8 , который может вызвать хемотаксис нейтрофилов и базофилов . Подобно этому, активация макрофагов приводит к метаболизированию арахидоновой кислоты с образованием и выделением лейкотриена B4.

Хемотаксические факторы могут стать медиаторами аллергических реакций .

Хемокины являются цитокинами , которые инициируют локальное воспаление в результате вовлечения инфламаторных (воспалительных) клеток в процесс хемотаксиса, а далее в процесс активации их функции.