Защитные функции комплемента. Регуляторные механизмы комплемента
63. Аутоиммунные болезни. Причины развития. Классификация, патогенез. Аутоиммунные заболевания - это класс разнородных по клиническим проявлениям заболеваний, развивающихся вследствие патологической выработки аутоиммунных антител или размножения аутоагрессивных клонов киллерных клеток против здоровых, нормальных тканей организма, приводящих к повреждению и разрушению нормальных тканей и к развитию аутоиммунного воспаления. В норме иммунная система организма распознает и уничтожает чужеродные структуры (бактерии, вирусы, грибы, простейшие, чужеродные белки, трансплантированные ткани и пр.), однако в некоторых ситуация функционирование иммунной системы нарушается, что приводит к агрессии собственных тканей организма факторами иммунной защиты.
Аутоиммунные заболевания – это группа болезней, при которых происходит разрушение органов и тканей организма под действием собственной иммунной системы. К наиболее распространенным аутоиммунным заболеваниям относятся склеродермия, системная красная волчанка, аутоиммунный тиреоидит Хасимото, диффузный токсический зоб и пр. Кроме того, развитие многих заболеваний (инфаркт миокарда, вирусный гепатит, стрептококковые, герпесные, цитомегаловирусные инфекции) может осложняться появлением аутоиммунной реакции.
Возможные причины
Продукция патологических антител или патологических киллерных клеток может быть связана с инфицированием организма таким инфекционным агентом, антигенные детерминанты (эпитопы) важнейших белков которого напоминают антигенные детерминанты нормальных тканей организма хозяина. Именно по такому механизму развивается аутоиммунный гломерулонефрит после перенесённой стрептококковой инфекции, или аутоиммунные реактивные артриты после перенесённой гонореи.
Аутоиммунная реакция может быть также связана с вызванной инфекционным агентом деструкцией или некрозом тканей, или изменением их антигенной структуры так, что патологически изменённая ткань становится иммуногенной для организма хозяина. Именно по такому механизму развивается аутоиммунный хронический активный гепатит после перенесённого гепатита B.
Третья возможная причина аутоиммунной реакции - нарушение целостности тканевых (гисто-гематических) барьеров, в норме отделяющих некоторые органы и ткани от крови и, соответственно, от иммунной агрессии лимфоцитов хозяина. При этом, поскольку в норме антигены этих тканей в кровь вообще не попадают, тимус в норме не производит негативной селекции (уничтожения) аутоагрессивных лимфоцитов против этих тканей. Но это не мешает нормальному функционированию органа до тех пор, пока цел тканевой барьер, отделяющий данный орган от крови. Именно по такому механизму развивается хронический аутоиммунный простатит: в норме простата отделена от крови гемато-простатическим барьером, антигены ткани простаты в кровь не попадают, тимус не уничтожает «антипростатические» лимфоциты. Но при воспалении, травме или инфицировании простаты нарушается целостность гемато- простатического барьера и может начаться аутоагрессия против ткани простаты. По похожему механизму развивается аутоиммунный тиреоидит, так как в норме коллоид щитовидной железы в кровь также не попадает (гемато-тиреоидный барьер), в кровь высвобождается лишь тиреоглобулин со связанными с ним T3 и T4. Известны случаи, когда после перенесения травматической ампутации глаза человек достаточно быстро теряет и второй глаз: иммунные клетки воспринимают ткани здорового глаза как антиген, поскольку перед этим они лизировали остатки тканей разрушенного глаза. Четвёртая возможная причина аутоиммунной реакции организма - гипериммунное состояние (патологически усиленный иммунитет) или иммунологический дисбаланс с нарушением «селекторной», подавляющей аутоиммунитет, функции тимуса или со снижением активности T-супрессорной субпопуляции клеток и повышением активности киллерных и хелперных субпопуляций.
Механизм развития
Аутоиммунные заболевания вызваны нарушением функции иммунной системы в целом или её отдельных компонентов. В частности, доказано, что в развитии системной красной волчанки, миастении или диффузного токсического зоба, задействованы Т-лимфоциты супрессоры. При этих заболеваниях наблюдается снижение функции этой группы лимфоцитов, которые в норме тормозят развитие иммунного ответа и предотвращают агрессию собственных тканей организма. При склеродермии наблюдается повышение функции Т-лимфоцитов помощников (Т-хелперы), что в свою очередь приводит к развитию избыточного иммунного ответа на собственные антигены организма. Не исключено, что в патогенезе некоторых аутоиммунных заболеваний задействованы оба эти механизма, равно как и другие типы нарушений функции иммунной системы.
64.Вторичные иммунодефицитные состояния. Этиология, механизм развития. Роль в патогенезе соматических болезней. Вторичные иммунодефицитные состояния - нарушения иммунной системы, развивающиеся в позднем постнатальном периоде или у взрослых, не являющиеся результатом генетических дефектов.
Развиваются в результате действия внешних или внутренних факторов, не связаны с первичным поражением генетического аппарата. Проявляются дефицитом либо гуморального, либо клеточного иммунитета. К развитию гуморального вторичного ИД часто приводят заболевания, сопровождающиеся потерей белков: ожоги, нефротический синдром, хронические нефриты. К развитию клеточного вторичного ИД приводят тяжело протекающие вирусные инфекции (корь, грипп) и грибковые заболевания(кандидозы наружные и внутренние). Возникновение ИД может происходить и по вине врчей, длительно использующих при трансплантации органов и лечении различных тяжёлых заболевания (особенно опухолевых) иммунодепрессанты: глюкокортикоиды, ингибиторы белкового синтеза, антибиотики, противоопухолевые цитостатики, антиметаболиты пуринового и пиримидинового ряда, рентгеновское облучение. Вторичные иммунодефициты являются частым осложнением многих заболеваний и состояний. Основные причины вторичных ИДС:
1)дефект питания и общее истощение организма также приводит к снижению иммунитета. На фоне общего истощения организма нарушается работа всех внутренних органов. Иммунная система особенно чувствительна к недостатку витаминов, минералов и питательных веществ, так как осуществление иммунной защиты это энергоемкий процесс. Часто снижение иммунитета наблюдается во время сезонной витаминной недостаточности (зима-весна)
3)гельминтозы
4)потеря факторов иммунной защиты наблюдается во время сильных потерь крови, при ожогах или при заболеваниях почек (протеинурия, ХПН). Общей особенностью этих патологий является значительная потеря плазмы крови или растворенных в ней белков, часть из которых является иммуноглобулинами и другими компонентами иммунной системы (белки системы комплимента, C-реактивный белок). Во время кровотечений теряется не только плазма, но и клетки крови, поэтому на фоне сильного кровотечения снижение иммунитета имеет комбинированный характер (клеточно-гуморальный)
5)диарейный синдром
6)стресс-синдром
7)тяжелые травмы и операции также протекают со снижением функции иммунной системы. Вообще любое серьёзное заболевание организма приводит к вторичному иммунодефициту. Отчасти это связано с нарушением обмена веществ и интоксикацией организма, а отчасти с тем, что во время травм или операций выделяются большие количества гормонов надпочечников, которые угнетают функцию иммунной системы
8)эндокринопатии (СД, гипотиреоз, гипертиреоз) приводят к снижению иммунитета за счет нарушения обмена веществ организма. Наиболее выраженное снижение иммунной реактивности организма наблюдается при сахарном диабете и гипотиреозе. При этих заболеваниях снижается выработка энергии в тканях, что приводит к нарушению процессов деления и дифференциации клеток, в том числе и клеток иммунной системы. На фоне сахарного диабета частота различных инфекционных заболеваний значительно повышается. Связано это не только с угнетением функции иммунной системы, но и с тем, что повышенное содержание глюкозы в крови больных диабетом стимулирует размножение бактерий
9)острые и хронические отравления различными ксенобиотиками (химическими токсичными веществами, лекарственными препаратами, наркотическими средствами). Особенно выражено снижение иммунной защиты во время приема цитостатиков, глюкокортикоидных гормонов, антиметаболитов, антибиотиков
Среди вторичных иммунодефицитных состояний в последнее десятилетие приобретает все большее и большее значение синдром приобретенного иммунодефицита(СПИД). Этиология СПИДа: возбудитель СПИДа относят к ретровирусам подсемейства лентивирусов. Этот вид был описан Дальтоном. В организм вирус поступает с кровью и её компонентами, с клетками при пересадке органов и тканей, припереливании крови от больных СПИДом, со спермой и слюной через повреждённые слизистые оболочки или кожу. Далее вирус внедряется в клетки человека, особенно в Т-лимфоциты-хелперы, богатые рецепторами CD4(к которым гликопротеиды вирусной оболочки имеют выокий аффинитет), а также в моноциты, клетки нейроглии. Вирус можно обнаружить в циркулирующей крови, слюнных железах, простате, яичках.Возможна передача ВИЧ через плаценту от беременной к плоду с последующим развитием СПИДа у ребенка.Патогенез СПИДа: как и другие ретровируса, ВИЧ нуждается в наличии рецептора для прикрепления к клеточной поверхности. ВИЧ фиксируется только к одной определённой структуре клеток –антигену CD4. Попавший в организм ВИЧ прикрепляется к клеточной мембране, несущей антиген CD4 и сливается с ней путём объединения мембран или попадает в клетку путём пиноцитоза. Затем происходит освобождение от вирусной оболочки, вирусная РНК выходит из сердцевинной структуры. Под влиянием вирусного фермента обратной траскриптазы вирусная РНК становится матрицей для синтеза двунитевой ДНК, которая попадает в ядро. Далее происходит интеграция вирус-специфической ДНК в хромосомы клетки хозяина и переход ВИЧ в следующие клеточные генерации при каждом клеточном делении.Массовая гибель Т-хелперов происходит в связи с взаимодействием вирусного белка на поверхности зараженных клеток с CD4 на поверхности незараженных клеток. На фоне снижения Т-хелперов уменьшается количество естественных Т-киллеров. Принципы лечения ВИЧ-инфекции основаны на политерапии, т.е. на применении комплекса последовательно назначаемых, различных по строению, механизмам и эффектам действия.
65.Первичные иммунодефицитные состояния. Классификация, патогенез. Иммунодефицитные состояния(Ид)-стояйкие или временные изменения иммунного статуса организма, обусловленные дефектом изменения иммунного статуса организма, обусловленные дефектом одного или нескольких механизмов иммунного ответа на антигенное воздействие. Первичные(наследственные иимундефициты-это врожденные (генетические или эмбриопатии) дефекты иммунной системы, генетически обусловленная неспособность организма реализовывать то или иное звено иммунного ответа. Первичные иммунодефициты бывают специфическими т неспецифическими. Если дефекты затрагивают специфические механизма реактивности(клеточные реакции или антителообразование), первичные иммунодефициты называют специфическими. Если произошло поражение неспецифических механизмов реактивности(фагоцитоза) , речь идет о неспецифических иммунодефицитах. Согласно классификации первичных первичных специфических ИД, предложенной ВОЗ, в зависимости от преимущественного поражения Т- и В-звена иммунной системы выделяют: 1) комбинированные(одновременные в одинаковой или разной степени выраженности) повреждения клеточного (Т) и гуморального(В) звеньев иммунной системы. 2) с преимущественным повреждением клеточного(Т) звена, 3) с преимущественным повреждением гуморального(В) звена. Синдром Вискотта-Олдрича характеризуется развитием выраженного дефицита Т-лимфоцитов с нарушением их структуры и физико-химических свойств мембран, а также возникновением гипогаммаглобулинемии. Клинически появляется развитием не только вирусных но и аллергических форм патологии.Синдром Ди Джорджи характеризуется выраженным угнетением реакций клеточного иммунитета, сниженными, но сохраненными реакциями гуморального иммунитета. У больных не развиваются реакции ГЗТ, не отторгаются трансплантаты. Дети высоко предрасположены к развитию кожных инфекций и грибковых заболеваний. Болезнь протекает тяжело, характеризуется частыми рецидивами. Синдром Ду́нкана (Да́нкана) - иммунодефицит, характеризующийся повышенной чувствительностью к вирусу Эпштейна-Барр. Ген повышенной чувствительности к вирусу локализован в Х-хромосоме, тип наследования заболевания - рецессивный, поэтому болеют мальчики. У больных, перенёсших инфекционный мононуклеоз, развиваются длительное лихорадочное состояние, лимфаденопатия (увеличение лимфатических узлов), лимфоцитоз периферической крови, гепато- и спленомегалия. Позднее формируется В-клеточная лимфома, чаще в терминальных отделах тонкой кишки, от которой больные и погибают. Летальные исходы обусловлены также деструктивным гепатитом, вызываемым вирусом Эпштейна-Барр. Недостаточность пурин-нуклеозид-фосфорилазы (ПНФ) наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Дети страдают гипопластической анемией и крайне сниженной функцией Т-клеток. Оротацидури́я - наследственное заболевание синтеза пиримидинов, которое проявляется повышенной экскрецией оротовой кислоты (оротата) с мочой, недостаточностью Т-лимфоцитов, мегалобластной анемией и задержкой умственного и физического развития. При этом заболевании снижена активность ферментов оротидил-пирофосфорилазы и оротидил-декарбоксилазы, которые преобразуют оротовую кислоту в нуклеотид-оротидин-монофосфат, необходимый для синтеза нуклеиновых кислот.
66. Реакция отторжения трансплантата. Иммунологические основы. Клиническое значение. Реа́кция отторже́ния транспланта́та -- иммунный ответ реципиента на пересадку чужеродного органа или ткани. Различают молниеносное, острое и хроническое отторжение
Патогенез
Факторами, ограничивающими трансплантацию тканей, являются иммунологические реакции против пересаженных клеток и наличие соответствующих донорских органов. Не вызывает иммунологических реакций отторжения аутотрасплантация - трансплантация собственных тканей хозяина из одной части организма в другую (кожи, костей, вен), а также обмен тканями между генетически идентичными (монозиготными) близнецами (изотрансплантат), так как ткань воспринимается как “своя”. При пересадке бессосудистых трансплантатов (например, роговицы) реакция иммунологического отторжения не появляется, так как отсутствие кровообращения в трансплантате предотвращает контакт иммунных клеток с антигенами, а для развития иммунного ответа необходимо соприкосновение антигена с клетками иммунной системы. Трансплантация ткани между генетически разнородными людьми вызывает иммунологический ответ, который может вести к отторжению. Выраженность реакции отторжения увеличивается по мере роста генетических различий между донором и реципиентом. В настоящее время почти все органы пересаживаются от людей.
Механизмы отторжения трансплантата
При отторжении трансплантата играют a роль и гуморальные, и клеточные механизмы. Хотя отторжение трансплантата иногда рассматривают как проявление феномена гиперчувствительности, потому что происходит повреждение клеток, это - фактически нормальный иммунный ответ на чужеродные антигены.
Гуморальные механизмы
Гуморальные механизмы опосредованы антителами, которые могут присутствовать в сыворотке реципиента перед трансплантацией или развиваться после пересадки чужеродной ткани. Предоперационное определение уже присутствующих антител против пересаженных клеток выполняется путем прямого определения совместимости тканей, которая выполняется in vitro постановкой реакции между клетками донора (лимфоцитами крови) и сывороткой реципиента. Гуморальные факторы повреждают пересаженную ткань путем реакций, которые эквивалентны реакциям гиперчувствительности II и III типов. Взаимодействие антител с антигеном на поверхности пересаженных клеток приводит к некрозу клеток, а накопление иммунных комплексов в кровеносных сосудах активирует комплемент, что приводит к развитию острого некротизирующего васкулита или хронического фиброза интимы с сужением сосудов. Иммуноглобулины и комплемент в таких препаратах можно обнаружить иммунологическими методами.
Клеточные механизмы
Клеточные механизмы отторжения вызывают T-лимфоциты, которые становятся сенсибилизированными к пересаженным антигенам. Эти лимфоциты вызывают повреждение клеток путем прямой цитотоксичности и путем секреции лимфокинов. Повреждение Т-клетками характеризуется некрозом паренхиматозных клеток, лимфоцитарной инфильтацией и фиброзом. Клеточные механизмы в процессе отторжения более важны, чем гуморальные.
Клинические типы отторжения трансплантата
Отторжения трансплантата имеет несколько форм: от быстротечной реакции, протекающей в течении нескольких минут после трансплантации, до медленных реакций, проявляющихся нарушением функций пересаженных тканей через несколько лет после трансплантации. Механизмы, вовлеченные в эти различные типы отторжения, также различны.
Острейшее отторжение
Острейшее отторжение - молниеносная реакция, протекающая в пределах нескольких минут после трансплантации и характеризующееся тяжелым некротическим васкулитом с ишемическим повреждением пересаженного органа. Накопление иммунных комплексов и активация комплемента в стенке вовлеченных сосудов могут определяться иммунологическими методами.
Острейшее отторжение вызывается присутствием в сыворотке реципиента высоких уровней предсуществующих антител против антигенов на пересаженных клетках. Реакция антител с антигенами вызывает иммунокомплексное (типа феномена Артюса) повреждение в сосудах трансплантата. После начала применения техники прямого определения совместимости тканей острейшее отторжение стало редкостью.
Острое отторжение
Острое отторжение наблюдается довольно часто и может протекать от нескольких дней до месяцев после трансплантации. Оно является острым потому, что даже если признаки отторжения появляются через несколько месяцев после трансплантации и быстро прогрессирует с момента его начала. Острое отторжение характеризуется некрозом клеток и нарушением функций органа (например, острый некроз миокарда и сердечная недостаточность при пересадке сердца). При остром отторжении участвуют и гуморальные, и клеточные механизмы. Иммунные комплексы депонируются в мелких сосудах трансплантата и вызывают острый васкулит, ведущий к ишемическим изменениям. Клеточное иммунное отторжение характеризуется некрозом паренхиматозных клеток и лимфоцитарной инфильтацией тканей. При пересадке почек острое отторжение проявляется в виде острой почечной недостаточности в результате некроза почечных канальцев с лимфоцитарной инфильтрацией интерстициальной ткани. Для предупреждения и лечения острого отторжения применяют иммуносупрессивные лекарствами, например, кортикостероиды (преднизолон) и циклоспорины, или антилимфоцитарную сыворотку, которая разрушает Т-клетки пациента.
Хроническое отторжение
Хроническое отторжение наблюдается в наибольшем количестве пересаженных тканей и вызывает прогрессирующее ухудшение функции органа в течении месяцев или лет. У пациентов часто имеются эпизоды острого отторжения, приостановленные иммуносупрессивной терапией. При хроническом отторжении активируется клеточный иммунитет (IV тип гиперчувствительности), что приводит к прогрессивному уничтожению паренхиматозных клеток. В пораженной ткани развивается фиброз с лимфоцитарной инфильтрацией. В некоторых случаях присутствие хронического васкулита указывает на параллельное воздействие антител. При лечение хронического отторжения пытаются достичь баланса между повреждением трансплантата и выраженностью токсического влияния иммуносупрессивных лекарств, которые обычно используются для предотвращения отторжения. РТПХ - реакция "трансплантат против хозяина".
Реакция «трансплантат против хозяина» (РТПХ) или «вторичная болезнь» развивается у большинства больных после трансплантации костного мозга при тяжелом комбинированном иммунодефиците. Реакция трансплантат против хозяина возникает как осложнение при пересадке костного мозга больным апластической анемией и лейкозами. Она может быть иногда и следствием переливания крови иммунодефицитному реципиенту. Более резкая (врожденная) форма РТПХ является результатом взаимодействия лимфоцитов матери с антигенами гистосовместимости тканей иммуно-дефицитного плода.
67. Определение понятия «злокачественная опухоль». Основные факторы, обуславливающие рост злокачественных новообразований в общей структуре заболеваемости человека. Злокачественная опухоль - это опухоль, свойства которой чаще всего (в отличие от свойств доброкачественной опухоли) делают её крайне опасной для жизни организма, что и дало основание называть её «злокачественной». Злокачественная опухоль состоит из злокачественных клеток. Иногда любую злокачественную опухоль неправильно называют раком (который является лишь частным случаем злокачественной опухоли).
Злока́чественное новообразова́ние - заболевание, характеризующееся появлением бесконтрольно делящихся клеток, способных к инвазии в прилежащие ткани и метастазированию в отдаленные органы. Болезнь связана с нарушением пролиферации и дифференцировки клеток вследствие генетических нарушений.
Неконтролируемое деление клеток может также привести к доброкачественной опухоли. Доброкачественные опухоли отличаются тем, что не образуют метастазов, не вторгаются в другие ткани и потому редко опасны для жизни. Однако доброкачественные опухоли часто превращаются в злокачественные (перерождение опухоли).
Окончательный диагноз злокачественной опухоли ставится после гистологического исследования образца ткани патоморфологом. После диагностики назначается оперативное лечение, химиотерапия или лучевая терапия. По мере совершенствования медицинской науки лечение становится все более специфичным для каждого вида опухолей.
Без лечения, злокачественные опухоли обычно прогрессируют вплоть до летального исхода. Большинство опухолей поддаются лечению, хотя результаты лечения зависят от вида опухоли, её расположения и стадии.
68.Этиология злокачественного роста. Роль производственных факторов в его возникновении. Злокачественные опухоли возникают в результате злокачественной трансформации (малигнизации) нормальных клеток, которые начинают бесконтрольно размножаться, теряя способность к апоптозу. Злокачественная трансформация вызывается одной или несколькими мутациями, заставляющими клетки неограниченно делиться и нарушающими механизмы апоптоза. Если иммунная система организма не распознаёт вовремя такую трансформацию, опухоль начинает разрастаться, и со временем метастазирует. Метастазы могут образовываться во всех без исключения органах и тканях. Наиболее часто метастазы образуются в костях, печени, мозге и легких.
Вещества ароматической природы (полициклические и гетероциклические ароматические углеводороды, ароматические амины), некоторые металлы и пластмассы обладают выраженным канцерогенным свойством благодаря их способности реагировать с ДНК клеток, нарушая ее структуру (мутагенная активность). Канцерогенные вещества в больших количествах содержатся в продуктах горения автомобильного и авиационного топлива, в табачных смолах. При длительном контакте организма человека с этими веществами могут возникнуть такие заболевания, как рак легкого, рак толстого кишечника и др. Известны также эндогенные химические канцерогены (ароматические производные аминокислоты триптофана), вызывающие гормонально зависящие опухоли половых органов.
Злокачественные новообразования (ЗН) у детей и подростков (детский рак) отличаются от злокачественных опухолей у взрослых гистопатологией, клиническими проявлениями, биологическими особенностями, ответом на лечение и прогнозом. Если у взрослых ЗН чаще эпителиальной природы, возникают в таких органах, как легкие, молочные железы, кишечник, предстательная железа и яичники, то у детей опухоли чаще образуются из мезенхимальных структур в результате ошибочного развития эмбриональных клеток.
Опухоли у детей встречаются гораздо реже, чем у взрослых. Злокачественные новообразования детского возраста составляют всего 2 % от всех злокачественных опухолей человека. Однако среди причин смерти у детей они занимают одно из ведущих мест. В экономически развитых странах смертность детей от злокачественных новообразований занимает второе место после несчастных случаев и составляет 10 %.
Химические канцерогены вызывают у человека развитие опухолей примерно в 80% случаев всех новообразований. К экхогенным канцерогенам промышленного, производственного, лекартсвенного, бытового происхождения относят: полициклические ароматические углеводороды, аминосоединения, ароматические аминосединения, нитрозосоединения, фалатоксины, асбест. К эндогенным канцерогенам относят холестерин и его производные (стероидные гормоны, особенно эстрогены и желчные кислоты), производные тирозина, триптофана и других аминокислот, свободные радикалы, перекиси.
СЛАЙД 1
Лекция №4. Гуморальные факторы врожденного иммунитета
1. Система комплемента
2. Белки острой фазы воспаления
3. Биогенные амимны
4. Липидные медиаторы
5. Цитокины
6. Интерфероны
СЛАЙД 2
Гуморальная составляющая врожденного иммунитета представлена несколькими взаимосвязанными системами - системой комплемента, цитокиновой сетью, бактерицидными пептидами, а также гуморальными системами, связанными с воспалением.
Действие большинства этих систем подчиняется одному из двух принципов - каскада и сети. По каскадному принципу функционирует система комплемента, при активации которой происходит последовательное вовлечение факторов. При этом эффекты каскадных реакций проявляются не только в конце активационного пути, но и на промежуточных стадиях.
Принцип сети характерен для системы цитокинов и предполагает возможность одновременного функционирования различных компонентов системы. Основа функционирования такой системы - тесная взаимосвязь, взаимное влияние и значительная степень взаимозаменяемости компонентов сети.
СЛАЙД 3
Комплемент – сложный белковый комплекс сыворотки крови.
Система комплемента состоит из 30 белков (компонентов, или фракций , системы комплемента).
Активируется система комплемента за счет каскадного процесса: продукт предыдущей реакции исполняет роль катализатора последующей реакции. Причем при активации фракции компонента происходит, у первых пяти компонентов, ее расщепление. Продукты этого расщепления и обозначаются как активные фракции системы комплемента .
1. Больший из фрагментов (обозначаемый буквой b), образовавшихся при расщеплении неактивной фракции, остается на поверхности клетки – активация комплемента всегда происходит на поверхности микробной клетки, но не собственных эукариотических клеток. Этот фрагмент приобретает свойства фермента и способность воздействовать на последующий компонент, активируя его
2. Меньший фрагмент (обозначается буквой a) является растворимым и «уходит» в жидкую фазу, т.е. в сыворотку крови.
Фракции системы комплемента обозначаются по-разному.
1. Девять – открытых первыми – белков системы комплемента обозначаются буквой С (от английского слова complement) с соответствующей цифрой.
2. Остальные фракции системы комплемента обозначаются другими латинскими буквами или их сочетаниями.
СЛАЙД 4
Пути активации комплемента
Существуют три пути активации комплемента: классический, лектиновый и альтернативный.
СЛАЙД 5
1. Классический путь активации комплемента является основным. Участие в этом пути активации комплемента – главная функция антител.
Активацию комплемента по классическому пути запускает иммунный комплекс : комплекс антигена с иммуноглобулином (класса G или М). Место антитела может «занять» С-реактивный белок – такой комплекс также активирует комплемент по классическому пути.
Классический путь активации комплемента осуществляется следующим образом.
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 - здесь присоединяет к себе фракцию С2 .
г. Фракция С2 в комплексе с фракцией С4b расщепляется С1-эстеразой с образованием активной фракции С2b .
д. Активные фракции С4b и С2b в один комплекс – С4bС2b – 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 С4bС2b 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 и белок С9 . Данный полимер формирует в мембране микробной клетки пору диаметром около 10 нм, 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).
СЛАЙД 6
2. Лектиновый путь активации комплемента запускается комплексом нормального белка сыворотки крови – маннансвязывающего лектина (МСЛ) – с углеводами поверхностных структур микробных клеток (с остатками маннозы).
СЛАЙД 7
3. Альтернативный путь активации комплемента 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 , образуя комплекс С3bВ.
б. В связанном с С3b виде фактор В выступает в качестве субстрата 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).
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.
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, разные составляющие которого могут просто проявляться в разной степени.
СЛАЙД 8
Функции системы комплемента
Система комплемента играет очень важную роль в защите макроорганизма от патогенов.
1. Система комплемента участвует в инактивации микроорганизмов , в т.ч. опосредует действие на микробы антител.
2. Активные фракции системы комплемента активируют фагоцитоз (опсонины - С3b и C5b) .
3. Активные фракции системы комплемента принимают участие в формировании воспалительной реакции .
СЛАЙД 9
Активные фракции комплемента С3а и С5а называются анафилотоксинами , так как участвуют, помимо прочего, в аллергической реакции, называемой анафилаксия. Наиболее сильным анафилотоксином является С5а. Анафилотоксины действуют на разные клетки и ткани макроорганизма.
1. Действие их на тучные клетки вызывает дегрануляцию последних.
2. Анафилотоксины действуют также на гладкие мышцы , вызывая их сокращение.
3. Действуют они и на стенку сосуда : вызывают активацию эндотелия и повышение его проницаемости, что создает условия для экстравазации (выхода) из сосудистого русла жидкости и клеток крови в ходе развития воспалительной реакции.
Корме того, анафилотоксины являются иммуномодуляторами , т.е. они выступают в роли регуляторов иммунного ответа.
1. С3а выступает в роли иммуносупрессора (т.е. подавляет иммунный ответ).
2. С5а является иммуностимулятором (т.е. усиливает иммунный ответ).
СЛАЙД 10
Белки острой фазы
Некоторые гуморальные реакции врожденного иммунитета по своему назначению аналогичны реакциям адаптивного иммунитета и могут рассматриваться как их эволюционные предшественники. Такие реакции врожденного иммунитета имеют преимущество перед адаптивным иммунитетом в быстроте развития, однако недостаток их заключается в отсутствии специфичности в отношении антигенов. Пару сходных по результатам реакций врожденного и адаптивного иммунитета мы рассмотрели выше в разделе, посвященном комплементу (альтернативная и классическая активация комплемента). Другой пример будет рассмотрен в данном разделе: белки острой фазы в ускоренном и упрощенном варианте воспроизводят некоторые эффекты антител.
Белки (реактанты) острой фазы представляют группу протеинов, секретируемых гепатоцитами. При воспалении продукция белков острой фазы изменяется. При усилении синтеза белки называют положительными, а при понижении синтеза - отрицательными реактантнами острой фазы воспаления.
Динамика и выраженность изменений сывороточной концентрации различных белков острой фазы при развитии воспаления неодинакова: концентарция С-реактивного белка и сывороточного амилоида Р возрастает очень сильно (в десятки тысяч раз) - быстро и кратковременно (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 презентации будут рассмотрены только положительные реактанты, участвующие в иммунных процессах.
СЛАЙД 11
Согласно выполняемым функциям выделяют несколько групп белков острой фазы.
К транспортным белкам относят преальбумин, альбумин, орозомукоид, липокалины, гаптоглобин, трансферрин, маннозасвязывающий 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 участвует 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.
СЛАЙД 12
Пентраксины. Наиболее полно проявляют свойства реактантов острой фазы белки семейства пентраксинов: в первые 2-3 сут развития воспаления их концентрация в крови повышается на 4 порядка.
С-реактивный белок и сывороточный амилоид Р образуются и секретируются гепатоцитами. Основной индуктор их синтеза - IL-6. Белок PTX3 вырабатывают миелоидные (макрофаги, дендритные клетки), эпителиальные клетки и фибробласты в ответ на стимуляцию через TLR, а также под действием провоспалительных цитокинов (например, IL-1β, TNFα).
Концентрация пентраксинов в сыворотке резко возрастает при воспалении: С-реактивного белка и сывороточного амилоида Р - с 1 мкг/мл до 1–2 мг/мл (т.е. в 1000 раз), РТХ3 - с 25 до 200–800 нг/мл. Пик концентрации достигается через 6–8 ч после индукции воспаления. Для пентраксинов характерна способность связываться с самыми разнообразными молекулами.
С-реактивный белок был впервые идентифицирован благодаря его способности связывать полисахарид С (Streptococcus рneumoniae ), что и определило его название. Пентраксины взаимодействуют и с множеством других молекул: C1q, бактериальными полисахаридами, фосфорилхолином, гистонами, ДНК, полиэлектролитами, цитокинами, белками межклеточного матрикса, сывороточными липопротеинами, компонентами комплемента, друг с другом, а также с ионами Са 2+ и других металлов.
Для всех рассматриваемых пентраксинов существуют высокоаффинные 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 растворимых патогенраспознающих рецепторов.
К наиболее важным функциям пентраксинов относят их участие в реакциях врожденного иммунитета в качестве факторов, запускающих активацию комплемента через C1q и участвующих в опсонизации микроорганизмов.
Комплементактивирующая 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.
СЛАЙД 13
Биогенные амины
К этой группе медиаторов относят гистамин и серотонин, содержащиеся в гранулах тучных клеток. Освобождаясь при дегрануляции, эти амины вызывают разнообразные эффекты, играющие ключевую роль в развитии ранних проявлений гиперчувствительности немедленного типа.
Гистамин (5-β-имидазолилэтиламин) - главный медиатор аллергии. Он образуется из гистидина под влиянием фермента гистидиндекарбоксилазы.
Поскольку гистамин содержится в гранулах тучных клеток в готовом виде, а процесс дегрануляции происходит быстро, гистамин очень рано появляется в очаге аллергического поражения, причем сразу в большой концентрации, что определяет проявления немедленной гиперчувствительности. Гистамин быстро метаболизируется (95% за 1 мин) с участием 2 ферментов - гистамин-N-метилтрансферазы и диаминооксидазы (гистаминазы); при этом образуется (в соотношении примерно 2:1) соответственно N-метилгистамин и имидазолацетат.
Известно 4 разновидности рецепторов для гистамина Н 1 -Н 4 . При аллергических процессах гистамин действует преимущественно на гладкие мыщцы и эндотелий сосудов, связываясь с их Н 1 -рецепторами. Эти рецепторы поставляют активационный сигнал, опосредованный превращениями фосфоинозитидов с образованием диацилглицерола и мобилизацией Са 2+ .
Указанные эффекты частично обусловлены образованием в клетках (мишенях гистамина) оксида азота и простациклина. Действуя на нервные окончания, гистамин вызывает ощущение зуда, характерного для аллергических проявлений в коже.
У человека гистамин играет важную роль в развитии кожной гиперемии и аллергического ринита. Менее очевидно его участие в развитии общих аллергических реакций и бронхиальной астмы. В то же время через Н 2 -рецепторы гистамин и родственные вещества оказывают регуляторное действие, иногда уменьшающее проявления воспаления, ослабляя хемотаксис нейтрофилов и выброс ими лизосомных ферментов, а также высвобождение самого гистамина.
Через Н 2 -рецепторы гистамин действует на сердце, секреторные клетки желудка, подавляет пролиферацию и цитотоксическую активность лимфоцитов, а также секрецию ими цитокинов. Большинство этих эффектов опосредовано активацией аденилатциклазы и повышением внутриклеточного уровня цАМФ.
Данные об относительной роли различных рецепторов гистамина в реализации его действия очень важны, поскольку многие антиаллергические препараты представляют собой блокаторы Н 1 (но не Н 2 и других) рецепторов гистамина.
СЛАЙД 14
Липидные медиаторы.
Важную роль в регуляции иммунных процессов, а также в развитии аллергических реакций играют гуморальные факторы липидной природы. Наиболее многочислены и важны из них эйкозаноиды.
Эйкозаноиды - продукты метаболизма арахидоновой кислоты - жирной полиненасыщенной кислоты, молекула которой содержит 20 атомов углерода и 4 ненасыщенные связи. Арахидоновая кислота образуется из мембранных фосфолипидов как прямой продукт действия фосфолипазы А (PLA) или косвенный продукт превращений, опосредованных PLC.
Образование арахидоновой кислоты или эйкозаноидов происходит при активации различных типов клеток, особенно участвующих в развитии воспаления, в частности аллергического: эндотелиальных и тучных клеток, базофилов, моноцитов и макрофагов.
Метаболизм арахидоновой кислоты может проходить по 2 путям - катализироваться циклооксигеназой или 5’-липоксигеназой. Циклооксигеназный путь приводит к образованию простагландинов и тромбоксанов из нестабильных промежуточных продуктов - эндоперекисных простагландинов G2 и H2, а липоксигеназный - к образованию лейкотриенов и 5-гидроксиэйкозатетраеноата через промежуточные продукты (5-гидроперокси-6,8,11,14-эйкозатетраеновую кислоту и лейкотриен А4), а также липоксинов - продуктов двойной липоксигенации (под действием двух липоксигеназ - см. далее).
Простагландины и лейкотриены во многих отношениях проявляют альтернативные физиологические эффекты, несмотря на то, что внутри этих групп существуют значительные различия в активности.
Общее свойство этих групп факторов - преобладающее действие на стенку сосудов и гладкие мышцы, а также хемотаксический эффект. Эти эффекты реализуются при взаимодействии эйкозаноидов со специфическими рецепторами на поверхности клеток. Некоторые представители семейства эйкозаноидов усиливают действие других вазоактивных и хемотаксических факторов, например, анафилатоксинов (С3а, С5а).
СЛАЙД 15
Лейкотриены (LT) - С 20 -жирные кислоты, молекула которых в положении 5 содержит ОН-группу, а в положении 6 - боковые серосодержащие цепи, например глутатион.
Выделяют 2 группы лейкотриенов:
Одна из них включает лейкотриены С4, D4 и Е4, называемые цистеиниллей-котриенами (Cys-LT),
Во вторую входит один фактор - лейкотриен B4.
Лейкотриены образуются и секретируются в течение 5–10 мин после активации тучных клеток или базофилов.
Лейкотриен C4 присутствует в жидкой фазе в течение 3–5 мин, при этом он превращается в лейкотриен D4. Лейкотриен D4 существует в последующие 15 мин, медленно превращаясь в лейкотриен E4.
Лейкотриены оказывают свое действие через рецепторы, относящиеся к группе пуриновых рецепторов семейства родопсиноподобных рецепторов, 7-кратно пронизывающих мембрану и связанных с протеином G.
Рецепторы лейкотриенов экспрессируются на клетках селезен-ки, лейкоцитах крови, кроме того, CysLT-R1 представлен на макрофагах, клетках кишечника, воздухоносного эпителия, а CysLT-R2 - на клетках надпочечников и головного мозга.
Цистеиниловые лейкотриены (особенно лейкотриен D4) вызывают спазм гладкой мускулатуры и регулируют локальный кровоток, снижая артериальное давление. Цистеиниловые лейкотриены - медиаторы аллергических реакций, в частности, медленной фазы бронхоспазма при бронхиальной астме.
Кроме того, они подавляют пролиферацию лимфоцитов и способствуют их дифференцировке.
Ранее комплекс этих факторов (лейкотриены C4, D4 и E4) называли медленнореагирующей субстанцией А. Лейкотриен B4 (дигидроксиэйкозатетраеновая кислота) проявляет хемотаксическое и активирующее действие преимущественно в отношении моноцитов, макрофагов, нейтрофилов, эозинофилов и даже Т-клеток.
Еще один продукт липоксигеназного пути - 5-гидроксиэйкозатетраеноат - менее активен, чем лейкотриены, но может служить хемоаттрактантом и активатором нейтрофилов и тучных клеток.
СЛАЙД 16
Простагландины (PG ) - С 20 -жирные кислоты, молекула которых содержит циклопентановое кольцо.
Варианты простагландинов, отличающиеся по типу и положению замещающих групп (окси-, гидрокси-), обозначаются различными буквами; цифры в названии означают число ненасыщенных связей в молекуле.
Простагландины накапливаются в очаге воспаления позже кининов и гистамина, несколько позже лейкотриенов, но одновременно с монокинами (через 6–24 ч после запуска воспаления).
Помимо вазоактивного и хемотаксического эффекта, достигаемого в кооперации с другими факторами, простагландины (особенно простагландин E2) оказывают регулирующее действие при воспалительных и иммунных процессах.
Экзогенный простагландин E2 вызывает некоторые проявления воспалительной реакции, но подавляет иммунный ответ и аллергические реакции.
Так, простагландин E2 снижает цитотоксическую активность макрофагов, нейтрофилов и лимфоцитов, пролиферацию лимфоцитов, выработку этими клетками цитокинов.
Он способствует дифференцировке незрелых лимфоцитов и клеток других кроветворных рядов.
Некоторые эффекты простагландина Е2 связаны с повышением уровня внутриклеточного цАМФ.
Простагландины E2 и D2 подавляют агрегацию тромбоцитов; простагландины F2 и D2 вызывают сокращение гладкой мускулатуры бронхов, тогда как простагландин E2 расслабляет ее.
СЛАЙД 17
Тромбоксан А2 (ТХА2 ) - С 20 -жирная кислота; в его молекуле есть 6-членное кислородсодержащее кольцо.
Это очень нестабильная молекула (время полужизни - 30 с), превращающаяся в неактивный тромбоксан В2.
Тромбоксан А2 вызывает сужение сосудов и бронхов, агрегацию тромбоцитов с высвобождением из них ферментов и других активных факторов, способствующих митогенезу лимфоцитов.
Другой продукт циклоксигеназного пути - простагландин I2 (простациклин) - тоже нестабилен. Он проявляет свое действие через цАМФ, сильно расширяет сосуды, увеличивает их проницаемость, ингибирует агрегацию тромбоцитов.
Наряду с пептидным фактором брадикинином простациклин вызывает ощущение боли при воспалении.
СЛАЙД 18
Цитокины
Похожая информация.
Биологические функции комплемента
Одинцов Ю.Н., Перельмутер В.М. Biological functions of complement
Odintsov Yu.N., Perelmuter V.M.
Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск
© Одинцов Ю.Н., Перельмутер В.М.
Комплемент является одним из важнейших факторов резистентности организма. Система комплемента может принимать участие в различных эффекторных механизмах, прежде всего в лизисе (комплементарный киллинг) и опсонизации микроорганизмов. В переключении литической функции комплемента на опсоническую могут принимать участие макрофаги. Функции комплемента при бактериозах зависят от особенностей патогенеза инфекционного заболевания.
Ключевые слова: комплемент, бактериолиз, опсонизация, инфекционный процесс.
One of the true basic resistance factors is complement. Main functions of it consist in bacterial lysis, bacterial opsonisation for phagocytosis. Alteration of lytic function for opsonic function depends upon macrophages. Complement functions at bacteriosis depend on phathogenesis features in infectious disease.
Key words: complement, bakteriolysis, opsonisation, infectious process.
УДК 576:8.097.37
Организм человека имеет две основные линии защиты от возбудителей инфекционных заболеваний: неспецифическую (резистентность) и специфическую (иммунитет).
Факторы первой линии защиты (резистентности) характеризуются рядом общих признаков: 1) они сформированы задолго до встречи с возбудителем (внутриутробный период); 2) неспецифичны; 3) генетически детерминированы; 4) генотипически и фенотипически неоднородны (гетероген-ны) в популяции; 5) высокая резистентность к одному возбудителю может сочетаться с низкой к другому; 6) резистентность прежде всего зависит от функционального состояния макрофагов, которое контролируется генами, не связанными с HLA, и состояния системы комплемента (контролируемой НЬД).
Комплемент - многокомпонентная ферментная система плазмы, состав и функция которой в основном хорошо изучены, является одним из важнейших факторов резистентности организма. В 1960-1970-е гг. было особенно популярно определение титра комплемента как одного из показателей резистентности. И в настоящее время изучению функции комплемента посвящено множество исследований. Вместе с тем существуют
не только определенные трудности и противоречия при объяснении механизма активации комплемента, но до сих пор
остаются недостаточно изученными некоторые механизмы активации и функционирования комплемента. К таким дискуссионным вопросам относятся механизм действия ингибиторов активации комплемента in vivo, механизм переключения активации комплемента с литической на опсоническую функцию и понимание роли комплемента в саногенезе при различных инфекциях.
Известно 14 белков (компонентов) плазмы крови, составляющих систему комплемента . Они синтезируются гепатоцитами, макрофагами и нейтрофилами . Большинство из них относятся к р-глобулинам. Согласно номенклатуре, принятой ВОЗ, система комплемента обозначается символом С, а ее индивидуальные компоненты символами Cl, C2, С3, С4, С5, С6, С7, С8, С9 или прописными буквами (D, B, P). Часть компонентов (Cl, C2, С3, С4, С5, B) делится на составляющие их субкомпоненты - более тяжелые, обладающие ферментативной активностью, и менее тяжелые, не обладающие ферментативной активностью, но сохраняющие самостоятельную биологическую функцию. Активированные комплексы белков системы комплемента помечают чертой над комплексом (например, C4b2a3b - С5-конвертаза).
Помимо белков собственно комплемента (C1-C9) в осуществлении его биологической активности принимают
участие и другие белки, выполняющие регуляторные функции:
а) рецепторы мембран клеток макроорганизма к субкомпонентам комплемента: CR1(CD35), CR2(CD21), CR3(CD11b/CD18), CR4(CD11c/CD18), C1qR, C3a/C4aR, C5aR;
б) мембранные белки клеток макроорганизма: мембранный кофакторный белок (МКБ, или MCP - membrane-assoti-ated cofactor of proteolysis, CD46), фактор, ускоряющий диссоциацию (ФУД, или DAF - decay accelerating factor, CD55), протектин (CD59);
в) белки плазмы крови, осуществляющие позитивную или негативную регуляцию: 1) позитивная регуляция - фактор В, фактор D, пропердин (Р); 2) негативная регуляция - фактор I, фактор Н, белоксвязывающий C4b (C4 binding protein, C4bp), С1-ингибитор (C1-inh, серпин), S-белок (витро-нектин).
Таким образом, в функциях системы комплемента принимают участие более 30 компонентов. Каждый белковый компонент (субкомпонент) комплемента обладает определенными свойствами (табл. 1).
В норме компоненты комплемента находятся в плазме в неактивном состоянии. Они становятся активными в процессе многоступенчатых реакций активации. Активированные компоненты комплемента действуют в определенном порядке в виде каскада ферментативных реакций, а продукт предшествующей активации служит катализатором для включения в последующую реакцию нового субкомпонента или компонента комплемента.
Система комплемента может принимать участие в различных эффекторных механизмах:
1) лизис микроорганизмов (комплементарный киллинг);
2) опсонизация микроорганизмов;
3) расщепление иммунных комплексов и их клиренс;
4) активация и хемотаксическое привлечение лейкоцитов в очаг воспаления;
5) усиление индукции специфических антител путем: а) усиления локализации антигена на поверхности В-лимфо-цитов и антигенпредставляющих клеток (АПК); б) снижения порога активации В-лимфоцитов.
Наиболее важными из функций комплемента являются лизис мембран патогенов и опсонизация микроорганизмов.
Таблица 1
Компоненты и субкомпоненты комплемента, принимающие участие в классическом и альтернативном путях активации комплемента
Компонент (субкомпонент) Молекулярная масса, кД Субкомпонент Концентрация в сыворотке крови, мкг/мл Функция
С1 1124 1 C1q 2 C1r 2 C1s - Ферментный комплекс
Clq 460 - 80 Связывание с длинной цепью ^ или 1дМ комплекса антиген - антитело
Clr 166 - 30-50 Протеаза, активирующая СЬ
Cls 166 - 30-50 Сериновая протеаза, активирующая С4 и С2
С2 110 2a, 2b 15-25 Формируют СЗ-конвертазу (С4Ь2а), а затем и С5-конвертазу (С4Ь2а3Ь) классического пути
СЗ 190 3a, 3b 1200
С4 200 4a, 4b 350-500
С5 191 5a, 5b 75 Формирование мембраноатакующего комплекса, образующего пору в мембране клетки-мишени
Фактор В 95 Ba, Bb 200 Формируют СЗ-конвертазу (СЗЬВЬР), а затем и С5-конвертазу (СЗЬВЬЗЬ) альтернативного пути
Фактор D 25 - 1
Пропердин(Р) 220 25 Стабилизатор СЗ-конвертазы альтернативного пути (СЗЬВЬ), блокирует диссоциацию СЗЬВЬ под действием фактора Н
Комплементарный лизис микроорганизмов
Лизис микроорганизмов происходит в результате образования мембраноатакующего комплекса (МАК), состоя-
щего из компонентов комплемента. В зависимости от того, каким образом произошло образование МАК, различают несколько путей активации комплемента.
Классический (иммунокомплексный) путь активации комплемента
Этот путь активации комплемента называется классическим вследствие того, что он был описан первым и долгое время оставался единственным из известных сегодня. В классическом пути активации комплемента пусковую роль выполняет комплекс антиген - антитело (иммунный комплекс (ИК)). Первым звеном активации комплемента является связывание С ^-субкомпонента С1-компонента с иммуноглобулином иммунного комплекса. В частности, в случае активации комплемента иммуноглобулинами класса G (1д31, ^2, IgG3, ^4) это осуществляется аминокислотными остатками в позициях 285, 288, 290, 292 тяжелой цепи ДО . Активация этого участка происходит только после образования комплекса антиген - антитело (АГ-АТ). Способностью активировать комплемент по классическому пути обладают с убывающей интенсивностью 1дМ, ^3, ДО1 и ДО2.
Компонент комплемента С^ состоит из трех субъединиц (рис. 1), каждая из которых имеет два центра для связывания с 1д в комплексе АГ-АТ. Таким образом, полная молекула С^ располагает шестью такими центрами. При образовании комплекса АГ-1дМ молекула С^ связывается не менее чем с двумя вторыми доменами (СН2) одной и той же молекулы 1дМ, а при участии в образовании комплекса АГ- АТ иммуноглобулинов класса G - со вторыми доменами (СН2) не менее чем двух разных молекул ^ в комплексах АГ-^ . Присоединившийся к АГ-АТ С^ приобретает свойства сериновой протеазы и инициирует активацию и встраивание в С^ двух молекул С1г. С1г, в свою очередь, инициирует активацию и встраивание в С^ еще двух других молекул - С^. Активированный С^ обладает активностью сериновой эстеразы.
Затем С^ комплекса С1 расщепляет С4 на больший фрагмент С4Ь и меньший С4а. С4Ь соединяется ковалент-ными связями с амино- и гидроксильными группами молекул клеточной мембраны (рис. 2). Фиксированный на поверхности мембраны (или комплекса АГ-АТ) С4Ь связывает С2, который становится доступным для ферментативного расщепления той же сериновой протеазой С^. В результате образуется мелкий фрагмент 2Ь и более крупный фрагмент С2а, который, соединяясь с прикрепленным к поверхности мембраны С4Ь, образует ферментный комплекс С4Ь2а, на-
зываемый СЗ-конвертазой классического пути активации комплемента.
Рис. 1. Компоненты ферментного комплекса С1 (1д2г2э) и его взаимодействие с комплексом антиген - антитело (АГ-^ или АГ-1дМ): J - цепь, объединяющая мономеры пентамера
СЗЬВ -»-СЗЬВЬР
I------------------
Петля усиления Рис. 2. Активация комплемента по классическому пути
Образовавшаяся С3-конвертаза взаимодействует с С3 и расщепляет его на меньший фрагмент СЗа и больший СЗЬ. Концентрация СЗ в плазме самая высокая из всех компонентов комплемента, а один ферментный комплекс С4Ь2а (СЗ-конвертаза) способен расщепить до 1 тыс. молекул СЗ. Это создает высокую концентрацию СЗЬ на поверхности мембраны (амплификация образования СЗЬ). Затем СЗЬ ковалентно связывается с С4Ь, находящимся в составе СЗ-конвертазы. Сформированный трехмолекулярный комплекс С4Ь2аЗЬ является С5-конвертазой. СЗЬ в составе С5-конвертазы ковалентно соединяется с поверхностью микроорганизмов (рис. 2).
Субстратом для С5-конвертазы является компонент С5 комплемента, расщепление которого заканчивается образованием меньшего по размерам С5а и большего С5Ь. Об-
разование С5Ь инициирует формирование мембраноатакую-щего комплекса. Оно протекает без участия ферментов путем последовательного присоединения к С5Ь компонентов С6, С7, С8 и С9 комплемента. С5Ь6 является гидрофильным, а С5Ь67 - гидрофобным комплексом, который встраивается в липидный бислой мембраны. Присоединение к С5Ь67 С8 еще более погружает образовавшийся комплекс С5Ь678 в мембрану. И, наконец, к С5Ь678 комплексу фиксируется 14 молекул С9. Сформировавшийся С5Ь6789 и является мембраноатакующим комплексом. Полимеризация молекул С9 в комплексе С5Ь6789 приводит к образованию неспадающейся поры в мембране. Через пору в клетку поступают вода и N8+, что приводит к лизису клетки (рис. З).
Растворенные соединения
Интенсивность образования МАК при классическом пути активации комплемента возрастает за счет петли усиления альтернативного пути активации комплемента. Петля усиления начинается с момента образования ковалентной связи СЗЬ с поверхностью мембраны. В образовании петли участвуют три дополнительных белка плазмы: В, D и Р (пропер-дин). Под влиянием фактора D (сериновой эстеразы) связанный с СЗЬ белок В расщепляется на меньший фрагмент Ва и больший ВЬ, который связывается с СЗЬ (см. рис. 2). Присоединение к комплексу СЗЬВЬ пропердина, выполняющего роль стабилизатора комплекса СЗЬ ВЬ, завершает образование СЗ-конвертазы альтернативного пути - СЗЬВЬР. СЗ-конвертаза альтернативного пути расщепляет молекулы СЗ, образуя дополнительные СЗЬ, что обеспечивает формирование все большего количества С5-конвертазы и в конечном итоге - большего количества МАК. МАК действу-
ет самостоятельно, а возможно, индуцирует апоптоз через каспазный путь .
Альтернативный (самопроизвольный) путь активации комплемента
Механизм активации комплемента по альтернативному пути обусловлен спонтанным гидролизом тиоэфирной связи в нативной молекуле СЗ. Этот процесс происходит в плазме постоянно и называется «холостой» активацией СЗ. В результате гидролиза СЗ образуется его активированная форма, обозначаемая СЗ1 В дальнейшем С3i связывает фактор В. Фактор D расщепляет фактор В в составе комплекса С3iВ на малый фрагмент Ва и большой ВЬ. Образовавшийся комплекс С3iВb является жидкофазной С3-конвертазой альтернативного пути активации комплемента. Далее жидкофазная конвертаза С3iВb расщепляет СЗ на СЗа и СЗЬ. Если СЗЬ остается свободным, он разрушается, подвергаясь гидролизу водой. Если C3b ковалентно связывается с поверхностью бактериальной мембраны (мембраны любых микроорганизмов), то он не подвергается протеолизу. Более того, он инициирует образование петли усиления альтернативного пути. К фиксированному СЗЬ присоединяется фактор В (СЗЬ имеет большую аффинность к фактору В, чем к фактору Н), образуется комплекс СЗЬВ, от которого фактор D
отщепляет мелкий фрагмент Ва. После присоединения пропердина, являющегося стабилизатором комплекса СЗЬВЬ, образуется комплекс СЗЬВЬР, представляющий собой связанную с поверхностью мембраны С3-конвер-тазу альтернативного пути. Связанная СЗ-конвертаза инициирует прикрепление в том же месте дополнительных молекул СЗЬ (амплификация СЗЬ), что приводит к быстрому локальному накоплению СЗЬ . Далее связанная СЗ-конвертаза расщепляет СЗ на СЗа и СЗЬ. Присоединение СЗЬ к СЗ-конвертазе образует комплекс СЗЬВЬЗЬ (СЗЬ2ВЬ), который является С5-конвертазой альтернативного пути. Затем происходит расщепление компонента С5 и образование МАК, как и при классическом пути активации комплемента.
Спонтанный гидролиз
I_________________________I
Петля усиления
Рис. 4. Альтернативный (самопроизвольный) путь активации комплемента
« Холостая » активация
Микроорганизм
Лектиновый путь активации комплемента
Липополисахариды (ЛПС) грамотрицательных бактерий, в составе которых могут содержаться остатки манно-зы, фукозы, глюкозамина, связываются лектинами (сывороточные протеины, прочно связывающие углеводы) и индуцируют лектиновый путь активации комплемента. Например, триггером лектинового пути активации комплемента может быть маннансвязывающий лектин (МСЛ), как и С^, относящийся к семейству кальцийзависимых лекти-нов
Он соединяется с маннозой, находящейся в составе клеточной стенки бактерий, и приобретает способность взаимодействовать с двумя маннансвязываю-щими лектинассоциированными сериновыми протеиназами - МАСП1 и МАСП2, идентичными соответственно С1г и С1з.
Взаимодействие [МСЛ-МАСП1-МАСП2] аналогично образованию комплекса [С^-С1г-С^]. В дальнейшем активация комплемента происходит так же, как и по классическому пути (рис. 5).
4а 2Ь СЗа СЗЬ С5а
Петля усиления
Рис. 5. Лектиновый путь активации комплемента (М - манноза в составе поверхностных структур клетки, например, ЛПС)
Белки семейства пентраксинов, обладающие свойствами лектинов, таких как амилоидный протеин, С-реактивный протеин, также способны активировать комплемент по лектиновому пути, взаимодействуя с соответствующими субстратами клеточных стенок бактерий. Так, С-реактивный протеин активирует форсфорилхолин клеточной стенки грамположительных бактерий. И затем активированный форсфорилхолин запускает классический путь сборки компонентов комплемента.
СЗЬ, который образуется из СЗ, под влиянием любой СЗ-конвертазы связывается с мембраной мишени и становится местом дополнительного образования СЗЬ. Эта ступень каскада получила название «петля усиления». Каким бы ни был путь активации комплемента, если его не блокирует один из регуляторных факторов, он заканчивается образованием мембраноатакующего комплекса, образующего не-спадающуюся пору в мембране бактерии, что приводит к ее гибели.
Альтернативный и лектиновый пути активации комплемента по времени запуска при инфекционном заболевании являются ранними. Они могут активироваться уже в первые часы после попадания патогена во внутреннюю среду макроорганизма. Классический путь активации комплемента является поздним: он начинает «работать» лишь при появлении антител (1дМ,
Регуляторные белки активации комплемента
Процесс активации комплемента регулируется мембранными (табл. 2) и плазменными (табл. 3) белками .
Пути активации комплемента и образование МАК могут быть блокированы различными факторами:
1) классический, лектиновый:
Действием С1-ингибитора, связывающего и инактиви-рующего С1г и С^;
Подавлением образования СЗ-конвертазы классического и лектинового пути (С4Ь2а) под действием факторов I, Н, С4-Ьр, ФУД, МКБ и С^1;
Подавлением взаимодействия компонентов комплемента с поверхностью клеток макроорганизма действием ФУД ^55), CR1(CD35), МКБ^46);
2) альтернативный:
Диссоциацией комплексов C3iBb и СЗЬВЬ действием фактора Н;
Расщеплением СЗЬ фактором I при участии одного из трех кофакторов: фактора Н (плазмы), CR1 или МКБ (связанных на поверхности клеток макроорганизма);
Подавлением образования СЗ-конвертазы альтернативного пути на поверхности клеток макроорганизма действием ФУД, CR1 или МКБ.
Таблица 2
Мембранные регуляторные белки
Клеточные (расположены на мембранах клеток макроорганизма)
Фактор Экспрессия на клетках Функция Результат
CR1 ^35) В-лимфоциты; моноциты (макрофаги); гранулоциты; фолликулярные дендритные клетки; НК-клетки Подавляет связывание С2 с С4Ь; вызывает и ускоряет диссоциацию С4Ь2а на С4Ь и 2а; кофактор катаболизма С4Ь под действием фактора I; кофактор катаболизма СЗЬ под действием фактора I; ускоряет диссоциацию СЗЬВЬ с освобождением СЗЬ Подавляет активацию комплемента по любому пути на мембранах клеток собственного организма
МКБ ^46) Т-лимфоциты; В-лимфоциты; моноциты (макрофаги); гранулоциты; дендритные клетки; НК-клетки Подавляет образование конвертаз: С4Ь2а и СЗЬВЬ; кофактор катаболизма С4Ь под действием фактора I; кофактор катаболизма СЗЬ под действием фактора I То же
ФУД ^55) Т-лимфоциты; В-лимфоциты; моноциты (макрофаги); гранулоциты; дендритные клетки; НК-клетки; тромбоциты Подавляет образование конвертазы С4Ь2а классического пути; подавляет образование конвертазы СЗЬВЬ альтернативного пути; подавляет связывание С2 с С4Ь; ускоряет диссоциацию С4Ь2а на С4Ь и 2а; ускоряет диссоциацию СЗЬВЬ с освобождением СЗЬ
Протектин ^59) Все клетки макро- Связывается с 5Ь678 и подавляет его погружение в мембрану Предотвращает лизис
организма | и развертывание С9 | собственных клеток
Таблица З
Плазменные регуляторные белки
Фактор Функция Молекулярная масса и концентрация в сыворотке Реализация эффекта на соматических клетках и (или) на патогенах
Фактор Н (легко связывается с сиаловыми кислотами поверхности клеток макроорганизма) Подавляет образование конвертазы C4b2a классического пути; подавляет образование конвертазы C3bBb альтернативного пути; вызывает диссоциацию жидкофазной конвертазы C3iBb на C3i и Bb; кофактор катаболизма C3i и Bb; вызывает диссоциацию конвертазы C3bBb на C3b и Bb 150 Кда, 500 мкг/мл Подавляет активацию комплемента по любому пути на мембранах клеток собственного организма и микроорганизмах
Фактор I (протеаза плазмы) Подавляет образование конвертазы C4b2a классического пути 90 Кда, 35 мкг/мл Подавляет активацию комплемента по классическому пути на мембранах клеток собственного организма и микроорганизмах
Вместе с одним из кофакторов (МКБ, CR1, C4bp) расщепляет 4b на C4c и C4d; вместе с одним из кофакторов (МКБ, CR1, H) расщепляет C3b; фактор катаболизма C3b и C3i Подавляет активацию комплемента по любому пути на мембранах клеток собственного организма
C4bp (C4 binding protein, белоксвязыва-ющий C4b) Подавляет связывание C2 с C4b; подавляет образование конвертазы C4b2a классического пути; вызывает диссоциацию C4b2a на C4b и 2a; кофактор катаболизма C4b под действием фактора I 560 Кда, 250 мкг/мл Подавляет активацию комплемента по классическому и лектиновому пути на мембранах клеток собственного организма и микроорганизмах
С1-ингибитор (C 1-inh, серпин) Связывает и ингибирует C1r и C1 s (сериновых протеаз ингибитор); отщепляет C1r и C1 s от C1q (C1q остается связанным с Fc-фрагментом Ig); ограничивает время контакта C1 s с C4 и C2; ограничивает спонтанную активацию C1 в плазме крови 110 Кда, 180 мкг/мл Подавляет активацию комплемента по классическому и лектиновому пути на мембранах клеток собственного организма и микрорганизмах
S-белок (витронектин) Образует комплекс 5b67-S, инактивирует его способность внедриться в липидный слой мембраны 85 Кда, 500 мкг/мл Блокирует образование МАК
Подавление образования МАК Напротив, регуляторные белки плазменного происхо-
ждения ингибируют активацию комплемента не только на поверхности соматических клеток, но и на мембранах патогенов.
Опсонизация микроорганизмов компонентами комплемента
Комплементарный лизис микроорганизмов является ранней реакцией макроорганизма на попадание патогенов в его внутреннюю среду . Образующиеся при активации комплемента по альтернативному или лектиновому пути субкомпоненты С2Ь, СЗа, С4а, С5а, Ва привлекают в очаг воспаления клетки и активируют их эффекторные функции.
Из компонентов комплемента опсонизирующими свойствами обладают в основном ЗЬ и 4Ь. Для их образования необходимы два условия: первое - активация комплемента одним из описанных выше путей, второе - блокирование активационного процесса, благодаря которому невозможно образование МАК и лизис патогена. В этом и состоит
на поверхности патогенов.
1. Гидрофобный комплекс С5Ь67, который начинает встраивается в липидный бислой мембраны, может быть инактивирован S-белком (витронектином). Образовавшийся комплекс 5b67S внедриться в липидный слой мембраны не может.
2. Присоединение компонента 8 к комплексу С5Ь67 в жидкой фазе может быть блокировано липопротеидами низкой плотности (ЛПНП).
3. Погружение в мембрану С5Ь678 и присоединение С9 предотвращает CD59 (протектин), белок мембраны клеток макроорганизма.
4. Удаление фрагментов мембраны клеток макроорганизма со встроенным МАК путем эндоцитоза либо экзоцитоза.
Таким образом, регуляторные белки клеточного происхождения самостоятельно ингибируют активацию комплемента с образованием МАК только на поверхности соматических клеток и не эффективны в ингибиции литической
К мембранному СЗЬ и его мембранному субкомпоненту деградации СЗЫ на клетках макроорганизма имеются соответствующие рецепторы (табл. 4). СЗЬ и инактивированный СЗЬ (СЗЫ) являются лигандами для рецепторов CR1 (СЗЬ, СЗЫ), CR3 (СЗЫ), CR4 (СЗЫ), расположенных на нейтрофи-лах , моноцитах (макрофагах) , эндотелии пуповины . СЗЬ и СЗЫ выполняют роль активных опсони-нов .
Предположительно, совместное действие факторов I и Н может переключать образование литического комплекса (МАК, комплементарный киллинг) на другой механизм уничтожения патогена - фагоцитарный киллинг (рис. 6). Растворимые ингибиторы активации комплемента (I и Н), продуцирующиеся макрофагами, позже появляющимися в очаге воспаления, действуют в микроокружении фагоцита, препятствуя образованию конвертазы СЗ на поверхности бактерий и обеспечивая, таким образом, наличие «свободных» СЗЬ. Рецептор макрофага к СЗЬ, связывая лиганд (СЗЬ), фиксирует бактерию на поверхности макрофага. Ее фагоцитоз осуществляется при совместном участии двух лиганд-рецеп-торных комплексов: рецептор к СЗЬ + СЗЬ и FcyR + ^ . Другая пара - рецептор к СЗЬ + СЗЫ инициирует фагоцитоз и без участия антител .
Биологический смысл переключения активации комплемента с литической на опсоническую функцию, вероятно, заключается в том, что все бактерии, которые не лизировались до встречи с фагоцитом, должны быть фагоцитированы с помощью СЗЬ-опсонина. Такой механизм переключения активации комплемента на опсонический необходим не только для фагоцитоза жизнеспособных патогенов в ранние сроки инфекции, но и для утилизации фагоцитами «осколков» микроорганизмов.
Таблица 4
Рецепторы к субкомпонентам комплемента
Рецептор (complement receptor, CR) Лиганды Экспрессия на клетках Эффект связывания
CR1 (CD35) C3bi > C3b, C4b Нейтрофилы, моноциты (макрофаги), В-лимфоциты, фолликулярные дендритные клетки, эритроциты, эпителий почечных клубочков Опсонизированный фагоцитоз, активация В-лимфоцитов, транспорт иммунных комплексов на эритроцитах
CR3 (CD11b/CD18) C3bi Нейтрофилы, моноциты (макрофаги), НК-клетки, фолликулярные дендритные клетки Опсонизированный фагоцитоз
CR4 (р 150-95) (CD11c/CD18) C3bi Нейтрофилы Опсонизированный фагоцитоз
CR2 (CD21), компонент коре-цепторного комплекса В-лим-фоцитов (BCR + CD19, CR2, CD81) C3bi, C3dg В-клетки, фолликулярные дендритные клетки Усиливает активационные реакции BCR, индуцирует нефагоцитируемое связывание комплекса АГ-АТ на фолликулярных дендритных клетках
переключение литической программы активации комплемента на опсоническую.
В реальных условиях инфекционного процесса переключение на опсоническую программу активации комплемента, обеспечивающую фагоцитоз патогена и клиренс иммунных комплексов , может происходить благодаря эффектам регуляторных белков. Сборка на мембране компонентов комплемента может завершиться образованием мембраноатакующего комплекса, а может быть прервана на уровне образования 4Ь и еще более активно на уровне образования ЗЬ факторами I и Н .
Фактор I является основным ферментом, вызывающим деградацию СЗЬ. Фактор Н в этом процессе выполняет роль кофактора. Действуя совместно, они обладают способностью инактивировать как жидкофазный, так и мембранный СЗЬ (свободный или в составе любой конвертазы), отщепляя от него фрагмент C3f (инактивированный СЗЬ обозначается как СЗЫ). Затем они продолжают расщепление СЗЫ следующим образом:
ф ^ субкомпонент субкомпонент
сз зь зь зь зь
Блокада дальнейшей активации комплемента
Бактерия
Переключение на процесс фагоцитоза
Фактор Н (кофактор)
Макрофаг
Поглощение бактерии
У Рецептор к Рс-фрагменту X ,1 СЗЬ компонент комплемента
1| |1 V Рецептор к СЗЬ или СЗЫ компоненту комплемента
Рис. 6. Переключение активации комплемента на процесс фагоцитоза
Является целесообразным рассмотреть вопрос о возможной роли комплемента в патогенезе различных групп бактериозов, разделенных ранее в зависимости от механизма саногенеза.
Токсигенные бактериозы (дифтерия, газовая гангрена, ботулизм, столбняк и др.). Обычная локализация возбудителей - входные ворота инфекции. Основной эффектор патогенеза - токсин (Т-зависимый антиген, антиген первого типа). Т-зависимые поверхностные антигены этих бактерий в индукции иммунного ответа принимают незначительное участие. Основной эффектор саногенеза - антитоксин Тип иммунного ответа - Т1л2. Выздоровление наступает вследствие образования и последующей элиминации иммунных комплексов, а также фагоцитарного киллинга бактерий в очаге воспаления. Роль комплемента при этих бактериозах, вероятно, ограничена участием в элиминации иммунных комплексов токсин - антитоксин. В нейтрализации токсина (т.е. в саногенезе токсигенных инфекций) комплемент существенной роли не играет.
Нетоксигенные негранулематозные бактериозы
1. Возбудители содержат поверхностные Т-неза-висимые антигены (Т"1-антигены, антигены второго типа):
Бактерии содержат классический ЛПС (Тьантигены энтеропатогенных кишечных палочек, сальмонелл, шигелл и др.). Обычная локализация возбудителей - от входных ворот в слизистых кишечного тракта до региональных лимфатических узлов. Основной эффектор патогенеза - эндотоксин и живые бактерии. Тип иммунного ответа - Т1л2. Иммунный
ответ на ЛПС характеризуется продукцией антител 1дМ-класса. Саногенез наступает прежде всего вследствие уничтожения бактерий нефагоцитарным путем в преиммунную фазу инфекционного процесса за счет лектинового и альтернативного пути активации комплемента. В иммунную фазу инфекционного процесса - за счет иммунного лизиса с участием 1дМ и комплемента по классическому пути активации. Фагоцитоз не имеет существенного значения в саногенезе при бактериозах этой группы. Активация системы комплемента при этих заболеваниях может способствовать саногенезу ;
Бактерии содержат поверхностные (капсульные) 7!-антигены (пневмококки, гемофильные бактерии и др.). Обычная локализация возбудителей - от входных ворот в слизистых дыхательного тракта до региональных лимфатических узлов, нередко проникают в кровь. Основной эффектор патогенеза - живые бактерии. Тип иммунного ответа - Т1л2. В иммунном ответе на поверхностные антигены происходит образование антител 1дМ-класса. Саногенез осуществляется прежде всего вследствие уничтожения бактерий нефагоцитарным путем в преиммунную фазу инфекционного процесса за счет лектинового и альтернативного пути активации комплемента. В иммунную фазу инфекционного процесса - за счет иммунного лизиса с участием 1дМ и комплемента по классическому пути активации. В случае проникновения бактерий этой группы в кровь основную роль в очищении макроорганизма от возбудителей играет селезенка - основное место фагоцитоза слабоопсонизирован-ных (или неопсонизированных) бактерий - и способность
ДМ «нацеливать» сенсибилизированные им бактерии на фагоцитоз купферовыми клетками с последующим переносом еще не дезинтегрированных до конца фрагментов бактерий в желчные капилляры. Соли желчных кислот расщепляют фрагменты бактерий, которые выводятся в кишечник. Активация системы комплемента при этой группе заболеваний также может способствовать саногенезу .
2. Возбудители содержат поверхностные Т-зависи-мые антигены (Т-антигены, антигены первого типа).
Локализация возбудителей (стафилококки, стрептококки и др.) - входные ворота (кожа, слизистые), региональные лимфатические узлы, системное поражение (органы). Основные эффекторы патогенеза - живые бактерии и, в меньшей степени, их токсины. В иммунном ответе четко прослеживается смена синтеза!дМ на ДО. Тип иммунного ответа при адекватном течении инфекционного заболевания (у пациентов без признаков иммунодефицита) - Т1г2. Саногенез обусловлен иммунным фагоцитозом, иммунным лизисом и антитоксинами. При этих инфекциях в преиммунную фазу саногенез осуществляется за счет альтернативного пути активации комплемента и опсонизации бактерий продуктами активации комплемента с последующим их фагоцитозом. В иммунную фазу инфекционного процесса саногенез связан с комплементарным кил-лингом при классическом пути активации комплемента с участием!дМ и ДО, а также с фагоцитозом опсонизирован-ных продуктами активации комплемента и ДО бактерий .
Гранулематозные бактериозы
1. Возбудители острых неэпителиоидноклеточ-ных гранулематозных бактериозов (листерии, сальмонеллы брюшного тифа, паратифов А, В и др.).
Возбудители содержат поверхностные Т-зависимые антигены. Эффекторами патогенеза являются живые бактерии. Фагоцитоз незавершенный. Тип иммунного ответа - Т1г2 и ТМ. Появление!дМ сопровождается образованием гранулем . Смена!дМ на ДО ведет к обратному развитию гранулем. Саногенез осуществляется за счет альтернативного пути активации комплемента и опсонизации бактерий продуктами активации комплемента с последующим их фагоцитозом. В иммунную фазу инфекционного процесса сано-генез связан с комплементарным киллингом при классическом пути активации комплемента с участием!дМ и ДО, а также с фагоцитозом опсонизированных продуктами активации комплемента и ДО бактерий.
2. Возбудители хронических эпителиоиднокле-точных гранулематозных бактериозов (микобактерии туберкулеза, лепры; бруцеллы и др.).
Возбудители содержат поверхностные Т-зависимые антигены. Эффекторами патогенеза являются живые бактерии. Фагоцитоз незавершенный. Тип иммунного ответа - Th2 и Th1. Появление IgM, по-видимому, также может являться ведущим фактором образования гранулем. Действия цитокинов Thl-набора недостаточно для завершенности фагоцитоза, что приводит к появлению в гранулеме эпителио-идных клеток. Ни один из вариантов активации комплемента в саногенезе не играет существенной роли .
Заключение
Комплемент (система комплемента) является одним из первых гуморальных факторов, с которым сталкивается патоген при его попадании во внутреннюю среду макроорганизма. Механизмы активации компонентов комплемента позволяют использовать его как для лизиса патогенов, так и для усиления фагоцитоза. Не при всех бактериальных инфекционных заболеваниях содержание и уровень комплемента в крови можно использовать как прогностический тест.
Литература
1. Одинцов Ю.Н., Перельмутер В.М., Климентьева Т.К. Тафтсин: роль в развитии негранулематозных и гранулематозных бактериозов // Бюл. сиб. медицины. 2002. Т. 1. № 3. С. 98-102.
2. Перельмутер В.М., Одинцов Ю.Н. Основная функция иммуноглобулинов класса M (IgM) - регуляция проницаемости гема-тотканевого барьера для бактерий и их антигенов // Бюл. сиб. медицины. 2005. Т. 4. № 3. С. 38-42.
3. Ройт А. Основы иммунологии. Пер. с англ. М.: Мир, 1991. 328 с.
4. Ройт А, Бростофф Дж, Мейл Д. Иммунология. Пер. с англ. М.: Мир, 2000. 581 с.
5. Хаитов Р.М., Игнатьева Г.А., Сидорович И.Г. Иммунология. М.: Медицина, 2000. 432 с.
6.Ярилин АА Основы иммунологии. М.: Медицина, 1999. 607 с.
7. Alban S., Classen B., Brunner G., Blaschek W. Differentiation between the complement modulating effects of an arabinogalactan-protein from Echinacea purpurea and heparin // Planta Med. 2002. V. 68 (12). P. 1118-1124.
8. Ambrosio A.R., De Messias-Reason I.J. Leishmania (Viannia) braziliensis: interaction of mannose-binding lectin with surface gly-coconjugates and complement activation. An antibody-independent defence mechanism // Parasite Immunol. 2005. V. 27. P. 333-340.
9. Andersson J., Larsson R, RichterR. et al. Binding of a model regulator of complement activation (RCA) to a biomaterial surface: surface-bound factor H inhibits complement activation // Biomaterials. 2001. V. 22. P. 2435-2443.
10. Bohana-Kashtan O., Ziporen L, Donin N. et al. Cell signals transduced by complement // Mol. Immunol. 2004. V. 41. P. 583-597.
11. Bohlson S.S., Strasser J.A., Bower J.J., Schorey J.S. Role of complement in Mycobacterium avium pathogenesis: in vivo and in vitro analyses of the host response to infection in the absence of complement component C3 // Infect. Immunol. 2001. V. 69. P. 7729- 7735.
12. Brown J.S., Hussell T, Gilliland S.M. et al. The classical pathway is the dominant complement pathway required for innate immunity to Streptococcus pneumoniae infection in mice // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V. 99. P. 16969-16974.
13. Caragine T.A., Okada N., Frey A.B., Tomlinson S. A tumor-expressed inhibitor of the early but not late complement lytic pathway enhances tumor growth in a rat model of human breast cancer // Cancer Res. 2002. V. 62. P. 1110-1115.
14. Celik I., Stover C, Botto M. et al. Role of the classical pathway of complement activation in experimentally induced polymicrobial peritonitis // Infect. Immun. 2001. V. 69. P. 7304-7309.
15. Donin N, Jurianz K., Ziporen L. et al. Complement resistance of human carcinoma cells depends on membrane regulatory proteins, protein kinases and sialic acid // Clin. Exp. Immunol. 2003. V. 131. P. 254-263.
16. Fernie-King B.A., Seilly D.J., Willers Ch. et al. Streptococcal inhibitor of complement (SIC) inhibits the membrane attack complex by preventing uptake of c567 onto cell membranes // Immunology. 2001. V. 103. Issue 3. P. 390-408.
17. Frumeaux-Bacchi V., Dragon-Durey M.A., Blouin J. et al. Investigation of the complement system in clinical practice // Ann. Med. Interne (Paris). 2003. V. 154. P. 529-540.
18. Imai M., Ohta R., Okada N, Tomlinson S. Inhibition of a complement regulator in vivo enhances antibody therapy in a model of mammary adenocarcinoma // Int. J. Cancer. 2004. V. 110. P. 875- 881.
19. Jiang H, WagnerE, Zhang H, Frank M.M. Complement 1 inhibitor is a regulator of the alternative complement pathway // J. Exp. Med.
2001. V. 194. № 11. P. 1609-1616.
20. Langeggen H, Berge K.E., Johnson E, Hetland G. Human umbilical vein endothelial cells express complement receptor 1 (CD35) and complement receptor 4 (CD11c/CD18) in vitro // Inflammation.
2002. V. 26. № 3. P. 103 - 110.
21. Laufer J., Katz Y, Passwell J.H. Extrahepatic synthesis of complement proteins in inflammation // Mol. Immunol. 2001. V. 38. P. 221 -229.
22. Leslie R.G.Q., Nielsen C.H. The classical and alternative pathways of complement activation play distinct roles in spontaneous C3 fragment deposition and membrane attack complex (MAC) formation on human B lymphocytes // Immunology. 2004. V. 111. Issue 1. P. 86-98.
23. Lukas T.J., MunozH., Erickson B.W. Inhibition of C1-mediated immune hemolysis by monomeric and dimeric peptides from the second constant domain of human immunoglobulin G // J. Immunology. 1981. V. 127. № 6. P. 2555-2560.
24. Nauta A.J., Daha M.R., Tijsma O. et al. The membrane attack complex of complement induces caspase activation and apoptosis // Europ. J. of Immun. 2002. V. 32. Issue 3. P. 783-792.
25. Nielsen C.H., Marquait H.V., Prodinger W.M., Leslie R.G. CR2-medi-ated activation of the complement alternative pathway results in formation of membrane attack complexes on human B lymphocytes // Immunol. 2001. V. 104. P. 418-422.
26. Nielsen C.H., Pedersen M.L., Marquart H.V. et al. The role of complement receptors type 1 (CR1, CD35) and 2 (CR2, CD21) in promoting C3 fragment deposition and membrane attack complex formation on normal peripheral human B cells // Eur. J. Immunol. 2002. V. 32. P. 1359-1367.
27. Ren B., McCrory M.A., Pass C. et al. The virulence function of Streptococcus pneumoniae surface protein A involves inhibition of complement activation and impairment of complement receptor-mediated protection // J. Immunol. 2004. V. 173. P. 7506-7512.
28. Roos A., Ramwadhdoebe T.H., Nauta A.J. et al. Therapeutic inhibition of the early phase of complement activation // Immunobiology. 2002. V. 205. P. 595-609.
29. Roos A., Bouwman L.H., Munoz J. et al. Functional characterization of the lectin pathway of complement in human serum // Mol. Immunol. 2003. V. 39. P. 655-668.
30. Song H, He C., Knaak C. et al. Complement receptor 2-mediated targeting of complement inhibitors to sites of complement activation // J. Clin. Invest. 2003. V. 111. P. 1875-1885.
31. Thiel S, Petersen S.V., Vorup-Jensen T. et al. Interaction of C1q and mannan-binding lectin (MBL) with C1r, C1s, MBL-associated serine proteases 1 and 2, and the MBL-associated protein MAp19 // J. Immunol. 2000. V. 165. P. 878-887.
32. Windbichler M., Echtenacher B., Hehlgans T. et al. Involvement of the lectin pathway of complement activation in antimicrobial immune defense during experimental septic peritonitis // Infection and Immunity. 2004. V. 72. № 9. P. 5247-5252.
Biological functions of complement
Odintsov Yu.N., Perelmuter V.M.
Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск
ã Одинцов Ю.Н., Перельмутер В.М.
Комплемент является одним из важнейших факторов резистентности организма. Система комплемента может принимать участие в различных эффекторных механизмах, прежде всего в лизисе (комплементарный киллинг) и опсонизации микроорганизмов. В переключе нии литической функции комплемента на опсоническую могут принимать участие макрофаги. Функции комплемента при бактериозах за висят от особенностей патогенеза инфекционного заболевания.
Ключевые слова: комплемент, бактериолиз, опсонизация, инфекционный процесс.
One of the true basic resistance factors is complement. Main functions of it consist in bacterial lysis, bacterial opsonisation for phagocytosis. Alteration of lytic function for opsonic function depends upon macrophages. Complement functions at bacteriosis depend on phathogenesis fea tures in infectious disease.
Key words: complement, bakteriolysis, opsonisation, infectious process.
УДК 576:8.097.37
Организм человека имеет две основные линии защиты от возбудителей инфекционных заболеваний: неспецифиче скую (резистентность) и специфическую (иммунитет).
Факторы первой линии защиты (резистентности) харак теризуются рядом общих признаков: 1) они сформированы задолго до встречи с возбудителем (внутриутробный пери од); 2) неспецифичны; 3) генетически детерминированы; 4) генотипически и фенотипически неоднородны (гетероген ны) в популяции; 5) высокая резистентность к одному возбу дителю может сочетаться с низкой к другому; 6) резистент ность прежде всего зависит от функционального состояния макрофагов, которое контролируется генами, не связанными с HLA, и состояния системы комплемента (контролируемой HLA).
Комплемент - многокомпонентная ферментная система плазмы, состав и функция которой в основном хорошо изуче ны, является одним из важнейших факторов резистентности организма. В 1960-1970-е гг. было особенно популярно определение титра комплемента как одного из показателей резистентности. И в настоящее время изучению функции комплемента посвящено множество исследований. Вместе с тем существуют не только определенные трудности и противоречия при объ
яснении механизма активации комплемента, но до сих пор
остаются недостаточно изученными некоторые механизмы активации и функционирования комплемента. К таким дис куссионным вопросам относятся механизм действия ингиби торов активации комплемента in vivo , механизм переключе ния активации комплемента с литической на опсоническую функцию и понимание роли комплемента в саногенезе при различных инфекциях.
Известно 14 белков (компонентов) плазмы крови, со ставляющих систему комплемента . Они синтезируются гепатоцитами, макрофагами и нейтрофилами . Большинство из них относятся к β -глобулинам. Согласно но менклатуре, принятой ВОЗ, система комплемента обознача ется символом С, а ее индивидуальные компоненты симво лами Cl, C2, С3, С4, С5, С6, С7, С8, С9 или прописными бук вами (D, B, P). Часть компонентов (Cl, C2, С3, С4, С5, B) де лится на составляющие их субкомпоненты - более тяже лые, обладающие ферментативной активностью, и менее тяжелые, не обладающие ферментативной активностью, но сохраняющие самостоятельную биологическую функцию. Активированные комплексы белков системы комплеме нта помечают чертой над комплексом (например, C4b2a3b - С5-конвертаза).
Помимо белков собственно комплемента (C1-C9) в осуществлении его биологической активности принимают
участие и другие белки, выполняющие регуляторные функ ции:
а) рецепторы мембран клеток макроорганизма к суб компонентам комплемента: CR1(CD35), CR2(CD21), CR3(CD11b/CD18), CR4(CD11c/CD18), C1qR, C3a/C4aR, C5aR;
б) мембранные белки клеток макроорганизма: мембран ный кофакторный белок (МКБ, или MCP - membrane-assoti ated cofactor of proteolysis, CD46), фактор, ускоряющий дис социацию (ФУД, или DAF - decay accelerating factor, CD55), протектин (CD59);
в) белки плазмы крови, осуществляющие позитивную или негативную регуляцию: 1) позитивная регуляция - фак тор В, фактор D, пропердин (Р); 2) негативная регуляция - фактор I, фактор Н, белоксвязывающий C4b (C4 binding pro tein, C4bp), C1-ингибитор (C1-inh, серпин), S-белок (витро нектин).
Таким образом, в функциях системы комплемента при нимают участие более 30 компонентов. Каждый белковый компонент (субкомпонент) комплемента обладает опреде ленными свойствами (табл. 1).
В норме компоненты комплемента находятся в плазме в неактивном состоянии. Они становятся активными в процессе многоступенчатых реакций активации. Активированные компоненты комплемента действуют в определенном поряд ке в виде каскада ферментативных реакций, а продукт пред шествующей активации служит катализатором для включе ния в последующую реакцию нового субкомпонента или компонента комплемента.
Система комплемента может принимать участие в раз личных эффекторных механизмах:
1) лизис микроорганизмов (комплементарный киллинг);
2) опсонизация микроорганизмов;
3) расщепление иммунных комплексов и их клиренс;
4) активация и хемотаксическое привлечение лейкоци тов в очаг воспаления;
5) усиление индукции специфических антител путем: а) усиления локализации антигена на поверхности В-лимфо цитов и антигенпредставляющих клеток (АПК); б) снижения порога активации В-лимфоцитов.
Наиболее важными из функций комплемента являются лизис мембран патогенов и опсонизация микроорганизмов.
Т а б л и ц а 1
Компоненты и субкомпоненты комплемента, принимающие участие в классическом и альтернативном путях активации комплемента
Компонент |
Молекулярная |
Субкомпонент |
Концентрация в сыворотке |
||||||||
(субкомпонент) |
масса, кД |
крови, мкг/мл |
|||||||||
Ферментный комплекс |
|||||||||||
Связывание с длинной цепью IgG или IgM |
|||||||||||
комплекса антиген - антитело |
|||||||||||
Протеаза, активирующая Cls |
|||||||||||
Сериновая протеаза, активирующая C4 и C2 |
|||||||||||
Формируют С3-конвертазу (C4b2a), |
|||||||||||
а затем и С5-конвертазу (C4b2a3b) |
|||||||||||
классического пути |
|||||||||||
Формирование мембраноатакующего комплекса, образую |
|||||||||||
щего пору в мембране клетки-мишени |
|||||||||||
Формируют С3-конвертазу (C3bВbР), а затем |
|||||||||||
и С5-конвертазу (C3bВb3b) альтернативного пути |
|||||||||||
Пропердин (Р) |
Стабилизатор С3-конвертазы альтернативного пути |
||||||||||
(C3bВb), блокирует диссоциацию C3bВb |
|||||||||||
Комплементарный |
микроорганизмов |
под действием фактора Н |
|||||||||
Лизис микроорганизмов происходит в результате об |
|||||||||||
разования мембраноатакующего комплекса (МАК), состоя |
|||||||||||
щего из компонентов комплемента. В зависимости от того, каким образом произошло образование МАК, различают несколько путей активации комплемента.
Классический (иммунокомплексный) путь активации комплемента
Этот путь активации комплемента называется классиче ским вследствие того, что он был описан первым и долгое время оставался единственным из известных сегодня. В классическом пути активации комплемента пусковую роль выполняет комплекс антиген - антитело (иммунный комплекс (ИК)). Первым звеном активации комплемента яв ляется связывание C1q-субкомпонента C1-компонента с им муноглобулином иммунного комплекса. В частности, в слу чае активации комплемента иммуноглобулинами класса G (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4) это осуществляется аминокислотны ми остатками в позициях 285, 288, 290, 292 тяжелой цепи IgG . Активация этого участка происходит только после образования комплекса антиген - антитело (АГ-АТ). Способностью активировать комплемент по классическому пути обладают с убывающей интенсивностью IgM, IgG3, IgG1 и IgG2.
Компонент комплемента C1q состоит из трех субъеди ниц (рис. 1), каждая из которых имеет два центра для связы вания с Ig в комплексе АГ-АТ. Таким образом, полная мо лекула C1q располагает шестью такими центрами. При об разовании комплекса АГ-IgM молекула C1q связывается не менее чем с двумя вторыми доменами (CH2) одной и той же молекулы IgM, а при участии в образовании комплекса АГ- АТ иммуноглобулинов класса G - со вторыми доменами (CH2) не менее чем двух разных молекул IgG в комплексах АГ-IgG . Присоединившийся к АГ-АТ C1q приобретает свойства сериновой протеазы и инициирует активацию и встраивание в C1q двух молекул С1r. С1r, в свою очередь, инициирует активацию и встраивание в C1q еще двух других молекул - С1s. Активированный С1s обладает активностью сериновой эстеразы.
Затем С1s комплекса С1 расщепляет С4 на больший фрагмент С4b и меньший C4a. С4b соединяется ковалент ными связями с амино- и гидроксильными группами молекул клеточной мембраны (рис. 2). Фиксированный на поверхно сти мембраны (или комплекса АГ-АТ) С4b связывает С2, который становится доступным для ферментативного рас щепления той же сериновой протеазой С1s. В результате образуется мелкий фрагмент 2b и более крупный фрагмент С2а, который, соединяясь с прикрепленным к поверх ности мембраны С4b, образует ферментный комплекс C4b2a , на
Обзор литературы
зываемый С3-конвертазой классического пути активации комплемента.
Рис. 1. Компоненты ферментного комплекса C1 (1q2r2s) и его взаимодействие с комплексом антиген - антитело (АГ-IgG или АГ-IgM):
J - цепь, объединяющая мономеры пентамера
Рис. 2. Активация комплемента по классическому пути
Образовавшаяся С3-конвертаза взаимодействует с С3 и расщепляет его на меньший фрагмент С3а и больший С3b. Концентрация С3 в плазме самая высокая из всех компо нентов комплемента, а один ферментный комплекс C4b2a (С3-конвертаза) способен расщепить до 1 тыс. моле кул С3. Это создает высокую концентрацию C3b на поверх ности мембраны (амплификация образования С3b). Затем С3b ковалентно связывается с С4b, находящимся в составе С3-конвертазы. Сформированный трехмолекулярный комплекс C4b2a3b является С5-конвертазой. С3b в составе С5-конвертазы ковалентно соединяется с поверхностью ми кроорганизмов (рис. 2).
Субстратом для С5-конвертазы является компонент C5 комплемента, расщепление которого заканчивается образо ванием меньшего по размерам С5а и большего С5b. Об
Одинцов Ю.Н., Перельмутер В.М.
разование С5b инициирует формирование мембраноатакую щего комплекса. Оно протекает без участия ферментов пу тем последовательного присоединен ия к С5b компонентов C6, C7, C8 и C9 комплемента. C5b6 является гидрофиль ным, а C5b67 - гидрофобным комплексом, который встраи вается в липидный бислой мембраны. Присоединение к C5b67 С8 еще более погружает образовавшийс я комплекс C5b678 в мембрану. И, наконец, к C5b678 комплек- су фик сируется 14 молекул С9. Сформировавшийся C5b6789 и является мембраноатакующим ком плексом. По лимеризация молекул С9 в комплексе C5b6789 приводит к образованию неспадающейся поры в мембране. Через пору в клетку поступают вода и Na+ , что приводит к лизису клетки (рис. 3).
Рис. 3. Схема формирования мембраноатакующего комплекса (C5b6789)
Интенсивность образования МАК при классическом пути активации комплемента возрастает за счет петли усиления альтернативного пути активации комплемента. Петля усиле ния начинается с момента образования ковалентной связи С3b с поверхностью мембраны. В образовании петли участ вуют три дополнительных белка плазмы: B, D и Р (пропер дин). Под влиянием фактора D (сериновой эстеразы) свя занный с С3b белок В расщепляется на меньший фрагмент Ba и больший Bb, который связыв ается с С3b (см. рис. 2). Присоединение к комплексу C3bBb пропер дина, выполняю щего роль стабилизатора комплекса C3bBb , завершает об разование С3-конвертазы альтернативного пути - C3bBbP
С3-конвертаза альтернативного пути расщепляет молеку лы С3, образуя дополнительные С3b, что обеспечивает формирование все большего количества С5-конвертазы и в конечном итоге - большего количества МАК. МАК действу
Биологические функции комплемента
ет самостоятельно, а возможно, индуцирует апоптоз через каспазный путь .
Альтернативный (самопроизвольный) путь активации комплемента
Механизм активации комплемента по альтернативному пути обусловлен спонтанным гидролизом тиоэфирной связи в нативной молекуле С3. Этот процесс происходит в плазме постоянно и называется «холостой» активацией С3. В ре зультате гидролиза С3 образуется его активированная форма, обозначаемая С3i. В дальнейшем С3i связывает фактор В. Фактор D расщепляет фактор В в составе комплекса С3iВ на малый фрагмент Ba и большой Вb. Об разовавшийся комплекс С3iВb является жидкофазной С3конвертазой альтернативного пути активации комплемента. Далее жидкофазная конвертаза С3iВb расщепляет С3 на C3a и C3b. Если C3b остается свободным, он разрушается, подвергаясь гидролизу водой. Если C3b ковалентно свя
зывается с поверхностью бактериальной мембраны (мембраны любых микроорганизмов ), то он не подвергается протеолизу. Более того, он инициирует образование петли усиления альтернативного пути. К фиксированному C3b присоединяется фактор В (C3b имеет б ó льшую аффинность к фактору В, чем к фактору Н), образуется комплекс C3bВ, от которого фактор D отщепляет мелкий фрагмент Ва. После присоединения пропердина, являющегося с табилиз атором комплекса C3bВb, образуется комплекс C3bBbP , представляющий собой связанную с поверхностью мембраны С3-конвер тазу альтернативного пути. Связанная С3-конвертаза ини циирует прикрепление в том же месте дополнительных мо лекул C3b (амплификация C3b), что приводит к быстрому локальному накоплению C3b . Далее связанная С3-конвертаза расщепляет С3 на С3a и С3b. П рисоеди не ние C3 b к С3-конвертазе образует комплекс C3bBb3b (C3b 2 Bb), который является С5-конвертазой альтернативно го пути. Затем происходит расщепление компонента С5 и образование МАК, как и при классическом пути активации комплемента.
Обзор литературы
Рис. 4. Альтернативный (самопроизвольный) путь активации комплемента
Лектиновый путь активации комплемента
Липополисахариды (ЛПС) грамотрицательных бакте рий, в составе которых могут содержаться остатки манно зы, фукозы, глюкозамина, связываются лектинами (сыво роточные протеины, прочно связывающие углеводы) и ин дуцируют лектиновый путь активации комплемента. Например, триггером лектинового пути активации компле мента может быть маннансвязывающий лектин (МСЛ), как и C1q, относящийся к семейству кальцийзависимых лекти нов
Он соединяется с маннозой, находящейся в составе клеточной стенки бактерий, и приобретает способность взаимодействовать с двумя маннансвязываю щими лектинассоциированными сериновыми протеиназами
МАСП1 и МАСП2, идентичными соответственно C1r и C1s.
Взаимодействие [МСЛ-МАСП1-МАСП2] аналогично образованию комплекса . В дальнейшем ак тивация комплемента происходит так же, как и по классиче скому пути (рис. 5).
Рис. 5. Лектиновый путь активации комплемента (М - манноза в составе поверхностных структур клетки, например, ЛПС)
Белки семейства пентраксинов, обладающие свойства ми лектинов, таких как амилоидный протеин, С-реактивный протеин, также способны активировать комплемент по лектиновому пути, взаимодействуя с соот ветствующими субстратами клеточных стенок бактерий. Так, С-реактивный протеин активирует форсфорилхолин клеточ ной стенки грамположительных бактерий. И затем активи рованный форсфорилхолин запускает классический путь сборки компонентов комплемента.
C3b, который образуется из С3, под влиянием любой С3-конвертазы связывается с мембраной мишени и стано вится местом дополнительного образования C3b. Эта сту пень каскада получила название «петля усиления». Каким бы ни был путь активации комплемента, если его не блокиру ет один из регуляторных факторов, он заканчивается образо ванием мембраноатакующего комплекса, образующего не спадающуюся пору в мембране бактерии, что приводит к ее гибели.
Альтернативный и лектиновый пути активации компле мента по времени запуска при инфекционном заболевании яв ляются ранними. Они могут активироваться уже в первые часы после попадания патогена во внутреннюю среду ма кроорганизма. Классический путь активации комплемента яв ляется поздним: он начинает «работать» лишь при появлении антител (IgM, IgG).
Регуляторные белки активации комплемента
Процесс активации комплемента регулируется мем бранными (табл. 2) и плазменными (табл. 3) белками .
Пути активации комплемента и образование МАК могут быть блокированы различными факторами:
1) классический, лектиновый:
Действием С1-ингибитора, связывающего и инактиви рующего С1r и C1s;
- подавлением образования С3-конвертазы классиче ского и лектинового пути (C4b2a) под действием факторов I, Н, C4-bp, ФУД, МКБ и CR1;
- подавлением взаимодействия компонентов компле мента с поверхностью клеток макроорганизма действием ФУД (CD55), CR1(CD35), МКБ(CD46);
2) альтернативный:
- диссоциацией комплексов C3iBb и C3bBb действием фактора Н;
- расщеплением C3b фактором I при участии одного из трех кофакторов: фактора Н (плазмы), CR1 или МКБ (свя занных на поверхности клеток макроорганизма);
- подавлением образования С3-конвертазы альтерна тивного пути на поверхности клеток макроорганизма дей ствием ФУД, CR1 или МКБ.
Мембранные регуляторные белки |
Т а б л и ц а 2 |
|||
Клеточные (расположены на мембранах клеток макроорганизма) |
||||
Экспрессия на клетках |
Результат |
|||
В-лимфоциты; |
Подавляет активацию |
|||
моноциты (макрофаги); |
вызывает и ускоряет диссоциацию C4b2a на C4b и 2a; |
комплемента по любому пути |
||
гранулоциты; |
на мембранах клеток соб |
|||
фолликулярные дендрит- |
кофактор катаболизма C3b под действием фактора I; |
ственного организма |
||
ные клетки; |
||||
НК-клетки |
||||
Т-лимфоциты; |
Подавляет образование конвертаз: C4b2a и C3bBb; |
|||
В-лимфоциты; |
кофактор катаболизма C4b под действием фактора I; |
|||
моноциты (макрофаги); |
кофактор катаболизма C3b под действием фактора I |
|||
гранулоциты; |
||||
дендритные клетки; |
||||
НК-клетки |
||||
Т-лимфоциты; |
- « - |
|||
В-лимфоциты; |
||||
моноциты (макрофаги); |
подавляет связывание C2 с C4b; |
|||
гранулоциты; |
ускоряет диссоциацию C4b2a на C4b и 2a; |
|||
дендритные клетки; |
ускоряет диссоциацию C3bBb с освобождением C3b |
|||
НК-клетки; |
||||
тромбоциты |
||||
Протектин (CD59) |
Все клетки макро- |
Связывается с 5b678 и подавляет его погружение в мембрану |
Предотвращает лизис |
|
Обзор литературы |
|||||||||
организма |
и развертывание С9 |
собственных клеток |
|||||||
Плазменные регуляторные белки |
Т а б л и ц а 3 |
||||||||
Молекулярная масса |
Реализация эффекта |
||||||||
и концентрация |
на соматических клетках и (или) |
||||||||
в сыворотке |
на патогенах |
||||||||
Подавляет образование конвертазы C4b2a классического пути; |
Подавляет активацию компле |
||||||||
(легко связывается |
подавляет образование конвертазы C3bBb альтернативного пути; |
мента по любому пути |
|||||||
с сиаловыми кислота |
вызывает диссоциацию жидкофазной конвертазы C3iBb на C3i и Bb; |
на мембранах клеток собствен |
|||||||
ми поверхности клеток |
кофактор катаболизма C3i и Bb; |
ного организма и микроорганиз |
|||||||
макроорганизма) |
вызывает диссоциацию конвертазы C3bBb на C3b и Bb |
||||||||
Подавляет образование конвертазы C4b2a классического пути |
Подавляет активацию компле |
||||||||
(протеаза плазмы) |
мента по классическому пути на |
||||||||
мембранах клеток собственного |
|||||||||
организма |
|||||||||
и микроорганизмах |
|||||||||
Вместе с одним из кофакторов (МКБ, CR1, C4bp) расщепляет |
Подавляет активацию компле |
||||||||
4b на C4c и C4d; |
мента по любому пути на мем |
||||||||
вместе с одним из кофакторов (МКБ, CR1, H) расщепляет C3b; |
бранах клеток собственного орга |
||||||||
фактор катаболизма C3b и C3i |
|||||||||
C4bp (C4 binding |
Подавляет связывание C2 с C4b; |
Подавляет активацию компле |
|||||||
protein, белоксвязыва |
подавляет образование конвертазы C4b2a классического пути; |
мента по классическому |
|||||||
вызывает диссоциацию C4b2a на C4b и 2a; |
и лектиновому пути на мембра |
||||||||
кофактор катаболизма C4b под действием фактора I |
|||||||||
ма и микроорганизмах |
|||||||||
C1-ингибитор |
Связывает и ингибирует C1r и C1s (сер иновых п ротеаз ин гибитор); |
Подавляет активацию компле |
|||||||
(C1-inh, серпин) |
отщепляет C1r и C1s от C1q (C1q остается связанным |
мента по классическому |
|||||||
с Fc-фрагментом Ig); |
и лектиновому пути на мембра |
||||||||
ограничивает время контакта C1s с C4 и C2; |
нах клеток собственного организ |
||||||||
ограничивает спонтанную активацию C1 в плазме крови |
ма и микрорганизмах |
||||||||
Образует комплекс 5b67-S, инактивирует его способность внедриться в ли |
Блокирует образование МАК |
||||||||
(витронектин) |
пидный слой мембраны |
||||||||
Подавление образования МАК
1. Гидрофобный комплекс C5b67 , который начинает встраивается в липидный бислой мембраны, может быть инактивирован S-белком (витронектином). Образовавшийся комплекс 5b67S внедриться в липидный слой мембраны не может.
2. Присоединение компонента 8 к комплексу C5b67 в жидкой фазе может быть блокировано липопротеидами низ кой плотности (ЛПНП).
3. Погружение в мембрану C5b678 и присоединение С9 предотвращает CD59 (протектин), белок мембраны клеток макроорганизма.
4. Удаление фрагментов мембраны клеток макроорга низма со встроенным МАК путем эндоцитоза либо экзоцитоза.
Таким образом, регуляторные белки клеточного проис хождения самостоятельно ингибируют активацию компле мента с образованием МАК только на поверхности сомати ческих клеток и не эффективны в ингибиции литической функции на поверхности патогенов.
Напротив, регуляторные белки плазменного происхо ждения ингибируют активацию комплемента не только на поверхности соматических клеток, но и на мембранах пато генов.
Опсонизация микроорганизмов компонентами комплемента
Комплементарный лизис микроорганизмов является ранней реакцией макроорганизма на попадание патогенов в его внутреннюю среду . Образующиеся при активации комплемента по альтернативному или лектиновому пути субкомпоненты C2b, C3a, C4a, C5a, Ba привлекают в очаг воспаления клетки и активируют их эффекторные функции.
Из компонентов комплемента опсонизирующими свой ствами обладают в основном 3b и 4b. Для их образования необходимы два условия: первое - активация комплемента одним из описанных выше путей, второе - блокирование активационного процесса, благодаря которому невозможно образование МАК и лизис патогена. В этом и состоит
переключение литической программы активации комплемен та на опсоническую.
В реальных условиях инфекционного процесса переключение на опсоническую программу активации комплемента, обеспечивающую фагоцитоз патогена и кли ренс иммунных комплексов , может происходить благо даря эффектам регуляторных белков. Сборка на мембране компонентов комплемента может завершиться образовани ем мембраноатакующего комплекса, а может быть прервана на уровне образования 4b и еще более активно на уровне образования 3b факторами I и H .
Фактор I является основным ферментом, вызывающим деградацию C3b. Фактор H в этом процессе выполняет роль кофактора. Действуя совместно, они обладают способно стью инактивировать как жидкофазный, так и мембранный C3b (свободный или в составе любой конвертазы), отщеп ляя от него фрагмент C3f (инактивированный C3b обознача ется как C3bi). Затем они продолжают расщепление C3bi следующим образом:
К мембранному C3b и его мембранному субкомпоненту деградации C3bi на клетках макроорганизма имеются соот ветствующие рецепторы (табл. 4). C3b и инактивированный C3b (C3bi) являются лигандами для рецепторов CR1 (C3b, C3bi), CR3 (C3bi), CR4 (C3bi), расположенных на нейтрофи лах , моноцитах (макрофагах) , эндотелии пу повины . C3b и C3bi выполняют роль активных опсони нов .
Предположительно, совместное действие факторов I и H может переключать образование литического комплекса (МАК, комплементарный киллинг) на другой механизм уни чтожения патогена - фагоцитарный киллинг (рис. 6). Раство римые ингибиторы активации комплемента (I и H), продуци рующиеся макрофагами, позже появляющимися в очаге вос паления, действуют в микроокружении фагоцита, препят ствуя образованию конвертазы C3 на поверхности бактерий
и обеспечивая, таким образом, наличие «свободных» C3b. Рецептор макрофага к C3b, связывая лиганд (C3b), фикси рует бактерию на поверхности макрофага. Ее фагоцитоз осуществляется при совместном участии двух лиганд-рецеп торных комплексов: рецептор к C3b + C3b и Fcγ R + IgG . Другая пара - рецептор к C3b + C3bi инициирует фагоцитоз
и без участия антител .
Биологический смысл переключения активации компле мента с литической на опсоническую функцию, вероятно, за ключается в том, что все бактерии, которые не лизировались до встречи с фагоцитом, должны быть фагоцитированы c по мощью C3b-опсонина. Такой механизм переключения актива ции комплемента на опсонический необходим не только для фагоцитоза жизнеспособных патогенов в ранние сроки инфек ции, но и для утилизации фагоцитами «осколков» микроорга низмов.
Рецепторы к субкомпонентам комплемента |
Т а б л и ц а 4 |
||||
Рецептор (complement |
Экспрессия на клетках |
Эффект связывания |
|||
Нейтрофилы, моноциты (макрофаги), В-лимфоциты, фол |
Опсонизированный фагоцитоз, активация В- |
||||
ликулярные дендритные клетки, эритроциты, эпителий по |
лимфоцитов, транспорт иммунных комплек |
||||
чечных клубочков |
сов на эритроцитах |
||||
Нейтрофилы, моноциты (макрофаги), НК-клетки, фоллику |
Опсонизированный фагоцитоз |
||||
лярные дендритные клетки |
|||||
Нейтрофилы |
Опсонизированный фагоцитоз |
||||
(р 150-95) (CD11c/CD18) |
|||||
CR2 (CD21), компонент коре |
В-клетки, фолликулярные дендритные клетки |
Усиливает активационные реакции BCR, ин |
|||
цепторного комплекса В-лим |
дуцирует нефагоцитируемое связывание |
||||
фоцитов (BCR + CD19, CR2, |
комплекса АГ-АТ на фолликулярных ден |
||||
дритных клетках |
|||||
Обзор литературы
Рис. 6. Переключение активации комплемента на процесс фагоцитоза
Является целесообразным рассмотреть вопрос о воз можной роли комплемента в патогенезе различных групп бактериозов, разделенных ранее в зависимости от меха низма саногенеза.
Токсигенные бактериозы (дифтерия, газовая гангре на, ботулизм, столбняк и др.). Обычная локализация возбу дителей - входные ворота инфекции. Основной эффектор патогенеза - токсин (Т-зависимый антиген, антиген первого типа). Т-зависимые поверхностные антигены этих бактерий в индукции иммунного ответа принимают незначительное участие. Основной эффектор саногенеза - антитоксин (IgG). Тип иммунного ответа - Th2. Выздоровление насту пает вследствие образования и последующей элиминации иммунных комплексов, а также фагоцитарного киллинга бак терий в очаге воспаления. Роль комплемента при этих бак териозах, вероятно, ограничена участием в элиминации им мунных комплексов токсин - антитоксин. В нейтрализации токсина (т.е. в саногенезе токсигенных инфекций) компле мент существенной роли не играет.
Нетоксигенные негранулематозные бактериозы
1. Возбудители содержат поверхностные Т-неза висимые антигены (Ti-антигены, антигены второго типа):
Бактерии содержат классический ЛПС (Ti-антигены энтеропатогенных кишечных палочек, сальмонелл, шигелл и др.). Обычная локализация возбудителей - от входных во рот в слизистых кишечного тракта до региональных лимфати ческих узлов. Основной эффектор патогенеза - эндотоксин и живые бактерии. Тип иммунного ответа - Th2. Иммунный
ответ на ЛПС характеризуется продукцией антител IgMкласса. Саногенез наступает прежде всего вследствие уни чтожения бактерий нефагоцитарным путем в преиммунную фазу инфекционного процесса за счет лектинового и аль тернативного пути активации комплемента.
В иммунную фазу инфекционного процесса - за счет им мунного лизиса с участием IgM и комплемента по классиче скому пути активации. Фагоцитоз не имеет существенного зна чения в саногенезе при бактериозах этой группы. Активация системы комплемента при этих заболеваниях может способ ствовать саногенезу ;
Бактерии содержат поверхностные (капсульные)
Ti-антигены (пневмококки, гемофильные бактерии и др.). Обычная локализация возбудителей - от входных ворот в слизистых дыхательного тракта до региональных лимфати ческих узлов, нередко проникают в кровь. Основной эффек тор патогенеза - живые бактерии. Тип иммунного ответа - Th2. В иммунном ответе на поверхностные антигены проис ходит образование антител IgM-класса. Саногенез осуще ствляется прежде всего вследствие уничтожения бактерий нефагоцитарным путем в преиммунную фазу инфекционно го процесса за счет лектинового и альтернативного пути ак тивации комплемента. В иммунную фазу инфекционного процесса - за счет иммунного лизиса с участием IgM и комплемента по классическому пути активации. В случае проникновения бактерий этой группы в кровь основную роль в очищении макроорганизма от возбудителей играет селе зенка - основное место фагоцитоза слабоопсонизирован ных (или неопсонизированных) бактерий - и способность
Одинцов Ю.Н., Перельмутер В.М.
IgM «нацеливать» сенсибилизированные им бактерии на фагоцитоз купферовыми клетками с последующим перено сом еще не дезинтегрированных до конца фрагментов бак терий в желчные капилляры. Соли желчных кислот расщеп ляют фрагменты бактерий, которые выводятся в кишечник. Активация системы комплемента при этой группе заболева ний также может способствовать саногенезу .
2. Возбудители содержат поверхностные Т-зависи мые антигены (T-антигены, антигены первого типа).
Локализация возбудителей (стафилококки, стрептококки и др.) - входные ворота (кожа, слизистые), региональные лимфатические узлы, системное поражение (органы). Основные эффекторы патогенеза - живые бактерии и, в меньшей степени, их токсины.
В иммунном ответе четко прослеживается смена синтеза IgM на IgG. Тип иммунного ответа при адекватном течении инфекционного заболевания (у пациентов без признаков им мунодефицита) - Th2. Саногенез обусловлен иммунным фагоцитозом, иммунным лизисом и антитоксинами. При этих инфекциях в преиммунную фазу саногенез осуществляется за счет альтернативного пути активации комплемента и опсонизации бактерий продуктами активации комплемента с последующим их фагоцитозом. В иммунную фазу инфекци онного процесса саногенез связан с комплементарным кил лингом при классическом пути активации комплемента с участием IgM и IgG, а также с фагоцитозом опсонизирован ных продуктами активации комплемента и IgG бактерий .
Гранулематозные бактериозы
1. Возбудители острых неэпителиоидноклеточ ных гранулематозных бактериозов (листерии, сальмо неллы брюшного тифа, паратифов А, В и др.).
Возбудители содержат поверхностные Т-зависимые ан тигены. Эффекторами патогенеза являются живые бакте рии. Фагоцитоз незавершенный. Тип иммунного ответа - Th2 и Th1. Появление IgM сопровождается образованием гранулем . Смена IgM на IgG ведет к обратному развитию гранулем. Саногенез осуществляется за счет альтернатив ного пути активации комплемента и опсонизации бактерий продуктами активации комплемента с последующим их фа гоцитозом. В иммунную фазу инфекционного процесса сано генез связан с комплементарным киллингом при классиче ском пути активации комплемента с участием IgM и IgG, а также с фагоцитозом опсонизированных продуктами актива ции комплемента и IgG бактерий.
Биологические функции комплемента
2. Возбудители хронических эпителиоиднокле точных гранулематозных бактериозов (микобактерии туберкулеза, лепры; бруцеллы и др.).
Возбудители содержат поверхностные Т-зависимые ан тигены. Эффекторами патогенеза являются живые бакте рии. Фагоцитоз незавершенный. Тип иммунного ответа - Th2 и Th1. Появление IgM, по-видимому, также может яв ляться ведущим фактором образования гранулем. Действия цитокинов Th1-набора недостаточно для завершенности фа гоцитоза, что приводит к появлению в гранулеме эпителио идных клеток. Ни один из вариантов активации комплемента в саногенезе не играет существенной роли .
Заключение
Комплемент (система комплемента) является одним из первых гуморальных факторов, с которым сталкивается па тоген при его попадании во внутреннюю среду макроорга низма. Механизмы активации компонентов комплемента позволяют использовать его как для лизиса патогенов, так и для усиления фагоцитоза. Не при всех бактериальных ин фекционных заболеваниях содержание и уровень компле мента в крови можно использовать как прогностический тест.
Литература
1. Одинцов Ю.Н., Перельмутер В.М., Климентьева Т.К. Тафтсин: роль в развитии негранулематозных и гранулематозных бакте риозов // Бюл. сиб. медицины. 2002. Т. 1. № 3. С. 98-102.
2. Перельмутер В.М., Одинцов Ю.Н. Основная функция иммуно глобулинов класса M (IgM) - регуляция проницаемости гема
тотканевого барьера для бактерий и их антигенов // Бюл. сиб. медицины. 2005. Т. 4. № 3. С. 38-42.
3. Ройт А. Основы иммунологии. Пер. с англ. М.: Мир, 1991. 328 с.
4. Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. Иммунология. Пер. с англ. М.: Мир, 2000. 581 с.
5. Хаитов Р.М., Игнатьева Г.А., Сидорович И.Г. Иммунология. М.: Медицина, 2000. 432 с.
6. Ярилин А.А. Основы иммунологии. М.: Медицина, 1999. 607 с.
7. Alban S., Classen B., Brunner G., Blaschek W. Differentiation be tween the complement modulating effects of an arabinogalactan-protein from Echinacea purpurea and heparin // Planta Med. 2002. V. 68 (12). P. 1118-1124.
8. Ambrosio A.R., De Messias-Reason I.J. Leishmania (Viannia) braziliensis: interaction of mannose-binding lectin with surface gly coconjugates and complement activation. An antibody-independent defence mechanism // Parasite Immunol. 2005. V. 27. P. 333-340.
9. Andersson J., Larsson R., Richter R. et al. Binding of a model regula tor of complement activation (RCA) to a biomaterial surface: surfacebound factor H inhibits complement activation // Biomaterials. 2001. V. 22. P. 2435-2443.