Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

11.3B: Система доповнення

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    3103

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання

    1. Коротко опишіть, як активується класичний шлях комплементу.
    2. Коротко опишіть благотворний вплив наступних продуктів доповнення шляху:
      1. С5а
      2. С3а
      3. C3b
      4. С4b
      5. C3d
      6. C5b6789 н (МАК)
    3. Коротко опишемо, як активується лектинний шлях.
    4. Коротко опишіть, як активується альтернативний шлях комплементу.

    У цьому розділі ми розглянемо, як функціонує система комплементу організму для видалення інфекційних агентів. Система комплементу відноситься до серії з більш ніж 30 розчинних, попередньо сформованих білків, що циркулюють в крові і купають рідини, що оточують тканини. Білки циркулюють в неактивній формі, але у відповідь на розпізнавання молекулярних компонентів мікроорганізму вони стають послідовно активованими, працюючи каскадом, де в зв'язуванні одного білка сприяє зв'язуванню наступного білка в каскаді. Існує 3 шляхи комплементу, які складають систему комплементу: класичний шлях комплементу, лектинний шлях та альтернативний шлях комплементу. Шляхи відрізняються тим, як вони ініціюються і в кінцевому підсумку виробляють ключовий фермент під назвою C3 конвертаза:

    • Класичний шлях комплементу ініційований активацією С1. С1 в основному активується шляхом взаємодії з Fc частиною молекул антитіл IgG або IgM після того, як вони зв'язалися зі своїм специфічним антигеном. С1 також здатний безпосередньо зв'язуватися з поверхнями деяких патогенів, а також з С-реактивним білком (СРБ), який виробляється під час гострої фазової відповіді вродженого імунітету.
    • Лектинний шлях активується взаємодією мікробних вуглеводів (лектинів) з манноззв'язуючим лектином (МБЛ) або фіколінами, що знаходяться в плазмі і тканинних рідинях.
    • Альтернативний шлях комплементу активується зв'язуванням C3b з мікробними поверхнями та молекулами антитіл.

    Кінцеві результати та переваги захисту кожного шляху, однак, однакові. Всі шляхи комплементу виконують 6 корисних вроджених захисних функцій. Білки, що виробляються шляхом комплементу:

    1. Тригерні запалення,
    2. Хемотаксично притягують фагоцити до місця зараження,
    3. Сприяти приєднанню антигенів до фагоцитів (посилене приєднання або опсонізація),
    4. Викликають лізис грамнегативних бактерій, клітин людини, що показують чужорідні епітопи, і вірусні оболонки,
    5. Грають роль в активації наївних В-лімфоцитів під час адаптаційного імунітету, і
    6. Виводять з організму шкідливі імунні комплекси.

    Зараз ми розглянемо кожен із цих шляхів доповнення та побачимо, як вони функціонують для захисту організму.

    Класичний шлях доповнення

    Класичний шлях комплементу в першу чергу активується, коли комплекс білка комплементу під назвою C1 взаємодіє з Fc частиною молекул антитіл IgG або IgM після того, як вони зв'язалися зі своїм специфічним антигеном через свою частину Fab. С1 також здатний безпосередньо зв'язуватися з поверхнями деяких патогенів, а також з С-реактивним білком (СРБ), який виробляється під час гострої фазової відповіді вродженого імунітету. Комплекс C1 складається з трьох білків комплементу, які називаються C1q, C1r та C1s.

    альт
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Активація С1 під час класичного шляху комплементу. Fab 2 молекули IgG або 1 молекули IgM зв'язуються з епітопами на антигені. C1, що складається з C1q, C1r та C1s, потім зв'язується з Fc порцією антитіл. Зв'язування C1q з молекулами антитіл активує C1r частину С1, яка, в свою чергу, активує C1s. Ця активація дає ферментативну активність C1s для розщеплення білка комплементу C4 на C4a та C4b та доповнює білок C2 у C2a та C2b.

    С1 також здатний безпосередньо зв'язуватися з поверхнями деяких патогенів, а також з С-реактивним білком (СРБ), який виробляється під час гострої фазової відповіді вродженого імунітету.

    2. Зв'язування C1q активує C1r частину C1, яка, в свою чергу, активує C1s. Ця активація дає ферментативну активність C1s для розщеплення білка комплементу C4 на \(\PageIndex{2}\)C4a та\(\PageIndex{2}\) C4b (див. Рис.

    3. Потім C2 зв'язується з C4b і розщеплюється C1 на C2a і \(\PageIndex{3}\)C2b (див. Рис.\(\PageIndex{3}\)

    4. C4b і C2a об'єднати, щоб сформувати C4b2a, C3 конвертази. C3 конвертаза тепер може розщеплювати сотні молекул С3 на C3a і C3b (див. Рис.\(\PageIndex{4}\)).

    5. Деякі молекули C3b зв'язуються з C4b2a, конвертазою C3, утворюючи C4b2A3b, конвертазу C5, яка розщеплює C5 на C5a і C5b (див. Рис.\(\PageIndex{5}\)).

    6. C5b зв'язується з поверхнею клітини-мішені і згодом зв'язує C6, C7, C8 і ряд мономерів С9, утворюючи C5b6789 n, комплекс мембранних атак (MAC) (див. \(\PageIndex{7}\)Рис.\(\PageIndex{6}\)

    Як уже згадувалося вище, білки шляхів комплементу виконують 6 корисних вроджених захисних функцій. До них відносяться:

    1. Спровокує запалення: C5a є найпотужнішим білком комплементу, що запускає запалення. Він вступає в реакцію з кровоносними судинами, викликаючи розширення судин. Це також змушує огрядні клітини вивільняти вазодилататори, такі як гістамін, збільшуючи проникність кровоносних судин, а також збільшуючи експресію молекул адгезії на лейкоцитах та ендотелії судин, щоб лейкоцити могли видавлювати з кровоносних судин і потрапляти в тканину (діапедез). C5a також змушує нейтрофіли виділяти токсичні радикали кисню для позаклітинного вбивства та викликає лихоманку. У меншій мірі C3a і C4a також сприяють запаленню. Як ми побачимо пізніше в цьому блоці, запалення - це процес, при якому кровоносні судини розширюються і стають більш проникними, тим самим дозволяючи захисним клітинам організму та захисним хімікатам залишати кров і потрапляти в тканини.

    2. Хемотаксично притягуючи фагоцити до місця зараження: C5a також функціонує як хемоаттрактант для фагоцитів. Фагоцити будуть рухатися до збільшення концентрації C5a і згодом приєднуються через свої рецептори CR1 до молекул C3b, прикріплених до антигену. Про це більш детально піде мова далі в даному підрозділі при фагоцитозі.

    3. Сприяння приєднанню антигенів до фагоцитів (посилене приєднання або опсонізація): C3b і в меншій мірі C4b можуть функціонувати як опсоніни, тобто вони можуть приєднувати антигени до фагоцитів. Одна частина C3b зв'язується з білками та полісахаридами на мікробних поверхнях; інша частина прикріплюється до рецепторів CR1 на фагоцитах, В-лімфоцитах та дендритних клітинам для посиленого фагоцитозу. (Див. Малюнок\(\PageIndex{8}\)). Насправді молекула C3b може зв'язуватися майже з будь-яким білком або полісахаридом. Клітини людини, однак, виробляють фактор H, який зв'язується з C3b і дозволяє фактору I інактивувати C3b. З іншого боку, такі речовини, як LPS на бактеріальних клітині, полегшують зв'язування фактора B з C3b, і це захищає C3b від інактивації фактором I. Таким чином, C3b не взаємодіє з нашими власними клітинами, але здатний взаємодіяти з мікробними клітинами. C3a і C5a збільшують експресію рецепторів C3b на фагоцитах і підвищують їх метаболічну активність.

    4. Викликаючи лізис грамнегативних бактерій, клітини людини, що демонструють чужорідні епітопи, та вірусні оболонки: C5b6789 n, функціонує як комплекс мембранних атак (MAC). Це допомагає знищити грамнегативні бактерії, а також клітини людини, що відображають чужорідні антигени (заражені вірусом клітини, пухлинні клітини тощо), викликаючи їх лізис; див\(\PageIndex{7}\). Рис.\(\PageIndex{6}\) Він також може пошкодити оболонку обволікаються вірусами.

    5. Служить другим сигналом для активації наївних В-лімфоцитів під час адаптивного імунітету: Деякий С3b перетворюється в C3D. C3D зв'язується з рецепторами CR2 на В-лімфоцитах. Це служить другим сигналом для активації В-лімфоцитів, рецептори В-клітин яких тільки що взаємодіяли з відповідним їм антигеном.

    6. Виведення з організму шкідливих імунних комплексів: C3b і в меншій мірі С4b допомагають вивести з організму шкідливі імунні комплекси. C3b і C4b приєднують імунні комплекси до рецепторів CR1 на еритроцитах. Потім еритроцити доставляють комплекси до фіксованих макрофагів всередині селезінки та печінки для руйнування. Імунні комплекси можуть призвести до шкідливої гіперчутливості III типу, про що буде розглянуто далі в блоці 5 в розділі «Гіперчутливість».

    Вправа: Подумайте, пара-поділіться питаннями

    1. Деякі бактеріальні капсули багаті сіаловою кислотою, загальним компонентом глікопротеїну клітини-господаря, який має спорідненість до сироваткового білка Н, що доповнює регуляторний білок, який призводить до деградації C3b.

    Опишіть, яке значення це має в бактерії, що протистоїть фагоцитозу і чому.

    1. S. pyogenes виробляє протеазу, яка розщеплює білок комплементу C5a.

    Опишіть, яке значення це має в бактерії, що протистоїть фагоцитозу і чому.

    Лектинський шлях

    Лектинний шлях активується взаємодією мікробних вуглеводів з манноззв'язуючим лектином (МБЛ) або фіколінами, що знаходяться в плазмі і тканинних рідинях. (Лектини - білки, що зв'язують вуглеводи.) Лектинний шлях опосередкований двома групами білків, що знаходяться в плазмі крові і в тканинних рідинях:

    1. Манноззв'язуючий лектин (MBL) - також відомий як манноззв'язуючий білок або MBP. MBL - це розчинний рецептор розпізнавання малюнка, який зв'язується з різними мікробними вуглеводами, такими як багаті маннозою або фукозою, і з N-ацетилглюкозаміном (NAG). Ці глікани поширені в мікробних глікопротеїнів та гліколіпідів, але рідко зустрічаються у людей. МБЛ синтезується печінкою і вивільняється в кров як частина реакції гострої фази, про яку піде мова далі в цьому підрозділі. MBL еквівалентний C1q у класичному шляху доповнення.

    Фіколіни за своєю структурою схожі з MBL і зв'язуються з мікробними вуглеводами, такими як N-ацетилглюкозамін (NAG), ліпотейхоєві кислоти та ліпополісахарид (ЛПС). Фіколін також еквівалентний C1q в класичному шляху комплементу.

    2. Як манноззв'язуючий лектин (MBL), так і фіколін утворюють комплекси з MBL-асоційованими серин-протеазами під назвою MASP1 і MASP2, які еквівалентні C1r і C1s класичного шляху.

    а. зв'язування MBL (або фіколін) з мікробним вуглеводом активує асоційований MASP2, надаючи йому ферментативну активність для розщеплення C4 на \(\PageIndex{9}\)C4a і\(\PageIndex{9}\) C4b (див . Рис.

    b. потім C2 зв'язується з C4b і розщеплюється MASP2 на C2a і\(\PageIndex{10}\) C2b (див. Рис.\(\PageIndex{10}\)

    c. C4b і C2a об'єднати, щоб сформувати C4b2a, конвертазу C3. C3 конвертаза тепер може розщеплювати сотні молекул С3 на C3a і C3b (див. Рис.\(\PageIndex{11}\)).

    d Деякі молекули C3b зв'язуються з C4b2a, конвертазою C3, утворюючи C4b2A3b, конвертазу C5, яка розщеплює C5 на C5a і C5b (див. Рис.\(\PageIndex{12}\)).

    е. C5b зв'язується з поверхнею клітини-мішені і згодом зв'язує C6, C7, C8 і ряд мономерів С9, утворюючи C5b6789 n, комплекс мембранних атак (MAC) (див. \(\PageIndex{7}\)Рис.\(\PageIndex{6}\)

    Корисні результати активованих білків комплементу такі ж, як і в класичному шляху комплементу вище. Білки комплементу:

    1. Тригерне запалення: C5a> C3A> C4a;

    2. Хіміотаксично притягують фагоцити до місця зараження: C5a;

    3. Сприяти приєднанню антигенів до фагоцитів за допомогою посиленого приєднання або опсонізації: C3b> C4b;

    4. Викликають лізис грамнегативних бактерій і клітин людини, що відображають чужорідні епітопи: MAC;

    5. Служать другим сигналом для активації наївних В-лімфоцитів): C3D; і

    6 Видаліть шкідливі імунні комплекси з організму: C3b> C4b.

    Альтернативний шлях доповнення

    Альтернативний шлях комплементу опосередкований C3b, що виробляється або класичними або лектиновими шляхами, або з гідролізу С3 водою. (Вода може гідролізувати C3 і утворювати C3i, молекулу, яка функціонує подібно до C3b.)

    Активація альтернативного шляху комплементу починається, коли C3b (або C3i) зв'язується з клітинною стінкою та іншими поверхневими компонентами мікробів. C3b також може зв'язуватися з антитілами IgG. Альтернативний шлях білка Фактор B потім поєднується з клітинним зв'язаним C3b з утворенням C3bB. Потім фактор D розбиває пов'язаний фактор B на Bb і Ba, утворюючи C3bbB. Сироватковий білок, який називається properdin, потім зв'язується з Bb, утворюючи C3bBBP, який функціонує як C3-конвертаза (див. Рисунок\(\PageIndex{13}\)), здатна ферментативно розщеплювати сотні молекул C3 на C3a і C3b. Альтернативний шлях доповнення тепер активований.

    Деякі з C3b згодом зв'язується з деякими C3bBb, утворюючи C3bBb3b, конвертазу C5, здатну розщеплювати молекули C5 на C5a і C5b (див. Рис.\(\PageIndex{14}\)). Звідси альтернативний шлях комплементу ідентичний іншим шляхам доповнення.

    Корисні результати такі ж, як і в класичному шляху доповнення вище. Білки комплементу:

    1. Тригерне запалення: C5a> C3A> C4a;
    2. Хіміотаксично притягують фагоцити до місця зараження: C5a;
    3. Сприяти приєднанню антигенів до фагоцитів за допомогою посиленого приєднання або опсонізації: C3b> C4b;
    4. Причиною лізису грамнегативних бактерій, клітин людини, що відображають чужорідні епітопи, та вірусних оболонок: MAC; і
    5. Служать другим сигналом для активації наївних В-лімфоцитів): C3D;
    6. Вивести з організму шкідливі імунні комплекси: C3B> C4b.

    Майте на увазі, що в Unit 3 ми дізналися кілька механізмів, які різні бактерії використовують, щоб протистояти шляхах комплементу організму. Протистоячи цим безпосереднім вродженим імунним захисним силам, деякі бактерії мають більше шансів колонізувати свого господаря.

    Резюме

    1. Білки системи комплементу циркулюють в неактивній формі, але у відповідь на розпізнавання молекулярних компонентів мікроорганізму вони стають послідовно активованими, працюючи каскадом, де в зв'язуванні одного білка сприяє зв'язуванню наступного білка в каскаді.
    2. Існує 3 шляхи комплементу, які складають систему комплементу: класичний шлях комплементу, лектинний шлях та альтернативний шлях комплементу.
    3. Класичний шлях комплементу ініціюється активацією С1. С1 в основному активується шляхом взаємодії з Fc частиною молекул антитіл IgG або IgM після того, як вони зв'язалися зі своїм специфічним антигеном. С1 також здатний безпосередньо зв'язуватися з поверхнями деяких патогенів, а також з С-реактивним білком (СРБ), який виробляється під час гострої фазової відповіді вродженого імунітету.
    4. Лектинний шлях активується взаємодією мікробних вуглеводів (лектинів) з манноззв'язуючим лектином (МБЛ) або фіколінами, що знаходяться в плазмі і тканинних рідинях.
    5. Альтернативний шлях комплементу активується зв'язуванням C3b з мікробними поверхнями та молекулами антитіл.
    6. Всі шляхи комплементу виконують ті ж 6 корисних вроджених захисних функцій.
    7. Білки комплементу C5a та, меншою мірою, C3a та C4a викликають розширення судин та запалення, щоб доставити захисні клітини та захисні хімічні речовини до місця зараження.
    8. Білок комплементу C5a також функціонує як хемоаттрактант для фагоцитів.
    9. Білки комплементу C3b і в меншій мірі C4b можуть функціонувати як опсоніни, тобто вони можуть приєднувати антигени до фагоцитам.
    10. Білки комплементу C5b6789n, функціонують як комплекс мембранних атак (MAC), що викликає лізис грамнегативних бактерій, клітин людини, що показують чужорідні епітопи, і вірусні оболонки.
    11. Білок комплементу C3D служить другим сигналом для активації наївних В-лімфоцитів під час адаптивного імунітету.
    12. Білки комплементу C3b і в меншій мірі С4b допомагають виводити з організму шкідливі імунні комплекси.