Биологические функции комплемента. Система комплемента

26.1. Общее понятие
Комплемент – сложный белковый комплекс сыворотки крови.
А. Система комплемента состоит из 30 белков (компонентов, или фракций, системы комплемента).
Б. 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.
В. 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.
Г. Значение комплемента для макроорганизма велико и разнообразно (подробнее – см. раздел 26.6).
1. Часть активных фракций системы комплемента являются протеазами.
2. Некоторые – связываются с комплексом антиген-антитело (иммунным комплексом).
3. Другие – активируют тучные клетки и, связанные с ними сосудистые реакции воспаления.
4. И, наконец, часть фракций комплемента осуществляет перфорацию оболочек бактериальных клеток.

26.2. Пути активации комплемента
Существуют три пути активации комплемента: классический, лектиновый и альтернативный.
А. Классический путь активации комплемента является основным. Участие в этом пути активации комплемента – главная функция антител.

Рис 26.2-2. Схема классического пути активации комплемента

1. Активацию комплемента по классическому пути запускает иммунный комплекс: комплекс антигена с иммуноглобулином (класса G – первых трех подклассов – или М). Место антитела может «занять» С-реактивный белок – такой комплекс также активирует комплемент по классическому пути.
2. Классический путь активации комплемента осуществляется следующим образом (рис 26.2-1).
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 (но не с собственными эукариотическими клетками макроорганизма) с 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.
н. Будучи вместе со всем комплексом в фосфолипидный бислой мембраны микробной клетки, белок С8 катализирует полимеризацию 10 – 16 молекул белка С9. Данный полимер формирует в мембране микробной клетки неспадающую пору диаметром около 10 нм (рис 26.2-2)., 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).

Рис. 26.2-2. Схема образования МАК (слева) и результат активации комплемента – формирование поры в фосфолипидном бислое микробной мембраны, приводящей к осмотическому лизису микробной клетки (справа)

Рис 26.2-3. Схема лектинового пути активации комплемента

Б. Лектиновый путь активации комплемента запускается комплексом нормального белка сыворотки крови – маннансвязывающего лектина (МСЛ) – с углеводами поверхностных структур микробных клеток (с остатками маннозы). Активизирующаяся в результате этого процесса МСЛ-ассоциированная сериновая протеаза действует аналогично С1-эстеразе классического пути, по которому, собственно, и развиваются дальнейшие события, заканчивающиеся формированием МАК (рис. 26.2-3).
В. Альтернативный путь активации комплемента (рис. 26.2-4) 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.

Рис. 26.2-4. Схема альтернативного пути активации комплемента

1. Дальнейшие события развиваются следующим образом.
а. С3b связывает фактор В (который структурно и функционально гомологичен фактору С2), образуя комплекс С3bВ.
б. В связанном с С3b виде фактор В выступает в качестве сусбтрата 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).
г. То, что происходит дальше, аналогично классическому пути активации комплемента.
1. Нарабатывается много С3b и образуется комплекс С3bВbС3b, являющийся С5-конвертазой.
2. Активация С5 дает начало образованию мембранатакующего комплекса (см. разделы 26.2.А.2.и – 26.2.А.2.н).
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.
Г. 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 (см. рис. 26.2-5), разные составляющие которого могут просто проявляться в разной степени.

26.3. Анафилотоксины
Активные фракции комплемента С3а и С5а называются анафилотоксинами, так как участвуют, помимо прочего, в аллергической реакции, называемой анафилаксия (см. ниже). Наиболее сильным анафилотоксином является С5а.
А. 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 из сосудистого русла жидкости и клеток крови в ходе развития воспалительной реакции.
Б. 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).

26.2-4. Общая схема активации комплемента

26.2-5. Схема, иллюстрирующая взаимосвязь путей активации комплемента

26.4. Рецепторы для компонентов комплемента
Фракции комплемента могут воздействовать на клетки макроорганизма лишь в том случае, если на последних существуют соответствующие рецепторы.
А. Фагоциты имеют рецептор для С3b. Этот рецептор обуславливает большую активности фагоцитов по отношению к опсонизированным микробами (а именно, к тем из них, на поверхности которых наличествует фракции С3b).
Б. Эритроциты обладают специфическими рецепторами для фракций С3b и С4b. Этими рецепторами эритроциты связывают соответствующие фракции комплемента в составе циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) и транспортируют эти комплексы к макрофагам селезенки и печени, которые, их уничтожают, осуществляя тем самым клиренс (т.е. очищение) крови от ЦИК.
В. На тучных клетках локализованы рецепторы к фракции С5а, через которые этот анафилатоксин активирует эти клетки и вызывает их дегрануляцию.
Г. Таким же рецептором обладают макрофаги, благодаря чему фракция С5а активирует и эти клетки.

26.5. Регуляция системы комплемента
В норме, в отсутствие во внутренней среде макроорганизма патогена, уровень спонтанной активности системы комплемента невысок. Каскадный механизм активации комплемента «запускается» активаторами, а регуляция его работы по типу «обратной связи» – ингибиторами, без которых каждый эпизод активации заканчивался бы полным истощением всей системы.
А. Активаторами системы комплемента являются молекулярные комплексы, располагающиеся на поверхности микроорганизма, и запускающие процесс активации комплемента по тому или иному пути. О них уже упоминалось выше (см. раздел 26.2).
1. Активаторами классического пути активации комплемента выступают два комплекса.
а. Иммунный комплекс (комплекс антиген-антитело).
б. Комплекс антигена с С-реактивным белком.
2. Активатором лектинового пути активации комплемента выступает комплекс нормального белка сыворотки крови – маннансвязывающего лектина (МСЛ) – с углеводами поверхностных структур микробных клеток (а именно – с остатками маннозы).
3. Активаторами альтернативного пути активации комплемента выступают два комплекса.
а. Комплекс (в результате 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.
б. Агрегированные на поверхности микроба иммуноглобулины классов А и Е.
Б. Ингибиторы системы комплемента локализуются в сыворотке крови или на мембране клеток.
1. В сыворотке крови локализуются пять белков – ингибиторов системы комплемента.
а. С1-ингибитор (С1inh) инактивирует активную фракцию С1qrs (т.е. С1-эстеразу).
б. С4-связывающий протеин (C4BP) делает фактор С4b доступным для деградации фактором I.
в. Фактор Н – делает фактор С3b доступным для деградации фактором I.
г. Фактор I расщепляет С3b (в комплексе с фактором Н) и С4b (в комплексе с С4ВР).
д. Белок S связывается с комплексом С5bС6С7 и предотвращает дальнейшее образование мембранатакующего комплекса.
2. На клетках млекопитающих (и, соответственно человека) локализуются три белка – ингибитора системы комплемента.
а. DAF (decay-accelerating factor = фактор, ускоряющий распад) инактивирует С4bС2b (т.к. вместо С2 связывается с С4b).
б. МСР (мембранный кофактор протеолиза) делает фактор С3b доступным для деградации фактором I.
в. Протектин (обозначаемый также как молекула CD59) инактивирует белки мембранатакующего комплекса (препятствует С-опосредованному лизису собственных клеток)

26.6. Функции системы комплемента
Система комплемента играет очень важную роль в защите макроорганизма от патогенов.
А. Система комплемента участвует в инактивации микроорганизмов, в т.ч. опосредует действие на микробы антител.
Б. Активные фракции системы комплемента активируют фагоцитоз.
В. Активные фракции системы комплемента принимают участие в формировании воспалительной реакции.

26.7. Определение активности системы комплемента
Для определения активности комплемента в современных иммунологических лабораториях используют реакцию гемолиза и иммуноферментный анализ (ИФА), пришедший на смену реакции радиальной иммунодиффузии по Манчини.
А. Реакция гемолиза используется для определения титра комплемента и для измерения общей активности системы комплемента.
1. Титр комплемента определяется как максимальное разведение сыворотки крови, вызывающее лизис эритроцитов барана, нагруженных антиэритроцитарными антителами (так называемой гемсистемы).
2. Под общей активностью системы комплемента понимают количество комплемента, обеспечивающее лизис 50% эритроцитов гемсистемы (обозначается как СН50).
Б. Иммуноферментный анализ используется для определения концентрации в сыворотке крови отдельных компонентов системы комплемента (C1q, C1s, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, пропердина, фактора В, С1-ингибитора). Раньше концентрацию наиболее важных в функциональном отношении фракций системы комплемента (чаще – С3 и С4) определяли с помощью реакции иммунодиффузии по Манчини, но в современных лабораториях, оснащенных ИФА-анализаторами, с этой целью используют иммуноферментный анализ, значительно расширивший возможности оценки функционального состояния у пациента его системы комплемента.

А. Система комплемента участвует в инактивации микроорганизмов , в т.ч. опосредует действие на микробы антител.

Б. Активные фракции системы комплемента активируют фагоцитоз (опсонины - С3b и C5b).

В. Активные фракции системы комплемента принимают участие в формировании воспалительной реакции .

Действие их на тучные клетки вызывает дегрануляцию последних.

Анафилотоксины действуют также на гладкие мышцы, вызывая их сокращение.

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.

С3а выступает в роли иммуносупрессора (т.е. подавляет иммунный ответ).

С5а является иммуностимулятором (т.е. усиливает иммунный ответ).

Комплекс С5bС6С7С8С9, образующийся в результате активации комплемента, называется мемранатакующим комплексом (МАК).

Для осуществления бактериолиза или цитолиза требуется активация компонентов комплемента от СЗ до С9 по классическому или альтернативному пути. В роли опсонинов выступают большие фрагменты СЗб, С4б - адсорбируясь на поверхности клеток, они усиливают фагоцитарную реакцию, способствуют иммунному прилипанию комплекса АГ-АТ-комплемент к поверсности иммунокомпетентных клеток (В-лимфоциты). Низкомолекулярныё фрагмента -полипептиды - СЗа, С5а способствуют высвобождению биогенных аминов (гистамина, серотонина) из тучных клеток, вызывают сокращение гладкой мускулатуры, повышают сосудистую проницаемость, вызывают хемотаксис нейтрофилов и моноцитов в очаг воспаления. Компоненты CI-C4 нейтрализуют некоторые вирусы. Синтез белков комплемента осуществляется клетками системы мононуклеарных фагоцитов, фибластов, печенью. У человека встречаются генетические дефекты по большинству компонентов комплемента. Клинически они проявляются в форме синдрома системной красной волчанки, рецидивирующих пиогенных инфекций, ангионевротическим отеком.

Данные о функциональной активности белков комплемента и их концентрации дают очень важную информацию о протекании заболевания, могут быть использованы для оценки тяжести течения, эффективности терапевтических мероприятий, прогноза заболевания.

Методы исследования системы комплемента

I. Определение общей гемолитической активности классического пути. Сыворотку крови разводят физиологическим раствором 1:10 и вносят в пробирки в объеме от 0,05 до. 0,5 мл. Объем проб доводят до 1,5 мл физиологическим раствором и вносят по 1,5 мл гемолитической системы (смесь равных объемов 3% взвесей бараньих эритроцитов и гемолитической сыворотки). Пробирки инкубируют при 37°С 45 минут,- охлаждают при 4°С для остановки реакции и центрифугируют при 1500 оборотов 4-5 минут. После центрифугирования определяют объем сыворотки, вызывающий лизис 50% сенсибилизированных эритроцитов (условную гемолитическую единицу активности комлемента - СН 50), затем рассчитывают количество СН 50 на мл цельной сыворотки. У здоровых людей титр комлемента (СН 50 на мл) составляет примерно 40-60 СН 50.

Гемолитическую активность альтернативного пути комлемента определятт также, но вместо сенсибилизированных бараньих эритроцитов используют несенсибилизированные кроличьи эритроциты и физиологический раствор, содержащий ионы Mg, но без Са для блокирования классического пути активации.

2.Определение функциональной активности отдельных компонентов. Этот метод позволяет определить численность функционально активных молекул в I мл сыворотки крови. Для этого к сенсибилизированным эритроцитам добавляют реагент на определенный компонент комплемента (в качестве реагента используют либо смесь компонентов комлемента, исключая искомый, либо сывоттку крови, лишенную активности этого компонента. Сыворотку для титрования компонентов классического пути разводят в 40-50 -раз, а альтернативного - в 5-7 раз. Таким образом можно уста­новить дефект определенных компонентов и определить профиль комплемента при различных заболеваниях.

3. Иммунохимическое определение концентрации компонентов комплемента. Данный метод исследования позволяет определить концентрацию каждого из белков комплемента, используя антисыворотки (антитела) к ним. Концентрация белков выражается в г\л. Для определения используют метод радиальной иммунодиффузии в arapе.

4 Определение активности комплемента и его компонентов методом радиального гемолиза в агаровом геле. Гемолитическую систему смешивают с расплавленным агаром в соотношении 1:7 и быстро выли­вают в стерильные чашки Петри. После застывания в агаре проделывают лунки диаметром 4.мм- (до 15 лунок на 1-ой чашке). Лунки заполняются испытуемыми сыворотками и помещают чашки в холодильник при 4°С на 21 час для диффузии белков комплемента в агар. Затем чашки помещают в термостат на 60 минут для проявления зон гемолиза. Критерием активности комплемента служит квадрат диаметра зон гемолиза.

КОМПЛЕМЕНТ (лат. complementum дополнение) - полимолекулярная система сывороточных белков, один из важнейших факторов естественного иммунитета. Функционирует в крови человека, холоднокровных и теплокровных животных. Содержится в лимфе и тканевых жидкостях. Включаясь в состав иммунных комплексов, К. осуществляет лизис сенсибилизированных антителами клеточных антигенов, обусловливает реакцию иммунного прилипания (см.), участвует в опсонизации бактерий, вирусов и корпускулярных антигенов, ускоряя их фагоцитоз, участвует в развитии воспаления.

К. был впервые описан под названием «алексин» в конце 19 в. как неспецифический термолабильный фактор, определяющий бактерицидные свойства свежей сыворотки крови (Г. Бухнер, 1889). Термин «комплемент» введен П. Эрлихом (1900), который считал, что бактерицидный фактор дополняет цитолитическое действие антител.

Известно не менее 18 белков, составляющих систему К. В их число входят 9 компонентов К., 8 из которых являются индивидуальными белками, а один представляет собой комплекс: 4 белка системы пропердина, 1 ингибитор фермента и 2 фермента инактиватора.

Согласно номенклатуре, принятой ВОЗ, система К. обозначена символом С, ее индивидуальные компоненты - цифрами (С1, С2...С9), фрагменты компонентов К.- строчными буквами (напр., СЗа). Наличие энзиматической активности во фрагменте отмечают чертой над его символом, а наличие центра связывания с мембраной клеток - звездочкой около его символа [Остин (К. F. Austen) с соавт., 1968].

Компоненты К. циркулируют в крови в виде предшественников, не соединяясь со свободными антителами или антигенами. Описаны два биол, механизма активации (связывания) системы К.- классический и так наз. альтернативный, или пропердиновый [Мюллер-Эберхард (H. J. Muller-Eberhard), 1975; Фогт (W. Vogt), 1974].

Классический механизм активации К. осуществляется с участием IgG-и IgM-антител, входящих в состав иммунных комплексов, или неспецифически агрегированных иммуноглобулинов этих классов. При соединении с антигенами или в результате неспецифической агрегации в молекулах указанных иммуноглобулинов формируются центры, связывающие С1 - первый компонент системы К. (А. Я. Кульберг, 1975). Фиксированный на иммуноглобулине С1 инициирует цепь реакций, в которые последовательно вступают остальные компоненты системы К.

С1 представляет собой комплекс трех субкомпонентов (C1q, C1rr и C1s), образующийся в присутствии ионов кальция; C1q - коллагеноподобный белок с мол. весом (массой) 400 000, состоящий из шести нековалентно связанных идентичных субъединиц. Каждая субъединица содержит распознающий центр для связывания с молекулой иммуноглобулина. Присоединение C1q к иммуноглобулину сопровождается внутримолекулярной перестройкой C1q и активацией связанного с ним профермента Clr, действующего на C1s-проэстеразу. Образующаяся C1s-эстераза (C1s) воздействует на находящиеся в жидкой фазе второй (С2) и четвертый (С4) компоненты К.

Молекула С4 (мол. вес 208 000) построена из трех пептидных цепей - альфа, бета и гамма, соединенных дисульфидными связями. C1s отщепляет от альфа-цепи пептид С4а, мол. вес к-рого 8000, а в оставшемся C4b-фрагменте молекулы возникает центр связывания с мембраной клетки, сенсибилизированной антителами. При воздействии C1s на С2, мол. вес к-рого 117 000, образуются два фрагмента - С2b (мол. вес 37 000) и С2а (мол. вес 80 000). В последнем формируется центр связывания с С4b. Образовавшийся на клеточной мембране комплекс С42 способен расщеплять СЗ; поэтому он назван СЗ-конвертазой.

Молекула СЗ (мол. вес 180 000) построена из двух пептидных цепей - альфа и бета. В результате отщепления C3-конвертазой от альфа-цепи пептида СЗа с мол. весом 9000 в СЗb-фрагменте молекулы образуется центр связывания с мембраной клетки и на мембране формируется С423-комплекс с пептидазной активностью в отношении С5 (С5-конвертаза).

После протеолитического расщепления С5 начинается сборка мембраноатакующей единицы из так наз. концевых компонентов системы К. Молекула С5 построена аналогично СЗ из двух пептидных цепей а и р, мол. вес которых соответственно 110 000 и 70 000. С5-конвертаза отщепляет от альфа-цепи пептид С5а с мол. весом 16 500. Образующийся С5b-фрагмент обладает способностью сорбировать последовательно по одной молекуле С6 и С7. Комплекс С567 сорбирует одну молекулу С8 и шесть молекул С9. В момент образования комплекс С5-9 атакует мембрану клетки, вызывая ее разрушение. Цитолитическая активность комплекса определяется С8 и значительно усиливается С9.

Наряду с цитолитическими компонентами при активации системы К. образуются физиологически активные пептиды СЗа и С5а, названные анафилатоксинами; они вызывают выделение гистамина тучными клетками. сокращение гладкой мускулатуры и повышают проницаемость сосудов, а также служат хемотаксическими факторами для полиморфонуклеарных клеток. Направленную миграцию полиморфонуклеарных клеток в месте активации К. вызывает также тримолекулярный комплекс С567 [Уорд (P. Ward), 1975]. Еще одним биологически активным пептидом, возникающим при активации системы К., является СЗb. При связывании с клеточной мембраной он приобретает второй стабильный связывающий центр в отношении рецепторов, расположенных на поверхности ряда клеток (макрофагов, тромбоцитов, эритроцитов). Этот процесс, названный иммунным прилипанием, усиливает фагоцитоз нагруженных К. клеток и корпускулярных частиц [Радди (S. Ruddy), 1974].

К. принимает участие также в механизме неспецифической устойчивости к инфекциям. В этом случае система К. активируется без участия антител полисахаридами или липополисахаридами, входящими в состав клеточных стенок бактерий, дрожжей, растений, или агрегированным IgA. Связывание К. происходит по альтернативному пути, начиная с CЗ, минуя стадии активации С1, C4 и C2. Показано, что в формировании CЗ- и C5-конвертаз альтернативного пути принимают участие белок сыворотки пропердин, CЗ-активатор конвертазы и ряд его предшественников. При активации К. по альтернативному пути, как и по классическому, образуется цитолитический комплекс C5-9, а также физиологически активные пептиды CЗа и С5а. Вероятно, этот механизм лежит в основе неспецифической элиминации из организма вирусов и измененных эритроцитов [Пиллемер (L. Pillemer), 1954, 1955].

Все указанные функции продуктов реакции компонентов К. направлены на разрушение и скорейшее удаление из организма инф. или чужеродных агентов. Они определяют значение системы К. как защитного фактора организма.

Помимо защитной функции, система К. может способствовать повреждению собственных тканей организма при ряде заболеваний с аутоиммунным компонентом (гломерулонефриты, системная красная волчанка, артериит, миокардит, эндокардит). В этом случае активация системы К. осуществляется как антителами, направленными против тканей, так и растворимыми или фиксированными в тканях иммунными комплексами. Образующиеся комплексы С423 и С5-9 компонентов К. фиксируются при этом как на сенсибилизированных, так и на не сенсибилизированных антителами клетках, вызывая разрушение их мембран. Важная роль в аутоиммунном процессе принадлежит также СЗа- и С5а-пептидам и С567-комплексу [Купер (N. R. Cooper), 1974; Ханзиккер (L. G. Hunsicker), 1974; Мак-Класки (R. Мс Cluskey), 1975].

О содержании К. судят наиболее часто по его гемолитической активности в отношении эритроцитов барана, сенсибилизированных кроличьим гемолизином. Титр К. выражают в 100 или 50% гемолитических единицах (СН100или СН50), т. е. минимальным количеством К., к-рое при выбранных стандартных условиях опыта лизирует соответственно 100 или 50% оптимально сенсибилизированных эритроцитов. Содержание К. может быть оценено также по его цитолитическому действию в системе лимфоциты - антилимфоцитарная сыворотка [Терасаки (Р. I. Terasaki), 1964]. К., не обладающий литической активностью, напр. К. лошади, быка, мыши, может быть определен в реакции агглютинации нагруженных К. сенсибилизированных эритроцитов с белком бычьей сыворотки - конглютинином (см. Конглютинация).

Индивидуальные компоненты К. титруют в гемолитическом тесте, используя для этого специальные реагенты, которые представляют собой препараты свежей сыворотки морской свинки, лишенные только титруемого компонента, а остальные компоненты содержащие в избытке. В качестве субстратов для титрования могут быть использованы также соответствующие промежуточные продукты гемолиза. Широкое применение нашли иммунохим, методы титрования с использованием анти-сывороток к чистым компонентам К.

Содержание К. в сыворотках животных различных видов, по данным гемолитического титрования, сильно варьирует. Наиболее высокий его титр, достигающий 200 СН50 на 1 мл, определен у морских свинок. В1 мл сыворотки человека содержится в среднем 70, а кролика 20 СН50 [Одран (R. Audran), 1959, 1960]. Однако титры К. в гемолитическом тесте не всегда соответствуют его истинному содержанию. Так, К. некоторых видов не лизирует сенсибилизированные бараньи эритроциты, хотя связывается с ними. Гемолитическая активность К. разных видов неодинакова при испытании в различных гемолитических системах [Бойд (W. С. Boyd), 1969].

Биол, свойства К. различных видов в значительной степени определяются содержанием в них индивидуальных компонентов. Видовые различия особенно выражены по содержанию С2 и C4. Эти компоненты полностью отсутствуют или содержатся в очень низких титрах в сыворотках лошади, быка, мыши, К. которых не обладает литической активностью. Для сывороток всех видов характерно высокое содержание С1. Содержание компонентов К. в сыворотке человека определено в весовых единицах.

Индивидуальные колебания уровня и состава К. у здоровых людей в возрасте 8-35 лет незначительны и не зависят от группы крови и резус-фактора. Обычно у женщин содержится на 10% меньше К., чем у мужчин, а у новорожденных и беременных женщин его содержание снижено в среднем на 30% [Гюмбретье (J. Gumbreitier) с соавт., 1960, 1961]. Отмечена тенденция к повышению уровня К. в возрасте между 35 и 60 годами.

Содержание К. в сыворотках больных зависит от характера заболевания. При большинстве острых инфекций гнойной этиологии, а также при стафилококковой бактериемии в начальный период наблюдается повышение титров К. Предполагают, что оно связано с активацией клеток ретикулоэндотелиальной системы, в частности макрофагов, синтезирующих С2, С4, С5. В период элиминации антигенов с участием антител титры К. снижаются и достигают нормы при выздоровлении. При ряде заболеваний, поражающих клетки паренхимы печени, напр, циррозе, гепатите, хрон, холецистите, нарушается синтез СЗ-, С6-, С9- и C1-ингибитора, что приводит к снижению общего уровня К. Как правило, уровень К. снижается при аллергических состояниях, аутоиммунных заболеваниях и болезнях иммунных комплексов за счет связывания К. циркулирующими в крови и связанными в тканях иммунными комплексами. Описаны случаи дефицита по отдельным компонентам К., сопровождающегося различными патол, состояниями.

Система К. активна в организме и в свежевыделенных сыворотках. К. инактивируется в течение 2-4 дней при хранении сывороток в холодильнике (t° 5°), а в результате прогревания сывороток при t° 56° - в течение 20 мин. Описана инактивация К. под действием различных физ. факторов - солнечного света, ультрафиолетового излучения, встряхивания, при действии хим. агентов - слабых р-ров кислот, щелочей, органических растворителей, протеолитических ферментов (Л. С. Резникова, 1967). Активность К. длительное время сохраняется в лиофильно высушенных сыворотках, при добавлении к свежим сывороткам сернокислого натрия (5%) и борной к-ты (4%), в сыворотках, хранящихся при температуре -40° и ниже.

Способность К. включаться в состав иммунных комплексов используют для обнаружения антител и антигенов (см. Антиген - антитело реакция , Реакция связывания комплемента). Однако надо иметь в виду, что многие антисыворотки и некоторые антигены связывают К. неспецифически. Явление это, названное антикомплементарным действием, выражается в снижении гемолитической активности К. Оно может быть обусловлено примесью в титруемых препаратах агрегированных глобулинов, липополисахаридов или протеолитических ферментов, а также бактериальными загрязнениями препаратов (Бойд, 1969). Повышенная способность антител некоторых индивидуумов внутри одного вида к неспецифической фиксации К. называется девиабилитетом, а антитела, обладающие этим свойством,- девиабильными.

Исследование процесса активации К., выяснение биол, свойств продуктов активации компонентов К., уровня К. в норме и при различных заболеваниях позволяет понять его защитную функцию и его роль в повреждении тканей. Эти знания необходимы, в частности, для разработки научно обоснованных методов предупреждения и лечения болезней, обусловленных активацией системы К.

Определение титров К. при различных заболеваниях в динамике имеет практическое значение, т. к. является показателем иммунол, состояния организма, эффективности леч. мероприятий и имеет прогностическое значение.

Библиография: Бойд У. Основы иммунологии, пер. с англ., с. 346, М., 1969; Воспаление, иммунитет и гиперчувствительность, под ред. Г. 3. Мовэта, пер. с англ., с. 422, М., 1975, библиогр.; Кульберг А. Я. Иммуноглобулины как биологические регуляторы, с. 106, М., 1975, библиогр.; КэботЕ. иМейер М, Экспериментальная иммунохимия, пер. с англ., с. 140, М., 1968, библиогр.; P e з н и к о-в а Л. С. Комплемент и его значение в иммунологических реакциях, М., 1967, библиогр.; A u s t e n К. F. a. o. Nomenclature of complement, Bull. Wld Hlth Org., v. 39, p. 935, 1968; Col ten H. R. Biosynthesis of complement, Advanc. Immunol., v. 22, p. 67, 1976, bibliogr.; Comprehensive immunology, ed. by N. K. Day a. R. A. Good, v. 2, N. Y., 1977; Muller-Eberhard H. J. Complement, Ann Rev. Biochem., v. 44, p. 697, 1975, bibliogr.; Yogt W. Activation, activities and pharmacologically active products of complement, Pharmacol. Rev., v. 26, p. 125, 1974, bibliogr.

И. А. Тарханова.

ЗАОЧНАЯ АКАДЕМИЯ ПОСЛЕДИПЛОМНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЗАОЧНАЯ АКАДЕМИЯ ПОСЛЕДИПЛОМНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

К. П. Кашкин, Л. Н. Дмитриева

БЕЛКИ СИСТЕМЫ КОМПЛЕМЕНТА: СВОЙСТВА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ (Лекция)

Кафедра иммунологии Российской медицинской академии последипломного образования Минздрава РФ, Москва

Защита организма от чужеродных агентов осу­ществляется с участием множества так называе­мых антигеннеспецифиче-ских клеточных и гумо­ральных факторов имму­нитета. Последние пред­ставлены различными бел­ками и пептидами крови. присутствующими также и в других жидкостях орга­низма. Гуморальные анти-геннеспецифические фак­торы иммунитета или са­ми обладают антимикроб­ными свойствами или спо­собны активировать дру­гие гуморальные и клеточ­ные механизмы иммунной защиты организма.

В 1894 г. В. И. Исаев и Р. Пфейффер показали, что свежая сыворотка крови иммунизированных животных обладает бакте-риолитическими свойствами. Позднее этот антимикробный сы-вороточный фактор был назван алексином (греческий alexo - защищаю, отражаю), или комплементом и охарактеризован как термолабильный фактор, обеспечивающий лизис микробов в иммунной сыворотке, а также лизис сенсибилизированных ан­тителами эритроцитов.

Согласно современным представлениям, комплемент - это система сывороточных белков, которая может активиро­ваться в результате взаимодействия некоторых инициальных компонентов системы с комплексами антиген-антитело или с другими активирующими систему молекулами.

Белки системы комплемента представлены 13 гликопротеи-нами плазмы крови. Регуляция системы осуществляется семью белками плазмы крови и множеством связанных с мембранами клеток белков и рецепторов.

В литературе систему комплемента обозначают латинской буквой С", отдельные же компоненты - дополнительно араб­скими цифрами (Cl, C2, СЗ и т. д.) или заглавными буквами (факторы: В, D): субъединицы комплемента, а также продукты расщепления или активации белков системы - дополнительно малыми латинскими буквами (например: Clq, СЗа, СЗЬ и т. д.);

активированные формы компонентов комплемента могут обозна­чаться штрихом сверху (Cl , СЗ, В и т. д.). Нумерация компо­нентов С" соответствует хронологии их открытия и не всегда сов­падает с последовательностью вовлечения компонентов в реак­цию активации системы комплемента.

Активация системы комплемента происходит в результате взаимодействия некоторых циркулирующих в крови белков системы комплемента с активирующими систему агентами. Та­кое взаимодействие изменяет конформационную структуру мо­лекул соответствующих компонентов комплемента, так что у белковых молекул вскрываются участки, способные взаимодей­ствовать с последующими компонентами системы, фиксиро­вать их и иногда расщеплять.

Такой "каскадный" тип активации характерен как для системы комплемента, так и для многих других бел­ковых систем крови. При активации системы компле­мента происходят "потребле­ние" растворимых в плазме нативных белков компле­мента и их фиксация на раз­личных нерастворимых но­сителях (агрегаты молекул, поверхности клеток и т. д.).

Классический путь активации системы комплемента

Известны два главных пути активации компле­мента - классический, от­крытый первым, и альтер­нативный, установленный позднее. Классический путь отличается от альтернатив­ного тем, что активация системы инициируется Clq-субком-понснтом комплемента, в результате взаимодействия Clq с Fc-фрагментом конформационно измененных IgG и IgM крови. Конформационые изменения Fc-фрагментов у IgG и IgM воз­никают при взаимодействии этих иммуноглобулинов крови с антигенами, а также искусственно в результате термической (63°С, 10 мин) или химической (диазобензидин) обработки им­муноглобулинов.

В зависимости от той роли, которую играют отдельные компоненты комплемента в процессе активации и обеспече­нии функции системы, белки комплемента можно условно разделить на несколько блоков: распознающий (Cl), активи­рующий систему (C2, С4, СЗ) и атакующий мембраны клеток (С5, С6, С7, С8, С9). Свойства белков, входящих в эти блоки, суммированы в табл. I. Активация системы комплемента клас­сическим способом начинается с Clq-субкомпонента компле­мента, конформационные изменения молекул которого "запус­кают" этот процесс (рис. 1). Clq является сывороточным глико-протеином, построенным из 18 полипептидных цепей трех ти­пов: А, В и С. Цепи А, В и С со стороны N-концов цепочек собраны вместе, образуя шесть глобулярных головок. Сами А-, В- и С-цепочки с помощью дисульфидных связей удерживают­ся друг с другом, формируя шесть подобных коллагену трой­ных спиралей. С-концы полипептидных цепочек всех шести спи­ралей Clq удерживаются вместе. По форме молекула Clq напо­минает моллюска с шестью щупальцами (рис. 2). Как и у колла­гена, в составе Clq в больших количествах содержатся глицин, гидрооксипролин и гидрооксилизин. Около 8% массы Clq со­ставляют углеводы, среди которых доминируют гликозилгалак-тозильные остатки. Clq не обладает энзиматической активно­стью, но с помощью своих шести коллагеноподобных трехспи­ральных нитей - "щупалец" - взаимодействует как с циркули­рующими в крови комплексами из С1г- и Cls-субкомпонентов комплемента (участки нитей между глобулярными головками и центральной частью молекулы Clq), так и с Fc-участками кон­формационно измененных молекул IgG и IgM (глобулярные го­ловки на свободных концах шести нитей Clq). Изолированный из крови Clr-компонент комплемента представляет собой ди-мер (С1Гз), При рН 5,0 диссоциирующий на две мономерные молекулы С1г. Каждый мономер С1г представлен полипептид-ной цепью из 688 аминокислотных остатков. Полипептидная цепь мономера образует на конечных участках молекулы по одному домену. При димеризации участок контактного связы­вания мономеров располагается между этими доменами так, что димер С1гз имеет форму асимметричной "X". Активированный С1г2 является сериновой протеазой и в построении активного

Рис. 1. Классический путь активации системы комплемента.

а - компоненты комплементз в водной фазе; б - компоненты комплемента, иммобилизованные на мембранах клеток; Аг - антигены на мембране клеток; at - антитела к соответствующим антигенам классов IgM и IgG; МАК. - мембраноатакующий комплекс.

Комплемент - это система, состоящая из собственно белков комплемен-та, мембранных рецепторов к комплементу, плазменных и мембранных регуля-торов активности комплемента.

Белки системы комплемента

Собственно белки комплемента — это ряд гликопротеиновых и белковых фак-торов плазмы крови, включающий 9 различных компонентов. Они образуют мульти ферментный молекулярный каскад, при котором продукт одной реакции является субстратом для последующей. При этом происходит постепенное на-ращивание литического потенциала и первоначально слабый инициирующий стимул приводит к мощному конечному противомикробному эффекту.

Рецепторы к системе комплемента

Различают 4 типа рецепторов к компонентам комплемента (complement receptor, CR — I, II, Ш, IV). Рецептор первого типа (CR,) содержится на поверхности антигенпрезентирующих клеток и эритроцитов. Он опосредует захват патогена, к которому присоединены опсонины C3b и C4b. Связывание эритроцитами им-мунных комплексов обеспечивает их транспорт в печень и селезенку, где содер-жатся макрофаги. Рецептор второго типа (CR II) экспрессируется на В-лимфоцитах и фолликулярных дендритных клетках . Он принимает участие в фиксации ука-занными клетками: иммунных комплексов в зародышевых центрах фолликулов лимфатических узлов, обуславливая дальнейший соматический гипермутагенез иммуноглобулиновых рецепторов В-лимфоцитов и формирование В-клеток па-мяти. CR III и CR IV по своей природе принадлежат к β 2 -интегринам (ад-гезионным молекулам) и являются специфическими к iC3b (инактивированного под влиянием фактора Н) и С3d. Указанные рецепторы содержатся преимущест-венно на фагоцитах и выполняют двоякую функцию. Во-первых, они способству-ют миграции фагоцитов в очаг воспаления , поскольку могут взаимодействовать с адгезионными мембранными молекулами ICAM-1 и ICAM-2, экспрессия ко-торых на клетках тканей является одним из ориентиров для направленного перемещения. Во-вторых, фагоциты, проникая в очаг благодаря именно CR III CR IV , распознают компоненты комплемента, что способствует фагоцитозу меченною опсонинами патогена.

Ингибиторы системы комплемента

Наряду с многочисленными компонентами комплемента в плазме крови цир-кулируют белки со свойствами антагонистов, которые ограничивают активацию системы комплемента во время обезвреживают патогена. Один из наиболее важных — ингибитор первого компонента (С1-ингибитор), дефицит которого обуславливает повышенный риск развития наследственного ангионевротическо-го отека. Так называемый фактор Н обеспечивает инактивацию C3b, способствуя его дальнейшему расщеплению на фрагменты C3c и C3d, а фактор I разрушает C3b и C4b.

Как видно, сразу 2 плазменных фактора нейтрализуют C3b. Это необходимо для корректной работы альтернативного пути, так как излишек указанного фрагмен-та обуславливает необоснованную гиперактивацию комплемента, вызывающую сильное самоповреждение. Инициация каскада происходит именно за счет C3b, образующегося при спонтанном гидролизе С3. Следует отме-тить, что спонтанный гидролиз всегда носит ограниченный характер, что предупре-ждает возможную гиперактивацию системы. В то же время под действием С3-конвертазы фрагмент C3b образуется в количестве, достаточном для инициирования нового каскада, при разворачивании которого высвобождается дополнительная порция C3b. За счет указанной положительной обратной связи комплемент на-ращивает литический потенциал при неизменном количестве патогена. Однако, если описанный процесс не контролируется надлежащим образом, вполне воз-можна необоснованная гиперактивация комплемента но альтернативному пути и, как следствие — повреждение собственных тканей. Причем потенцировать аль-тернативный механизм может и C3b, высвободившийся в результате параллельно реализующегося классического пути активации. Поэтому для корректной работы всей системы необходима адекватная инактивация образующегося C3b.

Поскольку комплемент осуществляет шаблонное распознавание, а мембран-ные структуры собственных клеток в норме претерпевают динамические изме-нения, существует потенциальная опасность комплемент-опосредованной ауто-агрессии. Для ее предотвращения в мембраны собственных клеток «вмонтирова-ны» защитные белки, инактивирующие каскад комплемента. Речь идет о факторе, ускоряющем распад (англ. Decay accelerating factor, DAF), который содержится на форменных элементах крови , эпителиоцитах и клетках эндотелия. Он усиливает катаболизм ключевых ферментов каскада — С3- и С5-конвертаз. К мембранным защитным белкам относится также мембранный кофакторный протеин (МСР), яв-ляющийся кофактором в протеолизе C3b и C4b с помощью 1-фактора.

Роль системы комплемента

Роль системы комплемента заключается в: Материал с сайта

• Обеспечение цитолиза (разрушения модифицированных собственных клеток) и бактерицидности (деструкции бактерий). В этом смысле комплемент дополняет (лат. complementare — дополнять) действие ли-зоцима.
• Образование анафилатоксинов (C3a, C4a и C5a), которые индуцируют высвобождение гистамина и других биологически активных веществ из тучных клеток и базофилов, обуславливая развитие вазодилатации, плазморрагии и сокращения гладкой мускулатуры бронхов.
• Реализация хемотаксического влияния на нейтрофилы , эозинофилы и мо-ноциты, что приводит к клеточной инфильтрации очага воспаления.
• Обеспечение адгезии, опсонизации и фагоцитоза, что способствует унич-тожению патогенов.
• Обеспечение резистентности к вирусам (фрагменты С1 —С9 способны ли-зировать вирусы; C3b -фрагмент является опсонином; отдельные компо-ненты комплемента блокируют пенетрацию вируса в клетку).
• Участие в осуществлении клиренса иммунных комплексов, которые раз-рушаются как непосредственно комплементом, так и макрофагами селе-зенки и печени, содержащими рецепторы к комплементу (в первую оче-редь, к Clq).
• Обеспечение профилактики самоповреждения при воспалении, так как за счет разрушения циркулирующих иммунных комплексов предотвра-щается возможность развития иммунокомплексной патологии (гломерулонефрита, васкулитов).
• Осуществление активации