Основные этапы активации системы комплемента

Система комплемента работает как биохимический каскад реакций. Комплемент активируется тремя биохимическими путями: классическим, альтернативным и лектиновым путем. Все три пути активации производят разные варианты C3-конвертазы (белка, расщепляющего С3). Классический путь (он был открыт первым, но эволюционно является новым) требует антител для активации (специфический иммунный ответ, приобретённый иммунитет), в то время как альтернативный и лектиновый пути могут быть активизированы антигенами без присутствия антител (неспецифический иммунный ответ, врождённый иммунитет). Итог активации комплемента во всех трёх случаях одинаков: C3-конвертаза гидролизует СЗ, создавая C3a и C3b и вызывая каскад дальнейшего гидролиза элементов системы комплемента и событий активации. В классическом пути для активации С3-конвертазы необходимо образование комплекса С4bC2a. Этот комплекс образуется при расщеплении С2 и С4 С1-комплексом. С1-комплекс, в свою очередь, для активации должен связаться с иммуноглобулинами класса М или G. C3b связывается с поверхностью болезнетворных микроорганизмов, что приводит к большей «заинтересованности» фагоцитов к связанным с СЗb клеткам (опсонизация). C5a — важный хемоаттрактант, помогающий привлекать в район активации системы комплемента новые иммунные клетки. И C3a, и C5a имеют анафилотоксическую активность, непосредственно вызывая дегрануляцию тучных клеток (как следствие — выделение медиаторов воспаления). C5b начинает формирование мембраноатакующих комплексов (МАК), состоящим из C5b, C6, C7, C8 и полимерного C9. МАК — цитолитический конечный продукт активации системы комплемента. МАК формирует трансмембранный канал, вызывающий осмотический лизис клетки-мишени. Макрофаги поглощают помеченные системой комплемента болезнетворные микроорганизмы.

КЛАССИЧЕСКИЙ ПУТЬ

Компоненты классической системы комплемента (рис. 3.6) С1r, С1s и С2 являются предшественниками протеиназ, компоненты СЗ, С4 и С5 превращаются в функционально активные производные путем ограниченного протеолиза.

Процесс начинается с того, что компонент С1 узнает комплекс, образованный иммуноглобулином IgG
или IgM с внедрившейся клеткой. Узнавание осуществляет С1q, который специфически связывается с антителом. По-видимому, это взаимодействие индуцирует изменение конформации С1q, далее происходит конформационное изменение С1r, которое превращает его в протеиназу С 1r. Этот фермент расщепляет затем одну пептидную связь в молекуле С1s, превращая его в протеиназу С1s. С1r и С1s ингибируются ДФФ, и аминокислотные последовательности вокруг модифицированных остатков серина показывают, что эти белки входят в семейство сериновых протеиназ.

С1s расщепляет пептидные связи в компонентах С4 и С2, в результате чего образуются компоненты
С4Ь (С-концевой фрагмент С4) и С2а (С-концевой фрагмент С2). С4Ь связывается с другим участком на мембране внедрившейся клетки. С2а образует комплекс с С4Ь и становится протеиназой. Затем комплекс

С2а—С4Ь расщепляет С3. Комплекс С2а—С4Ь——СЗЬ расщепляет С5. С-концевой фрагмент С5
(С5Ь) стимулирует образование комплекса между всеми остальными компонентами комплемента в третьем участке мембраны внедрившейся клетки; при этом дальнейшего протеолиза не происходит. Внедрение комплекса С5Ь—9 в мембрану нарушает ее упорядоченную структуру, и она становится проницаемой.

Комплексы С2а—С4Ь и С2а—С4Ь—СЗЬ представляют собой высокоспециализированные протеиназы. Единственным известным субстратом для первого комплекса является СЗ, а для второго—С5. Таким образом, С2а можно считать особой протеиназой, специфичность которой определяется взаимодействием с двумя регуляторными субъединицами С4Ь и СЗЬ.

Связывание СЗЬ и С4Ь с клеточной мембраной, по-видимому, способствует фагоцитозу чужеродных клеток лейкоцитами, моноцитами и макрофагами. Следует добавить, что фрагменты СЗа и С5а, которые непосредственно «не используются» в системе комплемента (рис. 3.6), обладают несколькими видами собственной биологической активности; например, они вызывают сокращение гладких мышц, а С5а стимулирует хемотаксическое движение лейкоцитов. Классический путь действует более точно, поскольку так уничтожается любая чужеродная клетка.

АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПУТЬ

В плазме крови существует и вторая система комплемента, которая встречается наряду с уже описан -ной, классической системой на уровне СЗ. Путь превращений, в котором участвует вторая система, называется альтернативным путем. Он активируется иммунными комплексами, которые образуют иммуноглобулины IgG и IgA, а также некоторыми структурами иной природы, такими, как клеточные стенки дрожжей или бактерий.

Фермент, расщепляющий СЗ на альтернативном пути, представляет собой комплекс, образованный протеиназой, названной фактором В, и С3Ь. Подобная ситуация, при которой продукт реакции (С3Ь) является одновременно компонентом фермента, катализирующего эту реакцию, означает, что альтернативный путь способен к самоускорению. Фактор В активируется при расщеплении сериновой протеиназой — фактором D. Фактор D, вероятно, уникален среди сериновых протеиназ плазмы в том отношении» что для него не известен зимоген, и он циркулирует в форме активного фермента. Однако, как отмечено выше, расщепление фактора В фактором D происходит только в том случае, если первый находится в комплексе с СЗЬ. Таким образом, для активации альтернативного пути

комплемента необходимо, чтобы произошло расщепление СЗ либо по классическому, либо по другому, еще неизвестному механизму.

Фактор В альтернативного пути и фактор С2 классического пути относятся к новому семейству сериновых протеиназ. Они значительно больше по величине,чем протеиназы семейства трипсина , и не имеют характерных М-концевых последовательностей; в то же время последовательности вокруг
остатков гистидина и серина, участвующих в системе переноса заряда, у них такие же, как и у других сериновых протеиназ.

Альтернативный путь отличается от классического следующим: при активации системы комплемента не нужно образование иммунных комплексов, он происходит без участия первых компонентов комплемента — С1, С2, С4. Он также отличается тем, что срабатывает сразу же после появления антигенов — его активаторами могут быть бактериальные полисахариды и липополисахариды(являются митогенами), вирусные частицы, опухолевые клетки.

Особенность альтернативного пути активации комплемента состоит в том, что инициация может происходить без участия комплекса антиген-антитело за счет полисахаридов и липополисахаридов бактериального происхождения – липополисахарида (ЛПС) клеточной стенки грамотрицательных бактерий, поверхностных структур вирусов, иммунных комплексов, включающих IgA и IgE. В альтернативном пути активации комплемента необходимо участие сывороточного белка, названного пропердином, который активен лишь в присутствии ионов Mg2+и требует участия еще двух сывороточных белков: факторов В и D. Фактор D в активной форме является протеиназой, расщепляющей фактор В с образованием фрагмента Вb. Последний способен в комплексе С3bиграть роль С3-конвертазы альтернативного пути. Функция самого пропердина заключается в стабилизации комплекс С3bВb.

Как видно из описанных каскадов реакций, многие компоненты комплемента при активации проявляют активность протеиназ или эстераз, работающих только внутри системы. При этом в процессе активации комплемента появляются продукт протеолиза компонентов С4, С2, С3 и С5.

Одни из них (фрагменты С4b, С2b, С3b, С5b) участвуют непосредственно в самосборке и активации самой системы комплемента. В отличие них низкомолекулярные фрагменты (С3а и С5а), названные анафилотоксинами, по совокупности биологических эффектов (освобождение гистамина из тучных клеток, хемотаксис фагоцитов, нарушение проницаемости сосудов, сокращение гладких мышц и др.) играют существенную роль в патогенезе болезней иммунных комплексов и других заболеваний, при которых резко усиливается связывание и активация комплемента в организме.