Doplněk je základním prvkem imunitního systému obratlovců i člověka, který hraje klíčovou roli v humorálním mechanismu obrany organismu proti patogenům. Termín poprvé zavedl Erlich k označení složky krevního séra, bez níž zmizely jeho baktericidní vlastnosti. Následně bylo zjištěno, že tento funkční faktor je souborem proteinů a glykoproteinů, které při vzájemné interakci a interakci s cizí buňkou způsobují její lýzu.
Complement se doslova překládá jako "doplněk". Zpočátku byl považován pouze za další prvek, který poskytuje baktericidní vlastnosti živého séra. Moderní představy o tomto faktoru jsou mnohem širší. Bylo zjištěno, že komplement je vysoce komplexní, jemně regulovaný systém, který interaguje s humorálními i buněčnými faktory imunitní odpovědi a má silný vliv na rozvoj zánětlivé odpovědi.
Obecné vlastnosti
V imunologii je komplementový systém skupinou, která vykazuje baktericidní vlastnostivzájemně interagujících proteinů krevního séra obratlovců, což je vrozený mechanismus humorální obrany těla proti patogenům, schopný působit jak samostatně, tak v kombinaci s imunoglobuliny. V druhém případě se komplement stává jednou z pák specifické (nebo získané) odpovědi, protože protilátky samy o sobě nemohou zničit cizí buňky, ale působí nepřímo.
Účinku lýzy je dosaženo díky tvorbě pórů v membráně cizí buňky. Takových děr může být mnoho. Membránově perforující komplex komplementového systému se nazývá MAC. V důsledku jeho působení dojde k perforaci povrchu cizí buňky, což vede k uvolnění cytoplazmy ven.
Doplněk tvoří asi 10 % všech sérových proteinů. Jeho složky jsou vždy přítomny v krvi, bez jakéhokoli účinku až do okamžiku aktivace. Všechny účinky komplementu jsou výsledkem postupných reakcí – buď štěpí jeho proteiny, nebo vedou k tvorbě jejich funkčních komplexů.
Každý stupeň takové kaskády podléhá přísné zpětné regulaci, která v případě potřeby může proces zastavit. Složky aktivovaného komplementu vykazují širokou škálu imunologických vlastností. Účinky přitom mohou mít na tělo pozitivní i negativní účinky.
Hlavní funkce a účinky komplementu
Akce systému aktivovaného komplementu zahrnuje:
- Lýza cizích buněk bakteriální a nebakteriální povahy. Provádí se díky vytvoření speciálního komplexu, který je zapuštěn do membrány a dělá v ní díru (perforuje).
- Aktivace odstranění imunitního komplexu.
- Opsonizace. Složky komplementu, které se připojují k povrchu cílů, je činí přitažlivými pro fagocyty a makrofágy.
- Aktivace a chemotaktické přitahování leukocytů k ohnisku zánětu.
- Tvorba anafylotoxinů.
- Usnadnění interakce antigen prezentujících a B-buněk s antigeny.
Doplněk má tedy komplexní stimulační účinek na celý imunitní systém. Nadměrná aktivita tohoto mechanismu však může nepříznivě ovlivnit stav těla. Negativní účinky komplementového systému zahrnují:
- Horší průběh autoimunitních onemocnění.
- Septické procesy (s hromadnou aktivací).
- Negativní účinek na tkáně v ohnisku nekrózy.
Poruchy v komplementovém systému mohou vést k autoimunitním reakcím, tzn. poškození zdravých tkání těla vlastním imunitním systémem. Proto je zde tak přísná vícestupňová kontrola aktivace tohoto mechanismu.
Doplňkové proteiny
Funkčně jsou proteiny komplementového systému rozděleny do složek:
- Klasický způsob (C1-C4).
- Alternativní cesta (faktory D, B, C3b a properdin).
- Membrane Attack Complex (C5-C9).
- Regulační frakce.
Čísla C-proteinů odpovídají sekvenci jejich detekce, ale neodrážejí pořadí jejich aktivace.
Regulační proteiny komplementového systému zahrnují:
- Faktor H.
- C4 vazebný protein.
- FOOD.
- Membránový kofaktorový protein.
- Receptory komplementu typu 1 a 2.
C3 je klíčový funkční prvek, protože až po jeho rozpadu vzniká fragment (C3b), který se přichytí na membránu cílové buňky, zahájí proces tvorby lytického komplexu a spustí tzv. -tzv. zesilovací smyčka (mechanismus kladné zpětné vazby).
Aktivace systému komplementu
Aktivace komplementu je kaskádová reakce, ve které každý enzym katalyzuje aktivaci dalšího. Tento proces může nastat jak za účasti složek získané imunity (imunoglobulinů), tak bez nich.
Existuje několik způsobů aktivace komplementu, které se liší posloupností reakcí a sadou proteinů, které se na nich podílejí. Všechny tyto kaskády však vedou k jednomu výsledku – vzniku konvertázy, která štěpí protein C3 na C3a a C3b.
Existují tři způsoby, jak aktivovat doplňkový systém:
- Classic.
- Alternativní.
- Lectin.
Mezi nimi je pouze první spojen se získaným imunitním systémem, zatímco ostatní mají nespecifický účinek.
Ve všech cestách aktivace lze rozlišit 2 fáze:
- Spuštění (nebo vlastně aktivace) - zapíná celou kaskádu reakcí až do vytvoření C3/C5-konvertázy.
- Cytolytický – znamená tvorbu komplexu membránového útoku (MCF).
Druhá část procesu je ve všech fázích podobná a zahrnuje proteiny C5, C6, C7, C8, C9. V tomto případě pouze C5 podléhá hydrolýze, zatímco zbytek se jednoduše připojí a vytvoří hydrofobní komplex, který může integrovat a perforovat membránu.
První fáze je založena na postupném spuštění enzymatické aktivity proteinů C1, C2, C3 a C4 hydrolytickým štěpením na velké (těžké) a malé (lehké) fragmenty. Výsledné jednotky jsou označeny malými písmeny a a b. Některé z nich provádějí přechod do cytolytického stadia, zatímco jiné působí jako humorální faktory imunitní odpovědi.
Klasický způsob
Klasická cesta aktivace komplementu začíná interakcí enzymového komplexu C1 se skupinou antigen-protilátka. C1 je zlomek z 5 molekul:
- C1q (1).
- C1r (2).
- C1s (2).
V prvním kroku kaskády se C1q váže na imunoglobulin. To způsobí konformační přeskupení celého komplexu C1, což vede k jeho autokatalytické samoaktivaci a vzniku aktivního enzymu C1qrs, který štěpí protein C4 na C4a a C4b. V tomto případě zůstává vše připojeno k imunoglobulinu a tedy k membráněpatogen.
Po implementaci proteolytického účinku k sobě antigenní skupina - C1qrs připojí fragment C4b. Takový komplex se stává vhodným pro vazbu na C2, který je okamžitě štěpen C1s na C2a a C2b. Výsledkem je vytvoření C3-konvertázy C1qrs4b2a, jejímž působením se vytvoří C5-konvertáza, která spustí tvorbu MAC.
Alternativní cesta
Tato aktivace se jinak nazývá nečinná, protože hydrolýza C3 probíhá spontánně (bez účasti zprostředkovatelů), což vede k periodické bezpříčinné tvorbě C3-konvertázy. Alternativní cesta se provádí, když ještě nebyla vytvořena specifická imunita vůči patogenu. Kaskáda se skládá z následujících reakcí:
- Prázdná hydrolýza C3 za vzniku fragmentu C3i.
- C3i se váže na faktor B za vzniku komplexu C3iB.
- Vázaný faktor B je dostupný pro štěpení D-proteinem.
- Fragment Ba je odstraněn a zůstává komplex C3iBb, což je konvertáza C3.
Podstatou blank aktivace je, že C3-konvertáza je v kapalné fázi nestabilní a rychle hydrolyzuje. Po srážce s membránou patogenu se však stabilizuje a nastartuje cytolytické stadium s tvorbou MAC.
Lektinová cesta
Lektinová dráha je velmi podobná té klasické. Hlavní rozdíl spočívá v prvnímaktivační krok, který se neprovádí prostřednictvím interakce s imunoglobulinem, ale prostřednictvím vazby Clq na koncové mannanové skupiny přítomné na povrchu bakteriálních buněk. Další aktivace je zcela totožná s klasickou cestou.
