Система комплемента, пропердин

Комплементом называют большую группу взаимодействующих между собой белков и гликопротеинов крови, имеющихся у всех позвоночных. Эти белки участвуют в воспалительных процессах, опсонизируют чужеродные материалы для их последующего фагоцитоза и опосредуют непосредственное уничтожение клеток и микроорганизмов.

Комплемент — одна из важнейших полифункдиональных систем организма. С одной стороны, его можно расценить как принципиальный эффектор антителозависимых реакций, а с другой — комплемент выступает как основная система — амплификатор воспалительных реакций.

Ферментативная система комплемента состоит по меньшей мере из 12 видов белков — проэнзимов плазмы крови, присутствующих в различных концентрациях в нормальной плазме. Белки системы комплемента составляют около 10% глобулиновой фракции сыворотки крови. Система комплемента включает 9 компонентов классического пути активации и 3 — дополнительных, альтернативного пути. По данным работы У. Герберта (1974), все четыре основных компонента комплемента имеются в сыворотке крови, но не у каждого вида животных. Так, у собак и кошек нет С2 компонента, из-за чего их комплемент не является литическим.

Общепринятый взгляд на комплемент как каскад молекулярных реакций базируется на достаточно глубоком изучении механизмов его действия. Процесс активации комплемента основан на принципе ограниченного протеолиза. В несколько последовательных стадий происходит активация предшественника, или зимогена, в протеазу, которая расщепляет субстрат — белок плазмы. При этом высвобождается активирующий пептид; генерируется новая или изменяется специфичность уже активированной протеазы. Этот вновь образованный протеолитический фермент, в свою очередь, расщепляет еще один белок плазмы, давая начало следующей протеолитической активности, и т. д. Для процесса протеолиза свойственно лавинообразное усиление, когда одна молекула активированного фермента воздействует на большое число молекул субстрата, что и обеспечивает самоактивацию процесса с момента поступления первичного сигнала. Основные биологические функции комплемента присущи его субкомпонентам.

Одной из наиболее изученной функций комплемента является его участие в иммунных реакциях. Компонент комплемента СЗ способствует прочной фиксации антитела на антигене (но не увеличивает сродства антигена с антителом), вызывает хемотаксис лейкоцитов, активирует фагоцитоз и клетки иммунной памяти. Комплемент участвует в процессе цитолиза: двойной слой липидов клеточной мембраны является мишенью для цитотоксического действия комплемента. Терминальные протеины из системы комплемента С5 В, С9, последовательно реагируя один с другим, внедряются в двойной слой липидов, повреждая клеточную мембрану, образуя трансмембранные каналы, обеспечивая через билипидный слой клетки двустороннее движение ионов воды. Мембрана повреждается, и клетка гибнет. Так, в частности, осуществляется киллинг чужеродных микроорганизмов (рис. 4.11).

В ходе активации комплемента образуется ряд фрагментов, пептидов, играющих важную роль в процессах воспаления, фаго;

Рис. 4.11. Система комплемента.

цитоза и аллергических реакциях. Так, пептиды СЗа и С5а обладают свойствами анафилотоксина. Присоединяясь к тучным клеткам и базофилам, они индуцируют выделение гистамина. Связываясь с тромбоцитами, СЗа вызывает секрецию серотонина. Анафилотоксическая активность СЗа и С5а легко разрушается под воздействием карбоксипептидазы В, которая отщепляет от этих пептидов аргинин. Образующиеся продукты приобретают свойства хемоаттрактантов в отношении полиморфноядерных клеток, эозинофилов и моноцитов. Другой пептид — СЗв является сильным опсонином для полиморфноядерных клеток и макрофагов. Рецепторы к этому пептиду обнаружены и на других клетках: В-лимфоцитах и моноцитах. Наличие на В-лимфоцитах рецепторов для СЗ используется в качестве одного из основных маркеров этой популяции. Взаимодействие СЗ и его субкомпонентов (СЗв, СЗс, C3d) с В-лимфоцитами играет определенную роль в индукции специфического иммунного ответа и в регенерации В-клеток памяти. Установлено также участие СЗ в продукции антител к Т-зависимым антигенам и во взаимодействии Ти В-клеток, а также макрофагов, Ти В-клеток. Известно, что С5 участвует в антителозависимой цитотоксичности лимфоцитов, осуществляя на поверхности лимфоцитов сборку комплементарного мембранолитического комплекса.

Связанная с мембраной макрофагов С1 компонента играет роль в фиксации комплекса антиген—антитело. Система комплемента имеет большое значение для диссоциации и элиминации иммунных комплексов (ИК). Такое участие обеспечивается связыванием СЗв, который, соединяясь с антителом, снижает способность связывания антигена с Fab-фрагментом. В данном процессе задействован также С4 В. Эти факторы комплемента не только препятствуют образованию иммунных комплексов, но также участвуют в разрушении уже сформировавшихся. Уменьшение или увеличение содержания комплемента наблюдается при многих заболеваниях (воспалительные процессы, аутоиммунные болезни, опухоли).

У собак породы британский спаниель встречается врожденный дефицит СЗ фрагмента комплемента. Дефицит СЗ компонента наследуется по аутосомно-рецессивному типу и клинически проявляется часто повторяющимися бактериальными инфекциями у гомозиготных индивидуумов. В результате дефицита комплемента, уровень которого составляет лишь 10% от нормального, снижаются опсонизация, хемотаксис и иммуноприлипание, что проявляется повышенной чувствительностью к инфекциям. Гуморальный и клеточный иммунитет у пораженных британских спаниелей остается в норме.

Одним из основных действий И К является активация плазменных компонентов системы комплемента и иммунокомпетентных клеток. Комплемент играет важную роль в выведении И К из организма, поэтому способность И К взаимодействовать с компонентами классического либо альтернативного пути системы комплемента в конечном итоге определяет характер воспаления и тканевого повреждения в организме.

Источником комплемента являются клетки нескольких типов, включая тканевые макрофаги, гепатоциты, кератиноциты, клетки слизистой оболочки толстой кишки, эндотелиальные клетки, полиморфноядерные лейкоциты. Печень является источником более чем 90% плазменных белков, а макрофаги — основным источником тканевого комплемента, особенно в условиях воспаления. Интенсивность биосинтеза этих компонентов может существенно меняться в зависимости от количества и типа И К, находящихся в циркуляции. На синтез компонентов комплемента помимо ИК влияют системно действующие гормоны, интерлейкины и биологически активные соединения.

Система комплемента играет важную роль в процессе растворения И К. Взаимодействие циркулирующего иммунного комплекса (ЦИК) с системой комплемента обеспечивает растворение крупных нерастворимых И К до мелких. В опытах in vitro показано, что нерастворимые И К становятся растворимыми при добавлении свежей сыворотки при 37 °C.

Инициируемая комплементом солюбилизация И К является следствием связывания этих комплексов с СЗв таким образом, что процесс солюбилизации И К является СЗ-зависимыми. Частичное растворение И К происходит и в СЗ, С4-дефицитной сыворотке, но не в сыворотке при поврежденном альтернативном пути активации комплемента.

Компоненты альтернативного пути активации комплемента пропердин и фактор D наряду с факторами В, СЗ и Mg²⁺ также играют важную роль в растворении ИК. Классический путь сам по себе не обеспечивает растворения, однако его активизация приводит к значительному повышению в крови количества СЗв и увеличению вероятности связывания с комплексами антиген — антитело. Таким образом, компоненты классического пути повышают эффективность активации компонентов альтернативного пути в процессе растворения И К.

Важнейшим аспектом взаимодействия ЦИК и системы комплемента является изменение физико-химических свойств самого комплекса в процессе присоединения к нему различных компонентов комплемента, что приводит к увеличению степени дисперсности и уменьшению агрегации комплексов.

Взаимодействие ИК и системы комплемента является ключевым моментом в судьбе ЦИК, поскольку помимо активации системы комплемента это взаимодействие ведет к возможности присоединения ИК через Fcи С-рецепторы к большинству иммунокомпетентных клеток, что влияет на Т—В-взаимодействия, изменяет фагоцитарную активность клеток. Активация фагоцитарной системы приводит либо к удалению комплекса из кровотока, либо способствует длительной циркуляции, дальнейшему отложению ИК в органах и тканях и развитию васкулитов.

Взаимодействие ИК и системы комплемента приводит к двум основным следствиям: образованию фрагментов компонентов комплемента, обладающих разносторонней биологической активностью, и ингибированию преципитации И К при активации по классическому пути либо растворению сформировавшихся уже комплексов при определяющем участии компонентов альтернативного пути активации. В нормальной сыворотке крови компоненты классического пути поддерживают ИК в растворимом состоянии в течение времени, достаточного для их элиминации мононуклеарными фагоцитами. Компоненты альтернативного пути не способны ингибировать преципитацию И К, но могут солюбилизировать агрегаты антиген — антитело. Взаимодействие ЦИК с системой комплемента не только приводит к связыванию ИК с ретикулоэндотелиоцитами, но и обеспечивает переход нерастворимых ИК в растворимые или их полный распад. В процессе растворения ИК определяющая роль принадлежит компонентам альтернативного пути. Классический путь сам по себе не обеспечивает растворения ИК, но способствует повышению эффективности этого процесса за счет продукции СЗ-конвертазы.

Растворенные ИК не могут фиксировать комплемент и почти полностью лишены сродства к поверхностным рецепторам различных клеток. Комплемент ускоряет клиренс растворимых ИК, осуществляемый фагоцитами.

На растворение ИК существенно влияет свойство комплекса фиксировать комплемент. ИК с некоторым избытком антигена под влиянием свежей сыворотки растворяются не полностью, а ИК с большим избытком антигена не растворяются компонентами ни альтернативного, ни классического пути активации системы комплемента; ИК с избытком антигена растворяются компонентами только альтернативного пути (GaninG et al., 1983). ИК, образованные вне сосудистых пространств, удаляются значительно медленнее и могут провоцировать местные воспаления.

В заключение можно сказать, что аномалии в системе комплемента способствуют развитию иммунокомплексных болезней. Дефицит в системе комплемента приводит к нарушению связи ИК — комплемент — дендритная клетка лимфатического узла, что, в свою очередь, влияет на иммунный ответ в целом.

Пропердин (лат. perdere — разрушать) — белок, с помощью которого обнаружен альтернативный механизм активации комплемента. Он представляет собой гамма-глобулин с молекулярной массой 220 000 и состоит из четырех практически идентичных субъединиц, соединенных друг с другом нековалентными связями. Его концентрация в сыворотке составляет около 25 мкг/мл. Пропердин существует в двух формах: нативной и активированной, различающихся между собой, по всей видимости, небольшими конформационными изменениями. Нативный пропердин может связываться с образовавшей комплекс СЗ/С5-конвертазой альтернативного механизма (СЗвВв), но не с одиночными молекулами СЗв. Его роль заключается в уменьшении скорости распада конвертазы и тем самым усилении активации по альтернативному механизму.

Пропердин действует, таким образом, не сам по себе, а совместно с другими факторами, содержащимися в крови животных, в том числе и с комплементом. Сама же система комплемента состоит из трех основных частей: пропердина, ионов Mg⁺², комплемента. Активация пропердина осуществляется СЗ-компонентом комплемента. Пропердиновая система обладает антибактериальным действием в отношении многих патогенных и условно патогенных микроорганизмов. Под действием пропердина инактивируются вирусы герпеса и гриппа. Показатель уровня пропердина в крови в определенной мере отражает чувствительность животных к инфекции. Установлено, что происходит снижение содержания пропердина при туберкулезе, стрептококковой инфекции, ионизирующем облучении. Изъятие из сыворотки крови пропердина резко снижает ее нейтрализующую активность. Полная инактивация пропердина происходит при нагревании до 60 °C в течение 30 мин.