Система комплемента. 
Иммунология

К неспецифическим факторам резистентности относится система комплемента — сложный комплекс сывороточных белков (около 20 белков). Термин «комплемент» © предложил Борклет (Bordet).

Комплемент представляет собой систему каскадно действующих высокоэффективных протеаз, которые последовательно активируются за счет отщепления или присоединения пептидных фрагментов, что в конечном итоге приводит к бактериолизису или цитолизу. В филогенезе система комплемента появилась раньше иммунной системы. Так, установлено, что уже на 6-й неделе плод способен синтезировать отдельные компоненты системы, а с 10-й — все, хотя в меньших количествах. Из общего количества сывороточных белков на систему комплемента приходится 10%. Она является основой защитных сил организма [3, 7].

Комплемент активирует фагоцитоз, осуществляя прямую или опосредованную через антитела опсонизацию микробов. Компоненты комплемента обладают хемотаксической активностью, участвуют в регуляции иммунного ответа и регуляции гуморального звена иммунитета.

Образование компонентов комплемента происходит преимущественно в печени, костном мозге и селезенке, а С1, очевидно, образуется в эпителии тонкого кишечника. Определенную роль в синтезе компонентов комплемента играют макрофаги, что отражает тесную связь между двумя этими системами. Синтез идет с большой скоростью (например, СЗ синтезируется со скоростью 0,5—1 мг белка/кг массы тела за час).

Выделяют три механизма активации системы комплемента:

• 1) классический, начинающийся с С1;
• 2) альтернативный, начинающийся с СЗ;
• 3) неспецифическая активация комплемента с образованием различных продуктов расщепления.

Классический путь активации комплемента инициируется антителами, т. е. это иммунологически обусловленный процесс. В нем выделяют следующие этапы.

• 1. Распознавание иммунных комплексов и активация первого компонента комплемента (С1) осуществляется благодаря взаимодействию рецептора первого компонента комплемента с Fc-фрагментами антител. Наиболее важными активаторами С1 являются иммунные комплексы, содержащие IgM и IgG.
• 2. Второй этап включает образование СЗ-конвертазы и С5-конвертазы путем отщепления от гамма-цепи С4 фрагмента С4а. Образовавшийся фрагмент С4Ь может непосредственно присоединяться к мембране клетки-мишени или антителу. К этим связанным компонентам комплемента С4Ь в присутствии ионов Mg присоединяются С2а-фрагменты, образовавшиеся из С1, комплекс С4Ь—С2а представляет собой СЗ-конвертазу и вся дальнейшая активация комплемента определяется СЗ-конвертазой.

Классический и альтернативный пути активации комплемента взаимно влияют друг на друга через СЗ. СЗ-конвертаза отщепляет от СЗ фрагмент СЗа, обладающий свойствами анафилотоксина и хемотаксина. За счет отщепления СЗа от СЗ на оставшемся фрагменте СЗЬ открывается группировка, способная образовывать эфирную связь с ОН-группами клеточной мембраны, с помощью которой СЗЬ фиксируется на мембране клетки, бактерии. Связанная с мембраной клетка формы СЗЬ обладает аффинностью к поверхности макрофагов, нейтрофилов, Ви Т-лимфоцитов и может соединяться с С5 и оптимизировать образовавшийся комплекс для действия С5-конвертазы. С5-конвертазной активностью обладает комплекс С4Ь, 2а, ЗЬ классического пути активации [18].

Возникающий по классическому пути СЗа вместе с факторами В, D и Р (это активаторы альтернативного пути активации комплемента: В — проактиватор СЗ по альтернативному пути; D — сериновая протеиназа, разрушающая фактор В после его соединения с СЗЬ; Р — пропердин) стимулирует дальнейшее расщепление СЗ и приобретает при этом активность С5-конвертазы. Оба типа активаторов: 1) СЗа и 2) В, D и Р — действуют совместно.

Образовавшаяся С5-конвертаза расщепляет С5 на С5а (эффективный анафилотоксин и хемотаксин) и С5Ь. С5Ь крайне лабилен и стабилизируется только при связывании с С6 и С7. Комплекс С5Ь, 6,7 может существовать в растворенной форме, а может связываться с мембраной клетки-мишени (он также обладает и свойствами хемотаксина). Связанный с мембраной комплекс С5Ь, 6,7 присоединяет к себе одну молекулу С8 и три молекулы С9, образуя С5Ь—С9-комплекс, который повреждает мембрану — в итоге наступает осмотический гемолиз, если речь идет об эритроцитах, или лизис бактерий, если речь идет о бактериях.

Среди бактерий имеются виды, устойчивые к действию комплемента. В этом случае решающим оказывается эффект опсонизации макрофагов с последующим фагоцитозом. Определенную роль при атаке комплементом грамотрицательных бактерий играет лизоцим.

Агрегированные иммуноглобулины активируют комплемент по классическому пути, что может привести к образованию большого количества анафилотоксинов с развитием анафилактического шока. Присоединение к растворимым иммунным комплексам (к Fc-фрагменту Ig, входящий в иммунный комплекс; Fc-фрагмент для фиксации на клеточной мембране) С5Ь, 6,7 приводит к их отложению на клетках эндотелия и ассоциации с клетками крови, обусловливая целый ряд системных поражений. Такие иммунокомплексные механизмы создают основу для аллергических реакций III типа, каскада реакций активации комплемента, лавинообразному вовлечению в реакцию компонентов комплемента с нарастанием количества активных фрагментов комплемента (рис. 4.2).

3. Альтернативный путь активации комплемента начинается с расщепления СЗ на фрагменты СЗа и СЗЬ. При альтернативном пути в реакции не участвуют факторы Cl, С4 и С2. Дальнейшее течение процесса идентично классическому пути.

В качестве активаторов могут выступать полисахариды, инулин, высокомолекулярный декстран, бактериальные токсины, агрегированные IgG4, IgA, IgE, иммунные комплексы с F (ab) 2-фрагментами, протеазы (плазмин, трипсин), яд кобры, СЗЬ. При этом пути активации действует две СЗ-конвертазы: 1) СЗВЬ обладает незначительной активностью и появляется при взаимодействии СЗ с В, D и Р (пропердином);

2) высокоактивной СЗ-конвертазы — СЗЬВЬ, результатом действия которой является СЗЬ.

Определяющим этапом в альтернативном пути активации является образование СЗЬ, который переносится на активированную поверхность. Процесс начинается со связывания СЗЬ с В в присутствии ионов Mg²⁺; образовавшийся СЗЬВ превращается при участии D в комплекс СЗЬВЬ.

Цитолитическая активность альтернативного пути полностью определяется свойствами оболочки микроорганизма и клеточной мембраны. Устойчивость мембране придают гликопротеины и гликолипиды, содержащие остатки сиаловой кислоты. Сиаловые кислоты играют важную роль в резистентности микроорганизмов. Большинство видов бактерий не содержит в составе оболочки сиаловых кислот, но многие патогенные виды их имеют. Однако антитела могут изменять свойства оболочки микроба и таким образом повышать их чувствительность к комплементу [25].

Важным этапом в активации поверхности является связывание пропердина — в результате возникает высокоаффинный рецептор для СЗЬ и одновременно образуется стабильный комплекс СЗВЬ (слабоактивная конвертаза). В связи с этим различают два вида активаторов альтернативного пути:

Рис. 4.2. Система комплемента (Dale Male, Jonathan Brostoff, David В. Roth and Ivan Roitt).

• • пропердинзависимые активаторы: эндотоксины, полисахариды, антитела;
• • пропердиннезависимые активаторы: протеазы, яд кобры.

Альтернативная активация комплемента — очень важный компонент неспецифической резистентности к бактериям, вирусам и одноклеточным микроорганизмам. В качестве патогенетического звена альтернативная активация комплемента участвует во многих заболеваниях:

• • мембранопролиферативные нефриты с гипокомплементемией;
• • острый гломерулонефрит после стрептококковой инфекции;
• • нефриты при системной красной волчанке;
• • грибковые инфекции;
• • септицемия с шоком, обусловленным эндотоксинами и др.
• 4. Неспецифическая активация комплемента может осуществляться протеазами (трипсин, плазмин, калликреин, лизосомальные протеазы и бактериальные ферменты) на каждой стадии от С1 до С5. Возникают анафилотоксины, которые, кроме гемолитического действия, дают полную картину шока при тяжелых инфекциях и панкреатите. Неспецифическая активация является одним из компонентов острого воспаления [5].

Биологические эффекты системы комплемента.

• 1. Цитолиз и бактерицидность. Они могут быть индуцированы следующими путями:
  • • прямой активацией пропердина через альтернативный путь активации комплемента клетками и бактериями;
  • • побочными эффектами при реакциях иммунных комплексов;
  • • участием активированных фагоцитов;
  • • цитолитическим действием иммунных комплексов, содержащих IgG, IgM, имеющих рецептор к комплементу.
• 2. Образование анафилотоксинов, свойствами которых обладают СЗа и С5а и которые связываются на соответствующих рецепторах клеточной мембраны и индуцируют высвобождение гистамина и других медиаторов из тучных клеток и базофилов (более эффективен С5а); сокращение гладкой мускулатуры и воздействие на микроциркуляцию (больший эффект у СЗа) вызывают активацию фагоцитов и секрецию лизосомальных ферментов. Внутрисосудистое образование СЗа и С5а может привести к шоку через эффекты гистамина и кининов. Эффекты анафилотоксинов могут быть также частично вызваны С4а.
• 3. СЗа и С5а оказывают хемотаксическое действие на нейтрофилы, эозинофилы, моноциты, а комплекс С5Ь, 6,7 в растворимой форме только на нейтрофилы.
• 4. Компоненты комплемента обеспечивают адгезию, опсонизацию и фагоцитоз. Эритроциты, нейтрофилы, моноциты, макрофаги и В-лимфоциты имеют на своей мембране рецепторы для СЗЬ и С4Ь, благодаря чему нагруженные этими компонентами комплемента частицы (бактерии, например) связываются с этими мембранными рецепторами, т. е. происходит адгезия. Опосредованная комплементом связь частиц с фагоцитами значительно ускоряет их фагоцитоз.

Сочетание рецепции СЗЬ и С4Ь с рецепцией Fc-фрагментов антител обеспечивает удаление микроорганизмов, недоступных действию комплементзависимого лизиса. Эритроциты, сорбируя на свою мембрану частицы, нагруженные СЗЬ, и подвергаясь затем фагоцитозу макрофагами печени, селезенки, удаляют таким образом инородные частицы (бактерии). Одной из важных функций комплемента является удаление путем фагоцитоза растворимых иммунных комплексов, содержащих IgM (на фагоцитах отсутствуют рецепторы для Fc-фрагмента IgM).

• 5. Комплемент участвует в конглютинации — агглютинации частиц, нагруженных СЗ-компонентом комплемента (например, бактерий, клеток) в присутствии сывороточного белка конглютинина. Конглютинины агглютинируют нагруженные комплементом (СЗ) эритроциты, частицы, бактерии и тем самым участвуют в механизмах повышения резистентности организма.
• 6. Система комплемента представляет собой важный фактор естественной резистентности против вирусной инфекции. Некоторые РНКсодержащие вирусы способны непосредственно связывать Clq, классически активируя комплемент, что приводит к лизису инфекционного агента. Другие вирусы могут взаимодействовать с комплементом через С-реактивный белок.

Далее, комплемент способен инактивировать вирус, находящийся в растворимом иммунном комплексе, что приводит к его опсонизации и способствует прилипанию вирусов, бактерий и корпускулярных антигенов к фагоцитам и стимулирует затем процесс фагоцитоза. К опсонинам относятся компоненты комплементов (СЗ), антитела IgGl и IgG3 человека. Таким образом, опсонизация может быть иммунной (осуществляется при участии антител) и неиммунной (при участии комплемента).

Противовирусное действие комплемента обусловлено:

• • лизисом вируса за счет фрагментов комплемента от С1 до С9;
• • агрегацией вируса за счет иммунных конглютининов;
• • опсонизацией и фагоцитозом;
• • блокадой вирусных лиганд для соответствующих рецепторов клеточной мембраны;
• • блокадой пенетрации вируса в клетку.

Однако сам по себе комплемент не способен инактивировать пораженную вирусом клетку.

• 7. Комплемент участвует в разрушении иммунных комплексов. Активированные компоненты комплемента связываются с IgG или IgM, входящими в иммунные комплексы, препятствуя образованию крупных агрегатов и способствуя разрыхлению и расщеплению активированными протеазами (собственно и активация комплемента связана с появлением активных протеаз) образовавшихся агрегатов. Удаление продуктов распада из кровотока осуществляется благодаря опсонизации и фагоцитозу этих фрагментов. Отложившиеся в тканях иммунные комплексы удаляются также путем фагоцитоза, однако существенную роль в этом процессе играют плазмин и лизосомальные ферменты.
• 8. Участие комплемента в механизмах неспецифической резистентности опосредуется благодаря наличию рецепторов на мембране к таким компонентам комплемента, как Clq, СЗ и С5. Рецепторы к Clq имеются на фагоцитах, В-лимфоцитах и субпопуляции «нулевых» лимфоцитов. Эти рецепторы связывают коллагеноподобные участки молекулы Clq.

Рецепторы СЗ представлены четырьмя видами:

• • CR1 — рецептор СЗЬ имеется на В-лимфоцитах и эритроцитах;
• • CR2 — рецептор C3d находится на В-лимфоцитах;
• • CR3 — рецептор СЗЫ находится на фагоцитах, тучных клетках и части В-лимфоцитов;
• • CR4 — рецептор СЗа находится на тучных клетках, фагоцитах и клетках гладкой мускулатуры.

СЗЬи СЗЫ-рецепторы на фагоцитах опосредуют иммунную адгезию и иммунофагоцитоз, а на В-лимфоцитах они стимулируют синтез иммуноглобулинов, преимущественно классов IgG и IgA. Причиной такой стимуляции может быть образование кооперации между В-клеткой и макрофагом за счет опсонизированного иммунного комплекса. Одной из основных функций этих рецепторов является усиление антителозависимой клеточной цитотоксичности, обусловленной лимфоцитами и фагоцитами. C3d представляет собой также фактор роста для В-лимфоцитов. С5а-рецепторы имеются на тучных клетках и фагоцитах. Они соответствуют рецептору анафилотоксина и хемотаксина на тучных клетках. Их связывание с лигандом приводит к активации обмена веществ в клетке, генерации свободных радикалов и секреции содержимого лизосом [3, 6].

9. Система комплемента тесно связана с системой свертывания крови и системой кининов. Это отчетливо прослеживается при индукции эндотоксином реакции Санарелли — Шварцмана и состояниях, обусловленных иммунными комплексами. Калликреин, плазмин и тромбин активируют С1 и расщепляют СЗ, С5 и фактор В. Фактор ХНА (активированный фактор Хагемана) также может активировать С1, причем С1 сначала расщепляется плазмином, а затем продукты расщепления используются калликреином и фактором ХПА.

Активация тромбоцитов осуществляется через взаимодействие СЗ, фактора В, пропердина, фибриногена и тромбина. Активированные макрофаги и фагоциты — источник тканевых протеаз из тромбопластина при всех видах воспаления. Активация всех трех систем происходит через активацию фактора XII. Таким образом, система, включающая комплемент, кинины, факторы свертывания, может выполнять как защитные функции, повышая неспецифическую резистентность организма, так и участвовать в патологических процессах.

10. Система комплемента оказывает через СЗ, фактор В и (31-Н регуляторное действие на Т-систему и В-лимфоциты, повышая цитолитическую активность лимфоцитов.