Дранник Г.Н. Клиническая иммунология и аллергология

Подождите немного. Документ загружается.

В слюне и материнском (грудном) молоке имеется также

лакто-

пероксидаза,

механизм действия которой подобен миелопероксидазе,

являющейся микробицидным агентом. И, наконец,

лизоцим,

который

имеется не только в клетках, но и в жидких средах организма — сле-

зах, слюне, назальном секрете и др., и, как известно, обладает боль-

шой активностью по отношению к различным бактериям.

К недостаткам врожденного (естественного) иммунитета можно

отнести следующие обстоятельства: 1) при попадании в организм чу-

жеродного агента ему противостоят сразу все факторы врожденного

иммунитета, что порой неадекватно и дает много побочных эффек-

тов; 2) факторы врожденного иммунитета не обладают способностью

приспосабливаться к особенностям возбудителя, распознавать его и

поэтому нет тонкой специфики при реагировании; 3) не остается им-

мунологической памяти.

Глава 3

СИСТЕМА КОМПЛЕМЕНТА

Система комплемента — одна из важнейших защитных систем орга-

низма, относящихся к неспецифическим факторам резистентности.

Основной функцией системы комплемента является опсонизирующая,

которая характеризуется выделением сразу вслед за активацией систе-

мы комплемента опсонизирующих компонентов, которые покрывают

патогенные организмы или иммунные комплексы, усиливая при этом

процесс фагоцитоза.

Второй важной функцией системы комплемента

является

участие в

воспалительных реакциях. Доказано, например, что некоторые активи-

рованные компоненты комплемента приводят к выделению из ткане-

вых базофилов (тучных клеток) и базофильных гранулоцитов крови

биологически активных веществ, в том числе гистамина, который сти-

мулирует воспалительную реакцию.

Третья важная функция системы

комплемента

—

цитотоксическая,

или литическая. Известно, что в конечной стадии активации системы

комплемента образуется так называемый мембраноатакующий комп-

лекс (МАК) из поздних компонентов комплемента, который атакует

мембрану бактериальной или любой другой клетки и разрушает ее.

Первые данные о существовании в сыворотке крови всех позво-

ночных термолабильного фактора, способного вызвать лизис мемб-

ран клеточных антигенов в присутствии специфических антител, были

получены еще в конце XIX века. В дальнейшем были выявлены и дру-

гие биологические функции этого фактора, который позднее назвали

комплементом, в частности активация фагоцитоза за счет опсониза-

ции, освобождение из гранул тканевых базофилов (тучных клеток)

таких биологически активных аминов как гистамин, серотонин, бра-

дикинин, а также участие в развитии воспалительных реакций и, на-

конец, индукция повышения проницаемости клеточных мембран, сни-

жение сосудистого тонуса, положительный хемотаксис, иммунное при-

липание и другие феномены.

Таким образом, система комплемента представляет собой комплекс

белков сыворотки крови, способных к самоорганизации и опосредова-

нию реакций гуморального иммунитета и фагоцитоза. В настоящее

время известно, что систему комплемента составляют 9 основных бел-

ков и 3 ингибитора. Эта система белков активируется по типу фермен-

тативно-каскадной реакции с образованием растворимых и нераство-

римых ферментов и комплексов, способных вызывать различные био-

логические феномены. Компоненты, входящие в состав системы комп-

лемента обозначаются прописной (большой) буквой С с порядковыми

номерами от 1 до 9. Субъединицы и фрагменты, образующиеся при

расщеплении компонентов комплемента, обозначаются порядковыми

номерами с малыми буквами (например С2а,

СЗЬ

и т. д.). Активирован-

ную форму комплемента, обладающую ферментолитической активно-

стью, обозначают штрихом сверху над указанием компонента компле-

мента с его субкомпонентами (например

Cl,

C142 и т. д.). Если активи-

рованный фрагмент компонента комплемента теряет свою активность,

то для обозначения этого добавляется буква i (например

СЗЫ).

Компо-

ненты комплемента циркулируют в крови в неактивном состоянии. Ак-

тивация системы комплемента может осуществляться двумя путями —

классическим, или иммунным, и альтернативным, или пропердиновым.

3.1. КЛАССИЧЕСКИЙ ПУТЬ

АКТИВАЦИИ СИСТЕМЫ КОМПЛЕМЕНТА

Отличия классического пути активации системы комплемента (схе-

ма 1) от альтернативного прежде всего состоят в следующем:

1. Для активации системы комплемента по классическому пути не-

обходимо образование специфических иммуноглобулинов (IgG или

IgM)

и иммунных комплексов, что требует определенного времени;

2. Классический путь активации системы комплемента начинается с

первых, так называемых ранних, компонентов комплемента: С1, кото-

рый состоит из трех субкомпонентов (Clq, Clr, Cls), и далее С4, С2 и СЗ.

Схема

Имунный

комплекс

(ИК): клетка-мишень +

IgG

или

IgM

С4а

ИК

СпБ

C3tw

Фактор

ИК +

С14Ь2аЗЬ

Классический путь активации комплемента

С1-ингибитор

С6789

ИК + С14Ь2аЗЬ5Ь6789

Для активации системы комплемента иммунным комплексом не-

обходимо, чтобы в его состав входили, как минимум, две молекулы

IgG; для IgM достаточно одной молекулы. Наибольшей активностью

при этом обладают IgM, IgG и три его субтипа: IgG,,

IgG

, IgG

Ак-

тивация системы комплемента происходит при связывании

Clq

со спе-

цифическим сайтом (участком) в области Fc-фрагмента иммуногло-

булинов. Для IgG это СН2-домен, а для IgM — это СН4-домен, кото-

рый входит в Fc-фрагмент иммуноглобулинов.

Как упоминалось, система комплемента активируется по каскад-

ному типу. Это значит, что при активации предыдущего компонента

комплемента происходит его расщепление. Один из компонентов ос-

тается на поверхности клетки, которая участвует в образовании им-

мунного комплекса, а второй компонент является растворимым и "ухо-

дит" в жидкую фазу, т. е. в сыворотку крови. Тот компонент, который

остался на иммунном комплексе, приобретает при этом свойство фер-

мента и способность воздействовать на последующие компоненты ком-

племента, активируя их.

Итак, активация комплемента по классическому пути (см. схему 1)

начинается с первого субкомпонента комплемента (Clq), который

фиксируется к Fc-фрагментам иммуноглобулинов. При этом в молекуле

Clq

возникают конформационные изменения, что дает возможность

фиксироваться к нему

Clr,

который, в свою очередь, приобретает спо-

собность фиксировать и активировать

Is.

В результате образуется

активный комплекс из составных частей

С1,

который приобретает спо-

собность активировать С4.

Образованию активного С1 препятствует

С1-ингибитор.

Его

роль очень важна для контроля за активностью, с которой активиру-

ется комплемент по классическому пути. При врожденном дефиците

(количества или функции)

С1-ингибитора

развивается болезнь, полу-

чившая название ангионевротического отека (см. специальный раздел).

Образование активированного

С1

приводит к активации С4, кото-

рый распадается на два фрагмента — С4а, переходящий в растворен-

ное состояние, и

С4Ь,

который остается на

поверхности

мембраны клет-

ки, входящей в состав иммунного комплекса, и приббретает свойства

фермента эстеразы, способного активировать С2. Образовавшийся

активированный

С4Ь

в присутствии ионов магния расщепляет С2 на

два фрагмента — С2а и

С2Ь.

При этом С2а присоединяется к

С4Ь

образуется новое вещество, обладающее ферментными свойствами, —

конвертаза 3-го компонента комплемента классического пути актива-

ции. Образовавшаяся СЗ-конвертаза

(С4Ь2а)

расщепляет СЗ на СЗа и

СЗЬ.

СЗа переходит в растворенное состояние, а

СЗЬ

является ключе-

вым как для классического, так и для альтернативного пути активации

комплемента, т. е. в этом месте оба пути активации комплемента схо-

дятся и далее процесс происходит единым путем. На этом этапе

также

действует инактиватор

(СЗЬ-инактиватор),

который называют еще

фактором I. Он препятствует избыточной активации СЗ комплемента.

При этом

СЗЬ

расщепляется на неактивные фрагменты — СЗс и C3d.

Активированный

СЗЬ,

связываясь с комплексом

С4Ь

и 2а, превра-

щается в новый фермент — конвертазу 5-го компонента комплемента.

С этого момента начинается сборка терминальных (конечных) компо-

нентов системы комплемента С5 — С9, которые в конце концов фор-

мируются в мембраноатакующий комплекс

(МАК).

Под влиянием С5-

конвертазы

(С4Ь2аЗЬ)

происходит расщепление С5 на С5а — мелкий

фрагмент и

С5Ь

— более крупный. С5а переходит в растворенное со-

стояние, а

С5Ь

является первым компонентом мембраноатакующего

комплекса, который имеет рецепторы к С6 и С7. Начиная с С6, белки

в системе комплемента далее не расщепляются. Образовавшийся ком-

плекс

С5Ь67

приобретает способность прикрепляться к мембране клет-

ки-мишени. Вслед за этим, к прикрепившемуся к мембране активиро-

ванному комплексу

С5Ь67

присоединяется С8 и, в принципе, в этом

случае (т. е. даже в отсутствие С9) уже возможно начало лизиса стенки

клетки-мишени. Присоединение С9 к комплексу

С5Ь678

значительно

усиливает цитолиз стенки клетки-мишени. Образовавшийся комплекс

С5Ь6789

индуцирует появление в липидном белке мембраны клетки

цилиндрических пор длиной около 15 мм и диаметром

8—12

мм, что

позволяет электролитам и воде проходить через нарушенную мембра-

ну внутрь клетки и вызывать осмотический лизис клетки.

3.2. АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПУТЬ

АКТИВАЦИИ СИСТЕМЫ КОМПЛЕМЕНТА

Отличия альтернативного пути активации системы комплемента

(схема 2) от классического состоят в следующем:

Для активации системы комплемента не требуется образования

иммунных комплексов, поэтому не уходит время на продукцию имму-

ноглобулинов;

2. Альтернативный путь не требует участия первых компонентов

комплемента — С1,

4 и С2;

3. Альтернативный путь срабатывает сразу же после внедрения ан-

тигенов и активаторами его могут выступать бактериальные полиса-

хариды, липополисахариды, вирусы, вирусные частицы на поверхно-

сти клеточных мембран, опухолевые клетки, паразиты, а также агре-

гированные иммуноглобулины.

Таким образом, альтернативный путь активации системы компле-

мента является своего рода "скорой помощью", которая включается в

работу сразу же после попадания чужеродных агентов в организм, тре-

Схема 2

Альтернативный путь активации комплемента

Ва

C3b D

СЗЬВ

•

СЗЬВЬ

РСЗЬВЬ

•

СЗ

С5а

СЗЬРСЗЬВЬ

•

С5

С5Ь

С6 — 7 — 8 — 9

бующий немедленной защиты до того, как образуются специфические

иммуноглобулины и специфические иммунные комплексы.

Пропердиновая система, участвующая в активации первых этапов

альтернативного пути, представлена в организме группой белков, име-

ющих буквенное обозначение, — факторами D и В. Фактор D нахо-

дится в сыворотке крови в виде активного фермента, субстратом для

которого является фактор В. Расщепление последнего под влиянием

фактора D сопровождается образованием активного фрагмента —

фактора

ВЬ.

Однако фактор D не оказывает протеолитического воз-

действия на неактивный фактор В, а способен осуществлять его про-

теолиз только после связывания фактора В с активированным фраг-

ментом комплемента

СЗЬ.

Последний образуется в организме в резуль-

тате перманентного медленного, но обязательного расщепления СЗ.

Только после связывания активированного

СЗЬ

комплемента, имею-

щегося в организме в небольшом количестве, с фактором В, фактор D

может оказать протеолитическое воздействие на образовавшийся ком-

плекс. При этом фактор В расщепляется на Ва, переходящий в раство-

ренное состояние, и

ВЬ,

который в комплексе с

СЗЬ

приобретает свой-

ства фермента, получившего название конвертазы 3-го компонента

комплемента альтернативного пути активации (см. схему 2). Таким

образом, в организме существуют две СЗ-конвертазы: одна для клас-

сического пути активации —

С4Ь2а,

другая для альтернативного пу-

ти —

СЗЬВЬ.

Поскольку этот белок неустойчив, то белок пропердин

(Р), соединяясь с СЗЬВЬ, стабилизирует этот комплекс и обеспечивает

его длительное функционирование по отношению к СЗ альтернатив-

ного пути активации.

РСЗЬВЬ

активирует СЗ с последующим образо-

ванием С5-конвертазы и далее идет сборка

мембраноатакующего

ком-

плекса (МАК). Активация терминальных компонентов комплемента

при сборке МАК происходит так же, как и по классическому пути ак-

тивации комплемента.

Следует еще раз упомянуть о регуляторных механизмах, имеющих-

ся в системе комплемента и контролирующих механизмы активации.

Прежде всего это

С1-ингибитор.

Он относится к плазменным аль-

фам-глобулинам

и обладает способностью подавлять ферментатив-

ную активность активированного С1 комплемента путем диссоциа-

ции его на первоначальные субкомпоненты

Clq,

С1ги

Cls.

Кроме того,

С1-ингибитор

обладает способностью подавлять функцию плазмина,

калликреина, активированного фактора Хагемана и фактора

11.

Из-

вестно, что недостаточность

С1-ингибитора

приводит к развитию

врожденного ангионевротического отека. К регуляторным компонен-

там комплемента относится также фактор I (или

СЗЬ-инактиватор),

который представляет собой инактиватор активированного

СЗЬ

ком-

племента. Это сывороточный фрагмент, который расщепляет

СЗЬ

на

неактивные продукты — СЗс и C3d. Следующий инактиватор назван

фактором Н.Он представляет собой

бета-1-глобулин,

который функ-

ционирует вместе с фактором I. Действие его направленно на отщеп-

ление альфа-цепи от

СЗЬ,

что приводит к потере ферментативной ак-

тивности СЗ и переводит его в неактивное состояние

СЗЫ.

Существуют

еще и так называемые инактиваторы анафилотоксинов, кото-

рые представляют собой альфа-глобулины. Их механизм действия сво-

дится к ферментативному разрушению биологической активности СЗа,

С4а и С5а.

3.3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ АКТИВАЦИИ

СИСТЕМЫ КОМПЛЕМЕНТА

Из приведенных выше данных видно, что активация системы ком-

племента приводит к образованию большого количества биологиче-

ски активных компонентов. Какие же они? На схеме 3 представлены

этапы активации комплемента по

классическому

и альтернативному

пути и приведены ее основные биологические последствия. Прежде

всего следует упомянуть о биологически активных компонентах, ко-

торые образуются при расщеплении СЗ и С5. Они являются анафило-

токсинами

и приводят к высвобождению вазоактивных аминов, прежде

всего гистамина, из тканевых базофилов (тучных клеток) и базо-

фильных гранулоцитов крови. В свою очередь это сопровождается со-

кращением гладкой мускулатуры и усилением сосудистой проницаемо-

сти. Интересно, что СЗа и С5а обладают способностью вызывать

сокращения гладкой мускулатуры и повышать проницаемость капил-

ляров непосредственно, без предварительного разрушения базофилов

обоих типов, т. е. в данной ситуации проявляется двоякий эффект дей-

ствия СЗа и С5а — прямой и опосредованный через тканевые базофи-

лы и базофильные

гранулоциты.

СЗа способен функционировать как

иммунорегуляторная молекула, демонстрируя иммунодепрессивную

активность как в антигенспецифичном, так и в митогениндуцирован-

ном иммуноглобулиновом синтезе. С5а способен: 1) выступать в роли

хемотаксического

фактора,

вызывая миграцию нейтрофилов по на-

правлению к месту его высвобождения; 2) индуцировать прикрепле-

ние нейтрофилов к эндотелию сосудов и друг к другу и, таким образом,

приводить к нейтропении; 3) активировать нейтрофилы, вызывая в

них развитие дыхательного взрыва и дегрануляцию; 4) стимулировать

продукцию нейтрофилами лейкотриенов. Несмотря на потерю своей

Схема 3

Этапы активации комплемента по классическому и альтернативному пути, биологические последствия

С4а (анафило-

токсин)

С2-

С2Ь

(предшест-

венник

кининов)

С1

ингиб

C1r

C1s

С4

—-

C4b —

Нейтрализа-

ция вирусов

- С2а4Ь •

Конвертаза

классического/

пути

СЗ-

СЗа (анафилотоксин)

Дегрануляция базофилов

СЗЬ

инакт (фактор i)

сзь

Классический путь

(активаторы:

IgG,

IgM)

СЗЬВЬР

Биологические последствия

активации комплемента:

1) сокращение гладкой мускулатуры

(СЗа, С5а);

2) увеличение проницаемости сосудов

(СЗа, С4а, С5а);

3) дегрануляция базофилов (СЗа, С5а);

4) агрегация тромбоцитов (СЗа,

С5а);

5) опсонизация и фагоцитоз

(СЗЬ);

активация кининовой системы

(С2Ь);

7) МАК (мембраноатакующий комплекс),

лизис;

8) хемотаксис (С5а)

Фактор Р

Конвертаза

альтернативного пути

Фактор D

СЗЬВЬ

СЗЬВ

Фактор В

СЗЬ

С5-

С5Ь

С6

С7

С8

Альтернативный путь

(активаторы: продукты мембран

бактериальных клеток,

агрегированные

иммуноглобулины

С9

—

С5а

(анафилотоксин,

хемотаксический фактор)

Дегрануляция базофилов

ембрано

такующий

комплекс

Лизис

анафилактической активности под влиянием инактиватора анафило-

токсинов, С5а все же продолжает сохранять хемотаксическую актив-

ность и способность активировать нейтрофилы.

Следующий биологически активный компонент —

СЗЬ.

Его обра-

зование и покрытие им клеток-мишеней является одним из наиболее

важных этапов активации системы комплемента. Кроме того,

СЗЬ

иг-

рает важнейшую роль в активации альтернативного пути системы ком-

племента, а также в явлениях опсонизации. Наличие на поверхности

фагоцитирующих клеток (нейтрофилов, эозинофилов, моноцитов, В-

клеток, базофилов, макрофагов и эритроцитов) рецептора к

СЗЬ

уси-

ливает их прикрепление к опсонизированным бактериям и активиру-

ет процесс поглощения. Такое более тесное прикрепление

СЗЬ-связан-

ных клеток, или иммунных комплексов, к фагоцитирующим клеткам,

получило название феномена иммунного прикрепления.

Фактор СЗе, образующийся при расщеплении фактора

СЗЬ,

обла-

дает способностью вызывать миграцию нейтрофилов из костного моз-

га, и в таком случае быть причиной лейкоцитоза.

Необходимо упомянуть о существовании так называемого СЗ-не-

фритического фактора, который представляет собой антитела против

активированного

СЗЬВЬ,

т. е. СЗ-эстеразы альтернативного пути ак-

тивации комплемента. Эти антитела, связываясь с СЗ-эстеразой, при-

водят к развитию гипокомплементемии, особенно у больных с ангио-

капиллярным гломерулонефритом.

Среди биологически активных компонентов комплемента следует

отметить комплекс

С5Ь67,

обладающий хемотаксической активностью.

Однако в организме он быстро разрушается, поэтому нельзя утверж-

дать, что этот хемотаксический эффект играет важную роль.

Следующий компонент комплемента — С4, продукты его расщеп-

ления выполняют важную биологическую функцию. Так, его субком-

понент

С4Ь

остается на мембране клетки-мишени, на которой проис-

ходит активация системы комплемента, и откладывается вблизи от ак-

тивированного С1. Эти два компонента

комплемента—

С1 и

С4

—

обладают способностью связывать иммунный комплекс, в состав ко-

торого входит вирус, и приводить к

нейтрализации

вирусной актив-

ности. Предполагается, что таким образом молекула С4 (в частности

С4Ь),

предотвращает прикрепление вирусной частицы к клетке-мише-

ни.

С4а—

еще один фрагмент активации С4, который переходит в

растворимое состояние, также как

СЗа

и С5а, обладает анафилоток-

сической активностью, приводя к высвобождению гистамина из базо-

филов обоих

типов.

Следующий компонент комплемента — С2. Известно, что

при

его

расщеплении

С2Ь

переходит в растворимое состояние и тесно связан с

продукцией кининоподобных молекул, которые в свою очередь уси-

ливают сосудистую проницаемость без сокращения гладкой мускула-

туры. Этот эффект и лежит в основе развития врожденного ангионев-

ротического отека — заболевания, которое контролируется присут-

ствием в организме ингибитора С1.

Следующий фактор — это фактор В альтернативного пути актива-

ции комплемента. Он расщепляется на два фрагмента: Ва и

ВЬ.

Фраг-

мент Ва, который переходит в растворенное состояние, является хемо-

таксическим фактором для нейтрофилов. Фрагмент

ВЬ

активирует

макрофаги и способствует их прикреплению и распластыванию на

поверхности клеток.

Конечные компоненты системы комплемента вызывают бактерио-

лиз, цитолиз и виролиз, т. е. разрушение клеток, входящих в состав

иммунных комплексов.

Важную роль играет система комплемента в патогенезе болезней

иммунных комплексов, способствуя локализации и скорейшей элими-

нации антигена. Накопление же мелкодисперсных иммунных комплек-

сов на базальных мембранах микроциркуляторного русла создает усло-

вия для длительной активации системы комплемента, приводит к от-

ложению иммунных комплексов на мембранах и развитию воспаления.

В заключении раздела о системе комплемента следует более подроб-

но охарактеризовать механизмы опсонизации, учитывая исключитель-

но важное значение этого процесса в защитных реакциях организма.

Термин "опсонизация" означает процесс присоединения к микро-

организму различных молекул, выступающих впоследствии в роли ли-

гандов (контррецепторов), к которым прикрепляются мононуклеар-

ные клетки, имеющие на своей поверхности рецепторы к этим лиган-

дам. Впервые процесс опсонизации был описан Райтом и Дугласом в

1903

г.,

однако, долгие годы его молекулярные основы оставались не-

известными. В настоящее время этот процесс представляется доволь-

но сложным, в нем участвуют по меньшей мере две большие группы

опсонинов: 1) молекулы некоторых иммуноглобулинов; 2) 3-ий ком-

понент комплемента (СЗ).

На сегодняшний день описаны несколько рецепторов на фагоци-

тирующих клетках, которые способны связываться с Fc-фрагментами

иммуноглобулинов. Так, например,

Fc-raMMa-Rl-рецептор

на моно-

нуклеарных клетках связывается с

G,, G

Другой рецептор —

Fc-raMMa-R

с низкой афинностью имеется на многих типах клеток,

включая нейтрофилы; он распознает Ig

и связывается с ними.

Имеется также рецептор

Fc-raMMa-R

Он также отличается низкой