Komplement J. Ochotná

Komplement  humorální složka nespecifické imunity  pomáhá odstranit mikroorganismy a vlastní pozměněné buňky (apoptotické buňky)  proteiny komplementu jsou syntetizovány v játrech, v menší míře také tkáňovými makrofágy a fibroblasty

Komplement  systém asi 30 sérových a membránových proteinů  složky komplementu jsou v séru přítomny v inaktivní formě  aktivace komplementu má kaskádovitý charakter

Složky komplementu  hlavní složky komplementu : C1-C9 (ústřední složka C3)  další složky komplementu : faktor B, faktor D, faktor P  regulační proteiny : C1-inhibitor, faktor I, faktor H, DAF, MCP, CR1, C4bp, inaktivátor anafylatoxinu, protein S, CD59 (protektin)

Funkce komplementu  opsonizace (C3b, C4b)  chemotaxe (C3a, C5a)  osmotická lýza (MAC C5b-C9)  produkce anafylatoxinů (C3a, C4a, C5a)

Aktivace komplementu  alternativní cesta  klasická cesta  lektinová cesta

Alternativní cesta aktivace komplementu  C3 složka se samovolně štěpí na C3b a C3a  C3b se kovalentně váže na povrch buňky (vlastní buňku, mikroorganismus) nebo reaguje s vodou a tím se inaktivuje

 k navázanému C3b se připojí faktor B, který je štěpen faktorem D na Ba a Bb, vzniklý komplex C3bBb je stabilizován faktorem P (properdin) a funguje jako alternativní C3 konvertáza Alternativní cesta aktivace komplementu

 C3 konvertáza štěpí C3 na C3a (chemotaxe) a C3b, který se dále váže na povrch částice (opsonizace), nebo dává vznik dalším C3 konvertázám

 z některých C3 konvertáz vznikají komplexy C3bBbC3b, které fungují jako alternativní C5 konvertáza, která štěpí C5 na C5a (chemotaxe) a C5b Alternativní cesta aktivace komplementu

 C5b zahajuje terminální lytickou fázi

Klasická cesta aktivace komplementu  může být zahájena protilátkami IgG ( kromě IgG4 ) a IgM nebo tzv. pentraxiny (CRP, SAP – „proteiny akutní fáze“)  po vazbě protilátky např. na povrch bakterie, dojde ke změně její konformace a odhalení vazebného místa pro protein C1 (q podjednotku)

C1 (C1q, C1r, C1s) po vazbě na 2 molekuly protilátky změní svoji konformaci a získá proteolytickou aktivitu, začne štěpit proteiny C4 a C2 Klasická cesta aktivace komplementu

 fragmenty C4b a C2a se naváží na povrch napadeného mikroorganismu a vytvoří klasickou C3 konvertázu ( C4bC2a ), která štěpí C3 na C3a a C3b Pozn.: Pojmenování C3 konvertázy se změnilo na C4bC2a Klasická cesta aktivace komplementu

 poté se vytváří klasická C5 konvertáza ( C4bC2aC3b ), která štěpí C5 na C5a a C5b Klasická cesta aktivace komplementu

 C5b zahajuje terminální lytickou fázi Klasická cesta aktivace komplementu

Lektinová cesta aktivace komplementu  je zahajována sérovým lektinem vážícím manosu (MBL)  MBL se váže na sacharidové struktury na povrchu některých mikrobů, po této vazbě štěpí C4 a C2  tato cesta je podobná klasické cestě

Aktivace lektinové cesty komplementu

Terminální (lytická) fáze komplementové kaskády  Fragmenty C5b vytvoří komplex s C6, C7 a C8, tento komplex (MAC - membrane attack complex ) se zanoří do lipidové membrány napadené buňky a připojí se k němu molekul C9, tak vzniknou v membráně póry a buňka může zlyzovat (G- baktérie, Protozoa, některé viry)  Většina mikroorganismů je chráněna před MAC buněčnou stěnou

Terminální fáze komplementové kaskády

Regulace komplementu a ochrana vlastních bb. před jeho působením Aktivace komplementové kaskády je kontrolována plazmatickými a membránovými inhibitory MCP DAF Protectin Inaktivátor anafylatoxinů

Regulace komplementu  C1 inhibitor (C1-INH – inhibuje C1, při jeho deficitu → HAE)  faktor I za spolupůsobení kofaktorů: MCP, CR1, faktoru H a C4bp – inaktivuje C3b (C4b)  DAF (decay-accelerating factor) – degradace C3 a C5 konvertázy

Regulace komplementu  factor S (vitronectin) – inhibuje komplex C5bC6  CD 59 (protectin) – brání polymeraci C9 → vytvoření lytického póru  inaktivátor anafylatoxinu (CPN) - inaktivuje anafylatoxiny (C3a, C4a, C5a)

Komplementové receptory  váží fragmenty složek komplementu (převážně C3b)  CR1 - na různých bb. (erytrocytech, granulocytech, monocytech a B lymfocytech) - odstraňování IK  CR2 - na B lymfocytech a FDC - aktivace B lymfocytů

Komplementové receptory  CR3, CR4 - na fagocytech - účast v opsonizaci, adheze Receptory pro anafylatoxiny  C3aR, C5aR – receptory pro anafylatoxiny - aktivace mastocytů a bazofilů

Bazofily a mastocyty a jejich význam v imunitních reakcích

Mastocyty ( žírné buňky) Slizniční mastocyty – ve sliznicích dýchacího a gasrtointestinálního traktu, produkují histamin, serotonin, heparin, tryptázu, leukotrien C4…, účastní se při parazitózách a při alergiích Pojivové mastocyty – v pojivové tkáni, produkují tryptázu, chymázu, PGD2…, jsou zmnoženy při fibróze, při parazitózách a alergiích se neúčastní

Funkce mastocytů obrana proti parazitárním infekcím za patologických okolností jsou zodpovědné za časný typ přecitlivělosti (imunopatologická reakce typu I) uplatňují se při zánětu, při angiogenezi, při remodelaci tkání

Aktivace mastocytů propojením Fc receptorů pro IgE anafylatoxiny (C3a, C4a, C5a) TLR

Aktivace mastocytů prostřednictvím IgE  Vazba IgE na vysokoafinní Fc receptor pro IgE (Fc  RI)  Vazba multivalentního antigenu na IgE (mnohobuněčný parazit, alergen)  Agregace několika molekul Fc  RI → aktivace mastocytu

Aktivace mastocytů Iniciace degranulace mastocytu Aktivace metabolismu kyseliny arachidonové Zahájení produkce cytokinů

Sekreční produkty mastocytů Cytoplazmatická granula: hydrolytické enzymy, histamin,serotonin, heparin, chondroitinsulfát Histamin - vasodilatace, ↑ vaskulární permeability (erytém, edém, svědění), bronchokonstrikce, ↑ peristaltiky střev, ↑ sekrece hlenu v respiračním traktu a GITu Metabolity kys. arachidonové (leukotrien C4, prostaglandin PGD2) Cytokiny (TNF, TGF , IL-4,5,6…)

Bazofily  diferencují se z myeloidního prekurzoru a vstupují do krevního oběhu  receptorovou výbavou, obsahem granul, mechanismy stimulace a funkcemi jsou velmi podobné mastocytům  účastní se při parazitózách a při alergiích  jsou zodpovědné za vznik anafylaktického šoku

Imunitní mechanismy zánětu (lokální a systémová reakce)

Zánět Je souhrn fyziologických reakcí na porušení integrity organismu, které vedou k ochraně proti infikování poškozeného místa, k lokalizaci poškození a jeho zhojení.

Vyvolávající příčiny  Patogen  Fyzikální (trauma, popáleniny, omrzliny, záření)  Chemické podráždění  Nádorové bujení  Imunologické příčiny (autoimunita, alergie)

Lokální zánětlivá odpověď  První signály pro rozvoj zánětlivé reakce pocházejí od aktivovaných fagocytů, mastocytů, komplementu a od látek uvolněných z poškozených buněk a součástí mezibuněčné hmoty.

Lokální zánětlivá odpověď Projevy - bolest (dolor), teplo (calor), zčervenání (rubor), otok (tumor)

Lokální zánět  vasodilatace a zvýšení permeability cév ( histamin, serotonin, bradykinin, složky komplementu C3a, C5a, leukotrieny, prostaglandiny) => zarudnutí a otok  zvýšení exprese adhezivních molekul na endoteliích (TNF , IL-1) => zachytávání fagocytů a leukocytů  ovlivnění nociceptorů (prostaglandiny…) => bolest  zvýšení tělesné teploty (IL- 1, IL-6, TNF , prostaglandiny)

Lokální zánětlivá reakce

Lokální zánět  Při delším trvání lokálního zánětu jsou aktivovány i antigenně specifické mechanismy (T a B lymfocyty)

Systémová odpověď na zánět  leukocytóza  horečka (TNF , IL-1, IL-6, IFN   ↑ tkáňového metabolismu  ↑ pohyblivost leukocytů  ↑ tvorba IFN, cytokinů, Ig  ↑ exprese Hsp  proteiny akutní fáze (IL-6, TNF , IL-1)

Pozitivní proteiny akutní fáze produkovány hepatocyty:  CRP - opsonizace, aktivace komplementu  SAP - opsonizace, aktivace komplementu  SAA - přilákání leukocytů  C3, C4  Inhibitory proteáz - ochrana před vedlejším poškozením tkáně  Sérové transportní proteiny

 Septický šok – při masivním průniku mikroorganismů do krevního oběhu  Anafylaktický šok – při degranulaci bazofilů a aktivaci komplementu alergenem Systémová odpověď na zánět

Reparace poškozené tkáně  eliminace poškozených buněk fagocyty  aktivace fibroplastických mechanismů  aktivace angiogeneze  regenerace a remodelace tkání

Antigeny

Antigen (imunogen) = látka, která vyvolává imunitní odpověď a reaguje s produkty této odpovědi (protilátkami nebo receptory na T lymfocytech)  proteiny nebo polysacharidy (lipidy a nukleové kyseliny pouze v kombinaci s proteiny nebo polysacharidy)  molekuly > 5 kDa ( optimální velikost cca 40 kDa)

Hapten = malá molekula, která je schopna vyvolat specifickou imunitní odpověď pouze po navázání na makromolekulový nosič  samostatný hapten není imunogenní  Některé léky (např.penicilinová ATB, hydralazin)

Epitop = část antigenu, která je rozpoznávána imunitním systémem (lymfocyty- BCR, TCR; Ig)  lineární (sekvenční) epitop – rozhodující je složení AK  konformační epitop – rozhodující je terciární struktura

 některé epitopy se nacházejí na povrchu antigenů (povrchové), některé uvnitř (interní)  zkříženě reagující antigeny – sdílí jeden a více stejných nebo podobných epitopů Epitop

Interakce antigen - protilátka  Vazebná místa protilátek ( paratop ) tvoří nekovalentní komplexy s odpovídajícími místy na molekulách antigenů ( epitop )  Uplatňují se vodíkové vazby, elektrostatické a hydrofobní interakce, van der Waalsovy síly  Komplex antigen-protilátka je reverzibilní

Antigeny  endogenní - autoantigen (Ag pocházející z vlastního organismu) - arteficiální Ag (pozměněné vlastní Ag)  exogenní - cizorodá látka z vnějšího prostředí  alergen – exoantigen, který u vnímavého jedince může vyvolat patologickou (alergickou) imunitní reakci

Vlastnosti antigenu  Imunogennost proteiny > polysacharidy > komplexy makromolekul (g lykoproteiny, nukleoproteiny, glykolipidy ) > lipidy  specifičnost

Faktory ovlivňující imunogennost  Fyzikální:  rozpustnost – nerozpustné více imunogenní  molekulová hmotnost – ideální 5-40 kDa  el. náboj – Ag+ vyvolá tvorbu Ab- a naopak  Chemické:  struktura – počet determinant  degradovatelnost – „snadnost“ odkrytí determinant v antigen prezentujících buňkách (APC buňky)

 Biologické:  biologická cizorodost  genetické a fyziologické dispozice organismu Faktory ovlivňující imunogennost

Antigeny podle biologické cizorodosti  Autologní – antigeny stejného jedince  Syngenní – antigeny geneticky identických jedinců  Allogenní (alloantigeny) – antigeny geneticky odlišných jedinců téhož živočišného druhu  Xenogenní (heterogenní) – antigeny pocházející od jedinců různého živočišného druhu

Vliv biologického systému na imunogenitu  Geny pro MHC (HLA), MHC glykoproteiny se uplatňují při prezentaci antigenu T buňkám  Imunitní odpověď je ovlivňována geny kódujícími T a B receptory a geny kódujícími různé regulační proteiny

Typy antigenů z hlediska prezentace antigenů  thymus dependentní antigeny  thymus independentní antigeny

Thymus dependentní antigeny  Častější, jde o většinu proteinových Ag  Specifická humorální imunitní odpověď na antigen vyžaduje spolupráci s T H lymfocyty, jinak není efektivní  Pomoc realizována ve formě cytokinů secernovaných T H lymfocyty a přímým mezibuněčným kontaktem

Thymus independentní antigeny  Malá skupina antigenů, které indukují tvorbu protilátek přímo bez spoluúčasti T-lymfocytů  Jedná se zvláště o bakteriální polysacharidy, lipopolysacharidy a polymerní formy proteinů (např. Haemophilus, Str.pneumoniae)

T-independent pathway

 stimulují polyklonálně a masivně  masivní aktivací T lymfocytů mohou způsobit šokové stavy  např.bakteriální toxiny ( Staph.aureus, Str.pyogenes, Pseud.aeruginosa ) Superantigeny

= proteiny (mikrobiální produkty), které mají 2 vazebná místa; jedním interagují s epitopem přítomným na všech MHCgpII, druhým interagují se strukturami přítomnými na mnoha různých molekulách TCR ( propojení T lymfocytu s APC)

Rozdíl mezi vazbou antigenu a superantigenu

Sekvestrované antigeny  autoantigeny, které jsou za normálních okolností před imunitním systémem ukryty a tudíž je nezná (např.oční čočka, testes)  Jsou-li při poškození „odkryty“, může na ně imunitní systém zareagovat (jedna z teorií vzniku autoimunitních procesů)

Imunologicky privilegovaná místa  mozek, oko, gonády  jsou chráněna před potencionálně poškozující zánětlivou imunitní reakcí  toto privilegované postavení však neplatí absolutně (viz RS)  tyto tkáně bývají při allogenní transplantaci odhojovány mnohem méně (rohovka)

Imunologicky privilegovaná místa Mechanismy ochrany před imunitním systémem  izolace od imunitního systému (hematoencefalická bariéra)  preference Th2 a suprese Th1 reakcí  aktivní ochrana proti efektorovým T lymfocytům (nižší exprese klasických MHCgpI)  exprese neklasických MHCgpI  produkce imunosupresivních cytokinů (TGFβ)  exprese FasL  vyšší exprese membránových inhibitorů komplementu

Děkuji za Vaši pozornost

Komplement – klasická cesta 9XDtLw 9XDtLw Komplement – klasická a alternativní cesta 0gtuLE 0gtuLE