Komplement J. Ochotná

Komplement systém asi 30 sérových a membránových proteinů (humorální složka nespecifické imunity) složky komplementu jsou v séru přítomny v inaktivní formě aktivace komplementu má kaskádovitý charakter

proteiny komplementu jsou syntetizovány především v játrech, v menší míře také tkáňovými makrofágy a fibroblasty hlavní složky komplementu: C1-C9 (ústřední složkou je 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) anafylatoxiny (C3a, C4a, C5a)

Aktivace komplementu alternativní cesta klasická cesta lektinová cesta

Riedemann N.C.

Alternativní cesta aktivace komplementu C3 složka se samovolně štěpí na C3b a C3a C3b se kovalentně váže na povrch nějaké částice (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

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 (zahajuje terminální lytickou fázi)

Alternativní cesta aktivace komplementu

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

fragmenty C4b a C2a se naváží na povrch napadeného mikroorganismu a vytvoří klasickou C3 konvertázu (C4bC2a), která štěpí C3 na C3a a C3b poté se vytváří klasická C5 konvertáza (C4bC2aC3b), která štěpí C5 na C5a a C5b

Zde dřívější nomenklatura – záměna 2a za 2b

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

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 b. a připojí se k němu do kruhu 13-18 molekul C9, tak vzniknou v membráně póry a buňka může zlyzovat (G- baktérie, Protozoa, některé viry) Většina mikroorganismů je vůči tomuto lytickému působení komplementu odolná (ochrana buněčnou stěnou)

Regulace komplementu a ochrana vlastních bb. před jeho působením Aktivace komplementové kaskády je kontrolována plazmatickými a membránovými inhibitory C1 inhibitor (C1-INH – inhibuje C1, při jeho deficitu → HAE) DAF (decay-accelerating factor) – degradace C3 a C5 konvertázy

Regulace komplementu faktor I za spolupůsobení kofaktorů: MCP (membrane cofactor protein), CR1, faktoru H a C4bp (C4 vazebný protein) – inaktivace C3b (C4b) factor S (vitronectin) – inhibuje komplex C5bC6 CD 59 (protectin) – brání polymeraci C9 → vytvoření lytického póru inaktivátor anafylatoxinu - 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 CR3, CR4 - na fagocytech - účast v opsonizaci, adheze

4 základní funkce komplementu opsonizace (C3b, C4b) chemotaxe (C3a, C5a) osmotická lýza (MAC C5b-C9) anafylatoxiny (C3a, C4a, C5a)

Funkce komplementu C3a, C4a, C5a – anafylatoxiny (= uvolnění histaminu a dalších vazoaktivních látek z bazofilů a mastocytů, zvýšená permeabilita kapilár) C3b, C4b – opsonizace (váže IK na makrofágy a neutrofily a podporuje tím jejich fagocytózu; váže IK na erytrocyty a podporuje jejich odstraňování v játrech a slezině) C3a, C5a – chemotaxe (přitahuje fagocyty do míst zánětu a zvyšuje jejich aktivitu )

Uplatnění komplementu - přehled Zánět (degranulace mastocytů, zvýšená cévní permeabilita, kontrakce hladké svaloviny, chemotaxe, vycestování polymorfonukleárů, aktivace polymorfonukleárů, NK-bb. a makrofágů) Odstraňování IK Lýza buněk (G- baktérie, Protozoa, některé viry) Opsonizace

Antigeny

Antigen (imunogen) = látka, která vyvolává imunitní odpověď a reaguje s produkty této odpovědi (protilátkami nebo receptory na T lymfocytech) Obvykle proteiny nebo polysacharidy (lipidy a nukleové kyseliny pouze v kombinaci s proteiny nebo polysacharidy) Molekuly < 5 kDa nemohou vyvolat imunitní odpověď, optimální velikost molekuly antigenu pro vyvolání imunitní odpovědi je cca 40 kDa

Hapten = malá molekula, např. nízkomolekulární chemická látka, která je schopna vyvolat specifickou imunitní odpověď pouze po navázání na makromolekulový nosič (samostatný hapten není imunogenní) Typicky 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

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 (glykoproteiny,  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

Antigeny podle biologické cizorodosti Autologní – antigeny stejného jedince (např. kožní štěp přenesený ze stehna na hrudník téhož jedince) Syngenní – antigeny geneticky identických jedinců (např. jednovaječná dvojčata) Allogenní (alloantigeny) – antigeny geneticky odlišných jedinců téhož živočišného druhu (např. ledvina matky transplantovaná její dceři) Xenogenní (heterogenní) – antigeny pocházející od jedinců různého živočišného druhu (např. transplantace opičí ledviny člověku)

Vliv biologického systému na imunogenitu Imunitní odpověď je řízena geny MHC, 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  TH lymfocyty, jinak není dost efektivní Pomoc realizována ve formě cytokinů secernovaných TH lymfocyty

Thymus independentní antigeny U malého počtu antigenů může být tvorba protilátek indukována přímo bez spoluúčasti T-lymfocytů Jedná se zvláště o bakteriální polysacharidy, lipopolysacharidy a polymerní formy proteinů (např.Haemophilus, Str.pneumoniae)

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

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 inhibitirů komplementu

Děkuji za pozornost