KOMPLEMENTERINGSSYSTEM: KLASSISK OG ALTERNATIV VEI, FUNKSJONER, SYKDOMMER - BIOLOGI - 2025

Den Komplementsystemet er en gruppe som består av mer enn tretti plasmaproteiner som er utsatt for varme, noe som øker den destruktive virkning av patogene mikroorganismer.

Det kalles "komplement" siden det har vist seg å utfylle virkningen av antistoffer i ødeleggelse av patogener. Imidlertid er den også i stand til å utføre sine funksjoner i fravær av antistoffer. Derfor kan det betraktes som en del av komponentene i det medfødte immunforsvaret.

Sammendrag av komplementskaskadeaktiveringsveien. Av Perhelion, fra Wikimedia Commons.

Virkningen avhenger av seriell aktivering ("kaskade") av proteiner som inneholder det, for å garantere brudd på patogener gjennom dannelse av porer i deres membran, merking (opsonisering) for deres ødeleggelse av fagocytiske celler og virusneutralisering.

Immunsystemet: adaptiv immunitet og medfødt immunitet

Immunsystemet er kroppens forsvarssystem for å forsvare seg mot angrep av mikroorganismer som kan forårsake sykdom.

Det består av et sett med celler, organer og cytokinproteiner som forblir våkne for ankomsten av patogener. Når de oppdager dem, gjennomfører de angrepet mot dem for å garantere eliminering av dem. Metodikken hans ville være akkurat som soldatene i en brakke ville gjøre det, som kommer til forsvaret når situasjoner av angrep eller nødssituasjon oppstår.

Som i ethvert forsvarssystem krever angrepet de utfører taktikk, evner, ferdigheter og samarbeid om komponentene. Alt dette er omsluttet av en serie strategiske trinn som er kjent som immunresponsen.

Immunresponsen forekommer i to store, tidsskilte faser: den medfødte immunresponsen og den adaptive immunresponsen.

Medfødt immunrespons

Den medfødte immunresponsen er den første forsvarslinjen mot en infeksjon forårsaket av ankomsten av en fremmed organisme.

Denne typen innledende respons innebærer på den ene siden virkningen av inneslutningslinjer (huden og slimhinnene) som fungerer som barrierer som forhindrer inntreden av patogener. På den annen side er virkningen av celler som forblir årvåken i de innerste lagene av huden før inntreden av patogener. Disse mikroorganismer kan "krype inn" som et resultat av en svikt i de første barrierer, for eksempel et hull eller kutt som finnes i dem.

Cellene som virker på dette nivået er kjent som fagocytter, som er ansvarlige for å gjenkjenne invaderende mikroorganismer, oppsluke dem (fortære dem) og til slutt ødelegge dem i deres cytoplasma.

Bortsett fra dette er disse cellene ansvarlige for å sende signaler til cellene som deltar i den andre responsgrenen for effektivt å eliminere hvilket som helst patogen som klarer å overvinne den første responslinjen.

Endelig er de cellulære og ikke-cellulære komponentene som deltar i denne typen respons til stede fra fødselen av organismen. Det vil si at de ikke er avhengige av tilstedeværelsen av antigener (fremmede patogener eller giftige stoffer).

Adaptiv immunrespons

Denne typen respons, som oppstår etter at effektormekanismene til medfødt immunitet er blitt utløst, blir utført av andre celler kjent som lymfocytter.

Lymfocytter forsterker forsvarsmekanismene for medfødt immunitet, samtidig som de får systemet til å huske invaderende organismer, i tilfelle de kommer tilbake.

Det vil si at i tilfelle en andre invasjon av en fremmed organisme, vil sistnevnte raskt gjenkjenne den, noe som letter dets hurtig eliminering. Disse svarene er vanligvis raskere enn de tidligere nettopp på grunn av deres karakteristiske immunhukommelse.

Til slutt skal det nevnes at adaptiv immunitet utvikler seg gjennom en organisms levetid. Da det står overfor forskjellige smittestoffer. Det vil si at den er anskaffet.

Når disse cellene oppdager en organisme en gang til, utløser de en celleangrepslinje og en humoral linje. Det andre involverer frigjøring av antistoffer, proteiner som nøytraliserer giftstoffer og markerer patogener for eliminering.

Antistoffer kan på sin side aktivere en gruppe proteiner som utgjør komplementsystemet. Sistnevnte hjelper til med å raskt ødelegge bakterier og allerede infiserte celler.

Komplementeringssystem

Komplementsystemet er et sett med plasmaproteiner som aktiveres av tilstedeværelsen av sykdomsfremkallende organismer.

Selv om denne aktiveringen i mange tilfeller avhenger av antistoffer (komponenter av adaptive responser), kan den også aktiveres i fravær av dem. Av denne grunn regnes det som en viktig komponent i medfødte svar.

Proteinene som utgjør dette systemet er mer enn 30. De interagerer med hverandre for å utfylle virkningen av antistoffer og fagocytiske celler ved eliminering av patogener.

Disse proteinene er blitt identifisert med bokstaven "C" for komplement, og dannes ved å kombinere 9 proteiner (Cl til C9). Alle av dem er proteaser og holdes sirkulerte årvåken og inaktive gjennom kroppen.

Når tilstedeværelsen av en fremmed mikroorganisme er oppdaget, aktiveres de ved virkning av andre proteaser, slik at de går på angrep til forsvar for organismen.

Nå kan denne aktiveringen gjennomføres gjennom tre forskjellige ruter: den klassiske ruten, alternativet og lektinruten. Selv om disse er forskjellige i hvordan aktivering skjer, faller de alle sammen i dannelsen av et angrepskompleks på patogenens membran (MAC).

Dette komplekset dannes av foreningen av mange proteiner på den ytre flaten av patogenens membran som kulminerer i dannelsen av porer eller hull i den.

Hvordan skjer aktiveringen av komplementsystemet?

Aktivering skjer på stedene der infeksjon oppstår og er forårsaket av tilstedeværelsen av invaderende mikroorganismer.

I løpet av det blir alle inaktive komplementproteiner opprinnelig aktivert i en kjedereaksjon. Det vil si at når en har blitt aktivert, aktiverer sistnevnte den neste og så videre.

Aktive proteaser genereres ved spaltning av forløperproteinet eller zymogen (inaktiv form). Sistnevnte kutter den neste i to ved å aktivere den.

Dermed forårsaker aktiveringen av en liten gruppe proteiner i begynnelsen av kaskaden en enorm økning i aktiveringen av suksessive zymogener (amplifisering).

Denne forsterkningen hjelper patogenens membranangrepskompleks til å dannes raskt. Dette fremmer åpningen av porene som til slutt vil bryte ned parasitter, bakterier og andre organismer som kan forårsake infeksjon.

Komplementet kan aktiveres på tre uavhengige måter

Selv om det endelige målet med komplementaktivering alltid er dannelsen av patogenmembranangrepskomplekset, er det tre måter dette kan oppnås. Begynnelsen til hver av dem avhenger av virkningen av forskjellige molekyler.

Imidlertid konvergerer de alle sammen om aktivering av C3-konvertase, et protein som spalter C3-proteinet i C3a og C3b. Sistnevnte binder seg til patogens membran og brudd C5 inn i C5a og C5b. C5b binder seg også til membranen og rekrutterer resten av proteinene som vil samles for å gi opphav til porene (C6, C7, C8 og C9).

Klassisk måte

Det får dette navnet for å være den første måten å bli beskrevet. Det utgjør et forbindelsespunkt mellom mekanismene til medfødte og adaptive responser, da det aktiveres av antistoffkomplekser som tidligere har bundet seg til overflaten av patogenet.

Dette begynner med bindingen av C1q (det første proteinet fra komplementskaskaden) til membranen til den invaderende mikroorganismen. Denne foreningen kan finne sted på tre forskjellige måter:

- Direkte med proteiner og ikke-proteinkomponenter på overflaten av bakterier, for eksempel lipoteichoic acid til stede i gram-positive bakterier.

- C-reaktivt protein, et plasmaprotein som binder seg til fosfokolinrester som er tilstede i bakterieoverflate-polysakkarider.

- Til immunkomplekser, som består av to eller flere antistoffer av IgG- eller IgM-isotyper som tidligere har bundet seg til patogenet.

Lektinvei

Aktivering av denne veien avhenger av gjenkjennelse av spesifikke karbohydrater utsatt på overflaten av patogenet av proteiner som kalles lektiner.

Lektiner er proteiner som bare interagerer med karbohydrater. Noen eksempler på disse er: MLB-proteinet som spesifikt binder seg til polysakkarider som inneholder sukkermannosen som er til stede på overflaten av virus og bakterier, og de som bare kjenner igjen N-acetylglukosaminrester som er tilstede i bakterievegg.

Alternativ rute

Denne traseen aktiveres direkte ved binding av C3-proteinet (som genererer C3b) som allerede er aktiv på overflaten av patogenet.

Det er viktig å vite at i mangel av infeksjoner oppstår C3b gjennom denne ruten i svært lave verdier. Disse begrensede mengder C3b holdes inaktive ved virkningen av et protein kjent som faktor H.

Først når det er infeksjon og C3 binder seg til patogenet, blir den regulatoriske effekten av faktor H unngått, og denne binder seg til en andre faktor kjent som faktor B. Den siste spaltes av virkningen av faktor D og produktene binder til C3 allerede til stede i membranen som danner C3-konvertasen.

Herfra følges aktiveringstrinnene som er felles for de tre traseene.

Egenskaper

Det tillater hurtig ødeleggelse av sykdomsfremkallende celler gjennom dannelse av porer som raskt ødelegger deres membran.

Ved å binde aktiverte komplementproteiner markerer det patogener som skal gjenkjennes og inntas av fagocytiske celler for ødeleggelse. Denne prosessen er kjent som opsonisering.

De små fragmentene som er produsert fra nedbrytningen av zymogener fungerer som kjemoattraktanter som rekrutterer flere fagocytter til infeksjonsstedet.

Det gjør det mulig å nøytralisere invaderende virus. Det vil si at det inaktiverer dem slik at de senere blir oppslukt og eliminert.

Beslektede sykdommer

Røntgen av foten med revmatoid artritt, en sykdom forårsaket av mangler i komplementsystemet. Av Lariob, fra Wikimedia Commons.

Mangler i syntesen av komplementproteiner så vel som faktorer som produserer en uregulert aktivering av disse proteinene kan føre til flere sykdommer.

Manglene er vanligvis forårsaket av genetiske feil som fører til feilaktige aktiveringshendelser. Dette resulterer i svikt i økt mottakelighet for infeksjoner, revmatiske sykdommer og angioødem (ødem i huden og slimhinnen).

Fraværet av regulering, for eksempel fraværet av faktor H, kan føre til et overskudd av aktivering. Dette ender med ukontrollert betennelse, produsert ved lysering av egne celler.

referanser

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, M Raff, Roberts K, Walter P . 2002. Molecular Biology of the Cell, 4. utgave. New York: Garland Science.
2. McCulloch J, Martin SJ. Analyser av cellulær aktivitet. 1994. Cellular Immunology, s. 95-113.
3. Rich R, Fleisher T, Shearer W, Schroeder H, Frew A, Weyand C. 2012. Clinical Immunology, 4. utgave. Canada: Elsevier.
4. Sarma JV, Ward PA. Komplementeringssystemet. Celle- og vevsforskning. 2011; 343 (1), 227-235.
5. Thomas J, Kindt Richard A. Goldsby Amherst College Barbara A. Osborne. Javier de León Fraga (red.). 2006. I Kubys sjette utgave av Immunology. s. 37, 94-95.
6. Trascasa L. Komplement mangler. Laboratoriediagnostikk. Presentasjon av det spanske registeret over mangler ved komplementet. Spansk register over komplementmangler. 2000; 19: 41-48.