KOMPLEMENT

Komplement je sistem proteina sa enzimskom aktivnou.

Obuhvata vie od 30 vrsta serumskih i membranskih proteina svrstanih u devet komponenti.

Ove komponente ine oko 15% globulina seruma krvi i cirkuliraju krvotokom u inaktivnoj formi, veinom kao proenzimi. Nakon poetne aktivacije, razliite komponente komplementa intereaguju po tipu visoko regulisane enzimske kaskade, pri emu stvaraju produkte koji olakavaju uklanjanje antigena i koji potpomau nastanak upalne rakcije.

Nomenklatura

Proteini klasinog puta aktivacije komplementa su obiljeeni brojem i reagiraju sledeim redom: C1q, C1r, C1s, C4, C2, C3, C5, C6, C7, C8 i C9.

Neke od ovih komponenti su proenzimi i zahtjevaju proteolitiku razgradnju da bi se aktivirali. Produkti razgradnje proteina komplementa se obiljeavaju sa sufiksom a, b, c, d i i.

Uobiajeno je da se inicijalni mali fragment nastao razgradnjom komponente komplementa oznaava sufiksom -a-, a veliki sufiksom -b- (C3a i C3b).

Meutim kod C2 komponente komplementa mali fragment se obiljeava sa C2b a veliki sa C2a.

Proteini alternativnog puta su obiljeeni sa simbolima B ili D. Tako je Faktor B obiljeen samo sa B ili Faktor D samo D.

Regulatorni proteini su obiljeeni skraenicama, obino izvedenim od imena povezanog sa funkcionalnom aktivnou njihove molekule. Receptori za komplement su dobili ime prema ligandu koji veu ili prema grupnom sistemu diferencijacije (Cluster of Differentiation system-CD). Tu spadaju receptori za komplement tip 1 do 4 (CR-1 do CR-4). Veina receptora imaju tri imena u obinoj upotrebi: (receptor za C3b se obino naziva: C3b receptor, CR1 ili CD35).

Aktivnosti proteina komplementa

Sistem komplementa je jedan od najaktivnijih efektora u procesu upale. Njegova aktivnost, in vivo, je ilustrovana izostankom pomenutog efekta kod osoba sa hereditarnim nedostatkom pojedinih komponenti komplementa.

Osobe sa deficijencijom ovih komponenti imaju poveanu osjetljivost na dva tipa bolesti: -rekurentne infekcije sa piogenim bakterijama i -bolesti karakterizirane stvaranjem autoantitijela i imunih kompleksa.

Ova zapaanja pokazuju ulogu komplementa u odbrani od bakterija i od sklonosti stvaranja imunih kompleksa.

Posljedice aktivacije komplementa su: 1.Opsonizacija 2. Aktivacija leukocita i 3. Liziranje ciljnih elija.

Opsonizacija podrazumjeva vezivanje odgovarajuih proteina komplementa na ciljne elije. Fagocitne elije, koje nose receptore za proteine komplementa, veu se na opsonizovane ciljne elije preko proteina komplementa i endocitozom ih fagocitiraju.

Aktivacija leukocita je posledica interakcije pojedinih komponenti komplementa sa specifinim elijskim povrinskim receptorima.

Liziranje ciljnih elija je fizioloka posljedica aktivacije komplementa i rezultat je insercije hidrofobnih djelova u lipidnu membranu, to dovodi do osmotske disrupcije ciljne elije.

Aktivacija komplementa

Komplement se aktivira:- klasinim, -lektinskim,-alternativnim i -litinim putem.

Sutina njegove funkcije je diskriminacija izmeu sopstvenog i stranog. Funkcija diskriminacije je jasna kod antitijela i T elija, dok je kod komplementa jo nedovoljno poznata.

Aktivacija komplementa

Klasini put C1 aktivacijaC1, multipla proteinska podjedinica sastoji se od tri razliita proteina (C1q, C1r i C1s), vee se na Fc region od IgG i od IgM molekule antitijela koja je ve reagovala sa antigenom.

C1 se ne moe vezati za Fc region IgG ili IgM ukoliko oni nisu vezani sa antigenom i ukoliko nema dovoljno jona Ca i Mg.

Vezanje C1 prvo aktivira vezanje C1q a zatim C1r pa C1s. Rezultat je nastanak aktiviranog C1qrs, koji svojom enzimskom aktivnou razgradi C4 u dva fragmenta C4a i C4b.C1q

C4 i C2 aktiviranje (stvaranje C3 konvertaze)C4b fragment se vee na membrane a C4a fragment se oslobaa u okolinu. Aktivirani C1qrs takoer cijepa C2 na C2a i C2b. C2a se vee na membrane zajedno sa C4b, a C2b se oslobaa u okolinu.Nastali komplex C4bC2a je po svojoj funkciji C3 konvertaza, koja razgrauje C3 u C3a i C3b.C3 aktivacija (stvaranjhe C5 konvertaze)C3b se vee za membrane zajedno sa C4b i C2a, a C3a se oslobaa u okolinu. To rezultira stvaranjem C4bC2aC3b koji je po svojoj funkciji C5 konvertaza. Stvaranje C5 konvertaze predstavlja kraj klasinog puta.

LEKTINSKI PUT

Lektinski put je vrlo slian klasinom putu. Zapoinje vezanjem monoza vezujueg lektina (mannose-binding lectin-MBL) na povrinu bakterije koja sadri polisaharid manan. Vezanje MBL na patogen rezultira zdruivanjem dvije serinske proteaze, MASP-1 i MASP-2.

MASP-1 i MASP-2 su sline sa C1r i C1s, te je i MBL slian C1q.

Formiranje MBL/MASP-1/MASP-2, tri-molekularni komplex rezultira aktivacijom MASPs i posljedinim cijepanjem C4 u C4a i C4b.

C4b fragment se vee na membrane a C4a fragment se oslobaa u okolini.

Aktivirana MASPs takoer cijepa C2 u C2a i C2b. C2a se vee na membrane zajedno sa C4b, a C2b se osobaa u okolinu. Stvoreni C4bC2a complex je po svojoj funkciji C3 konvertaza, koja cijepa C3 u C3a i C3b. C3b se vee na membrane u asocijaciji sa C4b i C2a, a C3a se oslobaa u okolinu.

Stvoreni C4bC2aC3b je C5 konvertaza. Stvaranje C5 konvertaze je kraj lektinskog puta.

Bioloka aktivnost i regulatorni proteini lektinskog puta su identini onim kod klasinog puta aktivacije.

ALTERNATIVNI PUTAlternativni put zapoinje aktivacijom C3 komponente i zahtijeva factor B i D i Mg++ katjone, koji su normalno prisutni u serumu.

Amplifikacija C3bU normalnom serumu postoji vrlo nizak nivo spontane hidrolize C3 to dovodi do stvaranja C3i. Factor B se vee na C3i i postaje osjetljiv na Factor D, koji cijepa Factor B u Bb i Bb. C3iBb complex djeluje kao C3 konvertaza cijepa C3 u C3a i C3b. Nakon to je formiran C3b, Factor B se na njega vee i postaje osjetljiv na cijepanje od strane Factora D. Rezultirajui C3bBb complex je C3 konvertaza koja nastavlja stvarati dalje sve vie C3b, koji se amplificira. C3iBb kompleks

C3 konvertaza sada razgrauje sve vei broj molekula C3, od kojih se neke veu za aktivne povrine. C3bBb se brzo disocira, ukoliko nije vezan za properdin (P), u kompleks C3bBbP. Ovaj mehanizam amplifikacije je pozitivni feedback system, koji moe razgraditi sve molekule C3 ako je adekvatno regulisan. Kao rezultat te aktivacije stvara se C3bBb3b koja je C5 konvertaza alternativnog puta aktivacije komplementa.

MEMBRANA LIZIRAJUI PUT ILI LITIKI PUTC5 Convertaza iz klasinog (C4b2a3b), lectin (C4b2a3b) ili alternativnog (C3bBb3b) puta cijepaju C5 u C5a i C5b. C5a ostaje u tenoj fazi C5b se brzo udruuje sa C6 i C7 i insertuje se u membrane. Nakon toga se vee C8,a zatim vie molekula C9. C9 molekule formiraju pore u membranama kroz koje iscuri sadraj elije. Nastala liza nije enzimski proces nego je ona nastala kao posledica fizikog oteenja membrane. Kompleks koji se sastoji od C5bC6C7C8C9 je nazvan kao membrane attack complex (MAC).

C5a je anaphylotoxin. Ona je hemotaktini faktor za neutrofile, stimulira respiratornu eksploziju u njima i stimulira proizvodnju inflamatornih citokina u makrofazima. Njihova aktivacija je kontrolisana sa karboxypeptidase B (C3-INA).

Veina C5b67 complexa moe da se raspadne i da sa membrane pree u tenu fazu. On se zatim moe vezati na neke susjedne elije i izazvati njihovo liziranje. Oteenje susjednih elija je zatieno sa Protein S (vitronectin). Protein S se vee na rastvorljivi C5b67 i spreava njegovo vezivanje za susjedne elije.

Regulacija klasinog puta aktivacije komplementa

Klasian put aktivacije komplementa je veoma dobro regulisan u tenoj fazi sa dva mehanizma: -Prvi je inhibitor serin proteinaze (serpin) ili C1 inhibitor, koji se vee i inaktivira C1r i C1s.-Drugi mehanizam blokira stvaranje C3 konvertaze (4b2a) u klasinom putu. Formiranje C4b2a je neefikasno u tenoj sredini. To je uslovljeno prisustvom plazma proteina, koji kataboliziraju C4b. To su Faktor I i C4 - vezujui protein.

C4 - vezujui protein promovie disocijaciju C2a iz C4b2a.

Na povrinama autolognih elija postoje molekule koje reguliu klasini put aktivacije.To su komplement kontrolni protein (CCP), koji je proizvod ekspresije regulatorne grupe gena (RCA) smjetenih na hromozomu broj 1 kod ovjeka.

Tu spadaju receptor za C3b (CR1), membranski kofaktor protein (MCP) i Faktor ubrzanja raspadanja (Decay accelerating factor-DAF).

Ove molekule pored ostalog imaju dejstva: 1.Inhibiraju vezivanje C2 na C4b (DAF ili CR1) 2.Promoviu disocijaciju C2 od C4b (CR1) 3.Promoviu katabolizam C4b sa Faktorom I (MCP ili CR1) (aktivnost kofaktora).

Regulacija alternativnog puta

Aktivacija alternativnog puta u tenoj fazi (gdje se C3b ne vee za povrine) je neefikasan proces. On je regulisan proteinima slinim ili identinim sa kontrolnim komplement proteinom CCP, koji inhibiraju klasian put aktivacije. Faktor H, kodiran sa lanovima regulatorne grupe gena RCA i homologan sa C4 vezujuim proteinom, promovie disocijaciju C3iBb na Bb od C3i. Faktor H je po svojoj funkciji ko-faktor Faktoru I (FI) u katabolizmu C3i i C3b.

Na elijskoj membrani dva faktora, faktor ubrzanja raspadanja DAF (Decay accelerating factor -) i CR1, ubrzavaju disocijaciju C3bBb, odnosno encima C3 konvertaze, promoviui otputanje C3b iz kompleksa: CR1 i membranski kofaktor protein MCP djeluju kao ko-faktori u razgradnji C3b sa Faktorom I.

Regulacija aktivacije MAC

im se formira hidrofobni C5b67 kompleks, on se sam moe smjestiti na one elijske membrane, na koje je aktivacijom komplementa fokusiran. To je proces "reaktivne lize", koji ako je neregulisan, vodi oteenju sopstvenog tkiva. Brojni proteini inhibiraju ovaj proces, vezivanjem u tenoj fazi C5b67 kompleksa, prije nego to on atakuje na sopstvene membrane.

Tu je najmoniji S-protein, poznat i kao vitronectin, koji je obino prisutan u plazmi. On formira SC5b67 kompleks, koji je nesposoban da se vee na lipidne membrane. Ako se C8 vee na C5b67 u tenoj fazi, tada se takoer formira kompleks, koji je nesposoban za vezivanje na membranama, zbog vezivanja za lipoprotein slabe gustoe (LDL).

Receptori za komplement

Veina proteinskih fragmenata komplementa stvara tokom aktivacije veze sa specifinim receptorima na povrini imunih elija. To je vaan mehanizam za posredovanje fiziolokih efekata komplementa.

Sve cirkulirajue elije bijele i crvene loze krvi stvaraju receptore za pojedine komponente komplementa ili njihove fragmente. Najvaniji su fragmenti C3, C4 i C5 komponente komplementa. To su C3b, iC3b, C3dg, C4a i C5a. Oni se veu za etiri razliita receptora koji su nazvani nazivima - komplement receptor tipa 1, 2, 3 i 4 - ili CR1, CR2, CR3 i CR4.

Receptori za fragmente komponenti komplementa

Receptor Dio koji se vee (ligand) Mjesto distribucije B-elije, neutrofili, monociti, CR1 C3b, iC3b makrofazi, eritrociti, folikularne dendritine elije, glomerularne epitelne elije, iC3b,C3dg B-elije, folikularne dendritineCR2 Epstein Barr virus elije, epitelne elije Interferon cervixa i nazofarinksa iC3b Monociti, makrofaziCR3 zymosan neutrofili, NK elije neke bakterije folikularne dendritine elije CR4 iC3b Neutrofili,monociti, tkivni makrofazi,

C3a/C4a receptor C3a, C4a Mastociti, bazofili, granulociti,

C5a receptor C5aMastociti, bazofili, granulociti, monociti,makrofagi, trombociti i endotelne elije

Bioloki efekti komplementaBioloki efekatKomponenta komplementaLiziranje elija C5b6789 kompleks (MAC complex)

Degranulacija mastocita i bazofilaC3a, C4a, C5a (Anafilatoksini)

Ekstravazacija i hemotaksijaC3a, C5a, C5b67 neutrofila i monocita Opsonizacija antigenaC3b*, C4b, C3bi,

Neutralizacija virusaC3b i C5b6789 kompleks (MAC complex),

Odstranjenje imunih kompleksaC3b

Upala i anafilatoksini

Sistem komplementa je moan mehanizam za zapoinjanje i pojaavanje upale. Neki od produkata proteina komplementa stimuliu hemotaksiju i aktivaciju leukocita, posebno C3a i C5a. Ova dva fragmenta su hemotaktika za neutrofile i otpoinju degranulaciju bazofila i mast elija (zbog ega su dobili ime anafilatoksini).

Slijedei efekat je histaminom i leukotreinom posredovana kontrakcija glatkih miia krvnih sudova, poveana vaskularna permeabilnost i migracija neutrofila i monocita iz krvnih sudova. Istovremeno, vezivanje C3 i C4 fragmenta djeluje opsonizirajue, to olakava fagocitozu.

Indukcija imunog odgovora

Komplement igra vanu pomonu ulogu u indukciji imunog odgovora stvaranjem antitijela (humoralnog imunog odgovora).

On olakava lokalizaciju antigena na APC i B elije. U sluaju imunih kompleksa, njihova lokalizacija u germinalne centre limfnih vorova, esencijelna za formiranje memorijskih B elija, je proces koji je zavisan od komplementa. B elije nose dva receptora za komplement: CR1 koji vee C3b i iC3b, i CR2 koji vee iC3b i C3dg. Monociti i makrofazi imaju CR1 i CR3. Folikularne dendritine elije su jedine, koje nose tri vrste receptora, CR1,CR2 i CR3.

Ljudi sa deficijencijom C3 komponente komplementa imaju samo osrednje oteenje procesa stvaranja antitijela.

Komplement i imuni kompleksi

Heidelberger (1940) je primjetio da komplement inhibira stvaranje antigen-antitijelo precipitata.

Klasini put aktivacije komplementa inhibira stvaranje precipitirajuih imunih kompleksa u plazmi. Alternativni put moe solubilizirati imune komplekse koji su se predhodno stvorili u plazmi ili tkivima.

To je omogueno kovalentnom ugradnjom C3 u imune komplekse.

Vezani C3 moe izvriti disrupciju imunog kompleksa redukcijom kapaciteta antitijela za vezivanje na epitope antigena, to ograniava formiranje velike mree imunog kompleksa.

Komplement i patogeneza bolesti

U veini sluajeva posljedice aktivacije komplementa mogu biti pogubne za organizam.

Stanje oka, koje je posljedica bakterijemije sa gram negativnim mikroorganizmima, moe dijelom, biti uzrokovano komplementom koji se ekstenzivno aktivira endotoksinom.

Velike koliine C3a i C5a su uzrok aktivacije i degranulacije neutrofila, bazofila i mast elija. Ovi anafilatoksini mogu stimulisati intravaskularnu neutrofilnu agregaciju to dovodi do taloenja i odlaganja embolusa u plunim sitnim krvnim sudovima.

Na tim mjestima proizvodi neutrofila, kao to su elastaza i slobodni radikali, mogu dovesti do oka plua zbog intersticijalnog plunog edema, uzrokovanog oteenjem sitnih krvnih sudova, eksudacijom neutrofila u alveole i arterijskom hipoksemijom.

Osobine proteina komplementa

Proteini klasinog putaC1q - mol.tenina 410.000 Da, serumska koncentracija 70 mg/ml, Kolagenu slian protein, vee se na Fc regiju IgM i IgG antitijela.

C1r - mol. teina 85.000 Da, serumska koncentracija 50 mg/ml, serin proteaza, enzimski aktivie C1s.

C1s - mol teina 85.000 Da, serumska koncentracija 50 mg/ml, serin proteaza, enzimski aktivie C4 i C2.

C4 - mol. teina 210.000 Da, serumska koncentracija 300 mg/ml, protein koji sadri tioesterske veze, C4b vee C2a, C4a je anafilatoksin.

C2 - mol teina 110.000 Da, serumska koncentracija 25 mg/ml, serin proteaza, C2a vezan na C4b (C4b2a) je enzim konvertaza koja aktivie C3 i C5.

Alternativni put

Faktor D - mol. teina 25.000 Da, serumska koncentracija 1mg/ml, serin proteaza, enzimski aktivira faktor B.

Faktor B - mol. teina 93.000 Da, serumska koncentracija 200 mg/ml, serin proteaza, Bb podjedinica vezana na C3b (Bb3b) djeluje kao konvertaza i aktivira C3 i C5.Properdin - mol. teina 220.000 Da, serumska koncentracija 25 mg/ml, vee se na konvertazu C3bBb i stabilizira je.

Regulatori komplementa

C1 inhibitor - mol. teina 105.000 Da, serumska koncentracija 200 mg/ml, djeluje kao inhibitro serin proteaze disocirajui C1r2S2 od C1 komponente.Faktor H - mol. teina 150.000 Da, serumska koncentracija 560 mg/ml, blokira stvaranje C3 konvertaze u alternativnom putu, slui kao ko-faktor za faktorom I posredovanu inaktivaciju.C4bBP (C4 binding protein)- mol teina 560.000, serumska koncentracija 250 mg/ml, blokira formiranje C3 konvertaze u klasinom putu, slui kao ko-faktor u faktorom I posredovanoj inaktivaciji.MCP (CD46) Membranski kofaktor protein - mol. teina 60.000, vezan je na elije te ga nema u serumu, blokira formiranje C3 konvertaze u klasinom i alternativnom putu, slui kao ko-faktor u faktorom I posredovanoj inaktivaciji.Faktor I - mol. teina 90.000, sreumska koncentracija 35 mg/ml, cijepa C4b ili C3b koristei MCP, CR1, faktor H2 ili C4bBP kao ko-faktore.Anafilatoksin inaktivator - mol teina 310.000, serumska koncentracija 35 mg/ml, blokira aktivnost anafilatoksina.S protein - mol. teina 85.000, serumska koncentracija 505 mg/ml, vee solubilni C5b67 i sprjeava njegovu inserciju na membrane elija.Homologni restrikcioni faktor (HRF) - mol. teina 65.000, vezan je na elijskim membranama te ga nema u serumu, vee se na C5b678 i sprjeava vezivanje C9 na autologne elije.Membranski inhibiror reaktivne lize (MIRL)(CD59), vezan je na elijskim membranama, vee se na C5b678 i blokira vezanje C9 na autologne elijeDAF-Decay accelerating factor (faktor ubrzanja propadanja ili disocijacije) -glikoprotein, kovalentno vezan za glikofosfolipidne membranske proteine. Ubrzava disocijaciju (decay) C3 konvertaze.

C1 komponenta komplementa je makromolekularni kompleks sastavljen od C1q, C1r i C1s jedinica. C1q jedinica se sastoji od tri podjedinice.Svaka podjedinica C1q je u vidu slova Y koja sastoji od dvije globularne petlje na kojima su mjesta receptora za imunoglobuline i kolagenu sline skevnecije koje ine stablo molekule. C1r i C1s jedinice su makromolekule u vidu slova S umetnute izmeu dijelova C1q jedinice i sastoje se od 8 kuglama slinih formacija.