Dopełniacz jest niezbędnym elementem układu odpornościowego kręgowców i ludzi, który odgrywa kluczową rolę w humoralnym mechanizmie obrony organizmu przed patogenami. Termin ten został po raz pierwszy wprowadzony przez Erlicha w odniesieniu do składnika surowicy krwi, bez którego jego właściwości bakteriobójcze zanikły. Następnie odkryto, że ten czynnik funkcjonalny to zestaw białek i glikoprotein, które w interakcji ze sobą oraz z obcą komórką powodują jej lizę.
Dopełnienie dosłownie tłumaczy się jako „suplement”. Początkowo uważano go za kolejny pierwiastek, który zapewnia bakteriobójcze właściwości żywego serum. Współczesne koncepcje dotyczące tego czynnika są znacznie szersze. Ustalono, że dopełniacz jest wysoce złożonym, precyzyjnie regulowanym układem, który oddziałuje zarówno z humoralnymi, jak i komórkowymi czynnikami odpowiedzi immunologicznej i ma silny wpływ na rozwój odpowiedzi zapalnej.
Charakterystyka ogólna
W immunologii układ dopełniacza to grupa wykazująca właściwości bakteriobójczeoddziałujące ze sobą białka surowicy krwi kręgowców, co jest wrodzonym mechanizmem humoralnej obrony organizmu przed patogenami, zdolnymi do działania zarówno niezależnie, jak i w połączeniu z immunoglobulinami. W tym drugim przypadku dopełniacz staje się jedną z dźwigni specyficznej (lub nabytej) odpowiedzi, ponieważ przeciwciała same w sobie nie mogą niszczyć obcych komórek, ale działają pośrednio.
Efekt lizy uzyskuje się dzięki tworzeniu się porów w błonie obcej komórki. Takich dziur może być wiele. Kompleks przebijający błonę układu dopełniacza nazywa się MAC. W wyniku jego działania powierzchnia obcej komórki ulega perforacji, co prowadzi do uwolnienia cytoplazmy na zewnątrz.
Dopełniacz stanowi około 10% wszystkich białek surowicy. Jego składniki są zawsze obecne we krwi, bez żadnego wpływu aż do momentu aktywacji. Wszystkie efekty działania dopełniacza są wynikiem następujących po sobie reakcji – albo rozszczepiania jego białek, albo doprowadzania do powstania ich funkcjonalnych kompleksów.
Każdy etap takiej kaskady podlega ścisłej odwrotnej regulacji, która w razie potrzeby może zatrzymać proces. Aktywowane składniki dopełniacza wykazują szeroki zakres właściwości immunologicznych. Jednocześnie efekty mogą mieć zarówno pozytywny, jak i negatywny wpływ na organizm.
Główne funkcje i efekty dopełniacza
Działanie aktywowanego układu dopełniacza obejmuje:
- Liza obcych komórek o charakterze bakteryjnym i niebakteryjnym. Odbywa się to dzięki tworzeniu się specjalnego kompleksu, który jest osadzony w membranie i robi w niej dziurę (perforuje).
- Aktywacja usuwania kompleksów immunologicznych.
- Opsonizacja. Dołączone do powierzchni celów składniki dopełniacza sprawiają, że są one atrakcyjne dla fagocytów i makrofagów.
- Aktywacja i chemotaktyczne przyciąganie leukocytów do ogniska zapalenia.
- Tworzenie anafilotoksyn.
- Ułatwienie interakcji komórek prezentujących antygen i komórek B z antygenami.
W ten sposób dopełniacz ma kompleksowy, stymulujący wpływ na cały układ odpornościowy. Jednak nadmierna aktywność tego mechanizmu może niekorzystnie wpływać na stan organizmu. Negatywne skutki układu dopełniacza obejmują:
- Gorszy przebieg chorób autoimmunologicznych.
- Procesy septyczne (podlegające masowej aktywacji).
- Niekorzystny wpływ na tkanki w ognisku martwicy.
Defekty układu dopełniacza mogą prowadzić do reakcji autoimmunologicznych, tj. uszkodzenie zdrowych tkanek organizmu przez własny układ odpornościowy. Dlatego istnieje tak ścisła wieloetapowa kontrola aktywacji tego mechanizmu.
Białka dopełniające
Funkcjonalnie białka układu dopełniacza są podzielone na składniki:
- Klasyczny sposób (C1-C4).
- Alternatywna ścieżka (czynniki D, B, C3b i properdin).
- Kompleks ataku membrany (C5-C9).
- Frakcja regulacyjna.
Liczby białek C odpowiadają kolejności ich wykrywania, ale nie odzwierciedlają kolejności ich aktywacji.
Białka regulacyjne układu dopełniacza obejmują:
- Współczynnik H.
- Białko wiążące C4.
- JEDZENIE.
- Białko kofaktora błonowego.
- Receptory dopełniające typu 1 i 2.
C3 jest kluczowym elementem funkcjonalnym, ponieważ to po jego rozpadzie powstaje fragment (C3b), który łączy się z błoną komórki docelowej, rozpoczynając proces tworzenia kompleksu litycznego i wyzwalając tzw. -zwana pętlą wzmocnienia (mechanizm dodatniego sprzężenia zwrotnego).
Aktywacja systemu dopełniacza
Aktywacja dopełniacza to reakcja kaskadowa, w której każdy enzym katalizuje aktywację następnego. Proces ten może zachodzić zarówno przy udziale składników odporności nabytej (immunoglobuliny), jak i bez nich.
Istnieje kilka sposobów aktywacji dopełniacza, które różnią się sekwencją reakcji i zestawem zaangażowanych w nie białek. Jednak wszystkie te kaskady prowadzą do jednego rezultatu - powstania konwertazy, która rozszczepia białko C3 na C3a i C3b.
Istnieją trzy sposoby aktywacji układu dopełniacza:
- Klasyczny.
- Alternatywnie.
- Lektyna.
Wśród nich tylko pierwsza jest związana z nabytą odpowiedzią immunologiczną, podczas gdy pozostałe mają niespecyficzne działanie.
We wszystkich ścieżkach aktywacji można wyróżnić 2 etapy:
- Rozpoczęcie (a właściwie aktywacja) - włącza całą kaskadę reakcji aż do powstania konwertazy C3/C5.
- Cytolityczny - oznacza tworzenie kompleksu atakującego błonę (MCF).
Druga część procesu jest podobna na wszystkich etapach i obejmuje białka C5, C6, C7, C8, C9. W tym przypadku tylko C5 ulega hydrolizie, podczas gdy reszta po prostu przyłącza się, tworząc hydrofobowy kompleks, który może zintegrować i przebić błonę.
Pierwszy etap polega na sekwencyjnym uruchamianiu aktywności enzymatycznej białek C1, C2, C3 i C4 poprzez hydrolityczne rozszczepienie na duże (ciężkie) i małe (lekkie) fragmenty. Otrzymane jednostki są oznaczone małymi literami a i b. Niektóre z nich przeprowadzają przejście do stadium cytolitycznego, inne działają jako humoralne czynniki odpowiedzi immunologicznej.
Klasyczny sposób
Klasyczny szlak aktywacji dopełniacza rozpoczyna się od interakcji kompleksu enzymu C1 z grupą antygen-przeciwciało. C1 to frakcja 5 cząsteczek:
- C1q (1).
- C1r (2).
- C1s (2).
Na pierwszym etapie kaskady C1q wiąże się z immunoglobuliną. Powoduje to przegrupowanie konformacyjne całego kompleksu C1, co prowadzi do jego autokatalitycznej samoaktywacji i powstania aktywnego enzymu C1qrs, który rozszczepia białko C4 na C4a i C4b. W tym przypadku wszystko pozostaje związane z immunoglobuliną, a zatem z błonąpatogen.
Po wprowadzeniu efektu proteolitycznego, grupa antygenowa C1qrs przyłącza do siebie fragment C4b. Taki kompleks staje się odpowiedni do wiązania z C2, który jest natychmiast rozszczepiany przez C1s na C2a i C2b. W rezultacie powstaje konwertaza C3 C1qrs4b2a, której działanie tworzy konwertazę C5, która wyzwala tworzenie się MAC.
Alternatywna ścieżka
Ta aktywacja jest inaczej nazywana bezczynnością, ponieważ hydroliza C3 zachodzi spontanicznie (bez udziału pośredników), co prowadzi do okresowego bezprzyczynowego tworzenia się konwertazy C3. Alternatywna droga jest przeprowadzana, gdy specyficzna odporność na patogen nie została jeszcze utworzona. Kaskada składa się z następujących reakcji:
- Pusta hydroliza C3 w celu utworzenia fragmentu C3i.
- C3i wiąże się z czynnikiem B, tworząc kompleks C3iB.
- Związany czynnik B staje się dostępny do rozszczepienia przez białko D.
- Fragment Ba zostaje usunięty, a kompleks C3iBb pozostaje, czyli konwertaza C3.
Istotą aktywacji ślepej próby jest to, że w fazie ciekłej konwertaza C3 jest niestabilna i szybko hydrolizuje. Jednak po zderzeniu z błoną patogenu stabilizuje się i rozpoczyna etap cytolityczny z utworzeniem MAC.
Ścieżka lektyn
Ścieżka lektynowa jest bardzo podobna do klasycznej. Główna różnica polega na pierwszymetap aktywacji, który odbywa się nie poprzez oddziaływanie z immunoglobuliną, ale poprzez wiązanie C1q z końcowymi grupami mannanowymi obecnymi na powierzchni komórek bakteryjnych. Dalsza aktywacja jest całkowicie identyczna ze ścieżką klasyczną.
