Регуляторные и эффекторные свойства белков системы комплемента. Функции системы комплемента

Biological functions of complement

Odintsov Yu.N., Perelmuter V.M.

Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск

ã Одинцов Ю.Н., Перельмутер В.М.

Комплемент является одним из важнейших факторов резистентности организма. Система комплемента может принимать участие в различных эффекторных механизмах, прежде всего в лизисе (комплементарный киллинг) и опсонизации микроорганизмов. В переключе­ нии литической функции комплемента на опсоническую могут принимать участие макрофаги. Функции комплемента при бактериозах за­ висят от особенностей патогенеза инфекционного заболевания.

Ключевые слова: комплемент, бактериолиз, опсонизация, инфекционный процесс.

One of the true basic resistance factors is complement. Main functions of it consist in bacterial lysis, bacterial opsonisation for phagocytosis. Alteration of lytic function for opsonic function depends upon macrophages. Complement functions at bacteriosis depend on phathogenesis fea­ tures in infectious disease.

Key words: complement, bakteriolysis, opsonisation, infectious process.

УДК 576:8.097.37

Организм человека имеет две основные линии защиты от возбудителей инфекционных заболеваний: неспецифиче­ скую (резистентность) и специфическую (иммунитет).

Факторы первой линии защиты (резистентности) харак­ теризуются рядом общих признаков: 1) они сформированы задолго до встречи с возбудителем (внутриутробный пери­ од); 2) неспецифичны; 3) генетически детерминированы; 4) генотипически и фенотипически неоднородны (гетероген­ ны) в популяции; 5) высокая резистентность к одному возбу­ дителю может сочетаться с низкой к другому; 6) резистент­ ность прежде всего зависит от функционального состояния макрофагов, которое контролируется генами, не связанными с HLA, и состояния системы комплемента (контролируемой HLA).

Комплемент - многокомпонентная ферментная система плазмы, состав и функция которой в основном хорошо изуче­ ны, является одним из важнейших факторов резистентности организма. В 1960-1970-е гг. было особенно популярно определение титра комплемента как одного из показателей резистентности. И в настоящее время изучению функции комплемента посвящено множество исследований. Вместе с тем существуют не только определенные трудности и противоречия при объ­

яснении механизма активации комплемента, но до сих пор

остаются недостаточно изученными некоторые механизмы активации и функционирования комплемента. К таким дис­ куссионным вопросам относятся механизм действия ингиби­ торов активации комплемента in vivo , механизм переключе­ ния активации комплемента с литической на опсоническую функцию и понимание роли комплемента в саногенезе при различных инфекциях.

Известно 14 белков (компонентов) плазмы крови, со­ ставляющих систему комплемента . Они синтезируются гепатоцитами, макрофагами и нейтрофилами . Большинство из них относятся к β -глобулинам. Согласно но­ менклатуре, принятой ВОЗ, система комплемента обознача­ ется символом С, а ее индивидуальные компоненты симво­ лами Cl, C2, С3, С4, С5, С6, С7, С8, С9 или прописными бук­ вами (D, B, P). Часть компонентов (Cl, C2, С3, С4, С5, B) де­ лится на составляющие их субкомпоненты - более тяже­ лые, обладающие ферментативной активностью, и менее тяжелые, не обладающие ферментативной активностью, но сохраняющие самостоятельную биологическую функцию. Активированные комплексы белков системы комплеме нта помечают чертой над комплексом (например, C4b2a3b - С5-конвертаза).

Помимо белков собственно комплемента (C1-C9) в осуществлении его биологической активности принимают

участие и другие белки, выполняющие регуляторные функ­ ции:

а) рецепторы мембран клеток макроорганизма к суб­ компонентам комплемента: CR1(CD35), CR2(CD21), CR3(CD11b/CD18), CR4(CD11c/CD18), C1qR, C3a/C4aR, C5aR;

б) мембранные белки клеток макроорганизма: мембран­ ный кофакторный белок (МКБ, или MCP - membrane-assoti­ ated cofactor of proteolysis, CD46), фактор, ускоряющий дис­ социацию (ФУД, или DAF - decay accelerating factor, CD55), протектин (CD59);

в) белки плазмы крови, осуществляющие позитивную или негативную регуляцию: 1) позитивная регуляция - фак­ тор В, фактор D, пропердин (Р); 2) негативная регуляция - фактор I, фактор Н, белоксвязывающий C4b (C4 binding pro­ tein, C4bp), C1-ингибитор (C1-inh, серпин), S-белок (витро­ нектин).

Таким образом, в функциях системы комплемента при­ нимают участие более 30 компонентов. Каждый белковый компонент (субкомпонент) комплемента обладает опреде­ ленными свойствами (табл. 1).

В норме компоненты комплемента находятся в плазме в неактивном состоянии. Они становятся активными в процессе многоступенчатых реакций активации. Активированные компоненты комплемента действуют в определенном поряд­ ке в виде каскада ферментативных реакций, а продукт пред­ шествующей активации служит катализатором для включе­ ния в последующую реакцию нового субкомпонента или компонента комплемента.

Система комплемента может принимать участие в раз­ личных эффекторных механизмах:

1) лизис микроорганизмов (комплементарный киллинг);

2) опсонизация микроорганизмов;

3) расщепление иммунных комплексов и их клиренс;

4) активация и хемотаксическое привлечение лейкоци­ тов в очаг воспаления;

5) усиление индукции специфических антител путем: а) усиления локализации антигена на поверхности В-лимфо­ цитов и антигенпредставляющих клеток (АПК); б) снижения порога активации В-лимфоцитов.

Наиболее важными из функций комплемента являются лизис мембран патогенов и опсонизация микроорганизмов.

Т а б л и ц а 1

Компоненты и субкомпоненты комплемента, принимающие участие в классическом и альтернативном путях активации комплемента

	Компонент		Молекулярная		Субкомпонент	Концентрация в сыворотке
	(субкомпонент)		масса, кД				крови, мкг/мл
										Ферментный комплекс
										Связывание с длинной цепью IgG или IgM
										комплекса антиген - антитело
										Протеаза, активирующая Cls
										Сериновая протеаза, активирующая C4 и C2
										Формируют С3-конвертазу (C4b2a),
										а затем и С5-конвертазу (C4b2a3b)
										классического пути
										Формирование мембраноатакующего комплекса, образую­
										щего пору в мембране клетки-мишени
										Формируют С3-конвертазу (C3bВbР), а затем
										и С5-конвертазу (C3bВb3b) альтернативного пути
	Пропердин (Р)									Стабилизатор С3-конвертазы альтернативного пути
										(C3bВb), блокирует диссоциацию C3bВb
Комплементарный					микроорганизмов					под действием фактора Н
									Лизис микроорганизмов происходит в результате об­
								разования мембраноатакующего комплекса (МАК), состоя­

щего из компонентов комплемента. В зависимости от того, каким образом произошло образование МАК, различают несколько путей активации комплемента.

Классический (иммунокомплексный) путь активации комплемента

Этот путь активации комплемента называется классиче­ ским вследствие того, что он был описан первым и долгое время оставался единственным из известных сегодня. В классическом пути активации комплемента пусковую роль выполняет комплекс антиген - антитело (иммунный комплекс (ИК)). Первым звеном активации комплемента яв­ ляется связывание C1q-субкомпонента C1-компонента с им­ муноглобулином иммунного комплекса. В частности, в слу­ чае активации комплемента иммуноглобулинами класса G (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4) это осуществляется аминокислотны­ ми остатками в позициях 285, 288, 290, 292 тяжелой цепи IgG . Активация этого участка происходит только после образования комплекса антиген - антитело (АГ-АТ). Способностью активировать комплемент по классическому пути обладают с убывающей интенсивностью IgM, IgG3, IgG1 и IgG2.

Компонент комплемента C1q состоит из трех субъеди­ ниц (рис. 1), каждая из которых имеет два центра для связы­ вания с Ig в комплексе АГ-АТ. Таким образом, полная мо­ лекула C1q располагает шестью такими центрами. При об­ разовании комплекса АГ-IgM молекула C1q связывается не менее чем с двумя вторыми доменами (CH2) одной и той же молекулы IgM, а при участии в образовании комплекса АГ- АТ иммуноглобулинов класса G - со вторыми доменами (CH2) не менее чем двух разных молекул IgG в комплексах АГ-IgG . Присоединившийся к АГ-АТ C1q приобретает свойства сериновой протеазы и инициирует активацию и встраивание в C1q двух молекул С1r. С1r, в свою очередь, инициирует активацию и встраивание в C1q еще двух других молекул - С1s. Активированный С1s обладает активностью сериновой эстеразы.

Затем С1s комплекса С1 расщепляет С4 на больший фрагмент С4b и меньший C4a. С4b соединяется ковалент­ ными связями с амино- и гидроксильными группами молекул клеточной мембраны (рис. 2). Фиксированный на поверхно­ сти мембраны (или комплекса АГ-АТ) С4b связывает С2, который становится доступным для ферментативного рас­ щепления той же сериновой протеазой С1s. В результате образуется мелкий фрагмент 2b и более крупный фрагмент С2а, который, соединяясь с прикрепленным к поверх ности мембраны С4b, образует ферментный комплекс C4b2a , на­

Обзор литературы

зываемый С3-конвертазой классического пути активации комплемента.

Рис. 1. Компоненты ферментного комплекса C1 (1q2r2s) и его взаимодействие с комплексом антиген - антитело (АГ-IgG или АГ-IgM):

J - цепь, объединяющая мономеры пентамера

Рис. 2. Активация комплемента по классическому пути

Образовавшаяся С3-конвертаза взаимодействует с С3 и расщепляет его на меньший фрагмент С3а и больший С3b. Концентрация С3 в плазме самая высокая из всех компо нентов комплемента, а один ферментный комплекс C4b2a (С3-конвертаза) способен расщепить до 1 тыс. моле­ кул С3. Это создает высокую концентрацию C3b на поверх­ ности мембраны (амплификация образования С3b). Затем С3b ковалентно связывается с С4b, находящимся в составе С3-конвертазы. Сформированный трехмолекулярный комплекс C4b2a3b является С5-конвертазой. С3b в составе С5-конвертазы ковалентно соединяется с поверхностью ми­ кроорганизмов (рис. 2).

Субстратом для С5-конвертазы является компонент C5 комплемента, расщепление которого заканчивается образо­ ванием меньшего по размерам С5а и большего С5b. Об­

Одинцов Ю.Н., Перельмутер В.М.

разование С5b инициирует формирование мембраноатакую­ щего комплекса. Оно протекает без участия ферментов пу­ тем последовательного присоединен ия к С5b компонентов C6, C7, C8 и C9 комплемента. C5b6 является гидрофиль­ ным, а C5b67 - гидрофобным комплексом, который встраи­ вается в липидный бислой мембраны. Присоединение к C5b67 С8 еще более погружает образовавшийс я комплекс C5b678 в мембрану. И, наконец, к C5b678 комплек- су фик сируется 14 молекул С9. Сформировавшийся C5b6789 и является мембраноатакующим ком плексом. По­ лимеризация молекул С9 в комплексе C5b6789 приводит к образованию неспадающейся поры в мембране. Через пору в клетку поступают вода и Na+ , что приводит к лизису клетки (рис. 3).

Рис. 3. Схема формирования мембраноатакующего комплекса (C5b6789)

Интенсивность образования МАК при классическом пути активации комплемента возрастает за счет петли усиления альтернативного пути активации комплемента. Петля усиле­ ния начинается с момента образования ковалентной связи С3b с поверхностью мембраны. В образовании петли участ­ вуют три дополнительных белка плазмы: B, D и Р (пропер­ дин). Под влиянием фактора D (сериновой эстеразы) свя­ занный с С3b белок В расщепляется на меньший фрагмент Ba и больший Bb, который связыв ается с С3b (см. рис. 2). Присоединение к комплексу C3bBb пропер дина, выполняю­ щего роль стабилизатора комплекса C3bBb , завершает об ­ разование С3-конвертазы альтернативного пути - C3bBbP

С3-конвертаза альтернативного пути расщепляет молеку­ лы С3, образуя дополнительные С3b, что обеспечивает формирование все большего количества С5-конвертазы и в конечном итоге - большего количества МАК. МАК действу­

Биологические функции комплемента

ет самостоятельно, а возможно, индуцирует апоптоз через каспазный путь .

Альтернативный (самопроизвольный) путь активации комплемента

Механизм активации комплемента по альтернативному пути обусловлен спонтанным гидролизом тиоэфирной связи в нативной молекуле С3. Этот процесс происходит в плазме постоянно и называется «холостой» активацией С3. В ре­ зультате гидролиза С3 образуется его активированная форма, обозначаемая С3i. В дальнейшем С3i связывает фактор В. Фактор D расщепляет фактор В в составе комплекса С3iВ на малый фрагмент Ba и большой Вb. Об­ разовавшийся комплекс С3iВb является жидкофазной С3конвертазой альтернативного пути активации комплемента. Далее жидкофазная конвертаза С3iВb расщепляет С3 на C3a и C3b. Если C3b остается свободным, он разрушается, подвергаясь гидролизу водой. Если C3b ковалентно свя­

зывается с поверхностью бактериальной мембраны (мембраны любых микроорганизмов ), то он не подвергается протеолизу. Более того, он инициирует образование петли усиления альтернативного пути. К фиксированному C3b присоединяется фактор В (C3b имеет б ó льшую аффинность к фактору В, чем к фактору Н), образуется комплекс C3bВ, от которого фактор D отщепляет мелкий фрагмент Ва. После присоединения пропердина, являющегося с табилиз атором комплекса C3bВb, образуется комплекс C3bBbP , представляющий собой связанную с поверхностью мембраны С3-конвер­ тазу альтернативного пути. Связанная С3-конвертаза ини­ циирует прикрепление в том же месте дополнительных мо­ лекул C3b (амплификация C3b), что приводит к быстрому локальному накоплению C3b . Далее связанная С3-конвертаза расщепляет С3 на С3a и С3b. П рисоеди не­ ние C3 b к С3-конвертазе образует комплекс C3bBb3b (C3b 2 Bb), который является С5-конвертазой альтернативно­ го пути. Затем происходит расщепление компонента С5 и образование МАК, как и при классическом пути активации комплемента.

Обзор литературы

Рис. 4. Альтернативный (самопроизвольный) путь активации комплемента

Лектиновый путь активации комплемента

Липополисахариды (ЛПС) грамотрицательных бакте­ рий, в составе которых могут содержаться остатки манно­ зы, фукозы, глюкозамина, связываются лектинами (сыво­ роточные протеины, прочно связывающие углеводы) и ин­ дуцируют лектиновый путь активации комплемента. Например, триггером лектинового пути активации компле­ мента может быть маннансвязывающий лектин (МСЛ), как и C1q, относящийся к семейству кальцийзависимых лекти­ нов

Он соединяется с маннозой, находящейся в составе клеточной стенки бактерий, и приобретает способность взаимодействовать с двумя маннансвязываю­ щими лектинассоциированными сериновыми протеиназами

МАСП1 и МАСП2, идентичными соответственно C1r и C1s.

Взаимодействие [МСЛ-МАСП1-МАСП2] аналогично образованию комплекса . В дальнейшем ак­ тивация комплемента происходит так же, как и по классиче­ скому пути (рис. 5).

Рис. 5. Лектиновый путь активации комплемента (М - манноза в составе поверхностных структур клетки, например, ЛПС)

Белки семейства пентраксинов, обладающие свойства­ ми лектинов, таких как амилоидный протеин, С-реактивный протеин, также способны активировать комплемент по лектиновому пути, взаимодействуя с соот­ ветствующими субстратами клеточных стенок бактерий. Так, С-реактивный протеин активирует форсфорилхолин клеточ­ ной стенки грамположительных бактерий. И затем активи­ рованный форсфорилхолин запускает классический путь сборки компонентов комплемента.

C3b, который образуется из С3, под влиянием любой С3-конвертазы связывается с мембраной мишени и стано­ вится местом дополнительного образования C3b. Эта сту­ пень каскада получила название «петля усиления». Каким бы ни был путь активации комплемента, если его не блокиру­ ет один из регуляторных факторов, он заканчивается образо­ ванием мембраноатакующего комплекса, образующего не­ спадающуюся пору в мембране бактерии, что приводит к ее гибели.

Альтернативный и лектиновый пути активации компле­ мента по времени запуска при инфекционном заболевании яв­ ляются ранними. Они могут активироваться уже в первые часы после попадания патогена во внутреннюю среду ма­ кроорганизма. Классический путь активации комплемента яв­ ляется поздним: он начинает «работать» лишь при появлении антител (IgM, IgG).

Регуляторные белки активации комплемента

Процесс активации комплемента регулируется мем­ бранными (табл. 2) и плазменными (табл. 3) белками .

Пути активации комплемента и образование МАК могут быть блокированы различными факторами:

1) классический, лектиновый:

Действием С1-ингибитора, связывающего и инактиви­ рующего С1r и C1s;

- подавлением образования С3-конвертазы классиче­ ского и лектинового пути (C4b2a) под действием факторов I, Н, C4-bp, ФУД, МКБ и CR1;

- подавлением взаимодействия компонентов компле­ мента с поверхностью клеток макроорганизма действием ФУД (CD55), CR1(CD35), МКБ(CD46);

2) альтернативный:

- диссоциацией комплексов C3iBb и C3bBb действием фактора Н;

- расщеплением C3b фактором I при участии одного из трех кофакторов: фактора Н (плазмы), CR1 или МКБ (свя­ занных на поверхности клеток макроорганизма);

- подавлением образования С3-конвертазы альтерна­ тивного пути на поверхности клеток макроорганизма дей­ ствием ФУД, CR1 или МКБ.

		Мембранные регуляторные белки	Т а б л и ц а 2
	Клеточные (расположены на мембранах клеток макроорганизма)
	Экспрессия на клетках		Результат
	В-лимфоциты;		Подавляет активацию
	моноциты (макрофаги);	вызывает и ускоряет диссоциацию C4b2a на C4b и 2a;	комплемента по любому пути
	гранулоциты;		на мембранах клеток соб­
	фолликулярные дендрит-	кофактор катаболизма C3b под действием фактора I;	ственного организма
	ные клетки;
	НК-клетки
	Т-лимфоциты;	Подавляет образование конвертаз: C4b2a и C3bBb;
	В-лимфоциты;	кофактор катаболизма C4b под действием фактора I;
	моноциты (макрофаги);	кофактор катаболизма C3b под действием фактора I
	гранулоциты;
	дендритные клетки;
	НК-клетки
	Т-лимфоциты;		- « -
	В-лимфоциты;
	моноциты (макрофаги);	подавляет связывание C2 с C4b;
	гранулоциты;	ускоряет диссоциацию C4b2a на C4b и 2a;
	дендритные клетки;	ускоряет диссоциацию C3bBb с освобождением C3b
	НК-клетки;
	тромбоциты
Протектин (CD59)	Все клетки макро-	Связывается с 5b678 и подавляет его погружение в мембрану	Предотвращает лизис

								Обзор литературы
	организма			и развертывание С9				собственных клеток
				Плазменные регуляторные белки				Т а б л и ц а 3
					Молекулярная масса			Реализация эффекта
					и концентрация	на соматических клетках и (или)
					в сыворотке			на патогенах
		Подавляет образование конвертазы C4b2a классического пути;				Подавляет активацию компле­
(легко связывается		подавляет образование конвертазы C3bBb альтернативного пути;				мента по любому пути
с сиаловыми кислота­		вызывает диссоциацию жидкофазной конвертазы C3iBb на C3i и Bb;				на мембранах клеток собствен­
ми поверхности клеток		кофактор катаболизма C3i и Bb;				ного организма и микроорганиз­
макроорганизма)		вызывает диссоциацию конвертазы C3bBb на C3b и Bb
		Подавляет образование конвертазы C4b2a классического пути				Подавляет активацию компле­
(протеаза плазмы)						мента по классическому пути на
						мембранах клеток собственного
						организма
						и микроорганизмах
		Вместе с одним из кофакторов (МКБ, CR1, C4bp) расщепляет				Подавляет активацию компле­
		4b на C4c и C4d;				мента по любому пути на мем­
		вместе с одним из кофакторов (МКБ, CR1, H) расщепляет C3b;				бранах клеток собственного орга­
		фактор катаболизма C3b и C3i
C4bp (C4 binding		Подавляет связывание C2 с C4b;				Подавляет активацию компле­
protein, белоксвязыва­		подавляет образование конвертазы C4b2a классического пути;				мента по классическому
		вызывает диссоциацию C4b2a на C4b и 2a;				и лектиновому пути на мембра­
		кофактор катаболизма C4b под действием фактора I
						ма и микроорганизмах
C1-ингибитор		Связывает и ингибирует C1r и C1s (сер иновых п ротеаз ин гибитор);				Подавляет активацию компле­
(C1-inh, серпин)		отщепляет C1r и C1s от C1q (C1q остается связанным				мента по классическому
		с Fc-фрагментом Ig);				и лектиновому пути на мембра­
		ограничивает время контакта C1s с C4 и C2;				нах клеток собственного организ­
		ограничивает спонтанную активацию C1 в плазме крови				ма и микрорганизмах
		Образует комплекс 5b67-S, инактивирует его способность внедриться в ли­				Блокирует образование МАК
(витронектин)		пидный слой мембраны

Подавление образования МАК

1. Гидрофобный комплекс C5b67 , который начинает встраивается в липидный бислой мембраны, может быть инактивирован S-белком (витронектином). Образовавшийся комплекс 5b67S внедриться в липидный слой мембраны не может.

2. Присоединение компонента 8 к комплексу C5b67 в жидкой фазе может быть блокировано липопротеидами низ­ кой плотности (ЛПНП).

3. Погружение в мембрану C5b678 и присоединение С9 предотвращает CD59 (протектин), белок мембраны клеток макроорганизма.

4. Удаление фрагментов мембраны клеток макроорга­ низма со встроенным МАК путем эндоцитоза либо экзоцитоза.

Таким образом, регуляторные белки клеточного проис­ хождения самостоятельно ингибируют активацию компле­ мента с образованием МАК только на поверхности сомати­ ческих клеток и не эффективны в ингибиции литической функции на поверхности патогенов.

Напротив, регуляторные белки плазменного происхо­ ждения ингибируют активацию комплемента не только на поверхности соматических клеток, но и на мембранах пато­ генов.

Опсонизация микроорганизмов компонентами комплемента

Комплементарный лизис микроорганизмов является ранней реакцией макроорганизма на попадание патогенов в его внутреннюю среду . Образующиеся при активации комплемента по альтернативному или лектиновому пути субкомпоненты C2b, C3a, C4a, C5a, Ba привлекают в очаг воспаления клетки и активируют их эффекторные функции.

Из компонентов комплемента опсонизирующими свой­ ствами обладают в основном 3b и 4b. Для их образования необходимы два условия: первое - активация комплемента одним из описанных выше путей, второе - блокирование активационного процесса, благодаря которому невозможно образование МАК и лизис патогена. В этом и состоит

переключение литической программы активации комплемен­ та на опсоническую.

В реальных условиях инфекционного процесса переключение на опсоническую программу активации комплемента, обеспечивающую фагоцитоз патогена и кли­ ренс иммунных комплексов , может происходить благо­ даря эффектам регуляторных белков. Сборка на мембране компонентов комплемента может завершиться образовани­ ем мембраноатакующего комплекса, а может быть прервана на уровне образования 4b и еще более активно на уровне образования 3b факторами I и H .

Фактор I является основным ферментом, вызывающим деградацию C3b. Фактор H в этом процессе выполняет роль кофактора. Действуя совместно, они обладают способно­ стью инактивировать как жидкофазный, так и мембранный C3b (свободный или в составе любой конвертазы), отщеп­ ляя от него фрагмент C3f (инактивированный C3b обознача­ ется как C3bi). Затем они продолжают расщепление C3bi следующим образом:

К мембранному C3b и его мембранному субкомпоненту деградации C3bi на клетках макроорганизма имеются соот­ ветствующие рецепторы (табл. 4). C3b и инактивированный C3b (C3bi) являются лигандами для рецепторов CR1 (C3b, C3bi), CR3 (C3bi), CR4 (C3bi), расположенных на нейтрофи­ лах , моноцитах (макрофагах) , эндотелии пу­ повины . C3b и C3bi выполняют роль активных опсони­ нов .

Предположительно, совместное действие факторов I и H может переключать образование литического комплекса (МАК, комплементарный киллинг) на другой механизм уни­ чтожения патогена - фагоцитарный киллинг (рис. 6). Раство­ римые ингибиторы активации комплемента (I и H), продуци­ рующиеся макрофагами, позже появляющимися в очаге вос­ паления, действуют в микроокружении фагоцита, препят­ ствуя образованию конвертазы C3 на поверхности бактерий

и обеспечивая, таким образом, наличие «свободных» C3b. Рецептор макрофага к C3b, связывая лиганд (C3b), фикси­ рует бактерию на поверхности макрофага. Ее фагоцитоз осуществляется при совместном участии двух лиганд-рецеп­ торных комплексов: рецептор к C3b + C3b и Fcγ R + IgG . Другая пара - рецептор к C3b + C3bi инициирует фагоцитоз

и без участия антител .

Биологический смысл переключения активации компле­ мента с литической на опсоническую функцию, вероятно, за­ ключается в том, что все бактерии, которые не лизировались до встречи с фагоцитом, должны быть фагоцитированы c по­ мощью C3b-опсонина. Такой механизм переключения актива­ ции комплемента на опсонический необходим не только для фагоцитоза жизнеспособных патогенов в ранние сроки инфек­ ции, но и для утилизации фагоцитами «осколков» микроорга­ низмов.

			Рецепторы к субкомпонентам комплемента	Т а б л и ц а 4
	Рецептор (complement		Экспрессия на клетках	Эффект связывания
			Нейтрофилы, моноциты (макрофаги), В-лимфоциты, фол­	Опсонизированный фагоцитоз, активация В-
			ликулярные дендритные клетки, эритроциты, эпителий по­	лимфоцитов, транспорт иммунных комплек­
			чечных клубочков	сов на эритроцитах
			Нейтрофилы, моноциты (макрофаги), НК-клетки, фоллику­	Опсонизированный фагоцитоз
			лярные дендритные клетки
			Нейтрофилы	Опсонизированный фагоцитоз
	(р 150-95) (CD11c/CD18)
	CR2 (CD21), компонент коре­		В-клетки, фолликулярные дендритные клетки	Усиливает активационные реакции BCR, ин­
	цепторного комплекса В-лим­			дуцирует нефагоцитируемое связывание
	фоцитов (BCR + CD19, CR2,			комплекса АГ-АТ на фолликулярных ден­
				дритных клетках

Обзор литературы

Рис. 6. Переключение активации комплемента на процесс фагоцитоза

Является целесообразным рассмотреть вопрос о воз­ можной роли комплемента в патогенезе различных групп бактериозов, разделенных ранее в зависимости от меха­ низма саногенеза.

Токсигенные бактериозы (дифтерия, газовая гангре­ на, ботулизм, столбняк и др.). Обычная локализация возбу­ дителей - входные ворота инфекции. Основной эффектор патогенеза - токсин (Т-зависимый антиген, антиген первого типа). Т-зависимые поверхностные антигены этих бактерий в индукции иммунного ответа принимают незначительное участие. Основной эффектор саногенеза - антитоксин (IgG). Тип иммунного ответа - Th2. Выздоровление насту­ пает вследствие образования и последующей элиминации иммунных комплексов, а также фагоцитарного киллинга бак­ терий в очаге воспаления. Роль комплемента при этих бак­ териозах, вероятно, ограничена участием в элиминации им­ мунных комплексов токсин - антитоксин. В нейтрализации токсина (т.е. в саногенезе токсигенных инфекций) компле­ мент существенной роли не играет.

Нетоксигенные негранулематозные бактериозы

1. Возбудители содержат поверхностные Т-неза­ висимые антигены (Ti-антигены, антигены второго типа):

Бактерии содержат классический ЛПС (Ti-антигены энтеропатогенных кишечных палочек, сальмонелл, шигелл и др.). Обычная локализация возбудителей - от входных во­ рот в слизистых кишечного тракта до региональных лимфати­ ческих узлов. Основной эффектор патогенеза - эндотоксин и живые бактерии. Тип иммунного ответа - Th2. Иммунный

ответ на ЛПС характеризуется продукцией антител IgMкласса. Саногенез наступает прежде всего вследствие уни­ чтожения бактерий нефагоцитарным путем в преиммунную фазу инфекционного процесса за счет лектинового и аль­ тернативного пути активации комплемента.

В иммунную фазу инфекционного процесса - за счет им­ мунного лизиса с участием IgM и комплемента по классиче­ скому пути активации. Фагоцитоз не имеет существенного зна­ чения в саногенезе при бактериозах этой группы. Активация системы комплемента при этих заболеваниях может способ­ ствовать саногенезу ;

Бактерии содержат поверхностные (капсульные)

Ti-антигены (пневмококки, гемофильные бактерии и др.). Обычная локализация возбудителей - от входных ворот в слизистых дыхательного тракта до региональных лимфати­ ческих узлов, нередко проникают в кровь. Основной эффек­ тор патогенеза - живые бактерии. Тип иммунного ответа - Th2. В иммунном ответе на поверхностные антигены проис­ ходит образование антител IgM-класса. Саногенез осуще­ ствляется прежде всего вследствие уничтожения бактерий нефагоцитарным путем в преиммунную фазу инфекционно­ го процесса за счет лектинового и альтернативного пути ак­ тивации комплемента. В иммунную фазу инфекционного процесса - за счет иммунного лизиса с участием IgM и комплемента по классическому пути активации. В случае проникновения бактерий этой группы в кровь основную роль в очищении макроорганизма от возбудителей играет селе­ зенка - основное место фагоцитоза слабоопсонизирован­ ных (или неопсонизированных) бактерий - и способность

Одинцов Ю.Н., Перельмутер В.М.

IgM «нацеливать» сенсибилизированные им бактерии на фагоцитоз купферовыми клетками с последующим перено­ сом еще не дезинтегрированных до конца фрагментов бак­ терий в желчные капилляры. Соли желчных кислот расщеп­ ляют фрагменты бактерий, которые выводятся в кишечник. Активация системы комплемента при этой группе заболева­ ний также может способствовать саногенезу .

2. Возбудители содержат поверхностные Т-зависи­ мые антигены (T-антигены, антигены первого типа).

Локализация возбудителей (стафилококки, стрептококки и др.) - входные ворота (кожа, слизистые), региональные лимфатические узлы, системное поражение (органы). Основные эффекторы патогенеза - живые бактерии и, в меньшей степени, их токсины.

В иммунном ответе четко прослеживается смена синтеза IgM на IgG. Тип иммунного ответа при адекватном течении инфекционного заболевания (у пациентов без признаков им­ мунодефицита) - Th2. Саногенез обусловлен иммунным фагоцитозом, иммунным лизисом и антитоксинами. При этих инфекциях в преиммунную фазу саногенез осуществляется за счет альтернативного пути активации комплемента и опсонизации бактерий продуктами активации комплемента с последующим их фагоцитозом. В иммунную фазу инфекци­ онного процесса саногенез связан с комплементарным кил­ лингом при классическом пути активации комплемента с участием IgM и IgG, а также с фагоцитозом опсонизирован­ ных продуктами активации комплемента и IgG бактерий .

Гранулематозные бактериозы

1. Возбудители острых неэпителиоидноклеточ­ ных гранулематозных бактериозов (листерии, сальмо­ неллы брюшного тифа, паратифов А, В и др.).

Возбудители содержат поверхностные Т-зависимые ан­ тигены. Эффекторами патогенеза являются живые бакте­ рии. Фагоцитоз незавершенный. Тип иммунного ответа - Th2 и Th1. Появление IgM сопровождается образованием гранулем . Смена IgM на IgG ведет к обратному развитию гранулем. Саногенез осуществляется за счет альтернатив­ ного пути активации комплемента и опсонизации бактерий продуктами активации комплемента с последующим их фа­ гоцитозом. В иммунную фазу инфекционного процесса сано­ генез связан с комплементарным киллингом при классиче­ ском пути активации комплемента с участием IgM и IgG, а также с фагоцитозом опсонизированных продуктами актива­ ции комплемента и IgG бактерий.

Биологические функции комплемента

2. Возбудители хронических эпителиоиднокле­ точных гранулематозных бактериозов (микобактерии туберкулеза, лепры; бруцеллы и др.).

Возбудители содержат поверхностные Т-зависимые ан­ тигены. Эффекторами патогенеза являются живые бакте­ рии. Фагоцитоз незавершенный. Тип иммунного ответа - Th2 и Th1. Появление IgM, по-видимому, также может яв­ ляться ведущим фактором образования гранулем. Действия цитокинов Th1-набора недостаточно для завершенности фа­ гоцитоза, что приводит к появлению в гранулеме эпителио­ идных клеток. Ни один из вариантов активации комплемента в саногенезе не играет существенной роли .

Заключение

Комплемент (система комплемента) является одним из первых гуморальных факторов, с которым сталкивается па­ тоген при его попадании во внутреннюю среду макроорга­ низма. Механизмы активации компонентов комплемента позволяют использовать его как для лизиса патогенов, так и для усиления фагоцитоза. Не при всех бактериальных ин­ фекционных заболеваниях содержание и уровень компле­ мента в крови можно использовать как прогностический тест.

Литература

1. Одинцов Ю.Н., Перельмутер В.М., Климентьева Т.К. Тафтсин: роль в развитии негранулематозных и гранулематозных бакте­ риозов // Бюл. сиб. медицины. 2002. Т. 1. № 3. С. 98-102.

2. Перельмутер В.М., Одинцов Ю.Н. Основная функция иммуно­ глобулинов класса M (IgM) - регуляция проницаемости гема­

тотканевого барьера для бактерий и их антигенов // Бюл. сиб. медицины. 2005. Т. 4. № 3. С. 38-42.

3. Ройт А. Основы иммунологии. Пер. с англ. М.: Мир, 1991. 328 с.

4. Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. Иммунология. Пер. с англ. М.: Мир, 2000. 581 с.

5. Хаитов Р.М., Игнатьева Г.А., Сидорович И.Г. Иммунология. М.: Медицина, 2000. 432 с.

6. Ярилин А.А. Основы иммунологии. М.: Медицина, 1999. 607 с.

7. Alban S., Classen B., Brunner G., Blaschek W. Differentiation be­ tween the complement modulating effects of an arabinogalactan-protein from Echinacea purpurea and heparin // Planta Med. 2002. V. 68 (12). P. 1118-1124.

8. Ambrosio A.R., De Messias-Reason I.J. Leishmania (Viannia) braziliensis: interaction of mannose-binding lectin with surface gly­ coconjugates and complement activation. An antibody-independent defence mechanism // Parasite Immunol. 2005. V. 27. P. 333-340.

9. Andersson J., Larsson R., Richter R. et al. Binding of a model regula­ tor of complement activation (RCA) to a biomaterial surface: surfacebound factor H inhibits complement activation // Biomaterials. 2001. V. 22. P. 2435-2443.

Комплементом называют большую группу взаимодействующих между собой белков и гликопротеинов крови, имеющихся у всех позвоночных. Эти белки участвуют в воспалительных процессах, опсонизируют чужеродные материалы для их последующего фаго­цитоза и опосредуют непосредственное уничтожение клеток и микроорганизмов.

Комплемент - одна из важнейших полифункциональных си­стем организма. С одной стороны, его можно расценить как прин­ципиальный эффектор антителозависимых реакций, а с другой - комплемент выступает как основная система - амплификатор воспалительных реакций.

Ферментативная система комплемента состоит по меньшей мере из 12 видов белков - проэнзимов плазмы крови, присутствующих в различных концентрациях в нормальной плазме. Белки системы комплемента составляют около 10 % глобулиновой фракции сыво­ротки крови. Система комплемента включает 9 компонентов клас­сического пути активации и 3 - дополнительных, альтернативного пути. По данным работы У. Герберта (1974), все четыре основных компонента комплемента имеются в сыворотке крови, но не у каж­дого вида животных. Так, у собак и кошек нет С2 компонента, из-за чего их комплемент не является литическим.

Общепринятый взгляд на комплемент как каскад молекуляр­
ных реакций базируется на достаточно глубоком изучении меха­
низмов его действия. Процесс активации комплемента основан на
принципе ограниченного протеолиза. В несколько последователь­
ных стадий происходит активация предшественника, или зимоге-
на, в протеазу, которая расщепляет субстрат - белок плазмы. При
этом высвобождается активирующий пептид; генерируется новая
или изменяется специфичность уже активированной протеазы.
Этот вновь образованный протеолитический фермент, в свою оче­
редь, расщепляет еще один белок плазмы, давая начало следую­
щей протеолитической активности, и т. д. Для процесса протеоли­
за свойственно лавинообразное усиление, когда одна молекула ак­
тивированного фермента воздействует на большое число молекул j
субстрата, что и обеспечивает самоактивацию процесса с момента 1
поступления первичного сигнала. Основные биологические функ- I
ции комплемента присущи его субкомпонентам. 1

Одной из наиболее изученной функций комплемента является 1 его участие в иммунных реакциях. Компонент комплемента СЗ 1 способствует прочной фиксации антитела на антигене (но не уве- j личивает сродства антигена с антителом), вызывает хемотаксис \ лейкоцитов, активирует фагоцитоз и клетки иммунной памяти. ] Комплемент участвует в процессе цитолиза: двойной слой липи- 1 дов клеточной мембраны является мишенью для цитотоксическо- ; го действия комплемента. Терминальные протеины из системы комплемента С5в, С9, последовательно реагируя один с другим, внедряются в двойной слой липидов, повреждая клеточную мем­брану, образуя трансмембранные каналы, обеспечивая через би- j липидный слой клетки двустороннее движение ионов воды. Мем- ! брана повреждается, и клетка гибнет. Так, в частности, осущест­вляется киллинг чужеродных микроорганизмов (рис. 4.11).

В ходе активации комплемента образуется ряд фрагментов, пептидов, играющих важную роль в процессах воспаления, фаго-

^ Классический путь Альтернативный путь

активации активации

Узнавание комплекса Распознавание бактерий и других

АГ+АТ активирующих поверхностей их

^ Рис. 4.11. Система комплемента

Цитоза и аллергических реакциях. Так, пептиды СЗа и С5а облада­ют свойствами анафилотоксина. Присоединяясь к тучным клет­кам и базофилам, они индуцируют выделение гистамина. Связы­ваясь с тромбоцитами, СЗа вызывает секрецию серотонина. Ана-филотоксическая активность СЗа и С5а легко разрушается под воздействием карбоксипептидазы В, которая отщепляет от этих пептидов аргинин. Образующиеся продукты приобретают свой­ства хемоаттрактантов в отношении полиморфноядерных клеток, эозинофилов и моноцитов. Другой пептид - СЗв является сильным опсонином для полиморфноядерных клеток и макрофагов. Рецеп­торы к этому пептиду обнаружены и на других клетках: В-лимфо-цитах и моноцитах. Наличие на В-лимфоцитах рецепторов для СЗ используется в качестве одного из основных маркеров этой попу­ляции. Взаимодействие СЗ и его субкомпонентов (СЗв, СЗс, C3d) с В-лимфоцитами играет определенную роль в индукции специ-

Источником комплемента являются клетки нескольких типов, включая тканевые макрофаги, гепатоциты, кератиноциты, клетки слизистой оболочки толстой кишки, эндотелиальные клетки, по-лиморфноядерные лейкоциты. Печень является источником более чем 90 % плазменных белков, а макрофаги - основным источни­ком тканевого комплемента, особенно в условиях воспаления. Интенсивность биосинтеза этих компонентов может существенно меняться в зависимости от количества и типа ИК, находящихся в циркуляции. На синтез компонентов комплемента помимо ИК влияют системно действующие гормоны, интерлейкины и биоло­гически активные соединения.

фического иммунного ответа и в регенерации В-клеток памяти. Установлено также участие СЗ в продукции антител к Т-зависи-мым антигенам и во взаимодействии Т- и В-клеток, а также мак­рофагов, Т- и В-клеток. Известно, что С5 участвует в антителоза-висимой цитотоксичности лимфоцитов, осуществляя на поверх­ности лимфоцитов сборку комплементарного мембранолитичес-кого комплекса.

Связанная с мембраной макрофагов С1 компонента играет роль в фиксации комплекса антиген-антитело. Система ком­племента имеет большое значение для диссоциации и элимина­ции иммунных комплексов (ИК). Такое участие обеспечивается связыванием СЗв, который, соединяясь с антителом, снижает спо­собность связывания антигена с Fab-фрагментом. В данном про­цессе задействован также С4в. Эти факторы комплемента не только препятствуют образованию иммунных комплексов, но так­же участвуют в разрушении уже сформировавшихся. Уменьше­ние или увеличение содержания комплемента наблюдается при многих заболеваниях (воспалительные процессы, аутоиммунные болезни, опухоли).

У собак породы британский спаниель встречается врожденный дефицит СЗ фрагмента комплемента. Дефицит СЗ компонента на­следуется по аутосомно-рецессивному типу и клинически прояв­ляется часто повторяющимися бактериальными инфекциями у го­мозиготных индивидуумов. В результате дефицита комплемента, уровень которого составляет лишь 10 % от нормального, снижают­ся опсонизация, хемотаксис и иммуноприлипание, что проявляет­ся повышенной чувствительностью к инфекциям. Гуморальный и клеточный иммунитет у пораженных британских спаниелей оста­ется в норме.

Одним из основных действий ИК является активация плазмен­ных компонентов системы комплемента и иммунокомпетентных клеток. Комплемент играет важную роль в выведении ИК из орга­низма, поэтому способность ИК взаимодействовать с компонен­тами классического либо альтернативного пути системы компле­мента в конечном итоге определяет характер воспаления и ткане­вого повреждения в организме.

Источником комплемента являются клетки нескольких типов, включая тканевые макрофаги, гепатоциты, кератиноциты, клетки слизистой оболочки толстой кишки, эндотелиальные клетки, по-лиморфноядерные лейкоциты. Печень является источником более чем 90 % плазменных белков, а макрофаги - основным источни­ком тканевого комплемента, особенно в условиях воспаления. Интенсивность биосинтеза этих компонентов может существенно менять

Меняться в зависимости от количества и типа ИК, находящихся в циркуляции. На синтез компонентов комплемента помимо ИК влияют системно действующие гормоны, интерлейкины и биоло­гически активные соединения.

Система комплемента играет важную роль в процессе растворе­ния ИК. Взаимодействие циркулирующего иммунного комплекса (ЦИК) с системой комплемента обеспечивает растворение круп­ных нерастворимых ИК до мелких. В опытах in vitro показано, что нерастворимые ИК становятся растворимыми при добавлении свежей сыворотки при 37 °С.

Инициируемая комплементом солюбилизация ИК является след­ствием связывания этих комплексов с СЗв таким образом, что процесс солюбилизации ИК является СЗ-зависимыми. Частичное растворение ИК происходит и в СЗ, С4-дефицитной сыворотке, но не в сыворотке при поврежденном альтернативном пути активации комплемента.

Компоненты альтернативного пути активации комплемента пропердин и фактор D наряду с факторами В, СЗ и Mg 2+ также играют важную роль в растворении ИК. Классический путь сам по себе не обеспечивает растворения, однако его активизация приво­дит к значительному повышению в крови количества СЗв и увели­чению вероятности связывания с комплексами антиген - антитело. Таким образом, компоненты классического пути повышают эффективность активации компонентов альтернативного пути в процессе растворения И К.

Важнейшим аспектом взаимодействия ЦИК и системы ком­племента является изменение физико-химических свойств само­го комплекса в процессе присоединения к нему различных ком­понентов комплемента, что приводит к увеличению степени ди­сперсности и уменьшению агрегации комплексов.

Взаимодействие ИК и системы комплемента является ключе­вым моментом в судьбе ЦИК, поскольку помимо активации си­стемы комплемента это взаимодействие ведет к возможности при­соединения ИК через Fc- и С-рецепторы к большинству иммуно­компетентных клеток, что влияет на Т-В-взаимодействия, изме­няет фагоцитарную активность клеток. Активация фагоцитарной системы приводит либо к удалению комплекса из кровотока, либо способствует длительной циркуляции, дальнейшему отложению ИК в органах и тканях и развитию васкулитов.

Взаимодействие ИК и системы комплемента приводит к двум основным следствиям: образованию фрагментов компонентов ком­племента, обладающих разносторонней биологической активнос­тью, и ингибированию преципитации ИК при активации по клас­сическому пути либо растворению сформировавшихся уже комп­лексов при определяющем участии компонентов альтернативно­го пути активации. В нормальной сыворотке крови компоненты классического пути поддерживают ИК в растворимом состоянии в течение времени, достаточного для их элиминации мононуклеар-ными фагоцитами. Компоненты альтернативного пути не спо­собны ингибировать преципитацию ИК, но могут солюбилизиро-вать агрегаты антиген - антитело. Взаимодействие ЦИК с систе­мой комплемента не только приводит к связыванию ИК с ретикулоэндотелиоцитами, но и обеспечивает переход нерастворим мых ИК в растворимые или их полный распад. В процессе paci рения ИК определяющая роль принадлежит компонентам
Растворенные ИК не могут фиксировать комплемент и пс полностью лишены сродства к поверхностным рецепторам ра личных клеток. Комплемент ускоряет клиренс растворимых И] осуществляемый фагоцитами.

На растворение ИК существенно влияет свойство комплекс
фиксировать комплемент. ИК с некоторым избытком антигена под
влиянием свежей сыворотки растворяются не полностью, а ИК
большим избытком антигена не растворяются компонентами н
альтернативного, ни классического пути активации системы ко\»-,|
племента; ИК с избытком антигена растворяются компонентами!
только альтернативного пути (Ganin G et al., 1983). ИК, образов!
ванные вне сосудистых пространств, удаляются значительно мед?
леннее и могут провоцировать местные воспаления. j

В заключение можно сказать, что аномалии в системе комплещ
мента способствуют развитию иммунокомплексных болезней.^
Дефицит в системе комплемента приводит к нарушению связи!
ИК - комплемент-дендритная клетка лимфатического узла, что,!
в свою очередь, влияет на иммунный ответ в целом. ц

Пропердин (лат. perdere - разрушать) - белок, с помощью ко-»| торого обнаружен альтернативный механизм активации компле-j мента. Он представляет собой гамма-глобулин с молекулярно! массой 220000 и состоит из четырех практически идентичны* субъединиц, соединенных друг с другом нековалентными свя-s зями. Его концентрация в сыворотке составляет около 25 мкг/мл^ Пропердин существует в двух формах: нативной и активирован?» ной, различающихся между собой, по всей видимости, неболь-ч шими конформационными изменениями. Нативный

Проперли»! может связываться с образовавшей комплекс СЗ/С5-конвертазой| альтернативного механизма (СЗвВв), но не с одиночными моле-: кулами СЗв. Его роль заключается в уменьшении скорости рас« пада конвертазы и тем самым усилении активации по альтерна­тивному механизму.

Пропердин действует, таким образом, не сам по себе, а совмест­но с другими факторами, содержащимися в крови животных, в том числе и с комплементом. Сама же система комплемента со­стоит из трех основных частей: пропердина, ионов Mg +2 , компле­мента. Активация пропердина осуществляется СЗ-компонентом комплемента. Пропердиновая система обладает антибактериаль­ным действием в отношении многих патогенных и условно пато­генных микроорганизмов. Под действием пропердина инактиви-руются вирусы герпеса и гриппа. Показатель уровня пропердина в крови в определенной мере отражает чувствительность живот­ных к инфекций. Установлено, что происходит снижение со­держания пропердина при туберкулезе, стрептококковой ин­фекции, ионизирующем облучении. Изъятие из сыворотки кро­ви пропердина резко снижает ее нейтрализующую активность. Полная инактивация пропердина происходит при нагревании до 60 °С в течение 30 мин.

3.4. ЛИЗОЦИМ

Лизоцим - фермент, относящийся к классу гидролаз, избира­тельно гидролизующий гликозидные связи в муреине - сложном биополимере, из которого построены стенки бактерий. Молеку­лярная масса лизоцима 14000... 15 000. Это стойкий белок, не теря­ющий литической способности при нагревании до 100 "С. Спо­собность лизоцима лизировать микроорганизмы столь высока, что это свойство сохраняется в разведении 1:1 000 000. Его моле­кула состоит из 129 аминокислотных остатков, представлена одной полипептидной цепью, содержащей 8 половинок цистита, попар­ное соединение которых образует четыре дисульфидные связи. Они замыкают спиральные участки полипептидной цепи лизоцима. Молекула лизоцима окружена гидрофобными группами боковых цепей остатков аминокислот. Главная роль в образовании активно­го центра принадлежит, по-видимому, триптофану.

Ферментативная активность лизоцима проявляется в гидролизе 1,4-гликозидной связи полиаминосахаров клеточной стенки пре* имущественно грамположительных микроорганизмов. Абсорби­руясь мукопептидом клеточной стенки, лизоцим расщепляет его с освобождением N-ацетилмурамовой кислоты и N-ацетилглю-козамина. Искажение структуры субстрата, поляризация гликозид-ной связи, образование водородной связи с кислородом последней приводят совместно к разрыву глюкозидной связи, а окружающая вода завершает акт гидролиза. Скорость реакции расщепления суб­страта у разных лизоцимов различна, что, вероятно, связано с раз­личием первичной структуры разных лизоцимов.

Лизоцим обнаружен в различных тканях и секретах: в сыворот­ке крови, слезах, слюне, молоке. Его максимальное количество содержится в лейкоцитах, затем в слюне и слезах, минимальное - в сыворотке крови. Почки денатурируют и разрушают плазмен­ный лизоцим. В плазму крови лизоцим поступает при распаде лейкоцитов и тканей. Концентрация его зависит от соотношения между основными продуцентами - нейтрофилами и моноцитами и функции почек. Макрофаги высвобождают лизоцим постоянно, гранулоциты - только при дегрануляции, поэтому сывороточный лизоцим может служить индикатором макрофагальной функции организма. Основываясь на антибактериальных свойствах лизоцима, большинство исследователей склонно рассматривать ег как фактор неспецифического иммунитета. Кроме ochobhoi антибактериального действия лизоцим стимулирует естестве! ную резистентность организма животного, что играет большу роль в предупреждении заболеваний и в благоприятном исход: инфекционного процесса.

3.5. ИНТЕРФЕРОНЫ

Интерфероны - антивирусные агенты. Существует по крайне! мере 14 альфа-интерферонов, которые продуцируются лимфоци^ тами, а бета-интерферон-фибробластами.

При вирусной инфекции клетки синтезируют интерферон секретируют его в межклеточное пространство, где он связывается! с рецепторами соседних незаряженных клеток. Связанный с клет-1 кой интерферон дерепрессирует по меньшей мере два гена. Начи->| нается синтез двух ферментов:

Первый - протеинкиназа значительно снижает в конечном! итоге трансляцию мРНК;

Второй - катализирует образование короткого полимера аде-!;] ниловой кислоты, активирующего латентную эндонуклеазу, чщ| приводит к деградации мРНК как вируса, так и хозяина.

В целом конечный результат действия интерферона заключа­ется в образовании барьера из неинфицированных клеток вокруг! очага вирусной инфекции, чтобы ограничить ее распространение.! Интерфероны играют большую роль в борьбе с вирусами, но не: предотвращении вирусных инфекций.

Система нормальных киллеров. К лимфоидным клеткам| способным оказывать цитотоксическое действие без сенсибилизации, относ NK-клетки (естественные киллеры), которые в отличие от К-клеток могут.. являть цитотоксическое действие и в отсутствие специфических антител. Бис,.«-гическое действие NK-клетки связано с контролем раннего опухолевого

развития.. NK-клетки обладают цитотоксической активностью по отношению к различным! опухолевым клеткам, а также к клеткам, инфицированным вирусными или мик-I ровными агентами. Благодаря этому NK могут играть важную роль в устойчивости организма ко многим заболеваниям.

детерминантами. политональным.

агглю­ тинация - преципи­ тация - агрегация частиц с образованием нерастворимых комп­лексов; лизис цитотоксичность - плбелъ нейтрализация - обезврежи­вание токсинов белковой природы; опсонизация

^

3.6. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АНТИГЕН-АНТИТЕЛО

Комплементарные, т. е. взаимно соответствующие друг другу антиген и антитела образуют иммунный комплекс антиген - ан­титело. Прочность таких структур определяют высокая избира­тельность и большая площадь взаимодействия на уровне атомных группировок или зарядов по принципу «ключ - замок». Взаимо­действие осуществляется благодаря гидрофобным водородным электростатическим связям и силам Ван-дер-Ваальса. Антиген

При этом соединяется своей антигенной детерминантой, антите­ло - своим активным центром. При избытке антигенов или анти­тел образуются растворимые комплексы, при эквивалентном со­отношении - нерастворимый преципитат.

Антиген, как правило, крупнее молекулы антитела, поэтому последняя может распознавать только отдельные участки антиге­на, которые называют детерминантами. Большинство антигенов имеет на поверхности целый набор различных антигенных детер­минант, каждая из которых стимулирует иммунный ответ. Не все они одинаковы по активности: одни более иммуногенны и реак­ция на них доминирует в общем ответе. Даже одиночная детерми­нанта активирует, как правило, разные клоны клеток с поверх­ностными рецепторами (антителами), которые обладают разным сродством к данной детерминанте. Следовательно, иммунный от­вет на большинство антигенов является поликлональным. Вместе с тем образовавшиеся антитела могут вступать в реакцию не только с гомологичным антигеном, но и с родственными ему гетероло-гичными антигенами.

Реакции неспецифического взаимодействия антител сыворот­ки крови с антигенами проявляются в следующих формах: агглю­ тинация - склеивание антигенных частиц между собой; преципи­ тация - агрегация частиц с образованием нерастворимых комп­лексов; лизис - растворение клеток под влиянием антител в при­сутствии комплемента; цитотоксичность - тибелъ клеток под влиянием антител - цитотоксинов; нейтрализация - обезврежи­вание токсинов белковой природы; опсонизация - усиление фаго­цитарной активности нейтрофилов и макрофагов под влиянием антител или комплемента.

Обычный иммунный ответ выявляется через несколько суток после связывания антигена с В-лимфоцитом. Он представляет со­бой интегральную реакцию организма на антиген вследствие сложных взаимодействий между клетками разных типов.

В конце ХIХ столетия Т .Наттелл , а позже Ж .Борде (1895) предполагали, что существует единственный термолабильный компонент плазмы, опосредующий литическое действие антител на бактерии. К настоящему времени идентифицировано 13 белков системы комплемента и 7 ингибиторов (рис.74). Эти регуляторы циркулируют в неактивной форме (за исключением фактора D, который присутствует в плазме в малых количествах, в активном виде), самособираются в ответ на определенные сигналы, активируют друг друга (причем служат при этом сериновыми протеазами и/или взаимными рецепторами), а в результате осуществляют несколько важных эффектов, основные из которых:

n лизис мишеней, активирующих комплемент (см. выше)

n опсонизация объектов, фиксирующих факторы комплемента (см. выше)

n хемотаксис и усиление фагоцитоза

n активация лейкоцитов и опосредование их адгезии

n регуляция иммунного ответа (см. ниже в главе “Иммунный ответ”)

n освобождение медиаторов воспаления.

Белки комплемента условно подразделяются на факторы классического пути активации (обозачаются буквой С с сответствующими индексами - С 1 ,С 2 , С 4), факторы альтернативного пути активации (В.D), терминальные компоненты комплекса мембранной атаки (С 5 ,С 6 , С 7 , С 8 , С 9), а также усилители и ингибиторы комплемента (Р, Н, I, С 4вр, DAF, MCP, HRF, C 1 INA и др.). Особняком стоит центральный фактор всей системы С 3 , входящий в оба пути активации комплемента и участвующий в реализации практически всех его функций (Дж.Э. Воланакис , 1984).

Фрагменты протеолиза факторов обозначаются буквенным индексом а (малые) или в (большие), например С 5а или В b . Индекс i свидетельствует о том, что это промежуточный короткоживущий продукт протеолиза (например, iC4 b).

Черточка сверху символизирует наличие у компонента или комплекса компонентов ферментативной активности (С 1r `), а звездочка - нестабильное состояние молекулы в водном растворе. Такие активные нестабильные молекулы образуются при протеолизе из фрагментов, имеющих тиоэфирные связи. Они быстро оседают на поверхности клеток-мишеней, так как формируют с клеточными молекулами амидные и эфирные связи (например, С4 b*) .

Белки комплемента - члены различных суперсемейств распознающих и каталитических молекул. Они родственны самым разным биорегуляторам и компонентам плазмы.

Так, ингибиторы комплемента Н, I, С 4вр, DAF, MCP, а также его рецепторы СR1 и CR2 формируют отдельное генетически родственное семейство в хромосоме 1. Им родственны рецептор интерлейкина -2 и ХIII фактор свертывания крови.

С 2 и В, а также С 4 кодируются в коротком плече хромосомы 6 рядом с антигенами главного комплекса гистосовместимости и фактором некроза опухолей. Некоторые домены В и С 2 родственны трипсину и химотрипсину, а С 4 - a2-макроглобулину.

Фактор С 3 гомологичен интегринам, С 1q - аналог конглюттинина, белка А из состава лёгочного сурфактанта и маннансвязывающего сывороточного белка, взаимодействующего с полисахаридами бактериальных стенок. С 1s содержит домены рецептора липопротеидов низкой плотности и серинэстераз, а составные части комплекса мембранной атаки имеются также в структуре стрептококкового гемолизина стрептолизина О, цитотоксических белков эозинофилов и перфорина Т-киллеров. Наконец, С 1inh родственен другим антипротеазам - a1-антитрипсину, a1-антихимотрипсину и ингибитору коагуляции антитромбину III (М.Уолпорт , 1994). Замечательным примером сформулированного А.М.Уголевым (1987) принципа универсальных функциональных блоков в эволюции реактивности служит совместное использование всех этих регуляторов в единой системе комплемента. Природа перераспределила и рекомбинировала регуляторы, первичная функция которых у одноклеточных была различной, объединив их в мощную защитную систему.

Классический путь активации комплемента (рис. 75) - быстрый и эффективный (Б.Ф.Хайнс, А.С.Фоси ; 1994). Он запускается фиксацией фрагмента С 1q к Fc-фрагментам пометивших мишень иммуноглобулинов (классов М, G 1 , G 2 , G 3) - см. рисунок 74. Для запуска каскада необходимо связать не менее двух из шести доменов молекулы С 1q .

Кроме находящихся в составе иммунного комплекса одной молекулы IgM или, минимум, двух - IgG, это могут обеспечить микоплазмы, вирус везикулярного стоматита и некоторые мышиные ретровирусы. Поэтому данные возбудители активируют классический путь комплемента без участия антител. Классический путь активизируется также под влиянием отдельных маннан-содержащих бактерий, полианионов: липида А, ДНК, кардиолипина, гликозаминогликанов, С-реактивного белка, трипсина и плазмина. В некоторых условиях даже аспирин способен его запустить (М.М.Майер , 1977).

Конформационные изменения в С 1q приводят, в присутствии кальция, к аутокаталитической активации двух молекул С 1r , которые расщепляют и превращают в активную серинэстеразу две оставшихся молекулы пентамера С 1 - С 1s .Образовавшаяся серинэстераза С 1s _ расщепляет белок С 4 , содержащий тиоэфирную связь. Его фрагмент С4 b* оседает на поверхности мишени, рядом с С 1s и связывает плазменный С 2 . Под действием С 1s последний распадается, и его фрагмент С 2а формирует вместе с С4 b активную, связанную с поверхностью мишени С 3 -конвертазу классического пути (С4 b С 2а).

Ряд ингибиторов, как растворимых (серпин, фактор I, белок, связывающий С 4), так и мембранно-связанных (CR1, DAF, MCP) способны предупреждать или ослаблять активацию классического пути. Отсутствие DAF и другого ингибитора литических функций комплемента, HRF на мембранах мутантного клона эритроцитов наблюдается при пароксизмальной ночной гемоглобинурии (болезнь Макиафава-Микелли ) и вызывает кризовый гемолиз. Под действием аутоантител к ингибитору С 1 наступает отёк гортани (Дж. Джексон и соавт.,1986).

Альтернативный путь активации комплемента характеризуется Б.Ф.Хайнсом иА.С.Фоси , как медленный и менее эффективный. Его значение заключается в том, что активация этого пути не требует образования комплексов антиген-антитело и, чаще всего, предшествует специфическому иммуному ответу.

Альтернативный путь срабатывает в ответ на липополисахариды (эндотоксины) бактерий, липоолигосахариды менингококков, трипаносомы, лейшмании, многие грибки, гельминты, вирусы геморрагических лихорадок и вирус Эпштейна-Барр. Высокомолекулярные полианионы (включая полисахариды, скажем, инулин, агарозу, декстраны), гетерологичные эритроциты с их полисахаридными поверхностными молекулами и свободный гемоглобин - также активируют альтернативный путь. При имунном ответе этот путь активируется иммуными комплексами с участием IgA 1,2 и IgD. Агрегаты IgE могут активировать альтернативный путь лишь при очень высоких концентрациях, что сводит участие этого пути в анафилактических реакциях к минимуму. Активизация альтернативного пути происходит и при контакте плазмы с поверхностью некоторых опухолевых клеток, например, асцитной карциномы Эрлиха и лимфобластом. Патогенез действия яда кобры включает активацию комплемента в плазме этим же путём.

Механизм альтернативного пути также ведет к появлению С 3 -конвертазы, но несколько по-иному. В нем участвуют факторы В и D, продукт спонтанного гидролиза С 3 нестабильный С 3i , а при самоусилении этого каскада подключается еще и плазменный белок со звучным названием “пропердин” (фактор Р).

С 3I в жидкой фазе связывает В, который после этого гидролизуется с помощью D и освобождает В а. Комплекс С 3b В b - - это растворимая конвертаза С 3 , которая продолжает превращать третий фактор комплемента в С 3в.

Последний оседает на клеточную поверхность и фиксирует новые молекулы В. Последующая судьба процесса зависит, во многом, от свойств этой поверхности. Система комплемента проявляет здесь элементарную способность к распознаванию “чужого” и “своего”.

На мембранах собственных клеток в изобилии присутствуют вездесущие молекулы-маркеры DAF, MCP и CR1. Все они - ингибиторы образования конвертазы альтернативного пути комплемента. Соседство с ними вытесняет фактор В из комплекса с С 3в, на его место приходит выигрывающий в этих условиях конкуренцию плазменный ингибитор альтернативного пути H. Н служит адаптером для связывания фактора I, и последний разрушает С 3в, через нестабильный i С 3в до С 3с и С 3dg . Данный фактор, оставаясь на мембране, способен служить опсонином и хемоаттрактантом, но дальнейшая активация литических эффекторов комплемента на этом обрывается.

На бактериальных и некоторых опухолевых мембранах ингибиторы не представлены и активация продолжается аутокаталитически. Связывание всё новых молекул В ведет, под протеолитическим действием D, к увеличению количества активных комплексов С 3I В в - , то есть С 3 - конвертазы альтернативного пути. Пропердин (Р), в присутствии ионов магния, присоединяется к этому комплексу и предохраняет его от диссоциации, обеспечивая результативное действие самоусилительного механизма путем накопления конвертазы на поверхности мишени. Некоторые грам-положительные бактерии имеют в клеточных стенках много остатков сиаловой кислоты, что мешает поверхностной активации конвертазы альтернативного пути и способствует их патогенности.

Для защиты от некоторых бактерий, например, менингококков, именно механизм пропердин-зависимой амплификации альтернативного пути является ключевым. Не случайно, дефицит пропердина или любые другие наследственные и приобретенные аномалии активации альтернативного пути ведут к резкому понижению антименингококкового иммунитета и уменьшению эффективности соответствующей вакцинации.

Как раз носители таких отклонений составляют большую часть жертв менингококкового сепсиса.

Для эффективного продолжения протеолитического каскада конвертазы классического и альтернативного пути связывают ещё по одной молекуле С 3b , что повышает их сродство к С 5 .

Образование терминальных компонентов комплемента требует действия конвертаз классического (С4 b С 2а С 3b -), либо альтернативного (С 3b В b С 3b -) пути на фактор С 5 .

Продуктом этой протеолитической реакции являются растворимый пептид С 5а - анафилотоксин 1 (сильнейший среди анафилотоксинов ). Карбоксипептидаза N превращает его в лишённый концевого аргинина С 5а des Arg . Вместе с продуктом протеолитической активации конвертаз С 3a (анафилотоксином 2), эти пептиды служат мощными медиаторами сосудистых и клеточных реакций при воспалении (см. таблицу 18).

Другой продукт распада С 5 входит в состав мембранно-ассоциированого комплекса, последовательно, с С 6 и С 7 , причем после фиксации С 7 весь агрегат С 5b67 приобретает гидрофобность и способность внедряться в липидный бислой.

Дополнительное связывание С 8 придает комплексу некоторую, а фиксация С 9 - исключительно сильную цитолитическую способность. В мембране образуется кольцо, пропускающее внутрь кальций, что провоцирует механизмы клеточной гибели, описанные в соответствующих главах книги. Таким образом, комплекс С 5b6789 - буквально, своего рода “молекулярный дырокол”, проделывающий в мембране пору, видимую в электронный микроскоп. Белок S (витронектин), вырабатываемый макрофагами, эндотелием и выделяемый также тромбоцитами, ингибирует активность литического комплекса комплемента, а параллельно оказывает антикоагулянтный эффект. Этот механизм предохраняет собственные клетки от атаки комплемента и предупреждает развитие васкулита.

Ряд активных нецитолитических фрагментов комплемента является важными медиаторами воспаления.

Их основные функции освещены в таблице 18:

Табл. 18. Фрагменты комплемента, как нецитолитические медиаторы воспаления.

Фрагмент	Эффекты
С 5а	Сверхсильный анафилотоксин, освобождает гистамин из мастоцитов и базофилов, вызывает и прямое повышение проницаемости эндотелия посткапиллярных венул, хемоаттрактант нейтрофилов, базофилов, эозинофилов и макрофагов, ингибитор миграции макрофагов, стимулятор липооксигеназы фагоцитов, спазм гладких мышц, активация нейтрофилов, стимуляция лейкоцитарной адгезии, увеличение освобождения интерлейкина-1 и фактора активации тромбоцитов, синэргизм с веществом Р и простагландинами в болевых эффектах.
С 5а des Arg	Слабый анафилотоксин, хемоаттрактант нейтрофилов в присутствии сывороточного пептида кохемотаксина. Не является гистаминолибератором, повышает сосудистую проницаемость, активируя освобождение нейтрофильных медиаторов.
С 3а	Анафилотоксин средней силы. Эффекты сходны с С 5а, но хемоаттрактивное действие очень слабое. Не активирует липооксигеназу.
С 4а	Слабый анафилотоксин. Эффекты аналогичны С 3а.
С 3b , iС 3b	Прилипание, погружение, опсонический эффект в отношении клеточных объектов, стимуляция эндоцитоза, фагоцитоза, активации фагоцитов, связывание и солюбилизация иммунных комплексов, способствуют маргинации лейкоцитов, синтезу простагландинов.
C 4b	те же, что у С 3b
B b	способствует маргинации, ингибирует миграцию макрофагов.
С 2а	вазоактивный пептид. Расширяет микроциркуляторные сосуды, увеличивает сосудистую проницаемость. Эффектор наследственного ангионевротического отека.
С 5b67	хемоаттрактант лейкоцитов

Анафилотоксины инактивируются плазменными и лейкоцитарными карбоксипептидазами В и N (источником которой являются, в частности, эозинофилы). Активность этих ферментов обеспечивает действие ранее неидентифицированного “фактора инактивации хемотаксиса” или так называемого “антианафилотоксина ”.

Комплемент взаимодействует с иммунной системой не только как антителозависимый цитотоксический эффектор и опсонин для иммунных комплексов (см. ниже в главе “Иммунный ответ”). Это важный модулятор иммунного ответа. По некоторым сведениям, именно факторы комплемента способствуют изотипическому переключению синтеза иммуноглобулинов М на G, регулируют активацию В-клеток, а также хелперную, либо супрессорную активность. Только лимфоциты, располагающие СR 3 , могут участвовать в Т-зависимых иммунных реакциях. Считается, что супрессивное действие связано с С 3а, а С 5а, наоборот, способен отменять этот эффект.

Инактивация фактора С 3 ядом кобры ведет к подавлению синтеза любых иммуноглобулинов, кроме IgM (А.Бифас и соавт.; 1985).

В заключение рассказа об основных свойствах системы комплемента будет освещен вопрос о ее наследственных и приобретенных дефектах и роли системной активации комплемента в патологии.

Эти состояния (табл. 19) разнообразны и могут быть вызваны как наследственными мутациями (дефициты С 1 INH , Р, I), так и приобретенными состояниями, но их клинические проявления, как правило, сходны и включают снижение устойчивости к бактериальным инфекциям, из-за нарушения литических и опсонизирующих функций комплемента, и развитие иммунокомплексных заболеваний (ИК-синдромов), из-за помех в клиренсе иммунных комплексов.

При иммунокомплексных болезнях порой трудно определить, является ли дефицит факторов комплемента первичным наследственным или вторичным по отношению к иммунопатологическому процессу в организме. Так, при системной красной волчанке у клинически здоровых родственников больных, как и у самих пациентов, отмечается дефицит СR 1 . Вместе с тем, усиленные иммунопатологические реакции ведут к потреблению и вторичному недостатку факторов С 3 ,С 4, С 2 . у людей, страдающих этим заболеванием. Кроме того, у больных системной красной волчанкой имеется нарушение протективного действия витронектина. Этот белок присутствует в плазме крови больных в комплексе с терминальными факторами комплемента в повышенных количествах, но активация им антитромботических механизмов, под воздействием иммуноглобулинов больных волчанкой, снижается. Возможно, в этом феномене играют какую-то роль аутоантитела к фосфолипидным компонентам, существенным для активности витронектина, тромбомодулина и связанных с ними факторов.(подробнее см. ниже главу “Иммунокомплексные реакции”).

Таблица 19. Дефекты системы комплемента. (по Дж.Шифферли, Д.Питерсу ; 1983 и Л.Эйхенфильду, Р. Джонстоуну , 1989, модифицировано).

Дефектные фактор(ы) комплемента	Клинические проявления
С 1qrs , C 4, СR1	Волчаночный синдром, гломерулонефриты, васкулиты, артриты, эндокардиты, синдром Фелти (ИК-синдромы). Гноеродная инфекция, крупозные пневмококковые пневмонии. Системный гипокомплементэмический васкулит с волдырной сыпью. Приобретенные причины: системная красная волчанка, гломерулонефриты, малярия, СПИД(дефицит СR 1), тромбоэмболическая болезнь, нефротический синдром, гипогамаглобулинемии.
C 2	ИК-синдромы. Гноеродная инфекция менее характерна. Приобретенные причины: системная красная волчанка, гломерулонефриты, малярия, внутривенное введение неионных контрастных веществ.
C 1 INH	Семейная аутосомно-доминантная форма форма ангионевротического отека. Поражает европеоидов. Проявляется зональными, стойкими спонтанными и провоцируемыми микротравмой, отеками глубоких слоев кожи и подкожной жировой клетчатки на конечностях, лице, половых органах. В отличие от анафилаксии, нет волдырей. Часто развиваются отек гортани и отеки желудочно-кишечного тракта, проявляющиеся рвотой, запором, абдоминальными коликами. Возможен панкреатит. Ингибитор С 1 отсутствует (1 тип) или не активен (2 тип). Повышена активность кининов, фибринолиза и фибринообразования. Снижен уровень С 2 ,С 4 . Иногда - гноеродная инфекция и иммунокомплексные синдромы. Приобретенные причины: лимфопролиферативные заболевания (из-за наличия аутоантител к данному ингибитору).
С 3	ИК-синдромы, гноеродная инфекция, поражения пневмококком, сальмонеллой, Haemophilus influenzae. Приобретенные причины: серповидноклеточная анемия (потребление), септический шок, мембранозно-пролиферативная форма хронического гломерулонефрита, другие нефриты, липодистрофия, внутривенное введение йодсодержащих контрастных веществ, кожная замедленная форма порфирии (активация комплемента и образование анафилотоксинов под действием порфиринов и света), хроническая печеночная недостаточность, нефротический синдром.
D	Гноеродная инфекция. Приобретенные причины: ожоги.
P	Менингококковая инфекция. Приобретенные причины: нефротический синдром, спленэктомия.
В	ИК-синдромы. Приобретенные причины: нефротический синдром. Спленэктомия, b-талассемия.
I	Низкая концентрация С 3 из-за его необратимого протеолиза, гноеродная инфекция.
H	гемолитико-уремический синдром.
C 5678	рецидивирующая менингококковая инфекция, ИК-синдромы. Приобретенные причины: вирусный гепатит
C 9	рецидивирующая менингококковая инфекция. Приобретенные причины: вирусный гепатит

Тотальная активация комплемента происходит при контакте плазмы с мембранами ионообменников искусственной почки и других устройств для экстракорпоральной терапии. Аналогичные осложнения могут быть и у пациентов с эндопротезами сосудов. Результатом является системное действие анафилотоксинов и медиаторов активированных комплементом лейкоцитов, что формирует постперфузионный синдром , сопровождаемый лихорадкой, шоком, внутрисосудистым гемолизом, лейкопенией и гипокомплементэмией потребления, кровоточивостью по капиллярному типу. Синдром исключается только в том случае, если все поверхности, с которыми контактирует кровь (плазма), будут неактивирующими.

Системная активация комплемента происходит при бактериемии грам-отрицательными возбудителями, особенно, сальмонеллами, менингококками, пневмококками, гемофильной палочкой, при вирусемии возбудителями геморрагических лихорадок. Это важный элемент патогенеза инфекционно-токсического шока (шокового легкого).

При ожоговой болезни в системном кровотоке появляется избыток активных фрагментов комплемента, обусловливающих, наряду с прочими факторами, развитие ожогового шока и респираторного дистресс-синдрома в легких.

При остром панкреатите и травмах поджелудочной железы панкреатические протеазы активируют сторожевую полисистему крови, проникая в системный кровоток. Это ведет не только к системному действию кининов, но и к продукции анафилотоксинов. У больных может развиться тяжелый коллапс, диссеминированное внутрисосудистое свертывание крови и плюриорганная недостаточность, в том числе, шоковое лёгкое.

Очень велика роль расстройств функций комплемента в развитии нефропатий. Все нефриты, в том числе, инфекционные стрептококковые протекают с гипокомплементемией. При мембранозно-пролиферативной форме хронического диффузного гломерулонефрита в крови появляются аутоантитела к активной форме конвертазы альтернативного пути комплемента. Аутоантитела к конвертазе классического пути комплемента присутствуют при остром постстрептококковом нефрите и системной красной волчанке. Эти аутоантитела (нефритогенные факторы) блокируют освобождение ингибитором Н фактора С 3 из состава конвертазы и происходит снижение плазменной концентрации этого фактора. В результате нарушается клиренс иммунных комплексов, и они откладываются в клубочках почек, активируется комплементзависимый лизис эндотелия и других тканей и ослабевает устойчивость к гноеродной, в том числе, менингококковой инфекции. Нефритогенный фактор характерен и для парциальной липодистрофии, зачастую сопровождаемой дефицитом С 3 и гломерулонефритом. При любых видах нефротического синдрома факторы комплемента, особенно, В,Р и С 4 , теряются с мочой, что обусловливает вторичную гипокомплементэмию и иммунодефицит по отношению к бактериальной инфекции. При цитотоксической форме аутоиммунного гломерулонефрита (подострый злокачественный гломерулонефрит с “полулуниями”, гломерулонефрит при синдроме Гудпасчера) комплемент опосредует лизис ткани клубочков под воздействием аутоантител к компонентам их базальной мембраны.

При СПИДе имеется дефицит ряда факторов комплемента на фоне значительного избытка в крови С 3а. В связи с иммуносупрессивным действием этого анафилотоксина предполагается, что его накопление вносит вклад в развитие иммунологической недостаточности у таких больных (А.М.Ищенко, С.В.Андреев ; 1987).

Поэтому, во всех этих случаях понижена антибактериальная резистентность.

Кининовая система и нейропептиды.

Кининовая система - система убиквитарных коротких пептидных медиаторов, активируемая после прямого контакта фактора Хагемана с полианионными поверхностями.

Короткий пептид ХIIа, отщепляемый от фактора Хагемана, активирует фермент прекалликреин путем его протеолиза. Тот переходит в калликреин и расщепляет плазменный a2-гликопротеид-предшественник (печеночного, тромбоцитарного и макрофагального происхождения) - высокомолекулярный кининоген (ВМК) с образованием главного кинина крови - нонапептида брадикинина . ВМК содержится также в эндотелии и тучных клетках, но не доказано, что он там образуется.

Аутокаталитический механизм этого каскада заключается в том, что и ВМК и прекалликреин способны дополнительно активировать фактор Хагемана. Калликреин содержат яды многих опасных змей, например, джарараки. Именно этой южноамериканской змее мы обязаны открытием кининовой системы, поскольку бразильский патофизиолог М. Роха-э-Силва (1948) обнаружил брадикинин, изучая механизмы действия ее яда.

Аналогичные каскадные реакции приводят к появлению в тканевой жидкости декапептида каллидина (лизил-брадикинина) из тканевого предшественника каллидиногена- аналога ВМК, под действием калликреинов поджелудочной, слюнной и других желёз, почек и других органов.

Параллельно этим процессам, как уже говорилось выше, запускаются и другие компоненты сторожевой полисистемы. В частности, калликреин способствует превращению плазминогена в плазмин. Плазмин, как и трипсин, способен оказать обратное кинин-освобождающее действие на кининогены. Кинины образуются не только в крови и тканевой жидкости, но и в секрете ряда желёз, особенно, слюнных. Они входят в состав ядов, выделяемых соответствующими железами осьминога, ос, пчел, скорпионов и амфибий. Кинины - короткоживущие медиаторы (время полужизни брадикинина в плазме - 30 сек.), быстро расщепляемые карбоксипептидазой N (кининазой, содержащейся, в плазме, лейкоцитах и, особенно, в эозинофилах), а также карбоксипептидазой В, активируемой путем протеолиза. Поэтому они выступают исключительно в роли местных аутокоидов. Близкими к кининам являются некоторые нейропептиды, в частности, вещество Р и нейрокинин А . Медиаторы ренин-ангиотензиновой системы родственны кининам по принципам своей активации, структуре и спектру действия. Однако они, в основном, реализуют противоположные кининам эффекты, в частности, на сосуды и рассматриваются некоторыми авторами, как физиологические антагонисты кининовой системы (Т.С.Пасхина 1965). Интересно, что лёгочная ангиотензин-конвертаза активирует систему ангиотензинов, но разрушает кинины. Поэтому её блокада фармакологическими агентами сдвигает баланс этих систем в пользу кининов, что используется в терапии гипертензий.

Кинины в норме служат медиаторами рабочей артериальной гиперемии (см. соответствующий раздел выше), особенно, в функционирующих железах, например, слюнных. Вполне возможно, что их совокупное действие способствует поддержанию оптимального уровня общего периферического сопротивления и предохраняет от гипертензии (О.А.Гомазков, А.А.Дзизинский , 1976). При воспалении образуются значительные количества кининов. Их эффекты представлены в таблице 20:

Таблица 20. Эффекты кининовых медиаторов воспаления у человека.

Мишени	Эффекты
Эндотелий	Сильное повышение сосудистой проницаемости, намного более значительное, чем под действием гистамина.
Ноцирецепторы	Боль. Медиаторы мигрени.
Гладкомышечные клетки	Спазм (бронхи, венулы, матка, кишечник).
Артериолы	Расширение (эффект опосредован NO и простагландинами). Один из сильнейших известных вазодилятаторов.
Лейкоциты	Хемотаксис (калликреин)
Лимфоциты	Стимуляция миграции и митогенеза, усиление синтеза IgE.
Фибробласты	Стимуляция пролиферации и коллагеногенеза
Нейтрофилы	Торможение миграции (каллидин)
Мастоциты	Усиление дегрануляции
Эндотелиоциты	Усиление продукции простациклина.
Различные клетки	Стимуляция циклооксигеназы
Системная гемодинамика	Гипотензия, стимуляция сердечной деятельности и диуретическое действие.

Брадикинин в отношении большинства этих эффектов более активен, чем каллидин, а тот, в свою очередь, превосходит третий из выделенных кининов - метионил-лизил-брадикинин . В отношении системного гипотензивного эффекта соотношение активности кининов строго обратное.

Ряд эффектов кининов опосредован их действием на апудоциты диффузной эндокринной системы. Например, ингаляция брадикинина не вызывает бронхоспазма у здоровых индивидов, но провоцирует приступ у лиц, страдающих “астмой, вызванной физическими усилиями ”, в патогенезе которой имеет большое значение химическая и физическая стимуляция апудоцитов подслизистого слоя бронхов, выделяющих вещество Р и другие бронхоконстрикторы.

ЗАОЧНАЯ АКАДЕМИЯ ПОСЛЕДИПЛОМНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЗАОЧНАЯ АКАДЕМИЯ ПОСЛЕДИПЛОМНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

К. П. Кашкин, Л. Н. Дмитриева

БЕЛКИ СИСТЕМЫ КОМПЛЕМЕНТА: СВОЙСТВА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ (Лекция)

Кафедра иммунологии Российской медицинской академии последипломного образования Минздрава РФ, Москва

Защита организма от чужеродных агентов осу­ществляется с участием множества так называе­мых антигеннеспецифиче-ских клеточных и гумо­ральных факторов имму­нитета. Последние пред­ставлены различными бел­ками и пептидами крови. присутствующими также и в других жидкостях орга­низма. Гуморальные анти-геннеспецифические фак­торы иммунитета или са­ми обладают антимикроб­ными свойствами или спо­собны активировать дру­гие гуморальные и клеточ­ные механизмы иммунной защиты организма.

В 1894 г. В. И. Исаев и Р. Пфейффер показали, что свежая сыворотка крови иммунизированных животных обладает бакте-риолитическими свойствами. Позднее этот антимикробный сы-вороточный фактор был назван алексином (греческий alexo - защищаю, отражаю), или комплементом и охарактеризован как термолабильный фактор, обеспечивающий лизис микробов в иммунной сыворотке, а также лизис сенсибилизированных ан­тителами эритроцитов.

Согласно современным представлениям, комплемент - это система сывороточных белков, которая может активиро­ваться в результате взаимодействия некоторых инициальных компонентов системы с комплексами антиген-антитело или с другими активирующими систему молекулами.

Белки системы комплемента представлены 13 гликопротеи-нами плазмы крови. Регуляция системы осуществляется семью белками плазмы крови и множеством связанных с мембранами клеток белков и рецепторов.

В литературе систему комплемента обозначают латинской буквой С", отдельные же компоненты - дополнительно араб­скими цифрами (Cl, C2, СЗ и т. д.) или заглавными буквами (факторы: В, D): субъединицы комплемента, а также продукты расщепления или активации белков системы - дополнительно малыми латинскими буквами (например: Clq, СЗа, СЗЬ и т. д.);

активированные формы компонентов комплемента могут обозна­чаться штрихом сверху (Cl , СЗ, В и т. д.). Нумерация компо­нентов С" соответствует хронологии их открытия и не всегда сов­падает с последовательностью вовлечения компонентов в реак­цию активации системы комплемента.

Активация системы комплемента происходит в результате взаимодействия некоторых циркулирующих в крови белков системы комплемента с активирующими систему агентами. Та­кое взаимодействие изменяет конформационную структуру мо­лекул соответствующих компонентов комплемента, так что у белковых молекул вскрываются участки, способные взаимодей­ствовать с последующими компонентами системы, фиксиро­вать их и иногда расщеплять.

Такой "каскадный" тип активации характерен как для системы комплемента, так и для многих других бел­ковых систем крови. При активации системы компле­мента происходят "потребле­ние" растворимых в плазме нативных белков компле­мента и их фиксация на раз­личных нерастворимых но­сителях (агрегаты молекул, поверхности клеток и т. д.).

Классический путь активации системы комплемента

Известны два главных пути активации компле­мента - классический, от­крытый первым, и альтер­нативный, установленный позднее. Классический путь отличается от альтернатив­ного тем, что активация системы инициируется Clq-субком-понснтом комплемента, в результате взаимодействия Clq с Fc-фрагментом конформационно измененных IgG и IgM крови. Конформационые изменения Fc-фрагментов у IgG и IgM воз­никают при взаимодействии этих иммуноглобулинов крови с антигенами, а также искусственно в результате термической (63°С, 10 мин) или химической (диазобензидин) обработки им­муноглобулинов.

В зависимости от той роли, которую играют отдельные компоненты комплемента в процессе активации и обеспече­нии функции системы, белки комплемента можно условно разделить на несколько блоков: распознающий (Cl), активи­рующий систему (C2, С4, СЗ) и атакующий мембраны клеток (С5, С6, С7, С8, С9). Свойства белков, входящих в эти блоки, суммированы в табл. I. Активация системы комплемента клас­сическим способом начинается с Clq-субкомпонента компле­мента, конформационные изменения молекул которого "запус­кают" этот процесс (рис. 1). Clq является сывороточным глико-протеином, построенным из 18 полипептидных цепей трех ти­пов: А, В и С. Цепи А, В и С со стороны N-концов цепочек собраны вместе, образуя шесть глобулярных головок. Сами А-, В- и С-цепочки с помощью дисульфидных связей удерживают­ся друг с другом, формируя шесть подобных коллагену трой­ных спиралей. С-концы полипептидных цепочек всех шести спи­ралей Clq удерживаются вместе. По форме молекула Clq напо­минает моллюска с шестью щупальцами (рис. 2). Как и у колла­гена, в составе Clq в больших количествах содержатся глицин, гидрооксипролин и гидрооксилизин. Около 8% массы Clq со­ставляют углеводы, среди которых доминируют гликозилгалак-тозильные остатки. Clq не обладает энзиматической активно­стью, но с помощью своих шести коллагеноподобных трехспи­ральных нитей - "щупалец" - взаимодействует как с циркули­рующими в крови комплексами из С1г- и Cls-субкомпонентов комплемента (участки нитей между глобулярными головками и центральной частью молекулы Clq), так и с Fc-участками кон­формационно измененных молекул IgG и IgM (глобулярные го­ловки на свободных концах шести нитей Clq). Изолированный из крови Clr-компонент комплемента представляет собой ди-мер (С1Гз), При рН 5,0 диссоциирующий на две мономерные молекулы С1г. Каждый мономер С1г представлен полипептид-ной цепью из 688 аминокислотных остатков. Полипептидная цепь мономера образует на конечных участках молекулы по одному домену. При димеризации участок контактного связы­вания мономеров располагается между этими доменами так, что димер С1гз имеет форму асимметричной "X". Активированный С1г2 является сериновой протеазой и в построении активного

Рис. 1. Классический путь активации системы комплемента.

а - компоненты комплементз в водной фазе; б - компоненты комплемента, иммобилизованные на мембранах клеток; Аг - антигены на мембране клеток; at - антитела к соответствующим антигенам классов IgM и IgG; МАК. - мембраноатакующий комплекс.

Эффекторные механизмы иммунитета направлены на связывание и элиминацию патогенов.

Существует 2 типа антигенсвязывающих рецепторов. В связи с этим выделяют 2 типа эффекторных механизмов.

. Антителозависимый, или гуморальный иммунитет. Осуществляется за счёт гуморальных (растворимых) факторов - антител, связывающих антиген и удаляющих его с использованием ряда механизмов: преципитации, агглютинации, нейтрализации, лизиса, блокады и опсонизации.

. Опосредованный клетками (антителонезависимый), или клеточный иммунитет. Клеточный иммунитет реализуется за счёт клеток иммунной системы, в первую очередь Т-лимфоцитов, а также активированных макрофагов и NK-клеток, непосредственно разрушающих генетически чужеродные клетки или инфицированные вирусами и другими внутриклеточными патогенами, и опухолевые клетки.

АНТИТЕЛОЗАВИСИМЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЗАЩИТЫ

Опсонизация и запуск системы комплемента

Само по себе связывание антител с антигеном является защитным, по крайней мере, в двух случаях:

. если антиген - сильный яд, антитело при связывании нейтрализует его токсичность;

. если антиген представлен на поверхности патогена (вирус, прион, бактерия), антитело, связав его, препятствует распространению патогена в организме.

Однако в этих случаях защитная реакция не заканчивается на образовании макромолекулярных комплексов антиген-антитело. Эти комплексы необходимо расщепить до мелких метаболитов. Это происходит

при связывании образовавшихся иммунных комплексов с компонентами комплемента. Способность связывать комплемент у иммуноглобулинов разных классов различается (IgM > IgG3 > IgG1). Комплексы антиген-антитело-компоненты комплемента транспортируются эритроцитами, имеющими рецепторы для компонентов комплемента, в синусоиды селезёнки и печени, где их фагоцитируют и расщепят макрофаги.

Fc-рецепторы

Fc-рецепторы (FcR) - семейство мембранных рецепторов клеток иммунной системы, главной функцией которой является распознавание и связывание Fc-фрагмента иммуноглобулинов, находящихся в свободном состоянии и в составе иммунного комплекса. FcR, наряду с TCR и BCR, можно отнести к иммунорецепторам, поскольку клетка-носитель FcR способна связать антиген (пусть и посредством антител) и отвечать на него. FcR выявлены не только на лимфоцитах, но и на всех известных лейкоцитах.

Типы и разновидности FcR. По изотипу связываемых тяжёлых цепей иммуноглобулинов выделяют 4 разновидности FcR: γ, ε, α, μ; а по аффинности связывания с лигандом - 3 типа FcR: I, II и III. FcR типа I способны связывать свободные молекулы антител (это особенно характерно для IgE), FcR типов II и III - только комплексы антиген- антитело.

Fcγ-рецепторы (FcγR) различаются по строению и сродству к Fcчасти IgG, а также специфичности к различным подклассам IgG (рис. 8-1). FcγRI содержит в своём составе 2 полипептидные цепи, из которых α-цепь отвечает за связывание IgG, а γ-цепь - за передачу сигнала (эту функцию осуществляет внутриклеточный γ-домен). Рецепторы типа Fcy RII образованы единственной цепью. В зависимости от структуры их внутриклеточной части различают две разновидности этих рецепторов - FcγRIIA и FcγRIIB. В первом случае во внутриклеточной части содержится γ-домен, во второй - последовательность ITIM (Immunoreceptor-Tyrosin-based Inhibitory Motif - тирозинсодержащие ингибирующие последовательности аминокислот в иммунорецепторах). Эти особенности определяют функцию рецепторов: FcγRIIA передаёт стимулирующий, а FcγRIIB - ингибирующий сигнал. FcγRIII тоже существует в двух вариантах. Вариант FcγRIIIA, подобно FcγRI, содержит IgG-связывающую α- и сигнальную γ- (или ζ-) цепи. FcγRIIIB не

Рис. 8-1. Строение и свойства основных разновидностей Fcγ-рецепторов. Овальными символами обозначены домены, принадлежащие к суперсемейству иммуноглобулинов; ITIM - ингибирующая последовательность иммунорецепторов, содержащая тирозин. В нижней части рисунка в строке «Лиганды» в скобках представлены подклассы IgG, расположенные по убыванию их сродства к данному типу FcγR. Клетки, на которых локализуются Fcγ-рецепторы: Н - нейтрофил, аН - активированный нейтрофил, М - моноцит, МФ - макрофаг, Эо - эозинофил, NK - NK-клетка, В - В-лимфоцит, ФДК - фолликулярная дендритная клетка

обладает сигнальной функцией: его единственная a-цепь заякорена в фосфолипидный слой мембраны и лишена цитоплазматической части. Внеклеточные домены a-цепей рецепторов и единственных цепей FcγRII относятся к суперсемейству иммуноглобулинов.

Известны две разновидности Fcε-рецепторов, отличающиеся по структуре, сродству к Fc-части IgE и по биологической роли (рис. 8-2). FcεI-рецептор построен аналогично FcγRIIIA, но имеет дополнительную β-цепь, четырёхкратно пронизывающую мембрану. Этому рецептору принадлежит основная роль в запуске дегрануляции тучных клеток (ТК) - ключевого события в развитии реакций гиперчувствительности немедленного типа. FcεII-рецептор структурно не имеет сродства к FcεI-рецептору. Он играет роль в регуляции синтеза IgE, а также в регу-

Рис. 8-2. Строение и свойства Fcε-рецепторов. Овальными символами обозначены домены, принадлежащие к суперсемейству иммуноглобулинов; ITAM - активационная последовательность иммунорецепторов, содержащая тирозин. Клетки, на которых локализуются Fcε-рецепторы: ТК - тучная клетка; Б - базофил, М - моноцит, Эо - эозинофил, В и Т - В- и Т-лимфоциты соответственно, ФДК - фолликулярная дендритная клетка. Буква «а» обозначает активированные клетки

ляции роста и дифференцировки В-лимфоцитов. FcεII-рецептор также существует в виде секретируемой формы, играя роль цитокина с широким спектром действия.

Fcα-рецептор структурно сходен с рецепторами FcγRIIIA и FcεIR, его α-цепь принадлежит к суперсемейству иммуноглобулинов (рис. 8-3). Функция этого рецептора практически не изучена.

Рецептор Poly-IgR предназначен для транспорта полимерных иммуноглобулинов (IgA, IgM) через стенку слизистых оболочек. Его фрагмент, связанный с этими молекулами, обозначают как секреторный компонент (SC).

Неонатальный рецептор FcγRn (n - neonatal) отвечает за транспорт IgG, поступающего в кишечник ребёнка с молозивом или молоком, а затем - через кишечную стенку в кровоток ребёнка. Он также отвечает за трансплацентарный транспорт IgG. По структуре он аналогичен молекулам МНС-I (см. рис. 5-1) и содержит в своем составе β2-микроглобулин,

Рис. 8-3. Fcα-рецептор и Fс-рецепторы, ответственные за транспорт иммуноглобулинов. Клетки, на которых локализуются Fcγ-рецепторы: Н - нейтрофил, М - моноцит, МФ - макрофаг, Эо - эозинофил. Буква «а» обозначает активированные клетки

нековалентно связанный с α -цепью. Кроме того, FcγRn повышает срок жизни IgG в организме, защищая его от деградации в эндосомах.

На рис. 8-4 схематично представлены основные пути передачи сигналов с FcR. При перекрестном связывании FcR с лигандом (например, опсонизированным микроорганизмом) ITAM-мотив γ-цепи или α -цепи FcγRIIA фосфорилируется Src-киназами. Это приводит к взаимодействию SH2-доменов Syk-киназы с ITAM-мотивом FcR, его активации и фосфорилированию Scr-киназами. Активированная Syk-киназа фосфорилирует адапторный белок SLP-76, вовлекая в сигнальный процесс белок Vav из семейства GEF (Guanine nucleotide Exchange Factor). Он активирует ГТФазу Rac и адапторный белок ADAP, что вызывает реорганизацию актина, необходимую для образования фагоцитарной чаши и поглощения микроорганизма. С помощью адаптора SLP-76 фосфо-

Рис. 8-4. Сигнальные пути, идущие от Fc-рецептора. Пояснения см. в тексте

рилируется фосфолипаза С (PLCγ), расщепляющая фосфатидилинозитол на инозитолтрифосфат (IP 3 ; активатор Са 2+) и диацилглицерол (DAG) - активатор протеинкиназы С (PKC). Эти события определяют развитие процессов поглощения антигена, дегрануляции и кислородного взрыва. Src-киназы через адапторный белок Gab1 фосфорилируют фосфоинозитид-3-киназу (PI3K), активируя белок Akt, киназу МАР и поддерживают выживание клеток - ингибирование апоптоза. Srcкиназы также могут инициировать ингибиторный путь. В покоящейся клетке фосфатазы SHP-1 или SHIP-1 ассоциированы с ITIM-мотивом. Фосфорилирование ITIM-мотива приводит к активации фосфатаз. Последние дефосфорилируют активированные ферменты и адапторные белки и прерывают развитие сигнального пути.

Антителозависимая клеточная цитотоксичность

Феномен АнтителоЗависимой Клеточной ЦитоТоксичности (АЗКЦТ) проявляется, когда антитело связывает антиген на поверхности какой-либо клетки-мишени и через Fc-фрагмент привлекает для ее разрушения эффекторные клетки (NK-клетки, макрофаги, эозинофилы и др.).

.Естественные киллеры. NK-клетки имеют рецептор (FcγRIII) для

Fc-фрагментов IgG. Механизм собственно киллерного действия NK-лимфоцитов на клетку-мишень такой же, как и киллерный механизм ЦТЛ - перфорин-гранзимовый (см. рис. 1-4 и рис. 6-4).

.Эозинофилы. Механизм санации от гельминтов - вариант антителозависимой клеточной цитотоксичности, где в качестве эффекторных клеток выступают эозинофилы, имеющие низкоаффинные рецепторы для IgE - FcεRII и для IgA - FcαRII. Связывание этих рецепторов с лигандами в сочетании с сигналом от цитокина ИЛ-5 стимулирует синтез и секрецию эозинофилом высокотоксичных белков, направленных на уничтожение гельминтов. Другими словами, активированный эозинофил секретирует ряд биологически активных веществ, действие которых объясняют симптоматику так называемых эозинофильных воспалительных процессов (табл. 8-1).

Гиперчувствительность немедленного типа

Сосудистые и миоконстрикторные реакции, опосредованные медиаторами тучных клеток и базофилов, приводят к развитию гиперчувствительности немедленного типа (ГНТ). Цитокины тучных клеток и базофилов поддерживают иммунный сдвиг в дифференцировке субпопуляций CD4 + T-лимфоцитов в сторону Th2 (ИЛ-4, ИЛ-13), а также поддерживают дифференцировку и активацию эозинофилов (ИЛ-5, ИЛ-3, GM-CSF). В случае патологии именно эти клетки (Th2, тучные клетки, базофилы, эозинофилы) и IgE составляют самоподдерживающийся ансамбль, ответственный за реакции ГНТ. Мишени для цитокинов - клетки гладкой мускулатуры и эндотелия (следовательно, сосуды, бронхи, органы пищеварения). Системная реакция ГНТ - анафилактический шок.

Базофильные лейкоциты и тучные клетки. В этих реакциях антитела вовлекают в ответ базофилы и тучные клетки. Существенные функциональные признаки этих клеток схожи: наличие на мембране высокоаффинного рецептора для IgE (FcεRI) и одинаковый набор биологически активных медиаторов.

. Тучные клетки локализованы в соединительной ткани собственного слоя слизистых оболочек (laminapropria mucosae), в подкожной соединительной ткани и соединительной ткани, расположенной по ходу всех кровеносных сосудов. Выделяют, по крайней мере, 2 тканевые разновидности тучных клеток.

- Тучные клетки слизистых оболочек из сериновых протеаз экспрессируют триптазу и химазу, секретируют минимум гистамина; из протеогликанов в них преобладает хондроитинсульфат; из метаболитов арахидоновой кислоты - лейкотриен C4 (LTC4). По-видимому, дифференцировка этих клеток зависит от T-лимфоцитов, а именно от местной стимуляции клеток-предшественников цитокином ИЛ-3.

- Тучные клетки соединительной ткани локализованы в серозных оболочках полостей тела и в лёгких. Из сериновых протеаз экспрессируют преимущественно триптазу, из протеогликанов - гепарин, секретируют много гистамина, из метаболитов арахидоновой кислоты в них преобладает простагландин D2. Дифференцировку этих тучных клеток стимулируют фибробласты.

.Базофилы циркулируют в крови и мигрируют в ткани только в очаг воспаления (как нейтрофилы). На базофилах экспрессированы молекулы адгезии, важные для хоминга в очаг: LFA-1 (CD11a/CD18), Mac-1 (CD11b/CD18), CD44.

Активация. Сигналы, активирующие как тучные клетки, так и базофилы.

.Гомотипная агрегация Fc eRI. Клетки активируются комплексом IgE с антигеном или антителами к рецептору. FceRI способен связывать свободные IgE-антитела - до того, как они свяжут свой антиген. Клетки с комплексом IgE-FceRI на мембране тучных клеток находятся в состоянии готовности в считанные секунды и минуты осуществить дегрануляцию в ответ на распознавание поступившего антигена (рис. 8-5). Ход событий: антиген взаимодействует с Fabфрагментами IgE и активированная этим сигналом тучная клетка подвергается дегрануляции.

.Анафилатоксины - фрагменты компонентов системы комплемента, образующиеся при развитии каскада.

.Медиаторы из активированных нейтрофилов.

.Нейромедиаторы (норадреналин, вещество Р).

Медиаторы тучных клеток и базофилов различны по биохимическим свойствам, по предназначению и по срокам выброса из активированной клетки. Медиаторы, депонируемые в гранулах, первыми выбрасываются из клетки в ответ на активирующий сигнал. Другие медиаторы синтезируются de novo и вступают в процесс позже.

Рис. 8-5. Дегрануляция тучных клеток

. Гистамин. На разных клетках есть разные рецепторы для гистамина - Н 1 , Н 2 и Н 3 . Гистамин проявляет вазоактивные эффекты: вызывает констрикцию эндотелиальных клеток, контакты между эндотелиоцитами становятся менее плотными, и сыворотка выходит из сосуда в ткани; стимулирует синтез в клетках эндотелия простациклина и радикала оксида азота (NO"), вызывающих расслабление гладких мышц сосудистой стенки и, следовательно, вазодилатацию.

- Если процесс происходит в коже, клинически он проявляется в виде волдырей и покраснения (крапивница). В случае аллергической патологии снять симптомы помогают лекарственные средства - блокаторы Н 1 -рецепторов гистамина.

- При выделении достаточно большого количества гистамина он вызывает клинически значимые сокращения гладких мышц кишечника (перистальтику) и бронхов (бронхоспазм), однако этот эффект непродолжителен, поскольку гистамин быстро распадается во внеклеточной среде.

. Липидные медиаторы. При стимуляции тучных клеток в них активируются ферменты метаболизма липидов, а именно фосфолипаза А2. Этот фермент участвует в образовании биологически активных медиаторов, используя в качестве субстратов фосфолипиды клеточных мембран и липиды (в первую очередь арахидоновую кислоту).

- Простагландин D 2 - действует как вазодилататор и бронхоконстриктор. В биосинтезе простагландина D2 из арахидоновой кислоты участвует циклооксигеназа. Фармакологическим ингибитором этого фермента является ацетилсалициловая кислота.

- Лейкотриены (LTC 4 , LTD 4 , LTE 4) - альтернативные продукты метаболизма арахидоновой кислоты, образуемые под воздей-

ствием 5-липооксигеназы. Комплекс лейкотриенов - медленно реагирующий компонент анафилаксии. Именно он в наибольшей мере ответственен за бронхоконстрикцию при бронхиальной астме. Это объясняет усугубление астматических приступов ацетилсалициловой кислотой: блокируя синтез простагландина D2, ацетилсалициловая кислота высвобождает метаболический шунт арахидоновой кислоты в пользу лейкотриенов.

- Фактор активации тромбоцитов (ФАТ) вызывает бронхоконстрикцию, а также релаксацию гладких мышц сосудов и ретракцию эндотелия. ФАТ продуцируют не только (а может быть, и не столько) тучные клетки, но и клетки эндотелия, стимулированные гистамином и лейкотриенами.

- Ферменты тучных клеток и базофилов [сериновые протеазы (триптаза и химаза), катепсин G, карбоксипептидаза] способствуют перестройке матрикса соединительной ткани.

- Цитокины тучных клеток и базофилов. К ним относят интерлейкины, GM-CSF и др.

ЭФФЕКТОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ, ОПОСРЕДОВАННЫЕ КЛЕТКАМИ

Антителонезависимые эффекторные механизмы иммунитета в первую очередь реализуют ЦТЛ. К ним относят CD8 + Tαβ-лимфоциты и NKT-клетки - лимфоциты, одновременно экспрессирующие рецепторы NK- и Т-клеток. Есть T-киллеры и среди Tγδ-лимфоцитов.

Главное назначение ЦТЛ - санация организма от внутриклеточных патогенов, опухолевых и других изменённых клеток, реализуемая киллерной функцией ЦТЛ и цитокинами.

. Киллерная функция. ЦТЛ осуществляют киллерную функцию (см. рис. 1-5 и рис. 6-7) с помощью особых белков - цитотоксинов, к которым относят перфорин, гранзимы и недостаточно изученный цитолизин.

- Синтез цитотоксинов происходит de novo после вовлечения ЦТЛ в иммунный ответ и распознавания ими специфичного антигена.

- Накопление цитотоксинов. В виде функционально неактивных молекул-предшественников цитотоксины накапливаются в гранулах, сконцентрированных в клетке вблизи TCR.

- Дегрануляция ЦТЛ происходит в области межклеточного контакта, образующегося при связывании TCR с антигеном на по-

верхности клетки-мишени. Этот процесс облигатно зависит от

Ca 2+ .

- Перфорин накапливается в гранулах в виде растворимого предшественника. При высвобождении из гранул и в присутствии Ca 2+ перфорин быстро полимеризуется в мембране клетки-мишени, образуя цилиндрическую структуру. При этом липофильные участки молекул перфорина ориентируются в сторону клеточной мембраны, а гидрофильные - в сторону канала внутрь клетки. В результате образуется пора диаметром около 16 нм.

- Гранзимы и апоптоз. Через пору, образованную перфорином, внутрь клетки-мишени попадают выделенные ЦТЛ-гранзимы. Охарактеризовано 3 гранзима ЦТЛ - А, В и С. Это специализированные сериновые протеазы, субстратами которых служат ферменты, инициирующие в клетке-мишени программу апоптоза. При этом происходит разрушение ДНК и белков клетки, а в случае, если она поражена вирусом, то и инфицировавшего её патогена.

- Лизис мишени. Если механизмы апоптоза клетки-мишени по какой-либо причине нарушаются, ЦТЛ всё равно разрушает клетку путём осмотического лизиса через сформированные перфорином поры. Однако в этом случае неповреждённые вирусные частицы и нуклеиновые кислоты могут инфицировать другие клетки, что и происходит в случае некоторых инфекционных заболеваний.

. Цитокины. CD8 + ЦТЛ продуцируют цитокины - ИФНγ , ФНОα и ФНОβ (лимфотоксин). Эффекты ИФН γ перечислены ниже:

- непосредственно подавляет репликацию вирусов;

- индуцирует в клетках-мишенях повышенную экспрессию молекул MHC-I и MHC-II, способствуя более эффективной презентации вирусных антигенов T-лимфоцитам: и для распознавания, и для киллинга;

- активирует макрофаги и NK-клетки;

- служит кофактором при индукции дифференцировки наивных CD4 + T-лимфоцитов в Th1-клетки. Это означает, что CD8 + ЦТЛ вносят вклад в развитие других эффекторных механизмов иммунного ответа - с участием Th1-лимфоцитов.

ГИПЕРЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ЗАМЕДЛЕННОГО ТИПА

Гиперчувствительность замедленного типа (ГЗТ) - воспаление тканей, «организуемое» CD4 + T-лимфоцитами субпопуляции Th1 - продуцентами ИФНу. Клетками-исполнителями служат активированные макрофаги. Если в очаге инфекции происходит активация макрофага CD4 + Th1-лимфоцитом, микробицидные возможности макрофага существенно увеличиваются, и он более эффективно разрушает поглощённые патогены. К сожалению, в макрофаге погибают не все патогены, особенно жизнеспособны вирусы, например ВИЧ, а также микобактерии.

Активация макрофага. Для активации макрофага необходимы 2 типа воздействия со стороны лимфоцитов:

.контактное - молекула CD40L на Thl-лимфоците связывается с молекулой CD40 на макрофаге;

.цитокиновое - ИФНγ , продуцируемый Th1-клеткой, CD8 + ЦТЛ или NK-клеткой, связывается с рецептором на макрофаге;

.инфицированный макрофаг имеет больше шансов вступить во взаимодействие с Th1-клеткой, что обусловлено распознаванием Т-клеткой антигена на поверхности макрофага. В результате именно этот макрофаг получит активирующие сигналы от Т-клетки через интерферон и CD40L.

Ингибитор активации макрофагов - ИЛ-10.

Характеристики активированного макрофага. Макрофаг, активированный взаимодействием с Th1-клеткой, приобретает следующие признаки и функциональные способности.

.Увеличивается число рецепторов FcγR, при помощи которых макрофаг связывает комплексы антиген-антитело и фагоцитирует их.

.ИФН у в макрофагах индуцирует биосинтез ферментов, образующих радикалы активных форм кислорода, которые окисляют фагоцитированный антиген.

.В макрофагах под действием ИФНγ , ФНОα и, возможно, ИЛ-1 индуцируется экспрессия NO-синтазы, продуцирующей радикал NO*, который тоже окисляет фагоцитированный материал.

.В макрофагах индуцируется синтез липидных медиаторов воспаления - ФАТ, простагландинов и лейкотриенов (LTE4).

.Макрофаг синтезирует тканевой фактор коагуляции. В начавшемся процессе коагуляции активируется сывороточный тромбин - протеаза, стимулирующая клетки эндотелия сосудов, а также

нейтрофилы к синтезу ФАТ, что ещё больше способствует прогрессированию воспалительного процесса.

.ИФНγ служит самым сильным из известных индукторов синтеза и экспрессии молекул MHC-II. Кроме того, на активированных макрофагах, в отличие от неактивированных, индуцируется экспрессия костимуляторной молекулы B7, что делает активированные макрофаги более эффективными АПК. А также на активированных макрофагах возрастает экспрессия молекул адгезии ICAM-1 и LFA-3.

.Активированные макрофаги продуцируют ИЛ-12, способствующий дифференцировке Th1-лимфоцитов.

Очаг воспаления. Цитокины активированных макрофагов - ФНОа, ИЛ-1 и хемокины - создают очаг воспаления в виде плотных на ощупь узелков разного размера (симптом индурации). Плотность очага обусловлена выпотом из сосудов фибриногена и полимеризацией его в фибрин. Среди клеток, присутствующих в очаге, в первые 6-8 ч преобладают нейтрофилы, затем макрофаги и Th1-лимфоциты. Плотность клеток в свежем очаге ГЗТ невелика.

Сроки развития реакции. ГЗТ получила такое название, поскольку между моментом проникновения антигена в ткань и развитием характерного очага плотного воспаления проходит не менее 24-48 ч. После связывания антигена Th1-клетке требуется примерно 1 ч для индукции биосинтеза цитокинов, а также для синтеза и экспрессии на мембране молекулы CD40L.

Эффекты факторов роста. Среди цитокинов, продуцируемых активированными макрофагами, присутствуют факторы роста, что может значительно изменить состояние прилегающих к очагу тканей. Стандартная защитная реакция - развитие очага воспаления по типу ГЗТ, однако в патологических случаях цитокины, выделяемые активированными макрофагами, вызывают фиброзное перерождение тканей: тромбоцитарный фактор роста PDGF (Platelet-Derived Growth Factor) стимулирует пролиферацию фибробластов, а вырабатываемый CD4 + T-лимфоцитами и макрофагами ТФР- βстимулирует синтез коллагена. Кроме того, факторы роста, вырабатываемые макрофагами, вызывают образование дополнительных кровеносных сосудов - ангиогенез.