В иммунитете есть система комплемента
Анонимный вопрос · 27 августа 2019
5,0 K
Популяризатор биологии, особенно биохимии и доказательной медицины. Область научной… · vk.com/mir_mol
Постоянно производимый C3b (в результате спонтанной активации комплемента) денно и нощно «патрулирует» кровь в поисках патогенов. При обнаружении «чужака» он запускает альтернативный путь комплемента (у меня на страничке есть подробный ответ про активацию системы комплемента).
Тоже как компонент врождённого иммунитета комплемент активируется по лектиновому пути – молекула MBL обнаруживает специфические бактериальные углеводы и запускает комплемент.
Система комплемента – «помощник» и приобретённого иммунитета (эволюционно это более молодая функция): молекула C1q связывается с антителами (а именно группы IgG и IgM) и запускает классический путь комплемента.
Комплемент – источник опсонинов (а именно C3b, iC3b, C3dg) – эти молекулы садятся на поверхность патогена, метят и «натравливают» на него фагоциты.
Комплемент – источник анафилатоксинов C3a и C5a – эти относительно небольшие молекулы призывают дополнительные иммунные клетки (макрофаги, нейтрофилы и другие) и способствуют их активации, а также вызывают секреторную деятельность тучных клеток.
Собственно, активация системы комплемента приводит к образованию мембраноатакующего комплекса (фактически дырки) на поверхности грамотрицательных бактерий, вследствие чего они гибнут.
Некоторые производные компонента C3 модулируют T- и B-клеточный иммунный ответ.
Компоненты комплемента принимают участие в неиммунных процессах: развитие и регенерация тканей, миграция клеток, липидный метаболизм и проч.
Вполне вероятно, обнаружатся дополнительные функции комплемента, о которых мы до сих пор не знаем.
При всём при этом нужно понимать следующее. Если у человека уже сформировался хороший иммунитет (и здесь мы говорим уже о приобретённом иммунитете, в первую очередь), то недостаточность комплемента – это плохо, конечно, но не критично ввиду того, что другие элементы иммунной системы компенсируют этот дефицит. Кроме того, комплемент лизирует только грамотрицательные бактерии – это говорит об относительной узости его именно литического действия (это не отменяет, тем не менее, его прочих функций). Важно также, что комплемент требует мощной регуляции, иначе он будет действовать против собственных клеток организма. Есть целый ряд тяжёлых болезней, которые связаны с нарушением регуляции системы комплемента (об этом читайте другой мой подробный ответ на страничке). И ещё из плохого: комплемент принимает участие в отторжении пересаженных тканей и в реакциях гиперчувствительности, а также патогенезе некоторых заболеваний.
Так что комплемент – палка о двух концах.
Существует ли у растений аналог иммунной системы, если да, то как оно работает?
Специалист по антитеррору
Вот, что я нашел:То, что у деревьев, кустарников и трав есть аналог иммунной системы, давно не новость: учитывая изобилие травоядных животных и прочих организмов, питающихся растительными тканями, было бы странно, если бы растения в ходе эволюции не научились давать «симметричный ответ». (В дальнейшем мы будем говорить об иммунитете растений, однако следует помнить, что растительные защитные реакции сильно отличаются от чехарды лимфоцитов, антител, сигнальных белков-цитокинов и пр., что мы можем наблюдать в животных организма.)
Механизмы ответа на внешнюю угрозу со временем становились всё более изощрёнными: например, тлей растения узнают по белкам, которые выделяют симбиотические бактерии этих насекомых. С другой стороны, функции растительного иммунитета разрастались и усложнялись: буквально на днях мы писали о том, что же самые вещества, которые в листьях и побегах уничтожают всякое бактериальное вторжение, в корнях действуют иным, более сложным образом, благоприятствуя одним почвенным микробам и отпугивая других.
Как же растения могут почувствовать вредителя? Например, по запаху, точнее, по химическим сигналам, испускаемым вредителями. В своей статье в Nature Communications Дэниэл Клессиг (Daniel Klessig) из Института растений Бойса Томпсона и его коллеги пишут, что растения могут чувствовать феромоны круглых червей нематод, живущих в почве и питающихся растительными соками. Нематод существует великое множество и распространены они повсеместно, некоторые из них безвредны, некоторые же ведут паразитический образ жизни и могут причинить много неприятностей хозяину, будь то животное или растение. Общаются черви с помощью веществ под названием аскарозиды, выделяемых во внешнюю среду. Сейчас известно около 200 аскарозидов, они влияют на поведение и развитие нематод и являются важной и достаточно древней системой химической коммуникации.
Подробнее см.: nkj.ru (Наука и жизнь, Растения «чуют» вредителей)
Действительно ли такие продукты, как «Имунеле», «Актимель» и им подобные, помогают укрепить иммунитет?
А давайте прикинем вместе сколько , как говорит реклама, полезного вещества попадёт из желудка в тонкий кишечник? Желудочный сок — это химический бульон, через который пища расщепляется на готовые к перевариванию элементы. После переваривания что останется? Кумыс и айран куда полезнее в плане поддержки иммунитета, но и они бесполезны если при малейшем недомогании вы пьёте антибиотики или даже просто лекарства. Иммунитет проще поддерживать если он тренирован, да и то, надо ли это дело каждого.
Прочитать ещё 4 ответа
Какие функции у лимфоцитов?
Всем трям, то есть здравствуйте. 🙂 Я по жизни оптимист, натуралист, огородник-г…
Лимфоциты выполняют несколько очень важных для организма функций:
- не позволяют проникнуть в организм микробам через повреждения кожи;
- собирают информацию об опасных элементах и передают ее последующим поколениям клеток;
- разрушают мутировавшие клетки;
- формируют иммунный барьер, противостоящий инфекциям;
- уничтожают чужеродные организму элементы;
- выявляют опасные и разрушительные для организма элементы.
Система комплемента, состоящая примерно из 30 белков, как циркулирующих, так и экспрессированных на мембране, является важной эффекторной ветвью как врожденного, так и опосредованного антителами приобретенного иммунного ответов. Термин «комлемент» появился в связи с тем, что этот чувствительный к повышению температуры материал сыворотки крови был обнаружен по свойству «дополнять» способность антител уничтожать бактерии. Известно, что комплемент играет главную роль в защите от многих инфекционных микроорганизмов.
Наиболее важными составляющими его защитной функции являются: 1) выработка опсонинов — молекул, увеличивающих способность макрофагов и нейтрофилов к фагоцитозу; 2) выработка анафилатоксинов — пептидов, индуцирующих местные и системные воспалительные реакции; 3) непосредственный киллинг микроорганизмов.
Известны и другие важные функции комплемента, такие как усиление антигенспецифических иммунных ответов и поддержание гомеостаза (стабильности внутри организма) путем удаления иммунных комплексов и мертвых или умирающих клеток. Мы знаем также, что нарушение контроля над активацией комплемента может привести к повреждению клеток и тканей организма.
Компоненты комплемента синтезируются в печени, а также клетками, участвующими в воспалительной реакции. Концентрация всех белков комплемента в циркулирующей крови составляет примерно 3 мг/мл. (Для сравнения: концентрация IgG в крови составляет примерно 12 мг/мл) Концентрации некоторых компонентов комплемента высоки (например, около 1 мг/мл для С3), в то время как другие компоненты (такие как фактор D и С2) присутствуют в следовых количествах.
Пути активации комплемента
Начальные этапы активации комплемента заключаются в последовательной каскадной активации одного за другим его компонентов. На этой стадии активация одного компонента индуцирует действие фермента, которое приводит к активации следующего по очереди компонента. Поскольку одна активная молекула фермента способна расщеплять множество молекул субстрата, этот каскад реакций усиливает относительно слабый начальный сигнал. Эти каскадные свойства системы комплемента аналогичны наблюдаемым в других сывороточных каскадах, направленных на образование сгустка и выработку кининов, сосудистых медиаторов воспаления.
После активации отдельные компоненты расщепляются на фрагменты, обозначаемые строчными буквами. Меньший из расщепленных фрагментов обычно обозначается буквой «а», больший — «b». Исторически сложилось, однако, что больший из расщепленных фрагментов С2 обычно относят к С2а, а меньший — к С2b. (Однако в некоторых текстах и статьях фрагменты компонентов комплемента С2 обозначаются обратным способом.) Дальнейшие фрагменты расщепления также обозначаются малыми буквами, например C3d.
Известны три пути активации комплемента: классический, лектиновый и альтернативный.
Начало каждого из путей активации характеризуется собственными компонентами и процессами распознавания, однако на более поздних стадиях во всех трех случаях используются одни и те же компоненты. Свойства каждого пути активации и веществ, их активирующих, обсуждаются далее.
Классический путь
Классический путь активации так называется потому, что он был определен первым. Белковые компоненты классического пути обозначаются С1, С2, С9. (Номера расставлены в том порядке, в котором компоненты были открыты, а не в том, в котором они активируются.) Комплексы антиген — антитело являются основными активаторами классического пути. Таким образом, последний является главным эффекторным путем активации гуморального адаптивного иммунного ответа.
Другими активаторами являются некоторые вирусы, погибшие клетки и внутриклеточные мембраны (например, митохондрий), агрегаты иммуноглобулинов и β-амилоид, обнаруживаемый при болезни Альцгеймера в бляшках. С-реактивный белок является белком острой фазы — компонентом воспалительной реакции; он прикрепляется к полисахариду фосфорилхолину, экспрессированному на поверхности многих бактерий (например, Streptococcus pneumoniae), и тоже активирует классический путь.
Классический путь инициируется, когда С1 прикрепляется к антителу в комплексе антиген — антитело, например антителу, связанному с антигеном, экспрессированным на поверхности бактерии (рис. 13.1). Компонент С1 представляет собой комплекс из трех различных белков: Clq (содержащего шесть одинаковых субкомпонентов), связанного с двумя молекулами (причем каждой по две) — Clr и Cls. При активации Cl его глобулярные участки — субкомпоненты Clq — связываются с Clq-специфичным участком на Fc-фрагментах или одного IgM, или двух близко расположенных молекул IgG, связанных с антигеном (связывание IgG показано на рис. 13.1).
Таким образом, антитела IgM и IgG являются эффективными активаторами комплемента. Иммуноглобулины человека, обладающие способностью связываться с Cl и активировать его, в порядке уменьшения этой способности располагаются: IgM > > IgG3 > IgG 1 » IgG2. Иммуноглобулины IgG4, IgD, IgA и IgE не взаимодействуют с Clq не закрепляют и не активируют его, т.е. не активируют комплемент по классическому пути.
После связывания С1 с комплексом антиген—антитело Cls приобретает ферментативную активность. Эта активная форма известна как Cls-эстераза. Она расщепляет следующий компонент классического пути — С4 — на две части: С4а и С4b. Меньшая часть — С4а — остается в растворенном состоянии, а С4b ковалентно связывается с поверхностью бактерии или другой активирующей субстанцией.
Часть С4b, прикрепленная к поверхности клетки, затем связывает С2, который расщепляется Cls. При расщеплении С2 получают фрагмент С2b, который остается в растворенном состоянии, и С2а. В свою очередь С2а прикрепляется к С4b на поверхности клетки с образованием комплекса С4b2а. Этот комплекс называется С3-конвертазой классического пути, поскольку, как мы увидим позднее, этот фермент расщепляет следующий компонент — С3.
Лектиновый путь
Лектиновый путь активируется концевыми остатками маннозы в белках и полисахаридах, находящихся на поверхности бактерии. Эти остатки не обнаруживаются на поверхности клеток млекопитающих, поэтому лектиновый путь может рассматриваться в качестве средства распознавания своего и чужого. Поскольку этот путь активации не требует присутствия антител, он является частью системы врожденной иммунной защиты.
На рис. 13.1 показано, как бактериальные маннозные остатки связываются с циркулирующим комплексом маннозосвязывающего лектина (МСЛ; по структуре схожий с Clq классического пути) и двумя ассоциированными протеазами, называемыми маннозассоциированными сериновыми протеазами (МАСП-1 и -2). Это связывание активирует МАСП-1 для последующего расщепления компонентов классического пути комплемента — С4 и С2 с формированием С4b2а, С3-конвертазы классического пути на поверхности бактерий. А МАСП-2 обладает способностью напрямую расщеплять С3. Таким образом, лектиновый путь после фазы активации С3 аналогичен классическому.
Альтернативный путь
Альтернативный путь активации комплемента запускается почти любой чужеродной субстанцией. К наиболее изученным веществам относятся липополисахариды (ЛПС, также известные как эндотоксины клеточной стенки грамотрицательных бактерий), клеточные стенки некоторых дрожжей и белок, находящийся в яде кобры (фактор яда кобры). Некоторые агенты, активирующие классический путь, — вирусы, агрегаты иммуноглобулинов и мертвые клетки, запускают также и альтернативный путь.
Активация происходит в отсутствие специфических антител. Таким образом, альтернативный путь активации комплемента является эффекторной ветвью системы врожденной иммунной защиты. Некоторые компоненты альтернативного пути характерны только для него (сывороточные факторы В и D и пропердин, известный также как фактор Р), в то время как другие (С3, С3b, С5, С6, С7, С8 и С9) являются общими с классическим путем.
Компонент С3b появляется в крови в небольших количествах после спонтанного расщепления реактивной тиоловой группы в С3. Этот «предсу-ществующий» С3b способен связываться с гидроксильными группами белков и углеводов, экспрессированных на клеточных поверхностях (см. рис. 13.1). Накопление С3b на поверхности клетки инициирует альтернативный путь.
Оно может происходить как на чужеродной, так и на собственной клетке организма; таким образом, с точки зрения альтернативного пути он всегда запущен. Однако, как указано более детально далее, собственные клетки организма регулируют течение реакций альтернативного пути, в то время как чужеродные не обладают такими регуляторными способностями и не могут предотвратить развитие последующих событий альтернативного пути.
Рис. 13.1. Запуск классического, лектинового и альтернативного путей. Демонстрация активации каждого пути и формирования С3-конвертазы
На следующей стадии альтернативного пути сывороточный белок, фактор B, соединяется с С3b на поверхности клетки с формированием комплекса С3bВ. Затем фактор D расщепляет фактор В, который находится на поверхности клетки в комплексе С3bВ, в результате чего образуется фрагмент Ва, который высвобождается в окружающую жидкость, и Вb, остающийся связанным с С3b Этот С3bВb является С3-конвертазой альтернативного пути, которая расщепляет С3 на С3а и С3b.
Обычно С3bВb быстро растворяется, но может стабилизироваться при соединении с пропердином (см. рис. 13.1). В результате стабилизированный пропердином С3bВb способен связываться и расщеплять большое количество С3 за очень короткое время. Накопление на клеточной поверхности этих быстро образованных в большом количестве С3b приводит к почти «взрывному» запуску альтернативного пути. Таким образом, связывание пропердина с С3bВb создает петлю усиления альтернативного пути. Cпособность пропердина активировать петлю усиления контролируется противоположным действием регуляторных белков. Следовательно, активация альтернативного пути не происходит постоянно.
Активация С3 и С5
Расщепление С3 является основной фазой для всех трех путей активации. На рис. 13.2 показано, что С3-конвертазы при классическом и альтернативном путях (С4b2а и С3bВb соответственно) расщепляют С3 на два фрагмента. Более мелкий С3а является растворимым белком анафилатоксином: он активирует клетки, участвующие в реакции воспаления. Больший фрагмент, С3b, продолжает процесс активации каскада комплемента, связываясь с клеточными поверхностями вокруг места активации. Как показано далее, С3b также участвует в защите организма, воспалении и иммунной регуляции.
Рис. 13.2. Расщепление компонента С3 С3-конвертазой и компонента С5 С5-конвертазой при классическом и лектиновом (наверху) и альтернативном (внизу) путях. Во всех случаях С3 расщепляется на С3b, который откладывается на клеточной поверхности, и СЗа, высвобождаемый в жидкую среду. Таким же образом С5 расщепляется на С5b, который откладывается на клеточной поверхности, и С5а, высвобождаемый в жидкую среду
Связывание С3b с С3-конвертазами как при классическом, так и альтернативном путях инициирует связывание и расщепление следующего компонента — С5 (см. рис. 13.2). По этой причине С3-конвертазы, связанные с С3b, относятся к С5-конвертазам (С4b2а3b при классическом пути; С3bВb3b при альтернативном). При расщеплении С5 образуются два фрагмента. Фрагмент С5а высвобождается в растворимой форме и является активным анафилатоксином. Фрагмент С5b связывается с клеточной поверхностью и формирует ядро для связи с терминальными компонентами комплемента.
Терминальный путь
Терминальные компоненты каскада комплемента — С5b, С6, С7, С8 и С9 — являются общими для всех путей активации. Они связываются друг с другом и формируют мембраноатакующий комплекс (МАК), который вызывает лизис клетки (рис. 13.3).
Рис. 13.3 Формирование мембраноатакующего комплекса. Компоненты комплемента поздней фазы — С5b-С9 — последовательно соединяются и формируют на поверхности клетки комплекс. Многочисленные С9-компоненты прикрепляются к этому комплексу и полимеризуются с образованием поли-С9, создавая канал, который пронизывает клеточную мембрану
Первой фазой формирования МАК является прикрепление С6 к С5b на поверхности клетки. Затем С7 связывается с С5b и С6 и проникает в наружную мембрану клетки. Последующее связывание С8 с С5b67 приводит к образованию комплекса, глубже проникающего в мембрану клетки. На мембране клетки C5b—С8 действует как рецептор для С9 — молекулы типа перфорина, который связывается с С8.
Дополнительные молекулы С9 взаимодействуют в комплексе с молекулой С9, образуя полимеризованные С9 (поли-С9). Эти поли-С9 формируют трансмембранный канал, нарушающий осмотическое равновесие в клетке: через него проникают ионы и поступает вода. Клетка набухает, мембрана становится проницаемой для макромолекул, которые затем покидают клетку. В результате происходит лизис клетки.
Р.Койко, Д.Саншайн, Э.Бенджамини
Опубликовал Константин Моканов