DOPLNKOVÝ SYSTÉM: KLASICKÁ A ALTERNATÍVNA CESTA, FUNKCIE, CHOROBY - BIOLÓGIE - 2026

Systém komplementu je skupina pozostávajúca z viac ako tridsiatich plazmatických proteínov citlivých na teplo, ktoré zvyšujú deštruktívny účinok patogénnych mikroorganizmov.

Nazýva sa „doplnok“, pretože sa ukázalo, že dopĺňa účinok protilátok pri ničení patogénov. Je však tiež schopný vykonávať svoje funkcie v neprítomnosti protilátok. Preto sa môže považovať za súčasť zložiek vrodeného imunitného systému.

Zhrnutie aktivačnej kaskády komplementu. Podľa Perhelion, z Wikimedia Commons.

Jeho pôsobenie závisí od sériovej aktivácie („kaskády“) proteínov, ktoré ho tvoria, aby sa zaručilo pretrhnutie patogénov vytvorením pórov v ich membráne, označenie (opsonizácia) na ich zničenie fagocytárnymi bunkami a neutralizácia vírusu.

Imunitný systém: adaptívna imunita a vrodená imunita

Imunitný systém je obranný systém tela, ktorý sa bráni pred napadnutím mikroorganizmami schopnými spôsobiť ochorenie.

Pozostáva zo súboru buniek, orgánov a cytokínových proteínov, ktoré zostávajú v pohotovosti pred príchodom patogénov. Keď ich odhalia, vykonajú proti nim útok, aby sa zaručilo ich odstránenie. Jeho metodika by bola taká, ako by to robili vojaci kasární, ktorí prichádzajú na obranu vždy, keď nastanú situácie útoku alebo stavu núdze.

Rovnako ako v akomkoľvek obrannom systéme, útok, ktorý vykonávajú, vyžaduje taktiku, schopnosti, zručnosti a spoluprácu jeho zložiek. To všetko sa podieľa na rade strategických krokov, ktoré sú súhrnne známe ako imunitná reakcia.

Imunitná reakcia sa vyskytuje v dvoch veľkých časovo oddelených fázach: vrodená imunitná reakcia a adaptívna imunitná reakcia.

Vrodená imunitná reakcia

Vrodená imunitná reakcia je prvou obrannou líniou proti infekcii spôsobenej príchodom cudzieho organizmu.

Tento typ počiatočnej reakcie na jednej strane predpokladá pôsobenie zadržiavacích línií (kože a slizníc), ktoré pôsobia ako bariéry brániace vstupu patogénov. Na druhej strane pôsobenie buniek, ktoré zostávajú ostražité v najvnútornejších vrstvách kože pred vstupom do patogénov. Tieto mikroorganizmy sa môžu „plaziť“ v dôsledku zlyhania prvých bariér, ako je diera alebo rez, ktorý v nich existuje.

Bunky, ktoré pôsobia na tejto úrovni, sú známe ako fagocyty, ktoré sú zodpovedné za rozpoznávanie napadajúcich mikroorganizmov, fagocytovanie (pohlcovanie) a nakoniec ich ničenie v cytoplazme.

Okrem toho sú tieto bunky zodpovedné za vysielanie signálov do buniek, ktoré sa zúčastňujú druhej vetvy odozvy, aby sa účinne eliminoval akýkoľvek patogén, ktorý dokáže prekonať prvú reakčnú líniu.

Nakoniec sú bunkové a nebunkové zložky, ktoré sa zúčastňujú na tomto type odpovede, prítomné od narodenia organizmu. To znamená, že nezávisia od prítomnosti antigénov (cudzích patogénov alebo toxických látok).

Adaptívna imunitná reakcia

Tento typ reakcie, ku ktorej dochádza po spustení efektorových mechanizmov vrodenej imunity, vykonávajú iné bunky známe ako lymfocyty.

Lymfocyty posilňujú obranné mechanizmy vrodenej imunity a zároveň zabezpečujú, aby si systém pamätal na napadajúce organizmy, len ak sa vrátia.

To znamená, že pred druhou inváziou cudzieho organizmu ho cudzí organizmus rýchlo rozpozná a uľahčí jeho rýchle odstránenie. Tieto reakcie sú zvyčajne rýchlejšie ako tie predchádzajúce práve kvôli ich charakteristickej imunitnej pamäti.

Nakoniec treba uviesť, že adaptívna imunita sa vyvíja počas celého života organizmu. Pretože čelí rôznym infekčným agensom. To znamená, že sa získa.

Keď tieto bunky detekujú organizmus druhýkrát, spustia bunkovú útočnú líniu a humorálnu líniu. Druhá zahŕňa uvoľňovanie protilátok, proteínov, ktoré neutralizujú toxíny a označujú patogény na elimináciu.

Protilátky zase môžu aktivovať skupinu proteínov, ktoré tvoria komplementový systém. Ten pomáha rýchlo ničiť baktérie a už infikované bunky.

Doplnkový systém

Systém komplementu je súbor plazmatických proteínov, ktoré sú aktivované prítomnosťou patogénnych organizmov.

Aj keď táto aktivácia v mnohých prípadoch závisí od protilátok (zložiek adaptívnych reakcií), môže sa aktivovať aj v prípade ich neprítomnosti. Z tohto dôvodu sa považuje za dôležitú súčasť vrodených reakcií.

Tento systém tvorí viac ako 30 proteínov, ktoré vzájomne pôsobia a dopĺňajú pôsobenie protilátok a fagocytárnych buniek pri eliminácii patogénov.

Tieto proteíny boli identifikované písmenom "C" pre komplement a sú tvorené kombináciou 9 proteínov (Cl až C9). Všetky z nich sú proteázy a neustále v tele obiehajú a sú neaktívne.

Keď sa zistí prítomnosť cudzieho mikroorganizmu, aktivujú sa pôsobením iných proteáz, takže pokračujú v útoku na obranu organizmu.

Teraz je možné túto aktiváciu uskutočniť tromi rôznymi cestami: klasickou cestou, alternatívnou a lektínovou cestou. Aj keď sa tieto líšia v tom, ako dôjde k aktivácii, všetky sa zhodujú vo vytvorení útočného komplexu na membráne patogénu (MAC).

Tento komplex je tvorený asociáciou mnohých proteínov na vonkajšej strane membrány patogénu, ktorá vrcholí tvorbou pórov alebo dier v nej.

Ako prebieha aktivácia doplnkového systému?

K aktivácii dochádza na miestach, kde sa vyskytuje infekcia, a je spôsobená prítomnosťou napadajúcich mikroorganizmov.

Počas toho sú všetky spočiatku neaktívne komplementové proteíny aktivované reťazovou reakciou. To znamená, že akonáhle je jeden aktivovaný, druhý aktivuje ďalší a tak ďalej.

Aktívne proteázy sa generujú štiepením prekurzorového proteínu alebo zymogénu (neaktívna forma). Ten druhý aktivuje jeho rozrezanie na ďalšie dva.

Aktivácia malej skupiny proteínov na začiatku kaskády teda spôsobuje obrovské zvýšenie v aktivácii následných zymogénov (amplifikácia).

Táto amplifikácia pomáha komplexu patogénovej membránovej ataky rýchlo sa tvoriť. To podporuje otvorenie pórov, ktoré nakoniec rozbijú parazity, baktérie a iné organizmy schopné spôsobiť infekciu.

Doplnok môže byť aktivovaný tromi nezávislými spôsobmi

Aj keď konečným cieľom aktivácie komplementu je vždy vytvorenie komplexu atakujúceho patogénnu membránu, existujú tri spôsoby, ako to dosiahnuť. Začiatok každej z nich závisí od pôsobenia rôznych molekúl.

Všetky sa však zbližujú pri aktivácii C3 konvertázy, proteínu, ktorý štiepi proteín C3 na C3a a C3b. Ten sa viaže na membránu patogénu a zlomí C5 na C5a a C5b. C5b sa tiež viaže na membránu a získava zvyšky proteínov, ktoré sa zhromaždia, čím vzniknú póry (C6, C7, C8 a C9).

Klasickým spôsobom

Toto meno dostane za to, že je prvým spôsobom, ktorý bude opísaný. Predstavuje bod spojenia medzi mechanizmami vrodených a adaptívnych reakcií, pretože je aktivovaný komplexmi protilátok, ktoré sa predtým viazali na povrch patogénu.

Toto začína väzbou C1q (prvého proteínu komplementovej kaskády) na membránu napadajúceho mikroorganizmu. Táto únia sa môže uskutočniť tromi rôznymi spôsobmi:

- priamo s proteínovými a neproteínovými zložkami na povrchu baktérií, ako je kyselina lipoteichoová prítomná v grampozitívnych baktériách.

- C-reaktívny proteín, plazmatický proteín, ktorý sa viaže na fosfocholínové zvyšky prítomné v bakteriálnych povrchových polysacharidoch.

- Na imunitné komplexy pozostávajúce z dvoch alebo viacerých protilátok izotypov IgG alebo IgM, ktoré sa predtým viazali na patogén.

Lektínová dráha

Aktivácia touto cestou závisí od rozpoznania špecifických uhľohydrátov exponovaných na povrchu patogénu proteínmi nazývanými lektíny.

Lektíny sú proteíny, ktoré interagujú iba so sacharidmi. Niektoré z nich sú: MLB proteín, ktorý sa špecificky viaže na polysacharidy, ktoré obsahujú manózu cukru prítomnú na povrchu vírusov a baktérií, a tie, ktoré rozpoznávajú iba zvyšky N-acetylglukozamínu prítomné v bakteriálnej stene.

Alternatívna trasa

Táto dráha je aktivovaná priamo väzbou proteínu C3 (ktorý generuje C3b) už aktívneho na povrchu patogénu.

Je dôležité vedieť, že v neprítomnosti infekcií sa C3b vyskytuje touto cestou vo veľmi nízkych hodnotách. Tieto obmedzené množstvá C3b sa udržiavajú neaktívne pôsobením proteínu známeho ako faktor H.

Len vtedy, keď dôjde k infekcii a C3 sa viaže na patogén, regulačný účinok faktora H sa vyhýba, a to sa viaže na druhý faktor známy ako faktor B. Ten sa štiepi pôsobením faktora D a produkty sa viažu na C3 už prítomné v membráne tvoriacej C3 konvertázu.

Od tejto chvíle sa uskutočnia aktivačné kroky spoločné pre tri dráhy.

Vlastnosti

Umožňuje rýchlu deštrukciu patogénnych buniek tvorbou pórov, ktoré rýchlo ničia ich membránu.

Väzbou aktivovaných proteínov komplementu sa vyznačujú patogény, ktoré fagocytárne bunky rozoznávajú a požívajú. Tento proces sa nazýva opsonizácia.

Malé fragmenty, ktoré vznikajú rozpadom zymogénov, pôsobia ako chemoatraktanty, ktoré získavajú viac fagocytov do miesta infekcie.

Umožňuje neutralizovať napadajúce vírusy. To znamená, že ich deaktivuje, aby boli neskôr fagocytované a eliminované.

Súvisiace choroby

X-ray nôh s reumatoidnou artritídou, ochorenie spôsobené nedostatkami v komplementovom systéme. Lariob z Wikimedia Commons.

Nedostatky v syntéze proteínov komplementu, ako aj faktory, ktoré spôsobujú neregulovanú aktiváciu týchto proteínov, môžu viesť k mnohým chorobám.

Nedostatky sú zvyčajne spôsobené genetickými chybami, ktoré vedú k chybným aktivačným udalostiam. To vedie k zlyhaniu zvýšenej náchylnosti na infekcie, reumatické choroby a angioedém (opuchy kože a sliznice).

Neprítomnosť regulácie, ako napríklad absencia faktora H, môže spôsobiť nadmernú aktiváciu. To končí nekontrolovaným zápalom, ktorý vzniká lýzou vlastných buniek.

Referencie

1. Alberts B, Johnson, Lewis J, M Raff, Roberts K, Walter P . 2002. Molecular Biology of the Cell, 4. vydanie. New York: Garland Science.
2. McCulloch J, Martin SJ. Testy bunkovej aktivity. 1994. Cellular Immunology, str. 95-113.
3. Rich R, Fleisher T, Shearer W, Schroeder H, Frew A, Weyand C. 2012. Clinical Immunology, 4. vydanie. Kanada: Elsevier.
4. Sarma JV, Ward PA. Doplnkový systém. Výskum buniek a tkanív. 2011; 343 (1), 227 - 235.
5. Thomas J, Kindt Richard A. Goldsby Vysoká škola Amherst Barbara A. Osborne. Javier de León Fraga (Ed.). 2006. V šiestom vydaní Kuby's Immunology. pp. 37, 94-95.
6. Trascasa L. Nedostatky doplnkov. Laboratórna diagnostika. Prezentácia španielskeho registra nedostatkov doplnku. Španielsky register nedostatkov doplnkov. 2000; 19: 41-48.