Immunologia - prelekcja 15

IMMUNOLOGIA – PRELEKCJA 3

Nixon.SUM@gmail.com

ODPORNOŚĆ

Nieswoista

Swoista

- szybka(30- 90 min)

- wolna(5-7 dni)

- stałe receptory dla PAMP

- receptory tworzone de novo

- selektywna (nie atakuje swoich kom.)

- specyficzna

- bez pamięci immunologicznej

- pozostaje po niej pamięć

Mechaniczna

Humoralna

Komórkowa

Humoralna Komórkowa

1. Lizozym 1. Fagocytoza

1. Limfocyty B 1. Limfocyty T

2. Dopełniacz

2. Przeciwciała

2. APC

3. Białka Ostrej Fazy
4. Cytokiny

Odporność nieswoista humoralna

Odpowiedź nieswoista cechuje się tym że:



Jest szybka, natychmiastowa



Receptory rozpoznające drobnoustroje są niezmienne w ciągu życia osobnika, kolejnych pokoleń
(dziedziczne)



Jest selektywna (celem ataku nie są własne struktury)



Nie pozostawia po sobie trwałej pamięci immunologicznej



Rozwija się niezależnie od odpowiedzi swoistej

Pierwsza linia obrony polega na mechanizmach nieswoistych. Są tak skuteczne, że czasem nie dochodzi
do aktywacji odpowiedzi swoistej. Bakterie dzielą się średnio co 20 minut, limfocyty potrzebują na to 6-8
godzin. Widać zatem, że drobnoustroje opanowałyby cały organizm, zanim namnożyło by się
odpowiednio dużo specyficznych limfocytów, stąd konieczność zaangażowania na początku szybkich i
skutecznych mechanizmów obrony.

Mechanizmy nieswoiste

Narząd

Aktywny komponent

Mechanizm działania

Skóra

- Rogowaciejący nabłonek, pot, łój

- Bariera mechaniczna, złuszczający się
nabłonek, niskie pH

Drogi oddechowe

- Rzęski, kaszel, kichanie,
- Wydzieliny surowiczo-śluzowe

- Wydalanie drobnoustrojów
- przemywanie powierzchni

Przewód pokarmowy

- HCL
- perystaltyka, złuszczający się nabłonek
- flora fizjologiczna

- Niskie pH
- Utrudniona kolonizacja
- Wydzielanie bakteriocyn, substancji
przeciwgrzybicznych, konkurencja

Krew, wydzieliny

Laktoferyna, transferryna
interferon, TNF

Lizozym (wydzielina nosa, śliny, łez)

- wiązanie Fe
- indukcja odpowiedzi immunologicznej

- rozkładanie ściany bakteryjnej
(wiązanie glikozydowe między kwasem
N-acetylomuraminowym a N-
acetyloglukozaminą)

Inne (działają we wszystkich
wyżej wymienionych)

Układ dopełniacza
Białko C-reaktywne
Komórki żerne
Komórki NK

PAMP (ang. pathogen-associated molecular patterns)

Molekularne wzorce budowy patogenów to najbardziej charakterystyczne struktury drobnoustrojów,
selektywnie rozpoznawane w odpowiedzi nieswoistej. Zaliczamy do nich między innymi
lipopolisacharydy, peptydoglikan, polisacharydy bakterii (składniki ściany), zymosan, mannany,
dwuniciowy RNA. Receptory dla PAMP dzielą się na wolne (opsoniny) i związane z powierzchnią
komórek – te ostatnie mogą uczestniczyć w procesie fagocytozy oraz aktywacji komórek, np.
nabłonkowych.

Cząsteczki uczestniczące w mechanizmach odporności wrodzonej

1.  Białka ostrej fazy
2.  Kolektyny
3.  Peptydy antybakteryjne
4.  Lizozym
5.  Cytokiny i interferony -> patrz kolejne prelekcje

Białka ostrej fazy

(APP, ang. acute phase proteins) stanowią stały fizjologiczny składnik surowicy,

w  razie  konieczności  uczestniczący  w  odpowiedzi  immunologicznej.  Syntetyzowanie  są  głównie  w
wątrobie,  zwykle  na  skutek  stymulacji  bakteryjnej.  Mogą  być  również  wytwarzane  w  odpowiedzi  na
cytokiny IL-1, IL-6, TNF, IFN-gamma produkowane przez aktywowane makrofagi i komórki NK.

Główne funkcje APP to:



Wzmaganie aktywacji dopełniacza



opsonizacja – głównie CRP, kolektyny, białko wiążące mannozę (MBP) oraz składniki dopełniacza.



Wzmaganie zabijania drobnoustrojów



Hamowanie wzrostu bakterii przez białka wiążące jony metali (odbieranie bakteriom potrzebnych
mikroelementów) – transferyna, laktoferyna, ceruloplazmina, haptoglobina.



Ograniczanie uszkodzenia tkanek spowodowanego przez bakterie, urazy, nowotwory, reumatoidalne
zapalenie stawów – fibrynogen wspomaga krzepnięcie krwi, inhibitory proteaz neutralizują enzymy
lizosomalne uwalniane w czasie fagocytozy

Fibronektyna

wiąże się z włóknikiem, zdenaturowanym, „pociętym” kolagenem, a także bezpośrednio z

niektórymi bakteriami (np. gronkowcem złocistym), indukując przez swe receptory na komórkach żernych
fagocytozę. Za pośrednictwem tego receptora makrofagi mogą fagocytować fragmenty uszkodzonych tkanek i ciała
obce, na których odłożył się włóknik.

Białko CRP

wiąże się z fosfocholiną bakterii, aktywuje dopełniacz (łączy się

z C1q) oraz pełni funkcję opsoniny. Jego nazwa pochodzi od zdolności do
wiązania się z wielocukrem C pneumokoków. Ilościowe oznaczanie tego białka u
pacjentów z chorobami zapalnymi wykorzystywane jest do monitorowania
bieżącej aktywności zapalnej w przebiegu choroby. Wysoki poziom CRP oznacza
ostry przebieg choroby.

Kolektyny

to grupa rozpuszczalnych białek zdolnych do wiązania oligosacharydów na powierzchni niektórych

drobnoustrojów. Strukturalnie przypominają one składnik C1q dopełniacza. Receptory dla kolektyn na makrofagach
ułatwiają usunięcie i zniszczenie bakterii do których przyłączyły się kolektyny. Do kolektyn należą białko wiążące
mannozę, konglutyniny, białka A i D surfaktantu płucnego.

Białko wiążące mannozę MBP

łączy się z mannozą na powierzchni

bakterii, a następnie z receptorami dla MPB (opsonizacja) oraz aktywuje
dopełniacz.

Surowiczy amyloid A (SAA)

aktywuje dopełniacz (łączy się z C1q) oraz pełni rolę opsoniny.

Białko wiążące LPS

łączy się ze ścianą komórek bakteryjnych

Peptydy antybakteryjne

            - cekropiny
            - maganiny
            - defensyny

wytwarzane  są  przez  wiele  różnych  komórek,  w tym  komórki nabłonkowe  i żerne. Odgrywają  one  ważną  rolę  w
usuwaniu  infekcji  bakteryjnych  w  reakcjach  odporności  wrodzonej.  Działanie  antybakteryjne  wykazują  one  na
drodze  różnych  mechanizmów.  Należą  do  nich  m.  in.  cekropiny,  magaininy  i  defensyny.  Dwie  pierwsze  grupy
powodują lizę, inne zaś interferują z transportem jonów. Peptydy przeciwbakteryjne wykazują aktywność zarówno
przeciw  bakteriom  Gram-ujemnym  jak  i  Gram-dodatnim.  Jest  to  jeden  z  najstarszych  ewolucyjnie  mechanizmów
obronnych.  Ostatnimi  czasy  peptydy  przeciwbakteryjne  wzbudzają  zainteresowanie  medycyny  jako  leki  –  podjęte
próby kliniczne z zastosowaniem peptydów kationitowych dały zadowalające wyniki m. in. w leczeniu owrzodzeń
w  przebiegu  cukrzycy,  profilaktyce  zapalenia  śluzówki  jamy  ustnej  po  chemioterapii,  infekcji  u  dzieci  z
mukowiscydozą i wielu innych schorzeń.

Lizozym (muraminidaza)

Działa na wszystkie bakterie Gram-dodatnie z wyjątkiem Staphylococcus aureus.

należy do białek kationowych. Odkryty został na początku lat 20. XX w. przez Fleminga. Obecny jest w
ziarnistościach komórek żernych, a także w osoczu krwi, łzach, ślinie oraz wydzielinach śluzowo-surowiczych dróg
oddechowych. Jego biochemiczne działanie polega na hydrolizie wiązania beta-1,4-glikozydowego między kwasem
N-acetylomuraminowym i N-acetyloglukozaminą, które stabilizuje ścianę komórek bakteryjnych.

Lizozym oznaczamy za pomocą następującej próby mikrobiologicznej: do żelu agarozowego dodajemy bakterii
Micrococcus lisodeicticus, po czym nakrapiamy badaną wydzielinę z lizozymem. Rozbijanie ścian bakteryjnych
daje przejaśnienia, których średnicę oceniamy, by ilościowo oznaczyć poziom lizozymu w badanej wydzielinie. Jest
to bardzo trudna metoda ze względu na niewielką widoczność przejaśnień.

Układ dopełniacza

System dopełniacza (C, komplement ) zbliżony do obecnie występującego u ssaków, zidentyfikowano
także u ryb, płazów, gadów oraz ptaków. Drogi aktywacji alternatywnej drogi dopełniacza ukształtowały
się prawdopodobnie ok. 600 mln lat temu – stąd wniosek że układ ten jest bardzo stary ewolucyjnie.
Terminu „dopełniacz” użył po raz pierwszy Ehrlich w opisie aktywności surowicy, która może
„dopełnić” zdolność swoistego przeciwciała do wywołania lizy bakterii.

Podstawowe funkcje dopełniacza:

Funkcja

Składnik Dopełniacza

1) Obrona przeciwzakaźna



Opsonizacja



Chemotaksja

- Aktywacja fagocytów

- Degranulacja kom. tucznych i bazofilów

- zwiększenie przepływu krwi



Liza komórek bakteryjnych i zakażonych

C3b i C4b

C3a, C4a, C5a

kompleks MAC (kompleks atakujący błonę, złożony z
C5b-9)

2) Współpraca odpowiedzi nieswoistej ze swoistą



Wzmaganie odpowiedzi humorlanej



Rozwój pamięci immunologicznej

fragmenty C3b i C4b połączone z kompleksem
antygen-przeciwciało, związane przez receptory CR2
na limfocytach B

fragmenty C3b i C4b w połączeniu z CR2 i CR3 na
komórkach dendrytycznych

3) Usuwanie zbędnych produktów



kompleksów immunologicznych i komórek

apoptotycznych

C1q. C3, C4

Opsonizacja to zjawisko ułatwiania fagocytozy (zwłaszcza drobnoustrojów). Czynnikami ułatwiającymi
opsonizację – opsoninami – są składniki surowicy: przeciwciała IgG i IgM, kolektyny, białko CRP oraz
fragmenty dopełniacza.

Na układ dopełniacza składają się białka, enzymy, układy pozytywnej i negatywnej regulacji oraz
receptory. Należy do niego ok. 30 białek występujących w surowicy i płynach ustrojowych w postaci
nieaktywnej, podlegających kaskadowej aktywacji, oraz białka regulatorowe. Najwyższe stężenie w
surowicy osiąga składowa C3 (1200 ul/ml).

Miejsce Syntezy:

Monocyty/makrofagi

C1r/s
C5

Properdyna
Czynnik D

C1q

cz. B,H, I

Płuca

Wątroba

Kaskada aktywacji dopełniacza

Aktywacja dopełniacza polega na serii zarówno enzymatycznych jak i nieeznymatycznych reakcji o
charakterze kaskadowym. Każda z trzech dróg aktywacji prowadzi do utworzenia dwóch enzymów o
charakterze proteaz: konwertzy C3 i konwertazy C5. Mają one zdolność wzmacniania kaskady aktywacji.
Końcowe etapy wszystkich dróg aktywacji są dla nich wspólne, a ich celem jest utworzenie kompleksu
atakującego błonę MAC (ang. membrane attacking complex).
Kolejność cyfr oznaczających kolejne białka dopełniacza (C – complement) nie jest związana z
kolejnością ich udziału w kaskadzie aktywacji dopełniacza, chociaż w znacznym stopniu się z nią
pokrywa. Dotyczy to jedynie odkrytej jako pierwsza, klasycznej drogi aktywacji dopełniacza. Białka
biorące udział w pozostałych drogach nie są oznaczane cyframi. W drodze alternatywnej biorą udział
czynniki B, D, H, I oraz P (properdyna), natomiast w drodze lektynowej – białko wiążące mannozę MBP
i inne kolektyny, a także proteazy MASP-1 i MASP-2, u człowieka także fikoliny L i H.

Białko C3

Jest głównym białkiem kaskady aktywacji dopełniacza, na nie bowiem działają konwertazy utworzone w
wyniku działania wszystkich trzech dróg dopełniacza. Zbudowane jest z dwóch łańcuchów
polipeptydowych, fizjologiczne stężenie C3 w surowicy wynosi 1200 ug/ml. Sytnetyzowane jest w
wątrobie, monocytach, makrofagach, a także płucach, skórze, astrocytach oraz tkance tłuszczowej.
Nieaktywowane przez konwertazę białko C3 bierze udział w opsonizacji, natomiast jego składowe:



C3a wraz z C5a i C4a bierze udział w chemotaksji i aktywacji leukocytów



C3b bierze udział we wzmaganiu odpowiedzi humoralnej oraz rozwoju pamięci immunologicznej
przez receptory CR2 na limf. B oraz komórkach dendrytycznych



Fragmenty C3 wraz z C1q i fragmentami C4 biorą udział w usuwaniu kompleksów
immunologicznych oraz komórek apoptotycznych.

Drogi aktywacji dopełniacza

Klasyczna



Kompleksy immunologiczne
(IgM, IgG)



Elementy strukturalne na
powierzchni drobnoustrojów

Lektynowa



Elementy strukturalne na
powierzchni drobnoustrojów
zawierające mannozę

Alternatywna



Elementy strukturalne na
powierzchni drobnoustrojów

AKTYWACJA

Odczyn zapalny

Opsonizacja

Liza

Droga klasyczna

Charakteryzuje ją zależność od przeciwciał związanych z antygenem w kompleksy immunologiczne.
Dlatego właśnie układ zyskał nazwę dopełniacza – dopełnia bowiem funkcję przeciwciał, które same w
sobie nie są zdolne do zniszczenia komórki drobnoustroju lub pasożyta. Zdolność do aktywacji tej drogi
dopełniacza mają immunoglobuliny IgG (z wyjątkiem G4) oraz IgM.
Składnik C1 fizjologicznie składa się z dwóch odwracalnie połączonych ze sobą podjednostek C1q oraz
tetrameru C1r2s2.

Przebieg drogi klasycznej aktywacji dopełniacza jest następujący:

wytworzenie konwertazy C3

Wytworzenie konwertazy C5

Wytworzenie MAC

C1(q+r+s)

C 4b 2a

4b 2a 3b C5

C4 C5b

MAC

1. Przeciwciała przyłączają się do epitopów, co powoduje ich zmiany konformacyjne, a następnie

do powstałych kompleksów immunologicznych przyłącza się cząsteczka C1q, kształtem podobna
do wiązki sześciu tulipanów. Wiązanie C1q z jednym kompleksem immunologicznym jest słabe,
ale związanie dwóch lub więcej sąsiadujących ze sobą kompleksów przez odpowiednią liczbę
„główek tulipanów” znacznie zwiększa siłę wiązania, dzięki czemu może zajść dalsza aktywacja
dopełniacza.
W C1q zachodzi zmiana konformacyjna, która powoduje zmianę konformacyjną w obrębie C1r,
eksponując miejsce enzymatyczne o właściwościach proteazy serynowej. Następnie poprzez
ograniczoną proteolizę zachodzi trwała już aktywacja kolejnej proteazy serynowej C1s.

2. Aktywowana C1s rozkłada białka C4 i C2. Najpierw rozkładany jest C4, z którego powstają

fragmenty C4a i C4b. Pierwszy z nich, uwolniony do środowiska, pełni funkcję anafilatoksyny –
patrz niżej.

3. C4b łączy się z błoną komórkową poprzez zawarte w niej białka i cukry. Po przyłączeniu C4b do

błony następuje

4. przyłączenie C2 do C4b, po czym C2 zostaje rozłożony do C2a i C2b przez C1s. Powstały

kompleks C4bC2a jest to konwertaza C3 drogi klasycznej, najistotniejsza dla prawidłowego
działania układu dopełniacza

5. Konwertaza C3 rozkłada C3 do C3a (kolejna anafilatoksyna) i C3b, a ten z kolei może przyłączyć

się do błony komórkowej patogenu, lub do konwertazy C3, tworząc kompleks C4b2a3b, czyli
konwertazę C5 drogi klasycznej.

6. Konwertaza C5 rozkłada białko C5 do anafilatoksyny C5a i fragmentu C5b, który bierze udział

we wspólnej końcowej drodze aktywacji dopełniacza – tworzeniu kompleksu MAC.

W warunkach fizjologicznych znaczna część cząsteczek C3b nie bierze udziału ani w reakcjach aktywacji dopełniacza, ani w
opsonizacji patogenów, ponieważ ze względu na swoją wysoką reaktywność łączą się one z białkami w płynie tkankowym lub z
wodą. Wytworzenie nadmiaru C3b jest więc niezbędne do aktywacji układu dopełniacza „w ogóle”

MAC

Powstaje on w wyniku reakcji nieenzymatycznych, Po wytworzeniu fragmentu C5b – na dowolnej

drodze – dochodzi do jego połączenia się z C6. Następnie do powstałego kompleksu dołączane są C7 i
C8. Powstaje kompleks C5b-8, który ma zdolność włączania się w błonę komórkową (co powoduje
reorientację lipidów błony i jej deformację) i przyłączania cząstek C9. Przyłączenie 2-14 takich cząstek
tworzy w błonie komórkowej nie regulowany kanał jonowy, którego średnica zależy od liczby
przyłączonych C9.

Działanie MAC

1) Przez kanał ten z komórki wypływają jony K+, ATP, makromolekuły,
2) wpływa natomiast woda, jony Na+ i inne, a także lizozym oraz antybiotyki. Do zabicia jednej

komórki E. coli potrzebne jest od kilkudziesięciu do kilkuset kompleksów MAC.

Wrażliwe na działanie MAC są:

1)  Bakterie Gram-ujemne
2)  Niektóre wirusy
3)  Pierwotniaki
4)  Mykoplazmy
5)  Erytrocyty i komórki jądrzaste, np. zakażone wirusem

Bakterie Gram-dodatnie bronią się przed dopełniaczem grubą warstwą peptydoglikanu

MAC nie jest prawdopodobnie najistotniejszym efektorem układu dopełniacza. O wiele skuteczniejszym
sposobem eliminacji komórek patogenów oraz zmienionych patologicznie komórek organizmu jest
immunofagocytoza, w której udział biorą m. in. związane z błoną komórkową jako opsoniny składniki
dopełniacza. Mimo to osoby z defektem genetycznym dotyczącym któregoś ze składników dopełniacza
cechują się znacznie niższą odpornością na zakażenia niektórymi bakteriami, np. Neisseria meningitidis i
Neisseria gonorrheae.
Końcowe składniki aktywacji dopełniacza, odkładające się w błonie komórkowej w ilościach
podprogowych i nie powodując zabicia komórki, mogą stymulować proliferację komórek.

C5b łączy się z kompleks C5b67 do kompleksu

do C5b-8 włącza 2-14 C9 tworzy kanał

C6 i C7 łączy się z błoną przyłącza się C8

się C9 i polimeryzuje (od 0,7 do 12 nm)

Liza błonowa

wymiary MAC

Droga alternatywna (properdynowa)

Czynniki aktywujące: Bakterie G+ i G-, polisacharydy ścian bakterii, wirusy, grzyby, niektóre komórki
nowotworowe oraz kompleksy immunologiczne zawierające IgG, IgA, IgE. Ostatnio odkryto również, że
droga ta rozpoczyna się w osoczu powoli, spontanicznie i atakuje każdą dostępną błonę biologicznym,
jest jednak unieszkodliwiana na komórkach własnego organizmu.

C3b

jony Mg

Czynnik D

Rozkład C5 i dalej tworzenie MAC

C3b C3b

1. W osoczu krwi występuje białko C3(H

O) podobne do składnika C3b drogi klasycznej. Wiąże

ono czynnik B, który w obecności jonów Mg+ i czynnika D zostaje rozbity na fragmenty Ba i Bb.

2. Fragment Ba wydostaje się do środowiska reakcji, natomiast fragment Bb wiąże się z C3(H

O).

Powstały kompleks ma aktywność enzymatyczną, jest to (rozpuszczalna) konwertaza C3 drogi
alternatywnej.

3. Konwertaza ta rozkłada C3 tworząc fragmenty C3a i C3b – analogicznie do drogi klasycznej.

Pierwszy fragment jest anafilatoksyną, drugi zaś łączy się z błoną komórkową.

4. Związany z błoną C3b przyłącza czynnik B, który – analogicznie do powyższej reakcji –

rozbijany jest do Ba i Bb. Po raz kolejny utworzona zostaje konwertaza C3 drogi alternatywnej,
tym razem związana z błoną komórkową i dodatkowo stabilizowana czynnikiem P, czyli
properdyną (stad druga nazwa drogi – properdynowa).

5. Konwertaza C3 rozkłada C3 do C3a i C3b. Ten ostatni – podobnie jak powyżej – przyłącza się do

błony komórkowej i łączy się z czynnikiem B, dając początek kolejnej konwertazie C3 (dodatnie
sprzężenie zwrotne), lub przyłącza się do już istniejącej konwertazy C3, tworząc kompleks
C3bBb3b czyli konwertazę C5 drogi alternatywnej.

6. Analogicznie do drogi klasycznej konwertaza C5 rozkłada C5 do anafilatoksyny C5a i fragmentu

C5b, który tworzy MAC.

Powiązanie dróg klasycznej i alternatywnej zachodzi dzięki czynnikowi C3b, bowiem wytworzony w
drodze klasycznej C3b może po związaniu się z błoną tworzyć konwertazę C3 drogi alternatywnej.

Droga lektynowa

Jest podobna do drogi klasycznej, różnią się one jedynie pierwszymi etapami. W drodze lektynowej
antygen nie musi być rozpoznany przez przeciwciała (niezależna od niedoborów humoralnych) – są one
zastąpione przez białka nieswoiście wiążące cukry, czyli kolektyny. Białka te posiadają domeny
lektynowe oraz długie ogonki o strukturze podobnej do kolagenu.
Kolektyna zapoczątkowująca drogę lektynową to białko wiążące mannozę MBL, występujące w osoczu.
Budową przypomina ono czynnik C1q, posiada bowiem sześć główek umieszczonych na
kolagenopodobnym trzonie

MBL (mannowe binding lectin)- podstawowym

elementem jest trzyłańcuchowa podjednostka

zawierająca kolagenopodobne ogonki

zakończone trzema główkami

Regiony rozpoznające mannozę i fruktozę

MBL wykazuje duże powinowactwo do

Mannoza i fukoza rozmieszczone inaczej nie

mannozy i fukozy rozłożonych w określonych są rozpoznawane przez MBL

odstępach na powierzchni błony

Ogonek ten może wiązać proteazy serynowe MASP-1 oraz MASP-2. Gdy MBL zwiąże się z
powierzchnią antygenu, w ogonku zachodzi zmiana konformacyjna, co powoduje aktywację MASP-1. Ta
z kolei dokonuje proteolitycznego cięcia, a zarazem aktywacji MASP-2. Eznym ten ma zdolność
rozkładania C2 i C4. Dalsze etapy reakcji są identyczne jak w drodze klasycznej. Kompleks kolektyna-
MASP-1-MASP-2 zastępuje więc przeciwciało, jak i C1q, C1r i C1s drogi klasycznej.

Ze względu na swoje właściwości i wczesne pojawienie się w filogenezie MBL określana jest
„praprzeciwciałem”.

Droga alternatywna oraz lektynowa umożliwiają organizmowi natychmiastową reakcję obronną zaraz po
wniknięciu do niego patogenu, droga klasyczna wymaga bowiem utworzenia swoistych przeciwciał, co
następuje dopiero po pewnym czasie od infekcji.

Schemat działania dopełniacza

DROGA

KLASYCZNA

LEKTYNOWA ALTERNATYWNA

Kompleks Ag/Ab

MBL wiążąca mannoze powierzchnia

(na powierzchni patogenu) na powierzchni patogenu patogenu

C1q, C1r, C1s MBL, MASP-1, MASP-2

KONWERTAZA C3

Końcowe produkty dopełniacza

C5b

C3a, C5a C3b

Białkowe mediatory Wiąże się z receptorami

utworzenie MAC

zapalenia, chemotaksja dla dopełniacza na fagocytach

liza komórki

Opsonizacja patogenu

Usuwanie kompleksów

immunologicznychy

Mechanizmy chroniące bakterie przed litycznym działaniem dopełniacza



Ochronna rola komórkowych struktur powierzchniowych (lipopolisacharydów, białek

powierzchniowych, otoczek)



Proteolityczna degradacja białek dopełniacza



Proteolityczna degradacja immunoglobulin

Usuwanie kompleksów immunologicznych

Usuwanie kompleksów immunologicznych z krążenia umożliwia wygasanie odczynu zapalnego po
usunięciu patogenu ze środowiska wewnętrznego ustroju. Kompleksy opsonizowane przez C3b mogą być
usuwane z krążenia poprzez wiązanie do receptorów C1R krwinek czerwonych, które następnie
transportowane z krwią do wątroby zostają usunięte przez fagocyty. U większości chorych z pierwotnymi
niedoborami C1 i C4, rzadziej C2 występują choroby kompleksów immunologicznych

Układ dopełniacza może stanowić potencjalne zagrożenie dla organizmu gospodarza, gdyż w przypadku
jego niekontrolowanej aktywacji może dojść do uszkodzenia tkanek. Ma to miejsce m. in. w chorobie
Alzheimera, astmie oskrzelowej, kłębuszkowym zapaleniu nerek, myasthenia gravis, łuszczycy,
reumatoidalnym zapaleniu stawów, udarze mózgu, a także we wstrząsie.

Receptory dla składników dopełniacza

Funkcje:

1)  Ułatwianie wiązania i fagocytozy przez komórki żerne
2)  Usuwanie kompleksów immunologicznych
3)  Regulacja (głównie hamowanie) aktywacji dopełniacza

CR1 – receptor dla C3b, obecny na granulocytach, monocytach makrofagach

1) uczestniczy w fagocytozie.
2) CR1 obecne na erytrocytach spełniają ważną rolę usuwania z krwiobiegu kompleksów

immunologicznych zawierających dopełniacz, które mogłyby odkładać się np. w nerkach
indukując ich uszkodzenie

adherencja immunologiczna - przyleganie kompleksów Ig+dopełniacz do błony erytrocytów

CR2 – receptor dla C3d, występuje głównie na limfocytach B i komórkach dendrytycznych.

1) Połączenie CR2 i BCR wzmaga aktywację limfocytów B ( stają się nawet 10 000 razy bardziej

immunogenne)

- CD81+CD19+CR2 = koreceptor

2) Obecność na komórkach dendrytycznych ma znaczenie dla utrzymania limf B pamięci
3) Receptor dla wirusa Ebsteina-Barr (EBV)

C3d

antygen

BCR

CD81 CR2

CD19

CR3 – określany też symbolami Mo-1 lub Mac-1

1)  Udział w fagocytozie
2)  Bezpośrednie wiązanie niektórych bakterii
3)  Mycobacterium tuberculosis oraz HIV wykorzystują go do wnikania do makrofagów

Receptor

Swoistość

Komórki

CR1 (inaczej C3bR)

C3b, C4b

Erytrocyty, limfocyty (głównie B, nieliczne T),

monocyty, neutrofile

CR2 (inaczej C3dR)

C3d, iC3b

Limfocyty B, komórki dendrytyczne

DAF

C4b2a, C3bBb

Erytrocyty, trombocyty, limfocyty B i T,

monocyty, kom. nabłonkowe i śródbłonkowe

MCP

C3b, C4b

Trombocyty, większość limfocytów, komórki

nabłonkowe i śródbłonkowe, fibroblasty

HRF

C8, C9

Erytrocyty, Leukocyty

Białka regulacyjne układu dopełniacza

Głównym zadaniem mechanizmów regulujących aktywność układu dopełniacza jest zabezpieczenie
naszego organizmu przed jego działaniem. Zabezpieczenie przed działaniem dopełniacza obejmuje:

1) Krótki okres półtrwania

a. konwertaza C3 i C5 drogi klasycznej – około 5 minut
b. konwertaza C3 i C5 drogi alternatywnej – około 12 minut

2) egzo/endocytoza kompleksów oraz naprawa uszkodzeń w wyniku syntezy lipidów

(wyłącznie komórki jądrzaste)

3) Dezaktywacja

a. Mechanizmy związane z błonami komórkowymi



CR1



MCP



DAF



HRF

b. Mechanizmy działające w płynach tkankowych (głównie w osoczu)



Czynnik I



Inhibitor C1



Białko wiążące C4



Czynnik H



Rekonektyna (FHL-1)



Inaktywatory anafilatoksyn



Witronektyna



Klasteryna



Properdyna

Czynniki obecne na komórkach

Są odpowiedzialne za wyłapywanie dopełniacza, zwłaszcza fragmentów powstających na skutek działania drogi
alternatywnej. Umożliwia to obronę własnego organizmu przed aktywowanym spontanicznie dopełniaczem.
Działanie drogi alternatywnej wynika z faktu iż drobnoustroje nie posiadają czynników hamujących dopełniacz.

1. CR1

(receptor dla C3b)

- kofaktor czynnika I rozkładającego C3b i C4b
- dzięki temu kompleksy immunologiczne transportowane przez erytrocyty
już w drodze są rozkładane

2. MCP

(błonowy kofaktor białkowy)

- kofaktor czynnika I
- wiąże C3b i C4b
- jest obecny właściwie na wszystkich komórkach jądrzastych organizmu
- wykorzystuje go wirus odry

Czynnik I

C3f

Bb Bb

MCP

C3b

iC3b

3. DAF

(czynnik przyspieszający rozkład, ang. degradation accelerating factor )

- przyspiesza spontaniczny rozpad konwertaz C3 i C5 drogi klasycznej i alternatywnej
- występuje powszechnie na wielu komórkach

DAF

C3b

4. HRF

(czynnik restrykcji homologicznej)

- wiąże C8 i C9
- hamując polimeraze C9 hamuje tworzenie MAC
- występuje na limfocytach T i B, neutrofilach, monocytach

Defekt glikozylofosfatydyloinozytolowego łącznika umocowującego kompleksy DAF i HRF w błonie
jest przyczyną napadowej nocnej hemoblobinurii

Niektóre wirusy wykorzystują cząsteczki regulacyjne układu dopełniacza jako swoiste receptory umożliwiające im
wniknięcie do komórki gospodarza. Np. wirus odry wykorzystuje MCP, echowirusy i wirusy Coxackie – DAF, a
wirus Eppstein-Barr CR2.
Niektóre organizmy rozwinęły mechanizmy obrony przed dopełniaczem:



Wirus krowianki syntetyzuje białko homologiczne do białka wiążącego C4



Proteazy wydzielane przez kropidlaki, pierwotniaki i bakterie rozkładają składniki dopełniacza.



Jad kobry zawiera czynnik CVF tworzący kompleksy CVF-Bb i CVF-BBC3b, które mają właściwości
konwertazy C3 drogi alternatywnej. Nie podlega ona inaktywującemu wpływowi czynnika I i H i
wywołuje niehamowaną aktywację dopełniacza.

Czynniki Osoczowe

1. Inhibitor C1

- wiąże aktywny C1r i C1s blokując dalszą aktywację

2. Czynnik I

- proteaza rozkładająca C3b i C4b zarówno wolne jak i związane w konwertazach
- tnie łańcuch α C3b w dwóch miejscach uwalniając mały fragment C3f i pozostawiając
nieaktywny iC3b
- Kofaktorami czynnika I są:

- CR1

- CR2 w błonach komórkowych

- MCP
- białko wiążące C4 w płynach tkankowych

- czynnik H

s-s

C3f

Czynnik H
- wiąże C3b i wspomaga czynnik I w hamowaniu konwertazy C3 drogi alternatywnej.

Białko wiążące C4
- przyspiesza rozpad (spontaniczny lub wywołany przez czynnik I ) konwertazy C3 drogi klasycznej

5. Immunokonglutyniny
autoprzeciwciała przeciwko związanym składnikom dopełniacza, głównie C3. Pojawiają się w
następstwie zakażeń oraz w stanach zapalnych i mają zdolność aglutynacji pokrytych dopełniaczem
cząsteczek i mikroorganizmów.

Niedobory składników dopełniacza

Pacjenci z niedoborami składników dopełniacza mają zwiększoną wrażliwość na zakażenia bakteryjne
oraz zwiększone ryzyko wystąpienia chorób autoimmunizacyjnych powodowanych przez kompleksy
immunologiczne. Nawracające zakażenia bakteryjne występują w większości niedoborów:



Paciorkowcowe (niedobór C3, czynnika H i I)



Dwoinką zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych Neisseria meningitidis (niedobór C5 do C9,
czynnika D, properdyny)



Choroby autoimmunizacyjne na tle kompleksów Ag:Ab, np. toczeń, kłębkowe zapalenie nerek

(niedobór C1q, C1r, C1s, C2, C4)

Obrzęk naczynioruchowy Quinckego

– polega na niedoborze inhibitora C1, który oprócz czynnika C1

hamuje także plazminę, kalikreinę i aktywny czynnik XII i XIa. Dochodzi do powstania obrzęków, w
przypadku zajęcia krtani zagrażających życiu.

Metody oznaczania dopełniacza

Poszczególne składowe możemy mierzyć zarówno oddzielnie, oznaczając ich poziom, jak i oceniając ich
funkcję. Prawidłowy poziom składowych dopełniacza nie przesądza o ich funkcjonalnej aktywności.
Całkowity poziom poszczególnych składowych dopełniacza jest mierzony za pomocą ELISA, RIA oraz
precypitacji z wykorzystaniem swoistych przeciwciał.



Ocena całkowitej aktywności (C1-C9)



Ustalenie stężenia surowicy, przy którym dojdzie do 50% lizy wystandaryzowanej zawiesiny
erytrocytów opłaszczonych swoistym przeciwciałem.



Radialna hemoliza (żel zawiera kompleksy erytrocyt-przeciwciało antyerytrocytarne, a z dołków
dyfunduje badana surowica.

Immunodyfuzja radialna znalazła zastosowanie w oznaczaniu składowych C3b i C4 dopełniacza.

Wykonanie praktyczne:

Zestaw zawiera płytki wypełnione żelem zawierającym p/ciała o swoistości anty C3, oraz trzy standardy
o różnym stężeniu C3 (Ref. I, Ref. II, Ref. III). Do dołków w żelu wprowadzamy po 2,5 ul standardów
oraz badanych surowic. Inkubujemy płytki w komorze wilgotnej.

Odczyn wiązania dopełniacza, OWD

Jest  to  jeden  z  klasycznych  odczynów,  wbrew  nazwie  nie  służy  jednak  do  oznaczania  składników
dopełniacza. Metoda ta służy wykrywaniu kompleksów immunologicznych w badanej surowicy (z reguły
wykrywamy w ten sposób przeciwciało), a polega na konkurencji dwóch układów: wskaźnikowego oraz
badanego  o  dopełniacz.  Układ  wskaźnikowy  stanowią  erytrocyty  baranie  opłaszczone  swoistym
przeciwciałem,  tzw.  amboceptorem  –  jest  to  surowica  królika  immunizowanego  erytrocytami  barana.
Układ badany zaś to poszukiwane przez nas przeciwciało i swoisty wobec niego antygen (lub odwrotnie).
Badanie przeprowadzamy w kilku etapach:

1. Najpierw dodając do badanej na obecność przeciwciała antygenu (lub odwrotnie).
2. Następnie dodajemy ściśle wymiareczkowaną ilość dopełniacza, odpowiednią do ilości użytego

w 1 etapie antygenu bądź przeciwciała.

3. Na samym końcu dodajemy erytrocyty opłaszczone amboceptorem.

Po kilku minutach inkubacji sprawdzamy czy pojawiła się liza tych erytrocytów – jeśli nie, wynik
badania jest pozytywny. Dzieje się tak ponieważ jedynie kompleks immunologiczny złożony z antygenu i
swoistego przeciwciała jest w stanie aktywować dopełniacz. Jeśli w pierwszym etapie doprowadziliśmy
do utworzenia takich kompleksów, „zabiorą” one cały dodany dopełniacz erytrocytom baranim z
amboceptorem. Tak związany dopełniacz, zajęty kompleksem immunologicznym nie wywoła w badanej
próbie hemolizy.
Bardzo ważne w odczynie wiązania dopełniacza są trzy próby kontrolne, które zawsze musimy wykonać:

1. Kontrola właściwości antykomplementarnych surowicy, składająca się z badanej surowicy,

erytrocytów barana z amboceptorem oraz dopełniacza. W prawidłowych warunkach w surowicy
nie występują elementy wiążące dopełniacz, a więc może on zadziałać na krwinki i w kontroli
występuje hemoliza.

2. Kontrola właściwości antykomplementarnych antygenu, złożona z roztworu 0,9% NaCl,

antygenu, erytrocytów barana z amboceptorem oraz dopełniacza. W prawidłowych warunkach
antygen może wiązać dopełniacz jedynie w połączeniu ze swoistym przeciwciałem, przez co
dopełniacz jest „wolny” i działa na krwinki, w kontroli występuje hemoliza.

3. Kontrola sprawności układu wskaźnikowego, złożona z erytrocytów barana z amboceptorem oraz

dopełniacza. W prawidłowych warunkach, kiedy cały układ „działa”, po związaniu się
dopełniacza z opłaszczonymi amboceptorem krwinkami w kontroli następuje hemoliza.

OWD można także wykonać jako oznaczenie ilościowe, podając miano przeciwciał w surowicy krwi.
Metoda ta znalazła zastosowanie w diagnostyce ostrego cuchnącego nieżytu nosa. Badanie wykonujemy
przygotowując kolejne rozcieńczenia badanej surowicy od 1:10 (1:20) do 1:80 i trzy powyższe kontrole.
Brak hemolizy w roztworach między 1:10 i 1:20 wskazuje na toczący się proces chorobowy.