UKŁAD DOPEŁNIACZA: DROGA KLASYCZNA I ALTERNATYWNA, FUNKCJE, CHOROBY - BIOLOGIA - 2025

Układ dopełniacza to grupa złożona z ponad trzydziestu białek osocza wrażliwych na ciepło, które potęgują destrukcyjne działanie patogennych mikroorganizmów.

Nazywa się go „dopełniaczem”, ponieważ wykazano, że uzupełnia działanie przeciwciał w niszczeniu patogenów. Jednak jest również zdolny do pełnienia swoich funkcji przy braku przeciwciał. Dlatego można go uznać za część składników wrodzonego układu odpornościowego.

Podsumowanie szlaku aktywacji kaskady dopełniacza. Autor: Perhelion, źródło Wikimedia Commons.

Jego działanie zależy od seryjnej aktywacji („kaskady”) białek, które go tworzą, w celu zagwarantowania rozerwania patogenów poprzez tworzenie porów w ich błonie, znakowania (opsonizacji) w celu ich zniszczenia przez komórki fagocytarne i neutralizacja wirusa.

Układ odpornościowy: odporność adaptacyjna i odporność wrodzona

Układ odpornościowy to system obronny organizmu, który broni się przed atakiem mikroorganizmów mogących wywołać chorobę.

Składa się z zestawu komórek, narządów i białek cytokin, które pozostają czujne na pojawienie się patogenów. Po ich wykryciu przeprowadzają na nie atak, aby zagwarantować ich eliminację. Jego metodologia byłaby taka, jak robiliby to żołnierze koszar, którzy przychodzą do obrony w przypadku ataku lub sytuacji awaryjnej.

Jak w każdym systemie obronnym, przeprowadzany przez nich atak wymaga taktyki, umiejętności, umiejętności i współpracy jego elementów. Wszystko to jest uwikłane w serię strategicznych kroków, które są wspólnie określane jako odpowiedź immunologiczna.

Odpowiedź immunologiczna zachodzi w dwóch dużych, oddzielonych w czasie fazach: wrodzonej odpowiedzi immunologicznej i adaptacyjnej odpowiedzi immunologicznej.

Wrodzona odpowiedź immunologiczna

Wrodzona odpowiedź immunologiczna jest pierwszą linią obrony przed infekcją wywołaną przybyciem obcego organizmu.

Ten typ początkowej odpowiedzi implikuje z jednej strony działanie linii ograniczających (skóry i błon śluzowych), które działają jak bariery zapobiegające przedostawaniu się patogenów. Z drugiej strony działanie komórek, które pozostają czujne w najbardziej wewnętrznych warstwach skóry przed wejściem patogenów. Te mikroorganizmy mogą „wkradać się” w wyniku uszkodzenia pierwszych barier, takich jak dziura lub nacięcie, które w nich istnieje.

Komórki działające na tym poziomie znane są jako fagocyty, które są odpowiedzialne za rozpoznawanie atakujących mikroorganizmów, pochłanianie ich (pożeranie) i ostatecznie niszczenie ich w cytoplazmie.

Oprócz tego komórki te są odpowiedzialne za wysyłanie sygnałów do komórek uczestniczących w drugiej gałęzi odpowiedzi, aby skutecznie wyeliminować wszelkie patogeny, którym uda się pokonać pierwszą linię odpowiedzi.

Wreszcie, składniki komórkowe i niekomórkowe, które uczestniczą w tego typu odpowiedzi, są obecne od urodzenia organizmu. Oznacza to, że nie zależą od obecności antygenów (obcych patogenów lub substancji toksycznych).

Adaptacyjna odpowiedź immunologiczna

Tego typu odpowiedź, która pojawia się po uruchomieniu mechanizmów efektorowych odporności wrodzonej, jest prowadzona przez inne komórki zwane limfocytami.

Limfocyty wzmacniają mechanizmy obronne odporności wrodzonej, jednocześnie sprawiają, że system zapamiętuje atakujące organizmy na wypadek ich powrotu.

Oznacza to, że w przypadku drugiej inwazji obcego organizmu, ten ostatni szybko go rozpoznaje, ułatwiając jego szybką eliminację. Te odpowiedzi są zwykle szybsze niż poprzednie, właśnie z powodu ich charakterystycznej pamięci immunologicznej.

Na koniec należy wspomnieć, że odporność adaptacyjna rozwija się przez całe życie organizmu. Ponieważ ma do czynienia z różnymi czynnikami zakaźnymi. Oznacza to, że jest nabyty.

Kiedy te komórki wykryją organizm po raz drugi, wyzwalają linię ataku komórki i linię humoralną. Drugi polega na uwalnianiu przeciwciał, białek neutralizujących toksyny i oznaczających patogeny do eliminacji.

Z kolei przeciwciała mogą aktywować grupę białek tworzących układ dopełniacza. Ta ostatnia pomaga szybko niszczyć zarazki i już zainfekowane komórki.

System dopełniający

Układ dopełniacza to zestaw białek osocza, które są aktywowane przez obecność organizmów chorobotwórczych.

Chociaż ta aktywacja zależy w wielu przypadkach od przeciwciał (składników odpowiedzi adaptacyjnych), może być również aktywowana w przypadku ich braku. Z tego powodu uważa się go za ważny składnik odpowiedzi wrodzonych.

W skład tego systemu wchodzi ponad 30 białek, które oddziałują ze sobą, uzupełniając działanie przeciwciał i komórek fagocytarnych w eliminacji patogenów.

Białka te zostały oznaczone literą „C” dla dopełniacza i są tworzone przez połączenie 9 białek (C1 do C9). Wszystkie z nich są proteazami i krążą w ciele czujnie i nieaktywne.

Po wykryciu obecności obcego mikroorganizmu, są one aktywowane przez działanie innych proteaz, dzięki czemu atakują w obronie organizmu.

Teraz aktywację tę można przeprowadzić trzema różnymi drogami: klasyczną, alternatywną i lektynową. Chociaż różnią się one sposobem aktywacji, wszystkie zbiegają się w czasie z tworzeniem kompleksu atakującego na błonę patogenu (MAC).

Kompleks ten jest tworzony przez asocjację wielu białek na zewnętrznej powierzchni błony patogenu, której kulminacją jest tworzenie się w niej porów lub dziur.

Jak przebiega aktywacja układu dopełniacza?

Aktywacja następuje w miejscach infekcji i jest spowodowana obecnością atakujących mikroorganizmów.

Podczas niej wszystkie początkowo nieaktywne białka dopełniacza są aktywowane w reakcji łańcuchowej. Oznacza to, że gdy jeden został aktywowany, drugi aktywuje następny i tak dalej.

Aktywne proteazy są generowane przez rozszczepienie białka prekursorowego lub zymogenu (forma nieaktywna). Ten ostatni przecina następny na pół, aktywując go.

Zatem aktywacja niewielkiej grupy białek na początku kaskady powoduje ogromny wzrost aktywacji kolejnych zymogenów (amplifikacja).

Ta amplifikacja pomaga w szybkim utworzeniu kompleksu atakującego błonę patogenu. Sprzyja to otwieraniu się porów, które ostatecznie niszczą pasożyty, bakterie i inne organizmy zdolne do wywoływania infekcji.

Dopełniacz można aktywować na trzy niezależne sposoby

Chociaż ostatecznym celem aktywacji dopełniacza jest zawsze utworzenie kompleksu atakującego błonę patogenów, można to osiągnąć na trzy sposoby. Początek każdego z nich zależy od działania różnych cząsteczek.

Jednak wszystkie zbiegają się przy aktywacji konwertazy C3, białka, które rozszczepia białko C3 na C3a i C3b. Ten ostatni wiąże się z błoną patogenu i łamie C5 do C5a i C5b. C5b również wiąże się z błoną i rekrutuje resztę białek, które złożą się, dając początek porowi (C6, C7, C8 i C9).

Klasyczny sposób

Otrzymuje tę nazwę, ponieważ jest pierwszym sposobem opisania. Stanowi punkt połączenia między mechanizmami odpowiedzi wrodzonej i adaptacyjnej, ponieważ jest aktywowany przez kompleksy przeciwciał, które wcześniej związały się z powierzchnią patogenu.

Rozpoczyna się to związaniem C1q (pierwszego białka kaskady dopełniacza) z błoną atakującego mikroorganizmu. Związek ten może odbywać się na trzy różne sposoby:

- Bezpośrednio ze składnikami białkowymi i niebiałkowymi na powierzchni bakterii, takimi jak kwas lipotejchojowy obecny w bakteriach Gram-dodatnich.

- Białko C-reaktywne, białko osocza, które wiąże się z resztami fosfocholiny obecnymi w bakteryjnych polisacharydach powierzchniowych.

- kompleksom immunologicznym, składającym się z dwóch lub więcej przeciwciał izotypów IgG lub IgM, które wcześniej związały się z patogenem.

Szlak lektynowy

Aktywacja tym szlakiem zależy od rozpoznania określonych węglowodanów eksponowanych na powierzchni patogenu przez białka zwane lektynami.

Lektyny to białka, które oddziałują tylko z węglowodanami. Niektóre z nich to: białko MLB, które specyficznie wiąże się z polisacharydami zawierającymi mannozę cukrową obecną na powierzchni wirusów i bakterii oraz te, które rozpoznają tylko reszty N-acetyloglukozaminy obecne w ścianie bakteryjnej.

Alternatywna trasa

Szlak ten jest aktywowany bezpośrednio przez wiązanie białka C3 (które generuje C3b) już aktywnego na powierzchni patogenu.

Ważne jest, aby wiedzieć, że przy braku infekcji C3b występuje tą drogą w bardzo małych wartościach. Te ograniczone ilości C3b pozostają nieaktywne przez działanie białka znanego jako czynnik H.

Tylko wtedy, gdy występuje infekcja i C3 wiąże się z patogenem, regulatorowy efekt czynnika H jest omijany, a to wiąże się z drugim czynnikiem znanym jako czynnik B. Ten ostatni jest rozszczepiany przez działanie czynnika D, a produkty wiążą się z C3 już obecny w błonie tworzącej konwertazę C3.

Stąd następuje etapy aktywacji wspólne dla trzech ścieżek.

cechy

Pozwala na szybkie niszczenie patogennych komórek poprzez tworzenie porów, które szybko niszczą ich błonę.

Wiążąc aktywowane białka dopełniacza, oznacza patogeny, które mają być rozpoznane i połknięte przez komórki fagocytarne w celu zniszczenia. Ten proces jest znany jako opsonizacja.

Małe fragmenty powstające w wyniku rozpadu zymogenów działają jak chemoatraktanty, które rekrutują więcej fagocytów do miejsca zakażenia.

Pozwala zneutralizować atakujące wirusy. Oznacza to, że dezaktywuje je, aby później były fagocytowane i eliminowane.

Powiązane choroby

RTG stopy z reumatoidalnym zapaleniem stawów, chorobą spowodowaną niedoborami układu dopełniacza. Lariob, źródło Wikimedia Commons.

Niedobory syntezy białek dopełniacza, a także czynniki powodujące nieuregulowaną aktywację tych białek mogą prowadzić do wielu chorób.

Niedobory są generalnie spowodowane błędami genetycznymi, które prowadzą do błędnych zdarzeń aktywacji. Skutkuje to niepowodzeniem w postaci zwiększonej podatności na infekcje, choroby reumatyczne i obrzęk naczynioruchowy (obrzęk skóry i błon śluzowych).

Brak regulacji, taki jak brak czynnika H, ​​może powodować nadmierną aktywację. Kończy się to niekontrolowanym stanem zapalnym, wytwarzanym przez lizę własnych komórek.

Bibliografia

1. Alberts B Johnson A Lewisa J., Raff M Roberts K Walter P . 2002. Molecular Biology of the Cell, wydanie 4. Nowy Jork: Garland Science.
2. McCulloch J, Martin SJ. Testy aktywności komórkowej. 1994. Cellular Immunology, strony 95-113.
3. Rich R, Fleisher T, Shearer W, Schroeder H, Frew A, Weyand C. 2012. Clinical Immunology, wydanie 4. Kanada: Elsevier.
4. Sarma JV, Ward PA. System dopełniacza. Badania komórek i tkanek. 2011; 343 (1), 227-235.
5. Thomas J, Kindt Richard A. Goldsby Amherst College Barbara A. Osborne. Javier de León Fraga (red.). 2006. W Kuby's Immunology Sixth Edition. s. 37, 94-95.
6. Trascasa L. Niedobory dopełniacza. Diagnostyka laboratoryjna. Przedstawienie hiszpańskiego rejestru braków dodatku. Hiszpański rejestr braków dopełniacza. 2000; 19: 41-48.