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.

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.

8381 0

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

СЛАЙД 1

Лекция №4. Гуморальные факторы врожденного иммунитета

1. Система комплемента

2. Белки острой фазы воспаления

3. Биогенные амимны

4. Липидные медиаторы

5. Цитокины

6. Интерфероны

СЛАЙД 2

Гуморальная составляющая врожденного иммунитета представлена несколькими взаимосвязанными системами - системой комплемента, цитокиновой сетью, бактерицидными пептидами, а также гуморальными системами, связанными с воспалением.

Действие большинства этих систем подчиняется одному из двух принципов - каскада и сети. По каскадному принципу функционирует система комплемента, при активации которой происходит последовательное вовлечение факторов. При этом эффекты каскадных реакций проявляются не только в конце активационного пути, но и на промежуточных стадиях.

Принцип сети характерен для системы цитокинов и предполагает возможность одновременного функционирования различных компонентов системы. Основа функционирования такой системы - тесная взаимосвязь, взаимное влияние и значительная степень взаимозаменяемости компонентов сети.

СЛАЙД 3

Комплемент – сложный белковый комплекс сыворотки крови.

Система комплемента состоит из 30 белков (компонентов, или фракций , системы комплемента).

Активируется система комплемента за счет каскадного процесса: продукт предыдущей реакции исполняет роль катализатора последующей реакции. Причем при активации фракции компонента происходит, у первых пяти компонентов, ее расщепление. Продукты этого расщепления и обозначаются как активные фракции системы комплемента .

1. Больший из фрагментов (обозначаемый буквой b), образовавшихся при расщеплении неактивной фракции, остается на поверхности клетки – активация комплемента всегда происходит на поверхности микробной клетки, но не собственных эукариотических клеток. Этот фрагмент приобретает свойства фермента и способность воздействовать на последующий компонент, активируя его

2. Меньший фрагмент (обозначается буквой a) является растворимым и «уходит» в жидкую фазу, т.е. в сыворотку крови.

Фракции системы комплемента обозначаются по-разному.

1. Девять – открытых первыми – белков системы комплемента обозначаются буквой С (от английского слова complement) с соответствующей цифрой.

2. Остальные фракции системы комплемента обозначаются другими латинскими буквами или их сочетаниями.

СЛАЙД 4

Пути активации комплемента

Существуют три пути активации комплемента: классический, лектиновый и альтернативный.

СЛАЙД 5

1. Классический путь активации комплемента является основным. Участие в этом пути активации комплемента – главная функция антител.

Активацию комплемента по классическому пути запускает иммунный комплекс : комплекс антигена с иммуноглобулином (класса G или М). Место антитела может «занять» С-реактивный белок – такой комплекс также активирует комплемент по классическому пути.

Классический путь активации комплемента осуществляется следующим образом.

а. Сначала активируется фракция С1 : она собирается из трех субфракций (C1q, C1r, C1s) и превращается в фермент С1-эстеразу (С1qrs).

б. С1-эстераза расщепляет фракцию С4 .

в. Активная фракция С4b ковалентно связывается с поверхностью микробных клеток - здесь присоединяет к себе фракцию С2 .

г. Фракция С2 в комплексе с фракцией С4b расщепляется С1-эстеразой с образованием активной фракции С2b .

д. Активные фракции С4b и С2b в один комплекс – С4bС2b – обладающий ферментативной активностью. Это так называемая С3-конвертаза классического пути .

е. С3-конвертаза расщепляет фракцию С3 , нарабатываю большие количества активной фракции С3b.

ж. Активная фракция С3b присоединяется к комплексу С4bС2b и превращает его в С5-конвертазу (С4bС2bС3b ).

з. С5-конвертаза расщепляет фракцию С5 .

и. Появившаяся в результате этого активная фракция С5b присоединяет фракцию С6 .

к. Комплекс С5bС6 присоединяет фракцию С7 .

л. Комплекс С5bС6С7 встраивается в фосфолипидный бислой мембраны микробной клетки .

м. К этому комплексу присоединяется белок С8 и белок С9 . Данный полимер формирует в мембране микробной клетки пору диаметром около 10 нм, что приводит к лизису микроба (так как на его поверхности образуется множество таких пор – «деятельность» одной единицы С3-конвертазы приводит к появлению около 1000 пор). Комплекс С5bС6С7С8С9, образующийся в результате активации комплемента, называется мемранатакующим комплексом (МАК).

СЛАЙД 6

2. Лектиновый путь активации комплемента запускается комплексом нормального белка сыворотки крови – маннансвязывающего лектина (МСЛ) – с углеводами поверхностных структур микробных клеток (с остатками маннозы).

СЛАЙД 7

3. Альтернативный путь активации комплемента начинается с ковалентного связывания активной фракции С3b – которая всегда присутствует в сыворотке крови в результате постоянно протекающего здесь спонтанного расщепления фракции С3 – с поверхностными молекулами не всех, но некоторых микроорганизмов.

1. Дальнейшие события развиваются следующим образом.

а. С3b связывает фактор В , образуя комплекс С3bВ.

б. В связанном с С3b виде фактор В выступает в качестве субстрата для фактора D (сывороточной сериновой протеазы), которая расщепляет его с образованием активного комплекса С3bВb . Этот комплекс обладает ферментативной активностью, структурно и функционально гомологичен С3-конвертазе классического пути (С4bС2b) и называется С3-конвертазой альтернативного пути .

в. Сама по себе С3-конвертаза альтернативного пути нестабильна. Чтобы альтернативный путь активации комплемента успешно продолжался этот фермент стабилизируется фактором Р (пропердином).

2. Основное функциональное отличие альтернативного пути активации комплемента, по сравнению с классическим, заключается в быстроте ответа на патоген: так как не требуется время для накопления специфических антител и образования иммунных комплексов.

Важно понимать, что и классический и альтернативный пути активации комплемента действуют параллельно , еще и амплифицируя (т.е. усиливая) друг друга. Другими словами комплемент активируется не «или по классическому или по альтернативному», а «и по классическому и по альтернативному» путям активации. Это, еще и с добавлением лектинового пути активации, – единый процесс, разные составляющие которого могут просто проявляться в разной степени.

СЛАЙД 8

Функции системы комплемента

Система комплемента играет очень важную роль в защите макроорганизма от патогенов.

1. Система комплемента участвует в инактивации микроорганизмов , в т.ч. опосредует действие на микробы антител.

2. Активные фракции системы комплемента активируют фагоцитоз (опсонины - С3b и C5b) .

3. Активные фракции системы комплемента принимают участие в формировании воспалительной реакции .

СЛАЙД 9

Активные фракции комплемента С3а и С5а называются анафилотоксинами , так как участвуют, помимо прочего, в аллергической реакции, называемой анафилаксия. Наиболее сильным анафилотоксином является С5а. Анафилотоксины действуют на разные клетки и ткани макроорганизма.

1. Действие их на тучные клетки вызывает дегрануляцию последних.

2. Анафилотоксины действуют также на гладкие мышцы , вызывая их сокращение.

3. Действуют они и на стенку сосуда : вызывают активацию эндотелия и повышение его проницаемости, что создает условия для экстравазации (выхода) из сосудистого русла жидкости и клеток крови в ходе развития воспалительной реакции.

Корме того, анафилотоксины являются иммуномодуляторами , т.е. они выступают в роли регуляторов иммунного ответа.

1. С3а выступает в роли иммуносупрессора (т.е. подавляет иммунный ответ).

2. С5а является иммуностимулятором (т.е. усиливает иммунный ответ).

СЛАЙД 10

Белки острой фазы

Некоторые гуморальные реакции врожденного иммунитета по своему назначению аналогичны реакциям адаптивного иммунитета и могут рассматриваться как их эволюционные предшественники. Такие реакции врожденного иммунитета имеют преимущество перед адаптивным иммунитетом в быстроте развития, однако недостаток их заключается в отсутствии специфичности в отношении антигенов. Пару сходных по результатам реакций врожденного и адаптивного иммунитета мы рассмотрели выше в разделе, посвященном комплементу (альтернативная и классическая активация комплемента). Другой пример будет рассмотрен в данном разделе: белки острой фазы в ускоренном и упрощенном варианте воспроизводят некоторые эффекты антител.

Белки (реактанты) острой фазы представляют группу протеинов, секретируемых гепатоцитами. При воспалении продукция белков острой фазы изменяется. При усилении синтеза белки называют положительными, а при понижении синтеза - отрицательными реактантнами острой фазы воспаления.

Динамика и выраженность изменений сывороточной концентрации различных белков острой фазы при развитии воспаления неодинакова: концентарция С-реактивного белка и сывороточного амилоида Р возрастает очень сильно (в десятки тысяч раз) - быстро и кратковременно (практически нормализуется к концу 1-й недели); уровни гаптоглобина и фибриногена возрастают слабее (в сотни раз) соответственно на 2-й и 3-й неделях воспалительной реакции. В данной презентации будут рассмотрены только положительные реактанты, участвующие в иммунных процессах.

СЛАЙД 11

Согласно выполняемым функциям выделяют несколько групп белков острой фазы.

К транспортным белкам относят преальбумин, альбумин, орозомукоид, липокалины, гаптоглобин, трансферрин, маннозасвязывающий и ретинолсвязывающий белки и т.д. Они играют роль переносчиков метаболитов, ионов металлов, физиологически активных факторов. Роль факторов этой группы существенно возрастает и качественно изменяется при воспалении.

Другую группу образуют протеазы (трипсиноген, эластаза, катепсины, гранзимы, триптазы, химазы, металлопротеиназы), активация которых необходима для формирования многих медиаторов воспаления, а также для осуществления эффекторных функций, в частности киллерной. Активация протеаз (трипсина, химотрипсина, эластазы, металлопротеиназ) уравновешивается накоплением их ингибиторов. α2-Макроглобулин участвует в подавлении активности протеаз разных групп.

Помимо перечисленных, к белкам острой фазы относят факторы коагуляции и фибринолиза, а также белки межклеточного матрикса (например, коллагены, эластины, фибронектин) и даже белки системы комплемента.

СЛАЙД 12

Пентраксины. Наиболее полно проявляют свойства реактантов острой фазы белки семейства пентраксинов: в первые 2-3 сут развития воспаления их концентрация в крови повышается на 4 порядка.

С-реактивный белок и сывороточный амилоид Р образуются и секретируются гепатоцитами. Основной индуктор их синтеза - IL-6. Белок PTX3 вырабатывают миелоидные (макрофаги, дендритные клетки), эпителиальные клетки и фибробласты в ответ на стимуляцию через TLR, а также под действием провоспалительных цитокинов (например, IL-1β, TNFα).

Концентрация пентраксинов в сыворотке резко возрастает при воспалении: С-реактивного белка и сывороточного амилоида Р - с 1 мкг/мл до 1–2 мг/мл (т.е. в 1000 раз), РТХ3 - с 25 до 200–800 нг/мл. Пик концентрации достигается через 6–8 ч после индукции воспаления. Для пентраксинов характерна способность связываться с самыми разнообразными молекулами.

С-реактивный белок был впервые идентифицирован благодаря его способности связывать полисахарид С (Streptococcus рneumoniae ), что и определило его название. Пентраксины взаимодействуют и с множеством других молекул: C1q, бактериальными полисахаридами, фосфорилхолином, гистонами, ДНК, полиэлектролитами, цитокинами, белками межклеточного матрикса, сывороточными липопротеинами, компонентами комплемента, друг с другом, а также с ионами Са 2+ и других металлов.

Для всех рассматриваемых пентраксинов существуют высокоаффинные рецепторы на миелоидных, лимфоидных, эпителиальных и других клетках. Кроме того, эта группа белков острой фазы обладает достаточно высоким сродством к таким рецепторам, как FcγRI и FcγRII. Многочисленность молекул, с которыми взаимодействуют пентраксины, определяет широкое разнообразие их функций.

Распознавание и связывание пентраксинами PAMP дает основание рассматривать их как вариант растворимых патогенраспознающих рецепторов.

К наиболее важным функциям пентраксинов относят их участие в реакциях врожденного иммунитета в качестве факторов, запускающих активацию комплемента через C1q и участвующих в опсонизации микроорганизмов.

Комплементактивирующая и опсонизирующая способность пентраксинов делает их своеобразными «протоантителами», частично выполняющими функции антител на начальном этапе иммунного ответа, когда истинные адаптивные антитела еще не успели выработаться.

Роль пентраксинов во врожденном иммунитете заключается также в активации нейтрофилов и моноцитов/макрофагов, регуляции синтеза цитокинов и проявлении хемотаксической активности по отношению к нейтрофилам. Помимо участия в реакциях врожденного иммунитета пентраксины регулируют функции межклеточного матрикса при воспалении, контроле апоптоза и элиминации апоптотических клеток.

СЛАЙД 13

Биогенные амины

К этой группе медиаторов относят гистамин и серотонин, содержащиеся в гранулах тучных клеток. Освобождаясь при дегрануляции, эти амины вызывают разнообразные эффекты, играющие ключевую роль в развитии ранних проявлений гиперчувствительности немедленного типа.

Гистамин (5-β-имидазолилэтиламин) - главный медиатор аллергии. Он образуется из гистидина под влиянием фермента гистидиндекарбоксилазы.

Поскольку гистамин содержится в гранулах тучных клеток в готовом виде, а процесс дегрануляции происходит быстро, гистамин очень рано появляется в очаге аллергического поражения, причем сразу в большой концентрации, что определяет проявления немедленной гиперчувствительности. Гистамин быстро метаболизируется (95% за 1 мин) с участием 2 ферментов - гистамин-N-метилтрансферазы и диаминооксидазы (гистаминазы); при этом образуется (в соотношении примерно 2:1) соответственно N-метилгистамин и имидазолацетат.

Известно 4 разновидности рецепторов для гистамина Н 1 -Н 4 . При аллергических процессах гистамин действует преимущественно на гладкие мыщцы и эндотелий сосудов, связываясь с их Н 1 -рецепторами. Эти рецепторы поставляют активационный сигнал, опосредованный превращениями фосфоинозитидов с образованием диацилглицерола и мобилизацией Са 2+ .

Указанные эффекты частично обусловлены образованием в клетках (мишенях гистамина) оксида азота и простациклина. Действуя на нервные окончания, гистамин вызывает ощущение зуда, характерного для аллергических проявлений в коже.

У человека гистамин играет важную роль в развитии кожной гиперемии и аллергического ринита. Менее очевидно его участие в развитии общих аллергических реакций и бронхиальной астмы. В то же время через Н 2 -рецепторы гистамин и родственные вещества оказывают регуляторное действие, иногда уменьшающее проявления воспаления, ослабляя хемотаксис нейтрофилов и выброс ими лизосомных ферментов, а также высвобождение самого гистамина.

Через Н 2 -рецепторы гистамин действует на сердце, секреторные клетки желудка, подавляет пролиферацию и цитотоксическую активность лимфоцитов, а также секрецию ими цитокинов. Большинство этих эффектов опосредовано активацией аденилатциклазы и повышением внутриклеточного уровня цАМФ.

Данные об относительной роли различных рецепторов гистамина в реализации его действия очень важны, поскольку многие антиаллергические препараты представляют собой блокаторы Н 1 (но не Н 2 и других) рецепторов гистамина.

СЛАЙД 14

Липидные медиаторы.

Важную роль в регуляции иммунных процессов, а также в развитии аллергических реакций играют гуморальные факторы липидной природы. Наиболее многочислены и важны из них эйкозаноиды.

Эйкозаноиды - продукты метаболизма арахидоновой кислоты - жирной полиненасыщенной кислоты, молекула которой содержит 20 атомов углерода и 4 ненасыщенные связи. Арахидоновая кислота образуется из мембранных фосфолипидов как прямой продукт действия фосфолипазы А (PLA) или косвенный продукт превращений, опосредованных PLC.

Образование арахидоновой кислоты или эйкозаноидов происходит при активации различных типов клеток, особенно участвующих в развитии воспаления, в частности аллергического: эндотелиальных и тучных клеток, базофилов, моноцитов и макрофагов.

Метаболизм арахидоновой кислоты может проходить по 2 путям - катализироваться циклооксигеназой или 5’-липоксигеназой. Циклооксигеназный путь приводит к образованию простагландинов и тромбоксанов из нестабильных промежуточных продуктов - эндоперекисных простагландинов G2 и H2, а липоксигеназный - к образованию лейкотриенов и 5-гидроксиэйкозатетраеноата через промежуточные продукты (5-гидроперокси-6,8,11,14-эйкозатетраеновую кислоту и лейкотриен А4), а также липоксинов - продуктов двойной липоксигенации (под действием двух липоксигеназ - см. далее).

Простагландины и лейкотриены во многих отношениях проявляют альтернативные физиологические эффекты, несмотря на то, что внутри этих групп существуют значительные различия в активности.

Общее свойство этих групп факторов - преобладающее действие на стенку сосудов и гладкие мышцы, а также хемотаксический эффект. Эти эффекты реализуются при взаимодействии эйкозаноидов со специфическими рецепторами на поверхности клеток. Некоторые представители семейства эйкозаноидов усиливают действие других вазоактивных и хемотаксических факторов, например, анафилатоксинов (С3а, С5а).

СЛАЙД 15

Лейкотриены (LT) - С 20 -жирные кислоты, молекула которых в положении 5 содержит ОН-группу, а в положении 6 - боковые серосодержащие цепи, например глутатион.

Выделяют 2 группы лейкотриенов:

Одна из них включает лейкотриены С4, D4 и Е4, называемые цистеиниллей-котриенами (Cys-LT),

Во вторую входит один фактор - лейкотриен B4.

Лейкотриены образуются и секретируются в течение 5–10 мин после активации тучных клеток или базофилов.

Лейкотриен C4 присутствует в жидкой фазе в течение 3–5 мин, при этом он превращается в лейкотриен D4. Лейкотриен D4 существует в последующие 15 мин, медленно превращаясь в лейкотриен E4.

Лейкотриены оказывают свое действие через рецепторы, относящиеся к группе пуриновых рецепторов семейства родопсиноподобных рецепторов, 7-кратно пронизывающих мембрану и связанных с протеином G.

Рецепторы лейкотриенов экспрессируются на клетках селезен-ки, лейкоцитах крови, кроме того, CysLT-R1 представлен на макрофагах, клетках кишечника, воздухоносного эпителия, а CysLT-R2 - на клетках надпочечников и головного мозга.

Цистеиниловые лейкотриены (особенно лейкотриен D4) вызывают спазм гладкой мускулатуры и регулируют локальный кровоток, снижая артериальное давление. Цистеиниловые лейкотриены - медиаторы аллергических реакций, в частности, медленной фазы бронхоспазма при бронхиальной астме.

Кроме того, они подавляют пролиферацию лимфоцитов и способствуют их дифференцировке.

Ранее комплекс этих факторов (лейкотриены C4, D4 и E4) называли медленнореагирующей субстанцией А. Лейкотриен B4 (дигидроксиэйкозатетраеновая кислота) проявляет хемотаксическое и активирующее действие преимущественно в отношении моноцитов, макрофагов, нейтрофилов, эозинофилов и даже Т-клеток.

Еще один продукт липоксигеназного пути - 5-гидроксиэйкозатетраеноат - менее активен, чем лейкотриены, но может служить хемоаттрактантом и активатором нейтрофилов и тучных клеток.

СЛАЙД 16

Простагландины (PG ) - С 20 -жирные кислоты, молекула которых содержит циклопентановое кольцо.

Варианты простагландинов, отличающиеся по типу и положению замещающих групп (окси-, гидрокси-), обозначаются различными буквами; цифры в названии означают число ненасыщенных связей в молекуле.

Простагландины накапливаются в очаге воспаления позже кининов и гистамина, несколько позже лейкотриенов, но одновременно с монокинами (через 6–24 ч после запуска воспаления).

Помимо вазоактивного и хемотаксического эффекта, достигаемого в кооперации с другими факторами, простагландины (особенно простагландин E2) оказывают регулирующее действие при воспалительных и иммунных процессах.

Экзогенный простагландин E2 вызывает некоторые проявления воспалительной реакции, но подавляет иммунный ответ и аллергические реакции.

Так, простагландин E2 снижает цитотоксическую активность макрофагов, нейтрофилов и лимфоцитов, пролиферацию лимфоцитов, выработку этими клетками цитокинов.

Он способствует дифференцировке незрелых лимфоцитов и клеток других кроветворных рядов.

Некоторые эффекты простагландина Е2 связаны с повышением уровня внутриклеточного цАМФ.

Простагландины E2 и D2 подавляют агрегацию тромбоцитов; простагландины F2 и D2 вызывают сокращение гладкой мускулатуры бронхов, тогда как простагландин E2 расслабляет ее.

СЛАЙД 17

Тромбоксан А2 (ТХА2 ) - С 20 -жирная кислота; в его молекуле есть 6-членное кислородсодержащее кольцо.

Это очень нестабильная молекула (время полужизни - 30 с), превращающаяся в неактивный тромбоксан В2.

Тромбоксан А2 вызывает сужение сосудов и бронхов, агрегацию тромбоцитов с высвобождением из них ферментов и других активных факторов, способствующих митогенезу лимфоцитов.

Другой продукт циклоксигеназного пути - простагландин I2 (простациклин) - тоже нестабилен. Он проявляет свое действие через цАМФ, сильно расширяет сосуды, увеличивает их проницаемость, ингибирует агрегацию тромбоцитов.

Наряду с пептидным фактором брадикинином простациклин вызывает ощущение боли при воспалении.

СЛАЙД 18

Цитокины

Похожая информация.

, Эстетическая, биологическая и культурная роль коллоидных систем , 1. Место и роль безопасности в профессиональной деятельности..do , НИР Деньги и их роль в экономике.docx , Какую роль в становлении личности играет семья.docx , Гальперин П.Я. Поэтапное формирование умствен. действий.docx , ПР 01 Определение идеи проекта. Формирование целей проекта в рам , Место и роль философии в культуре ХХ века..docx .
Эффекторная роль комплемента. Формирование мембраноатакующего комплекса и его роль в лизисе клетки.

а) участвует в лизисе микробных и других клеток (цитотоксическое действие);
б) обладает хемотаксической активностью ;
в) принимает участие в анафилаксии;
г) участвует в фагоцитозе.

Основные полезные эффекты комплемента:

• 
  содействие в уничтожении микроорганизмов;
• 
  интенсивное удаление иммунных комплексов;
• 
  индукция и усиление гуморального иммунного ответа.

• 
  Система комплемента может вызывать повреждение клеток и тканей собственного организма в следующих случаях:

• 
  если происходит ее генерализованная массированная активация , например при септицемии, вызванной грамотрицательными бактериями;
• 
  если ее активация происходит в очаге тканевого некроза, в частности при инфаркте миокарда ;
• 
  если активация происходит при аутоиммунной реакции в тканях.

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.

Первая фаза: 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). Они 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 лизиc клетки.

Система комплимента - комплекс сложных белков, постоянно присутствующих в крови. Это каскадная система протеолитическихферментов, предназначенная для гуморальнойзащиты организма от действия чужеродных агентов , она участвует в реализации иммунного ответаорганизма. Является важным компонентом как врождённого, так и приобретённого иммунитета.

По классическому пути комплемент активируется комплексом антиген-антитело. Для этого достаточно участия в связывании антигена одной молекулы IgM или двух молекул IgG. Процесс начинается с присоединения к комплексу АГ+АТ компонента С1 , который распадается на субъединицы C1q, C1r и С1s. Далее в реакции участвуют последовательно активированные «ранние» компоненты комплемента в последовательности: С4 , С2, СЗ. «Ранний» компонент комплемента С3 активирует компонент С5, который обладает свойством прикрепляться к мембране клетки. На компоненте С5 путем последовательного присоединения «поздних» компонентов С6, С7, С8, С9 образуется литический или мембраноатакующий комплекс который нарушает целостность мембраны (образует в ней отверстие), и клетка погибает в результате осмотического лизиса.

Альтернативный путь активации комплемента проходит без участия антител. Этот путь характерен для защиты от грамотрицательных микробов. Каскадная цепная реакция при альтернативном пути начинается с взаимодействия антигена с протеинами В , D и пропердином (Р) с последующей активацией компонента СЗ. Далее реакция идет так же, как и при классическом пути - образуется мембраноатакующий комплекс.

Лектиновый пут ь активации комплемента также происходит без участия антител. Он инициируется особым маннозосвязывающим белком сыворотки крови, который после взаимодействия с остатками маннозы на поверхности микробных клеток катализирует С4. Дальнейший каскад реакций сходен с классическим путем.

В процессе активации комплемента образуются продукты протеолиза его компонентов - субъединицы СЗа и СЗb, С5а и С5b и другие, которые обладают высокой биологической активностью. Например, СЗа и С5а принимают участие в анафилактических реакциях , являются хемоаттрактантами, СЗb - играет роль в опсонизации объектов фагоцитоза, и т. д. Сложная каскадная реакция комплемента происходит с участием ионов Са 2 + и Mg 2+ .