COMPLEMENTENSYSTEEM: KLASSIEKE EN ALTERNATIEVE ROUTE, FUNCTIES, ZIEKTEN - BIOLOGIE - 2025

Het complementsysteem is een groep die bestaat uit meer dan dertig plasmaproteïnen die vatbaar zijn voor hitte, die het destructieve effect van pathogene micro-organismen versterken.

Het wordt "complement" genoemd omdat is aangetoond dat het de werking van antilichamen bij de vernietiging van pathogenen aanvult. Het is echter ook in staat om zijn functies uit te voeren in afwezigheid van antilichamen. Daarom kan het worden beschouwd als onderdeel van de componenten van het aangeboren immuunsysteem.

Samenvatting van de complementcascade-activeringsroute. Door Perhelion, van Wikimedia Commons.

De werking ervan hangt af van de seriële activering ("cascade") van de eiwitten waaruit het bestaat, om de breuk van pathogenen te garanderen door de vorming van poriën in hun membraan, de labeling (opsonisatie) voor hun vernietiging door fagocytische cellen en de virus neutralisatie.

Het immuunsysteem: adaptieve immuniteit en aangeboren immuniteit

Het immuunsysteem is het afweersysteem van het lichaam om zichzelf te verdedigen tegen de aanval van micro-organismen die ziekten kunnen veroorzaken.

Het bestaat uit een reeks cellen, organen en cytokine-eiwitten die alert blijven op de komst van ziekteverwekkers. Zodra ze ze hebben ontdekt, voeren ze de aanval op hen uit om hun uitroeiing te garanderen. Zijn methodologie zou zijn zoals de soldaten van een kazerne het zouden doen, die ter verdediging komen telkens wanneer zich een aanval of noodsituatie voordoet.

Zoals in elk verdedigingssysteem, vereist de aanval die ze uitvoeren tactiek, capaciteiten, vaardigheden en medewerking van de componenten. Dit alles is verstrikt in een reeks strategische stappen die gezamenlijk bekend staan ​​als de immuunrespons.

De immuunrespons vindt plaats in twee grote, in de tijd gescheiden fasen: de aangeboren immuunrespons en de adaptieve immuunrespons.

Aangeboren immuunrespons

De aangeboren immuunrespons is de eerste verdedigingslinie tegen een infectie die wordt veroorzaakt door de komst van een vreemd organisme.

Dit soort eerste reactie impliceert enerzijds de werking van insluitingslijnen (de huid en slijmvliezen) die fungeren als barrières die het binnendringen van pathogenen verhinderen. Aan de andere kant de werking van cellen die waakzaam blijven in de binnenste lagen van de huid voordat ziekteverwekkers binnenkomen. Deze micro-organismen kunnen 'binnensluipen' als gevolg van een falen in de eerste barrières, zoals een gat of snee die erin zit.

De cellen die op dit niveau werken, staan ​​bekend als fagocyten, die verantwoordelijk zijn voor het herkennen van binnendringende micro-organismen, ze fagocyteren (verslinden) en uiteindelijk vernietigen in hun cytoplasma.

Afgezien hiervan zijn deze cellen verantwoordelijk voor het verzenden van signalen naar de cellen die deelnemen aan de tweede responstak om op efficiënte wijze elke ziekteverwekker te elimineren die erin slaagt de eerste responslijn te overwinnen.

Ten slotte zijn de cellulaire en niet-cellulaire componenten die deelnemen aan dit soort reacties aanwezig vanaf de geboorte van het organisme. Dat wil zeggen, ze zijn niet afhankelijk van de aanwezigheid van antigenen (vreemde pathogenen of giftige stoffen).

Adaptieve immuunrespons

Dit type reactie, dat optreedt nadat de effectormechanismen van aangeboren immuniteit zijn geactiveerd, wordt uitgevoerd door andere cellen die bekend staan ​​als lymfocyten.

Lymfocyten versterken de afweermechanismen van aangeboren immuniteit, terwijl ze het systeem tegelijkertijd laten herinneren aan binnendringende organismen, voor het geval ze terugkeren.

Dat wil zeggen, in het geval van een tweede invasie door een vreemd organisme, herkent dit laatste het snel, waardoor het snel wordt verwijderd. Deze reacties zijn meestal sneller dan de eerste, juist vanwege hun kenmerkende immuungeheugen.

Ten slotte moet worden vermeld dat adaptieve immuniteit zich gedurende het hele leven van een organisme ontwikkelt. Omdat het wordt geconfronteerd met verschillende infectieuze agentia. Dat wil zeggen, het is verworven.

Wanneer deze cellen een organisme een tweede keer detecteren, activeren ze een celaanvallijn en een humorale lijn. De tweede betreft de afgifte van antilichamen, eiwitten die toxines neutraliseren en pathogenen markeren voor eliminatie.

Antilichamen kunnen op hun beurt een groep eiwitten activeren die het complementsysteem vormen. Dit laatste helpt om ziektekiemen en reeds geïnfecteerde cellen snel te vernietigen.

Complementair systeem

Het complementsysteem is een reeks plasma-eiwitten die worden geactiveerd door de aanwezigheid van pathogene organismen.

Hoewel deze activering in veel gevallen afhangt van antilichamen (componenten van adaptieve reacties), kan deze ook geactiveerd worden als deze niet aanwezig zijn. Om deze reden wordt het beschouwd als een belangrijk onderdeel van aangeboren reacties.

Dit systeem bestaat uit meer dan 30 eiwitten die met elkaar in wisselwerking staan ​​om de werking van antilichamen en fagocytische cellen bij de eliminatie van pathogenen aan te vullen.

Deze eiwitten zijn geïdentificeerd met de letter "C" voor complement, en worden gevormd door het combineren van 9 eiwitten (C1 tot C9). Het zijn allemaal proteasen en worden waakzaam en inactief door het lichaam verspreid.

Zodra de aanwezigheid van een vreemd micro-organisme wordt gedetecteerd, worden ze geactiveerd door de werking van andere proteasen, zodat ze in de aanval gaan ter verdediging van het organisme.

Nu kan deze activering worden uitgevoerd via drie verschillende routes: de klassieke route, de alternatieve route en de lectineroute. Hoewel deze verschillen in hoe activering plaatsvindt, vallen ze allemaal samen in de vorming van een aanvalscomplex op het membraan van de pathogeen (MAC).

Dit complex wordt gevormd door de associatie van veel eiwitten aan de buitenkant van het membraan van de ziekteverwekker die culmineert in de vorming van poriën of gaten erin.

Hoe vindt de activering van het complementsysteem plaats?

Activering vindt plaats op de plaatsen waar infectie optreedt en wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van binnendringende micro-organismen.

Daarbij worden alle aanvankelijk inactieve complementeiwitten geactiveerd in een kettingreactie. Dat wil zeggen, zodra er een is geactiveerd, activeert de laatste de volgende, enzovoort.

Actieve proteasen worden gegenereerd door splitsing van het precursoreiwit of zymogeen (inactieve vorm). De laatste snijdt de volgende in twee door deze te activeren.

De activering van een kleine groep eiwitten aan het begin van de cascade veroorzaakt dus een enorme toename van de activering van opeenvolgende zymogenen (amplificatie).

Deze versterking helpt het membraanaanvalcomplex van de pathogeen snel te vormen. Dit bevordert de opening van poriën die uiteindelijk parasieten, bacteriën en andere organismen die infecties kunnen veroorzaken, afbreken.

Het complement kan op drie onafhankelijke manieren worden geactiveerd

Hoewel het uiteindelijke doel van complementactivering altijd de vorming van het pathogene membraanaanvalcomplex is, zijn er drie manieren waarop dit kan worden bereikt. Het begin van elk van hen hangt af van de werking van verschillende moleculen.

Ze komen echter allemaal samen bij de activering van C3 convertase, een eiwit dat het C3-eiwit splitst in C3a en C3b. De laatste bindt zich aan het membraan van de ziekteverwekker en breekt C5 in C5a en C5b. C5b bindt ook aan het membraan en rekruteert de rest van de eiwitten die zich zullen verzamelen om de porie te doen ontstaan ​​(C6, C7, C8 en C9).

Klassieke manier

Het krijgt deze naam omdat het de eerste manier is om te worden beschreven. Het vormt een verbindingspunt tussen de mechanismen van aangeboren en adaptieve reacties, aangezien het wordt geactiveerd door antilichaamcomplexen die zich eerder aan het oppervlak van de ziekteverwekker hebben gebonden.

Dit begint met de binding van C1q (het eerste eiwit van de complementcascade) aan het membraan van het binnendringende micro-organisme. Deze vereniging kan op drie verschillende manieren plaatsvinden:

- Direct met proteïne en niet-proteïne componenten op het oppervlak van bacteriën, zoals lipoteichoïnezuur aanwezig in grampositieve bacteriën.

- C-reactief proteïne, een plasmaproteïne dat zich bindt aan fosfocholine-residuen die aanwezig zijn in bacteriële polysacchariden aan het oppervlak.

- Tegen immuuncomplexen, bestaande uit twee of meer antilichamen van de IgG- of IgM-isotypen die zich eerder aan de ziekteverwekker hebben gebonden.

Lectine-route

Activering via deze route hangt af van de herkenning van specifieke koolhydraten die aan het oppervlak van de ziekteverwekker worden blootgesteld door eiwitten die lectines worden genoemd.

Lectines zijn eiwitten die alleen een wisselwerking hebben met koolhydraten. Enkele voorbeelden hiervan zijn: het MLB-eiwit dat specifiek bindt aan polysacchariden die de suikermannose bevatten die aanwezig is op het oppervlak van virussen en bacteriën, en degene die alleen N-acetylglucosamine-residuen herkennen die aanwezig zijn in de bacteriële wand.

Alternatieve route

Deze route wordt direct geactiveerd door de binding van het C3-eiwit (dat C3b genereert) dat al actief is op het oppervlak van de ziekteverwekker.

Het is belangrijk om te weten dat C3b bij afwezigheid van infecties via deze route in zeer lage waarden voorkomt. Deze beperkte hoeveelheden C3b worden inactief gehouden door de werking van een eiwit dat bekend staat als factor H.

Alleen als er een infectie is en C3 bindt aan de ziekteverwekker, wordt het regulerende effect van factor H omzeild en deze bindt zich aan een tweede factor die bekend staat als factor B. Deze laatste wordt gesplitst door de werking van factor D en de producten binden aan C3. reeds aanwezig in het membraan dat het C3 convertase vormt.

Vanaf hier worden de activeringsstappen gevolgd die gemeenschappelijk zijn voor de drie paden.

Kenmerken

Het maakt de snelle vernietiging van pathogene cellen mogelijk door de vorming van poriën die hun membraan snel vernietigen.

Door geactiveerde complement-eiwitten te binden, markeert het pathogenen die door fagocytische cellen worden herkend en opgenomen voor vernietiging. Dit proces staat bekend als opsonisatie.

De kleine fragmenten die worden geproduceerd door de afbraak van zymogenen, werken als chemoattractanten die meer fagocyten naar de infectieplaats werven.

Het laat toe om binnendringende virussen te neutraliseren. Dat wil zeggen, het deactiveert ze zodat ze later worden gefagocyteerd en geëlimineerd.

Gerelateerde ziekten

Röntgenfoto van de voet met reumatoïde artritis, een ziekte die wordt veroorzaakt door tekortkomingen in het complementsysteem. Door Lariob, van Wikimedia Commons.

Tekorten in de synthese van complementeiwitten en factoren die een ongereguleerde activering van deze eiwitten veroorzaken, kunnen tot talrijke ziekten leiden.

De tekortkomingen worden meestal veroorzaakt door genetische fouten die tot foutieve activeringsgebeurtenissen leiden. Dit resulteert in het falen van een verhoogde vatbaarheid voor infecties, reumatische aandoeningen en angio-oedeem (oedeem van de huid en slijmvliezen).

Het ontbreken van regulering, zoals het ontbreken van factor H, kan een overmatige activering veroorzaken. Dit leidt tot een ongecontroleerde ontsteking, geproduceerd door de lysis van eigen cellen.

Referenties

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, M Raff, Roberts K, Walter P . 2002. Moleculaire biologie van de cel, 4e editie. New York: Garland Science.
2. McCulloch J, Martin SJ. Assays van cellulaire activiteit. 1994. Cellular Immunology, blz. 95-113.
3. Rich R, Fleisher T, Shearer W, Schroeder H, Frew A, Weyand C. 2012. Clinical Immunology, 4e editie. Canada: Elsevier.
4. Sarma JV, Ward PA. Het complementsysteem. Cel- en weefselonderzoek. 2011; 343 (1), 227-235.
5. Thomas J, Kindt Richard A. Goldsby Amherst College Barbara A. Osborne. Javier de León Fraga (Ed.). 2006. In Kuby's Immunology Sixth Edition. pp. 37, 94-95.
6. Trascasa L. Complementtekorten. Laboratorium diagnostiek. Presentatie van het Spaanse register van tekortkomingen van het complement. Spaans register van complementtekortkomingen. 2000; 19: 41-48.