A komplement rendszer gyakorlati vonatkozásai (ÁOK 2012) Fülöp A. K. (Szerk.): Immunológiai szemináriumok, 4. fejezet. Buzás Edit

Rövid tartalom Bevezetés Az aktivációs utak mérése Aktivitás Komponensek A komplement aktivitás mint eszköz (mérés komplement aktiválás segítségével) A komplement aktiváció szabályozásának betegségei Egy példa

A komplement rendszer A veleszületett immunitás szolubilis molekuláris rendszere. A komplement rendszer fehérjéi limitált proteolízissel kaszkádszerűen aktiválják egymást A komplement rendszer fő effektor funkciói: a pathogének lízise opszonizáció a pathogén eliminációja immunkomplexek, apoptotikus testek és nekrotikus sejttörmelék eltávolítása gyulladáskeltő hatás

Membrane attack complex (MAC) Klasszikus útvonal Alternatív útvonal Lektin útvonal C4bC2b C2b C2a Membrane attack complex (MAC)

A szövettenyésztésben alkalmazott magzati borjúsavót miért célszerű 56oC-on 30 ‘-ig inkubálni? A szérum komplement tartalmának inaktivációja a cél (mely révén pl. komplement mediálta sejtlízis és/vagy opszonizáció következhetne be in vitro)

Mire utalhat az alábbi kísérlet eredménye? birka vvt + anti birka vvt antitest birka vvt + anti birka vvt antitest + humán szérum birka vvt + anti birka vvt antitest + 56oC 30’-ig előinkubált humán szérum A szérum komplement tartalmának hatására az antitestek által kötött vörösvértestek lízise következik be (Hgb szabadul ki). Hő hatására a komplement inaktiválódik.

Össz-komplement aktivitás mérés (CH50 teszt) Értéke annak a szérumhígításnak a reciproka, mely az antitesttel fedett birka vvt-k 50% -át lizálja. A CH50 mérés a klasszikus komplement aktiváció mérésére alkalmas. Azt tükrözi, mely mértékben képes a szérum komplement tartalma birka vvt-ket lizálni. Értéke csökken, ha az egyes komplement fehérjék hiányoznak (komplement deficiencia) vagy felhasználódnak (pl. bizonyos vasculitisekben). CH: complement hemolytic

Össz-komplementtitrálási módszerek alapelvei Hemolitikus teszt Liposzóma- immunassay CH50 ekvivalens ELISA 11.3. ábra A CH50/ml érték kiszámítása 8

Normál komplement értékek Szérum CH50: 142-279 CH50 egység Testnedvekben: az előző 1/3-a, ¼-e ----------------------------------------------------------------------- C1 szint: 16-33 mg/dL C3 szint: férfi: 88-252 mg/dL nő: 88-206 mg/dL C4 szint: férfi: 12-72 mg/dL nő: 13- 75 mg/dL http://www.medicalhealthtests.com/blood-tests/complement-ch50.html

Az emelkedett vagy csökkent CH50 érték lehet a gyakoribb? A leggyakrabban emelkedett érték mérhető, hiszen a legtöbb komplement fehérje akutfázis fehérje is egyben. A komplement fehérjék hiánya vagy szignifikánsan csökkent szintje rekurrens sinopulmonaris bakteriális fertőzésekre, Neisseria által okozott meningitisre vagy sepsisre hajlamosít. It is clear that N. meningitidis is inherently more resistant to complement-mediated killing than many other Gram-negative pathogens. For example, Escherichia coli and Shigella flexneri are readily killed after 1 h in the presence of 5% human serum [7]; similar killing of N. meningitidis only occurs in 25% and 50% serum. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0966842X07000480

Mire utalhat a csökkent CH50 érték? Primér hiány: genetikai Szekunder hiány: elégtelen termelődés vagy fokozott felhasználás (A CH50 értéke gyakran csökken immunkomplex megbetegedésekben, pl. SLE.)

Mit mondhatunk ki teljes biztonsággal, ha az összkomplement (CH50) érték normál tartományba esik? A normál CH50 érték arra utal, hogy valamennyi komplement komponens (C1 -C9,) jelen van. Ugyanakkor egyes komplement faktorok szintje akár 50 - 80% -kal is csökkenhet a nélkül, hogy a CH50 aktivitás változna. Minthogy gyulladásos betegségekben a szintézis fokozódik, ezért a normál értékek nem jelentik, hogy nincs komplement által közvetített szövetkárosodás.

Melyik komplement fehérje van jelen a legnagyobb koncentrációban? C4bC2b C2b C2a C3 C3: A complement test may be used to monitor patients with an autoimmune disorder. Additional conditions under which the test may be performed: Fungal infections Gram negative septicemia Parasitic infections such as malaria Paroxysmal nocturnal hemoglobinuria (PNH) Shock Normal Results The normal range is 75-135 mg/dl (milligrams per deciliter). Note: Normal value ranges may vary slightly among different laboratories. Talk to your doctor about the meaning of your specific test results. The examples above show the common measurements for results for these tests. Some laboratories use different measurements or may test different specimens. What Abnormal Results Mean Increased complement activity may be seen in: Cancer Ulcerative colitis Decreased complement activity may be seen in: Bacterial infections (especially Neisseria) Cirrhosis Glomerulonephritis Hepatitis Hereditary angioedema Kidney transplant rejection Lupus nephritis Malnutrition Systemic lupus erythematosus

Mire utal a C3 és C4 együttes csökkenése? C4bC2b C2b C2a Klasszikus komplement aktivációra utal.

Az alternatív út aktiválódását jelzi Mire utal, ha a C3 szint csökken a C4 érték viszont normál tartományba esik? C4bC2b C2b C2a Az alternatív út aktiválódását jelzi

Csökkent CH50 titer és komplement fehérje szint jellemzi pl Csökkent CH50 titer és komplement fehérje szint jellemzi pl. a rheumatoid arthritises vagy gonococcus arthritises synoviális folyadékmintákat. Milyen lehet a betegek szérumszintje? A betegek szérumszintje normál tartományba esik vagy emelkedett. Miért?

A komplement rendszert vizsgáló további módszerek I. Alternatív komplement aktiváció vizsgálható, ha a elvonjuk a klasszikus és MBL úthoz szükséges Ca2+ ionokat a Ca-kelátor EGTA-val, és feleslegben biztosítjuk az alternatív aktivációhoz szükséges Mg2+ ionokat

A komplement rendszert vizsgáló további módszerek II. Az MBL útvonal vizsgálható, ha a C1q-t blokkoljuk antitesttel (Mab 2204), és kizárjuk az alternatív út lehetőségét (mely >1% savó mellett működik), s így 0,1%-1% savókoncentráció között az MBL út mérhető

További vizsgálómódszerek a komplement komponensek mérésére ELISA: Pl. C3 mennyisége Komplementaktivációs ELISA Komplement fehérjék expressziója: RT-PCR Komplement receptor expresszió kimutatása: RT-PCR, FACS

Komplement kötésen/ felhasználódásán alapuló vizsgálati módszerek

Immunkomplexek kimutatása/mérése komplement-fixációs (-konzumpciós) teszttel IC Ha immunkomplex van jelen, az megköti a komplementet és nem következik be a hozzáadott indikátor-sejt lízise. 21 21

Immunkomplex ( IC) kimutatása ELISA-val Ha immunkomplex van jelen, az megköti a komplementet és nem következik be a hozzáadott indikátor sejt lízise. IC 22 22

HLA-tipizálás komplement függő mikrolimfocitotoxicitási teszttel A megfelelő HLA-specifitású ellenanyag hozzákötődik a sejtekhez, aktiválja a komplementet: lízis. A tipizáló savók többször terhes nőkből vagy többszörös vérátömlesztésen átesett személyektől származhatnak Terasaki plate

A komplement rendszer aktiválódási útvonalai és szabályozásuk 24

A komplementrendszer betegségei a kaszkád molekulák primer (genetikai eredetű) deficienciái Immunkomplex betegségek az opszonizáló eltakarító funkció kiesése miatt (VVT – CR1) Nem feltétlenül a sejtek lízise a leglényegesebb fukciója a komplement rendszernek!?

A komplementrendszer betegségei – szabályozó molekulák, receptorok Azt várnánk, hogy fokozott immunfunkciókkal, esetleg autoimmun folyamatokkal jár, de megjelennek a kaszkádmolekulák deficienciáira jellemző tünetek is  kimerül a komplement készlet  deficiencia

Örökletes angioneurotikus ödéma (HANO) (örökletes C1INH hiány) Ugyanaz a személy krizis alatt és után

17 éves lány súlyos hasi fájdalmakkal (gyakori, éles görcsök, hányás) appendectomia – appendix normális volt a családban már korábban is előfordult a betegség Dg: HANO ? a C1INH szintje a normál érték 16%-a (ELISA) Naponta szedhető steroid hatására a tünetek gyakorisága és súlyossága csökkent Tisztított C1INH – időnként i.v. Fő tünetek: bőr, belek, légutak duzzanata súlyos akut hasi fájdalom, hányás ödéma különféle helyeken (gégeduzzanat – fulladást okozhat) A gégeduzzanat egy fő tünet???? Nem általában az ödéma Winstrol (stanozolol) – anabolikus szteroid, hatásmechanizmusa a HANO-ra nem tisztázott (C1inh génexpresszió fokozódott, de a proteinszint nem – info Bence) A HANO roham kezelésénél meg lehetne említeni az iv C1-inh mellett az subcutan kallikrein inhibitor vagy az sc bradikinin receptor antagonista (peptid) alkalmazását is. És nem csak a C1-inh hiánya, hanem a működésképtelensége is lehet oka, ilyenkor nincs alacsony C1-inh szint. (DIC - Tissue Factor is szabadul fel nagy mennyiségben a gyulladási citokinek hatására (IL1, IL6, TNF) – másik véralvadási utat aktiválja)

A komplement rendszer aktivációja gyakran hisztamin és kemokinek felszabadulását eredményezi ( fájdalmat, hőemelkedést és viszketést okozva). A HANO-s betegek ödémája miért nem tartalmaz celluláris komponenseket és miért nem okoz viszketést? C4bC2b C2b C2a HANO-ban az aktív C1 miatt a C4b és a C2b szabadon termelődik a plazmában. A C4b gyorsan inaktiválódik, ha nem tud azonnal sejtfelszínhez kötődni. A C4b és C2b így folyamatosan elhasználódik, de nem keletkezik C3/C5 konvertáz, ezért a C3 és C5 hasítása elmarad, nem jön létre C3a és C5a sem. A komplement aktiválást követő hisztamin felszabadulást (hízósejt degranuláció) a C3a okozza, a fő kemotaktikus hatású komplement komponens pedig a C5a. Stop

A C1-INH gátolja a kinin kaszkádot is! Mivel C5a és C3a nem termelődik, nem azok gyulladáskeltő hatása felelős az ödémáért.

Mely komplement komponensek szintjének csökkenése várható? Miért? C4bC2b C2b C2a C2 és C4, mert ezeket az állandóan aktív C1 hasítja (diagnosztikai marker)

Mi történik az alternatív úttal? C4bC2b C2b C2a Ez az út nem érintett, mert itt a C1 nem játszik szerepet.

Milyen a terminális komponensek szintje? C4bC2b C2b C2a A terminális komponensek szintje normális.

Miért nem fogékonyabbak a fertőzésekkel szemben? C4bC2b C2b C2a Az alternatív útvonal érintetlen, így ez kompenzál.

HANO-ban az adrenalin nem hat, intravénás C1INH kell. Hogyan lehet eldönteni, hogy anafilaxiás reakció vagy örökletes angioödéma okozza-e a felső légutak elzáródását (gégeödémát)? Ha anafilaxia okozza (hisztamin felszabadulás), akkor azonnal reagálni fog adrenalinra/epinefrinre, és csalánkiütés is megfigyelhető. HANO-ban az adrenalin nem hat, intravénás C1INH kell. The treatment for C1 Inhibitor deficiency is quite different from that of most other angioedema: Adrenaline (epinephrine) does not work well as a treatment; in fact it generally seems not to work at all. However, specialists may still give you adrenaline (epinephrine) just in case it helps a bit. In emergencies or situations which are likely to trigger the angioedema, injections of C1 inhibitor are available, and useful. Fresh blood plasma can also help by replacing the missing inhibitor. http://www.users.globalnet.co.uk/~aair/angioedema.htm#C1INH_ANG

Ellenőrző kérdések 1) A természetes immunválasz melyik komponensével (komponenseivel) találkozik először az extracelluláris kórokozó legnagyobb valószínűséggel? 2) A komplement rendszer milyen effektor mechanizmussal járul hozzá a pathogén eliminációjához? 3) Hogy nevezik a célsejt lízisét okozó makromolekuláris komplexet? 4) Mi az opszonizáció? 5) Mi szükséges az fagocitózishoz még az opszoninen kívül? 1: komplement; 2: lízis; 3: MAC; 4: „tálalás”; 5: receptor; 6: komplement R, FcR, TLR, mannózR; 7: kemotaxis, gyulladáskeltés, hízósejt degranuláció 6) Milyen receptorok vehetnek részt a patogén fagocitózisában? 7) Mi a szerepe a kis komplement komponenseknek?