A komplement rendszer Akutfázis reakció Buzás Edit Genetikai,Sejt- és Immunbiológiai Intézet

A komplement rendszer Ősi puhatestűektől kezdve Több, mint 30 keringő illetőleg membránkötött fehérjéből áll Mindenütt megtalálhatók a szervezetben egymással kölcsönhatásban biológiailag aktív mediátorokat hoznak létre. Elsősorban a májban termelődnek, (de immunsejtek és hámsejtek is termelik) Kaszkádszerű működés

Nevezéktan Az első komplement komponens C1, a következő a C2….C9, B faktor, properdin A hasítási termékeket kis betűvel jelöljük (pl. C3a és C3b). Többnyire a b-vel jelzett a nagyobb és enzimatikusan aktív fragmentum (kivéve:C2a)

C3a C3 C3b B faktor Ba + Bb H faktor I faktor

Proenzim Aktiváció Enzimatikusan aktív szerin proteáz

A komplement aktiváció Klasszikus út Lektin út Alternatív út C3 konvertáz C3a C3b C5a C5b C5b-C 9 (membrane attack complex) sejtkárosodás

C1q C1q is known to bind directly to PAMPs on pathogenic targets, such as envelope proteins of certain retroviruses, lipopolysaccharides (LPS), and porins from Gram-negative bacteria. Bizonyos retrovirális felszínekhez, LPS-hez és Gram-negatív bakteriális felszínekhez. Vincent Racaniello, http://www.virology.ws/2009/10/01/c1q-and-the-collectins/

IgG (IgG 3, 1, or 2) IgM As part of the C1 complex, the proteases C1r and C1s are consecutively activated upon surface binding of C1q. Conformation change in C1r result in its activation by autocatalysis and cleaves C1s, which also become active serine protease. IgG3

Ch. 7

Ch. 7

Ch. 7

Ch. 7

Ch. 7

= klasszikus C3 konvertáz

Ch. 7

Ch. 7

Ch. 7

Classical pathway (animation) http://student.ccbcmd.edu/courses/bio141/lecguide/unit4/innate/c3case.html

Classical pathway (animation) http://student.ccbcmd.edu/courses/bio141/lecguide/unit4/innate/c3case.html

Klasszikus aktivációs út C1qrs C2 C4 C3 antitest C5 C4b C4a baktérium

Klasszikus út C1qrs C2 baktérium antitest C4 C3 C5 C4b C2a C4a C2b

Klasszikus út baktérium C1qrs C2 C4 C3 antitest C5 C4b C2b C4a C3b C2a

Klasszikus út baktérium C1qrs C2 C4 C3 antitest C5 C4b C2a C4a C3b C5b Animation complete

Klasszikus út baktérium C1qrs antitest C4b C6 C2a C7 C3b C5b C8 C6 C9

A komplement aktiváció Klasszikus út Lektin út Alternatív út C3 konvertáz C3a C3b C5a C5b C5b-C 9 (membrane attack complex) sejtkárosodás

Lektin út MBL MBL

Lectin pathway (animation) http://student.ccbcmd.edu/courses/bio141/lecguide/unit4/innate/c3case.html

Lektin út baktérium C4 C2 C3 C5 MBP C4b C4a

Lektin út baktérium C4 C2 C3 C5 MBP C4b C2a C4a C2b

Lektin út baktérium C4 C2 C3 C5 MBP C4b C2a C3b C4a C2b C3a

Lektin út baktérium MBP C2 C4 C3 C5 C4b C2a C4a C3b C5b C2b C3a C5a Animation complete

Lektin út baktérium MBP C4b C6 C2a C7 C3b C5b C8 C6 C9 C7 C8 C9 C9 C9

A komplement aktiváció Klasszikus út Lektin út Alternatív út C3 konvertáz C3a C3b C5a C5b C5b-C 9 (membrane attack complex) sejtkárosodás

Alternative pathway

Alternatív út C3 B C5 C3b C3a baktérium

Alternatív út C3 B C5 C3b Bb C3a baktérium

Alternatív út C3 B C5 C3b Bb C5b C3a baktérium C5a

Alternatív út baktérium C5b C3b Bb C6 C7 C8 C9 C6 C7 C8 C9 C9 C9 C9 C9

Amplifikáció A C3 konvertáz egyidejűleg számos C3 molekulát köt és hasít C3b +C3a fragmentumokra - klasszikus: C4b2b - alternatív: C3bBb

Biológiai funkció Gyulladáskeltés: anaphylatoxinok (C3a és C5a): hízósejt degranuláció Simaizom összehúzódás hízósejt degranuláció mediátor felszabadulás (hisztamin, leukotriének) Vasculáris változások: dilatáció, fokozott permeabilitás (ödema) C5a leukocita adhézió és chemotaxis Opszonizáció: C3b, C3bi, C3d: (komplement receptorokhoz kötődve fokozza a fagocitózist) Keringő immunkomplexek eltávolítása Sejtlízis. membrán attack complex: C5b-C9

Membrane attack complex (MAC) Source: www.wikimedia.org

p. 175 Ch. 7

A komplement aktiváció Klasszikus út Lektin út Alternatív út C1q MBP C3 [C4b2b] [C3bBbP] C3 konvertáz C3a C3b C3b, C3bi (opszonlzáció) anafilatoxinok C5a C5b C5b-C 9 (membrane attack complex) sejtkárosodás

Blood vessel tissue Exogenic: infection, burn Secretion mast cell degranulation Gene expression Exogenic: infection, burn Endogenic: intensive local immunreaction www.ag.uidaho.edu/mmbb/kgustin/mmbb409509/Lectures/Chapter15.pdf

Immunkomplexek eliminációja C3b sterically blocks Fc-Fc interactions Transport by erythrocytes (CR1)

p. 186 Ch. 7

Komplement receptorok CR2 (CD21): a C3dg-vel opszonizált antigént köti a CR2-höz B sejteken: erős kostimulációs hatás. CR3, CR4: integrin receptorok iC3b-t kötnek és hozzájárulnak a fagocitózishoz, míg a CR3 tegyéb hatásokkal is rendelkezik.

Reguláció A klasszikus út gátlása. C1 inhibitor (C1INA): plazmafehérje A C3 konvertáz gátlása: Plazmafehérjék: I faktor Sejtmembrán proteinek: - decay accelerating factor (DAF): - membrane co-factor protein (MCP):

Reguláció Anafilatoxinok inaktiválása: a C3a és a C5a hasítása révén szérum karboxipeptidáz N (SCPN): A MAC gátlása: Protectin (CD59): sejtasszociált fehérje

C1 inhibitor C4BP, I faktor, MCP CR1, H faktor, MCP C4BP, CR1, H faktor, MCP S protein HRF, CD59

Szabályozó fehérjék

KORAI ESEMÉNYEK ÖSSZEFOGLALÁSA KLASSZIKUS ÚT MBL ÚT ALTERNATÍV ÚT MBL köt a mannózhoz Patogén felszín Antigén-antitest komplex C1q, C1r, C1s C4 C2 MBL, MASP 1-2 C4 C2 C3 B D C3 konvertáz

Komplement deficienciák A korai komponensek hiányában nincs megfelelő opszonizáció: Az immunkomplexek nem eliminálódnak Immunkomplex megbetegedések, pl. SLE

C5 konvertáz KÉSŐI ESEMÉNYEK C5b

Komplement deficienciák A korai komponensek hiányában nincs megfelelő opszonizáció: Az immunkomplexek nem eliminálódnak Immunkomplex megbetegedések Nincs késői komponens Gyenge fagocitózis bakteriális fertőzések nincs MAC Rekurrens Neisseria fertőzések

Komplementhiányos állapotok Korai komponensek: autoimmun betegségek Késői komponensek: pyogén bakteriális és Neisseria fertőzések A leggyakoribb veleszületett hiány: C2 C1Inh deficiencia: herediter angioneuroticus oedema DAF deficiencia: paroxysmalis nocturnalis hemoglobinuria

Eset: A 23 éves férfibeteg: két napja fennálló láz, fejfájás, nyaki merevség és elesettség 2 napon át. A lumbalpunctio fokozott liquor nyomást és zavaros liquort mutat (benne sok neutrofil, fokozott fehérjetartalom, csökkent glukóz, Gram neg diplococcus. A laboratóriumi vizsgálata a normál C5 szint 18%-át mutatja normál C2, C3 és C7 szint mellett. Intravénás antibiotikumra a beteg gyógyul.

Mi miatt lehet a beteg fokozottan érzékeny bakteriális meningitisre Mi miatt lehet a beteg fokozottan érzékeny bakteriális meningitisre? Mi a kapcsolat a 3 komplement aktivációs út és a bakteriális clearance közt? A C2 hiány önmagában elegendő a bakteriális meningitisre való fokozott hajlam kialakítására? Miért?

Eset: A 14 éves lány esetében enyhe sérülést követően hosszú ideje fennálló duzzanat mutatkozik. Az elmúlt 2 évben 7x fordult elő, hogy intermittáló hasi fájdalma jelentkezett néha híg hasmenés kíséretében. A laboratóriumi vizsgálatok csökkent C4 szintet és normál C3 szintet igazoltak, míg a C1 inhibitor szintje a normál érték 20%-a volt.

Mi magyarázza a beteg tüneteit Mi magyarázza a beteg tüneteit? Mi a C1 észteráz hatása a komplement rendszer szabályozásában? Milyen további gyulladásos rendszereket érint a C1észteráz inhibitor? Miért nincs a beteg fokozottan kitéve bakteriális fertőzéseknek?

MHC III génrégió: C3 konvertázok C4b C4a C2 B-faktor

Akutfázis reakció

Összehasonlítás Gyulladás APR Azonnali Későbbi Lokális v. szisztémás Általános Küszöb felett A sérült, fertőzött szövet elhatárolása, A pathogének és sejttörmelék felszámolása, regeneráció beindítása. Homeosztázis helyreállítása, (gyulladás gátlása) ©Fülöp AK

Progresszió (6-12 h*) Szisztémás akutfázis-reakció (APR) Célsejtek: Endothel, Makrofág, Fibroblast, Keratinocyta, TH2 Máj Akutfázis fehérjék Második hullám mediátorok: TNF, IL-1, IL-6, IL-8 Csont- velő Leukocytosis Zsír- szövet CNS Lipid mobilizáció Hypothalamus Gyulladás ©Fülöp AK

A központi idegrendszer akutfázis-reakciója Gyulladásos citokinek  hypothalamus Láz Étvágytalanság Aluszékonyság Hipofízis -mellékvese Glukokortikoid szekréció ©Fülöp AK

A HPA tengely aktiválódás és a glukokortikoidok hatása IL-6 Gátolja a citokintermelést (pl IL6), de fokozza a citokinreceptor expressziót IL-6 IL-6 gyulladásgátlás ©Fülöp AK

Kortikoszteroid terápia Molekuláris hatás Élettani hatás ©Fülöp AK

A máj akutfázis reakciója (AFR) ©Fülöp AK

Akutfázis proteinek Olyan fehérjék, melyek plazma koncentrációja hirtelen nő vagy csökken fertőzés avgy taruma esetén. Fertőzés/sérülés esetén a helyi gyulladásos sejtek (neutrofilek, granulociták és makrofágok) citokineket termelnek, melyek a keringésbe jutnak. A máj válaszképpen számos akutfázis proteineket termel.

Nature Reviews Immunology 10, 11-23 (January 2010)

Génexpressziós változások a hepatocitákban: Akutfázis plazmaproteinek (APP) Pozitív  1,5-2x cöruloplazmin, B-faktor, C3 2-4x haptoglobin, fibrinogén, AAT 6-8x C1-inh. 100-1000x CRP, SAA Negatív  40-60% transzferrin, albumin, fibronektin ©Fülöp AK

Az APP-k funkciói véralvadás: fibrinogén opszonizáció: CRP (c-reaktív protein) Autoantigének Bakt. fertőzés (Streptoc. pneu. C-polisz.) A magas CRP szint = 2-3 x koleszterin ©Fülöp AK

Az APP-k funkciói Proteáz gátlók: A2M (2-makroglobulin) (pán-proteáz inhibitor), AGP (1-savas glikoprotein), AAT (1-antitripszin) Jobbra: AMG által bezárt humán plazmin. ©Fülöp AK

Az APP-k funkciói Gyökfogó: pl. Coeruloplasmin (ferroxidáz) ©Fülöp AK

Az APP-k funkciói Komplement komponesek Egyéb immunmodulátorok C3, C1-inh. Egyéb immunmodulátorok haptoglobin (M aktiválást gátolja), AMG (IL-1 kötés) Szállítófehérjék haptoglobin: hemoglobin (Fe) SAA: lipoprotein, koleszterin (HDL része) Összefoglava a szignálok lecsendesítése, a gyulladás csökkentése. ©Fülöp AK

Az APP-k mérése Módszerek Jelentőség Használhatóság Vérsüllyedés (~ fibrinogén koncentráció) Serum protein elektroforézis CRP, SAA ELISA Jelentőség Fertőzés kimutatása Autoimmunitás Terápia követése Hemolitikus anemia (haptoglobin) Használhatóság A gyulladásos citokinek gyorsabban változnak. A APP-k az általános állapotot jobban tükrözik. ©Fülöp AK