Комплемент в биологии и медицине¶

Комплемент — система белков плазмы крови и других биологических жидкостей, входящая в состав врождённого иммунитета позвоночных животных и человека. Представляет собой каскад из нескольких десятков взаимодействующих белков (у человека — более 30), которые последовательно активируют друг друга по принципу ферментативной цепи. Основные функции системы — распознавание и уничтожение чужеродных клеток и микроорганизмов, удаление продуктов распада и иммунных комплексов, а также участие в воспалительной реакции и регуляции адаптивного иммунного ответа.

¶История открытия

Термин «комплемент» ввёл в 1890-х годах немецкий врач Пауль Эрлих. В 1888 году французский микробиолог Жюль Борде, работавший в Институте Пастера, обнаружил, что сыворотка крови содержит фактор, который в сочетании с антителами разрушает бактерии. Этот фактор был термолабильным — терял активность при нагревании до 56 °C, в отличие от термостабильных антител. Борде назвал его «алексином» (от греч. «защищающий»), Эрлих предложил термин «комплемент» — «дополнение» к антителам.

За открытие системы комплемента и механизмов иммунитета Жюль Борде получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1919 году. В 1970–1990-х годах усилиями многих исследователей, включая Родни Портера и Эли Штернберга, была расшифрована структура и последовательность активации компонентов системы.

¶Состав и обозначение

Белки комплемента обозначаются буквой C и цифрой (C1–C9), а также буквенными индексами (C1q, C1r, C1s, C3a, C3b и др.). Продукты расщепления компонентов получают дополнительную букву: например, C3 расщепляется на крупный фрагмент C3b и малый C3a. Синтезируются они преимущественно в печени, а также макрофагами, фибробластами и эпителиальными клетками. В плазме крови белки комплемента находятся в неактивной форме и составляют около 10 % всех глобулинов.

¶Пути активации

Активация системы может происходить тремя основными путями.

¶Классический путь

Запускается при связывании антител (иммуноглобулинов классов IgM и IgG) с антигенами на поверхности микроорганизма. Комплекс «антиген–антитело» связывает компонент C1, который активирует C4 и C2, образуя С3-конвертазу. Этот путь — часть гуморального иммунного ответа и требует наличия специфических антител.

¶Альтернативный путь

Активируется без участия антител — напрямую поверхностными структурами бактерий, грибов и вирусов. Ключевую роль играет спонтанный гидролиз C3 и факторы B, D и пропердин. Это наиболее быстрый механизм ранней защиты, действующий в первые часы после заражения.

¶Лектиновый путь

Запускается связыванием маннозосвязывающего лектина (MBL) с углеводами на поверхности микроорганизмов. По механизму он сходен с классическим путём, но не требует антител.

Все три пути сходятся на расщеплении компонента C3 и образовании мембраноатакующего комплекса.

¶Мембраноатакующий комплекс

Финальная стадия каскада — сборка мембраноатакующего комплекса (МАК) из компонентов C5b, C6, C7, C8 и C9. Комплекс встраивается в липидный бислой мембраны чужеродной клетки и формирует пору, что приводит к осмотическому лизису и гибели микроорганизма. Этот механизм эффективен против бактерий, но не действует на клетки, покрытые защитными белками.

¶Биологические функции

Лизис клеток — прямое разрушение бактерий и патогенных клеток через МАК.
Опсонизация — фрагмент C3b связывается с поверхностью микроба и облегчает его фагоцитоз макрофагами и нейтрофилами.
Воспаление — малые фрагменты C3a и C5a (анафилатоксины) стимулируют выброс гистамина, расширение сосудов и привлечение лейкоцитов.
Удаление иммунных комплексов — комплемент связывает и выводит комплексы «антиген–антитело» через эритроциты и печень.
Регуляция иммунного ответа — усиливает презентацию антигенов и активацию B-лимфоцитов.

¶Регуляция

Чрезмерная активация комплемента опасна для собственных тканей, поэтому в организме действуют ингибиторы: C1-ингибитор, фактор H, фактор I, CD55, CD59 и другие. Они блокируют каскад на разных стадиях и защищают клетки хозяина от повреждения.

¶Клиническое значение

Нарушения системы комплемента связаны с рядом заболеваний. Наследственный ангионевротический отёк вызывается дефицитом C1-ингибитора и проявляется отёками кожи и слизистых. Дефицит компонентов C5–C9 повышает восприимчивость к инфекциям, вызываемым нейссериями, в частности менингококками. Отложения комплемента в тканях участвуют в патогенезе системной красной волчанки, гломерулонефрита и ревматоидного артрита. При пароксизмальной ночной гемоглобинурии применяются препараты, блокирующие C5.

¶Значение для диагностики

Определение активности и концентрации компонентов комплемента используется в лабораторной диагностике. Снижение уровня C3 и C4 наблюдается при аутоиммунных заболеваниях и активном воспалении. Методы оценки включают гемолитический тест CH50 и иммуноферментный анализ.

¶В эволюции и у беспозвоночных

Элементы системы комплемента обнаружены у беспозвоночных, включая иглокожих и членистоногих, что свидетельствует о древнем происхождении механизма. У позвоночных система усложнялась параллельно с развитием адаптивного иммунитета, формируя связующее звено между врождёнными и приобретёнными защитными реакциями.

Источники: учебники по иммунологии (Р. Кумбс, А. Ройтт), материалы Института Пастера, обзоры по системе комплемента в рецензируемых медицинских журналах.