KOMPLEMENTSYSTEM: KLASSISCHER UND ALTERNATIVER WEG, FUNKTIONEN, KRANKHEITEN - BIOLOGIE - 2025

Das Komplementsystem besteht aus mehr als dreißig hitzeempfindlichen Plasmaproteinen, die die zerstörerische Wirkung pathogener Mikroorganismen erhöhen.

Es wird "Komplement" genannt, da gezeigt wurde, dass es die Wirkung von Antikörpern bei der Zerstörung von Krankheitserregern ergänzt. Es ist jedoch auch in der Lage, seine Funktionen in Abwesenheit von Antikörpern auszuführen. Daher kann es als Teil der Komponenten des angeborenen Immunsystems betrachtet werden.

Zusammenfassung des Aktivierungsweges der Komplementkaskade. Von Perhelion aus Wikimedia Commons.

Seine Wirkung hängt von der seriellen Aktivierung ("Kaskade") der Proteine ​​ab, aus denen es besteht, um den Bruch von Krankheitserregern durch die Bildung von Poren in ihrer Membran, die Markierung (Opsonisierung) für ihre Zerstörung durch phagozytische Zellen und die zu gewährleisten Virusneutralisation.

Das Immunsystem: adaptive Immunität und angeborene Immunität

Das Immunsystem ist das körpereigene Abwehrsystem, um sich gegen den Angriff von Mikroorganismen zu verteidigen, die Krankheiten verursachen können.

Es besteht aus einer Reihe von Zellen, Organen und Zytokinproteinen, die auf das Eintreffen von Krankheitserregern aufmerksam bleiben. Sobald sie sie entdeckt haben, führen sie den Angriff gegen sie durch, um ihre Beseitigung zu gewährleisten. Seine Methodik wäre genau so, wie es die Soldaten einer Kaserne tun würden, die zur Verteidigung kommen, wenn Angriffs- oder Notfallsituationen auftreten.

Wie in jedem Verteidigungssystem erfordert der Angriff, den sie ausführen, Taktik, Fähigkeiten, Fertigkeiten und die Zusammenarbeit seiner Komponenten. All dies ist in eine Reihe strategischer Schritte eingebunden, die zusammen als Immunantwort bezeichnet werden.

Die Immunantwort tritt in zwei großen, zeitlich getrennten Phasen auf: der angeborenen Immunantwort und der adaptiven Immunantwort.

Angeborene Immunantwort

Die angeborene Immunantwort ist die erste Verteidigungslinie gegen eine Infektion, die durch die Ankunft eines fremden Organismus verursacht wird.

Diese Art der anfänglichen Reaktion impliziert einerseits die Wirkung von Eindämmungslinien (Haut und Schleimhäute), die als Barrieren wirken, die das Eindringen von Krankheitserregern verhindern. Zum anderen die Wirkung von Zellen, die in den innersten Hautschichten vor dem Eintritt von Krankheitserregern wachsam bleiben. Diese Mikroorganismen können sich infolge eines Versagens der ersten Barrieren, wie z. B. eines in ihnen vorhandenen Lochs oder Schnitts, "einschleichen".

Die Zellen, die auf dieser Ebene wirken, sind als Phagozyten bekannt, die dafür verantwortlich sind, eindringende Mikroorganismen zu erkennen, sie zu verschlingen (zu verschlingen) und sie schließlich in ihrem Zytoplasma zu zerstören.

Abgesehen davon sind diese Zellen dafür verantwortlich, Signale an die Zellen zu senden, die am zweiten Antwortzweig teilnehmen, um jeden Erreger, der es schafft, die erste Antwortlinie zu überwinden, effizient zu eliminieren.

Schließlich sind die zellulären und nichtzellulären Komponenten, die an dieser Art von Reaktion beteiligt sind, von der Geburt des Organismus an vorhanden. Das heißt, sie hängen nicht vom Vorhandensein von Antigenen (fremden Krankheitserregern oder toxischen Substanzen) ab.

Adaptive Immunantwort

Diese Art der Reaktion, die auftritt, nachdem die Effektormechanismen der angeborenen Immunität ausgelöst wurden, wird von anderen Zellen ausgeführt, die als Lymphozyten bekannt sind.

Lymphozyten verstärken die Abwehrmechanismen der angeborenen Immunität und lassen das System gleichzeitig an eindringende Organismen denken, falls sie zurückkehren.

Das heißt, im Falle einer zweiten Invasion eines fremden Organismus erkennt dieser ihn schnell und erleichtert so seine sofortige Beseitigung. Diese Reaktionen sind in der Regel schneller als die ersteren, gerade wegen ihres charakteristischen Immungedächtnisses.

Schließlich sollte erwähnt werden, dass sich die adaptive Immunität während des gesamten Lebens eines Organismus entwickelt. Da es verschiedenen Infektionserregern gegenübersteht. Das heißt, es wird erworben.

Wenn diese Zellen einen Organismus ein zweites Mal erkennen, lösen sie eine Zellangriffslinie und eine humorale Linie aus. Die zweite beinhaltet die Freisetzung von Antikörpern, Proteinen, die Toxine neutralisieren und Krankheitserreger zur Eliminierung markieren.

Antikörper können wiederum eine Gruppe von Proteinen aktivieren, aus denen das Komplementsystem besteht. Letzteres hilft, Keime und bereits infizierte Zellen schnell zu zerstören.

Komplementsystem

Das Komplementsystem besteht aus einer Reihe von Plasmaproteinen, die durch das Vorhandensein pathogener Organismen aktiviert werden.

Obwohl diese Aktivierung in vielen Fällen von Antikörpern (Komponenten adaptiver Reaktionen) abhängt, kann sie auch in Abwesenheit von Antikörpern aktiviert werden. Aus diesem Grund wird es als wichtiger Bestandteil angeborener Reaktionen angesehen.

Es gibt mehr als 30 Proteine, aus denen dieses System besteht. Sie interagieren miteinander, um die Wirkung von Antikörpern und Phagozytenzellen bei der Eliminierung von Krankheitserregern zu ergänzen.

Diese Proteine ​​wurden mit dem Buchstaben "C" als Komplement identifiziert und werden durch Kombination von 9 Proteinen (C1 bis C9) gebildet. Alle von ihnen sind Proteasen und zirkulieren wachsam und inaktiv durch den Körper.

Sobald das Vorhandensein eines fremden Mikroorganismus festgestellt wird, werden sie durch die Wirkung anderer Proteasen aktiviert, so dass sie zur Verteidigung des Organismus angreifen.

Diese Aktivierung kann nun auf drei verschiedenen Wegen durchgeführt werden: dem klassischen Weg, dem alternativen Weg und dem Lektinweg. Obwohl sich diese in der Art der Aktivierung unterscheiden, fallen sie alle bei der Bildung eines Angriffskomplexes auf der Membran des Erregers (MAC) zusammen.

Dieser Komplex wird durch die Assoziation vieler Proteine ​​auf der Außenseite der Membran des Erregers gebildet, die in der Bildung von Poren oder Löchern gipfelt.

Wie erfolgt die Aktivierung des Komplementsystems?

Die Aktivierung erfolgt an den Stellen, an denen eine Infektion auftritt, und wird durch das Vorhandensein eindringender Mikroorganismen verursacht.

Währenddessen werden alle anfänglich inaktiven Komplementproteine ​​in einer Kettenreaktion aktiviert. Das heißt, sobald einer aktiviert wurde, aktiviert dieser den nächsten und so weiter.

Aktive Proteasen werden durch Spaltung des Vorläuferproteins oder Zymogens (inaktive Form) erzeugt. Letzterer schneidet den nächsten in zwei Teile, indem er ihn aktiviert.

Die Aktivierung einer kleinen Gruppe von Proteinen zu Beginn der Kaskade führt somit zu einem enormen Anstieg der Aktivierung aufeinanderfolgender Zymogene (Amplifikation).

Diese Amplifikation hilft dem Membranangriffskomplex des Pathogens, sich schnell zu bilden. Dies fördert die Öffnung von Poren, die schließlich Parasiten, Bakterien und andere Organismen abbauen, die eine Infektion verursachen können.

Das Komplement kann auf drei unabhängige Arten aktiviert werden

Obwohl das ultimative Ziel bei der Komplementaktivierung immer die Bildung des Pathogenmembran-Angriffskomplexes ist, gibt es drei Möglichkeiten, wie dies erreicht werden kann. Der Beginn eines jeden von ihnen hängt von der Wirkung verschiedener Moleküle ab.

Sie alle konvergieren jedoch bei der Aktivierung von C3-Konvertase, einem Protein, das das C3-Protein in C3a und C3b spaltet. Letzterer bindet an die Membran des Erregers und zerlegt C5 in C5a und C5b. C5b bindet auch an die Membran und rekrutiert den Rest der Proteine, die sich zusammensetzen, um die Pore zu bilden (C6, C7, C8 und C9).

Klassischer Weg

Es erhält diesen Namen, weil es der erste Weg ist, der beschrieben wird. Es stellt einen Verbindungspunkt zwischen den Mechanismen angeborener und adaptiver Reaktionen dar, da es durch Antikörperkomplexe aktiviert wird, die zuvor an die Oberfläche des Pathogens gebunden haben.

Dies beginnt mit der Bindung von C1q (dem ersten Protein der Komplementkaskade) an die Membran des eindringenden Mikroorganismus. Diese Vereinigung kann auf drei verschiedene Arten stattfinden:

- Direkt mit Protein- und Nicht-Protein-Komponenten auf der Oberfläche von Bakterien, wie Lipoteichonsäure in grampositiven Bakterien.

- C-reaktives Protein, ein Plasmaprotein, das an Phosphocholinreste bindet, die in bakteriellen Oberflächenpolysacchariden vorhanden sind.

- Zu Immunkomplexen, die aus zwei oder mehr Antikörpern der IgG- oder IgM-Isotypen bestehen, die zuvor an den Erreger gebunden haben.

Lektinweg

Die Aktivierung auf diesem Weg hängt von der Erkennung spezifischer Kohlenhydrate ab, die auf der Oberfläche des Pathogens durch Proteine, sogenannte Lektine, exponiert sind.

Lektine sind Proteine, die nur mit Kohlenhydraten interagieren. Einige Beispiele hierfür sind: das MLB-Protein, das spezifisch an Polysaccharide bindet, die die auf der Oberfläche von Viren und Bakterien vorhandene Zuckermannose enthalten, und solche, die nur in der Bakterienwand vorhandene N-Acetylglucosaminreste erkennen.

Alternative Route

Dieser Weg wird direkt durch die Bindung des C3-Proteins (das C3b erzeugt) aktiviert, das bereits auf der Oberfläche des Pathogens aktiv ist.

Es ist wichtig zu wissen, dass C3b in Abwesenheit von Infektionen auf diesem Weg in sehr niedrigen Werten auftritt. Diese begrenzten Mengen an C3b werden durch die Wirkung eines als Faktor H bekannten Proteins inaktiv gehalten.

Nur wenn eine Infektion vorliegt und C3 an den Erreger bindet, wird die regulatorische Wirkung von Faktor H umgangen und dieser bindet an einen zweiten Faktor, der als Faktor B bekannt ist. Letzterer wird durch die Wirkung von Faktor D gespalten und die Produkte binden an C3 bereits in der Membran vorhanden, die die C3-Konvertase bildet.

Von hier aus werden die Aktivierungsschritte befolgt, die den drei Pfaden gemeinsam sind.

Eigenschaften

Es ermöglicht die schnelle Zerstörung pathogener Zellen durch die Bildung von Poren, die ihre Membran schnell zerstören.

Durch die Bindung aktivierter Komplementproteine ​​markiert es Krankheitserreger, die von Phagozytenzellen zur Zerstörung erkannt und aufgenommen werden. Dieser Prozess wird als Opsonisierung bezeichnet.

Die kleinen Fragmente, die beim Abbau von Zymogenen entstehen, wirken als Chemoattraktoren, die mehr Phagozyten an die Infektionsstelle rekrutieren.

Es ermöglicht das Eindringen von eindringenden Viren. Das heißt, es inaktiviert sie, so dass sie später phagozytiert und eliminiert werden.

Verwandte Krankheiten

Fußröntgen mit rheumatoider Arthritis, einer Krankheit, die durch Defizite im Komplementsystem verursacht wird. Von Lariob aus Wikimedia Commons.

Mängel in der Synthese von Komplementproteinen sowie Faktoren, die eine unregulierte Aktivierung dieser Proteine ​​bewirken, können zu zahlreichen Krankheiten führen.

Die Mängel werden im Allgemeinen durch genetische Fehler verursacht, die zu fehlerhaften Aktivierungsereignissen führen. Dies führt zu einem Versagen einer erhöhten Anfälligkeit für Infektionen, rheumatische Erkrankungen und Angioödeme (Ödeme der Haut und der Schleimhaut).

Das Fehlen einer Regulierung, wie das Fehlen von Faktor H, kann zu einem Übermaß an Aktivierung führen. Dies endet in einer unkontrollierten Entzündung, die durch die Lyse eigener Zellen hervorgerufen wird.

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