ábra - Amiloid -peptid által indukált komplement aktiváció gátlása kis molekulatömegű szintetikus vegyületekkel in vitro

3. ábra A C1 komplex 3D szerkezeti modellje (Gaboriaud C és mtsai, 2004). A C1q oldal-nézeti (a) és alulnézeti (b) képe. A C1q „nyitott” konformációban látható, amely a C1 komplex aktivációjához vezet. A C1q láncai színesek, A lánc kék, B zöld és C vörös. A C1q globuláris doménen található cukor oldallánc sárga. A nyilak az A59 és B61 lizin oldallánco-kat jelölik, amelyekről azt gondolják, hogy a C1r és C1s alegységekkel való kölcsönhatásért felelősek. A kollagén szárakban található lizinek nagyrészéhez diszacharidok kapcsolódnak. A C1r és C1s alegységek moduláris szerkezete (c). Mindkét proteáz tartalmaz egy N-terminális CUB1 modult, egy Ca++-kötő EGF-szerű modult, egy második CUB modult, két CCP modult és egy kimotripszinszerű szerin proteáz domént (Cseh és mtsai, 1996). A C1r és C1s a szerin proteáz doménben található Arg-Ile kötés (nyíl) hasítása által aktiválódik. A molekulákon található glikozilációs helyeket fekete négyszögek jelzik. A modulok színkódja az ábra további részeire (d-g) is érvényes.
A C1r katalitikus régiójának homodimér szerkezete (d). A C1 komplex oldalnézeti képe. A C1r2C1s2 tetramer a C1q szárak között helyezkedik el. A tetramer alulnézeti képe (e). Egy C1r és C1s alegységben az egyes modulokat jelölések mutatják. A C1 komplex alulnézeti képe (f). A C1q nyugalmi állapotban, zárt konformációban van. Jól láthatóak a C1q szárai között elhelyezkedő tetramer doménjei. Nyugalmi állapotban a C1r katalitikus doménjei nem érintkeznek egymással.
A C1 aktiváció a C1-inhibítor (C1-Inh) szabályozása alatt áll (Ziccardi, 1985). A szerin proteáz inhibítorok családjába tartozó C1-Inh az egyetlen ismert inhibítora a C1r és C1s alegységeknek. A szérumban hétszeres moláris feleslegben lévő C1-Inh reverzibilisen köt a nem-aktivált C1 komplexhez és megakadályozza a C1r autoaktivációját. A C1 aktivációja után másodperceken belül kovalensen kötődik az aktiválódott C1r és C1s proteázokhoz és inaktiválja azokat.
3.1.2 Az alternatív út aktivációja
Szemben a klasszikus úttal, az alternatív út aktivációja antitestek távollétében zajlik. A C3 folyadék fázisban kismértékben spontán aktiválódik, és felszínre kerül a molekulában található tioészter csoport. Az így keletkező C3b Mg++ jelenlétében B-faktort köthet, amit a D-faktor hasít és ezáltal egy C3bBb összetételű komplex keletkezik. A komplex az alternatív út C3 konvertáza (Pangburn és mtsai, 1981). Ez a folyamat normál esetben csak nagyon alacsony szinten működik, de nagymértékben nő az aktiváció mértéke, ha a C3b egy alternatív utat aktiváló felszínhez köt (Pangburn & Müller-Eberhard, 1978). Az ilyen felszínek közös jellemzője az alacsony sziálsav és a viszonylag jelentős nukleofil csoport tartalom. Az alterna-tív reakcióút működése szigorúan szabályozott. A H- és I-faktorok megakadályozzák a C3bBb véletlenszerű keletkezését. A H-faktor egyrészt disszociáltatja a C3bBb komplexet, másrészt kofaktora az I-faktornak, amely a C3b molekulát hasítja és inaktiválja (Pangburn és mtsai, 1977). Az aktivátorként viselkedő sejtfelszíneken azonban a komplex védve van a H- és I-faktortól, ezáltal működik a C3 aktivációs hurok. A szervezet saját sejtjeit membránkötött szabályozófehérjék, CR1, DAF, MCP védik a C3bBb komplex kialakulásától.
3.1.3 A lektin reakcióút aktivációja
A lektin út aktivációjában a mannózkötő lektin (MBL) fehérje játssza a központi szerepet. Az MBL szénhidrátok felismerésére szakosodott fehérje, amelynek szerkezete nagy-fokú hasonlóságot mutat a klasszikus reakcióút aktivációjában kulcsszerepet játszó C1q molekulával. Az MBL globuláris doménjei olyan szénhidrátláncokat ismernek fel, amelyek végén mannóz, N-acetil-glükózamin vagy fukóz található. Az MBL nem kötődik az emberi glikoproteinek szénhidrátláncának végén található sziálsavhoz és galaktózhoz, tehát a lektin reakcióút a szénhidrátok végállású szacharidja révén különbözteti meg az idegent a sajáttól. Az MBL két további fehérjével, MASP-1 és MASP-2 proenzimekkel képez komplexet (Thiel és mtsai, 1997). Az MBL patogének felszínén található szénhidrátokhoz köt, majd a kötés hatására bekövetkező konformációváltozás hatására a MASP-1 és MASP-2 proenzimek a C1r és C1s proteázokhoz hasonlóan aktiválódnak. Ezeknek a szerin proteázoknak az aktivációja (a C1r és C1s proenzimekhez hasonlóan) a C4 aktivációjához vezet. Innen a lektin reakcióút lefolyása megegyezik a klasszikus útnál megismertekkel (4. ábra).
1. táblázat Komplement aktivációs fehérjék. Az aktivációban résztvevő fehérjék a C1q és MBL kivételével proteázok, amelyek kaszkádszerűen aktiválják egymást (4. ábra)
komplement komponens
|
koncentráció [g/ml szérum]
|
mw [kDa]
|
funkció
|
referencia
|
klasszikus útvonal
|
C1q
|
70
|
410
|
|
Reid & Porter, 1976
|
C1r
|
34
|
85
|
proteáz
|
Journet & Tosi, 1986
|
C1s
|
31
|
85
|
proteáz
|
Tosi és mtsai, 1987
|
C4
|
600
|
206
|
proteáz
|
Carroll & Porter, 1983
|
C2
|
25
|
117
|
proteáz
|
Bentley & Porter, 1984
|
alternatív útvonal
|
D-faktor
|
1
|
24
|
proteáz
|
Mole & Anderson, 1987
|
C3
|
1300
|
195
|
proteáz
|
Domdey és mtsai, 1982
|
B-faktor
|
200
|
95
|
proteáz
|
Campbell & Porter, 1983
|
lektin útvonal
|
MBL
|
150
|
600
|
|
Super és mtsai, 1989
|
MASP-1
|
6
|
83
|
proteáz
|
Dahl és mtsai, 2001
|
MASP-2
|
|
52
|
proteáz
|
Thiel és mtsai, 1997
|
3.1.4 C3, a komplementrendszer központi molekulája
A klasszikus, alternatív és lektin útvonalak a C3 hasításánál futnak össze (1., 4. ábra). A klasszikus út aktivációja során a C4b2a két fragmentumra (C3a és C3b) hasítja a C3 molekulát (Müller-Eberhard és mtsai, 1966). A hasítás során keletkező C3b fragmentumban egy tioészter kötés a felszínre kerül (Pangburn & Müller-Eberhard, 1980). A tioészter csoport rendkívül reaktív, és reakcióba lép vízzel vagy a sejtfelszínen, szénhidrátokban, immunkomp-lexekben található nukleofil csoportokkal (Janssen és mtsai, 2006), ezáltal a C3b kovalensen megjelöli az adott sejtet (Law & Levine, 1977). A belső tioészter csoport felszínre kerülésével a C3b elvileg bármilyen sejtfelszínhez kapcsolódhat, beleértve a szervezet saját sejtjeit is. A komplement aktiváció itt válik kétélű fegyverré, ugyanis a C3b mikroorganizmusok és vírus fertőzött sejtek felszínéhez kapcsolódása kívánatos, de a szervezet saját sejtjeinek megjelölése potenciális veszélyeket hordoz. Ezt a veszélyt csökkenti, hogy a tioészter csoport nagyon rövid életidejű, és azonnal reagál vízzel. Tehát a C3b elméletileg csak az aktivációt kiváltó célsejt felszínéhez kötődhet. A szervezet saját sejtjei ezáltal védve vannak a C3b jelöléstől.
A kovalensen kapcsolódott C3b (és C4b) fragmentumon több új komplement fehérje (pl. B-faktor, C5), szabályozó (I-faktor) és receptor fehérje (CR1 és CR2) kötőhely kerül a felszínre. Ezek a potenciális kölcsönhatások a patogén elpusztítását és fagocitózisát készítik elő.
3.1.5 A C5 aktivációja
A C5 hasonlít a C3 és C4 molekulákhoz, homológ fehérjék, ezért aktivációjuk is hasonló. A C5-konvertáz a C5 molekulát hasítja és két fragmentum, C5a és C5b keletkezik (Cooper & Müller-Eberhard, 1970). A felszabaduló C5a anafilatoxin hatékony gyulladás-serkentő. A hasítás során keletkező másik fragmentum, a nagyon labilis C5b indítja el a komplement terminális fázisát.
3.1.6 A membránkárosító komplex kialakulása a terminális fázisban
A lítikus hatás volt a komplementrendszer első leírt funkciója, és ma már tudjuk, hogy öt plazmafehérje (C5b, C6, C7, C8, C9) alakítja ki a membránkárosító komplexet. A komplex a célsejten transzmembrán csatornát képez, ami megbontja a lipid kettősréteg szerkezetét, és a sejt ozmotikus lízis következtében elpusztul (Esser, 1994).
A C5 hasítása során keletkező C5b, miközben szorosan kötődik a C3b molekulához, köt egy C6 és C7 molekulát. A C5b-7 komplex egy tranziens membránkötő felszínnel rendelkezik, és leválik a C3b molekuláról. Ha a komplex nem kötődik gyorsan membrán felszínhez, elveszíti potenciális lítikus aktivitását. Ha a kötés megtörténik, akkor egy C8 kötése után a C8a irányít-ja a C9 beépülését a komplexbe. A komplex kialakulása során nem történik proteolitikus hasí-tás. A komplex azonban egyre inkább hidrofób karakterűvé válik, és egyre mélyebbre merül a membrán belső rétegébe. A komplex közepén megjelenik egy pórus, amelynek átmérője a beépülő C9 molekulák számával egyenes arányban nő. A C5b-8(C9)n (n=1-18) komplex összetétele a hozzáférhető C9 mennyiségétől függ (Podack és mtsai, 1982), és a kialakuló pórus átmérője elérheti a 70-100 Å nagyságot is. A membránkárosító komplex kialakulása csökkenti a sejt ozmotikus stabilitását, aminek következtében a sejt elpusztulhat. A sejtek a komplex levedlése vagy endocitózisa révén próbálják elkerülni ozmotikus egyensúlyuk elvesztését. A szervezet saját sejtjeit a CD59 membránfehérje védi meg a membránkárosító komplex lítikus hatásától (Zalman és mtsai, 1986).
3.1.7 A komplementrendszer szabályozása
A komplement aktiváció saját szövetre káros hatásainak kivédése céljából a kaszkád szigorú szabályozás alatt áll. A szabályozásban keringő és membránkötött fehérjék vesznek részt (2. táblázat). A keringésben több komplement gátló is található. Központi fontosságú a C1 inhibítor (C1-Inh), amely a C1r és C1s proteázok inhibítora (Ziccardi, 1985; Davis és mtsai, 1986). A C1-Inh akut fázis fehérje, és plazma koncentrációja kétszeresére nő fertőzés esetén. Ezt a szintézist különböző citokinek, köztük interferon- indukálja. Gyulladásos szövetekben a molekulát az elasztáz proteolitikus hasítás révén inaktiválja, hozzájárulva a komplement szöveti aktivációjához. A C1-Inh szabályozó funkcióját glikózaminoglikánok, mint például a heparin több nagyságrenddel növelik (Rent és mtsai, 1976).
2. táblázat A komplementrendszer szabályozásában résztvevő fehérjék. A kaszkádot gátló fehérjék részben vérben keringő fehérjék, másrészt sejtmembrán fehérjék.
komplement komponens
|
koncentráció [g/ml szérum]
|
mw [kDa]
|
célpont
|
referencia
|
keringő gátló fehérjék
|
C1-Inh
|
200
|
105
|
C1r, C1s
|
Davis és mtsai, 1986
|
C4BP
|
250
|
550
|
C4
|
Hillarp & Dahlback, ’90
|
H-faktor
|
500
|
150
|
C3
|
Kristensen & Tack, 1986
|
I-faktor
|
34
|
90
|
C4b, C3b
|
Catterall és mtsai, 1987
|
CPN
|
35
|
280
|
C3a, C5a
|
Tan és mtsai, 1990
|
S-fehérje
|
500
|
80
|
C5b-9
|
Jenne & Stanley, 1985
|
clusterin
|
60
|
80
|
C5b-9
|
Kirszbaum és mtsai, ’89
|
membrán fehérjék
|
CD55 (DAF)
|
|
70
|
C3
|
Medof és mtsai, 1987
|
CD46 (MCP)
|
|
70
|
C3
|
Lublin és mtsai, 1988
|
CD59
|
|
20
|
C5b-9
|
Zalman és mtsai, 1986
|
A C4 és a C3 aktivációját szabályozza a C4BP és a H-faktor. Az I-faktor egy szérum proteáz, amely kofaktorok (pl. C4BP, H-faktor, MCP) jelenlétében hasítja a C4b és C3b aktivációs fragmentumokat. A szérumban található karboxipeptidáz N (CPN) inaktiválja a C3a és a C5a fragmentumokat a C-terminális arginin lehasításával (Tan és mtsai, 1990).
Az S-protein és a clusterin a membránkárosító komplex kialakulását gátolja (Jenne & Stanley, 1985; Kirszbaum és mtsai, 1989). A membránkötött komplement gátlók támadáspont alapján két csoportba oszthatók. Az első csoport a membránkárosító komplex kialakulását gátolja a saját sejtek membránján. Ide tartozik a CD59 (Zalman és mtsai, 1986), amely a sejtek túlnyo-mó többségén megtalálható, és gátolja a C9 beépülését és polimerizációját a membránkárosító komplexben. A membránkötött fehérjék második csoportja a központi jelentőségű C3 aktivá-cióját szabályozza. Ide tartozik a CD55 (DAF) és CD46 (MCP). Mindkét fehérje a sejtek többségén megtalálható.
|