Komplementti (biologia)

Komplementti on yli 20 proteiinin muodostama immuunipuolustuksen järjestelmä, joka osallistuu vieraiden solujen tuhoamiseen täydentäen elimistön fagosytoosijärjestelmää. Komplementtijärjestelmän proteiinit syntyvät maksassa ja kiertävät veressä ja kudosnesteessä inaktiivisina entsyymeinä. Infektion vaikutuksesta aktivoitunut proteiini aktivoi seuraavan ja seurauksena on komplementtireaktiota vahvistava ketjureaktio. Komplementilla on merkitystä sekä bakteeri- että virusinfektioiden torjunnassa.
Tehtävät.
Komplementtijärjestelmällä on neljä päätehtävää:
Komplementin aktivoituminen ja C3-konvertaasin synty.
Komplementti aktivoituu kolmea eri reaktiotietä: vaihtoehtoinen reaktiotie, klassinen reaktiotie ja lektiinireaktiotie. Nämä kaikki johtavat C3- ja C5-konvertaasin syntyyn, mikä aiheuttaa kaikki kolme edellä mainittua biologista aktiivisuutta.
Vaihtoehtoinen reaktiotie.
Vaihtoehtoinen reaktiotie on epäspesifinen, eli se on jatkuvasti heikosti aktiivinen, vaikka immuunijärjestelmä ei olisi kohdannut antigeeniä. Antigeenin tunnistaminen lisää kuitenkin reaktiotien aktiivisuutta.
Reaktiotie alkaa C3:n nestefaasissa tapahtuvasta C3-proteiinin hydrolysaatiosta, jolloin syntyy C3:n aktivoitunut muoto C3i. Reaktio on spontaani, mutta hidas. C3i reagoi B-proteiinin kanssa, jolloin muodostuu C3iB:tä, jonka D-proteiini pilkkoo C3iBb:ksi. C3iBb on aktiivinen C3-konvertaasi, joka esiintyy nestefaasissa muiden C3-konvertaasien toimiessa solun pinnalla.
C3iBb lohkaisee C3-proteiinista C3a-fragmentin, jolloin jäljelle jää herkästi reagoiva C3b*, joka yhtyy joko veteen tai solukalvoon ja muuttuu C3b:ksi. Ensimmäisessä tapauksessa reaktio loppuu, mutta jälkimmäisessä tapauksessa C3b voi reagoida B-proteiinin kanssa ja syntyneestä C3bB-kompleksista D-proteiini irrottaa taas Ba-fragmentin, niin että jäljelle jää C3bBb. C3bBb on kiinni solukalvossa ja toimii C3-konvertaasina ja vahvistaa siten reaktiotietä.
Komplementin lopputuotteet tuhoavat sekä omien että vieraiden solujen seiniä. Siksi isäntäeliön omien solujen pinnoilla on vaihtoehtoisen reaktiotien inaktivaattoriproteiinia, joka suojelee soluja.
Klassinen reaktiotie.
Klassinen reaktiotie alkaa antigeenin tunnistuksesta eli se on spesifinen. C1-proteiini tunnistaa aluksi antigeeniin sitoutuneen IgM- tai IgG-vasta-aineen. Vasta-aineen kyky aktivoida komplementtia riippuu vasta-aineen taipumuksesta sitoa klassisen tien ensimmäistä tekijää. Tämä aktivoi C1-proteiinin alayksikön C1s:n, joka alkaa hajottaa C4-proteiinia, jolloin muodostuu C4b*:tä, joka vastaa vaihtoehtoisen reaktiotien C3b*:tä. C4b* voi samoin reagoida veden kanssa tai jos se reagoi joko kohdesolun tai vasta-aineen kanssa, reaktiotie jatkuu eteenpäin. Kun C4b reagoi C2:n kanssa ja tästä yhdisteestä C1s irrottaa C2a:n. Näin muodostuu C4b2a, joka on C3-konvertaasi.
Klassisen reaktiotien arvellaan osallistuvan myös ohjelmoidun solukuoleman käynnistäneiden eli apoptoottisten solujen sekä vaurioituneiden solujen eliminaatioon. Vasta-aineiden lisäksi CRP voi aktivoida klassista reaktiotietä. CRP on mahdollisesti on tärkeä klassisen reaktiotien aktivaattori, kun vasta-aineita ei ole vielä muodostunut. CRP aktivoi komplementtia sitouduttuaan solujen negatiivisesti varautuneisiin sokerirakenteisiin, esimerkiksi pneumokokin C-polysakkaridiin ja muihin fosforyylikoliinia sisältäviin solurakenteisiin. CRPn laukaisema komplementin aktivaatio etenee yleensä vain C3-tasolle.
Lektiinireaktiotie.
Lektiinireaktiotie synnyttää myös C4b2b-proteiinia, mutta reaktiotie ei vaadi C1-proteiinia eikä antigeenin ja vasta-aineen kompleksin tunnistusta. Sitä vastoin MBL-proteiini (, mannoosia sitova lektiini) tunnistaa mikro-organismien pinnalla olevia mannoositähteitä. Tällöin seriiniproteiini MASP sitoutuu MBL-proteiiniin ja muodostunut aktiivinen proteiinikompleksi pilkkoo C2:ta ja C4:ää.
MAC-kompleksi.
Vaihtoehtoinen, klassinen ja lektiinireaktiotie johtavat kaikki MAC-kompleksin (membrane attack complex, kalvoihin hyökkäävä kompleksi) syntyyn. Edellä mainittujen reaktioteiden synnyttämät C3-konvertaasit muodostavat yhdessä C3b:n kanssa C5-konvertaaseja, mikä panee alkuun lyyttisen reaktiotien. Täydellinen MAC-kompleksi sisältää yhden C5b-, C6-, C7-, C8- ja useita C9-molekyylejä, jotka yhdessä muodostavat vieraan solun läpi tunkeutuvan aukon, jota seuraa ns. osmoottinen lyysi. Ioneja virtaa solun sisään, solu turpoaa vedestä, sen solukalvo alkaa läpäistä makromolekyylejä ja lopulta solu tuhoutuu. Isäntäsolujen pinnalla on CD59-proteiinia, joka estää kompleksin muodostumisen ja suojelee isännän omia soluja kompleksin vaikutuksilta.
Komplementin muut tehtävät.
Komplementin aktivaatiossa vapautuvan C2b:n ajatellaan lisäävän hiussuonten läpäisevyyttä. C3a ja C5a ovat voimakkaita anafylatoksiineja ja ne vapauttavat syöttösoluista histamiinia ja muita välittäjäaineita ilman IgE:tä. C5a on tehokkaimpia tulehduksen välittäjiä, C3a on vähemmän tehokas ja C4a vain heikosti anafylatoksinen. C5a on kemotaktinen ja houkuttelee paikalle neutrofiileja granulosyyttejä ja se myös aktivoi niitä.
Opsonisaatio.
Opsonisaatio on komplementin tärkein yksittäinen tehtävä. Vaihtoehtoisen reaktiotien päätehtävä onkin päällystää kohdepinta C3b ja iC3b-molekyyleilla fagosytoosia varten. Parasiittien tuhoamisessa pinnalle tarttuneita C3b-molekyylejä tunnistavat eosinofiilisten granulosyyttien C3b-reseptorit.
Puhtaanapito.
Antigeeni-vasta-ainekompleksien sakkautumista ehkäisevät komplekseihin tarttuvat C4b- ja C3b-molekyylit. Nämä fagosytoidaan joko välittömästi tai sitten pernassa tai maksassa. Klassisen tien C1q tunnistaa apoptoottisten solujen kalvolla flip-flop-mekanismilla sisäkalvolta siirtyneitä fosfolipidejä ja käynnistää fagosytoinnin.