Загальні відомості

Система комплементу.

Система комплементу – це складний комплекс близько 20 білків сироватки крові, які синтезуються макрофагами або гепатоцитами і разом з антитілами та спеціалізованими клітинами беруть участь у захисті організму від інфекцій. Компоненти системи функціонують подібно до білкових факторів у процесах згортання крові та фібринолізу, утворюючи каскад ферментативних реакцій. За рахунок каскадного механізму на первинний сигнал розвивається багаторазово посилена відповідь.

Активація системи комплементу відбувається або імунним комплексом антиген-антитіло (класичний шлях активації), або під дією патогенних мікроорганізмів чи їх ендотоксинів без участі антитіл (альтернативний шлях). Останній особливо важливий, коли в організмі ще не синтезувались антитіла. Обидва шляхи спричиняють утворення мембрано-атакувального комплексу, який зумовлює осмотичний лізис клітини-мішені. У процесі активації деякі білки системи розщеплюються на активний фермент, що діє на наступний компонент системи, і невеликий пептид. Ці низькомолекулярні пептиди також є біологічно активними речовинами і виконують ряд важливих функцій.

Більшість білків системи комплементу позначаються буквами С з цифрою, яка, проте, не відповідає порядку їх у послідовності реакцій. При розщепленні компонента на 2 продукти більший отримує символ "b", а менший – символ "а". Під час активації комплементу класичним шляхом перший компонент білок – С1q зв’язує антитіло (ІgМ чи ІgG), приєднане до антигену на поверхні бактерії. Молекула С1q має 6 центрів зв’язування антитіл, і конфігурація її схожа на пучок з 6 тюльпанів. С1q не проявляє ферментативної активності, але він асоціюється з білками С1r і С1s, які після активації проявляють протеолітичну активність і каталізують перетворення наступних компонентів системи. Утворюється комплекс (С4b2b) з активністю ферменту С3-конвертази. А при активації комплементу альтернативним шляхом також утворюється комплекс із С3-конвертазною активністю (С3bВb). Компонент С3 міститься в сироватці крові в найбільшій концентрації (1,2 г/л). Під дією С3-конвертаз він розщеплюється на С3b, який ковалентно зв’язується з мембраною, і низькомолекулярний пептид С3а. Утворений С3b сприяє подальшій активації С3. Ряд білкових факторів контролюють рівень С3-конвертаз і, таким чином, обмежують активність системи. Далі послідовність реакцій однакова для обох шляхів активації комплементу. На мембрані мікроорганізму відбувається самозбирання з білків С5b, С6, С7, С8, С9 активного комплексу, який пронизує подвійний ліпідний шар мембрани. Через трансмембранний канал усередину клітини потрапляють іони Nа⁺ і вода, що зумовлює її осмотичний лізис.

Низькомолекулярні пептиди С3а і С5а, які вивільняються під час процесу активації комплементу, викликають дегрануляцію опасистих клітин, базофілів та еозинофілів, скорочують гладку мускулатуру, збільшують проникність стінок капілярів. С5а діє як хемотаксичний агент для поліморфноядерних лейкоцитів і моноцитів. Ці здатні до фагоцитозу клітини містять рецептори до компонента С3b, зв’язаного з мембраною мікроорганізмів. Взаємодія рецепторів з С3b забезпечує адсорбцію бактерій на фагоцитах. Зв’язування антитіл з антигенами поверхні бактерій полегшує поглинання бактерій фагоцитами.

Рис. 6.1. Роль комплементу у антибактеріальному захисті організму

Біологічна активність комплементу проявляється в наступних реакціях: комплементарного лізису, участі у фагоцитозі, нейтралізації вірусів, участі в запальному процесі, у руйнуванні імунних комплексів, у впливі на зсідання крові, регуляції імунної відповіді.

Реакція комплементарного лізису пов’язана з впливом мембран-ноатакуючого комплексу з 12 – 15 мономерних молекул С9 на бактерії, еритроцити та інші клітини організму.

Нейтралізація вірусів може відбуватися прямо завдяки дії певних компонентів комплементу, а також опосередковано. Може відбуватися блокада вірусних лігандів для відповідних рецепторів клітинної мембрани, опсонізація фагоцитозу, блокада проникнення вірусів у клітину. За допомогою компонентів комплементу вірусні частинки можуть бути агреговані та фагоцитовані.

Участь у фагоцитозі зумовлена компонентом комплементу С3b-опсоніном, який полегшує взаємодію імунних комплексів з фагоцитами. Адгезію до стінок кровоносних судин зумовлює С3. Компоненти комплементу С3а, С4а і С5а мають хемотаксичну дію і активують міграцію фагоцитів до місця запалення. С5а стимулює у фагоцитах активацію оксигензалежного метаболізму.

Участь комплементу в запальному процесі зумовлена С3а, С4а і С5а компонентами, які сприяють звільненню з мастоцитів (тучних клітин) та базофілів гістаміну, лейкотрієнів, кінінів.

Руйнування імунних комплексів відбувається завдяки тому, що фракції комплементу дезагрегують імунні комплекси і сприяють подальшому фагоцитозу. Регуляція імунної відповіді полягає в наступному. С3а блокує активацію Т-хелперів і природних кілерів, а С3 – диференціацію В-лімфоцитів. С5а стимулює Т- і В-лімфоцити та підсилює продукцію макрофагами ІЛ-1.

Регуляція зсідання крові зумовлена впливом на гомеостаз С3b, який підвищує зсідання крові завдяки агрегації тромбоцитів та С1s, який блокує активність тромбіну, плазміну, факторів ХІ, ХІІ (фактора Хагемана).

Виражені зміни в системі комплементу виявляються при гострих бактеріальних інфекціях (інфекціях, що викликані грамнегативними та грампозитивними бактеріями), гострих вірусних інфекціях (грип, кір, краснуха, гепатит В), імунокомплексних захворюваннях (ревматоїдний артрит, системний червоний вовчак тощо), парапротеїнеміях (амілоїдоз, плазмоцитомах). При вищезазначених патологічних станах спостерігається зниження рівня комплементу за рахунок посилення його споживання. При важкій нирковій та печінковій недостатності, при застосуванні імунодепресантів зниження комплементу відбувається з причини зменшення його синтезу.

При онкологічних захворюваннях, у людей після запальних процесів і після оперативних втручань синтез комплементу підвищується.

Поняття про імунну відповідь. Етапи розвитку імунної відповіді.

Згідно сучасних уявлень принципи захисту організму від мікроорганізмів, модифікованих клітин та пухлин єдині і незалежно від того, на які антигени розвивається імунна відповідь, вона проходить декілька етапів (фаз) – індуктивну, проліферативну і продуктивну.

Індуктивна фаза імунної відповіді починається після першого контакту з антигеном. Основними клітинами цього етапу є фагоцити, тобто антигенпрезентуючі клітини, які здійснюють фагоцитоз, процесинг і презентацію антигенного матеріалу Т-хелперам. Процес розпізнавання антигену Т-хелпером полягає у контакті між антигенрозпізнавальним рецептором Т-хелпера з одного боку і комплексом «HLA ІІ + антиген» – з іншого. Розпізнавання антигену Т-цитотоксичним Лф забезпечується взаємодією між антигенрозпізнавальним рецептором Т-цитотоксичного Лф з одного боку і комплексом «HLA І + антиген» – з іншого. Цей принцип подвійного розпізнавання є необхідним в забезпечені специфічної взаємодії власних імунокомпетентних клітин.

Важливою подією на початку імунної відповіді є певний шлях, по якому буде розвиватися Т-хелпер. Під впливом ІЛ-12 та γ-ІФН Т-хелпер диференціюється до Т-хелпера 1, а під впливом ІЛ-4 та ІЛ-10 Т-хелпер диференціюється до Т-хелпера 2. В той же час ІЛ-12 та γ-ІФН гальмують цей процес і таким чином між Т-хелпером 2 та Т-хелпером 1 забезпечується рецепторна взаємодія.

Проліферативна фаза (імунорегуляторна) імунної відповіді. Під час цієї фази відбувається взаємодія імуноцитів, їх активація та наступна проліферація клітин попередників ефекторних клітин. Під час цієї фази наробляється певний клон лімфоцитів. За умов стимуляції Т-хелперів 1 активується клітинна відповідь, а за умов стимуляції Т-хелперів 2 активується гуморальна відповідь.

Продуктивна фаза (ефекторна) імунної відповіді. Під час цієї фази відбувається диференціація імунокомпетентних клітин та продукція імуноглобулінів або певних цитокінів ефекторних клітин. Імуноглобуліни М з’являються на 3 – 5 добу після контакту з антигеном, IgG – на 10 –18 добу, IgА – на 15 – 21 добу. Активація ефекторних механізмів призводить до елімінації чужорідного матеріалу або, якщо вона не ефективна, до його персистенції і клінічно це може проявлятися як хронічна форма патологічного процесу або безсимптомне носійство.

Ці три фази є основними. Після контакту АГ з імунною системою утворюються Т- і В-клітини пам’яті, популяція яких може підтримуватися в організмі упродовж тривалого часу. Тривалість пам’яті та її напруженість залежить від багатьох причин: антигенних, імуногенних властивостей АГ, його дози, тривалості контакту, стану імунної системи та генетично обумовлених властивостей організму. Імунологічна пам’ять може бути постійної (протягом всього періоду життя) після захворювання на кір, коклюш, людську віспу, поліомієліт, а після захворювання на шигельоз – короткостроковою. Часто імунологічна пам’ять після захворювання на грип або на гострі кишкові хвороби буває неефективною. Імунологічна пам’ять дає можливість швидше розвивати імунологічну реакцію на повторне введення АГ в організм.

Імунологічна реакція, що розвивається на перше введення в організм АГ називається первинної імунною відповіддю, а повторне введення АГ в організм викликає вторинну імунологічну реакцію. Відрізняється первинна імунна відповідь від вторинної за такими ознаками:

1. Скорочений латентний період, тобто це скритий період, під час якого відбувається надходження АГ в організм, його перероблення і презентація, подвійне розпізнавання цього антигену, продукція імуноглобулінів і надходження їх у кров’яне русло;

2. Більш швидкий ріст титру антитіл до певного АГ;

3. Утворення максимальних титрів АТ.

Завдання на виконання:

Завдання №1. Вивчення поглинальної здатності фагоцитів.

1. Одержані мазки дофарбувати фарбою Романовського-Гімзе упродовж 17 хв. Фарбу змити дистильованою водою, мазки підсушували на повітрі.

2. Облік отриманих результатів провести під світловим мікроскопом з використанням імерсійного об’єктиву ×90 і визначити 2 показники: відсоток фагоцитозу (ВФ), тобто відсоток фагоцитувальних клітин (підраховують 100 клітин нейтрофільних лейкоцитів), які поглинули мікробні частки, та фагоцитарне число (ФЧ) за формулою 5.1 (підрахунок проводять на 100 нейтрофілів).

, у.о. , де:

a – кількість клітин, які поглинули 5 – 9 бактеріальних клітин;

b – кількість клітин, які містять 10 – 14 клітин;

c – кількість клітин, в яких кількість бактерій 15 і більше.

Відсоток фагоцитувальних нейтрофілів у здорових людей складає від 47% до 72%, а фагоцитарне число – від 12 до 23.

Завдання №2. Вивчення перетравлювальної здатності фагоцитів.

1. Провести фарбування мазків (лаб. роб. №5): зафіксувати клітини метанолом 1 – 2 хв, нанести 0,1-ий % спиртовий розчин нейтрального червоного індикатора на 20 – 30 хв, змити фарбу дист. водою, підсушити мазок на повітрі.

2. Облік отриманих результатів провести під світловим мікроскопом з використанням імерсійного об’єктиву ×90 і визначити 2 показники: вміст НСТ-позитивних нейтрофілів (з розрахунку на 100 клітин) та розрахувати середній цитохімічний коефіцієнт за формулою 5.2. В полі зору мікроскопа підрахувати 100 –200 клітин нейтрофільних лейкоцитів і визначити відсоток нейтрофілів, які містять в цитоплазмі темпі зерна диформазану та кількість утворених гранул за цитохімічним коефіцієнтом (для спонтанного НСТ-тесту та для стимульованого НСТ-тесту).

3. Оцiнку цитохiмiчної реакції провести загальноприйнятим напiвкiлькiсним методом з визначенням ступеня (0 – 4) забарвлення площі клітин i підрахуванням середнього цитохiмiчного коефiцiєнту (ЦХК).

Реакцію оцінюють за чотирма ступенями в залежності від кількості гранул, що утворились в нейтрофілах: I ступінь – одиничні гранули, II ступінь – гранули займають 1/3 цитоплазми клітини, III ступінь – гранули займають 2/3 цитоплазми клітини, IV ступінь – гранули займають всю цитоплазму клітини. Розрахунок проводять за формулою 5.2:

, у.о. де:

an₊ – кількість клітин, в яких гранули диформазану займають до 25%

цитоплазми;

bn₊₊ – кількість клітин,в яких гранули диформазану займають 25 – 50 %

цитоплазми;

cn₊₊₊ – кількість клітин, в яких 55 – 75% цитоплазми покрито гранулами

диформазану;

dn₊₊₊₊ – кількість клітин, в яких гранули покривають більше 75 % цитоплазми та ядро.

Приклад розрахунку. Відсоток нейтрофілів, що мають у цитоплазмі гранули, дорівнював 10. З них 5 клітин – I ступеня, 7 клітини – II ступеня, 4 клітини – III ступеня формування гранул. Цитохімічний коефіцієнт становить:

ЦХК дорівнює 0,31 у.о. Можна зробити висновок про добре виражену активізацію фагогоцитарної системи, що характерно для нормальної реакції. При ряді патологічних процесів відновлення нітросинього тетразолію в клітинах знижено і, що особливо важливо, немає активізації цих процесів під впливом стимулювальних агентів.

4. Оформити протокол заняття, зробити висновки.