보완 시스템
Complement system보체 캐스케이드로도 알려진 보체 시스템은 항체와 식세포가 미생물과 손상된 세포를 제거하고, 염증을 촉진하고, 병원체의 세포막을 공격하는 능력을 강화시키는 면역 시스템의 한 부분이다.그것은 적응할 수 없고 개인의 일생 동안 변하지 않는 선천적인 [1]면역체계의 일부이다.그러나 보체계는 적응 면역 체계에 의해 생성된 항체에 의해 모집되고 실행될 수 있다.
보체계는 간에 의해 합성되고 비활성 전구체로 혈액을 순환하는 다수의 작은 단백질로 구성됩니다.여러 트리거 중 하나에 의해 자극될 때, 시스템의 단백질 분해 효소는 특정 단백질을 분해하여 사이토카인을 방출하고 추가적인 분할의 증폭 캐스케이드를 시작합니다.이 보체 활성화 또는 보체 고정 캐스케이드의 최종 결과는 이물질 및 손상된 물질을 제거하기 위한 식세포의 자극, 추가 식세포를 유인하기 위한 염증 및 세포 죽이기 막 공격 복합체의 활성화이다.약 50개의 단백질과 단백질 조각이 혈청 단백질과 세포막 수용체를 포함한 보체계를 구성한다.그것들은 [2]혈청 글로불린 비율의 약 10%를 차지한다.
세 가지 생화학 경로, 즉 고전적 보체 경로, 대체 보체 경로 및 렉틴 [3]경로가 보체 시스템을 활성화한다.대체 경로는 말단 경로 활성화의 대부분을 차지하기 때문에 질병에서의 치료 노력은 그것의 [4]억제를 중심으로 진행되어 왔다.
역사
1888년, 조지 누탈은 양의 혈청이 [5]탄저균을 일으키는 박테리아에 대해 가벼운 살처분 작용을 한다는 것을 발견했습니다.피를 [6]끓이자 살인행위는 사라졌어요1891년, 한스 에른스트 아우구스트 부흐네르는 그의 실험에서 같은 혈액의 성질을 지적하면서, 그리스어로 [7][8]"피하다"는 뜻의 살인 성질을 "알렉신"이라고 명명했다.1894년까지, 몇몇 실험실에서 콜레라에서 회복된 기니피그의 혈청이 체외에서 콜레라 박테리아를 죽였다는 것을 증명했다.혈청을 가열하면 살인 행위가 파괴됐어요그럼에도 불구하고 콜레라균에 노출된 기니피그에 열활성화 혈청을 주입하면 동물들을 질병으로부터 보호할 수 있는 능력을 유지했다.파리에 있는 파스퇴르 연구소의 젊은 벨기에 과학자인 쥘 보데는 이 원리에 두 가지 성분이 있다고 결론지었다. 하나는 가열된 후에 "감작" 효과를 유지하는 것이고 다른 하나는 [9]가열된 후에 독성 효과가 손실된 것이다.열안정성 성분은 특정 미생물에 대한 면역성을 담당했고, 열에 민감한 성분은 모든 정상 혈청에 의해 부여되는 비특이적인 항균 활동을 담당했다.1899년 Paul Ehrlich는 열에 민감한 부품의 이름을 "완성"[10][6]으로 변경했습니다.
에를리히는 면역 [11]체계에 대한 그의 더 큰 이론의 일부로서 "완성"이라는 용어를 도입했다.이 이론에 따르면 면역체계는 항원을 인식하는 특정 수용체를 표면에 가진 세포들로 구성되어 있다.항원에 의한 면역이 이루어지면, 이러한 수용체가 더 많이 형성되고, 그것들은 혈액을 순환하기 위해 세포에서 제거된다.현재 우리가 "항체"라고 부르는 이러한 수용체는 두 가지 기능 결합 능력을 강조하기 위해 Ehrlich에 의해 "암보 수용체"라고 불렸다.이들은 특정 항원을 인식하고 결합하지만 신선한 혈청의 열-가연성 항균 성분을 인식하고 결합하기도 한다.따라서 에를리히는 이 열-가연성 성분을 "완성"이라고 이름 붙였습니다. 왜냐하면 그것은 면역계의 세포를 "완성"시키는 혈액 속의 어떤 것이기 때문입니다.Ehrlich는 각각의 항원 특이적 암보수용체가 그들만의 특이적 보체를 가지고 있다고 믿었고, Bordet은 오직 하나의 보체 유형만이 있다고 믿었다.20세기 초, 보체가 특정 항체와 결합하거나 비특이적인 [citation needed]방식으로 스스로 작용한다는 것이 이해되면서 이 논란은 해결되었다.
기능들
Complement는 다음과 [12]같은 면역 기능을 트리거합니다.
- 박테리아의 세포벽을 파괴함으로써 막 공격. (고전적 보완 경로)
- 식세포증 – 항원을 옵소닌화함으로써.C3b는 가장 중요한 옵소닌화 활성을 가진다.(대체보완경로)
- 대식세포와 호중구를 유인하여 염증을 일으킨다.(레틴 경로)
개요
보체계를 구성하는 대부분의 단백질과 당단백질은 간세포에 의해 합성된다.그러나 상당한 양이 또한 대식세포, 혈액 단구, 생식 기관과 위장관의 상피 세포에 의해 생산된다.활성화의 세 가지 경로는 모두 단백질분해효소 C3-변환효소의 상동 변형을 생성한다.전형적인 보체 경로는 일반적으로 활성화(특정 면역 반응)를 위해 항원-항체 복합체를 필요로 하는 반면, 대체 경로는 자발적 보체 성분 3(C3) 가수분해, 이물질, 병원체 또는 손상된 세포에 의해 활성화될 수 있다.만노스 결합 렉틴 경로는 항체의 존재 없이 C3 가수분해 또는 항원에 의해 활성화될 수 있다(비특이적 면역 반응).세 가지 경로 모두에서 C3-변환효소는 성분 C3를 분해 및 활성화하여 C3a 및 C3b를 생성하며 추가적인 분할 및 활성화 이벤트를 일으킨다.C3b는 병원체의 표면에 결합하고,[citation needed] 옵소닌화에 의해 식세포에 의해 더 큰 내부화를 일으킨다.
대체 경로에서 C3b는 인자 B에 결합한다.인자 D는 인자 B에서 인자 Ba를 C3b로 바인드합니다.C3b(2)Bb 복합체는 C5를 C5b와 C5a로 분해하는 단백질 분해효소이다.C3b가 C4b와 C2b를 결합할 때 C5 변환효소도 고전적 경로에 의해 형성된다.C5a는 염증세포의 형성을 돕는 중요한 화학단백질이다.C3a는 ASP라는 이름의 중요한 사이토카인(아디포카인)의 전구체이며, 일반적으로 카르복시펩티드가수분해효소 B에 의해 빠르게 분해된다.C3a와 C5a는 모두 아나필라톡신 활성을 가지며, 혈관 투과성 및 평활근 [13]수축의 증가를 직접적으로 유발한다.C5b는 C5b, C6, C7, C8 및 고분자 C9로 [14]구성된 막 공격 복합체(MAC)를 발생시키는 막 공격 경로를 개시한다.MAC는 보체 캐스케이드의 세포 용해 최종 생성물이며, 표적 세포의 삼투압 용해를 일으키는 막 통과 채널을 형성합니다.쿠퍼 세포와 다른 대식세포 유형은 보체로 코팅된 병원균을 제거하는데 도움을 준다.선천적인 면역 시스템의 일부로서, 보체 캐스케이드의 요소들은 척추동물보다 더 이른 종에서 발견될 수 있습니다; 가장 최근에 원형 편게 종에서, 시스템의 기원을 [citation needed]이전에 생각했던 것보다 더 멀리 뒤로 되돌립니다.
고전적 경로
고전적 경로는 C1 복합체의 활성화에 의해 유발된다.C1-complex는 C1q 1분자, C1r 2분자, C1s 2분자로 구성되어 있다22.이는 C1q가 항원과 복합된 IgM 또는 IgG에 결합할 때 발생합니다.1개의 펜타미 IgM이 경로를 개시할 수 있지만, 이상적으로는 6개의 IgG가 필요합니다.또한 C1q가 병원체의 표면에 직접 결합할 때도 발생합니다.이러한 결합은 C1q 분자의 구조 변화를 초래하고, 이는 2개의 C1r 분자의 활성화를 이끈다.C1r은 세린단백질가수분해효소이다.그런 다음 그들은 C1s를 분해한다.C1rs22 컴포넌트는 C4를 분할한 후 C2를 분할하여 C4a, C4b, C2a 및 C2b를 생성합니다(이전의 경우 C2a라고 불렸지만 현재는 C2b라고 불리고 있습니다).C4b와 C2b는 결합하여 고전적인 경로 C3-변환효소(C4b2b 복합체)를 형성하며, 이는 C3의 C3a와 C3b로의 분열을 촉진한다.C3b는 나중에 C4b2b와 결합하여 C5 변환효소(C4b2b3b 복합체)[15]를 만든다.
대체 경로
대체 경로는 내부 티오에스테르 결합의 분해로 인한 자발적 C3 가수분해의 결과로 공회전 중인 자동차 엔진과 유사한 낮은 수준에서 지속적으로 활성화된다(C3은 수성 환경에서 약간 불안정함).대체 경로는 다른 [3]경로와 같이 병원체 결합 항체에 의존하지 않는다.유동상 C3 변환효소 복합체에 의해 C3에서 발생한 C3b는 내부 티오에스테르 자연분열 산물인 C3b와 마찬가지로 인자 H 및 인자 I에 의해 빠르게 불활성화된다.반대로 C3의 내부 티오에스테르가 세포 또는 병원체 표면에서 분자의 수산기 또는 아미노기와 반응할 때 표면에 공유 결합되어 있는 C3b는 인자 H 매개 불활성화로부터 보호된다.이제 표면 결합 C3b는 인자 B를 결합시켜 C3bB를 형성할 수 있다.인자 D가 존재하는 이 복합체는 Ba와 Bb로 분할됩니다.Bb는 C3b와 관련성을 유지하여 C3bBb를 형성하며, C3 변환효소 [16]대체 경로이다.
C3bBb 복합체는 인자 P(propertdin)의 올리고머와 결합함으로써 안정화된다.안정화 C3 변환효소인 C3bBbP는 효소적으로 작용하여 훨씬 더 많은 C3를 분해하며, 일부는 C3b와 동일한 표면에 공유 결합됩니다.이 새로운 결합 C3b는 더 많은 B, D, P 활성을 모집하고 보체 활성화를 크게 증가시킨다.세포 표면에서 보체가 활성화되면 세포에 따라 CD35, CD46, CD55 및 CD59를 포함하는 내인성 보체 조절 단백질에 의해 활성화가 제한된다.일반적으로, 병원균은 보체 조절 단백질을 가지고 있지 않습니다(많은 예외가 있는데, 이는 척추동물의 면역 방어에 대한 미생물 병원균의 적응을 반영한다.따라서 대체 보체 경로는 보체 조절 단백질의 표면 발현에 기초하여 비보체로부터 자아를 구별할 수 있다.숙주 세포는 세포 표면 C3b를 축적하지 않습니다. 왜냐하면 이것은 보체 조절 단백질에 의해 예방되는 반면, 외래 세포, 병원체, 그리고 비정상적인 표면은 C3b와 iC3b로 심하게 장식될 수 있기 때문입니다.따라서 대체보충경로는 선천성 [citation needed]면역의 한 요소이다.
C3 변환효소 효소가 병원체 또는 세포표면에 형성되면 다른 C3b와 공유결합하여 C3bBbC3bP인 C5 변환효소를 형성할 수 있다.그런 다음 이 효소는 C5에서 C5a, 강력한 아나필라톡신, C5b로 분해합니다.그런 다음 C5b는 C6, C7, C8 및 여러 개의 C9 분자를 모아 조립하여 막 공격 복합체를 조립합니다.이것은 막에 병원체나 [1]세포를 죽이거나 손상시킬 수 있는 구멍이나 모공을 만듭니다.
렉틴 경로
렉틴 경로는 고전적인 경로와 상동하지만, C1q 대신 옵소닌, 만노스 결합 렉틴(MBL) 및 피콜린과 상동한다.이 경로는 MBL이 병원체 표면의 만노스 잔류물에 결합함으로써 활성화되며, MBL 관련 세린 단백질 분해효소, MASP-1 및 MASP-2(각각 C1r 및 C1s와 매우 유사)가 활성화되고, MASP-2는 C4a, C4B 및 C2A로 분할될 수 있다.그런 다음 C4b와 C2b는 결합하여 고전적인 경로에서와 같이 고전적인 C3-변환효소를 형성한다.피콜린은 MBL과 상동하며 MASP를 통해 유사한 방식으로 기능합니다.인간의 M-피콜린에는 리간드 결합 능력과 혈청 수준에 영향을 미치는 몇 가지 단일 뉴클레오티드 다형이 기술되어 있다.이전에는 C2의 큰 fragment는 C2a라고 불렸지만 현재는 C2b라고 [17]불리고 있습니다.적응면역계가 없는 무척추동물에서는 피콜린이 확장되고 결합특성이 다양해져 병원체 특이적 인식분자의 [citation needed]부족을 보상한다.
보체단백질단편명법
면역학 교과서는 C2의 작은 조각과 큰 조각에 대해 C2a와 C2b라는 다른 명명 과제를 사용해 왔다.더 작은 조각이 C2a로 지정되는 것이 선호되는 과제인 것으로 보인다. 1994년에 잘 알려진 교과서에서 C2의 더 큰 조각이 C2b로 [18]지정되어야 한다고 권고했다.그러나 1999년 제4판에서는 [19]"C2의 더 큰 활성 조각이 원래 C2a로 명명되었고 일부 텍스트와 연구 논문에서는 여전히 그렇게 불리고 있다는 것을 아는 것도 유용하다.여기에서는 일관성을 유지하기 위해 보완 b의 모든 큰 fragment를 호출합니다.따라서 C2의 큰 fragment는 C2b로 지정됩니다.고전 및 렉틴 경로에서 C3 변환효소 효소는 C2b와 [19]막 결합 C4b에서 형성됩니다."
이 용어는 다른 [20]문헌에서 사용됩니다.그러나 후자의 문헌에는 과제가 섞여 있다.일부 소스에서는 큰 fragment와 작은 fragment를 각각 C2a 및 C2b로[21][22][23][24][25][26][27][28][29] 지정하고 다른 소스에서는 [18][19][30][31][32]그 반대로 지정합니다.그러나 널리 확립된 관례로 인해, 여기서 C2b는 더 큰 단편이며, 고전적인 경로에서는 C4b2b(고전적으로 C4b2a)를 형성한다.주목할 점은 제인웨이 책의 1호부터 7호까지의 연재판에서 최신판에서는[28] C2의 더 큰 조각을 C2b로 표기하기 위한 입장을 철회한다는 것이다.
바이러스 억제
MBL 단백질이 바이러스 표면에 고정되면 바이러스 [33]병원체의 중화도 강화되는 것으로 나타났다.
검토
활성화 경로 | 클래식 | 대안 | 렉틴 |
---|---|---|---|
액티베이터 | Ag-Ab 콤플렉스 | C3의 자연 가수분해 | MBL-만노스 복합체 |
C3 변환효소 | C4b2b | C3bBb | C4b2b |
C5 변환효소 | C4b2b3b | C3bBbC3b | C4b2b3b |
MAC 개발 | C5b+C6+C7+C8+C9 |
항원관련항체에 의한 보체활성화
고전적인 경로에서 C1은 C1q 서브유닛과 함께 IgG 또는 IgM의 Fc 단편(CH2 영역으로 구성됨)에 결합하며, 이는 항원과 복합체를 형성한다.또한 C4b와 C3b는 항원과 관련된 IgG 또는 IgM에 Fc [20][25][28]부분에 결합할 수 있다.
이러한 보체의 면역글로불린 매개결합은 보체가 비자기항원을 검출하여 그 유도봉으로 결합하는 면역글로불린의 능력을 이용하는 것으로 해석할 수 있다.보체 자체는 병원체 관련 분자 패턴(PAMPs)[28]을 검출한 후 비자기 병원체를 결합시킬 수 있지만, 보체는 항체의 특이성을 이용하여 비자기 대상을 훨씬 구체적으로 [citation needed]검출할 수 있다.
일부 구성 요소에는 다양한 바인딩 사이트가 있습니다.C4는 Ig 관련 C1q에 결합하고 C1rs22 효소는 C4를 C4b 및 4a로 분해한다.C4b는 C1q, 항원 관련 Ig(특정 Fc 부분), 그리고 미생물 표면에도 결합한다.C3b는 항원과 관련된 Ig 및 미생물 표면에 결합한다.항원 관련 Ig에 결합하는 C3b의 능력은 항원-항체 복합체에 효과적으로 작용하여 이들을 [citation needed]용해시킨다.
규정
보체 시스템은 숙주 조직에 심각한 손상을 줄 가능성이 있으며, 이는 보체의 활성화가 엄격하게 조절되어야 한다는 것을 의미합니다.보체계는 혈장 및 숙주 [34]세포막에 존재하는 보체 제어 단백질에 의해 조절된다.일부 보체 제어 단백질은 보체의 표적이 되는 것을 막는 자가 세포의 막에 존재한다.한 가지 예로 CD59가 있는데, 이는 막 공격 복합체의 형성 동안 C9 중합 작용을 억제하는 보호막 공격 복합체가 형성되는 동안 C9 중합이 억제됩니다.고전적 경로는 C1-인히비터에 의해 억제되며, C1은 활성화되지 않도록 [35]C1에 결합한다.
C3-변환효소는 GPI 앵커를 [35]통해 적혈구 혈장막에 결합하는 붕괴촉진인자(DAF)에 의해 억제될 수 있다.
질병에서의 역할
보완적 결함
보체계는 Barraquer-Simons 증후군, 천식, 홍반성 낭창, 사구체신염, 다양한 형태의 관절염, 자가면역성 심장병, 다발성 경화증, 염증성 장질환, 발작성 야행성 헤모글로빈뇨증, 비정형 용혈성 요독성 요독증 등과 같은 면역 성분을 가진 많은 질병에서 역할을 할 수 있다고 생각된다.c 증후군, 허혈-융착 손상,[36][37] 이식된 [38]장기 거부.
보체계는 또한 알츠하이머병과 같은 중추신경계의 질병과 척수 [39][40][41]손상과 같은 다른 신경 퇴행성 질환에 점점 더 관여하고 있다.
말단 경로의 결핍은 자가면역질환과 감염(특히 그램 음성세균을 공격하는 [42]복합체("MAC")의 역할 때문에 Neisseria 수막염)을 일으키기 쉽다.
N. 수막염과 N. gonorhoae 감염은 [43]보체의 MAC 성분 결핍과 관련된 것으로 알려진 유일한 질환이다.MAC 결핍 환자의 40-50%는 뇌수막염에 반복적으로 감염된다.[44]
보완 규제 기관의 결함
보체조절제, 특히 H인자의 유전자 돌연변이는 비정형 용혈성 요독증후군 [4][45][46]및 C3 사구체증과 [4]관련이 있다.또한, 몇 가지 단일 뉴클레오티드 다형성과 보체 인자 H 유전자의 돌연변이(그 중 가장 일반적인 것은 단백질 변화 p를 초래한다).Y402H)는 일반적인 눈병 나이와 관련된 황반변성과 [4]관련이 있다.보체성분 3, 보체인자 B 및 보체인자 I의 다형성 및 보체인자 H 관련 3 및 보체인자 H 관련 1의 결실도 노화 관련 황반변성 [4][47]발생 위험에 영향을 미친다.이 두 가지 장애는 현재 보체 단백질의 유전자 변이의 분자 위치가 근본적인 질병 [4]과정에 대한 단서를 제공하는 것과 함께 숙주 세포 표면 또는 혈장 내에서의 보체 과잉 활성화에 기인하는 것으로 생각된다.
C1 억제제 유전자의 돌연변이는 C1-INH에 [citation needed]의한 브래디키닌의 조절 감소로 인한 유전적 질환인 유전성 혈관부종을 일으킬 수 있다.
발작성 야간에 발생하는 헤모글로빈뇨는 GPI를 만들 수 없어 RBC가 상보적으로 분해되어 발생합니다.따라서 RBC는 DAF와 [48]같은 GPI 고정 단백질에 의해 보호되지 않는다.
진단 도구
보체 활동을 측정하는 진단 도구에는 전체 보체 활동 [49]테스트가 포함됩니다.
도전에 대한 보체 고정의 유무는 혈액에 특정 항원 또는 항체가 존재하는지 여부를 나타낼 수 있다.이것은 보체고정시험의 원리이다.
감염에 의한 변조
연구는 보체계가 HIV/AIDS 기간 동안 신체에 [50]더 손상을 입히는 방식으로 조작된다는 것을 시사했다.
레퍼런스
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- 부흐너. EduardBuchner의 주소를 압축된 형태로 George뷔히너. H(1891년):으로 발간되었다."Kurze Uebersicht dieselbe에 Entwicklung der Bacterienforschung seit Naegeli의 Eingreifen 죽über".Centralblatt Bakteriologie und Parasitenkunde(독일어로)für.10:349–352.페이지의 주 350:"에스handelt sich demnach Eiweisskörper einer neuen Kategorie um가 죽어 besonders durch grosse Labilität ausgezeichnet sind(bei 50-55° Cerlischt rasch 죽Wirksamkeit), und die 있bestenmiteinemneuen Namen, etwa als"Alexine"(d.h. Schutzstoffe, 폰αλέξειν abwehren, schützen)부터. bezeichnet werden könten."(따라서 특히 뛰어난 민감성으로 구별되는 새로운 유형의 단백질 문제(50-55°C에서 그 효능이 갑자기 사라짐)이며, 아마도 새로운 이름으로 가장 잘 지정될 수 있다.
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외부 링크
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