Komplementsystem

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Liebe Autoren,

Wir sind auf der Suche nach Schnee in Richtung Nordpol gefahren. Deswegen steht das Flexikon vom 14.12. bis 10.01.2019 nur im Lesemodus zur Verfügung. Ab dem 10. Januar könnt ihr wieder mit voller Kraft losschreiben.

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Bis bald
Euer Flexikon-Team

Englisch: Complement system

1 Definition

Das Komplementsystem ist ein Teil des unspezifischen humoralen Immunsystems, welches zur Eliminierung von zellulären Antigenen (z.B. Bakterien) beiträgt (unspezifische Immunreaktion).

2 Übersicht

Mehr als 20 verschiedene Proteine bilden zusammen das Komplementsystem aus. Der Aktivierungsmechanismus ist der Blutgerinnung ähnlich. Bei Aktivierung kommt es durch kaskadenartige proteolytische gegenseitige Aktivierung und Bindung der Komplementfaktoren zur Bildung eines lytischen Komplexes (Membranangriffskomplex).

Anmerkung: Die einzelnen Aktivierungsschritte werden zunächst bewusst nicht bis ins allerletzte Detail wiedergegeben, um durch die Inflation von Abkürzungen das Verständnis des Prinzips nicht zu behindern.

Schema der Komplementkaskade

Die einzelnen Komplementfaktoren werden mit CX-a/b (X=nummerische Bezeichnung, a/b= Fragment) abgekürzt wiedergegeben. Zu ihnen zählen u.a.:

Die aktive Form des Komplementsystems, der lytische Komplex, ist morphologisch als Pore innerhalb der Zellmembran der zu lysierenden Fremdzelle zu verstehen. Diese Pore wird aus den Komplementfaktoren C5b und C6-C9 gebildet. Durch Aufhebung der Zellintegrität ermöglicht sie die Destruktion der Zelle.

Weitere Funktionen des Komplementsystems sind:

Veränderung der Gefäßwandpermeabilität (durch die lokale Wirkung von aktivierten Komplementfaktoren)
Induktion einer gesteigerten Chemotaxis
verbesserte Opsonierung von Antigenen

3 Aktivierungswege

Grundsätzlich gibt es für den lytischen Komplex den klassischen, den alternativen und den MBL-(Mannose-bindendes Lektin) Aktivierungsweg. Ausschlaggebend ist dabei die Aktivierung von C5 zu C5b.

3.1 Klassische Komplementaktivierung

Bei der klassischen Komplementaktivierung bindet zuerst Faktor C1 an einen Antigen-Antikörper-Komplex (mit Antikörpern - IgG oder IgM - markierte Zelle). C1 ist ein Trimer aus einer bindenden Untereinheit C1q und zwei proteolytischen Untereinheiten C1r und C1s. Nach erfolgter Bindung aktiviert C1r die Untereinheit C1s, die der Bindung und Aktivierung von C4 dient. Hierzu wird das Peptidfragment C4a abgespalten. An die aktivierten Bestandteile von C4 bindet sich C2. Durch die Einwirkung von C1s wird C2 durch Abspaltung des Peptidfragments C2a aktiviert.

C4b und C2a können im Verbund als C3-Konvertase (C4bC2a) den Komplementfaktor C3 durch Abspaltung eines a-Fragmentes aktivieren. Aktiviertes C3b ist ein potenter Marker für antigene Zellen (Opsonierung). Der Verbund von C4b2a3b (C5-Konvertase) katalysiert die Aktivierung von Komplementfaktor C5 zu C5b. C5b leitet die Bildung des lytischen Komplexes ein.

3.2 Alternative Komplementaktivierung

Der alternative Weg der Komplementaktivierung läuft ohne die Hilfe von Antikörpern ab. Durch im Plasma vorhandene Proteasen wird C3 stets zu einem geringen Anteil zu C3b aktiviert. Mit der Bindung der Faktoren C3b und B an bakterielle Lipopolysaccharide (Endotoxine) wird die Spaltung von B durch den Faktor D ermöglicht, um dadurch eine andere Form der C3-Konvertase (C3bBb) zu bekommen. Faktor C3b kann durch den Faktor H inaktiviert werden.

Nach einer Reihe von Umlagerungen und Aktivierungen entsteht durch den Einfluss der Protease der C3bBbC3b-Komplex. Dieser Komplex kann C5 aktivieren und somit die Ausbildung des lytischen Komplexes induzieren.

Fazit: Das Enzym hat letztlich als C5-Konvertase je nach Art der Komplement-Aktivierung die Zusammensetzung C4b2a3b oder C3bBbC3b, um C5 in C5a und C5b zu spalten.

3.3 MBL-Aktivierung

Eine weitere Form der Komplementaktivierung findet durch die Bindung von Mannose (befindet sich an der Bakterienoberfläche) durch ein serumständiges Mannose-bindendes Lektin statt. Es aktiviert die MBL-assoziierten Serinproteasen MASP-1, MASP-2 und MASP-3. Sie katalysieren dieselben Reaktionen wie bei der klassischen Komplementaktivierung.

4 Komplementdefekte

Genetische Defekte können Anlass zur Bildung fehlerhafter Komplementfaktoren sein. Komplementdefekte sind für fast jeden Faktor beschrieben. Im Allgemeinen begünstigen Komplementdefekte bakterielle Infektionen, insbesondere mit Kokken. Defizite der terminalen Komplementfaktoren des klassischen Aktivierungsweges (z.B. C9) führen zu einer erhöhten Anfälligkeit für den Genus Neisseria. Ein spezieller Mangel an C1-Esterase-Inhibitor führt zum hereditären Angioödem.

Im Rahmen eines SLE aktivieren Immunkomplexe das Komplementsystem und tragen zur Pathogenese bei. Auch bei einigen Formen der Glomerulonephritis (z.B. membranoproliferative Glomerulonephritis) tragen fehlgeleitete Aktivierungen des Komplementsystems zum Fortschritt der Erkrankung bei.