KOMPLEMAN SİSTEMİ

1. KOMPLEMAN SİSTEMİ DR. NACİYE KILIÇARSLAN ADÜ BİYOKİMYA 11.12.2007

2. SUNUM İÇERİĞİ • Tanım, tarihçe • İsimlendirme • Elektroforezde kompleman • Kompleman proteinlerinin özellikleri • Kompleman sisteminin aktivatörleri • Kompleman kaskatı • Kompleman sisteminin düzenlenmesi • Bağışıklık sisteminde komplemanın yeri • Yenidoğanda komleman • Kompleman sisteminin görevi • Kompleman sistemi yetersizlikleri • Kompleman sisteminin laboratuvar değerlendirilmesi

3. TANIM-TARİHÇE • Kompleman sistemi konağın savunmasında ve inflamatuvar olayların düzenlenmesinde önemli rolleri olan plazma proteinlerinden oluşur.

4. Mikro organizmaların invitro öldürülmesindeserumdaki ısıya dayanıklı proteinler kadar ısıya dayanıksız olan fraksiyonların da etkili olduğu ve bundan dolayı hayvanların enfeksiyonlara karşı korunduğu ilk olarak 1800’lü yıllarda Nuthall, Pfeiffer , Bordet ve arkadaşları tarafından tanımlanmıştır. • Eş zamanlı olarak Erlich ısıya dayanıksız fraksiyonu kompleman, ısıya dayanıklı fraksiyonu amboseptor (ki bu grup şimdi Ig olarak bilinmektedir) olarak adlandırmıştır. • 1907 de Ferrata kompleman fraksiyonlarının suda çözünen (pseudoglobulin) ve çözünmeyen (euglobulin) komponentlerini göstermiş ;

5. 1941 de Pillemer komlemanın en azından 4 komponentden oluştuğunu göstermiştir. • 1960 lı yıllarda protein ayrıştırma yöntemlerinin gelişmesi ile Müller Eberhard ve Nelson listeyi klasik komponentleri kapsayacak şekilde genişletmiştir. • Gerçek numaralandırma 1968 yılında WHO tarafından yapılmıştır.

6. Günümüzde kompleman sisteminin 30 kadar proteinden meydana geldiği; • Karaciğerde sentezlenerek plazmaya salınan kimyasal mediatörlerden olduğu; • 5 hücre membran regülatör proteini ve 7 hücre membran reseptörünün olduğu ; • kompleman aktivitesinin 56 °C de 30 dakika içinde kaybolduğu; • klasik ve alternatif yola ilaveten bir de lektin yolunun olduğu; • Kompleman sisteminin normalde ve bir uyaran olmadığı sürece inaktif olduğu bilinmektedir.

7. ELEKTROFOREZDE KOMPLEMAN • Kompleman akut faz reaktanlarından biridir. • Elektroforezde ß 2 bandında yer almaktadır. • (C3; EDTA’lı ortamda ß1, Ca içeren ortamda ß2 bandında)

8. İSİMLENDİRME • Kompleman proteinleri isimlendirilirken reaksiyon sırasından ziyade keşfedilme sırasına göre isimlendirilmişlerdir. • Birden dokuza kadar numaralandırılmış olup ara elemanlar da bulunmaktadır.

9. KOPLEMAN AKTİVASYON YOLLARININ PROTEİN KOMPONENTLERİNİN GENEL ÖZELLİKLERİ • 1. KLASİK YOL • C1qr2s2 : MA: 900 kD Fonksiyonu: klasik yolun ilk proteinidir. • C1q: MA: 410 kD (C lardan en büyük Ma olan) Serum konsantrasyonu : 75 mg/ml Ig in Fc kısmına bağlanır.

10. C1r : MA: 85 kD Serum konsantrasyonu: 50 mg/ml Fonksiyonu: serin proteazdır. C1s i parçalar. • C1s: MA: 85 kD Serum konsantrasyonu : 50 mg/ml Fonksiyonu: serin proteazdır. C4 ve C2’ yi parçalar.

11. C4: Ma: 210 kD Serum konsantrasyonu: 200-500 mg/ml Fonksiyonu: C4a anaflatoksin aktivitesi var. C3 konvertazın bi kısmı • C2: Ma: 110 kD Serum konsantrasyonu: 20 mg/mlen az Fonksiyonu: C2a serin proteaz C3 ve C5 konvertazin bir kismi

12. C3: Ma: 195 kD Serum konsantrasyonu: 600-1200 mg/ml En yüksek konsantrasyonda Fonksiyonu: C3a anaflatoksin, kemotaktik C3b aktif yüzeylere kovalen olarak bağlanır. C3 ve C5 konvertazın bir kısmı Opsonindir • Alternatif yolda da görev alır.

13. 2. ALTERNATİF YOL • FAKTÖR B: Ma: 93 kD Serum konsantrasyonu: 200 mg/ml Fonksiyonu: Bb: serin proteaz ve C3 ve C5 konvertazın bir kısmı • FAKTÖR D: Ma: 25 kD Serum konsantrasyonu: 1-2 mg/ml Fonksiyonu: Proteaz. Faktör B yi parçalar.

14. PROPERDİN: Ma: 220 kD Serum konsantrasyonu: 25 mg/ml Fonksiyonu: Alternatif yolda C3 konvertazı stabilize eder.

15. 3. LEKTİN YOLU • MBL: Karaciğerde sentezlenir. Ma: 96 kD Akut faz proteinidir. Geni 10. Kromozomun uzun kolundadır.

16. Fonksiyonu : MBL, pek çok şekere etkin bir şekilde bağlanabilen ve oldukça iyi korunmuş bir antikor olarak görev yapar. Bağlandığı şekerlerin çoğu memeli hücrelerinde yüksek yoğunlukta bulunmadığından self yapıları genellikle tanımaz , sıklıkla mikrobiyal hücrelerin yüzeyleri ile iyi uyum gösterir. Bu hücrelerle bağlanması; fagositlerin MBL ile kaplanan bakterilere tutunması, bakterinin hücre içine alınması ve öldürülmesi ile sonuçlanmaktadır. Bu nedenle MBL, direkt olarak bir opsonin olarak görev yapmaktadır.

17. 4. LİTİK YOL • C5: Ma: 190 kD Serum konsantrasyonu: 70 mg/ml Fonksiyonu: C5aanaflatoksin, kemotaktik C5b MHK oluşumunu başlatır • C6: Ma: 128 kD Serum konsantrasyonu: 60 mg/ml Fonksiyonu: MHK komponenti

18. C7: Ma: 121 kD Serum konsantrasyonu: 60 mg/ml Fonksiyonu: MHK komponenti • C8: Ma: 155 kD Serum konsantrasyonu: 60 mg/ml Fonksiyonu: MHK komponenti

19. C9: Ma: 79 kDen düşük MA olan Serum konsantrasyonu: 60 mg/ml Fonksiyonu: MHK komponenti poli merize olarak membranporlarını açar.

20. AKTİVASYONU • Farklı yapıda uyaranlar tarafından klasik yol, lektin yolu ve alternatif yol aracılığı ile uyarılıp şelale tarzında aktivasyona uğrayarak biyolojik etkilerini gösterir.

21. Kompleman sisteminin ilk komponenti (proenzim) aktive olduğu zaman bu bir enzim aktivitesi kazanır. Bu enzim kendisini izleyen komponenti aktive ederek enzim haline çevirir. Bu reaksiyonları birbirini aktive eden enzimlerin izlediği reaksiyonlar dizisi takip eder. Kompleman yolundaki komponentlerden birinin eksikliğinde bu aktivasyon yolağı durur ve reaksiyon sonlanır.

22. Kompleman aktivasyonu 3 ana yolu izleyerek gerçekleşir. Klasik yol Alternatif yol Lektin yolu Ayrıca Plazmin, kallikrein ve bazı serin proteazlar da kompleman yolunu aktive eder. (C3 ve C5 i) • Tüm bu yollarda ana amaçC5’in aktivasyonu ve sonunda membran atak kompleksinin aktivasyonunudur.

23. 1. KLASİK YOL AKTİVASYONU • Klasik yolu Ig G veya Ig M ile birleşmiş antijen molekülü başlatır. • Ig ‘lerden Ig G 1-2-3 ve Ig M klasik yolu aktive eder. • Ig G 4, Ig A,D,E komplemana bağlanmaz ve aktive etmez. • Kompleman aktivasyonu için birbirine yakın birden fazla Ig G molekülüne ihtiyaç olmasına rağmen, tek bir Ig M bu aktivasyon için yeterlidir.

24. 2. ALTERNATİF YOL AKTİVASYONU • Alternatif yol aktivasyonunda antijen antikor kompleksi rol almaz. • Endotoksinler, immunglobulin agregeleri, bazı viruslar alterne yolu aktive ederler. • Alterne yolun aktivasyonunda C3 ün iki değişik formu rol oynar. • Birincisi klasik yoldan gelen C3b • Diğeri ise kanda dolaşan C3 ün internal thioester bağlarının kendiliğinden hidrolizi ile oluşan C3 (H2O) dur.

25. 3. LEKTİN YOLU AKTİVASYONU • Üçüncü bir yol olan lektin yolu ise mikroorganizmaların yüzey glikoproteinlerindeki terminal mannoz kalıntılarına bir plasma proteini olan mannoz-bağlayan lektin’in (MBL) bağlanması ile aktive edilir.

26. KLASİK YOL Aj-ab (MAK) C1q (Ig G CH2, Ig M CH3) C5b6789 C1r (serin esteraz) C1s (aktif serin esteraz) C2 C8 ve C9 C4 C4b C2b(serbest) C5b67 C4a (stabil değil) C4bC2a C6 ve C7 (anaflatoksik) (C3 konvertaz) C7 (hidrofobik) (C4b: C3 e bağlanma) C5b (C2a: proteolitik parçalanma) C3a C3 C4b2a3b C5 (anaflatoksik ) (C5 konvertaz) (kemotaktik ) C5a (kemotaktik) (anaflatoksik)

27. 2. Alternatif yol Endotoksinler C3bBb3b(C5 konvertaz) Ig agregeleri Bazı zarflı viruslar C3a ve C3b Stabilize C3bBb C3b veya C3 (H2O) Faktör B Faktör D C3bBb Properdin (C3 konvertaz) Proteolize duyarlı Faktör B Faktör Bb C3b Faktör Ba C5-C9 (sserbest)

28. 3. Lektin Yolu MBL C1r2-C1s2 MASP MBL Serum bakterisidal faktör C4-C2 C4b-C2a C3 C4a ve C2b C5 C5-C9

33. KOMPLEMAN SİSTEMİNİN DÜZENLENMESİ • Komplemanın kontrolsüz aktivasyonu konak doku hücrelerinde MHK’nin toplanmasına ve gereksiz inflamatuvar aracıların yapılmasına neden olur. Bu normal şartlarda çözünür ve membrana bağlı proteinler tarafından kontrol edilir.

34. 1. Çözünür serum proteinleri • C1 inhibitörü (C1 INH): serin proteaz inhibitörü olan C1 INH C1r ve C1s e bağlanarak klasik yolda rol oynamalarına mani olur. • C4bp: klasik yolda C3 konvertaz aktivitesi taşıyan C4b2b’nin parçalanmasını sağlar. • Faktör H: Alternatif yoldaki C3 konvertazın C3bBb parçalanmasını sağlar. • Anaflatoksin inhibitörü olan ‘’Carboksi peptidaz N’’ : C3a ve C5a’nın terminal arjinin dizelerini proteolitik etki ile kaldırarak inaktivasyonuna neden olur. • S proteini ve ya Vitronektin: C5b-C7 kompleksine bağlanarak MHK oluşumunu engeller.

35. 2. Membrana bağlı proteinler • Kompleman reseptör tip 1 (CR1): Bir çok kan hücresi ve mast hücrelerinde bulunur. Klasik ve alternatif yoldaki C3 konvertazın ayrışmasını hızlandırır. C3b ve C4b’nin parçalanmasında rol oynar. • Mambran kofaktör proteini (MCP): eritrosit hariç tüm periferik kan hücrelerinde, epitelyal ve endotelyal hücrelerde ve fibroblastlarda bulunur. C3b ve C4b’nin parçalanmasında rol oynar. • DAF (decay accelerating factor): birçok periferik kan hücresinde mevcut olup klasik ve alterne yoldaki C3 konvertazın ayrışmasını ve parçalanmasını sağlar.

36. HRF (Homologous restriction factor): eritrosit, lenfosit, monosit, nötrofil ve trombositlerde bulunur. C9’un C8’e bağlanmasını önler ve ayrıca MHK’nin lipit tabaka içine yerleşmesine engel olur. • CD59 olarak bilinen ‘’reaktif erimenin membran inhibitör proteini’’ eritrosit, lenfosit, monosit, nötrofil ve trombositlerde bulunur. C7 ve C8’in C5b6 ya bağlanmasını önler.

37. BAĞIŞIKLIK SİSTEMİNDE KOMPLEMANIN YERİ • DOĞAL DİRENÇ MEKANİZMALARI a ) genetik yapı b )anatomik engeller deri, mukozal sekresyonlar, göz-sindirim solunum sistemi, GÜS salgıları vb.

38. c )vücut sıvılarındaki koruyucu faktörler lizozim, properdin, fibronektin, CRP, interferon, NO C ve interferon vücut sıvılarındaki koruyucu faktörlerin en önemlisidir. d )hücresel faktörler (fagositoz ve iltihap) lökositler ve makrofaj rol alır. C burda da kemotaksi, opsonizasyonla önemli rol alır.

39. 2. EDİNSEL DİRENÇ MEKANİZMALARI • A ) Aktif : Doğal: enfeksiyon geçirmekle Yapay: aşılama ile • B ) Pasif : Doğal: Plasenta ve anne sütüyle geçen ab Yapay : Bağışık serum verilmesi

40. YENİDOĞANDA C SİSTEMİ • Kompleman fetusta en erken oluşan ve doğal bağışıklıkta etkili bir faktördür. IgM sentezinden daha erken oluşur. • Kompleman sistemini oluşturan proteinler fetusa transplasental olarak geçemez. • Fetusta sentezi 6-14. gebelik haftasında başlar ve terme doğru artar. Termde kompleman sisteminin son basamağı olan C8 ve C9 düzeyi erişkine göre %20 daha azdır.

41. Bu da yenidoğanlarda özellikle E.coli enfeksiyonlarına karşı artmış duyarlılıkla sonuçlanır. • Komplemanın klasik yoldan aktivasyonu için antijene spesifik antikor varlığı gereklidir. Ancak prematür ve matür yenidoğanlar bu antikorlar eksik yapılır. • Kompleman sistemi opsonizasyon, adezyon, viral nötralizasyon, anafilaktik ve kemotaktik faktörlerin salınması gibi etkilere sahiptir. Ancak bu etkiler yenidoğanda yetersizdir. • Neonatal enfeksiyonlarda ateş ve lökositoz yanıtının düşük olmasında bu eksikliklerin rolü vardır.

42. GÖREVİ • Kompleman sistemi konak defansında başlıca üç ana işlevde rol alır. Bunlar;1) Opsonizasyon: C3b mikropların yüzeyini kaplar ve bu mikropların yüzeylerinde C3b için reseptör taşıyan fagositlere bağlanmasını kolaylaştırır.

43. 2) Kemotaksis: Kompleman proteinlerinin bazı yıkım ürünleri nötrofiller ve monositler için kemoatraktandırlar ve kompleman aktivasyonunun olduğu bölgede enflamasyonu ilerletirler.Ör: C3a ve C5a

44. 3) Mikrobiyal öldürme: Kompleman aktivasyonu sonucunda yapılan membran atak kompleksi (MAK) adı verilen polimerik protein kompleksi mikrobiyal hücre duvarına yerleşerek su ve iyon girişine neden olan kanallar açar ve mikrobun ölümüne sebep olur.

45. Kompleman sistemi yetersizlikleri • C3 eksikliği • Klasik yol komponentlerinin eksiklikleri • Alternatif yol komponentlerinin eksiklikleri • Mannan bağlayıcı lektin eksikliği • Terminal komponent eksikliği • Kontrol proteinlerinin eksiklikleri • Kompleman reseptörlerinin eksiklikleri • Otoimmün hastalıklara bağlı kompleman eksiklikleri

46. Kompleman (komponentlerinin) eksikliğinin kliniği eksik kompleman komponentine bağlı olarak değişmektedir. Bu kişilerde genel olarak, enfeksiyonlara ve otoimmün ve immün kompleks hastalıklarına artmış bir yatkınlık vardır veya anjioödem şeklinde karşımıza gelebilir. Kompleman eksikliği olanlar bazen hiçbir klinik bulgu da göstermeyebilir.

47. Kompleman sisteminin eksiklikleri primer (konjenital) veya sekonder (edinsel) olabilir. Primer kompleman sistemi eksiklikleri genel populasyonda oldukça nadir görülen bir durumdur ve primer immün yetersizliklerin yaklaşık %2’sini oluşturur. Genetik olabildiği gibi spontan olarak gen mutasyonları ile de ortaya çıkabilirler. Kalıtsal kompleman eksikliklerinin görülme sıklığının MBP (Mannan bağlayıcı protein) eksikliği dahil edilmeden %0.03 olduğu tahmin edilmektedir. Sistemik meningokoksik enfeksiyon geçirenlerde görülme sıklığı yüksektir.

48. C1q, C1r, C1s, C4,C3, properdin ve faktör D için genetik yetmezlikler tarif edilmiştir. İnsanda en sık rastlanan C2 yetmezliğidir. Özellikle C3 yetmezliğinde fatal piyojenik enfeksiyonlar görülmesi; C3 komponentinin opsonizsyonda, aktif fagositozda ve mo lara karşı korunmada ne kadar önemli olduğunu göstermektedir. Klasik yolun erken komponentlerinin eksikliğinde SLE gibi otoimmun hastalıkların görülmesi klasik yolun aktivasyonunun immun koplekslerin dolaşımda temizlenmesinde ne kadar önemli olduğunu gösterir.

49. Kopleman sisteminin geç komponentleri C5-9 oluşamadığı zaman da bakteri ve yabancı hücreler eritilememekte ve özellikle yaygın neisseria enfeksiyonlarına neden olmaktadır. Kompleman sisteminin düzenlenmesinde rol alan çözünür serum proteinlerinden C1 INH eksikliğinde: (Ot D) herediter anjio nörotik ödem gelişir ki; bu hastalıktaki en önemli belirti deri ve mukozada ödem sıvısının toplanmasıdır. Bu genellilke yüz derisinde, ekstremitelerde, laringeal ve intestinal mukozalarda belirgindir.

50. Kompleman aktivasyonunda düzenleyici rol oynayan integral membran proteinlerinin (DAF, HRF ve C59) yetmazliklerinde PNH (paroksismal nokturnall hemoglobinüria) gelişir. Bu hastalıkta eritrositler ve diğer hücreler fosfotidil inozitole bağlı membran proteinlerini yapamazlar. Bu nedenle PNH intravasculer hemilizle karakterize bir hastalıktır.