‍Complement‍system

Complement refers, historically, to fresh serum capable of lysing antibody (Ab)-

coated cells.

This activity is destroyed (inactivated) by heating serum at 56 degrees C for 30 minutes.

Proteins of the Complement System

Complement system is composed of more than 25 different proteins (Table 1), produced by different tissues and cells including hepatocytes,

macrophages and gut epithelial cells .

These proteins are activated by a variety of agents and their activation proceeds in a cascade‍fashion leading to lysis .

Consequently, an absence of one of the components in the pathway can disrupt‍the‍cascade‍and‍terminate‍the‍reaction.

Complementکمپلمان از ای مجموعه نظر 20به از که شود می گفته پالسما پروتئین

در پروتئینی اجزای واین دارند تفاوت هم با ایمنولوژیکی و شیمیاییدو از خاصی عوامل تأثیر تحت و دارند وجود غیرفعال بصورت سرم

: از عبارتند که شوند می فعال راهکالسیک- 1 Classical pathwayمسیرآلترناتیو- 2 Alternative pathway مسیرلكتين- 3 Lectin pathway مسير

اگر که است این نام این به سیستم این نامگذاری های RBCعلتاین خرگوش بدن کنیم تزریق خرگوش یک به را ها RBCگوسفندی

بادی آنتی ها آن مقابل در و کرده شناسائی بیگانه جسم بعنوان رایا ایمن سرم را خرگوش این سرم لذا سازد Immune serumمی

. مجاور ایمنی سرم بااین را گوسفند قرمز گلبول اگر حال گویند مییعنی شود می پاره سلول و شده لیز قرمز گلبول جدار سازیم

ایمنی . Hemolysisهموالیزیز حیوان سرم در پس افتد می اتفاق. کنند( ) می همولیز را بیگانه گلبول که دارند وجود موادی خرگوش

ایمنینشدهباشد RBC اگر• L یاینگوسفندرابهسرمخرگوشکهقبال هاهمولیز Mایمنبودنسرم مجاورسازیمهمولیزاتفاقنمیافتدلذاالزمۀ. است

تا • را ایمنی خرگوش سرم دهیموسپس درجهحرارت 56اگرآنمجاورسازیمهمولیزصورتنمیگیرد لذاحرارت گلبولقرمزگوسفندرابا

.موادیراکهباعثهمولیزمیشوندغیرفعال میکند سرمایمنیحرارتدیدهوسرم هایگوسفندرابهمراه RBC اگر•

همولیز سازیم مجاور خرگوش یک نتیجه نرمال لذا گیرد می صورتبه نرمال سرم از لیز برای الزم مواد که شود می . اینکه به توجه با میشود منتقل دیده حرارت سرمهستند مقاوم کمی حرارت مقابل در ها بادی آنتی

سرم به نرمال سرم از آنچه که فهمید توان می لذاآنتی از غیر چیزی است شده منتقل دیده حرارت

در و است بوده بوده حقیقتمکملیبرایآنتیبادی بادیرا کننده تکمیل عامل این لذا .کمپلماناست نامیدند

لیز • عمل برای است 2پس الزم فاکتورعاملیکهدرسرمایمنیحیوانوجودداردوبهحرارتمقاوماستوبهآنتیبادی •

معروفاست عاملیکهازسلولنرمالتأمینشدهاستوحساسبهحرارتاستوبهکمپلمان •

معروفاست .

•: تجربیات �خالصۀRBC‍+‍Immune‍serumهمولیزآري •

خير • ‍RBC‍+‍Normal همولیزserum

خير • ‍ Imm.‍serumهمولیز دیده‍ ‍حرارتRBC+‍

آري • ‍‍Normal serumهمولیز ‍ ‍ ‍ دیده‍+‍ حرارت ايمن سرمRBC‍+‍

ي ها پروتئین نامگذاريکمپلمان سيستم

حروف 9• شمارة "‍C"دستهپروتئينکهبا هرکدامبا بزرگنشاندادهمیشود،، C1مربوطهمانند C2‍... C9تا‍

الفبای • بزرگ حروف و فاکتور کلمة با را ديگر بعضيفاکتور مانند فاکتور Bالتين و ... Dيا

يا C1دستهايديگرحسبکاريکهانجامميدهندمانندبازدارندة •(C1inhibitor) کنندة فعال غير ‍يا ‍C3يا(C3Inactivator) ...

ويترونکتين، Sبعضيبهصورتاصطالحينامگذاريشدهاندمانندپروتئين • ياپروپردينو ...

Components of the Complement System

(1)Complement Components: C1-9, MBL , SP , fB , fD

(2) Regulatory Proteins: Properdin , C1INH , C4bBp , fH, fI , CR1 , Sp

(3) Complement Receptor: CR1-CR5 , C2aR , C3aR , C4aR

VitronectinVitronectin also known as VTN is a

protein which in humans is encoded by the VTN gene

The protein encoded by this gene is a member of the pexin family. Vitronectin is an abundant glycoprotein found in serum the extracellular matrix and promotes cell adhesion and spreading, inhibits the membrane-damaging effect of the terminal cytolytic complement pathway, and binds to several serpin serine protease inhibitors. It is a secreted protein and exists in either a single chain form or a clipped, two chain form held together by a disulfide bond. Vitronectin has been speculated to be involved in hemostasis and tumor malignancy

Protein S

Protein S is a vitamin K-dependent plasma glycoprotein synthesized in the endothelium.

In the circulation, Protein S exists in two forms: a free form and a complex form bound to complement protein C4b

In humans, protein S is encoded by the PROS1 gene

The best characterized function of Protein S is its role in the anti coagulation pathway, it functions as a cofactor to Protein C in the inactivation of Factors Va and VIIIa. Only the free form has cofactor activityProtein S can bind to negatively charged phospholipids via the carboxylated

GLA domainThis property allows Protein S to function in the removal of cells which are undergoing

apoptosis

ProperdinProperdin or factor P is a globulin protein found in the blood serum of

more complex animals In the complement system, an innate-immunity series of proenzymes

dissolved in the circulation, it is also called "Factor P" t is known that it participates in some specific immune responses. It

plays a part in tissue inflammation as well as the engulfing of pathogens by phagocytes. In addition it is known to help to neutralize some viruses.

As a component of the alternative pathway for complement activation (otherwise known as the "properdin pathway"), it complexes with another protein, C3b, to stabilize the alternative C3 convertase (C3bBb) that then cleaves more C3.

هستند پالسمایی های پروتئین کمپلمان های پروتئینشرایط تحت ولی فعال غیر طبیعی بطور که

نمایند می تولید محصوالتی و شده فعال خاصیسیستم مختلف اجرائی عملکردهای واسطة که

باشند می کمپلمان

پی در پی پروتئولیز شامل کمپلمان شدن فعالاست آنزیمی های کمپلکس تولید برای ها پروتئین

دارند پروتئولیتیک فعالیت که

Zymogen

A zymogen (or proenzyme) is an inactive enzyme precursorA zymogen requires a biochemical change (such as a hydrolysis reaction

revealing the active site, or changing the configuration to reveal the active site) for it to become an active enzyme

The biochemical change usually occurs in a lysosome where a specific part of the precursor enzyme is cleaved in order to activate it

The amino acid chain that is released upon activation is called the activation peptide

The pancreas secretes zymogens partly to prevent the enzymes from digesting proteins in the cells in which they are synthesised. Fungi also secrete digestive enzymes into the environment as zymogens

The external environment has a different pH than inside the fungal cell and this changes the zymogen's structure into an active enzyme

Examples of zymogens: Angiotensinogen , Trypsinogen, Chymotrypsinogen, Pepsinogen , Most proteins in the coagulation system , Some of the proteins of the complement system ,Caspases Proelastase, Prolipase , Procarboxypolypeptidases

کمپلمان سيستم ي ها پروتئین شدن فعال از پسيا فعال محل اين (active‍site)دو اکثر روي

شود مي ظاهر ها مولکولپروتئين براي آنزيمي خاصيت با است محلي يکي

مسير اين در کننده شرکت بعديقطعة براي گيرنده عنوان به است مکاني ديگري

کمپلمان شدة شکسته

کمپلمان اجزای پیوند

به کمپلمان کالسیک راه شدن فعال محصوالت: به کوواالن طور

میکروبی های سلول سطحیا و میکروبی سلول سطح بر بادی آنتی به

دیگر های ژن آنتی بهگردند می فعال و شوند می متصل

: اتصال ویژگیکمپلمان باعث شدن بنابراین فعال و شود می

محدود کمپلمان سیستم بیولوژیک عملکردهایهای به محل به یا میکروبی های سلول سطح

ژن آنتی به بادی آنتی و اتصال شود می محدوددهد نمی رخ خون در

راه و کالسيک يا اصلي راه انتخابپروپردين يا آلترناتيو

به بستگي راه دو اين از يک هر مادة انتخاب نوعاي کننده در فعال را اوليه ي ها پروتئین که دارد

نمايند فعال توانند مي ها راه اين از يک هر

کالسيک راه

پروتئين شدن فعال به C1با و شده C9آغازشود مي ختم

قطعة آلترناتيوبا و ‍C3bراه شده مسير آغاز نيمة درمولکول از يعني ،C5 پيوندد مي کالسيک راه به

نتيجه:از يعني مسير مشترک ‍C9تا C5مابقي راه دو هر در

است

لکتین راهموادي يا سلولي آنزيمهاي از بعضي توسط راه اين

فعال اين و شود مي آغاز هستند سرم در کهشرکت بدون و L مستقيما توانند مي ها کننــــده

فعال را کمپلمان سيستم اوليه ي ها پروتئیننمايند

اين انجام به قادر که تريپسين شبيه هاي آنزيم ازفيبرينوليتيک سيستم در پالسمين باشند مي کار

ليزوزومي : هاي آنزيم از برخي و ، کالسیک مسیر در خاصی شرایط فعال در مرحلة

شده C1شدن شدن حذف فعال با مسیر این وC2 وC4 ادامه بعدی اجزاء یابد و می

MBL

بسیار ساختمانی نظر از که ای ماده ارتباط این دربه (MBL)است C1qشبیه است قادر مانان و

در سفاروز را کمپلمان تواند می ، شود متصلمولکول کند C1qغیاب فعال کالسیک مسیر از

به وابسته پروتئاز سرین که دیگر پروتئین سهMBLهستند

‍‍MBL‍Assocciated‍serine‍protease )MASP(

اند شده شناخته مسیر این در

Complement system

 

I. Concept and composition of the complement system

II. Activation of complement system

III. Regulation of complement activity

IV. Biologic activity of complements

زیموژن

پروتئولیتیکی آنزیمی فعالیت توانائی که هایی پروتئینآورند می بدست پروتئازها سایر عملکرد بوسیله را

نامند زیموژن می

حرف • که Cسیستمکمپلمانرابا عددی با را آن مختلف اجزاء ومثل Cکنار C8یا C1،C2مینویسندمشخصمیکنند،

چونایناجزاءبفرمغیرفعالدرسرموجوددارنداگربهفرمفعالدرآیندباالیآنها •. خطوطتیرهمیکشند

درروندفعالشدنکمپلمالبعضیازاجزاءبهاجزایکوچکتریشکستهمیشوندکه •حرف جزءکوچکتررابا L حرف aمعموال . bوجزءبزرگتررابا نمایشمیدهند

C3 ـــــــــC3a و C3 ــــــــC3b

گذاشته i ( Inactive )هرجزئیکهازفرمفعالبهفرمغیرفعالتبدیلشوددرکنارش •C3biمیشود،مانند

•C3 میباشد بیشترینجزءکمپلمانومهمترینآنها

کار • دو شدن فعال از پس کمپلمان سیستم: دهد می انجام عمده

• MدرغشاءیاختۀRBC هرسلولدیگریتغیراتغیرقابلبرگشتی ویروسیا باکتری، ،سیتولیز به کندکه می .Cytolysisایجاد معروفاست

این • که شود می خاصی های سلول شدن فعال باعثیا آماس Mپدیدۀ هادر دخالتدارد . Inflammationسلول

Opsonizationعملدیگرکمپلمانکهجزئیازقسمتسیتولیزمیباشدبنام •شدuتبیشترانجام بیگانهخواریبهتروآسانتروبا معروفاستکهباعثمیشودتا

شود.

از • کمپلمان فعالیت باعث که کالسیک عواملی می مسیر: هستند گونه دو شوند

ها) • آن مهمترین که ایمنولوژیک عوامل آنتی + Complexالف بادی آنتیهمچنین ژن باشد IgMمی ، IgG1،IgG3 و یافته IgG2تجمع

مثل) • ایمنولوژیک غیر عوامل پروتامین ب ، هپارین ، پالسمین ، تریپسینمثل سولفات ها ویروس از بعضی ها و .رتروویروس

ژن • آنتی ــ بادی آنتی نوع کمپلکس از آن بادی آنتی که صورتی IgMدر.IgGیا نمایند می فعال مسیر این از را کمپلمان باشد

از • کمپلمان فعالیت باعث که آلترناتیو عواملی می مسیرشوند:

•IgA،IgE،IgG4 یافته ها تجمع انگل از ،بعضیها (آندوتوکسین، )شیستوزوما( کمپلکس ) LPSباکتری ، ها منفی گرم

جمله از ویروس به آلوده سلول با ها بادی ها آنتی ، میگزوویروس ، تومورها از کبری بعضی مار سم

وارد C1اولینجزءکمپلمانیعنی کالسیکدرفعالشدنکمپلمانازراه •در ولی شود می آلترناتیو‍عمل ،C1نیازیبهفعالیت مسیر

C4،C2 از ًاا مستقیم کمپلمان فعالیت بلکه باشد در C3نمی لذا شروعمیشود،اندمسیرکالسیکعملنمیکند .C4 وC1بیمارانیکهبصورتژنتیکیفاقد

ها • آنافیالتوکسینها موادیهستندکهبرروی سل ماست یا ها اثرکردهوباعث بازوفیل

موادواسطهای آزادشدن درگرانولهای آمینهایبزرگیا میشوندکهاینموادانقباض هیستامینسیتوپالسمیبازوفیلوماستسلوجوددارندازجمله کهبا

شدهودرنتیجهورود موجباتخروجپالسما ها Igعضالتصافوگشادیمویرگها . واجزایکمپلمانرابهداخلمحلضایعهفراهممیسازد

گرمی ، قرمزی ، التهاب آماس، موجب عمل اینکه شود می آن شدن ودردناک شدن وچرکی محل

را پدیده . Inflammationاین نامند

از اجزائی توان می آنافیالتوکسین مواد ازجملهمثل .C5a،C4a،C3aکمپلمان برد نام را

C4aازطرفی ، C3aوC5b6,7 خاصیتخوار شیمیوتاکسی بیگانه های سلول برای دارند

به ها سلول شونداین می باعث اینکه یعنیپس باشند داشته کشش عوامل این اطراف

. دارند شرکت آماس Mپدیدۀ در کمپلمان

PATHWAYS‍OF‍COMPLEMENT‍ACTIVATION

The complement activation can be divided into three pathways:

Classical pathway ,

Alternative pathwayMembrane attack pathway

Both classical and alternative pathways lead to the activation‍of‍C5‍convertase and result in the production of C5b which is essential for the activation of the membrane attack pathway.

  

Table 1. Proteins of the Complement system

Classical PathwayLectin PathwayAlternative Pathway

Lytic Pathway

Activation Proteins:C1qrs, C2, C3, C4 Control Proteins:C1-INH, C4-BP 

Mannan binding protein (MBP) ,

Mannan-asociated Serine Protease

(MASP, MASP2)

C3, Factors B & D* ,

Properdin   Factors I* & H, DAF, CR1, etc.

  C5, C6, C7, C8, C9   Protein S

Components underlined acquire enzymatic activity when activated.Components marked with an asterisk have enzymatic activity in their native form.DAF: decay accelerating factor

Complement Biosynthetic Sites

•Hepatocytes•Monocyte/Macrophage

•Hematopoietic•Fibroblasts•Endothelial

•Reproductive•Adipocytes•Astrocytes

•Neurons

Basic Characteristics of Complement

(1)The complement components interact in a highly regulated cascade.

(2)Complement serves by amplifying the response: C1q, C3 convertase

(3)Unstability: 56°C, 30min(4)Dualism of the functions:

physiological functions, pathological functions

(5)Restriction of reaction: easy to be inactivated, antibody, suppression component

CLASSICAL‍PATHWAY

Complement Components involved in the classical pathway(the components were named in order of their discovery)

کالسيک راه شدن فعال مختلف مراحلکمپلمان سيستم

جزء ‍C1اولينپروتئينراهکالسيکسيستمکمپلمان سه از که باشد مي‍C1qپروتئيني ‍، C1r وC1s تشکيلشدهاست

بطورطبيعيودرافرادسالماينسهجزءمحکمبهيکديگرمتصلميباشندوبصورت رابطورجداگانهدر جداگانهديدهنميشوندوليدرمواردپاتولوژيکميتوانآنها

سرممشاهدهکرد

هاي مولکول ‍C1qاتصال ‍، C1r وC1s‍‍ وابستهبهيونکلسيماستهرسهجزءپروتئينياينماکرومولکولازهم خروجيونکلسيمازاينمولکولها وبا

خواهندشد جدا

classical pathway

activation stage

recognition stage: IC-C1

activation stage: C1s→C4, C2→C3,

C5

attack stage: C5b→C5678(9)n

(MAC)

C1q

(1) the biggest molecular weight, composed of 18 polypeptide chains that associate to form six collagen-like triple helical arm(2) the only component of complement that circulate in the serum in functionally active forms(3) For activation, it need to bind to at least two IgG or one IgM and need the presence of Ca2+.(4) Free or soluble Ab can not bind to the complement; the formation of an antigen-antibody complex inducesconformational changes in the Fc portion of the Ab molecule.

Classical pathway normally requires:

A‍suitable‍Ab‍bound‍to‍antigen‍)Ag(Complement‍components‍1,‍4,‍2‍and‍3‍Mg++‍and‍Ca++‍Cations

C1‍activationBinding of C1qrs (a calcium-dependent complex), present in normal serum, to Ag-Ab complexes results in autocatalysis of C1r. The altered C1r cleaves C1s and this cleaved C1s becomes an enzyme (C4-C2 convertase) capable of cleaving both C4 and C2.

قرارگرفتهاست ناحيهآزادکرويشکلسرمولکولکهعاملکربوکسيلانتهائيدرآنجامحلياستکهبه مولکولهايايمونوگلبولينمتصلميشود FCگيرندهيا

سر C1qبنابراينهرمولکول يا گيرنده شش L براي (Head)مجموعااتصالبهايمونوگلبوليندارد

مونومربسيارضعيفاستولياگربهدويا IgGبهيک C1qاتصاليکمولکول مجاورهمدرسطحفعالکنندهمتصلشودايناتصالمحکم IgGچندمولکول

استوموجبفعالشدنسيستمکمپلمانميگردد

ديگراتصاليکمولکول برايفعالشدنسيستمکمپلمان ‍C1qبه IgMازطرفکافياست

شناسايي مرحله

قطعة اتصال از قطعة C1qپس ، کالسيک مسير کنندة فعال ‍C1rبهقطعة کردن فعال براي آنزيمي کند ‍C1sخاصيت مي پيدا را

مولکول ماکرو هاي قسمت تمام انفعاالت و فعل اين انجام برايC1‍ است الزامي کلسيم يون حضور و

مولکول در پپتيدي پيوند يک شدن شکسته نتيجة ‍C1sدر C1rتوسط‍کند C1sمولکول مي پيدا پروتئيني کنندة هضم آنزيمي خاصيت

گويند استراز سرين آن به که

شناسايي و فعاليت به کمپلمان مراحل جديد بندي تقسيم ‍C1qطبقاسترازي سرين خاصيت شدن فعال شناسايي تا گويند مرحله مي

ها آنزيم شدن فعال ي مرحله

يا دوم ي مرحله آنزيم آمدن وجود به از پس حالشود مي آغاز ها آنزيم شدن فعال ي مرحله

آنزيم مرحله اين پروتئین C1s در تواند مي بترتيبي بترتيب C2و C4ها و شکسته C4bو C4aرا

که آورد کننده C4bبوجود فعال سطح روي برگرددپ مي متصل

C2 بهC2a وC2b و شده جزء C2bشکسته که نيزبه است متصل C4bبزرگتر کننده فعال سطح در

شود مي

مولکول کنندگي تجزيه C1نقش: از تترامري بواسطة

C1s-C1r-C1r-C1s‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ يا(C1s2-C1r2) واحد زير با کوواالن غير صورت به که گردد مي است ‍‍C1qاعمال ارتباط در

جزء دو از C1sو‍C1rهر قبل تا که هستند استرازهايي سرين حقيقت درکوواالن مانده ‍C1qاتصال باقي فعال غير حالت به ايمني کمپلکس يک به

بودند

کروي سرهاي از عد چند يا دو هاي C1qاتصال مولکول سبب IgGيا IgMبههاي مولکول فضائي شکل گردد C1rتغيير مي آن آنزيمي شدن فعال و

هاي مولکول شدن فعال سبب و شکسته سبب خود اخير هاي C1Sمولکولشوند مي

يعني C1Sحال کالسيک مسير بعدي جزء دو روي بر خود نوبة به C2و ‍C4نيزگذارد مي اثر

کلسیم یون

کمپلکس بقاء 8بایستی (c1q-c1r2-c1s2)برایکلسیم داشته +(Ca2)یون حضور محیط در

باشد

اسید استیک تترا آمین دی اتیلن نظیر موادی(EDTA) اسید استیک تترا گلیکول اتیلن و(EGTA) انعقاد ضد عنوان به که وسیترات

فوق کمپلکس تجزیه باعث شوند می استفادهگردند می

مولکول C4تجزیه

مولکول کمپلمان آبشار بعدي از ‍C4جزء که استپپتيدي زنجيره سه با ، αگليکوپروتئيني β وγ

زنجيرة و شده پيوند αساخته يک حاوي آنپيوند شبيه بسيار و است داخلي تيواستر

مولکول در که است دارد C3تيواستري وجود نيز

C1s زنجيرة روي بر اعمال αفعال را خود اثرجدا را کوچکي قطعة آن آميني انتهاي از و کرده

بنام (‍C4a)کرده را زنجيره از بزرگتري قطعة و(C4b) گذارد مي جا بر

مولکول ‍C2تجزیه

C4b‍ غير توسط و بوده ناپايدار بسيار آزاد حـــالت درکنندة در ‍C4bفعال ، گردد مي فعال غير سرعت به

راستا رانيزتجزيهميکند C2مولکول ‍اين

C2‍ پليپپتيديتکزنجيرهاياستکهدرحضوريونMg2‍+ مولکول به) ‍C2bهاي کهبه( آزادميشود ‍C2aمتصلميگرددو ‍C4bبزرگتر

C3-‍Convertase

تبديل خاصيت آمد بوجود آنزيمي مجموعة که حالتبديل C3کنندگي بنام خاطر همين به و داشته را

شود (C3-‍Convertase)يا C3کنندة مي ناميده

يک مدت در و نبوده پايدار آنزيمي کمپلکس اینغير و جدا کننده فعال يا ژن آنتی سطح از دقيقه

شود مي فعال

C5‍Convertaseپپتيدي C3مولکول زنجيره دو ز ا کهبوسيلهپيوندهايدي βو αنيز

سولفيديبههممتصلهستنددرستشدهاست

آمين C3‍convertase آنزيم نزديک ناحيه از کوچکي قطعةزنجيرة کردهودرنتيجهمولکول C3ازمولکول αانتهائي به C3راجدا

قطعة تقسيمميشود ‍C3bو ‍C3aدو

قطعة را C3bحال نيزبهمجموعهقبليمتصلشدهوکمپلکسجديدبوجودميآورد

راداشتهوبنام C5اينکمپلکسخاصيتتبديلکنندگيپروتئين Convertase C5‍‍ معروفاست‍

bC3

C5 آنزيم توسط کالسيک مسير کانورتاز C5دردوقطعة به و شده تبديل C5bو C5aشکسته

شود مي

کوچک قطعة C5aقطعة و شده سطح C5bآزاد بهماند مي باقي متصل سلول

است C5آنزيم کالسيک راه آنزيم آخرين کانورتاز