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Da das Komplementsystem eng mit anderen Abwehrmechanismen zusammenarbeitet, spielt es eine zentrale Rolle in der Immunabwehr. Dieser Text gibt einen Überblick über die Struktur, Funktion und Regulation des Komplementsystems sowie dessen Bedeutung für die Gesundheit.
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Komplementsystem – Definition
Das Komplementsystem ist ein zentraler Bestandteil des Immunsystems, das zur Abwehr von Krankheitserregern beiträgt. Es besteht aus einer Gruppe von mehr als 30 Proteinen, die in der Leber produziert und im Blutplasma in inaktiver Form zirkulieren. Diese Proteine können durch verschiedene Mechanismen aktiviert werden und tragen zur Immunabwehr bei.
Komplementsystem – Physiologie
Circa 30 verschiedene Proteine des Komplementsystems existieren und werden vor allem in der Leber produziert. Die Aktivierung kann über drei Wege erfolgen: den klassischen, den alternativen und den Lektinweg. Alle Wege münden in die gemeinsame Endstrecke, bei der Bildung der C3-Konvertase im Mittelpunkt steht.
Klassischer Weg
Das Komplementprotein C1 bindet an Antikörper, die an Antigene gebunden haben und wird dadurch aktiv. Das aktivierte C1 spaltet daraufhin das Protein C4 in C4a und C4b und in einem zweiten Schritt C2 in C2a und C2b. C4b und C2b bilden zusammen in einem Komplex die C3-Konvertase, die dann in die gemeinsame Endstrecke übergeht.
Lektinweg
Das Mannose-bindende Lektin (MBL) bindet im Blut an Mannose-bindende-Lektin-assozierte Serinproteasen (MASP 1 und 2). Als Komplex binden sie an die Oberfläche von Keimen, wodurch die Serinproteasen aktiviert werden. Diese spalten wiederum C4 in C4a und C4b sowie C2 in C2a und C2b. Wie auch beim klassischen Weg bilden hier C4b und C2b die C3-Konvertase für die gemeinsame Endstrecke.
Alternativer Weg
Beim alternativen Weg der Aktivierung des Komplementsystems hydrolysiert C3 spontan in C3b. Es entsteht auch zu Beginn der gemeinsamen Endstrecke. Auf jeden Fall bindet dieses Protein C3b an die Oberfläche der Keime. Danach bindet Faktor B an das C3b, woraufhin dieses gebundene Faktor B von einem Faktor D in Faktor Ba und Faktor Bb gespalten wird. Die C3-Konvertase für die gemeinsame Endstrecke wird aus einem Komplex von C3b und Faktor Bb gebildet.
C3-Konvertasen
Die Komplexe aus C4bC2b und C3bBb haben beide die Fähigkeit den Faktor C3 zu spalten und werden deshalb beide als C3-Konvertasen bezeichnet.
Gemeinsame Endstrecke
Bei der gemeinsamen Endstrecke geht es darum einen Membranangriffskomplex (MAC) zu bilden, der die Zellwand der Keime perforiert und damit eine Lyse hervorruft.
Die in den vorherigen Wegen gebildete C3-Konvertase spalten nun das Komplementprotein C3 in C3a und C3b. C3b selbst bindet wiederum an die C3-Konvertase, wodurch die sogenannte C5-Konvertase entsteht, die das Protein C5 in C5a und C5b spaltet. Es findet nun eine Komplexbildung von den Proteinen C6 und C9 statt, die wiederum sich mit dem Spaltprodukt C5b verbinden und schließlich den Membranangriffskomplex (MAC) zur Zelllyse ergeben.
Komplementsystem – Funktion
Seine Hauptfunktionen umfassen die direkte Abwehr von Pathogenen durch den Membranangriffskomplex (MAC), die Markierung von Pathogenen zur erleichterten Phagozytose (Opsonierung) sowie die Verstärkung der Entzündungsreaktion durch Chemotaxis und eine erhöhte Gefäßpermeabilität.
Lokale Entzündungsreaktionen
Die Spaltprodukte C2a, C3a, C4a und C5a sind nicht nur Nebenprodukte bei der Bildung des Membranangriffskomplexes (MAC), sondern fördern auch lokal im Gewebe die Entzündungsreaktion.
Komplementsystem – Erkrankungen
Erkrankungen des Komplementsystems können durch genetische Defekte oder erworbene Störungen entstehen. Sie führen zu einer erhöhten Infektanfälligkeit, überschießenden Entzündungsreaktionen oder Autoimmunerkrankungen.
Genetische Defekte betreffen oft spezifische Komplementfaktoren. Ein Mangel an C1q, C2 oder C4 ist mit einem erhöhten Risiko für systemischen Lupus erythematodes (SLE) assoziiert, da die verminderte Entfernung von Immunkomplexen zu überschießenden Immunreaktionen führt. Defekte in C3 oder den Terminalkomplementkomponenten (C5–C9) begünstigen bakterielle Infektionen, insbesondere durch Neisseria spp., da die Bildung des Membranangriffskomplexes (MAC) gestört ist.
Erworbene Störungen wie die Paroxysmale Nächtliche Hämoglobinurie (PNH) entstehen durch Defekte in regulatorischen Proteinen, wodurch Erythrozyten einer unkontrollierten Komplementaktivierung ausgesetzt sind und hämolysieren. Das Hämolytisch-urämische Syndrom (HUS) kann durch eine Überaktivierung des alternativen Weges verursacht werden.
Häufige Fragen
- Was ist das Komplementsystem?
- Welche Funktionen hat das Komplementsystem?
- Wie wird das Komplementsystem aktiviert?
- Welche Rolle spielt C3 im Komplementsystem?
- Was ist der Membranangriffskomplex (MAC)?
Das Komplementsystem ist ein wichtiger Bestandteil des angeborenen Immunsystems. Es besteht aus über 30 Proteinen, die im Blut zirkulieren oder auf Zelloberflächen vorkommen. Diese Proteine arbeiten zusammen, um Krankheitserreger wie Bakterien, Viren und Pilze zu erkennen und zu bekämpfen.
Das Komplementsystem ist ein Teil des Immunsystems, der Krankheitserreger erkennt und bekämpft. Es zerstört Pathogene durch den Membranangriffskomplex (MAC), markiert sie für Fresszellen (Opsonierung) und verstärkt Entzündungsreaktionen.
Das Komplementsystem wird über drei Wege aktiviert: den klassischen Weg, den Lektin-Weg und den alternativen Weg. Der klassische Weg startet, wenn Antikörper (IgG oder IgM) an ein Antigen binden. Der Lektin-Weg erkennt bestimmte Zuckerstrukturen auf Erregern durch Mannose-bindendes Lektin (MBL). Der alternative Weg wird spontan durch die Spaltung von C3 aktiviert und verstärkt die Immunreaktion. Alle drei Wege führen zur Bildung von C3-Konvertase, die C3 spaltet und eine Kaskade auslöst, die in der Bildung des Membranangriffskomplexes (MAC) endet, welcher Pathogene zerstört.
Die Spaltung von C3 in C3a und C3b hat verschiedene Funktionen. C3b bindet an Pathogene und markiert diese für die Phagozytose, was als Opsonierung bezeichnet wird. C3b ist auch ein entscheidendes Element bei der Bildung der C5-Konvertase, die wiederum C5 spaltet und die Bildung des Membranangriffskomplexes (MAC) anstößt, der Pathogene zerstört.
Der Membranangriffskomplex (MAC) ist eine Struktur, die im Komplementsystem gebildet wird und eine wichtige Rolle bei der Zerstörung von Pathogenen spielt. Diese Moleküle bilden einen ringförmigen Komplex, der Löcher in der Membran von Pathogenen bildet. Diese Löcher führen zum Austritt von Zellbestandteilen und zum Einströmen von Wasser, was die Zelle zum Platzen bringt (Lyse).
- Unspezifisches Immunsystem, https://next.amboss.com/... (Abrufdatum: 14.03.2025)
