Komplement a ledviny

Berger SP, Roos A, Daha MR. Complement and the kidney: What the nephrologist needs to know in 2006? Nephrol Dial Transplant 2005;20:2613–2619.

Cílem přehledového článku bylo shrnout nové poznatky o cestách aktivace komplementu, o roli komplementu u ledvinných onemocnění a o diagnostických metodách v této oblasti.

Mechanismy aktivace komplementu

Tři cesty aktivace komplementu se stýkají na úrovni složky C3 komplementu.

  1. Klasická cesta aktivace komplementu je zahájena vazbou rozpoznávací molekuly C1q na imunitní komplexy (IK) či molekuly s nábojem. Tím dochází k aktivaci serinových proteáz C1r a C1s. C1s štěpí C4 a C2, které se následně spojují v C4b2 enzymový komplex – C3 konvertázu. Kromě vazby na imunitní komplexy (tvořené IgG či IgM) může dojít k aktivaci C1q také působením apoptotických buněk a proteinů akutní fáze.
  2. Lectinová cesta aktivace komplementu. Rozpoznávací roli hrají lectin (tzv. MBL – mannose-binding lectin) či ficoliny (sekretorické proteiny), které rozpoznávají vzorky sacharidových ligand, vyskytujích se na povrchu řady mikroorganismů a navazují se na ně (Turner, 2003). Po vazbě MBL na ligandy dochází k aktivaci serinových proteáz MASP-2, štěpení C4 a C2, a podobně jako u klasické cesty k tvorbě C4b2a.
  3. Alternativní cesta aktivace komplementu. Tato cesta je iniciována spontánní hydrolýzou C3 v plazmě, vedoucí k tvorbě C3(H2O). Tato molekula se váže na faktor B. Následná aktivace faktorem D ústí v tvorbu C3(H2O) Bb. Tento komplex štěpí další množství složky C3 trvalou a nízkou rychlostí na C3a a C3b. Za přítomnosti aktivačních povrchů (např. bakteriální stěny) je C3b chráněn před inaktivací a vytváří se konvertáza C3Bb.

Terminální fáze aktivace komplementu se již neliší. Inkorporace C3b do C3 konvertáz má za následek tvorbu C3bBbC3b u alternativní cesty a C4b2a3b u klasické a lektinové cesty aktivace. Tyto C5 konvertázy zahajují tvorbu membránového útočného komplexu (tzv. MAC – membrane attack complex) tím, že dochází ke štěpení C5 na C5a a C5b. C5b vytváří trimolekulární komplex s C6 a C7. Složky C8 a C9 se včlení do buněčné membrány a poté se navazují na komplex, a vytvářejí tak MAC. Při vyšší koncentraci MAC dochází ke smrti buňky, nižší koncentrace MAC mohou naopak vést k aktivaci buňky. Kromě aktivace MAC se komplement uplatňuje při tvorbě chemoatrakčních anafylatoxinů, C3a a C5a. Důležitá je také úloha štěpných produktů komplementu (C3b, C4b) při odstranění imunitních komplexů a také role MBL a C1q při odstraňování apoptotických buněk.

 Role komplementu u renálních onemocnění

Glomerulonefritida (GN). Složky komplementu jsou nalézány v renálních biopsiích (RB). S výjimkou mebranoproliferativní GN II. typu je depozice komplementu provázena depozicí imunoglobulinů. Typickými příklady jsou lupusová nefritida (LN) a IgA nefropatie (IGAN).

Lupusová nefritida. Charakteristickým znake m pro LN (označovaným jako „full-house“) je depozice IgG, IgM, IgA, C3 a C4, spolu s C1q je. Pro účast komplementu na vývoji LN svědčí i řada experimentálních studií na zvířatech. Souhrn údajů z klinických a experimentálních studií se přitom zdá nasvědčovat tomu, že časné fáze aktivace komplementu klasickou cestou sehrávají pozitivní úlohu při očistě organismu od apoptotických buněk a IK.

IgA nefropatie. Charakteristickým znakem pro IGAN ve vzorcích tkáně z renálních biopsií je ukládání převážně polymerického IgA (podtřídy IgA1). Ko-depozice C3 je běžná, a proto se předpokládala alternativní cesta aktivace komplementu (klasická cesta není aktivována). Poměrně častá (až 30%) depozice složky C4 komplementu nasvědčuje pro účast lectinové cesty aktivace komplementu.

Transplantace ledviny. Průkaz přítomnosti C4d ve tkáni získané při renální biopsii transplantátu naznačuje rozvoj humorální rejekce po transplantaci. Její průběh mívá závažnou prognózu a pro její léčbu byla použita řada standardních i nových léčebných postupů.

Atypický hemolyticko-uremický syndrom (HUS). Na podkladě recentních poznatků lze usuzovat na významnou účast komplementu v patogenezi atypického HUS. Byly popsány mutace v regulačním bílkovinném faktoru komplementu H u nemocných se sporadickým či fami liálním HUS.

Měření aktivity komplementu: metody a indikace

Hodnoty cirkulujícího komplementu lze měřit jak funkčními esejemi, tak imunologickými metodami, stanovujícími jednotlivé proteiny komplementu. Funkční eseje zahrnují stanovení CH50 (posouzení klasické cesty aktivace) a AP50 (posouzení alternativní cesty aktivace). Nově byl vyvinut ELISA kit umožňující vyšetřit všechny tři aktivační cesty (Seelen, 2005). Stanovení hodnot C3 a C4, které bývají u některých renálních onemocnění snížené, může být přínosem pro jejich diferenciální diagnostiku. Renální onemocnění spojená s tvorbou imunitních komplexů a hypokomplementémií zahrnují: SLE, membranoproliferativní GN (3 typy), kryoglobulinémii, poststreptokokovou GN a GN spojenou s infekcí. U některých z nich je pokles C3 a C4 proporcionální (SLE, kryoglobulinémie), u jiných (membranoproliferativní GN typ II a poststreptokoková GN) dominuje pokles C3. U nemocných s podezřením na poruchu (deficit) komplementu lze pro screeningové účely doporučit vyšetření klasické a alternativní cesty aktivace a hodnoty C3 a C4. Lze tak posoudit typ spotřeby komplementu, a případně vyloučit některé vzácné deficity (C1q či C4 deficity u SLE). Vyšetření lectinové cesty může být indikováno v případě zřetelné tendence k infekcím, jejichž příčina zůstává jinak neobjasněna. U nemocných s atypickým průběhem HUS může být přínosem vyšetření hodnot a funkce faktoru H (a I). K monitoraci nemocných se SLE dostačuje obvykle stanovení hodnot C3 a C4 a nověji též anti-C1q protilátek (predikce LN).

Inhibitory komplementové aktivace v léčbě renálního onemocnění

Pokusy o ovlivnění komplementového systému v různých fázích jeho aktivace dosud nepřekročily rámec preklinického testování.

Komentář

Zvýšený zájem o roli komplementu jako mediátoru a markeru poškození ledvin se projevil zvýšenou výzkumnou činností v této oblasti. Komplementový systém nepředstavuje pouze významnou složku vrozeného imunitního systému, ale současně hraje důležitou roli při zahájení a kontrole adaptační imunitní odpovědi. Je přitom nepochybné, že komplement se ve vztahu k ledvinám může uplatňovat jak příznivě, tak nepříznivě. Hlubší analýzu účasti komplementu na vývoji onemocnění si zasluhují především klinicky významná onemocnění.

Lupusová nefritida. Pokles plazmatických hodnot komplementu spolu s depozicí složek komplementu ve tkáni ledvin bývá patrný u valné části nemocných s LN. Úloha komplementu u LN byla osvětlena některými experimentálními studiemi, v jejichž rámci bylo manipulováno se složkami komplementu. Odstranění C1q genu či genu pro C4 u myší 129xC57BL/6 mělo za následek spontánní vznik LN, tvorbu autoprotilátek a akumulaci apoptotických buněk (Paul, 2002). Experimentální (animální) studie přispěly také k osvětlení významu protilátek anti-C1q. Ty se u nemocných se SLE vyskytují asi v 30 až 40 % a mají přitom zhruba 90% senzitivitu a specificitu ve vztahu k aktivitě onemocnění. Podání homologních myších protilátek anti- -C1q myším jedincům vedlo sice k ukládaní C1q v ledvinách, avšak bez zřetelnějšího poškození ledvin. Pokud však byly protilátky podány myším geneticky deficitním z hlediska C3, C4 či všech tří receptorů Fc-γ, došlo k depozice imunoglobulinů a komplementu a vývoji zřetelného renálního poškození (Trouw, 2004). Lze tak uzavřít, že protilátky anti-C1q se uplatňují na pozadí aktivace komplementu. Přes tyto všechny poznatky, zdůrazňující a osvětlující význam úlohy komplementu při vývoji SLE, zůstává v patofyziologii nemoci řada nejasností a rozporuplných pozorování, které sice význam komplementu nezpochybňují, avšak ukazují, že k poškození ledvin v rámci LN může patrně docházet různými mechanismy, a to nikoli výhradně aktivací komplementu. Hill a spol. se v nedávno publikované klinicko-histologické studii zaměřili na porovnání klinického průběhu, histologických nálezů a imunologických parametrů mezi dvěma podskupinami nemocných s lupusovou nefritidou třídy IV. Tato skupina – difuzně proliferativní poškození – byla v nedávné minulosti překlasifikována do dvou podskupin – LN třída IV s globálně proliferativními změnami (IV-G) a třída IV se segmentálně proliferativními změnami (IV-S). Při srovnání obou podskupin souboru (n = 65 nemocných) bylo uzavřeno, že odlišný morfologický charakter histologického postižení (IV-G – převážně kapilární imunofluerescence, přítomnost subendoteliálních depozit versus IV-S – převážně mesangiální imunofluorescence a přítomnost fokální fibrinoidní nekrózy) se projevil i odlišným vztahem k aktivaci komplementu (IV-G – negativní korelace versus IV-S bez korelace). Lze tedy spekulovat, že nemocní s LN třídy IV-S představují specifickou skupinu nemocných, u nichž dochází k vývoji LN mechanismem odlišným (dosud neobjasněným) od běžného imunitního komplexu glomerulární nefritidy (Hill, 2005).

Transplantace ledviny. Průkaz existence humorální rejekce znamenal důležitý poznatek v chápání patogeneze odhojovacích procesů u renálních allograftů. Nové poznatky o existenci humorální rejekce byly podnětem k recentním úpravám Banffské klasifikace rejekcí ledvinných allograftů (Racusen, 2003). Tento objev však znamenal také významný předěl pro diagnos tiku a léčbu rejekční nefropatie. Pro léčbu humorální rejekce byla dosud použita řada léčebných postupů včetně podání intravenózních imunoglobulinů, plazmaferéz, či protilátek anti-CD20.

Atypický hemolyticko-uremický syndrom (HUS). Mutace u atypického HUS narušují schopnost faktoru H kontrolovat aktivaci alternativní cesty na buněčných površích. Možnost odhalit přítomnost atypického (vrozeného) HUS je mimořádně důležitá z hlediska klinického, protože po transplantaci ledviny dochází ve vysokém počtu k rekurenci HUS. Z dalších složek komplementu navozujících atypický HUS byly recentně označeny faktor I a MCP (membrane-cofactor protein). Z hlediska screeningu vrozených (dědičných) forem HUS se zdá být nezbytné počítat se dvěmi okolnostmi, které mohou ztěžovat detekci: a) sérové koncentrace některých působků (např. H faktoru) nemusejí odrážet funkční poruchu podmíněnou mutací jeho genu (tuto okolnost lze vyřešit užitím funkčních testů); b) řada možných mutovaných faktorů komplementu, které by se mohla rovněž podílet na vývoji HUS nebyla dosud s velkou pravděpodobností identifikována. Přínosem může být genotypizace (pátráním po mutovaných genech).

Závěrem lze shrnout, že lepší cháp lených cest aktivace (lectinová cesta), přispívá k poznání patofyziologie řady renálních onemocnění, a tím zvyšuje i naše možnosti diagnostiky, cílené léčby a monitorace jejich průběhu.

Literatura