Membranangriffskomplex

Der Membranangriffskomplex ist ein durch die einzelnen Komponenten des Komplementsystems koordiniertes und integriertes, immunologisches Abwehrsystem mit dem Ziel eine endogene oder exogen eingedrungene pathogene Zelle durch Zytolyse zu eliminieren. Die Generierung des Membranangriffskomplexes ist essenzieller Teil der angeborenen (unspezifischen) Immunität.

Die Ausbildung des Membranangriffskomplexes wird durch die Aktivierung des Komplementsystems initiiert. 3 Aktivierungswege des Komplementsystems sind bekannt:

• Klassischer Aktivierungsweg durch Antigen-Antikörperkomplexe (IgM-, IgG1-, IgG2-, IgG3-haltige Immunkomplexe).
• Lektin-Aktivierungsweg durch Kohlenhydrate der bakteriellen Zellwand (Acetylglykosamine, Mannose)
• Alternativer Aktivierungsweg durch direkte Anlagerung des Komplementproteins C3 an Pathogene, deren Membran an Syalinsäure arm ist, Endotoxine ( LPS), Viren, Pilze, Parasiten, IgG-, IgA- und IgE-haltige Immunkomplexe.

Die Aktivierungskaskade wird über C1q in Gang gesetzt. C1q setzt sich aus 6 Untereinheiten mit globulären Köpfen und kollagenähnlichen Schwänzen zusammen. C1q bindet direkt an Pathogenoberfläche oder indirekt an Pathogen-gebundenen Antikörper und ermöglicht so die Autoaktivierung von C1r und C1s (Abb.).  Aktiviertes C1s spaltet C4 und C2.  C4b2a ist eine aktive C3-Konvertase, die C3 in C3a und C3b spaltet. C3b bindet an C4b2a und bildet die aktive C5-Konvertase, die C5 in C5a und C5b spaltet. C5b bindet an die Zelloberfläche und führt auf diesem Weg zur Bildung der terminalen Komplementkomponenten.

Um C5 gruppieren sich die Komplementkomponenten C6 und C7 zu einem C5b67-Komplex. Danach lagern sich noch die Komponente C8 zu einem größeren C5b678-Komplex an (S. Abb.). C8 selbst ist ein Komplex aus den beiden Untereinheiten C8-β und C8-α-γ. Die C8-α-γ-Untereinheit ist hydrophob und durchdringt die Doppelschicht der Zellmembran. Sie leitet die Polymerisation der Komplementkomponente C9 ein. 10-16 C9 Moleküle bilden zusammen eine ringförmige transmembranäre Struktur aus. Dabei zeigt die hydrophobe Seite der C9-Polymerisate zur Zellmembran, die hydrophile Seite zur Porenmitte.

Diese Anordnung führt zu der röhrenförmigen Struktur des Membanangriffskomplexes in der Zielzelle (s. Abb.). Diese transmembranär angelegte Röhre (Pore) hat einen Durchmesser von etwa 10 nm. Durch diese, durch Komplementfraktionen hervorgerufenen Perforationen wird die selektive Permeabilität der Zellmembran gestört. Eindringendes Wasser führt zum Verlust der Zellintegrität und schließlich zur  osmotischen Lyse der Zelle.   

1. Doorduijn DJ et al. (2019) How the Membrane Attack Complex Damages the Bacterial Cell Envelope and Kills Gram-Negative Bacteria. Bioessays 41:e1900074.
2. Moreno-Hagelsieb G et al. (2017) The Membrane Attack Complex/Perforin Superfamily. J Mol Microbiol Biotechnol 27:252-267.
3. Morgan BP et al. (2017). Molecular cell biology of complement membrane attack. Seminars in cell & developmental biology 72: 124-132.