כניסה 
עקבו אחרינו בפייסבוק מרכיב משלים - Complement - C4
| מדריך בדיקות מעבדה | |
| מרכיב משלים C4 | |
|---|---|
| Complement C4 | |
| שמות אחרים | C4 |
| מעבדה | אימונולוגיה וסרולוגיה בדם |
| תחום | מדידת רמת מרכיב C4 ברצף מרכיבי המשלים (complement) |
 | |
| יחידות מדידה | מיליגרם לדציליטר |
| טווח ערכים תקין | דם טבורי: 14.3-31.9 מיליגרם לדציליטר; בתינוקות עד גיל חודש - 27.5-47.3 מיליגרם לדציליטר; בתינוקות מתחת ל-6 חודשים - 30.5-58.7 מיליגרם לדציליטר; במבוגרים - 19.1-56.9 מיליגרם לדציליטר |
| יוצר הערך | פרופ' בן-עמי סלע |
לערכים נוספים הקשורים לנושא זה, ראו את דף הפירושים – מערכת המשלים
מטרת הבדיקה
מדידת רמת C4 מתבקשת לעתים לקבוע אם חסרים או אי-סדירות של מערכת המשלים, גורמים או תורמים למחלה או למפגע מסוים. בדרך כלל בדיקת רמת C4 נדרשת ביחד עם זו של C3, כיוון שליחס בין 2 מרכיבי משלים אלה יש חשיבות אבחונית. בדיקת C4 נכרכת עם בירור זיהומים חוזרים ונשנים וסיוע באבחון מחלות של מערכת החיסון. הבדיקה נדרשת כאשר הנבדק לוקה באירועי דלקת חוזרת התקפים של אנגיואדמה, והיא עשויה לסייע באבחון או ניטור מצבים כרוניים או חריפים של מחלות אוטו-אימוניות דוגמת לופוס או הפאטיטיס כרוני. הבדיקה עשויה לסייע בבחינה וניטור של מחלות הקשורות להיווצרות מכלולים חיסוניים ומצבים של גלומרולונפריטיס בעיקר זה לאחר הידבקות בסטרפטוקוק, דלקת מפרקים שגרונתית, וסקוליטיס ומחלת נסיוב זר (serum sickness), בהם המשלים מסייע להרחיק את אלה מהדם, ובהתאם רמתו בדם יורדת באופן ארעי.
בסיס פיזיולוגי
חֶסר מלידה או חסר נרכש של אחד מהרכיבים במערכת המשלים, משפיע לרעה על היעילות והשלמות של תפקוד מערכת החיסון. מצב כזה גורם בדרך כלל לשכיחות גבוהה של זיהומים, בעיקר זיהומים הנגרמים מחיידקים. רמה לא תקינה של אחד או יותר ממרכיבי מערכת המשלים עלולה להיות אחד הגורמים למחלות אוטואימוניות מסוימות.
המושג "משלים" הוצע לראשונה על ידי Paul Ehrlich ב-1897, כחלק מתיאוריה מקפת על מערכת החיסון. לפי אהרליך, הנוגדנים הנוצרים מגיבים עם האנטיגנים מעוררי התגובה החיסונית, אך גם מגיבים עם חלבונים "אנטי בקטריאליים" הרגישים לחימום, המופיעים בנסיוב כחלק מהתגובה החיסונית. אהרליך סבר שחלבונים אלה "משלימים" את התגובה החיסונית של תאים חיסוניים, אך טעה בכך שהניח שלכל ריאקצית אנטיגן-נוגדן יש "המשלים" הספציפי שלה, בעוד שהבלגי Jules Bordet העריך ב-1906 נכונה שיש רק סוג אחד אוניברסאלי של משלים.
מערכת המשלים מורכבת מ-35 חלבונים שונים שרובם הגדול מסונתז בכבד, אם כי חלק משמעותי של מרכיבי מערכת המשלים נוצרים גם במקרופאגים, במונוציטים, ובתאי חיפוי אפיתליאליים של מערכת העיכול ומערכת הובלת השתן. רק מיעוט של מרכיבי המשלים נמצא בנסיוב בכל עת נתונה. כלל חלבוני המשלים מהווים כ-5% מכלל תכולת הגלובולינים בפלזמה. רובם מופיעים כזימוגנים "רדומים" המשופעלים בנוכחות פתוגן, והאחרונים מפעילים על פי סדר מסוים זימוגנים אחרים של מערכת המשלים, וכך מופעלת שרשרת הפעלה (cascade) מורכבת, המשלימה את הפעלתם של כל מרכיבי המשלים ל-3 משימות שלה:
- אוֹפּסוֹניזציה (Opsonisation) או סימונם של מיקרואורגניזמים פתוגניים החודרים לדם, באופן המקל על זיהויים על ידי לויקוציטים ובליעתם על ידי מקרופאגים.
- כמוטקסיס או תנועה של תאי דם לבנים דוגמת מקרופאגים ונויטרופילים ממקומות מרוחקים, ה"מוזעקים" על ידי הגירוי הכימי הנוצר ממפל ריכוזים של חלבוני המשלים, ומסייעים להם להגיע לפתוגנים הפולשים או לאנטיגנים המיועדים להתקפה.
- ציטוליזה או המסה של ממברנת הפתוגן שיכולה לצאת לפועל על ידי מיעוט מבין חלבוני המשלים.
פורמאלית, חלבוני המשלים הם חלק ממערכת מחיסון המוּלדת (innate immune system), הפועלת באופן "טבעי" ללא הבחנה או ספציפיות כנגד כל פתוגן שהוא. אך נראה ששלב האופסוניזציה לו אחראית מערכת המשלים, חיוני בגיוס מערכת החיסון "התגובתית" והספציפית של לימפוציטים ונוגדנים.
מערכת המשלים קיבלה את שמה משום שהיא משלימה את פעילות הנוגדנים בהרג חיידקים, אך תפקיד נוסף שלה הוא בסילוק של מכלולים (קומפלקסים) חיסוניים מהגוף. מערכת המשלים מורכבת מחלבונים רבים, שנמצאים בנסיוב בצורה בלתי פעילה. הפעלתה של מערכת המשלים יכולה להיעשות באמצעות שלושה מסלולים: המסלול הקלאסי, מסלול הלקטין קושר המאנוזה (Mannose-Binding Lectin) והמסלול האלטרנטיבי. שלושת המסלולים מובילים אל מסלול משותף שמטרתו להביא להרג של חיידקים וסילוק של אנטיגנים זרים.
- המסלול הקלאסי: מורכב מ-9 חלבונים, C1-C9 ותחילתו כאשר המכלול C1 (המורכב מ-C1q, C1r ו-C1s) מתקשר אל הנוגדנים IgM ו-IgG המוצמדים אל פני תא הפתוגן. הדבר מתבצע ספציפית כאשר C1q נקשר ל-IgM ול-IgG, מה שגורם לשינוי קונפורמציה של מולקולת C1q. השפעול של C1 גורם לשרשרת פעולה בה משופעל C1R (שהוא עצמו serine protease), וזה בהמשך גורם לביקוע של C1s שאף הוא פרוטאזה דומה. האנזים המשופעל C1s מבקע את C4 ולאחריו את C2, ליצירת C4a ו-C4b וכן ליצירת C2a ו-C2b. שני תוצרי הביקוע, C4b ו-C2a, מתאחדים ליצירת מכלול הידוע כ-C3-convertase, והאחרון מאפשר ביקוע של C3 ליצירה של C3a ו-C3b. מאוחר יותר חובר C3b ל-C3-convertase ליצירת C5-convertase, אשר פועל על C5 ליצירת C5b הנקשר ל-C6 ליצירת מכלול C5b6, הפועל על C7, וזה פועל על C8 ובסופו של תהליך על C9, שהוא המרכיב האחרון ב"מכלול הורס הממברנה" (Complex Membrane Attackאו MAC), שבסופו המרכיב C9 יוצר תעלה בדופן הפתוגן, הגורמת לתמס אוסמוטי של החיידק או תא היעד ומביאה להריסתם.
- מסלול הלקטין הקושר mannose או MLB: חלבון זה (לקטין) נקשר אל שייר הסוכר מאנוזה המצוי על דופן תא החיידק. לאחר הקישור, אנזימים פרוטאוליטיים המחוברים אליו (MASP-1 ו-MASP-2) פועלים בדומה ל-C1, ומבקעים את C4 ל-C4a ו-C4b, וכן הם מבקעים אתC2 ל-C2a ול-C2b, מה שמביא בהמשך ליצירה של C3-convertase כמו במסלול הקלאסי.
- המסלול האלטרנטיבי המסלול מתחיל מביקוע עצמוני של C3 בפלזמה ליצירתC3a ו-C3b. בניגוד למסלול הקלאסי, המסלול האלטרנטיבי אינו תלוי בהתקשרות נוגדנים לממברנת הפתוגן, ואילו C3b מסוגל בעצמו להיקשר קו-וָלנטית אל פני הפתוגן אם הוא קרוב אליו. לעומת זאת, אם אין בנמצא פתוגן בדם, מרכיבי C3a ו-C3b ייקשרו אחד לשני ויאבדו את פעילותם. מרכיב C3b הנוצר נקשר אל פקטור B, שמוביל ליצירה של C3bB המשמש מאמצע המסלול המשותף במערכת המגבירה את עצמה. המכלול C3bB בנוכחות factor D ייצור את המכלול C3bBb, שהוא למעשה "המסלול האלטרנטיבי" של C3-convertase. למרות ש-IgM הוא המשפעל הטוב ביותר של מערכת המשלים באופן כללי, דווקא IgA משחק תפקיד משמעותי בשפעול המסלול האלטרנטיבי
בכל שלושת מסלולי מערכת המשלים, C3-convertase מבקע ומשפעל את מרכיב C3 ליצירת C3a ו-C3b, כאשר C3b נקשר לפני הפתוגן, ומגביר בכך את תהליך הפגוציטוזה של הפתוגן שעבר "סימון אופסוניני". C3 הוא האופסונין העיקרי במערכת המשלים. בין המרכיבים הנוצרים בהמשך הקסקדה של פעילות המשלים, C5a הוא חלבון כמוטקטי, המסייע לגייס תאי חיסון, ובנוסף C5a (כמו גם C3a) פעילים כ-anaphylotoxins. היכולים באופן ישיר לעודד דגרנולציה של תאי פיטום (mast cells), להגביר חדירוּת וסקולארית וכן לכווץ תאי שריר חלקים.
- בקרה של מערכת המשלים
למערכת המשלים יש פוטנציאל של גרימת נזק עצמי לרקמות הגוף, ולכן חיוני שכל שלבי שפעול המשלים יהיו מבוקרים באופן צמוד. חלבוני הבקרה של מערכת המשלים נמצאים בדם בריכוז שהוא אף גבוה יותר מזה של חלבוני מערכת המשלים עצמם. חלק מחלבוני בקרה אלה ממוקמים בממברנות תאי הגוף, כדי שהם לא ישמשו מטרה לפגיעת מערכת המשלים. לדוגמה, החלבון CD59 הידוע גם כ-protectin, מעכב את הפילמור של רכיב C9, בעת הפעלת שלב ה-MAC.
המסלול הקלאסי של המשלים מעוכב ונשלט על ידי C1-etsterase inhibitor, שנקשר ל-מרכיב C1 ומונע שפעולו. מוטציות בגן של מעכב C1 זה, עלולות לגרום לאנגיואדמה תורשתית, שהיא מחלה אוטואימונית אופיינית הנובעת מבקרה משובשת של מערכת המשלים. חלבוני בקרה נוספים, factor H ו-factor I, משתתפים בוויסות המסלול האלטרנטיבי, והם הורסים את C3b על גבי תאי הפונדקאי. פקטור H נקשר ל-C3b בזיקה גבוהה יותר מאשר פקטור B, וכך מונע הרס של תא הפונדקאי. חסר של פקטור H עלול לגרום להפעלה בלתי מרוסנת של מערכת המשלים ולתגובה אוטואימונית, שמתבטאת למשל ב-Membranoproliferative Glomerulonephritis או גם לתסמונת המוליטית-אורמית.
מוטציות בגורם בקרה אחר של המשלים, factor H, נכרכו בצורה לא אופיינית של התסמונת ההמוליטית-אוּרֶמית. יתרה מכך, פולימורפיזם בנוקלאוטיד בודד של factor H, הידוע כ-Y402H, נכרך עם מפגע העיניים השכיח ARMD, ניוון המאקולה תלוי הגיל. ההערכה היא ששפעול בלתי מבוקר של מערכת המשלים על פני תאי הרקמה הרלבנטית הוא חלק ממנגנון הנזק.
מצבים פתולוגיים שיש להם רכיב חיסוני בהם יש למרכיבי המשלים מעורבות בגרימת נזק: נזקי זילוח מחדש שלאחר אי-ספיקה, מחלת אלצהיימר, אסתמה, מחלת קרוהן, גלומרולו-נפריטיס, אנמיה המוליטית, אנגיואדמה תורשתית, טרשת נפוצה, פסוריאזיס, הלם ספטי, דלקת מפרקים שגרונתית, זאבת סיסטמית (SLE), שבץ מוחי, מחלות מעיים דלקתיות, דחייה של איברים מושתים, ובתסמונת מצוקה נשימתית חריפה (ARDS). רמות נמוכות של משלים אופייניות גם לגלומרולונפריטיס בתר-סטרפטוקוקלית. בדרך כלל חוזרות רמות המשלים לנורמה תוך 8 שבועות במחלה זו, אולם לעתים החסר ממושך יותר. הנפריטיס בפורפורה ע"ש הֶנוֹך שנליין (HSP) נמצאה דומה לזו של נפריטיס בתר-סטרפטוקוקלית ורמות מרכיבי המשלים (CH50 ,C3 ,C4) נמוכות ב-HSP חוזרות לנורמה בתוך 5 שבועות.
מערכת המשלים נמצאה קשורה למחלות כליה רבות. זאת ניתן להבין כיוון שהכליה היא איבר מאוד וסקולארי, ומרכיבי משלים רבים מתנקזים לתוך הגלומרולוס, וכך הוא נחשף להשפעתם. בנוסף, תאי הכליה עשויים לייצר בעצמם מרכיבי משלים, וכך עלולים לתרום להיווצרות דלקת בכליה.
C4 הוא גליקופרוטאין בעל משקל מולקולארי של 205,000KDa, המשתתף במסלול הקלאסי של שפעול המשלים. מרכיב C4 מסונתז כשרשרת פוליפפטידית יחידה, המבוקעת לשלוש שרשראות (α, β ו-γ) הקשורות ביניהן בקשר די-סולפידי. C4 נוצר בעיקר על ידי הֶפּאטוציטים אך יכול להיות מסונתז גם על ידי תאים אחרים דוגמת מונוציטים, פיברובלסטים, ומקרופאגים. C4 מיוצר גם בעצם ובריאות, והוא נחשב חלבון פאזה חריפה (Acute phase reactant). שפעול המשלים מייצר מספר תוצרי ביקוע של C4, בעלי פעילויות ביולוגיות שונות: C4a הוא אנפילוטוקסין חלש, C4b מהווה חלק של אנזים המבקע את C3, C4b, iC4b וכן C4d, וכל אלה הם אופסונינים הנקשרים לקולטנים של CR1, CR3 ו-CR2, בהתאמה. C4c הוא תוצר ביקוע בלתי־פעיל.
כל אחד משלושת החלבונים C4, C4a ו-C4d, יכולים להימדד בקלות בשיטות RIA או ELISA ויכולים לתת מדדים מאוד רגישים לשפעול של משלים בגוף. שפעול של לא יותר מ-1% ממסלול המשלים הקלאסי, יכול להתגלות על ידי השוואה של היחס של C4a/C4 ליחס C4d/C4, בפלזמה. על ידי מדידת מקטעים של Factor B, C3 ו-C5, ניתן לקבוע איזה מסלול של המשלים שופעל, ובאיזה מידה. התנגדות קודמת להשתמש במדידות של משלים על מנת לעקוב אחרי מהלך מחלת הנבדק, התייחסה רק לרמות של C4 ו-C3, שהן בדרך כלל לא מספיק רגישות, שכן ברוב האנשים עם דלקת, מתחוללת תגובת הפאזה החריפה (acute phase response), מה שמעלה את רמת מרכיבי המשלים ועלול למסֵך את הירידה הצפויה בממדים אלה בשל צריכת המשלים. השימוש במדידת רמתם של תוצרי ביקוע של המשלים, עשוי להפוך קל ורגיש יותר בניטור והערכה לגבי מצב המחלה ואף לנבא התלקחויות במחלה.
שני גנים נפרדים מקודדים ל-C4A: C4 ו-C4B. גנים אלה שייכים למשפחת MHC class III, הממוקמים בסמוך לגנים המקודדים ל-Factor B, ול-C2 וכן לאנזים 21-hydroxylase הממוקמים על הזרוע הקצרה של כרומוזום 6. ישנם אללים רבים ושונים של C4A ושל C4B, שזוהו בעבר כ-C4F-fast ו-slow-C4S, על פי נדידתם בשדה אלקטרופורטי. קיימים גם אללים מסוג Null שאינם מייצרים כל חלבונים כאלה. בקרב אוכלוסיות לבנות,69-76%מהאנשים מבטאים את כל ארבעת האללים, 13-24% מבטאים שלושה אללים, וכ-10% מבטאים רק שני אללים. הביטוי של אלל אחד בלבד, או חסר מוחלט בביטוי אללים, הוא נדיר.
למולקולת C4 יש שייר תיול אסטר פנימי, הנחשף בעת שהמולקולה מבוקעת בשעת שפעול המשלים. ביקוע זה מאפשר יצירה של קשרים עם קבוצות נוקלאופיליות, כאשר C4A נקשר באופן מועדף לקבוצות אמיניות, ואילו C4B נקשר באופן מועדף לקבוצות קרבוקסיליות. קיים טווח ריכוזים רחב של C4A ושל C4b שמבטא שוֹנוּת ניכרת בהפלוטיפים באוכלוסיה, אך הריכוז של C4B גדול בדרך כלל מזה של C4A. דווקא C4A הוא אופסונין יותר יעיל עבור מכלולים חיסוניים, וזו אולי הסיבה מדוע חסר ב-C4A נכרך עם מצבי SLE, ומחלות אחרות, בהן יצירת מכלולים חיסוניים משחקת תפקיד חשוב.
C4 מנוצל רק כחלק מהמסלול הקלאסי של המשלים, כך שרמתו פוחתת רק בשפעול מסלול זה של המשלים. במחלות בהן משופעל המסלול האלטרנטיבי בלבד, רמות C4 נותרות ללא שינוי. ניתן לקבל חסר של C4 בהקשר למצב הקליני הידוע כ-SLE-like disease, עם תסמינים דומים בחלקם ל-SLE קלאסי, אך ללא נוכחות משקעים של אימונוגלובולינים או של C3 בביופסיה של העור.
פענוח תוצאות הבדיקה
רמה נמוכה של C4 בזאבת ארגמנית (SLE) פעילה כאשר רמות נמוכות של C4 בזאבת יכולות להצביע על שקיעתו בכלי הדם של האיברים המודלקים במחלה פעילה, במיוחד כלייתית. C4 נמוך באנדוקרדיטיס מדבקת, במקרים הנדירים של חסר מולד של C4, באנגיואדמה תורשתית, במצבים של יתר-גמה-גלובולינמיה, וב-cryoglobulinemic vasculitis. C4 נמוך ברמתו במצבים קליניים בהם יש יצירה של מכלולים (קומפלקסים) חיסוניים. במפגע התורשתי של אנגיואדמה, החסר של C1 esterase inhibitor, מאפשר הידרוליזה בלתי מבוקרת של C2 ו-C4 עלי די C1 esterase, ולכן רמות C4 יהיו נמוכות. רמת C4 בדם פחותה בגלומרולונפריטיס, הפאטיטיס ושחמת הכבד בהם הסינתזה בכבד של C4 פחותה, במצבי דחייה של כליה מושתלת, בדלקת מפרקים שגרונתית, בלופוס נפריטיס, בהדבקות בקטריאליות (בעיקר אלה של Neissria), ובמצבי תת-תזונה. רמת C4 בדם נמוכה גם במצבי אלח דם (ספסיס), באנמיה המוליטית אוטואימונית, בקריגלובולינמיה, וכן ב-respiratory distress syndrome, בדלקת בלוטת התריס על רקע אוטואימוני, וכן ב-dermatomyositis בגיל צעיר. נטייה למצבי הידבקות בפתוגנים הכרוכה עם חסר ב-C4, כוללת גם מצבים של מנינגיטיס חיידקי ונגיפי. באלה עם רמת C4 נמוכה, ההופעה של SLE היא בדרך כלל בגיל צעיר משמעותית ממועד הופעתה באלה עם רמתC4 תקינה, אך יחד עם זאת מהלך המחלה בראשונים מתון יותר.
רמת C4 מוגברת בדרך כלל במחלה סרטנית, ובקוליטיס מכייבת. במצבים מולדים בהם קיימים יותר מ- 4 האללים. מצבי חסר של C1q, C1r ו-C1s, כרוכים בריכוזים מוגברים של C2 ו-C4. כמובן שמצבים דלקתיים יגבירו את רמתC4 בהיותו מגיב פאזה חריפה.
הוראות לביצוע הבדיקה
אין צורך בצום או בהכנה מיוחדת. ניתן לקחת את הדם במבחנה כימית (פקק אדום או צהוב) אך גם במבחנות מונעות קרישה (ספירת-דם EDTA, הפארין או ציטראט). לאחת לקיחת הדם יש להשהות את הדם במבחנה בקירור למשך 30 דקות. אם הבדיקה אינה מתבצעת מייד, יש להקפיא את הנסיוב/פלזמה בהקפאה עמוקה (-70˚C) עד לביצוע הבדיקה.
ראו גם
המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-שומר;
החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב (יוצר הערך)