Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
G. Töpfer

C4-Komplement

C4-Komplement
Synonym(e)
β1E-Globulin
Englischer Begriff
complement component C4
Definition
C4 ist die zweite Komponente des Komplementsystems (s. Komplementsystem, klassische Aktivierung, Komplementsystem, alternative Aktivierung), die bei der klassischen Komplementaktivierung durch C1s nach dessen Aktivierung in C4a und C4b gespalten wird. C4b bildet mit C2b das C3/C5-aktivierende Enzym. C4-Komplementmangel ist entweder genetisch bedingt (selten) oder ein Verbrauchsphänomen. Bei Autoimmunerkrankungen tritt der C4-Mangel häufig auf.
Struktur
C4-Komplement enthält 3 Peptidketten (α = 93 kDa, β = 78 kDa, γ = 33 kDa), die über Disulfidbrücken verbunden sind. Wie bei C3-Komplement und α2-Makroglobulin verbindet in der α-Kette eine intramolekulare Thioesterbindung Glutamin und Cystein unter Abspaltung von Ammoniak. Die α-Kette enthält außerdem eine Membranbindungsstelle und die Bindungsstelle für C4-Bindungsprotein (ein C4-Inhibitor). Auch die β-Kette ist für die Aktivierung der Bindungsstellen von Bedeutung. Der Sedimentationskoeffizient von C4-Komplement beträgt S20W = 10. Isoelektrischer Punkt 6,0 (6,4) (elektrophoretische Mobilität als β1-Globulin, ähnlich wie Transferrin), Kohlenhydratgehalt 4 %. Es ist wasserlöslich (Pseudoglobulin) und relativ hitzestabil (im Gegensatz zu anderen Komplementkomponenten). Es gibt 2 Isotypen (C4A und C4B) des C4-Moleküls, die sich in 4 Aminosäuren der α-Kette unterscheiden.
Molmasse
206 kDa.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Hauptsyntheseort sind die Hepatozyten, geringe Mengen werden in Makrophagen und Nierenepithelien synthetisiert. Zunächst wird eine Polypeptidkette synthetisiert (Pro-C4). Durch Spaltung an 2 Stellen entstehen die α-, β- und γ-Ketten, die durch Disulfidbrücken zusammengehalten werden. Vor Abgabe in die Blutbahn erfolgen noch die Glykosylierung und Thioesterbindung. C4-Komplement ist ein Akute-Phase-Protein (s. Akute-Phase-Proteine), das in der akuten Phase nur leicht ansteigt. Die auslösenden Zytokine sind nicht genau bekannt. Bei zum Teil genetischem Mangel (es fehlt der C4A- oder C4B-Isotyp) können Plasmakonzentrationen von C4-Komplement im Referenzbereich erreicht werden. Ständig findet im Normalfall eine geringe Aktivierung des klassischen Wegs der Komplementkaskade statt. Über die Bindung an die Rezeptoren von Phagozyten kommt es zur Phagozytose. Ein weiterer Weg des Abbaus ist die Proteolyse durch Enzyme der Gerinnung, der Fibrinolyse und aus Granulozyten. Der Abbau ist stark beschleunigt bei Aktivierung der klassischen Komplementkaskade, beispielsweise bei Fehlen des Hauptinhibitors C1-Esterase-Inhibitor oder bei überschießender Bildung von Immunkomplexen (s. Immunkomplexe) durch Infektionen oder Autoantikörper.
Halbwertszeit
0,5–1 Tag.
Funktion – Pathophysiologie
Bildung der C3/C5-Konvertase:
C4 wird von C1s aktiviert durch Abspalten eines 77 Aminosäuren langen Fragmentes vom N-terminalen Teil der α-Kette (C4a). Der größere Teil ist das C4b (α-, β- und γ-Kette). Die Aktivierung öffnet die Thioesterbindung und aktiviert die Glutaminsäure. Es entsteht eine aktive Membranbindungsstelle. Ein C1s-Molekül kann bis 30 C4-Moleküle enzymatisch aktivieren, ohne dass sich C4b von der Membran ablöst. In Anwesenheit von Mg2+-Ionen wird außerdem C2-Komplement gebunden und von C1s zu C2b gespalten unter Ablösung von C2a. Der C4bC2b-Komplex spaltet nun C3, was die Aktivierung von C5–C9 auslöst bzw. zur Opsonisierung des Immunkomplexes führt. Die Konvertaseaktivität wird von C2b ausgeübt (Umwandlung von C3 → C3a und C3b sowie von C5 → C5a und C5b). Im entstehenden C4bC2bC3b-Komplex (in dem C2b als C5-Konvertase wirkt) kann C3b durch C4b ersetzt sein ((C4b)2C2b), da die β-Region von C3 und C4 starke Homologien aufweisen. Da C2b sehr schnell aus den Komplexen dissoziiert, limitiert sich die C3- und C5-Umwandlung selbst.
Abräumung von Immunkomplexen:
Die Bindung des C4b2b-Komplexes verhindert eine Polymerisation der Immunkomplexe und hält sie dadurch in Lösung. Erythrozytenmembranrezeptoren binden den Immunkomplex-C4b-Komplex, transportieren ihn in Leber und Milz – Übergabe an den fester bindenden Rezeptor CR3 der Makrophagen und Abbau („Immunkomplex-Shuttle“). Besonders der Isotyp C4A zeigt eine starke Bindung an Immunkomplexe, ein C4A-Mangel könnte somit das Syndrom des klassischen systemischen Lupus erythematodes (SLE) erklären.
Abwehr von Infektionen:
In einigen Studien wurde eine Verbindung von C4B-Isotypmangel und Infektionen mit verkapselten Mikroorganismen hergestellt. Größere Arbeiten konnten dies nicht bestätigen. Allerdings scheint die Bedeutung zur Abwehr von Virusinfektionen größer zu sein.
Hämolytische Aktivität:
Die meisten Allotypen von C4A zeigen in vitro nur ein Viertel der hämolytischen Aktivität im Vergleich zu C4B. C4A6 zeigt überhaupt keine hämolytische Aktivität. Die Ursache hierfür ist die stärkere Bildung von Esterbindungen mit Hydroxylgruppen, beispielsweise von Erythrozytenmembranen (Blutgruppensubstanz) oder Polysacchariden von Bakterien durch den Isotyp C4B.
Kontrollmechanismen:
  • C1-Esterase-Inhibitor inhibiert die C4-Umwandlung und die Aktivierung von C3 durch C1s.
  • In Lösung verliert C4b seine Bindungskapazität.
  • C2b dissoziiert vom C4bC2b-Komplex.
  • C4b-Bindeprotein bindet kompetitiv an C4b und dient als Kofaktor bei der Spaltung von C4b durch Faktor I. Serum Amyloid P wiederum bindet alternativ 4b-Bindeprotein.
  • C4 und C4b werden durch Gewebeleukozyten- und Bakterienproteasen gespalten, auch durch Plasmin und Kallikrein.
  • Thiole wie Captopril verursachen Arzneimittel-induziertes Lupus-Like-Syndrom. Diese Wirkstoffe zeigen in vitro eine Inhibition der C4b-Bindung.
Untersuchungsmaterial – Entnahmebedingungen
Serum, EDTA-Plasma.
Probenstabilität
Frisch in das Labor! Innerhalb 1 Stunde zentrifugieren und bestimmen oder innerhalb 1 Stunde bei <−20 °C einfrieren.
Präanalytik
Bei Lagerung >1 Stunde bei Raumtemperatur Anstieg der Werte um bis zu 20 %. Probe bei Trübung oder Lipämie durch Zentrifugation (10 Minuten bei 15.000 × g) klären vor Analytik.
Analytik
Standard: ERM – DA 470 k/IFCC.
Konventionelle Einheit
mg/dL.
Internationale Einheit
g/L.
Umrechnungsfaktor zw. konv. u. int. Einheit
mg/dL:100 = g/L.
Referenzbereich – Erwachsene
0,1–0,4 g/L.
Anstieg in der Schwangerschaft, dabei vermindertes intaktes C4, aber erhöhtes C4d. Nach der Geburt Abfall innerhalb von 6 Monaten. Neugeborene haben 50–75 % der Werte von Erwachsenen.
Referenzbereich – Kinder
3 Monate: 0,09–0,305 g/L, 6 Monate: 0,1–0,355 g/L, 9 Monate: 0,115–0,395 g/L, 12 Monate: 0,12–0,45 g/L, 2–10 Jahre: 0,125–0,4255 g/L, 12–18 Jahre: 0,14–0,435 g/L.
Indikation
Interpretation
Immer C-reaktives Protein (schneller Anstieg) mitbestimmen und evtl. α1-saures Glykoprotein (Glykoprotein, α1-saures) (langsamer Anstieg), da Anstieg durch Akute-Phase-Reaktion die Interpretation erschweren kann. Bei klassischer Aktivierung der Komplementkaskade häufig deutlicherer Abfall als bei C3-Komplement. Bei hereditärem angioneurotischen Ödem sind C1-Esterase-Inhibitor (bei 15 % nur die Funktion) und C4-Komplement vermindert, C3-Komplement aber im Referenzbereich. Beim SLE ist ein C4-Mangel häufig (>50 %).
Diagnostische Wertigkeit
Empfindliche Kenngröße der Aktivierung des klassischen Weges der Komplementkaskade (meist empfindlicher als CH50 bzw. CH100). Keine Unterscheidung zum angeborenen Mangel möglich. Dazu sind die schwer verfügbaren Spaltprodukte zu bestimmen. 20 % von Personen mit IgA-Mangel haben auch einen homozygoten C4A-Mangel. Bei Lebererkrankungen ist C4 häufig erniedrigt bei erhöhtem C4d, ohne dass man beim Gesamt-C4-Abweichungen feststellen kann.
Literatur
Töpfer G, Hornig F, Sauer K, Zawta B (2000) Untersuchungen zur Stabilität von 11 Serumproteinen bei Bestimmung mittels Immunturbidimetrie. J Lab Med 24(3):118–125
Whicher JT, Chir B (1996) Komplement component C3 in serum proteins in clinical medicine. In: Ritchie RF, Navolotskaia O (Hrsg) Serum proteins in clinical medicine. Laboratory section, Bd I, 1. Aufl., Kap. 10.02. Foundation for Blood Research, Scarborough, S 1–9
Zegers I, Keller T, Schreiber W et al (2010) Characterization of the new serum protein reference material ERM-DA 470 k/IFCC: value assignment by immunoassay. Clin Chem 56(12):1880–1888CrossRefPubMed