sistemul complement

Sistemul complement

Imunologie – Farmacie anul III

Sistemul complement Sistemul complement (notat cu C')

este alcătuit din numeroase proteine plasmatice cu diverse funcţii, organizate în mai multe clase. Principalele roluri ale C' sunt:

liza microorganismelor patogene; opsonizarea bacteriilor; chemotactism pentru celule; clearance-ul complexelor imune

(antigen-anticorp).

Sistemul complement Pentru cele mai multe componente, nomenclatura

acestora reflectă ordinea de activare în cascada enzimatică.

Fiecare component este desemnat prin litera C urmată de un număr (de exemplu C3). Complexul C1 este alcătuit din trei proteine diferite C1q, C1r, C1s.

Formele activate sunt marcate cu un asterix (C1r*). În cazul celorlalţi componenţi numerotaţi ai complementului (C2...C9), adăugarea unei litere mici (de exemplu C3a, C3b) desemnează un fragment activ generat prin proteoliza precursorului inactiv (C3).

Sistemul complement Multe fragmente active sunt foarte

instabile şi se degradează spontan sau sub acţiunea inactivatorilor (proteaze) prezenţi în ser. Aceste fragmente inactive sunt notate cu litera "i" aşezată înaintea numelui fragmentului (de exemplu, iC3b).

Cuvântul "complement" este frecvent prescurtat prin litera C', care include toţi componenţii sistemului complement (de exemplu, "celulele au fost lizate de anticorpi în prezenţa C' ").

Sistemul complementPână la ora actuală au fost descrise trei căi de activare a

complementului: calea clasică, necesită prezenţa complexelor

antigen-anticorp şi este calea imunităţii specifice; calea lectinică (prin lectine legate de suprafaţa

microorganismelor), cum este MBP (mannose binding protein) - o apoproteină serică ce leagă manoza de la componenţii glucidici din învelişul bacterian sau viral. Această cale este complementară reacţiei imune înnăscute;

calea alternativă este acţionată prin toxine, LPS etc componentele ei se fixează la suprafaţa agentului patogen, de obicei microorganism.

Sistemul complementÎn activarea C' s-au descris două faze: una precoce

(early) şi alta tardivă (late). Faza precoce, sau timpurie, este caracteristică

iniţierii răspunsului prin C' şi începe prin evenimente enzimatice în urma cărora din componentele inactive iau naştere prin clivare două fragmente: fragmentul major - fixat la suprafaţa membranei microorganismului patogen, cu rol în clivarea componentului următor şi fragmentul minor - eliberat în mediu ce acţionează ca mediator al inflamaţiei. Această fază se finalizează cu formarea C3 convertazei

Sistemul complement

În faza timpurie se departajează cele trei căi de activare, prin modul în care se sintetizează C3 convertaza. Primul component, după activare, declanşează apoi o reacţie "în cascadă" şi induce activarea componentelor în ordinea următoare: C1 - C4 - C2 - C3 - C5 - C6 - C7 - C8 - C9. Fracţiunea C4 apare pe locul doi în secvenţa de activare deoarece a fost descoperită şi descrisă înaintea componentelor C2 şi C3.

Activarea complementului pe cale clasică

Activarea C' pe calea clasică se realizează pe o suprafaţă macromoleculară şi membranară, ca un rezultat al fixării anticorpului pe determinantul antigenic. Cele 11 componente care participă la activarea C' pe cale clasică sunt organizate în trei unităţi funcţionale:

unitatea de recunoaştere - complex C1 activat (C1q, C1r şi C1s);

unitatea de activare (C4, C2, C3); unitatea de atac a membranei sau MAC

(membrane attack complex) (C5b6789).


Secvenţele activării complementului pe cale clasică.

Activarea complementului

Legarea C1q de complexul antigen-anticorp, în porţiunea Fc a Ig.


Component nativ

Fracţiuni active

Rol

C1 C1q Leagă Fc al Ac tip IgM, IgG din CI, activează C1r

C1r Clivează C1s în proteaza activă C1s Clivează C4 şi C2

C4 C4a Mediator al inflamaţiei C4b Leagă covalent structuri din membrana

microorganismului Acţionează ca şi opsonină Leagă C2 şi îl pregăteşte de clivaj

C2 C2b Enzimă activă a convertazelor C3 şi C5

clasice; clivează C3 şi C5 C2a Rol necunoscut

Proteine fazei timpurii: forme active şi rolul lor.


Component nativ

Fracţiuni active

Rol

C3* C3b** Se leagă de suprafaţa bacteriei

Acţionează ca opsonină Amplifică activarea pe cale alternativă Leagă C5 pentru a fi clivat de C2b

C3a Mediator al inflamaţiei C5

C5b Format prin activitatea serinproteazică a Bb din C5b2Bb (calea alternă) şi C3b din C4bC2aC3b (calea clasică)

Demarează formarea MAC C5a Mediator inflamator - stimulează fagocitoza

prin intermediul macrofagului

Proteine fazei timpurii: forme active şi rolul lor.

Activarea complementuluiComponenţii care acţionează în faza tardivă Finalitatea acestei faze este asamblarea MAC cu

formarea de pori membranali, alterarea gradientului ionic şi liză.

Fragmentul C5a trece în faza solubilă şi are efecte chemotactice, spasmogenice şi rol de anafilatoxină. Fragmentul C5b leagă C6 şi C7 şi formează complexul trimolecular C5b67 cu rol chemotactic pentru neutrofile şi monocite. Acest complex se leagă de membrană şi apoi se prind de el succesiv celelalte componente formând complexul C5b6789 numit şi complex membranar de atac (MAC). C8 şi C9 se fixează în membrană prin situsurile lor hidrofobe.

Activarea complementuluiComponenţii care acţionează în faza tardivă MAC are fie o structură de monomer (de forma unei

jumătăţi de inel), fie o structură de dimer când formează un inel şi este alcătuit din două complexe C5b67, iar apendicele care se prelungeşte într-o structură verticală este legat direct de membrană şi cuprinde două molecule C8 şi şase molecule de C9.

Legarea unităţilor de atac este controlată de o proteină, numită proteina SI - inhibitor al MAC, care se leagă de complexul C5b-9 şi formează un compus inactiv. Inhibitorul MAC determină desfacerea dimerului C5b-9 în monomer C5b-9 care nu are nici un efect biologic.

Activarea complementuluiComponenţii care acţionează în faza

tardivăMAC este imaginat ca un canal transmembranar foarte

permeabil pentru apă şi electroliţi, cu o faţă externă hidrofobă şi un canal hidrofil intern cu diametrul de 1000 Å, care permite pasajul apei şi ionilor cu modificarea gradientului protonic (H+).

Consecinţa este lezarea integrităţii celulei printr-un mecanism asemănător cu porii perforinici realizaţi de LTc şi NK (C9 şi perforinele sunt produse de gene înrudite), adică prin şoc osmotic.

Activarea complementuluiComponenţii care acţionează în faza tardivă Deficitul C5-C9 este asociat cu o sensibilitate

crescută la infecţii, ca de exemplu la cea cu Neisseria şi este mai puţin grav decât deficitul componentelor din faza timpurie.

Activarea C' pe cale clasică este controlată de două proteine serice cu rol de reglare:

inactivatorul lui C1q (C1INA) care blochează activitatea enzimatică a C1-esterazei;

inativatorul lui C3b (C3bINA) care poate scinda acest component în alte două fragmente: C3c şi C3d inactive.

Activarea complementului pe cale alternativă

Calea alternativă a activării complementului, spre deosebire de calea clasică, este determinată de substanţe cu structură foarte diferită, ca polizaharide (din bacterii, fungi), lipopolizaharide (endotoxinele bacteriilor Gram-negative), de un factor prezent în veninul de cobră (VCF), dar şi de IgA agregată sau de unele complexe antigen-anticorp care nu activează calea clasică.

De fapt cele două căi de activare sunt legate prin componentul C3b, care poate trece în faza lichidă şi apoi se poate lega pe membrana celulară de C4bC2a - denumit C5-convertaza căii clasice


În mod normal tioesterul intern înglobat în C3 se activează fie prin reacţia cu apa, fie datorită unor mici cantităţi de enzime proteolitice plasmatice, formând o cantitate foarte redusă de C3b.

Aceste molecule "născânde" au o viaţă scurtă, în mod normal fiind inactivate prin inactivatorul lui C3b (C3bINA) şi printr-o beta-1-globulină din sânge.


Etapele activării complementului pe cale alternativă de către produşii microbieni (polizaharide) şi controlul activării prin factorii H şi I.


Forma activă

Rolul biologic

C3b Se fixează la membrana microorganismului Are rol fundamental în activare Origine diferită (cale clasică, clivare, alte mecanisme) Leagă factorul B şi îl face susceptibil la clivare de către factorul D Component al C3-convertazei alterne: C3bBb* Component al C5-convertazei alterne: Csb2Bb

B** Fragment nativ Bb Enzima activă a convertazei C3, C5 Ba Rol necunoscut D Serinprotează plasmatică clivează B legat de C3b P Properdina (alcătuită din 4 subunităţi) stabilizează convertaza

alternă

Proteinele căii alternative: forme active şi rol.

Sistemul complementFormarea C3 convertazei şi legătura dintre cele două căi de activare a complementului.

Sistemul complementClasificarea funcţională (globală) a elementelor C'.

Rol funcţional Component I. Fixare la complexele imune C1q

C1r, C1s C2b Bb

II. Enzime activatoare

D III. Proteine care se leagă la

membrane şi opsonine C4b C3b C3a C5a

IV. Mediatori ai inflamaţiei

C4a C5b C6 C7 C8

V. Proteine de atac ale membranei

C9 CR1 CR2 CR3 CR4

VI. Receptori pentru C'

C1qR C1INH C4BP CR1 MCP DAF H I P

VII. Proteine reglatoare ale C'

CD59

Activarea complementului

Unele substanţe, cum sunt endotoxinele bacteriene, proteazele din ţesuturi, enzimele lizozomale, eliberate de PMN etc, sunt de fapt activatori ai căii alternative. Semnificaţia biologică a căii alternative constă în faptul că prin aceasta se realizează activarea C', prin produsele bacteriene, înaintea sintezei de Ig specifice.

Pe de altă parte, pe lângă IgG şi IgM - care participă direct la activarea C' pe cale clasică - numărul produşilor identificaţi în ultimul timp ca activatori ai C' este în continuă creştere. Dintre aceştia, o mare importanţă se acordă proteinei-C reactive, considerată ca unul din markerii serici ai leziunilor inflamatoare.

Componentele reglatoare ale complementului

Activarea C' este dependentă de un sistem biologic de control care reglează procesele şi funcţiile biologice în care este implicat C'; altfel, activarea s-ar produce continuu până la epuizarea în totalitate a sistemului şi ar avea ca rezultat o serie de efecte nefavorabile.

Componentele reglatoare ale complementului

Factorul Activitatea biologică C1INH Leagă C1r şi C1s şi le îndepărtează de C1q

Nu îşi exercită acţiunea enzimatică asupra C4 şi C2 Previne activarea spontană a C1q în plasmă (CIC)

C4BP Se leagă la C4b, înlocuind C2b Cofactor pentru activarea C4b de către I

CR1 (CD35)

Leagă C4b înlocuind C2b Leagă C3b înlocuind Bb Cofactor pentru I

Factorul H Leagă C3b înlocuind Bb Cofactor pentru I

Factorul I Clivează C3b, C4b (serinprotează) Acţiune sinergică cu a H, MCP, C4BP, C1R

DAF (CD55)

Înlocuieşte C3b/Bb şi C2b/C4b, nu permite formarea C3 convertazei

MCP (CD46)

Acţionează asupra C3b, C4b fixate la membrană Promovează inactivarea C3b, C4b de către I

CD59 Previne formarea MAC pe celulele proprii

Receptorii pentru complementTipuri de receptori pentru complement

Receptorul Activităţile pe care le promovează; exprimare

CR1 Leagă C3b, C4b Promovează opsonizarea prin C3b, C4b Stimulează fagocitoza şi/sau opsonizarea - obligatorie în cazul bacteriilor prevăzute cu capsulă Transportul eritrocitar al CI

Se exprimă pe eritrocite, macrofage, monocite, PMN, LB CR2 Leagă C3d, iC3b, VEB

Face parte din co-receptorul LB (CD21) CR3 Leagă iC3b

Este o integrină (CD11b/CD18) Stimulează fagocitoza Se exprimă pe macrofage, monocite, PMN

CR4 Leagă C3b (este şi el o integrină) Augmentează fagocitoza Se exprimă pe macrofage, monocite, PMN

C1qR Leagă fracţiunile colagen-like de C1q Mediază legarea cu CI a fagocitelor

Se exprimă pe LB, macrofage, monocite, PLT, celule endoteliale

Efectele biologice ale activării complementului

C', prin componentele sale activate, are un lanţ de funcţii biologice, dintre care se desprind trei mari categorii: liza celulei ţintă, reacţia de aderenţă imună, reacţia inflamatorie acută mediată de C'.

Efectele biologice ale activării complementului

Sistemul complement

INTREBARI, DISCUTII

sistemul complement

Documents