SISTEMA DE AMPLIFICACION: Sistema del Complemento Bioquímica-Medicina FCM-UNAH
SISTEMA DE COMPLEMENTO Antes del fin del siglo XIX Paul Ehrlich (Nobel 1908) utilizo el término "complemento" para designar la actividad del suero que podía complementar la capacidad de los anticuerpos específicos de lisar bacterias. Jules Bordet descubre (1895) este componente, caracterizado frente a los anticuerpos por su termolabilidad. En 1907 Ferrata comienza a caracterizar algunos de sus componentes recurriendo a métodos de diálisis.
SISTEMA DE COMPLEMENTO Complemento es un termino global que describe un sistema de unas 20 proteínas, muchas de las cuales son precursoras enzimáticas. Los principales actores de este sistema son 11 Proteínas denominadas C1-C9, B, D. Muchos de ellos son proenzimas (zimógenos) que requieren su rotura proteolítica para convertirse en enzimas activas. Todas están presentes entre la proteínas plasmáticas del cuerpo así como entre las proteínas que salen de los capilares a los espacios tisulares. Los precursores enzimáticos están normalmente inactivos, pero pueden activarse sobre todo mediante la conocida como VIA CLASICA
SISTEMA DE COMPLEMENTO La mayoría de los componentes del complemento se sintetizan en el hígado (excepto C1q y D): El factor D se sintetiza en el adipocito. El C1q lo sintetizan células epiteliales del intestino y del aparato genitourinario.
SISTEMA DE COMPLEMENTO Las consecuencias de la activación y fijación del complemento incluyen: 1. Lisis 2. Opsonización y Fagocitosis 3. Aglutinación 4. Neutralización de losvirus 5. Quimiotaxis 6. Activación de mastocitos y basófilos. 7. Efectos Inflamatorios
SISTEMA DE COMPLEMENTO Una vez producida la activación del complemento, toda la serie de reacciones subsiguientes se llevan a cabo por un proceso multiplicador, de tal forma que, aunque la activación comienza por un número limitado de moléculas, son muchos los factores con actividad biológica que aparecen en el curso de las reacciones. La acción de las moléculas puede ser local, en el sitio de su producción y a distancia, por dispersión a otras zonas.
Sistema de Complemento Es parte de la inmunidad innata. Constituye uno de los principales mecanismos efectores de la inmunidad mediada por anticuerpos. Constituye un puente entre la inmunidad innata y la adaptativa. Complementa la función de los anticuerpos
Sistema de complemento Sistema funcional de unas 20 proteínas del suero, que interaccionan entre sí de modo regulado formando una cascada enzimática. Permite una amplificación de la respuesta humoral. Facilita la eliminación del antígeno generando una respuesta inflamatoria.
Factores del sistema de complemento La mayor parte de los factores del complemento son proteínas plasmáticas y una pequeña proporción de ellos son proteínas de membrana. C1q C1r C1s C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 B D P MBP C4BP FH Factor Cadenas 18 (6A, 6B, 6C) 1 1 1 2(a, b) 3(a,b,c) 2(a, b) 1 1 3(a,b,c) 1 1 1 4 18 1 2(a,b)
Nomenclatura En la ruta clásica los componentes son (según su orden de actuación): C1q, C1r, C1s, C4, C2, C3, C5, C6, C7, C8 y C9. Las formas activas se distinguen de las inactivas por una barra horizontal superior encima del componente implicado. Las formas inactivas se denominan colocando una "i" delante del componente respectivo. Ej.: la forma inactiva de C4b es ic4b. En la ruta alternativa, los componentes se suelen llamar factores, y en muchos casos su nomenclatura es a base de una letra mayúscula: factor B, factor D, factor H, factor P.
La eliminación de los Ag se produce de 3 formas 1. Fijación del complemento 2. Opsonización 3. Respuesta inflamatoria aguda local
Fijación del complemento Elementos del sistema de complemento se adhieren a la membrana de la bacteria o intruso. Provoca una producción de poros en la membrana. Penetración de moléculas y agua= LISIS CELULAR
Opsonizacion Facilita la fagocitosis Opsonina: se desarrolla en el suero sanguíneo hace a los microorganismos o células mas aptos para ser fagocitados por los leucocitos.
Opsonizacion
Reacción inflamatoria aguda local La inflamación no sólo se pone en marcha por infecciones, sino en general cuando hay daño en tejidos. la inflamación asociada a infecciones tiene una implicación masiva de elementos del sistema inmune, es regulada por citoquinas y se inicia en ausencia de activación del complemento Restringe el daño al sitio de infección o al lugar de la herida, evitando su diseminación a otras partes del organismo.
Sistema de Complemento
Activación del sistema de complemento Serie de reacciones consecutivas en cascada. Tres vías: 1. Vía clásica 2. Vía alternativa 3. Vía de las lectinas El punto central es la formación de una C3-convertasa (C3 en C3b y C3a). En la ruta clásica (y de las lectinas) la C3-convertasa es el complejo activo C4b2a; en la ruta alternativa, la C3-convertasa es el complejo activo C3bBb.
Activación del sistema de complemento
SISTEMA DE COMPLEMENTO La ruta clásica conecta con el sistema inmune adaptativo por medio de su interacción con inmunocomplejos. La ruta alternativa conecta con el sistema de inmunidad natural o inespecífica, interaccionando directamente con la superficie del microorganismo. La ruta de las lectinas es una especie de variante de la ruta clásica, pero que se inicia sin necesidad de anticuerpos, y por lo tanto pertenece al sistema de inmunidad natural.
SISTEMA DE COMPLEMENTO Las tres rutas comparten las últimas fases, consistentes en el ensamblaje, sobre la superficie del microorganismo, del complejo de ataque a la membrana. Los componentes de las primeras fases de las rutas clásica y alternativa son diferentes, pero su comparación muestra sus semejanzas estructurales y funcionales. También existen semejanzas entre las proteínas C1 de la ruta clásica y las proteínas de la ruta de las lectinas.
Activación de la ruta clásica 1) Activación del complejo C1 2) Producción de la C-3 convertasa de la ruta clásica 3) Acción de la C-3 convertasa de la ruta clásica
Activación de C1 Proteína con dos partes: globular y fibrilar Globular: sitio de combinación con el Ac Fibrilar: similar al colágeno Esta integrado por 18 cadenas polipeptidicas Unión del complejo C1 a inmunocomplejos (Ag-Ac) Formación de un complejo C1qr2s2
Ruta Clasica 1. La C1 es activada por su unión a las complejos antígeno anticuerpo, sus unidades C1r activan sus Unidades C1s. 2. La C1s Provoca la hidrólisis de C4 en C4a y C4b. 3. La C4b se une a la membrana y esta a su vez une un complejo C2.
Ruta Clasica 4. La C1s escinde la C2 en C2a y C2b 5. La C2a queda unida a la C4b para formar un complejo C4b2a (C3-convertasa) 6. La C3-convertasa hidroliza el complejo C3 en C3a y C3b y este último se une covalentemente a la membrana bacteriana.
C1s C4b C4b2a C4b2a3b
Se activa directamente sobre la superficie de muchos microorganismos. Ruta alternativa Opera varios días antes de que entre en acción la ruta clásica (la clásica tiene que esperar a que se hayan producido anticuerpos).
Ruta alternativa 1) Activación "al ralentí" o "marcapasos" El enlace tioéster interno del C3 se hidroliza espontáneamente en agua, dando una forma activada llamada C3i. Esto es lo que se conoce como activación al ralentí (activación tick-over). El C3i actúa ahora como sitio de unión para el factor B, generando el complejo C3iB, sobre el que actúa el factor D, que rompe el B unido para generar Ba y el complejo C3iBb, que actúa como una C-3 convertasa en fase fluida. Como tal, escinde el C3 en C3a y C3b
Ruta alternativa 2) Bucle de retroalimentación positiva (amplificación) El complejo C3bBb es una C-3 convertasa (cuya actividad reside en Bb), pero en principio se disocia rápidamente a menos que se estabilice por unión con la properdina (factor P del hospedador), formando ya el complejo estable C3bBbP, que es la C-3 convertasa unida a membrana de la ruta alternativa. Dicha C-3 convertasa estable rompe numerosas moléculas de C3, cuyos respectivos fragmentos grandes C3b tienden a unirse cerca de la misma convertasa unida a membrana. Este bucle de retroalimentación se activa igualmente por la C4b2a (C-3 convertasa de la ruta clásica).
Ruta alternativa 3) Regulación del bucle de amplificación Conforme se produce en el suero el C3b, el factor H se une a él, y los dos juntos se anclan a las membranas celulares del individuo. Entonces actúa el factor I, que rompe al C3, desplazando al factor H, que vuelve intacto al suero, listo para ejercer otra vez su acción. El factor I vuelve a actuar sobre el solitario C3b unido a la membrana propia, inactivándolo
Factor P= C3bBbP + estable +
Comienza la via litica
LA VÍA LÍTICA Y EL COMPLEJO DE ATAQUE A LA MEMBRANA La fase final de la activación y fijación del complemento consiste, en esencia, en la formación de una C-5 convertasa, que al romper enzimáticamente el C5 desencadena el ensamblaje en la superficie del microorganismo del complejo de ataque a la membrana (MAC).
LA VÍA LÍTICA Y EL COMPLEJO DE ATAQUE A LA MEMBRANA La C5-convertasa de la ruta clásica y de la ruta de las lectinas se forma por unión covalente de una unidad de C3b al complejo C4b2a, para generar C4b2a3b. En la ruta alternativa la C5-convertasa se forma por unión covalente de una C3b nueva a la C3b que formaba parte de la C3-convertasa: C3bBb3b.
LA VÍA LÍTICA Y EL COMPLEJO DE ATAQUE A LA MEMBRANA Estas dos convertasas actúan de la misma forma: catalizan la rotura de unidades de C5 en C5a (que queda libre) y C5b, que se une a la membrana microbiana.
LA VÍA LÍTICA Y EL COMPLEJO DE ATAQUE A LA MEMBRANA Una vez unido el C5b al microorganismo, se van añadiendo ordenada y secuencialmente una serie de componentes del complemento de forma no enzimática: al C5b se une una molécula de C6, luego una de C7
LA VÍA LÍTICA Y EL COMPLEJO DE ATAQUE A LA MEMBRANA El el complejo resultante (C5b67) experimenta una transición hidrófoba que hace que el C7 se "hunda" en la membrana y permitiendo que se una el complejo C8 y 14 unidades de C9 (Poli-9). La poli-9 Forma un Canal hueco que atraviesa la membrana. Todo lo anterior (C5b678poli- 9) forma el complejo de Ataque a la membrana.
LA VÍA LÍTICA Y EL COMPLEJO DE ATAQUE A LA MEMBRANA El efecto del MAC es esencial es producir un notable desequilibrio osmótico en el microorganismo que conduce a su lisis. Por el canal hueco en la membrana entra agua y electrolitos en forma masiva, provocando en muchos casos el estallido lítico final del microorganismo. El MAC favorece la entrada de Lisosomas dentro del microorganismo.
Receptores para factores del complemento CR1 (Receptor de complemento tipo 1, CD35). CR2 (Receptor de complemento tipo 2, CD21). CR3 (Receptor de complemento tipo 3, Mac-1, CD11bCD18). CR4 (CD11cCD18, p150,95).
Mecanismos de regulacion del complemento Inhibidor de C1, llamado C1Inh, que se une e inactiva C1r y C1s del complejo C1. El gran punto de control estriba en evitar la formación de C3-convertasas en las superficies del hospedador, por acción de las llamadas proteínas de control del complemento (CCPs).
Proteínas de control del complemento (CCPs) CCPs En ruta clásica En ruta alternativa DAF (factor acelerador de la degradación) CR1 inhiben unión del C4b con C2 inhiben unión del C3b con el factor B CR1 MCP (cofactor proteínico de membrana)(más factor I) cofactores que promueven la degradación de C4b son cofactores para la degradación de C3b
Inhibición del MAC la proteína S (o vitronectina) del plasma es una glucoproteína plasmática con capacidad para unirse al complejo C5b67 impidiendo que éste se una a la membrana celular. La molécula de superficie CD59 se une al C8 del complejo C5b678 que se hubiera anclado accidentalmente a membranas propias, y evita el ensamblaje del poro de poli-c9 y del MAC.
Funciones del complemento Muerte por lisis de muchos microorganismos Los pequeños péptidos C3a y C5a funcionan como anafilotoxinas, desencadenando la respuesta inflamatoria Opsonización de antígenos o de inmunocomplejos, lo que facilita la destrucción por parte de fagocitos Eliminación de inmunocomplejos Neutralización de ciertos virus.