Sistema de Complemento

Complemento: “Proteínas plasmáticas que “complementan” la función de los anticuerpos en la defensa contra diferentes patógenos”. Jules Bordet, 1890.

Características del complemento

� Síntesis hepática y macrófagos. � Constituido por numerosas proteínas plasmáticas y de membrana. Factor lábil al calor.� � 3 vías de activación: Vía clásica, Vía Alterna y la Vía de las Lectinas. � Activación progresiva y en cascada. � Sistema de Activación: Enzimática y mecanismo de auto-ensamblaje. � Es el más potente mediador de inflamación y ejerce efecto bactericida. � Respuesta Rápida y Amplificada. Codificadas genéticamente en: � Cromosoma 6: C2, C4, Factor B / Cromosoma 1: C1q,

C4bp y CR1 / Cromosoma 5: C6, C7 , C9

Vias de activación para el complemento

Nomenclatura y componentes

(…) si nos vamos a la via alterna vamos a tener Factor B, Factor D y una molécula que se llama properdina (factor P).

Entonces fíjense estas dos vías tienen sus propias moléculas. Aquí no hay factores, los factores están aquí. Estas son nomenclaturas de cada una de las vías.

Fíjense que estas serian todas las proteínas de la parte enzimática: una vez que comienza la activación hay una molécula clave que es el punto central de las 3 vías, y a partir de allí

comienza lo que es el autoensamblaje del sistema del complemento, lo que significa que se van agregando/uniendo C6, C7, C8 y C9.

Entonces…

Vía clásica: conecta el sistema inmune adaptativo por medio de su interaccion con inmunocomplejos

Vía alterna: conecta el sistema de inmunidad natural interaccionando directamente con la superficie del microorganismo.

Vía de las lectinas: es una variante de la vía clásica pero se inicia sin anticuerpos, pertenece al sistema de inmunidad natural.

Activadores del complemento

Si vamos a la via clásica, tenemos que son complejos antígeno-anticuerpo. Cuales son los anticuerpos activadores de la via clasica? IgM, IgG1 e IgG3. Se sabe que IgG2 no es buena activadora. También virus (Retrovirus), bacterias (E. Coli), ac nucleícos, heparina, proteína C reactiva, MBL y cardiolipina. Activada por una gran cantidad de moléculas.

En la via alterna, uno de los activadores principales es la LPS,

la inulina y el agua (factor importantisimo). Más todos los activadores de la via clásica.

En la vía de las lectinas, son grupos de manosas terminales que están unidas a factores, y algunos microorganismos grampositivos y gramnegativos.

Los componentes de cada vía, tanto de la clásica como de la alterna, ya se sabe cuál es la concentración serica (expresada en microgramos por mililitros), se sabe que la molécula más importante de todas las vías es C3 y que esta en concentración de 1200 microgramos/mililitros que es fundamental; y en segundo lugar tenemos al factor B (225). Tanto C3 como el factor B son esenciales para ambas vías.

Estructura de los componentes C3 y C4

Comparten una característica en común, que es el enlace tioester. Este los hace habidos para ser atacados por el agua y quedar posteriormente activos; se rompe ese enlace y ahora la molécula que antes estaba inactiva pasa a estar activa y ahora si puede unirse a la superficie de los patógenos.

Etapas de activación del sistema de complemento

Convertasa de C3 Convertasa de C5 Complejo de ataque a la membrana (CAM)

Estas convertasas con complejos enzimáticos (serinproteasas). Dijimos anteriormente que en el complemento una parte es enzimática y otra es de autoensamblaje, entonces tenemos que tanto la convertasa de c3 como la de c5 su función es enzimática para actuar sobre otras moléculas, para que estas se activen y comience toda la activación del complemento, por que? Porque es un sistema en cascada, entonces asi se da la activación.

Cuando comienza la activación del complemento el punto final es la lisis o muerte del microorganismo, a través del complejo de ataque a membrana.

Entonces queda claro que para las 3 vias deben formarse estas dos convertasas y el CAM.

Activación de la vía clásica del complemento

La activación de la vía clásica comienza con la unión del complejo C1 a un anticuerpo unido a un antígeno; es lo que se conoce como “inmunocomplejo”.

Hay un complejo C1 que SOLAMENTE está en la vía clásica. Este complejo esta formado por una molécula llamada “C1q”, y dos moléculas que tienen actividad enzimática (serinproteasas) que son C1r y C1s. Una vez que el complejo se une a la porción Fc del anticuerpo (previamente unido a

un epitope).

! Entonces, requisitos básicos para activar la vía clásica:

- Formación de complejos inmunes- Unión del complejo C1 a la porción Fc de estas Inmunoglobulinas.

Cuales con los componentes de la vía clásica?

C1q: seis sub-unidades iguales agrupadas que luego se abren en seis brazos radialmente en forma de “tulipanes”, cuales presentan cabezas que serian los dominios de unión a la porción Fc de los anticuerpos.

C1r y C1s: son 2 y 2. Estos complejos terminan de formar a la molécula de C1. Son las que tienen la función enzimática, entonces después de que C1q se une a las Ig, ellos se encargan de activar la actividad enzimática del complejo.

Fijense que les dije que la IgM es la inmunoglobulina por EXCELENCIA activadora del sistema de complemento. Ella puede estar en suero o unida a la superficie de los patógenos, en este caso la IgM en el suero tiene una forma plana y no puede activar al complemento, por que no? porque solo una vez que ella se une a los epitopes antigénicos es que las porciones Fc quedan expuestas para poder unirse con las porciones globulares de la molécula C1q. Una vez que se forma el complejo inmune es que C1q se puede unir

a la porción Fc de la IgM y entonces es capaz de activar la vía clásica. Por que solo una molécula de IgM es capaz de activar la vía clásica? Porque les dije anteriormente que C1q tiene 6 dominios globulares, y la IgM es pentamerica.

Entoces vemos ahora que la IgG es también capaz de activar la vía clásica pero no por si sola sino que debe estar por lo menos a 2mm de otra molécula de IgG para poder unir a una molécula de C1q. Por que? Porque se sabe que si dos moléculas de IgG se expresan muy cercanas son capaces de activar esta vía; no es lo ideal, pero si ocurre.

Una vez que se une C1q al complejo antígeno – anticuerpo comienza la activación de C1r y C1s. Sabemos que una enzima se puede activar a si misma por “autoactivacion”. Entonces comienza la formación de la convertasa de C3, es decir, el primer punto importante de la activación de la vía clásica.

En este caso tenemos dos moléculas suficientemente cercanas de IgG. Se une el fragento C1q y esto es suficiente para que C1r se active y después comienza la activación de C1s el cual adquiere la capacidad de serinproteasa para activar y comenzar el clivaje de dos moléculas importantísimas: C4 y C2. Primero es el clivaje de la molécula de C4 (a través del enlace tioester) formando dos fragmentos: C4b (grande) y C4a (pequeño); C4b por ser el fragmento grande se va a unir a la superficie del microorganismo en cercanía de la formación del complejo inmune, y cuando esto sucede es suficiente para que se inicie el clivaje de la segunda molécula (C2) formando C2a y C2b; C2a se va a unir COVALENTEMENTE al C4b que está en la superficie del microorganismo. IMPORTANTE! Estas moléculas en suero están inactivas (zimogenos), cuando comienza el clivaje por las serinproteasas es que se activan y comienza la cascada de activación del sistema de complemento.

Cuando ya a esta unida covalentemente a la superficie C4b y C2a, la unión de esas dos moléculas es lo que se conoce como “Convertasa de C3” (importante! Punto clave para comenzar la cascada del complemento). Entonces fíjense que la convertasa de c3 de la vía clásica está formada por C4b y C2a. Las otras moléculas que van quedando del clivaje (C4a y C2b) se mantienen en el suero y más adelante veremos su función.

Otro aspecto importante es que esta molécula de C1s puede activar a muchas moléculas C4. También, el número asignado a cada molécula no tiene que ver con la secuencia de aparición en la cascada.

Hay un requisito especial para que C2a se una a C4b? Si! Si C4b no esta unida a la superficie del patógeno, C2 no se cliva y mucho menos C2a puede unirse a C4b, y por ende es imposible comenzar la cascada.

Ahora, una vez formada la Convertasa de C3, esta va a clivar la molécula de C3.. “Les parecerá obvio, y es obvio”. Sabemos que: C3 esta en altas concentraciones en suero, que tiene gran

afinidad a ser clivada por ese complejo enzimático y que tiene un enlace tioeste; por lo que es una molécula importantísima, clave y fundamental. Una vez que es clivada va a formar otras dos moléculas: C3b y C3a; esta última se queda en el suero, y C3b tiene una alta afinidad y se une covalentemente también a la superficie del patógeno en donde puede unirse a la convertasa de C3 para formar otro complejo enzimático: la “Convertasa de C5”. No se cliva una sola molécula de C3, entonces estas pueden tanto unirse a la convertasa de C3 para formar la convertasa de C5, como puede unirse simplemente a la superficie del patógeno; es aquí donde vemos la importancia de la regulación del complemento, ya que si se produce una degradación masiva de moléculas de C3, se puede agotar su número en suero.

La Convertasa de C5 está formada ahora por 3 moleculas, las cuales están unidas covalente a la superficie del microorganismo. Ahora este complejo produce el clivaje de la molécula de C5 formado C5b y C5a. Nuevamente, C5a se mantiene en el suero para su uso posterior. Tanto C3a como C5a se conocen como “anafilotoxinas”. C5b se une covalentemente a la membrana del patógeno, donde ya no continúa la formación de convertasas sino inicia la formación del complejo de ataque a membrana (CAM), es decir que hasta allí ocurrió la parte enzimática, y ahora lo que viene es la unión de moléculas por afinidad.

Resumen:

- Sitio 1: inmunocomplejo- Sitio 2: formación de los complejos enzimáticos (las convertasas)- Sitio 3: una molec C5b se une covalentemente a la membrana del patógeno

Activación de la vía alterna del complemento

Sabemos que C3 es la molécula más importante de todo el sistema, que está en plasma de manera inactiva y que tiene enlaces tioester para ser atacados por, por ejemplo, el agua. Cuando ocurre este ataque nucleosidico por el H2O, se forma un C3i, el cual tiene ahora actividad enzimática (activa). El factor B va a unirse a C3i y se va a clivar por el factor D (activo SIEMPRE en plasma), generando C3iBb y Ba (que queda libre en plasma). Ahora C3iBb es la “Convertasa inicial de C3” en fase fluida, es decir, en plasma, y siempre esta allí para activarse en presencia de un patógeno. El ataque nucleosidico que produce el agua en la molécula de C3 siempre ocurre, pero a bajas concentraciones por lo que no daña nuestras células.

Que nos dice esto? Que esta vía alterna es la primera que se activa en la presencia de patógenos. Y por qué no la vía clásica? Porque tiene que esperar que se sintenticen moléculas de anticuerpo que sean especificas (inmunidad adquirida); en cambio, la vía alterna es una vía que esta siempre activa a bajas concentraciones.

Volvemos. Esa convertasa inicial tiene actividad enzimática y va a clivar entonces a C3 generando C3a y C3b, y este último va a unirse a la superficie el patógeno (si hay). Ahora se le une el factor B y se forma el complejo C3bB, y es entonces que puede actuar el factor D, clivando el factor B y generando Ba y una convertasa de C3 (C3bBb) que se

diferencia de la inicial en que está unida a la superficie del microorganismo. Se formo la Convertasa de C3, que ocurre ahora? El clivaje de C3. Cuantas moléculas de C3 ya se han clivado? Tres!. Ahora el clivaje de C3 me genera la Convertasa de C5 por la unión de C3b. Cuál es la convertasa de C5 de la vía alterna? C3bBbC3b. Entonces se cliva una molécula de C5 y se genera C5a que queda en la fase fluida y C5b que se une a la superficie el patógeno, finalizando la etapa enzimática.

Esta es una de las vías mas rapidas y de mayor amplificación que hay. Cual es el punto clave aquí? C3b, para que se le una el factor B y comience su actividad enzimática.

Hay un factor importantísimo que es la Properdina, la cual se une a la convertasa de C3 y le da mayor estabilidad para que continúe la actividad enzimática. La convertasa de C3 es muy inestable y necesita de una proteína fijadora que se ancle sobre la superficie del patógeno.

Activación de la vía de las lectinas

Protagonistas: dos serinproteasas con actividad enzimática que se conocen como MASP1 y MASP2 y una proteína similar a la C1q de la vía clásica que se llama Proteína de Unión a Manosa o MBL, y juntos forman el complejo MBL-MASP.

Residuos de manosa en la membrana del patógeno son reconocido por el complejo, se unen, y comienza la activación del complejo enzimático. MASP1 cliva C4, se produce C4b, se une a la membrana, se cliva C2, se genera C2a formando la

convertasa de C3. Es idéntico a la vía clásica, cual es la diferencia? El complejo que va a activar la vía.

Complejo de ataque a membrana (CAM)

Una vez que C5b se encuentra unido, se le agregan C6 y C7 que se insertan en la superficie del patógeno. Se ancla en la membrana y eso es suficiente para que se una C8 (significa que este se une al complejo ya formado) y poco a poco se vayan agregando moléculas de C9 (entre 1 y 16) y se forme el poro. El

microorganismo muere por lisis osmótica, por un desbalance en la concentración de potasio y sodio, hay mucha entrada se sodio y con el agua.

Resumen Convertasas del complemento??

Reguladores del complemento

Que pasaría si la vía alterna se activa se activa se activa y gasta gasta gasta C3? Nos quedaríamos desprovistos de C3, y si llegara algún patógeno no habría C3b para marcarlo para eliminarlo. Pero afortunadamente contamos con proteínas reguladoras para que esto no pase, y hay de dos

clases: solubles y en membrana.

Los reguladores solubles se mantienen en suero, y se unen a las proteínas en fase fluida. Por ejemplo, el inhibidor de C1 se une a C1r y C1s, viaja unido al complejo y cuando hay un patógeno se separa para permitir que C1 actue.

Factor H: es cofactor de C3b y va a participar en el clivaje de la convertasa de C3

Factor I: va a reconocer y activar C3b y C4b, lo que significa que va a participar activamente en la formación de convertasas tanto de la vía clásica como de la vía alterna.

Hay otro inhibidor especifico para C4b, que impide que se active constantemente la vía.

Los reguladores de membrana (en fase tisular) se encuentran en que membrana?? En la nuestra!! Por que? Porque el complemento cuando se comienza a activar son moléculas que no saben a quién se van a unir porque tanto nuestras membranas como las de los patógenos son afines a ellas, entonces estos receptores están en nuestras células para evitar que el complemento se una a ellas y las lise.

Receptor de complemeto tipo 1: reconoce a C3b y

C4b.

Factor DAF: acelera la degradación de las proteínas. Actúa sobre las convertasas de C3 y C5

MCP: Cofactor que inactiva C3b. Disocia la Convertasa de C3

Fíjense algo, hay reguladores a todo nivel.. desde el inicio pasando por la mitad y hasta el final, es decir, que si no se regula el complemento en el inicio se regula al final.

CD59: proteína que va a inhibir el complejo de ataque a membrana.

[a partir de aquí se apago la grabación.. les coloco algunas cosas de las laminas y asi no necesitan leerlas]

Receptores del complemento

Funciones biológicas del complemento

Esquema de eliminación de complejos inmunes (CI) este aspecto esta muy bien explicado en el libro Corado.

Deficiencias Geneticas

Anafilatoxinas

Resumen!!

Fin! :)