El Sistema del Complemento en la Inmunidad Humoral Vías de la Activación del Complemento Función de los componentes del complemento.

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1 El Sistema del Complemento en la Inmunidad Humoral Vías de la Activación del Complemento Función de los componentes del complemento

2 A finales del siglo XIX Ehrlich usó el término "complemento" (C) para designar la actividad del suero sanguíneo que podía complementar la capacidad de los anticuerpos específicos de lisar bacterias, en el año 1895 Jules Bordet descubre este componente, caracterizado frente a los anticuerpos por su termolabilidad. En 1907 Ferrata inicia la caracterización de sus componentes utilizando métodos de diálisis. Por razones netamente cronológicas, los componentes que se iban descubriendo iban recibiendo denominaciones a base de números tras la letra "C", razón por la cual, su orden de actuación, en general no guarda relación con su nomenclatura.

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4 La activación y fijación del complemento a microorganismos constituye un importantísimo mecanismo efector del sistema inmune, facilitando la eliminación del antígeno y generando una respuesta inflamatoria.

5 El sistema de complemento es un grupo de proteínas plasmáticas y de la membrana celular que desempeñan un rol clave en el proceso de defensa del huésped. Se conocen más de 25 proteínas que actúan al menos bajo cuatro formas diferentes; el primero y mejor conocido es desencadenar lisis celular, bacteriano y cubierta de virus, el segundo mediar la opsonización, el tercero es la generación de fragmentos peptídicos que regulan procesos inmunológicos e inflamatorios, y el cuarto regular la actividad biológica de las células.

6 La mayoría de los componentes del complemento se sintetizan en el hígado (excepto C1q, D y P). El C1q lo sintetizan células epiteliales y el factor D el adipocito. Existen varios receptores específicos para distintos componentes activados del complemento, y que se localizan en distintas poblaciones de leucocitos.

7 El sistema de complemento lo conforman más de 25 proteínas plasmáticas y de membrana, derivados del hígado, macrófago, tejido epitelial intestinal, y genitourinario, y adipocito. Algunas de estas proteínas se unen a las inmunoglobulinas o a componentes de la membrana celular, aunque normalmente se encuentran circulando en forma de proenzimas, con una latente actividad de proteasa.

8 Nomenclatura En la vía clásica (incluyendo el sistema de ataque a la membrana), los componentes son (según su orden de actuación): C1q, C1r, C1s, C4, C2, C3, C5, C6, C7, C8 y C9. Muchos son proenzimas (zimógenos) que requieren su rotura proteolítica para convertirse en enzimas activas. Las formas inactivas se denominan colocando una "i" delante del componente respectivo. Ej.: la forma inactiva de C4b es iC4b.

9 Para activar este tipo de proteínas sufren acción proteolítica o clivaje generando dos segmentos de tamaños diferentes, el de mayor tamaño, seguido de la letra "b", y al fragmento de menor tamaño se designa con "a"; ejemplo la rotura del C3 genera un fragmento grande, denominado C3b y un fragmento pequeño, el C3a, hay excepciones tal como ocurre con los derivados de C2, donde el fragmento grande se denomina C2a, y el pequeño C2b. Este clivaje no es al azar, sino tiene una secuencia definida, y una amplificación en cascada.

10 En la vía alterna, los componentes se suelen llamar factores, y en muchos casos su nomenclatura es a base de una letra mayúscula: Por ejemplo: factor B, factor D, factor H, factor P.

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14 Vía Clásica Vía Lectinas Vía Alterna Acs se unen al Ag específico o la superficie del patógeno Proteína Ligadora de Manosa se une a la superficie del patógeno Superficie del patógeno constituye un ambiente local que activa C’ Activación del Complemento Reclutamiento de células inflamatorias Opsonización del patógeno, facilitando captura y muerte por fagocitos Lisis y muerte del patógeno

15 La vía clásica conecta con el sistema inmune adaptativo por medio de su interacción con inmunocomplejos. La vía alterna conecta con el sistema de inmunidad natural o inespecífica, interaccionando directamente con la superficie del microorganismo.

16 La vía de las lectinas es una especie de variante de la vía clásica, pero que se inicia sin necesidad de anticuerpos, y por lo tanto pertenece al sistema de inmunidad natural. Las tres vías comparten las últimas fases, consistentes en el ensamblaje, sobre la superficie del microorganismo, del denominado complejo de ataque a la membrana.

17 La vía clásica es la primera vía de activación descubierta, y bajo condiciones fisiológicas normales, la activación de esta vía es iniciada por el complejo antígenoanticuerpo. Una sola molécula de inmunoglobulina M (IgM) sobre una superficie antigénica, o dos moléculas de inmunoglobulina G (IgG) de la subclase apropiada, que han reaccionado con el antígeno, pueden unirse y activar el primer componente de la vía C1, que está compuesta por tres proteínas diferentes (C1q, C1r y C1s) mantenidos juntos por iones calcio

18 La activación de la vía clásica comienza por la unión del complejo C1 a anticuerpos unidos a antígenos (inmunocomplejos).

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20 El C1q tiene forma de ramillete, su extremo carboxi-terminal tiene configuración globular, y es el sitio de unión a la porción Fc de la inmunoglobulina.

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22 C1q se puede unir a dos o más IgG a través de sus respectivos dominios Cg 2; en esta unión simultánea colabora el hecho de que las distintas moléculas de IgG forman parte de un mismo inmunocomplejo. Se puede unir a dos o más dominios Cm 3 de distintas subunidades de la misma molécula pentamérica de IgM. En esta unión interviene un cambio conformacional previo de la IgM: la IgM pentamérica libre es plana, pero al unirse al antígeno adopta una configuración "en grapa" (los brazos Fab forman ángulos con las porciones Fc), y es entonces cuando el C1q puede unirse a distintos monómeros del mismo pentámero de IgM.

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24 C1s activado cliva C4 en C4a y C4b. C4b se une covalentemente a superficie del microorganismo C2b C4b,2a C2a C4b,2a,3b C2 es clivado por C1s en C2a y C2b, se forma el complejo C4b,2a C4b,2a es la C3 convertasa activa que cliva C3 en C3a y C3b. C3b se une covalentemente a superficie de patógeno o la convertasa Una molécula de C4b,2a puede clivar hasta 1000 moléculas de C3 a C3b. Muchas moléculas C3b se unen a superficie de patógeno.

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29 Vía alternativa.- Llamada así porque fue descubierta posterior a la vía clásica, filogenéticamente es probable que sea la más antigua y para su activación no requiere la presencia del anticuerpo, por lo que es un mecanismo de defensa importante en los estadios iniciales de la infección cuando todavía no se han sintetizado cantidades importantes de anticuerpos. Funciona de forma continua a un bajo nivel y solo en presencia de determinados factores se amplifica, esta vía se encuentra en dos estados, de reposo y en activación

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31 En estado de reposo, en condiciones normales, en el plasma, el factor C3 se escinde continuamente y de forma lenta, en un proceso que se denomina marcapasos de C3, dando lugar a C3b y quedando así su enlace tioester interno expuesto. Si no se une a la superficie de algún microorganismo C3b permanece en fase fluida y se combina con una molécula de agua, quedando así su enlace tioester hidrolizado y el C3b inactivo.

32 Para su activación, C3 requiere de los Factores B y D y del catión Mg++, todos presentes en el suero normal, luego se produce hidrólisis espontánea de enlaces tioester, y luego se desencadenan las demás reacciones, siempre bajo el modelo de activación en cascada. Cuando C3b se une a las membranas de bacterias, hongos y parásitos, los mecanismos de regulación que bloquean la amplificación en el estado de reposo no funcionan, desencadenando la respuesta. El fragmento C3a, por su actividad de anafilotoxina, activa mastocitos y basófilos, induciendo la liberación de mediadores químicos por parte de estas células, que potencia la inflamación, y el fragmento C3b de la vía clásica, también amplifica la señal, suponiendo este fenómeno un mecanismo de conexión entre ambas vías

33 La V í a Alterna

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35 Via de la lectina.- Esta vía se inicia por el enlace de la lectina unida a la manosa (MBL) sobre la superficie de las bacterias que contiene polisacáridos ricos en este carbohidrato. El enlace de la lectina al patógeno produce la asociación de dos serinas proteasas, MASP-1 y MASP-2 (proteasas de serina asociadas a MBL), y de allí las proteínas reguladoras y las actividades biológicas de esta vía son las mismas que las de la vía clásica.

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38 Vía lítica.- Corresponde a las reacciones finales del sistema de complemento. Se inicia cuando las enzimas convertasas de C5 formadas ya sea en la vía clásica, MBL o la alternativa, fijan el factor C5 y lo fragmentan en C5a (anafilotoxina) que pasa al medio fluido y C5b, que se une no covalentemente a C3b. La fracción C5b capta C6 y C7 de la fase fluida, formando un complejo estable C5b67 con actividad quimiotáxica y capacidad de fijación a las membranas, que al unirse a la fracción C8 es citolítico, y adquieren la capacidad de interaccionar con moléculas C9 formando el complejo C5b6789.

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41 Las moléculas C9 luego se sufrir cambios conformacionales, potencian y aceleran la penetración de este complejo de ataque a la membrana (MAC), dando origen a la formación de canales que permiten el libre intercambio de sodio y agua con el exterior de la célula, provocando la consiguiente lisis osmótica de la célula atacada, puesto que C9 es estructuralmente homologo a la perforina, proteína liberada por los linfocitos T citotóxicos y las células NK, y que es también responsable de la formación de poros en la membrana de las células diana.

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47 PRINCIPALES PRODUCTOS DEL COMPLEMENTO

48 Los productos más importantes que resultan de la activación del complemento son: 1)Opsoninas : C3b y C4b (opsonizan los antígenos y solubilizan los complejos inmunes). 2)Anafilotoxinas : C3a, C4a y C5a (tienen funciones quimiotácticas, activan a los fagocitos, inducen la degranulación de basófilos y células cebadas y producen contracción del musculo liso).

49 El C3a, el C4a y el C5a se llaman anafilotoxinas porque inducen la liberación de mediadores de los mastocitos, que producen un rápido aumento de la permeabilidad vascular y una contracción del músculo liso característicos de la anafilaxia. El mediador más potente es el C5a seguido por el C3a y el menos potente es el C4a.

50 El C5a tiene in vitro varios efectos directos sobre los neutrófilos, como la estimulación del movimiento (quimiotaxis), el aumento de la adhesividad del Mac-1 por la ICAM-1, y a dosis elevadas, la estimulación del metabolismo respiratorio y la producción de intermediarios del oxigeno reactivos. La combinación de las acciones del C5a sobre los mastocitos, las células endoteliales y los neutrófilos contribuye a la inflamación en los lugares de activación del complemento.

51 RECEPTORES PARA COMPONENTES DEL COMPLEMENTO Son los responsables de mediar muchas de las propiedades biológicas del sistema del complemento. Están presentes en membranas de células sanguíneas: eritrocitos y leucocitos.

52 Receptores para el complemento

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55 CR1 (CD35): Su ligando es sobre todo el componente C3b, y en menor medida el iC3b, así como C4b. Sus principales funciones son: Actuar como receptor opsónico en fagocitos, mediante el cual reconocen y fagocitan mejor microorganismos recubiertos con C3b. Mediante este receptor, los eritrocitos y plaquetas captan inmunocomplejos opsonizados, y los llevan a los fagocitos "carroñeros" del sistema retículo- endotelial. En células B y células dendríticas foliculares permite que los inmunocomplejos permanezcan más tiempo en ganglios y bazo, mejorando la interacción entre el antígeno y el sistema inmune. El CR1 puede actuar como factor que protege a las células propias del ataque del complemento (Regulador).

56 CONSECUENCIAS BIOLÓGICAS DE LA ACTIVACIÓN DEL COMPLEMENTO

57 Las consecuencias de la activación y fijación del complemento incluyen: 1)lisis del microorganismo o célula diana 2) opsonización, con la consiguiente mejora de la fagocitosis y destrucción, 3) los productos difusibles del complemento activado provocan un incremento de la quimiotaxis sobre los fagocitos y funcionan como anafilotoxinas en el control de la respuesta inflamatoria 4) amplificación de la respuesta humoral específica 5)eliminación de los inmunocomplejos

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61 Un punto de control importante reside en evitar la llamada lisis reactiva por inserción del CAM en membranas propias (también conocida como lisis de los espectadores inocentes): la proteína S (o vitronectina) del plasma se une a C5b67 cuando difunde, e induce en este complejo libre una transición hidrófila; por lo tanto, este complejo ya no podrá unirse a membranas cercanas, evitándose la lisis de los espectadores inocentes (células propias).

62 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.

63 Asociación Clínica

64 Edema Angioneurótico Hereditario. Deficit del Inhibidor del C1q. El angioedema hereditario es una enfermedad vascular hereditaria rara (trastorno autosómico dominante), caracterizada por una acumulación excesiva de los líquidos o fluídos del organismo que da lugar a áreas de obstrucción en los vasos linfáticos o las venas. La obstrucción del flujo normal de la sangre o de la linfa conduce a la hinchazón temporal de la piel y de las membranas mucosas.

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67 El resultado de la pérdida de estas proteínas de la superficie celular es un aumento de la sensibilidad a la destrucción celular mediada por el complemento. Esta enfermedad puede afectar a individuos de cualquier edad. Hemoglobinuria paroxística nocturna (Cont…)

68 Hemoglobinuria paroxística nocturna Es causada por un defecto en la formación de un anclaje para la proteína de la superficie celular, llamada glicosilfosfatidilinositol, GPI. Como resultado de la falta de este anclaje para la proteína superficial, muchas proteínas superficiales no pueden permanecer atadas a la superficie de las células. Esto incluye a la proteína CD55, o factor acelerador de la degradación (DAF).

69 Hemoglobinuria paroxística nocturna (Cont…)

70 Los pacientes con lupus eritematoso activo pueden tener niveles deprimidos de C3 y C4 y estos niveles del componente pueden servir como índice preliminar de la actividad de la enfermedad. Algunas Enfermedades Autoinmunes Adicionalmente, en pacientes con autoinmunidad que tienen asociada una infección recurrente por gérmenes extracelulares se debe descartar una deficiencia de los componentes activadores de la vía clásica (C2 y C4).

71 Cuadros de infección recurrente severos causados por gérmenes capsulados extracelulares (especialmente cocos Gram positivos, Haemophilus influenzae tipo B y neisserias) sugieren una deficiencia del factor C3 o de las proteínas del complejo de ataque a membrana Algunas Enfermedades Infecciosas

72 - Dosificación sérica de C3 y C4. - Determinación de la capacidad hemolítica del complemento en el suero del paciente (CH50). - En los casos de edema angioneurótico recurrente severo o con antecedentes familiares se debe dosificar en suero la concentración del inhibidor de C1 estearasa (C1INH). Determinación del C´ en el Laboratorio

73 -En los casos de hemoglobinuria paroxística nocturna, se debe evaluar la expresión de CD59 en glóbulos rojos por citometría de flujo. -Análisis cuantitativo (ELISA) y funcional de los diferentes componentes del complemento. - Estudios genético-moleculares para la caracterización de mutaciones en las diferentes deficiencias. Determinación del C´ en el Laboratorio