7. SISTEMUL COMPLEMENT

Definiţia şi funcţiile sistemului complementComplementul este un sistem multienzimatic format din aproximativ 20 de

componente, care participă la RIU. El are rol de mecanism efector auxiliar, făcând legătura dintre apărarea nespecifică (inflamaţia) şi apărarea specifică (imună).

Sistemul complement are funcţii în inflamaţie şi în RI : prin anafilatoxine (C3a şi C5a) are efect intens proflogistic : stimulează

degranularea mastocitelor şi bazofilelor, cu eliberarea histaminei şi au efect intens chemotactic asupra PMN

prin C3b, produs permanent pe calea alternativă, realizează opsonizarea, adică recunoaşterea imunologic nespecifică a unor structuri non-self.

este sistem efector, adică participă la distrugerea şi eliminarea Ag, în 2 moduri :- ajută fagocitoza - pentru Ag solubile.- produce liza osmotică - pentru Ag corpusculate : hematii, trombocite, bacterii.

În realitate funcţiile de recunoaştere nespecifică şi de liză osmotică a Ag corpusculate acţionează succesiv.Fagocitoza complexelor imune

În cadrul RIU se formează Ac care se combină cu Ag solubile şi formează complexe imune. Complexele trebuie eliminate din organism prin fagocitoză, de către MF şi neutrofile. Fiziologic complexele imune se produc cu exces de Ac şi formează reţele. În ochiurile lor se prinde C3b, produs continuu pe calea alternă a C. Fixarea covalentă a moleculelor C3b împiedică legarea fragmentelor Fc ale Ig şi formarea unor agregate mari şi insolubile. Complexele imune formate au dimensiuni relativ mici.

dacă complexele imune sunt în ţesuturi, ele sunt captate de MF care au receptori CR1 pentru C3b.

dacă complexele imune sunt în circulaţie, ele sunt captate de hematii, care au pe suprafaţă receptori CR1. Acestea transportă complexele imune până la la MF din splină şi ganglionii limfatici, care le fagocitează.

Liza osmotică a Ag corpusculateAc specifici (IgG sau IgM) opsonizează Ag corpusculate, de exemplu bacterii.

Ataşarea Ac nu are efect de distrugere a bacteriei. Distrugerea se produce prin acţiunea complementului.

După recunoaşterea Ag, în molecula de Ac (IgG sau IgM) apar modificări conformaţionale. Se exteriorizează situsul activator pentru complement de pe fragmentul Fc (CH2 sau CH3), care activează calea clasică a complementului.Prin activarea căii clasice se formează complexul enzimatic MAC (membranary attack complex), tubuliform. El se depune pe suprafaţa Ag corpusculate şi perforează membrana. Ag se hiperhidratează (intră apă şi Na) şi este distrus prin liză osmotică.

1

De fapt sistemul complement participă la prima şi la ultima etapă a RIU faţă de Ag corpusculate : prima etapă a recunoaşterii Ag este opsonizarea membranelor non-self, prin

depozitarea pe suprafaţă a componentei C3b formată continuu pe calea alternă. bacteriile opsonizate sunt captate de APC, care cooperează cu LTH. În final LB

se activează şi se transformă în plasmocite care produc Ac specifici. Ac se fixează pe membranele non-self şi activează complementul pe calea clasică, cu formarea MAC şi perforarea membranelor bacteriene.

Calea alternă acţionează în prima etapă a RIU (opsonizarea), favorizând captarea Ag de către MF. Calea clasică acţionează în ultima etapă : distrugerea Ag corpusculat prin liză osmotică.

Caracterele sistemului complementCele mai importante caractere de funcţionare a sistemului complement sunt :

sistemul complement funcţionează pe principiul cascadei : în mediile lichide fiecare factor al complementului este sub formă de enzimă inactivă (proenzimă sau zimogen). Când zimogenul se activează, enzima activă acţionează pe alt zimogen, etc. Activarea merge în paralel cu amplificarea procesului. O moleculă de C1 activată duce la activarea a mii de molecule C3.

zimogenul se activează prin procese de proteoliză limitată. Zimogenul se desface în 2 fragmente : mic (a) şi mare (b).

reacţiile sistemului complement se desfăşoară pe membrana celulei ţintă : frag-mentul mic “a” rămâne în faza fluidă, dar fragmentele “b” nou formate se depozitează pe membrana non-self. Prin depuneri succesive pe suprafaţa membranei se formează complexe enzimatice macromoleculare.

Schema de activare a cascadei complementuluiEvenimentul central al activării cascadei complementului este conversia

componentei C3 în fragmentele C3a şi C3b. Conversia se face prin proteoliza limitată sub acţiunea enzimei C3-convertaza. Aceasta poate fi sintetizată pe calea alternă sau pe calea clasică. Ea are structuri diferite pe cele 2 căi.

Pe ambele căi, C3b activează factorii din secvenţa terminală : C5b, C6, C7, C8, C9. Se formează un complex multienzimatic numit MAC (complexul de atac al membranei), cu structură tubulară, care perforează membrana Ag corpusculat.

Calea clasică funcţioneaza intermitent, numai atunci când în mediul intern apar complexe imune membranare, adică Ac ataşaţi de membrana Ag corpusculate.

Calea alternă funcţionează permanent, la un nivel bazal scăzut. Ea produce continuu mici cantităţi de C3b. Dacă în mediul intern apar Ag corpusculate (bacterii, viruşi), se declanşează ansa de amplificare a cascadei complementului pe calea alternă şi se ajunge tot la complexul MAC.

2

Factorii din calea clasică a CC1

C1 acţionează doar pe calea clasică. El este un complex trimolecular format din C1q, C1r şi C1s. Activarea C1q,r,s se face după ce Ig au recunoscut Ag membranare. C1q este unitatea de recunoaştere pentru complexele imune. Ea este formată din 6

lanţuri identice, care l capătul C-terminal au o formă globulară şi se deschid ca un buchet în spaţiu. Între ramurile buchetului sunt aşezate : C1-inh, un factor care împiedică activarea spontană a C1r şi C1s, precum şi complexul C1r-C1s. După legarea de Ig, C1q elimină C1-inh şi activează C1r.

C1r este o serinesterază. Ea activează C1s. C1s este o serinesterază. Ea clivează 2 factori ai cascadei complementului, în

ordine C4 şi C2.C2

C2 acţionează doar pe calea clasică şi are 1 lanţ peptidic. ub acţiunea C1s, C2 se desface în C2a şi C2b.

C2a rămâne solubilă şi are efecte proinflamatorii. C2b se leagă de membrana celulei ţintă indirect, prin C4b.

C3C3 este componenta centrală din sistemul complement. Ea este activată de C3-

convertazele din calea clasică şi alternă. intre toate componentele, C3 se găseşte în concentraţiile serice cele mai mari (1 mg/ml).

C3 este un heterodimer din 2 lanţuri : alfa (mai mare) şi beta (mai mic), fixate prin legături disulfurice. Lanţul alfa are un mic buzunar hidrofob în care este relativ internalizată o grupare tiol-esterică, electronofilă, care se leagă de membranele celulare.

C3 convertaza scindează lanţul alfa în 2 fragmente inegale : fragmentul mai mic, dinspre capătul N-terminal, devine C3a sau anafilatoxina.

C3a rămâne în faza lichidă şi are acţiuni proinflamatorii : vasodilataţie, creşterea permeabilităţii, chemotactism. Acţiunile se exercită direct şi prin activarea mastocitelor şi bazofilelor.

fragmentul mare din lanţul alfa rămâne cu lanţul beta şi formează componenta C3b, care are tendinţa permanentă de ataşare la membranele celulare sau la complexele imune. În C3b se exteriorizează gruparea tiol-esterică. Ea este electronofilă şi se leagă cu grupările -OH şi -NH2 de pe membranele celulare. Astfel se produce recunoaşterea imunologic nespecifică a Ag corpusculate şi opsonizarea lor. Depozitarea C3b pe suprafaţa Ag corpusculate este esenţială pentru funcţia ambelor căi ale complementului, clasică şi alternă.

Depozitarea C3b pe membrane se poate face în 2 moduri : dacă C3b se depozitează într-un strat, se produce opsonizarea, care favorizează

fagocitoza Ag corpusculat de către celulele cu receptori CR (MF, neutrofil).

3

dacă C3b se depune în complex cu C3-convertaza, se produce un complex trimolecular C4b2b3b care reprezintă C5-convertaza, care mai departe activează MAC.

Gruparea tiol-esterică este importantă şi pentru funcţionarea căii alterne. Gruparea este incomplet internalizată şi poate fi disociată lent de moleculele de apă. Când gruparea tiol esterică se disociază, pe lanţul alfa se exteriorizează un situs combinativ care fixează factorul B al căii alternative a complementului. Complexul C3 hidratat-B activează în continuare calea alternativă, până la producerea de molecule C3b sau până la generarea MAC. Calea alternativă a complementului funcţionează permanent, la un nivel bazal scăzut.C4

C4 se activează doar pe calea clasică, prin acţiunea C1s, care desface C4 în 2 fragmente : C4a este mai mic, rămâne în faza lichidă şi are efecte proinflamatorii. C4b este mai mare, se leagă de membrana celulei ţintă printr-o grupare tiol-

esterică. Ea se leagă de gruparile -OH, -NH2 de pe membrana celulei ţintă.C5

Sub acţiunea C5-convertazei se produce clivarea C5 în 2 fragmente : C5a cu rol proinflamator (anafilatoxina) C5b care face parte din MACC6, C7

C6 şi C7 sunt beta2 globuline formate din 1 lanţ. C7 are funcţie de detergent, legându-se de fosfolipidele membranare.C8

C8 este o gama-globulină formată din 3 lanţuri, cu funcţie de polimerază a C9.C9

Structura C9 seamănă cu cea a perforinelor din granulaţiile LTC. În stare inactivă C9 circulă sub formă unor molecule hidrofile. Sub acţiunea C8 acestea se leagă între ele prin punţi de Ca, câte 3-12 molecule. Moleculele C9 devin amfipatice, adică au regiuni hidrofile şi hidrofobe. Ele C9 formează structuri tubuliforme care perforează membrana celulei ţintă şi produc liza osmotică a celulei.

MAC este format din C5b, C6, C7, C8 şi C9, dar componenta activă este C9.

Activarea cascadei complementului pe calea clasicăActivarea cascadei complementului are 3 etape importante :

generarea C3 convertazei generarea C5 convertazei generarea MACGenerarea C3 convertazei

Calea clasică a complementului se declanşează în prezenţa complexelor imune pe diverse membrane ale Ag corpusculate.

Cei mai puternici activatori ai căii clasice sunt în ordine : IgM / IgG 3 / IgG 1. IgG 2 şi IgG 4 sunt slab activatoare ale complementului.

4

Mecanism : IgG fac recunoaştere Ag-specifică prin Fab. În moleculele de Ig se produc

modificări conformaţionale care se transmit la Fc, unde se exteriorizează secvenţa de aa activatoare a complementului.

Secvenţa activatoare este recunoscută de C1q, care se leagă prin porţiunea globuloasă. De C1q se leagă C1r care activează C1s.

C1s clivează 2 componente, în ordine : - C4 în C4a şi C4b,- C2 în C2a şi C2b.

C4a şi C2a rămân în faza fluidă, au efect proflogistic slab. C4b se depozitează pe membrana celulară lângă complexele imune. El se leagă

de membrană prin gruparea tiol esterică. C2b se leagă de C4b fixat pe membrană. Se formează complexul C4bC2b, care

este C3-convertaza căii clasice. În aceasta, C2b este enzima iar C4b este cofactor.Generarea C5 convertazei C3 convertaza (de fapt C2b) clivează C3 în C3a şi C3b. Se desprinde fragmentul

mic C3a (anafilatoxina) care rămâne solubil şi are efecte proflogistice : vasodila-taţie, creşterea permeabilităţii capilare, efecte chemotactice.

C3b se leagă de membrane prin gruparea tiol-esterică, lângă complexul C4b2b. Se formează complexul C4b2b3b, care este C5-convertaza căii clasice. Partea

enzimatică este C3b. C3b acţionează pe C5 şi îl descompune în C5a şi C5b. C5a rămâne solubilă. Ea este o anafilatoxină cu aceleaşi efecte ca C3a, dar mai

puternică. C5b contribuie la formarea MAC.Generarea MAC C5b se combină în mediile lichide extracelulare cu C6 şi C7. Se formează un

complex trimolecular puternic chemoatractant pentru fagocite. C7 are acţiune de detergent, care fixează complexul C5b67 de membrana celulei

ţintă. C7 activează C8, care se fixează de membrană şi devine polimerază. C8 polimerizează moleculele C9, care se organizează în structuri tubulare şi

perforează membrana celulară, producând liza osmotică a Ag corpusculat.

Cascada complementului se declanşează pe calea clasică prin activarea IgG sau IgM. Aceşti Ac sunt denumiţi citotoxici pentru că au citotoxicitate, adică lizează celula de care s-au fixat prin activarea cascadei complementului pe calea clasică.

5